Kõik anorgaanilise keemia keemilised reaktsioonid. Anorgaaniline keemia

USE kodifitseerija teemad: Keemiliste reaktsioonide klassifikatsioon orgaanilises ja anorgaanilises keemias.

keemilised reaktsioonid - see on osakeste omamoodi interaktsioon, kui mõnest keemilisest ainest saadakse teisi, mis erinevad nende omaduste ja struktuuri poolest. Ained, mis sisenema reaktsioonis - reaktiivid. Ained, mis moodustatud keemilise reaktsiooni käigus tooted.

Keemilise reaktsiooni käigus keemilised sidemed katkevad ja tekivad uued.

Keemiliste reaktsioonide käigus reaktsioonis osalevad aatomid ei muutu. Muutub ainult aatomite ühendusjärjekord molekulides. Seega sama aine aatomite arv keemilise reaktsiooni käigus ei muutu.

Keemilised reaktsioonid klassifitseeritakse erinevate kriteeriumide järgi. Mõelge keemiliste reaktsioonide klassifikatsiooni peamistele tüüpidele.

Klassifikatsioon reagentide arvu ja koostise järgi

Vastavalt reageerivate ainete koostisele ja arvule jagunevad ainete koostise muutumiseta kulgevad reaktsioonid ning ainete koostise muutumisega toimuvad reaktsioonid:

1. Reaktsioonid, mis kulgevad ainete koostist muutmata (A → B)

Selliste reaktsioonide jaoks anorgaanilises keemias Lihtainete allotroopseid üleminekuid ühelt modifikatsioonilt teisele võib seostada:

S rombiline → S monokliiniline.

V orgaaniline keemia sellised reaktsioonid on isomerisatsioonireaktsioonid kui ühest isomeerist saadakse katalüsaatori ja välistegurite toimel teine ​​isomeer (reeglina struktuurne isomeer).

näiteks, butaani isomeerimine 2-metüülpropaaniks (isobutaan):

CH3-CH2-CH2-CH3 → CH3-CH (CH3)-CH3.

2. Koostise muutumisega tekkivad reaktsioonid

• Sidestamisreaktsioonid (A + B + ... →D)- need on reaktsioonid, mille käigus kahest või enamast ainest moodustub üks uus kompleksaine. V anorgaaniline keemiaÜhendreaktsioon hõlmab lihtainete põlemisreaktsioone, aluseliste oksiidide koostoimet happelistega jne. Orgaanilises keemias selliseid reaktsioone nimetatakse reaktsioonideks ühinemine . Lisamisreaktsioonid — need on reaktsioonid, mille käigus on kõnealuse orgaanilise molekuliga seotud teine ​​molekul. Lisamisreaktsioonid hõlmavad reaktsioone hüdrogeenimine(koostoime vesinikuga), hüdratatsioon(veeühendus), hüdrohalogeenimine(vesinikhalogeniidi lisamine), polümerisatsioon(molekulide üksteise külge kinnitumine pika ahela moodustumisega) jne.

näiteks, hüdratsioon:

CH2 \u003d CH2 + H2O → CH3-CH2-OH

• Lagunemisreaktsioonid (A → B+C+…) Need on reaktsioonid, mille käigus moodustub ühest kompleksmolekulist mitu vähem keerulist või lihtsat ainet. Sel juhul saab moodustada nii lihtsaid kui ka keerulisi aineid.

näiteks, lagunemisel vesinikperoksiidi:

2H2O2→ 2H2O + O2.

Orgaanilises keemias eraldage tegelikud lagunemisreaktsioonid ja lõhustamisreaktsioonid . Lõhustamis- (eliminatsiooni) reaktsioonid — need on reaktsioonid, mille käigus aatomid või aatomirühmad eralduvad algsest molekulist, säilitades samas selle süsiniku skeleti.

näiteks, vesiniku võtmise reaktsioon (dehüdrogeenimine). propaan:

C3H8 → C3H6 + H2

Reeglina on selliste reaktsioonide nimes eesliide "de". Lagunemisreaktsioonid orgaanilises keemias toimuvad reeglina süsinikuahela katkemisega.

näiteks, reaktsioon butaani pragunemine(kuumutamisel või katalüsaatori toimel lõhustatakse lihtsamateks molekulideks):

C 4 H 10 → C 2 H 4 + C 2 H 6

• Asendusreaktsioonid - need on reaktsioonid, mille käigus ühe aine aatomid või aatomirühmad asendatakse teise aine aatomite või aatomirühmadega. Anorgaanilises keemias Need reaktsioonid kulgevad vastavalt skeemile:

AB+C=AC+B.

näiteks, aktiivsem halogeenid tõrjuvad välja vähem aktiivsed ühendid. Interaktsioon kaaliumjodiid Koos kloor:

2KI + Cl2 → 2KCl + I2.

Asendada saab nii üksikuid aatomeid kui ka molekule.

näiteks, kui sulatatakse vähem lenduvad oksiidid välja lükkama volatiilsem sooladest. Jah, püsiv ränioksiid tõrjub välja süsinikmonooksiidi naatriumkarbonaat sulamisel:

Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + CO 2

V orgaaniline keemia asendusreaktsioonid on reaktsioonid, milles orgaanilise molekuli osa asendatud teistele osakestele. Sel juhul ühineb asendatud osake reeglina asendusmolekuli osaga.

näiteks, reaktsioon metaani kloorimine:

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

Osakeste arvu ja interaktsiooniproduktide koostise poolest sarnaneb see reaktsioon rohkem vahetusreaktsiooniga. Kuid, mehhanismi järgi selline reaktsioon on asendusreaktsioon.

• Vahetusreaktsioonid - need on reaktsioonid, mille käigus kaks keerulist ainet vahetavad oma koostisosi:

AB+CD=AC+BD

Vahetusreaktsioonid on ioonivahetusreaktsioonid lahustes voolav; ainete happe-aluselisi omadusi illustreerivad reaktsioonid ja muud.

Näide vahetusreaktsioonid anorgaanilises keemias – neutraliseerimine vesinikkloriidhappe leelis:

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O

Näide vahetusreaktsioonid orgaanilises keemias — kloroetaani aluseline hüdrolüüs:

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

Keemiliste reaktsioonide klassifitseerimine aineid moodustavate elementide oksüdatsiooniastme muutmise teel

Elementide oksüdatsiooniastet muutes keemilised reaktsioonid jagunevad redoksreaktsioonid, ja reaktsioonid kulgevad oksüdatsiooniastmed ei muutu keemilised elemendid.

• Redoksreaktsioonid (ORD) on reaktsioonid, milles oksüdatsiooniseisundid ained muuta. Seejuures toimub vahetus elektronid.

V anorgaaniline keemia selliste reaktsioonide hulka kuuluvad reeglina lagunemis-, asendus-, ühendite reaktsioonid ja kõik reaktsioonid, mis hõlmavad lihtaineid. OVR-i võrdsustamiseks kasutatakse meetodit elektrooniline tasakaal(annetatud elektronide arv peab olema võrdne saadud arvuga) või elektronioonide tasakaalu meetod.

V orgaaniline keemia oksüdatsiooni- ja redutseerimisreaktsioonid eraldi, olenevalt sellest, mis orgaanilise molekuliga juhtub.

Oksüdatsioonireaktsioonid orgaanilises keemias on reaktsioonid, milles vesinikuaatomite arv väheneb või suureneb hapnikuaatomite arv algses orgaanilises molekulis.

näiteks, etanooli oksüdeerimine vaskoksiidi toimel:

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

Taastumisreaktsioonid orgaanilises keemias on need reaktsioonid, milles vesinikuaatomite arv suureneb või hapnikuaatomite arv väheneb orgaanilises molekulis.

näiteks, taastumine atseetaldehüüd vesinik:

CH3-CH \u003d O + H2 → CH3-CH2-OH

• Protolüütilised reaktsioonid ja vahetusreaktsioonid - need on reaktsioonid, mille käigus aatomite oksüdatsiooniaste ei muutu.

näiteks, neutraliseerimine seebikivi lämmastikhape:

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

Reaktsioonide klassifitseerimine termilise efekti järgi

Termilise efekti järgi jagunevad reaktsioonid eksotermiline ja endotermiline.

eksotermilised reaktsioonid on reaktsioonid, millega kaasneb energia vabanemine soojuse kujul (+ K). Need reaktsioonid hõlmavad peaaegu kõiki liitreaktsioone.

Erandid- reaktsioon lämmastik Koos hapnikku haridusega lämmastikoksiid (II) - endotermiline:

N 2 + O 2 \u003d 2NO - K

Gaasiline reaktsioon vesinik raskega jood samuti endotermiline:

H 2 + I 2 \u003d 2HI - K

Eksotermilisi reaktsioone, mille käigus vabaneb valgus, nimetatakse reaktsioonideks. põletamine.

näiteks, metaani põlemine:

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

Samuti eksotermiline on:

Endotermilised reaktsioonid on reaktsioonid, mis energia neeldumine soojuse kujul ( — K ). Reeglina kulgeb enamik reaktsioone soojuse neeldumisega. lagunemine(reaktsioonid, mis nõuavad pikaajalist kuumutamist).

näiteks, lagunemine lubjakivi:

CaCO 3 → CaO + CO 2 - K

Samuti endotermiline on:

• hüdrolüüsi reaktsioonid;
• reaktsioonid, mis toimuvad ainult kuumutamisel;
• reaktsioonid, mis toimuvad ainultväga kõrgetel temperatuuridel või elektrilahenduse mõjul.

näiteks, hapniku muundamine osooniks:

3O 2 \u003d 2O 3 - K

V orgaaniline keemia Soojuse neeldumisel toimuvad lagunemisreaktsioonid. näiteks, lõhenemine pentaan:

C5H12 → C3H6 + C2H6- K.

Keemiliste reaktsioonide klassifikatsioon reageerivate ainete agregatsiooni oleku järgi (faasi koostise järgi)

Ained võivad esineda kolmes peamises agregatsiooni olekus – tahke, vedel ja gaasiline. Faasi oleku järgi jagage reaktsioone homogeenne ja heterogeenne.

• Homogeensed reaktsioonid on reaktsioonid, milles osalevad reagendid ja produktid ühes faasis, ja reageerivate osakeste kokkupõrge toimub kogu reaktsioonisegu mahus. Homogeensed reaktsioonid hõlmavad interaktsioone vedelik-vedelik ja gaas-gaas.

näiteks, oksüdatsioon hapu gaas:

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

• heterogeensed reaktsioonid on reaktsioonid, milles osalevad reagendid ja produktid erinevates faasides. Sel juhul toimub ainult reageerivate osakeste kokkupõrge faasi piiril. Need reaktsioonid hõlmavad koostoimeid gaas-vedelik, gaas-tahke, tahke-tahke ja tahke-vedelik.

näiteks, interaktsioon süsinikdioksiid ja kaltsiumhüdroksiid:

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

Reaktsioonide klassifitseerimiseks faasiseisundi järgi on kasulik osata määrata ainete faasiolekud. Seda on üsna lihtne teha, kasutades teadmisi aine struktuuri kohta, eriti selle kohta.

Ained koos iooniline, aatomiline või metallist kristallvõre, tavaliselt tahke tavatingimustes; ained koos molekulaarvõre, tavaliselt, vedelikud või gaasid tavatingimustes.

Pange tähele, et kuumutamisel või jahutamisel võivad ained muutuda ühest faasiolekust teise. Sel juhul on vaja keskenduda konkreetse reaktsiooni tingimustele ja aine füüsikalistele omadustele.

näiteks, saamine sünteesgaas esineb väga kõrgetel temperatuuridel, mille juures vesi - aur:

CH4 (g) + H2O (g) \u003d CO (g) + 3H2 (g)

Nii et auru reformimine metaan — homogeenne reaktsioon.

Keemiliste reaktsioonide klassifikatsioon katalüsaatori osaluse järgi

Katalüsaator on aine, mis kiirendab reaktsiooni, kuid ei kuulu reaktsiooniproduktide hulka. Katalüsaator osaleb reaktsioonis, kuid seda reaktsiooni käigus praktiliselt ei kulutata. Tavaliselt katalüsaatori skeem TO ainete koosmõjul A+B võib kujutada järgmiselt: A + K = AK; AK + B = AB + K.

Sõltuvalt katalüsaatori olemasolust eristatakse katalüütilisi ja mittekatalüütilisi reaktsioone.

• katalüütilised reaktsioonid on reaktsioonid, mis toimuvad katalüsaatorite osalusel. Näiteks Bertolet' soola lagunemine: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2.
• Mittekatalüütilised reaktsioonid on reaktsioonid, mis toimuvad ilma katalüsaatori osaluseta. Näiteks etaani põletamine: 2C 2 H 6 + 5O 2 = 2CO 2 + 6H 2 O.

Kõik reaktsioonid, mis toimuvad elusorganismide osalusel rakkudes, toimuvad spetsiaalsete valgukatalüsaatorite - ensüümide - osalusel. Selliseid reaktsioone nimetatakse ensümaatilisteks.

Katalüsaatorite toimemehhanismi ja funktsioone käsitletakse üksikasjalikumalt eraldi artiklis.

Reaktsioonide klassifikatsioon suuna järgi

Pöörduvad reaktsioonid - need on reaktsioonid, mis võivad kulgeda nii edasi- kui ka vastupidises suunas, s.t. kui teatud tingimustel võivad reaktsiooniproduktid üksteisega suhelda. Pöörduvad reaktsioonid hõlmavad enamikku homogeenseid reaktsioone, esterdamist; hüdrolüüsi reaktsioonid; hüdrogeenimine-dehüdrogeenimine, hüdratsioon-dehüdratsioon; ammoniaagi tootmine lihtainetest, vääveldioksiidi oksüdeerimine, vesinikhalogeniidide (v.a vesinikfluoriid) ja vesiniksulfiidi tootmine; metanooli süntees; karbonaatide ja süsivesinike saamine ja lagundamine jne.

pöördumatud reaktsioonid on reaktsioonid, mis kulgevad valdavalt ühes suunas, s.t. reaktsiooniproduktid ei saa antud tingimustes üksteisega suhelda. Pöördumatute reaktsioonide näited: põlemine; plahvatusohtlikud reaktsioonid; reaktsioonid, mis toimuvad gaasi, sademe või vee moodustumisega lahustes; leelismetallide lahustumine vees; ja jne.

Anorgaanilise keemia kursus sisaldab palju kvantitatiivseteks arvutusteks vajalikke eritermineid. Vaatame lähemalt mõnda selle peamist osa.

Iseärasused

Anorgaaniline keemia loodi eesmärgiga määrata mineraalse päritoluga ainete omadusi.

Selle teaduse peamiste osade hulgas on:

• struktuuri, füüsikaliste ja keemiliste omaduste analüüs;
• struktuuri ja reaktsioonivõime seos;
• uute meetodite loomine ainete sünteesiks;
• segude puhastamise tehnoloogiate arendamine;
• anorgaaniliste materjalide valmistamise meetodid.

Klassifikatsioon

Anorgaaniline keemia on jagatud mitmeks osaks, mis käsitlevad teatud fragmentide uurimist:

• keemilised elemendid;
• anorgaaniliste ainete klassid;
• pooljuhtained;
• teatud (mööduvad) ühendid.

Suhe

Anorgaaniline keemia on omavahel seotud füüsikalise ja analüütilise keemiaga, millel on võimas tööriistade komplekt, mis võimaldab matemaatilisi arvutusi. Selles jaotises käsitletud teoreetilist materjali kasutatakse radiokeemias, geokeemias, agrokeemias ja ka tuumakeemias.

Anorgaaniline keemia on rakendusvariandis seotud metallurgia, keemiatehnoloogia, elektroonika, mineraalide, konstruktsiooni- ja ehitusmaterjalide kaevandamise ja töötlemisega ning tööstusliku reovee puhastamisega.

Arengu ajalugu

Üldine ja anorgaaniline keemia arenesid koos inimtsivilisatsiooniga, seetõttu sisaldab see mitmeid iseseisvaid sektsioone. 19. sajandi alguses avaldas Berzelius aatommasside tabeli. See periood oli selle teaduse arengu algus.

Anorgaanilise keemia aluseks olid Avogadro ja Gay-Lussaci uurimused gaaside ja vedelike omaduste kohta. Hessil õnnestus tuletada matemaatiline seos soojushulga ja aine agregatsiooni oleku vahel, mis avardas oluliselt anorgaanilise keemia silmaringi. Näiteks ilmus aatomi-molekulaarne teooria, mis vastas paljudele küsimustele.

19. sajandi alguses suutis Davy naatrium- ja kaaliumhüdroksiidi elektrokeemiliselt lagundada, avades uued võimalused lihtsate ainete saamiseks elektrolüüsi teel. Faraday tuletas Davy töö põhjal elektrokeemia seadused.

Alates 19. sajandi teisest poolest on anorgaanilise keemia suund oluliselt laienenud. Van't Hoffi, Arrheniuse, Oswaldi avastused tõid lahendusteooriasse uusi suundi. Just sel perioodil formuleeriti massimõju seadus, mis võimaldas teha erinevaid kvalitatiivseid ja kvantitatiivseid arvutusi.

Würzi ja Kekule loodud valentsusõpetus võimaldas leida vastuseid paljudele anorgaanilise keemia küsimustele, mis on seotud erinevate oksiidide, hüdroksiidide vormide olemasoluga. 19. sajandi lõpus avastati uued keemilised elemendid: ruteenium, alumiinium, liitium: vanaadium, toorium, lantaan jne. See sai võimalikuks pärast spektraalanalüüsi tehnika kasutuselevõttu praktikas. Sel perioodil teaduses ilmnenud uuendused mitte ainult ei selgitanud keemilisi reaktsioone anorgaanilises keemias, vaid võimaldasid ennustada ka saadud toodete omadusi, nende kasutusvaldkondi.

19. sajandi lõpuks oli teada 63 erineva elemendi olemasolu, samuti teave mitmesuguste kemikaalide kohta. Kuid nende täieliku teadusliku klassifikatsiooni puudumise tõttu ei olnud võimalik kõiki anorgaanilise keemia probleeme lahendada.

Mendelejevi seadus

Dmitri Ivanovitši loodud perioodiline seadus sai kõigi elementide süstematiseerimise aluseks. Tänu Mendelejevi avastamisele õnnestus keemikutel korrigeerida oma ideid elementide aatommasside kohta, ennustada nende ainete omadusi, mida polnud veel avastatud. Moseley, Rutherfordi, Bohri teooria andis Mendelejevi perioodilisele seadusele füüsilise põhjenduse.

Anorgaaniline ja teoreetiline keemia

Selleks, et aru saada, mida keemiat õpib, on vaja üle vaadata selles kursuses sisalduvad põhimõisted.

Peamine teoreetiline probleem, mida selles osas uuritakse, on Mendelejevi perioodiline seadus. Anorgaaniline keemia koolikursusel esitatud tabelites tutvustab noortele teadlastele anorgaaniliste ainete põhiklasse ja nende seoseid. Keemilise sideme teooria võtab arvesse sideme olemust, pikkust, energiat, polaarsust. Molekulaarorbitaalide meetod, valentssidemed, kristallivälja teooria on peamised küsimused, mis võimaldavad selgitada anorgaaniliste ainete struktuuri ja omaduste iseärasusi.

Keemiline termodünaamika ja kineetika, vastates süsteemi energia muutumist puudutavatele küsimustele, kirjeldades ülijuhtivuse teoorial põhinevaid ioonide ja aatomite elektroonilisi konfiguratsioone, nende muundumist keerukateks aineteks, andsid aluse uuele jaotisele - pooljuhtmaterjalide keemia. .

rakenduslik loodus

Mannekeenide anorgaaniline keemia hõlmab teoreetiliste küsimuste kasutamist tööstuses. Just see keemiaosa sai aluseks mitmesugustele ammoniaagi, väävelhappe, süsinikdioksiidi, mineraalväetiste, metallide ja sulamite tootmisega seotud tööstusharudele. Kasutades masinaehituses keemilisi meetodeid, saadakse soovitud omaduste ja omadustega sulamid.

Õppeaine ja ülesanded

Mida keemia uurib? See on teadus ainetest, nende transformatsioonidest ja ka rakendusvaldkondadest. Selle ajaperioodi kohta on usaldusväärset teavet umbes saja tuhande erineva anorgaanilise ühendi olemasolu kohta. Keemiliste transformatsioonide käigus muutub molekulide koostis, tekivad uute omadustega ained.

Kui õpite anorgaanilist keemiat nullist, peate esmalt tutvuma selle teoreetiliste osadega ja alles pärast seda saate omandatud teadmisi praktiliselt kasutada. Arvukate küsimuste hulgas, mida selles keemiateaduse osas käsitletakse, tuleb mainida aatomi- ja molekulaarteooriat.

Selles sisalduvat molekuli peetakse aine väikseimaks osakeseks, millel on selle keemilised omadused. See on jagatav aatomiteks, mis on aine väikseimad osakesed. Molekulid ja aatomid on pidevas liikumises, neid iseloomustavad elektrostaatilised tõuke- ja külgetõmbejõud.

Anorgaanilise keemia nullist lähtumine peaks põhinema keemilise elemendi määratlusel. Selle all on tavaks mõista teatud tuumalaenguga aatomite tüüpi, elektronkestade struktuuri. Sõltuvalt struktuurist on nad võimelised astuma mitmesugustesse interaktsioonidesse, moodustades aineid. Iga molekul on elektriliselt neutraalne süsteem, see tähendab, et see järgib täielikult kõiki mikrosüsteemides kehtivaid seadusi.

Iga looduses eksisteeriva elemendi jaoks saate määrata prootonite, elektronide, neutronite arvu. Võtame näiteks naatriumi. Prootonite arv selle tuumas vastab seerianumbrile, see tähendab 11, ja on võrdne elektronide arvuga. Neutronite arvu arvutamiseks on vaja naatriumi suhtelisest aatommassist (23) lahutada selle seerianumber, saame 12. Mõne elemendi puhul tuvastati isotoobid, mis erinevad neutronite arvu poolest aatomituumas.

Valentsi valemite koostamine

Mis veel iseloomustab anorgaanilist keemiat? Selles jaotises käsitletavad teemad hõlmavad ainete formuleerimist, kvantitatiivsete arvutuste tegemist.

Alustuseks analüüsime valentsi valemite koostamise funktsioone. Sõltuvalt sellest, millised elemendid aine koostisse kaasatakse, kehtivad valentsuse määramiseks teatud reeglid. Alustame binaarühenduste loomisest. Seda küsimust käsitletakse anorgaanilise keemia koolikursuses.

Periooditabeli peamistes alarühmades asuvate metallide puhul vastab valentsindeks rühma numbrile, on konstantne väärtus. Külgmiste alarühmade metallidel võivad olla erinevad valentsid.

Mittemetallide valentsi määramisel on mõned omadused. Kui ühendis asub see valemi lõpus, on sellel madalam valentsus. Selle arvutamisel lahutatakse kaheksast selle rühma number, milles see element asub. Näiteks oksiidides on hapniku valents kaks.

Kui mittemetall asub valemi alguses, näitab see maksimaalset valentsi, mis on võrdne selle rühma numbriga.

Kuidas ainet formuleerida? On olemas teatud algoritm, mida teavad isegi koolilapsed. Kõigepealt tuleb üles kirjutada ühendi nimes mainitud elementide märgid. Nimes viimasena märgitud element asetatakse valemis esimesele kohale. Lisaks pange nende üle reeglite abil valentsusindeks. Väärtuste vahel määratakse vähim ühiskordne. Kui see jagatakse valentsideks, saadakse indeksid, mis asuvad elementide märkide all.

Toome näitena süsinikmonooksiidi valemi (4) koostamise variandi. Esiteks asetame selle anorgaanilise ühendi osaks olevad süsiniku ja hapniku märgid kõrvuti, saame CO. Kuna esimesel elemendil on muutuv valents, on see näidatud sulgudes, seda peetakse hapniku jaoks, lahutades kaheksast kuus (rühma number), saadakse kaks. Kavandatava oksiidi lõplik valem on CO 2 .

Paljude anorgaanilises keemias kasutatavate teaduslike terminite hulgas pakub allotroopia erilist huvi. See selgitab mitme lihtsa aine olemasolu, mis põhinevad ühel keemilisel elemendil, mis erinevad omaduste ja struktuuri poolest.

Anorgaaniliste ainete klassid

On neli peamist anorgaaniliste ainete klassi, mis väärivad üksikasjalikku kaalumist. Alustame oksiidide lühikirjeldusega. See klass hõlmab binaarseid ühendeid, milles hapnik on tingimata olemas. Sõltuvalt sellest, milline element valemit alustab, jaguneb see kolme rühma: aluseline, happeline, amfoteerne.

Metallid, mille valents on suurem kui neli, nagu ka kõik mittemetallid, moodustavad hapnikuga happelisi oksiide. Nende peamiste keemiliste omaduste hulgas märgime võimet suhelda veega (erandiks on ränioksiid), reaktsioone aluseliste oksiididega, leelistega.

Metallid, mille valents ei ületa kahte, moodustavad aluselisi oksiide. Selle alamliigi peamistest keemilistest omadustest toome välja leeliste moodustumise veega, soolade moodustumise happeoksiidide ja hapetega.

Siirdemetallidele (tsink, berüllium, alumiinium) on iseloomulik amfoteersete ühendite moodustumine. Nende peamine erinevus seisneb omaduste duaalsuses: reaktsioonid leeliste ja hapetega.

Alused on suur anorgaaniliste ühendite klass, millel on sarnane struktuur ja omadused. Selliste ühendite molekulid sisaldavad ühte või mitut hüdroksüülrühma. Seda terminit kasutati nende ainete kohta, mis moodustavad koostoime tulemusena sooli. Leelised on aluselised, millel on leeliseline keskkond. Nende hulka kuuluvad perioodilisuse tabeli peamiste alarühmade esimese ja teise rühma hüdroksiidid.

Happesoolades on lisaks metallile ja happejäägile vesiniku katioone. Näiteks naatriumvesinikkarbonaat (söögisooda) on kondiitritööstuses väga nõutud ühend. Aluselised soolad sisaldavad vesiniku katioonide asemel hüdroksiidioone. Topeltsoolad on paljude looduslike mineraalide lahutamatu osa. Niisiis leidub maakoores naatriumkloriidi, kaaliumi (sylviniiti). Just seda ühendit kasutatakse tööstuses leelismetallide isoleerimiseks.

Anorgaanilises keemias on spetsiaalne osa, mis käsitleb komplekssoolade uurimist. Need ühendid osalevad aktiivselt elusorganismides toimuvates ainevahetusprotsessides.

Termokeemia

Selles jaotises käsitletakse kõiki keemilisi muundumisi energiakao või -kasvu seisukohast. Hessil õnnestus luua seos entalpia ja entroopia vahel ning tuletada seadus, mis selgitab temperatuuri muutust mis tahes reaktsiooni korral. Termiline efekt, mis iseloomustab antud reaktsioonis vabanenud või neeldunud energia hulka, on defineeritud kui erinevus reaktsioonisaaduste entalpiate ja lähteainete summa vahel, võttes arvesse stereokeemilisi koefitsiente. Hessi seadus on termokeemias peamine, see võimaldab teha kvantitatiivseid arvutusi iga keemilise muunduse kohta.

kolloidkeemia

Alles kahekümnendal sajandil sai sellest keemiaharust eraldi teadus, mis tegeleb mitmesuguste vedelate, tahkete ja gaasiliste süsteemidega. Suspensioone, suspensioone, emulsioone, mis erinevad osakeste suuruse ja keemiliste parameetrite poolest, uuritakse üksikasjalikult kolloidkeemias. Arvukate uuringute tulemusi rakendatakse aktiivselt farmaatsia-, meditsiini- ja keemiatööstuses, võimaldades teadlastel ja inseneridel sünteesida soovitud keemiliste ja füüsikaliste omadustega aineid.

Järeldus

Anorgaaniline keemia on praegu üks suurimaid keemia harusid, sisaldab tohutul hulgal teoreetilisi ja praktilisi küsimusi, mis võimaldavad teil saada aimu ainete koostisest, nende füüsikalistest omadustest, keemilistest muundumistest ja peamistest kasutusvaldkondadest. Põhimõisteid, seadusi omandades saate koostada keemiliste reaktsioonide võrrandeid, teha nende põhjal erinevaid matemaatilisi arvutusi. Lõpueksamil pakutakse lastele kõiki anorgaanilise keemia sektsioone, mis on seotud valemite sõnastamise, reaktsioonivõrrandite kirjutamise, lahendusülesannete lahendamisega.

Anorgaaniline keemia- keemia haru, mis on seotud kõigi keemiliste elementide ja nende anorgaaniliste ühendite struktuuri, reaktsioonivõime ja omaduste uurimisega. See keemiavaldkond hõlmab kõiki ühendeid, välja arvatud orgaanilised ained (ühendite klass, mis sisaldab süsinikku, välja arvatud mõned lihtsad ühendid, mis tavaliselt klassifitseeritakse anorgaanilisteks). Erinevused orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite vahel, mis sisaldavad , on mõne esituse kohaselt suvalised. Anorgaaniline keemia uurib keemilisi elemente ning nendest moodustunud lihtsaid ja keerulisi aineid (v.a orgaanilised). Tänapäeval teadaolevate anorgaaniliste ainete arv on ligi 500 000.

Anorgaanilise keemia teoreetiline alus on perioodiline seadus ja selle põhjal D. I. Mendelejevi perioodiline süsteem. Anorgaanilise keemia põhiülesanne on meetodite väljatöötamine ja teaduslik põhjendamine kaasaegsele tehnoloogiale vajalike omadustega uute materjalide loomiseks.

Keemiliste elementide klassifikatsioon

Keemiliste elementide perioodiline süsteem ( Mendelejevi tabel) - keemiliste elementide klassifikatsioon, mis määrab keemiliste elementide erinevate omaduste sõltuvuse aatomituuma laengust. Süsteem on perioodilise seaduse graafiline väljendus. Selle algse versiooni töötas välja D. I. Mendelejev aastatel 1869–1871 ja seda nimetati "looduslikuks elementide süsteemiks", mis määras kindlaks keemiliste elementide omaduste sõltuvuse nende aatommassist. Kokku on perioodilise süsteemi kujutisest välja pakutud mitusada varianti, kuid süsteemi kaasaegses versioonis peaks elemendid olema taandatud kahemõõtmeliseks tabeliks, milles iga veerg (rühm) määrab põhi füüsikalised ja keemilised omadused ning read tähistavad perioode, mis on üksteisega mõnevõrra sarnased.

Lihtsad ained

Need koosnevad ühe keemilise elemendi aatomitest (need on selle vabas olekus eksisteerimise vorm). Sõltuvalt sellest, milline on aatomitevaheline keemiline side, jagunevad kõik anorgaanilises keemias olevad lihtained kahte põhirühma: ja. Esimesi iseloomustab metalliline side, teisi aga kovalentne. Samuti eristatakse kahte kõrvuti asetsevat rühma - metallitaolisi ja mittemetallitaolisi aineid. On olemas selline nähtus nagu allotroopia, mis seisneb võimaluses moodustada mitut tüüpi lihtaineid sama elemendi aatomitest, kuid kristallvõre erineva struktuuriga; kõiki neid tüüpe nimetatakse allotroopseteks modifikatsioonideks.

Metallid

(lat. metallum - kaevandus, kaevandus) - elementide rühm, millel on iseloomulikud metallilised omadused, nagu kõrge soojus- ja elektrijuhtivus, positiivne temperatuuritegur takistus, kõrge elastsus ja metalliline läige. Seni avastatud 118 keemilisest elemendist hõlmavad metallid:

• 38 siirdemetallide rühmas,
• 11 kergmetallide rühmas,
• 7 poolmetallide rühmas,
• 14 rühmas lantaniidid + lantaan,
• 14 rühmas aktiniidid + aktiinium,
• väljaspool teatud gruppe.

Seega kuulub 96 kõigist avastatud elementidest metallide hulka.

mittemetallid

Tavaliselt mittemetalliliste omadustega keemilised elemendid, mis asuvad elementide perioodilise tabeli paremas ülanurgas. Molekulaarsel kujul looduses leiduvate lihtsate ainete kujul

Anorgaanilises keemias klassifitseeritakse keemilisi reaktsioone erinevate kriteeriumide järgi.

1. Oksüdatsiooniastme muutmisega redoks, mis käivad koos elementide ja happe-aluse oksüdatsiooniastme muutumisega, mis kulgevad oksüdatsiooniastmeid muutmata.

2. Protsessi olemuse järgi.

Lagunemisreaktsioonid on keemilised reaktsioonid, mille käigus moodustuvad lihtsad molekulid keerulisematest molekulidest.

Ühenduse reaktsioonid nimetatakse keemilisi reaktsioone, mille käigus saadakse keerukaid ühendeid mitmest lihtsamast.

Asendusreaktsioonid on keemilised reaktsioonid, mille käigus aatom või aatomite rühm molekulis asendatakse teise aatomi või aatomite rühmaga.

Vahetusreaktsioonid nimetatakse keemilisteks reaktsioonideks, mis toimuvad ilma elementide oksüdatsiooniastet muutmata ja viivad reaktiivide koostisosade vahetuseni.

3. Võimaluse korral jätkake vastupidises suunas pöörduvale ja pöördumatule.

Mõned reaktsioonid, näiteks etanooli põlemine, on praktiliselt pöördumatud, s.t. on võimatu luua tingimusi, et see voolaks vastupidises suunas.

Siiski on palju reaktsioone, mis sõltuvalt protsessi tingimustest võivad toimuda nii edasi- kui ka vastupidises suunas. Nimetatakse reaktsioone, mis võivad toimuda nii edasi- kui ka vastupidises suunas pööratav.

4. Vastavalt sideme rebenemise tüübile - homolüütiline(võrdne vahe, iga aatom saab ühe elektroni) ja heterolüütiline(ebavõrdne vahe – üks saab elektronide paari).

5. Termilise efekti järgi eksotermiline(soojuse tootmine) ja endotermiline(soojuse neeldumine).

Kombinatsioonireaktsioonid on tavaliselt eksotermilised, lagunemisreaktsioonid aga endotermilised. Harv erand on lämmastiku endotermiline reaktsioon hapnikuga N 2 + O 2 = 2NO - Q.

6. Vastavalt faaside liitmise olekule.

homogeenne(reaktsioon toimub ühes faasis, ilma liidesteta; reaktsioonid gaasides või lahustes).

Heterogeenne(faasipiiril toimuvad reaktsioonid).

7. Katalüsaatori abil.

Katalüsaator on aine, mis kiirendab keemilist reaktsiooni, kuid jääb keemiliselt muutumatuks.

katalüütiline praktiliselt ei lähe ilma katalüsaatori kasutamiseta ja mittekatalüütiline.

Orgaaniliste reaktsioonide klassifikatsioon

Elektrofiilne viitab orgaaniliste ühendite heterolüütilistele reaktsioonidele elektrofiilidega - osakestega, mis kannavad tervet või osa positiivset laengut. Need jagunevad elektrofiilseteks asendus- ja elektrofiilseteks liitmisreaktsioonideks. Näiteks,

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

Nukleofiilne viitab orgaaniliste ühendite heterolüütilistele reaktsioonidele nukleofiilidega – osakestega, mis kannavad täisarvu või murdosa negatiivset laengut. Need jagunevad nukleofiilseteks asendus- ja nukleofiilseteks liitumisreaktsioonideks. Näiteks,

CH 3 Br + NaOH  CH 3 OH + NaBr

Radikaalseid (ahel)reaktsioone nimetatakse keemilisteks reaktsioonideks, milles osalevad näiteks radikaalid

Loeng: Keemiliste reaktsioonide klassifikatsioon anorgaanilises ja orgaanilises keemias

Keemiliste reaktsioonide tüübid anorgaanilises keemias

A) Klassifikatsioon lähteainete arvu järgi:

Lagunemine - selle reaktsiooni tulemusena moodustub ühest olemasolevast kompleksainest kaks või enam lihtsat, aga ka keerulist ainet.

Ühend - see on selline reaktsioon, mille käigus kaks või enam lihtsat, aga ka keerukat ainet moodustavad ühe, kuid keerukama.

Näide: 4Al+3O2 → 2Al2O3

Näide: 2КI + Cl2 → 2КCl + I 2

Näide: HCl + KNO 2 → KCl + HNO 2

B) Klassifikatsioon termilise efekti järgi:

S + O 2 → SO 2 + Q

2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 + 6H 2 O + Q

Endotermilised reaktsioonid on teatud keemilised reaktsioonid, mille käigus soojus neeldub. Reeglina on need lagunemisreaktsioonid.

Näited:

CaCO 3 → CaO + CO 2 - Q
2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 - Q

Keemilises reaktsioonis vabanevat või neeldunud soojust nimetatakse termiline efekt.

Nimetatakse keemilisi võrrandeid, milles on näidatud reaktsiooni soojusefekt termokeemiline.

C) Klassifikatsioon pöörduvuse järgi:

Näide: 3H2 + N2⇌ 2NH3

D) Klassifikatsioon oksüdatsiooniastme muutuse järgi:

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

Näide: HNO 3 + KOH → KNO 3 + H 2 O.

E) Faasi klassifikatsioon:

Näide: H 2 (gaas) + Cl 2 (gaas) → 2HCL

Klassifikatsioon katalüsaatori kasutamise järgi:

Katalüsaator on aine, mis kiirendab reaktsiooni. Katalüütiline reaktsioon kulgeb katalüsaatori juuresolekul, mittekatalüütiline reaktsioon ilma katalüsaatorita.
Näide: 2H 2 0 2 MnO2 → 2H 2 O + O 2 katalüsaator MnO 2

Leelise interaktsioon happega toimub ilma katalüsaatorita.
Näide: KOH + HCl → KCl + H2O

Inhibiitorid on ained, mis aeglustavad reaktsiooni.
Katalüsaatoreid ja inhibiitoreid ise reaktsiooni käigus ei tarbita.

Keemiliste reaktsioonide tüübid orgaanilises keemias

Ühinemine on reaktsioonid, mille käigus mitu aine molekuli ühinevad üheks. Lisareaktsioonide hulka kuuluvad:

• Hüdrogeenimine on reaktsioon, mille käigus vesinik lisatakse mitmele sidemele.

Näide: CH3 -CH \u003d CH2 (propeen) + H2 → CH3 -CH2-CH3 (propaan)

Hüdrohalogeenimine on reaktsioon, mis lisab vesinikhalogeniidi.

Näide: CH 2 \u003d CH 2 (eteen) + Hcl → CH 3 -CH 2 -Cl (kloroetaan)

Alküünid reageerivad vesinikhalogeniididega (vesinikkloriid, vesinikbromiid) samamoodi nagu alkeenid. Kinnitumine keemilises reaktsioonis toimub kahes etapis ja selle määrab Markovnikovi reegel:

Kui ebasümmeetrilistele alkeenidele ja alküünidele lisatakse protoonseid happeid ja vett, kinnitub vesinikuaatom kõige enam hüdrogeenitud süsinikuaatomiga.

Selle keemilise reaktsiooni mehhanism. 1., kiires staadiumis moodustunud p-kompleks 2. aeglases staadiumis muutub järk-järgult s-kompleksiks - karbokatatsiooniks. Kolmandas etapis toimub karbokatiooni stabiliseerumine - see tähendab interaktsiooni broomi aniooniga:

I1, I2 - karbokaadid. P1, P2 - bromiidid.

Halogeeni sisaldavaid orgaanilisi derivaate peetakse kõige olulisemateks ühenditeks, mida kasutatakse nii orgaanilises sünteesis kui ka sihtproduktidena. Süsivesinike halogeenderivaate peetakse paljude nukleofiilsete asendusreaktsioonide lähteproduktideks. Seoses halogeeni sisaldavate ühendite praktilise kasutamisega kasutatakse neid lahustite kujul, nagu kloori sisaldavad ühendid, külmutusagensid - klorofluoroderivaadid, freoonid, pestitsiidid, ravimid, plastifikaatorid, plasti monomeerid.

Polümerisatsioon - see on eritüüpi reaktsioon, mille käigus suhteliselt väikese molekulmassiga aine molekulid liituvad üksteisega, moodustades seejärel suure molekulmassiga aine molekulid.