Alle kemiske reaktioner af uorganisk kemi. Uorganisk kemi

Emner for USE-kodifikatoren: Klassificering af kemiske reaktioner i organisk og uorganisk kemi.

kemiske reaktioner - dette er en type vekselvirkning mellem partikler, når der fra nogle kemiske stoffer opnås andre, der adskiller sig fra dem i egenskaber og struktur. Stoffer, der gå ind som reaktion - reagenser. Stoffer, der dannet under en kemisk reaktion Produkter.

Under en kemisk reaktion brydes kemiske bindinger og nye dannes.

Under kemiske reaktioner ændres atomerne involveret i reaktionen ikke. Kun rækkefølgen af ​​forbindelsen af ​​atomer i molekyler ændres. Dermed, antallet af atomer af det samme stof ændres ikke under en kemisk reaktion.

Kemiske reaktioner klassificeres efter forskellige kriterier. Overvej hovedtyperne af klassificering af kemiske reaktioner.

Klassificering efter antal og sammensætning af reaktanter

I henhold til sammensætningen og antallet af reagerende stoffer opdeles reaktioner, der forløber uden ændring i sammensætningen af ​​stoffer, og reaktioner, der forekommer med en ændring i sammensætningen af ​​stoffer:

1. Reaktioner, der forløber uden at ændre sammensætningen af ​​stoffer (A → B)

For sådanne reaktioner i uorganisk kemi allotropiske overgange af simple stoffer fra en modifikation til en anden kan tilskrives:

S rombisk → S monoklinisk.

PÅ organisk kemi sådanne reaktioner er isomeriseringsreaktioner , når en anden isomer opnås fra en isomer under påvirkning af en katalysator og eksterne faktorer (som regel en strukturel isomer).

For eksempel, isomerisering af butan til 2-methylpropan (isobutan):

CH3-CH2-CH2-CH3 → CH3-CH (CH3)-CH3.

2. Reaktioner, der opstår med en ændring i sammensætningen

• Koblingsreaktioner (A + B + ... →D)- det er reaktioner, hvor ét nyt komplekst stof dannes af to eller flere stoffer. PÅ uorganisk kemi Den sammensatte reaktion omfatter forbrændingsreaktioner af simple stoffer, vekselvirkningen af ​​basiske oxider med sure osv. I organisk kemi sådanne reaktioner kaldes reaktioner tiltrædelse. Tillægsreaktioner — det er reaktioner, hvor et andet molekyle er knyttet til det pågældende organiske molekyle. Additionsreaktioner omfatter reaktioner hydrogenering(interaktion med brint), hydrering(vandtilslutning), hydrohalogenering(tilsætning af hydrogenhalogenid), polymerisation(binding af molekyler til hinanden med dannelse af en lang kæde) osv.

For eksempel, hydrering:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH

• Nedbrydningsreaktioner (EN → B+C+...) Det er reaktioner, hvorved der dannes flere mindre komplekse eller simple stoffer fra ét komplekst molekyle. I dette tilfælde kan både simple og komplekse stoffer dannes.

For eksempel, ved nedbrydning brintoverilte:

2H2O2→ 2H20 + O2.

I organisk kemi adskille de egentlige nedbrydningsreaktioner og spaltningsreaktionerne . Spaltningsreaktioner (elimineringsreaktioner). — disse er reaktioner, hvor atomer eller atomgrupper løsnes fra det oprindelige molekyle, mens dets kulstofskelet bibeholdes.

For eksempel, reaktionen af ​​hydrogenabstraktion (dehydrogenering) fra propan:

C3H8 → C3H6 + H2

Som regel er der i navnet på sådanne reaktioner et præfiks "de". Nedbrydningsreaktioner i organisk kemi sker som regel med et brud i kulstofkæden.

For eksempel, reaktion butan revner(spaltning til enklere molekyler, når de opvarmes eller under påvirkning af en katalysator):

C4H10 → C2H4 + C2H6

• Substitutionsreaktioner - det er reaktioner, hvor atomer eller grupper af atomer af et stof erstattes af atomer eller grupper af atomer af et andet stof. I uorganisk kemi Disse reaktioner forløber i henhold til skemaet:

AB+C=AC+B.

For eksempel, mere aktiv halogener fortrænge mindre aktive forbindelser. Interaktion kaliumiodid Med klor:

2KI + Cl2 → 2KCl + I2.

Både individuelle atomer og molekyler kan erstattes.

For eksempel, når den er smeltet mindre flygtige oxider skubbe ud mere flygtige fra salte. Ja, ikke-flygtig siliciumoxid fortrænger kulilte fra natriumcarbonat ved smeltning:

Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + CO 2

PÅ organisk kemi substitutionsreaktioner er reaktioner, hvor del af et organisk molekyle erstattet til andre partikler. I dette tilfælde kombineres den substituerede partikel som regel med en del af substituentmolekylet.

For eksempel, reaktion methanklorering:

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

Med hensyn til antallet af partikler og sammensætningen af ​​interaktionsprodukterne ligner denne reaktion mere en udvekslingsreaktion. Ikke desto mindre, ved mekanisme sådan en reaktion er en substitutionsreaktion.

• Udveksle reaktioner - disse er reaktioner, hvor to komplekse stoffer udveksler deres bestanddele:

AB+CD=AC+BD

Udvekslingsreaktionerne er ionbytningsreaktioner flyder i opløsninger; reaktioner, der illustrerer syre-base egenskaber af stoffer og andre.

Eksempel udvekslingsreaktioner i uorganisk kemi - neutralisering saltsyre alkali:

NaOH + HCl \u003d NaCl + H2O

Eksempel udvekslingsreaktioner i organisk kemi — alkalisk hydrolyse af chlorethan:

CH3-CH2-Cl + KOH \u003d CH3-CH2-OH + KCl

Klassificering af kemiske reaktioner ved at ændre graden af ​​oxidation af grundstoffer, der danner stoffer

Ved at ændre grundstoffernes oxidationstilstand kemiske reaktioner er opdelt i redoxreaktioner, og reaktionerne går ingen ændring i oxidationstilstande kemiske elementer.

• Redoxreaktioner (ORD) er reaktioner, hvori oxidationstilstande stoffer lave om. Derved sker der en udveksling elektroner.

PÅ uorganisk kemi sådanne reaktioner omfatter som regel reaktioner med nedbrydning, substitution, forbindelser og alle reaktioner, der involverer simple stoffer. For at udligne OVR'en anvendes metoden elektronisk balance(antallet af donerede elektroner skal være lig med det modtagne antal) eller elektron-ion balance metode.

PÅ organisk kemi separate oxidations- og reduktionsreaktioner, alt efter hvad der sker med det organiske molekyle.

Oxidationsreaktioner i organisk kemi er reaktioner, hvori antallet af brintatomer falder eller antallet af oxygenatomer i det oprindelige organiske molekyle stiger.

For eksempel, oxidation af ethanol under påvirkning af kobberoxid:

CH3-CH2-OH + CuO → CH3-CH \u003d O + H2O + Cu

Restitutionsreaktioner i organisk kemi er det reaktioner, hvor antallet af brintatomer stiger eller antallet af oxygenatomer falder i et organisk molekyle.

For eksempel, genopretning acetaldehyd brint:

CH3-CH \u003d O + H2 → CH3-CH2-OH

• Protolytiske reaktioner og udvekslingsreaktioner - det er reaktioner, hvor atomernes oxidationstilstande ikke ændres.

For eksempel, neutralisering kaustisk soda salpetersyre:

NaOH + HNO 3 \u003d H 2 O + NaNO 3

Klassificering af reaktioner efter termisk effekt

Efter den termiske effekt opdeles reaktionerne i eksotermisk og endotermisk.

eksoterme reaktioner er reaktioner ledsaget af frigivelse af energi i form af varme (+ Q). Disse reaktioner omfatter næsten alle sammensatte reaktioner.

Undtagelser- reaktion nitrogen Med ilt med uddannelse nitrogenoxid (II) - endotermisk:

N 2 + O 2 \u003d 2NO - Q

Gasformig reaktion brint med hårdt jod også endotermisk:

H 2 + I 2 \u003d 2HI - Q

Eksoterme reaktioner, hvor lys frigives, kaldes reaktioner. brændende.

For eksempel, forbrænding af metan:

CH 4 + O 2 \u003d CO 2 + H 2 O

Også eksotermisk er:

Endoterme reaktioner er reaktionerne, der energioptagelse i form af varme ( — Q ). Som regel forløber de fleste reaktioner med optagelse af varme. nedbrydning(reaktioner, der kræver langvarig opvarmning).

For eksempel, nedbrydning kalksten:

CaCO 3 → CaO + CO 2 - Q

Også endotermisk er:

• hydrolysereaktioner;
• reaktioner, der kun finder sted ved opvarmning;
• reaktioner, der kun finder stedved meget høje temperaturer eller under påvirkning af en elektrisk udladning.

For eksempel, omdannelse af ilt til ozon:

3O 2 \u003d 2O 3 - Q

PÅ organisk kemi Ved optagelse af varme finder der nedbrydningsreaktioner sted. For eksempel, revner pentan:

C 5 H 12 → C 3 H 6 + C 2 H 6 - Q.

Klassificering af kemiske reaktioner i henhold til aggregationstilstanden af ​​reagerende stoffer (efter fasesammensætning)

Stoffer kan eksistere i tre hovedtilstande af aggregering − solid, væske og gasformig. Efter fasetilstand dele reaktioner homogen og heterogen.

• Homogene reaktioner er reaktioner, hvori reaktanterne og produkterne er i én fase og kollisionen af ​​de reagerende partikler sker i hele reaktionsblandingens volumen. Homogene reaktioner omfatter interaktioner væske-væske og gas-gas.

For eksempel oxidation sur gas:

2SO 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2SO 3 (g)

• heterogene reaktioner er reaktioner, hvori reaktanterne og produkterne er i forskellige faser. I dette tilfælde forekommer kollisionen af ​​reagerende partikler kun ved fasegrænsen. Disse reaktioner omfatter interaktioner gas-væske, gas-fast, fast-fast og fast-væske.

For eksempel, interaktion carbondioxid og calciumhydroxid:

CO 2 (g) + Ca (OH) 2 (opløsning) \u003d CaCO 3 (tv) + H 2 O

For at klassificere reaktioner efter fasetilstanden er det nyttigt at kunne bestemme stoffers fasetilstande. Dette er ret nemt at gøre, ved at bruge viden om strukturen af ​​stof, især om.

Stoffer med ionisk, atomar eller metal krystal gitter, som regel solid under normale forhold; stoffer med molekylært gitter, som regel, væsker eller gasser under normale forhold.

Bemærk venligst, at når de opvarmes eller afkøles, kan stoffer skifte fra en fasetilstand til en anden. I dette tilfælde er det nødvendigt at fokusere på betingelserne for en bestemt reaktion og stoffets fysiske egenskaber.

For eksempel, modtager syntesegas forekommer ved meget høje temperaturer, hvor vand - damp:

CH 4 (g) + H2O (g) \u003d CO (g) + 3H 2 (g)

Altså dampreformering metan — homogen reaktion.

Klassificering af kemiske reaktioner i henhold til deltagelse af en katalysator

En katalysator er et stof, der fremskynder en reaktion, men som ikke er en del af reaktionsprodukterne. Katalysatoren deltager i reaktionen, men forbruges praktisk talt ikke under reaktionen. Konventionelt skemaet af katalysatoren Til i samspillet mellem stoffer A+B kan afbildes som følger: A + K = AK; AK + B = AB + K.

Afhængigt af tilstedeværelsen af ​​en katalysator skelnes der mellem katalytiske og ikke-katalytiske reaktioner.

• katalytiske reaktioner er reaktioner, der finder sted med deltagelse af katalysatorer. For eksempel nedbrydningen af ​​Bertoletsalt: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2.
• Ikke-katalytiske reaktioner er reaktioner, der finder sted uden deltagelse af en katalysator. For eksempel forbrænding af ethan: 2C 2 H 6 + 5O 2 = 2CO 2 + 6H 2 O.

Alle reaktioner, der opstår med deltagelse af levende organismer i cellerne, fortsætter med deltagelse af specielle proteinkatalysatorer - enzymer. Sådanne reaktioner kaldes enzymatiske.

Katalysatorernes virkningsmekanisme og funktioner behandles mere detaljeret i en separat artikel.

Klassificering af reaktioner efter retning

Reversible reaktioner - det er reaktioner, der kan forløbe både fremad og baglæns, dvs. når reaktionsprodukterne under givne forhold kan interagere med hinanden. Reversible reaktioner omfatter de fleste homogene reaktioner, esterificering; hydrolysereaktioner; hydrogenering-dehydrogenering, hydrering-dehydrering; produktion af ammoniak fra simple stoffer, oxidation af svovldioxid, produktion af hydrogenhalogenider (undtagen hydrogenfluorid) og hydrogensulfid; methanol syntese; opnåelse og nedbrydning af carbonater og carbonater mv.

irreversible reaktioner er reaktioner, der overvejende forløber i én retning, dvs. reaktionsprodukter kan ikke interagere med hinanden under givne forhold. Eksempler på irreversible reaktioner: forbrænding; eksplosive reaktioner; reaktioner, der forløber med dannelse af gas, bundfald eller vand i opløsninger; opløsning af alkalimetaller i vand; og osv.

Kurset i uorganisk kemi indeholder mange særlige udtryk, der er nødvendige for kvantitative beregninger. Lad os se nærmere på nogle af dens hovedafsnit.

Ejendommeligheder

Uorganisk kemi blev skabt med det formål at bestemme egenskaberne af stoffer, der er af mineralsk oprindelse.

Blandt hovedafsnittene i denne videnskab er:

• analyse af strukturen, fysiske og kemiske egenskaber;
• forholdet mellem struktur og reaktivitet;
• skabelse af nye metoder til syntese af stoffer;
• udvikling af teknologier til rensning af blandinger;
• metoder til fremstilling af uorganiske materialer.

Klassifikation

Uorganisk kemi er opdelt i flere sektioner, der omhandler studiet af visse fragmenter:

• kemiske elementer;
• klasser af uorganiske stoffer;
• halvlederstoffer;
• visse (forbigående) forbindelser.

Forhold

Uorganisk kemi er forbundet med fysisk og analytisk kemi, som har et kraftfuldt sæt værktøjer, der tillader matematiske beregninger. Det teoretiske materiale, der behandles i dette afsnit, bruges i radiokemi, geokemi, agrokemi og også i nuklear kemi.

Uorganisk kemi i den anvendte version er forbundet med metallurgi, kemisk teknologi, elektronik, minedrift og forarbejdning af mineraler, struktur- og byggematerialer og industriel spildevandsrensning.

Udviklingens historie

Generel og uorganisk kemi udviklet sammen med den menneskelige civilisation, derfor inkluderer den flere uafhængige sektioner. I begyndelsen af ​​det nittende århundrede udgav Berzelius en tabel over atommasser. Denne periode var begyndelsen på udviklingen af ​​denne videnskab.

Grundlaget for uorganisk kemi var Avogadros og Gay-Lussacs forskning i gassers og væskers egenskaber. Hess formåede at udlede et matematisk forhold mellem mængden af ​​varme og stoffets aggregeringstilstand, hvilket betydeligt udvidede horisonten for uorganisk kemi. For eksempel dukkede den atom-molekylære teori op, som besvarede mange spørgsmål.

I begyndelsen af ​​det nittende århundrede var Davy i stand til at nedbryde natrium- og kaliumhydroxider elektrokemisk, hvilket åbnede nye muligheder for at opnå simple stoffer ved elektrolyse. Faraday, baseret på Davys arbejde, udledte elektrokemiens love.

Siden anden halvdel af det nittende århundrede er forløbet af uorganisk kemi udvidet betydeligt. Opdagelserne af van't Hoff, Arrhenius, Oswald introducerede nye tendenser i teorien om løsninger. Det var i denne periode, at loven om massehandling blev formuleret, som gjorde det muligt at udføre forskellige kvalitative og kvantitative beregninger.

Valensdoktrinen, skabt af Würz og Kekule, gjorde det muligt at finde svar på mange spørgsmål om uorganisk kemi relateret til eksistensen af ​​forskellige former for oxider, hydroxider. I slutningen af ​​det nittende århundrede blev nye kemiske grundstoffer opdaget: ruthenium, aluminium, lithium: vanadium, thorium, lanthan osv. Dette blev muligt efter introduktionen af ​​spektralanalyseteknikken i praksis. De innovationer, der dukkede op i den periode i videnskaben, forklarede ikke kun kemiske reaktioner i uorganisk kemi, men gjorde det også muligt at forudsige egenskaberne af de opnåede produkter, deres anvendelsesområder.

Ved slutningen af ​​det nittende århundrede var 63 forskellige grundstoffer kendt for at eksistere, såvel som information om en række kemikalier. Men på grund af manglen på deres fuldstændige videnskabelige klassificering var det ikke muligt at løse alle problemer i uorganisk kemi.

Mendeleevs lov

Den periodiske lov, skabt af Dmitry Ivanovich, blev grundlaget for systematiseringen af ​​alle elementer. Takket være opdagelsen af ​​Mendeleev lykkedes det kemikere at korrigere deres ideer om grundstoffernes atommasse for at forudsige egenskaberne af de stoffer, der endnu ikke var blevet opdaget. Teorien om Moseley, Rutherford, Bohr gav en fysisk begrundelse for Mendeleevs periodiske lov.

Uorganisk og teoretisk kemi

For at forstå, hvad kemi studerer, er det nødvendigt at gennemgå de grundlæggende begreber, der indgår i dette kursus.

Det vigtigste teoretiske spørgsmål, der studeres i dette afsnit, er Mendeleevs periodiske lov. Uorganisk kemi i tabellerne præsenteret i skoleforløbet introducerer unge forskere til hovedklasserne af uorganiske stoffer og deres forhold. Teorien om kemisk binding overvejer bindingens natur, dens længde, energi, polaritet. Metoden til molekylære orbitaler, valensbindinger, teorien om krystalfeltet er de vigtigste spørgsmål, der gør det muligt at forklare funktionerne i strukturen og egenskaberne af uorganiske stoffer.

Kemisk termodynamik og kinetik, besvarelse af spørgsmål vedrørende ændringer i systemets energi, der beskriver de elektroniske konfigurationer af ioner og atomer, deres omdannelse til komplekse stoffer baseret på teorien om superledning, gav anledning til en ny sektion - kemien af ​​halvledermaterialer .

anvendt natur

Uorganisk kemi til dummies involverer brugen af ​​teoretiske spørgsmål i industrien. Det var denne del af kemien, der blev grundlaget for en række industrier relateret til produktion af ammoniak, svovlsyre, kuldioxid, mineralsk gødning, metaller og legeringer. Ved hjælp af kemiske metoder inden for maskinteknik opnås legeringer med ønskede egenskaber og egenskaber.

Emne og opgaver

Hvad studerer kemi? Dette er videnskaben om stoffer, deres transformationer såvel som anvendelsesområder. For denne tidsperiode er der pålidelige oplysninger om eksistensen af ​​omkring hundrede tusinde forskellige uorganiske forbindelser. Ved kemiske transformationer ændres sammensætningen af ​​molekyler, stoffer med nye egenskaber dannes.

Hvis du studerer uorganisk kemi fra bunden, skal du først sætte dig ind i dens teoretiske afsnit, og først derefter kan du gå videre til den praktiske brug af den opnåede viden. Blandt de mange spørgsmål, der behandles i dette afsnit af kemisk videnskab, er det nødvendigt at nævne atom- og molekylærteorien.

Et molekyle i det betragtes som den mindste partikel af et stof, der har sine kemiske egenskaber. Det er delbart ned til atomer, som er de mindste partikler af stof. Molekyler og atomer er i konstant bevægelse, de er karakteriseret ved elektrostatiske kræfter af frastødning og tiltrækning.

Uorganisk kemi fra bunden bør være baseret på definitionen af ​​et kemisk grundstof. Med det er det sædvanligt at mene den type atomer, der har en vis kerneladning, strukturen af ​​elektronskaller. Afhængigt af strukturen er de i stand til at indgå i forskellige interaktioner og danner stoffer. Ethvert molekyle er et elektrisk neutralt system, det vil sige, at det fuldt ud adlyder alle de love, der findes i mikrosystemer.

For hvert grundstof, der findes i naturen, kan du bestemme antallet af protoner, elektroner, neutroner. Lad os tage natrium som et eksempel. Antallet af protoner i dens kerne svarer til serienummeret, det vil sige 11, og er lig med antallet af elektroner. For at beregne antallet af neutroner er det nødvendigt at trække dets serienummer fra den relative atommasse af natrium (23), vi får 12. For nogle grundstoffer blev der identificeret isotoper, der adskiller sig i antallet af neutroner i atomkernen.

Kompilering af formler for valens

Hvad ellers karakteriserer uorganisk kemi? Emnerne i dette afsnit involverer formulering af stoffer og kvantitative beregninger.

Til at begynde med analyserer vi funktionerne ved kompilering af formler for valens. Afhængigt af hvilke elementer der vil indgå i sammensætningen af ​​stoffet, er der visse regler for bestemmelse af valens. Lad os starte med at lave binære forbindelser. Dette spørgsmål overvejes i skoleforløbet for uorganisk kemi.

For metaller placeret i hovedundergrupperne i det periodiske system svarer valensindekset til gruppenummeret, er en konstant værdi. Metaller i sideundergrupper kan udvise forskellige valenser.

Der er nogle funktioner til at bestemme valensen af ​​ikke-metaller. Hvis det i forbindelsen er placeret i slutningen af ​​formlen, så udviser det en lavere valens. Når man beregner det, trækkes antallet af gruppen, hvori dette element er placeret, fra otte. For eksempel i oxider udviser oxygen en valens på to.

Hvis ikke-metallet er placeret i begyndelsen af ​​formlen, viser det en maksimal valens svarende til dets gruppenummer.

Hvordan formulerer man et stof? Der er en vis algoritme, som selv skolebørn kender. Først skal du nedskrive tegnene på de elementer, der er nævnt i navnet på forbindelsen. Det element, der er angivet sidst i navnet, placeres på førstepladsen i formlen. Yderligere, over hver af dem satte, ved hjælp af reglerne, valensindekset. Mellem værdierne bestemmes det mindste fælles multiplum. Når det er opdelt i valenser, opnås indeksene, placeret under elementernes tegn.

Lad os som et eksempel give en variant af opstilling af formlen for carbonmonoxid (4). Først placerer vi tegnene på kulstof og ilt, som er en del af denne uorganiske forbindelse, side om side, vi får CO. Da det første element har en variabel valens, er det angivet i parentes, det betragtes som ilt, idet man trækker seks (gruppenummer) fra otte, opnås to. Den endelige formel for det foreslåede oxid vil være CO 2 .

Blandt de mange videnskabelige termer, der bruges i uorganisk kemi, er allotropi af særlig interesse. Det forklarer eksistensen af ​​flere simple stoffer baseret på et kemisk grundstof, der adskiller sig i egenskaber og struktur.

Klasser af uorganiske stoffer

Der er fire hovedklasser af uorganiske stoffer, der fortjener detaljeret overvejelse. Lad os starte med en kort beskrivelse af oxider. Denne klasse involverer binære forbindelser, hvori ilt nødvendigvis er til stede. Afhængigt af hvilket grundstof der begynder formlen, er der en opdeling i tre grupper: basisk, sur, amfoter.

Metaller med en valens større end fire, såvel som alle ikke-metaller, danner sure oxider med oxygen. Blandt deres vigtigste kemiske egenskaber bemærker vi evnen til at interagere med vand (en undtagelse er siliciumoxid), reaktioner med basiske oxider, alkalier.

Metaller, hvis valens ikke overstiger to, danner basiske oxider. Blandt de vigtigste kemiske egenskaber ved denne underart fremhæver vi dannelsen af ​​alkalier med vand, salte med sure oxider og syrer.

Overgangsmetaller (zink, beryllium, aluminium) er karakteriseret ved dannelsen af ​​amfotere forbindelser. Deres vigtigste forskel er dualiteten af ​​egenskaber: reaktioner med alkalier og syrer.

Baser er en stor klasse af uorganiske forbindelser, der har en lignende struktur og egenskaber. Molekylerne af sådanne forbindelser indeholder en eller flere hydroxylgrupper. Selve udtrykket blev anvendt på de stoffer, der danner salte som følge af interaktion. Alkalier er baser, der har et alkalisk miljø. Disse omfatter hydroxider af den første og anden gruppe af hovedundergrupperne i det periodiske system.

I sure salte er der udover metallet og resten fra syren hydrogenkationer. For eksempel er natriumbicarbonat (bagepulver) en meget efterspurgt forbindelse i konfektureindustrien. Basiske salte indeholder hydroxidioner i stedet for hydrogenkationer. Dobbeltsalte er en integreret del af mange naturlige mineraler. Så natriumchlorid, kalium (sylvinit) findes i jordskorpen. Det er denne forbindelse, der bruges i industrien til at isolere alkalimetaller.

I uorganisk kemi er der et særligt afsnit, der omhandler studiet af komplekse salte. Disse forbindelser er aktivt involveret i metaboliske processer, der forekommer i levende organismer.

Termokemi

Dette afsnit indebærer overvejelse af alle kemiske transformationer i form af energitab eller -forstærkning. Hess formåede at etablere forholdet mellem entalpi, entropi og udlede en lov, der forklarer ændringen i temperatur for enhver reaktion. Den termiske effekt, som karakteriserer mængden af ​​energi, der frigives eller absorberes i en given reaktion, er defineret som forskellen mellem summen af ​​reaktionsprodukternes entalpier og startstofferne under hensyntagen til de stereokemiske koefficienter. Hess' lov er den vigtigste i termokemi, den giver mulighed for at udføre kvantitative beregninger for hver kemisk transformation.

kolloid kemi

Først i det tyvende århundrede blev denne gren af ​​kemien en separat videnskab, der beskæftiger sig med en række flydende, faste, gasformige systemer. Suspensioner, suspensioner, emulsioner, der adskiller sig i partikelstørrelse, kemiske parametre, studeres i detaljer i kolloidkemi. Resultaterne af adskillige undersøgelser bliver aktivt implementeret i den farmaceutiske, medicinske og kemiske industri, hvilket gør det muligt for forskere og ingeniører at syntetisere stoffer med ønskede kemiske og fysiske egenskaber.

Konklusion

Uorganisk kemi er i øjeblikket en af ​​de største grene af kemi, indeholder et stort antal teoretiske og praktiske spørgsmål, der giver dig mulighed for at få en idé om sammensætningen af ​​stoffer, deres fysiske egenskaber, kemiske transformationer og de vigtigste anvendelsesområder. Når du mestrer de grundlæggende udtryk, love, kan du udarbejde ligninger for kemiske reaktioner, udføre forskellige matematiske beregninger på dem. Alle sektioner af uorganisk kemi relateret til formulering af formler, skrivning af reaktionsligninger, løsning af problemer til løsninger tilbydes børn ved den afsluttende eksamen.

Uorganisk kemi- en gren af ​​kemi, der er forbundet med studiet af strukturen, reaktiviteten og egenskaberne af alle kemiske grundstoffer og deres uorganiske forbindelser. Dette område af kemi dækker alle forbindelser undtagen organiske stoffer (klassen af ​​forbindelser, der inkluderer kulstof, med undtagelse af nogle få simple forbindelser, normalt klassificeret som uorganiske). Forskelle mellem organiske og uorganiske forbindelser, der indeholder , er vilkårlige ifølge nogle repræsentationer. Uorganisk kemi studerer de kemiske grundstoffer og de simple og komplekse stoffer, de danner (undtagen organiske). Antallet af uorganiske stoffer, der kendes i dag, er tæt på 500.000.

Det teoretiske grundlag for uorganisk kemi er periodisk lov og baseret på det periodiske system af D. I. Mendeleev. Hovedopgaven for uorganisk kemi er udvikling og videnskabelig underbygning af metoder til at skabe nye materialer med de egenskaber, der kræves for moderne teknologi.

Klassificering af kemiske grundstoffer

Periodisk system af kemiske grundstoffer ( periodiske system) - klassificering af kemiske elementer, som fastslår afhængigheden af ​​forskellige egenskaber af kemiske elementer på ladningen af ​​atomkernen. Systemet er et grafisk udtryk for den periodiske lov, . Dens originale version blev udviklet af D. I. Mendeleev i 1869-1871 og blev kaldt "Det naturlige system af elementer", som etablerede afhængigheden af ​​kemiske elementers egenskaber på deres atommasse. I alt er der foreslået flere hundrede varianter af billedet af det periodiske system, men i den moderne version af systemet er det meningen, at elementerne skal reduceres til en todimensionel tabel, hvor hver kolonne (gruppe) bestemmer de vigtigste fysiske og kemiske egenskaber, og rækkerne repræsenterer perioder, der ligner hinanden lidt.

Simple stoffer

De består af atomer af et kemisk grundstof (de er en form for dets eksistens i en fri tilstand). Alt efter hvad den kemiske binding mellem atomer er, er alle simple stoffer i uorganisk kemi opdelt i to hovedgrupper: og. Førstnævnte er karakteriseret ved en metallisk binding, mens sidstnævnte er kovalente. Der skelnes også mellem to tilstødende grupper - metallignende og ikke-metallignende stoffer. Der er et sådant fænomen som allotropi, som består i muligheden for dannelsen af ​​flere typer simple stoffer fra atomer af det samme element, men med en anden struktur af krystalgitteret; hver af disse typer kaldes en allotrop modifikation.

Metaller

(fra lat. metallum - mine, mine) - en gruppe af elementer med karakteristiske metalliske egenskaber, såsom høj termisk og elektrisk ledningsevne, positiv temperaturkoefficient for modstand, høj duktilitet og metallisk glans. Af de 118 kemiske grundstoffer, der er opdaget indtil videre, omfatter metaller:

• 38 i overgangsmetalgruppen,
• 11 i gruppen af ​​letmetaller,
• 7 i gruppen af ​​halvmetaller,
• 14 i gruppen af ​​lanthanider + lanthan,
• 14 i gruppen actinider + actinium,
• uden for bestemte grupper.

Således tilhører 96 af alle opdagede grundstoffer metaller.

ikke-metaller

Kemiske grundstoffer med typisk ikke-metalliske egenskaber, der optager det øverste højre hjørne af grundstoffernes periodiske system. I molekylær form i form af simple stoffer, der findes i naturen

I uorganisk kemi klassificeres kemiske reaktioner efter forskellige kriterier.

1. Ved at ændre oxidationstilstanden til redox, som går med en ændring i grundstoffernes oxidationstilstand og syre-base, som forløber uden at ændre oxidationstilstandene.

2. Af processens natur.

Nedbrydningsreaktioner er kemiske reaktioner, hvor simple molekyler dannes af mere komplekse.

Tilslutningsreaktioner kemiske reaktioner kaldes, hvor komplekse forbindelser opnås fra flere simplere.

Substitutionsreaktioner er kemiske reaktioner, hvor et atom eller en gruppe af atomer i et molekyle erstattes af et andet atom eller en gruppe af atomer.

Udveksle reaktioner kaldet kemiske reaktioner, der opstår uden at ændre grundstoffernes oxidationstilstand og føre til udveksling af bestanddele af reagenserne.

3. Fortsæt om muligt i den modsatte retning af reversibel og irreversibel.

Nogle reaktioner, såsom forbrænding af ethanol, er praktisk talt irreversible, dvs. det er umuligt at skabe betingelser for, at det kan flyde i den modsatte retning.

Der er dog mange reaktioner, der afhængigt af procesforholdene kan forløbe både i frem- og baglæns retning. Reaktioner, der kan forløbe i både fremadgående og tilbagegående retning, kaldes reversibel.

4. Ifølge typen af ​​bindingsbrud - homolytisk(lige mellemrum, hvert atom får en elektron) og heterolytisk(ulige mellemrum - man får et par elektroner).

5. Ifølge den termiske effekt, eksotermisk(varmeafgivelse) og endotermisk(varmeabsorption).

Kombinationsreaktioner vil generelt være eksoterme reaktioner, mens nedbrydningsreaktioner vil være endoterme. En sjælden undtagelse er den endoterme reaktion mellem nitrogen og oxygen N 2 + O 2 = 2NO - Q.

6. Ifølge fasernes aggregeringstilstand.

homogen(reaktionen foregår i én fase, uden grænseflader; reaktioner i gasser eller i opløsninger).

Heterogen(reaktioner finder sted ved fasegrænsen).

7. Ved at bruge en katalysator.

En katalysator er et stof, der fremskynder en kemisk reaktion, men forbliver kemisk uændret.

katalytisk praktisk talt ikke gå uden brug af en katalysator og ikke-katalytisk.

Klassificering af organiske reaktioner

Elektrofil refererer til heterolytiske reaktioner af organiske forbindelser med elektrofiler - partikler, der bærer en hel eller fraktioneret positiv ladning. De er opdelt i elektrofil substitution og elektrofile additionsreaktioner. For eksempel,

H 2 C \u003d CH 2 + Br 2  BrCH 2 - CH 2 Br

Nukleofil refererer til heterolytiske reaktioner af organiske forbindelser med nukleofile - partikler, der bærer et heltal eller en fraktioneret negativ ladning. De er opdelt i nukleofile substitution og nukleofile additionsreaktioner. For eksempel,

CH 3 Br + NaOH  CH 3 OH + NaBr

Radikale (kæde)reaktioner kaldes f.eks. kemiske reaktioner, der involverer radikaler

Foredrag: Klassificering af kemiske reaktioner i uorganisk og organisk kemi

Typer af kemiske reaktioner i uorganisk kemi

A) Klassificering efter antallet af oprindelige stoffer:

Nedbrydning - som et resultat af denne reaktion, fra et eksisterende komplekst stof, dannes to eller flere simple såvel som komplekse stoffer.

Forbindelse - dette er en sådan reaktion, hvor to eller flere simple såvel som komplekse stoffer danner en, men mere kompleks.

Eksempel: 4Al+3O 2 → 2Al 2 O 3

Eksempel: 2КI + Cl2 → 2КCl + I 2

Eksempel: HCl + KNO 2 → KCl + HNO 2

B) Klassificering efter termisk effekt:

S + O 2 → SO 2 + Q

2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 + 6H 2 O + Q

Endoterme reaktioner er visse kemiske reaktioner, hvor varme optages. Som regel er der tale om nedbrydningsreaktioner.

Eksempler:

CaCO 3 → CaO + CO 2 - Q
2KClO3 → 2KCl + 3O2 - Q

Den varme, der frigives eller absorberes i en kemisk reaktion, kaldes termisk effekt.

Kemiske ligninger, hvor varmeeffekten af ​​en reaktion er angivet, kaldes termokemisk.

C) Klassificering efter reversibilitet:

Eksempel: 3H 2 + N 2 ⇌ 2NH 3

D) Klassificering i henhold til ændringen i oxidationsgraden:

Eksempel: Сu + 4HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.

Eksempel: HNO 3 + KOH → KNO 3 + H 2 O.

E) Faseklassificering:

Eksempel: H2 (gas) + Cl2 (gas) → 2HCL

Klassificering efter katalysatoranvendelse:

En katalysator er et stof, der fremskynder en reaktion. En katalytisk reaktion forløber i nærværelse af en katalysator, en ikke-katalytisk reaktion uden en katalysator.
Eksempel: 2H 2 0 2 MnO2 → 2H 2 O + O 2 katalysator MnO 2

Interaktionen mellem alkali og syre forløber uden en katalysator.
Eksempel: KOH + HCl → KCl + H2O

Hæmmere er stoffer, der bremser en reaktion.
Katalysatorer og inhibitorer i sig selv forbruges ikke under reaktionen.

Typer af kemiske reaktioner i organisk kemi

Tiltrædelse er reaktioner, hvor flere molekyler af et stof kombineres til ét. Tilføjelsesreaktioner omfatter:

• Hydrogenering er en reaktion, hvor hydrogen tilsættes til en multipelbinding.

Eksempel: CH 3 -CH \u003d CH 2 (propen) + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3 (propan)

Hydrohalogenering er en reaktion, der tilføjer et hydrogenhalogenid.

Eksempel: CH 2 \u003d CH 2 (ethen) + Hcl → CH 3 -CH 2 -Cl (chlorethan)

Alkyner reagerer med hydrogenhalogenider (hydrogenchlorid, hydrogenbromid) på samme måde som alkener. Vedhæftning i en kemisk reaktion foregår i 2 trin og bestemmes af Markovnikov-reglen:

Når protiske syrer og vand tilsættes til usymmetriske alkener og alkyner, bindes et brintatom til det mest hydrogenerede kulstofatom.

Mekanismen for denne kemiske reaktion. Dannet i 1., hurtige trin, bliver p-komplekset i 2. langsomme trin gradvist til et s-kompleks - en carbocation. I 3. trin opstår stabiliseringen af ​​carbocation - det vil sige interaktionen med bromanionen:

I1, I2 - kulhydrater. P1, P2 - bromider.

Halogenholdige organiske derivater betragtes som de vigtigste forbindelser, der anvendes både i organisk syntese og som målprodukter. Halogenderivater af carbonhydrider anses for at være udgangsprodukterne i et stort antal nukleofile substitutionsreaktioner. Med hensyn til den praktiske anvendelse af forbindelser, der indeholder halogen, anvendes de i form af opløsningsmidler, såsom klorholdige forbindelser, kølemidler - chlorfluorderivater, freoner, pesticider, lægemidler, blødgøringsmidler, monomerer til plast.

Polymerisation - dette er en speciel type reaktion, hvor molekyler af et stof med en relativt lille molekylvægt slutter sig til hinanden og danner efterfølgende molekyler af et stof med en høj molekylvægt.