Metallien ja ei-metallisten yksinkertaisten aineiden ominaisuudet KÄYTTÖ. Metallien ja ei-metallisten yksinkertaisten aineiden kemialliset ominaisuudet

METALLIT, NIIDEN OMINAISUUDET, HANKINTA, KÄYTTÖ. ELEKTROLYYSI.

1. Ei reagoi veden kanssa:

1) magnesium 2) beryllium 3) barium 4) strontium

2. Laimean typpihapon reaktio kuparin kanssa vastaa yhtälöä:

1) 3 Cu + 8 HNO 3 \u003d 3 Cu (NO 3) 2 + 2 NO + 4 H 2 O

2) Cu + 2 HNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + H 2

3) Cu + 2 HNO 3 = CuO + NO 2 + H 2 O

4) Cu + HNO3 = CuO + NH4NO3 + H2O

3. Vertaa elektrodeilla tapahtuvia prosesseja sulatteen ja natriumkloridiliuoksen elektrolyysin aikana.

4. AgNO-liuoksen elektrolyysin aikana 3 katodilla vapautuu:

1) hopea 2) vety 3) hopea ja vety 4) happi ja vety

5. Katodilla olevan kaliumkloridiliuoksen elektrolyysin aikana tapahtuu seuraavaa:

1) veden pelkistys 2) veden hapetus

3) kalium-ionien pelkistys 4) kloorin hapetus

6. Mikä prosessi tapahtuu kuparianodilla natriumbromidiliuoksen elektrolyysin aikana?

1) veden hapetus 2) bromi-ionihapetus

3) kuparin hapetus 4) kuparin talteenotto

7. Reaktio on mahdollinen seuraavien välillä:

1) Ag ja K2S04 (liuos) 2) Zn ja KCl (liuos)

3) Mg ja SnCl2 (liuos) 4) Ag ja CuSO 4 (ratkaisu)

8. Missä järjestyksessä nämä metallit pelkistyvät niiden suolojen liuosten elektrolyysin aikana?

1) Au, Cu, Ag, Fe 2) Cu, Ag, Fe, Au

3) Fe, Cu, Ag, Au 4) Au, Ag, Cu, Fe

9. Väkevällä HNO:lla 3 ilman lämmitystä ei ole vuorovaikutuksessa:

1) Cu 2) Ag 3) Zn 4) Fe

10. Typpihappoa kertyy elektrolysaattoriin, kun sähkövirta johdetaan vesiliuoksen läpi

1) kalsiumnitraatti 2) hopeanitraatti 3) alumiininitraatti 4) cesiumnitraatti

11. Alla olevista metalleista aktiivisin on:

1) beryllium 2) magnesium 3) kalsium 4) barium

12. Rauta reagoi kahden aineen kanssa:

1) natriumkloridi ja typpi 2) happi ja kloori

3) alumiinioksidi ja kaliumkarbonaatti 4) vesi ja alumiinihydroksidi

13. Kumpikin kahdesta metallista reagoi veden kanssa huoneenlämpötilassa:

1) barium ja kupari 2) alumiini ja elohopea 3) kalsium ja litium 4) hopea ja natrium

14. Kun alumiinia sulatetaan natriumhydroksidin kanssa, muodostuu seuraavaa:

1) NaAlO 2 2) AlH 3 3) Na 4) Al 2 O 3

15. Laimennetulla HNO:lla 3 ilman lämmitystä ei ole vuorovaikutuksessa:

1) Cu 2) Ag 3) Zn 4) Pt

16. Vetyä ei syrjäytä hapoista:

1) kromi 2) rauta 3) kupari 4) sinkki

17. Kupari liukenee laimeaan hapon vesiliuokseen:

1) rikkihappo 2) kloorivety 3) typpi 4) fluorivety

18. Ilman kanssa kosketuksissa olevat kuparituotteet peitetään vähitellen vihreällä pinnoitteella, joka on pääkomponentti

jonka komponentti on:

1) CuO 2) CuCO 3 3) Cu(OH) 2 4) (CuOH) 2 CO 3

19. Kuumennettaessa magnesiumia typpiatmosfäärissä:

1) reaktio ei etene 2) muodostuu magnesiumnitridiä

3) muodostuu magnesiumnitriittiä 4) muodostuu magnesiumnitraattia

20. Normaalissa lämpötilassa magnesiumei ole vuorovaikutuksessa Kanssa:

Vesi

B) alkaliliuokset

C) laimenna H 2 SO 4 ja HNO 3

D) konsentroitu H 2 SO 4 ja HNO 3

D) harmaa

Vastaus:

21. Huoneenlämmössä kromi on vuorovaikutuksessa seuraavien kanssa:

A) HCl (diff.) B) H 2 O C) H 2 SO 4 (diff.) D) N 2 E) H 2

Vastaus: ____________________ . (Kirjoita vastaavat kirjaimet aakkosjärjestyksessä.)

22. KI:n vesiliuoksen elektrolyysin aikana ei luotu:

1) K 2) KOH 3) H2 4) I 2

23. Aine, josta vesiliuoksen ja sulatteen elektrolyysin aikana muodostuu samoja tuotteita, on

Kaava:

1) CuCl2 2) KBr 3) NaOH 4) NaCl

24. Katodille ja anodille vapautuu kaasumaisia ​​aineita vesiliuoksen elektrolyysin aikana:

1) AgNO 3 2) KNO 3 3) CuCl 2 4) HgCl 2

25. Cr-liuoksen elektrolyysin aikana 2 (SO 4 ) 3 katodilla vapautuu:

1) happi 2) vety ja kromi 3) kromi 4) happi ja kromi 26. Kaksi inerttiä elektrodia laskettiin lasiin, joka sisälsi saman pitoisuuden omaavien suolojen vesiliuoksia.

Cium AgNO 3 , Cu(NO 3 ) 2 , Hg(NO 3 ) 2 , NaNO 3 . Ensimmäiset elektrolyysin aikana pelkistyvät hiukkaset ovat:

1) Hg +2 2) Ag + 3) Cu +2 4) H2O

27. Laimean Ni:n vesiliuoksen elektrolyysin aikana (NO 3 ) 2 katodilla vapautuu:

1) Ni 2) O 2 3) Ni ja H 2 4) H 2 ja O 2

28. Typpihappo kerääntyy elektrolyysikennoon, kun sähkövirta johdetaan vesiliuoksen läpi.

1) kaliumnitraatti 2) alumiininitraatti 3) magnesiumnitraatti 4) kuparinitraatti

29. Hapen vapautuminen tapahtuu suolan vesiliuoksen elektrolyysin aikana:

30. Hopeanitraatin vesiliuoksen elektrolyysin aikana katodilla muodostuu seuraavaa:

1) Ag 2) NO 2 3) NO 4) H2

31. Teollisuuden kalsiumia saadaan:

1) CaCl-liuoksen elektrolyysi 2 2) CaCl-sulan elektrolyysi 2

3) Ca(OH)-liuoksen elektrolyysi 2 4) aktiivisemman metallin vaikutus suolojen vesiliuoksiin

32. Natriumjodidiliuoksen elektrolyysin aikana katodilla lakmuksen väri liuoksessa:

1) punainen 2) sininen 3) violetti 4) keltainen

33. Kaliumnitraatin vesiliuoksen elektrolyysin aikana anodin kohdalta vapautuu seuraavaa:

1) O 2 2) NO 2 3) N 2 4) H 2

34. Vetyä muodostuu vesiliuoksen elektrolyysin aikana:

1) CaCl 2 2) CuSO 4 3) Hg(NO 3 ) 2 4) AgNO 3

35. Kun litium on vuorovaikutuksessa veden kanssa, muodostuu vetyä ja:

1) oksidi 2) peroksidi 3) hydridi 4) hydroksidi

36. Metalliset ominaisuudet ilmenevät heikoimmin:

1) natrium 2) magnesium 3) kalsium 4) alumiini

37. Ovatko seuraavat alkalimetalleja koskevat arviot oikeita?

A. Kaikissa yhdisteissä niiden hapetusaste on +1.

B. Ei-metallien kanssa ne muodostavat yhdisteitä, joissa on ionisia sidoksia.

1) vain A on tosi 2) vain B on tosi

3) molemmat tuomiot ovat tosia 4) molemmat tuomiot ovat vääriä

38. Huoneenlämmössä kromi on vuorovaikutuksessa seuraavien kanssa:

1) H 2 SO 4 (liuos) 2) H 2 O 3) N 2 4) O 2

39. Kun kromi on vuorovaikutuksessa kloorivetyhapon kanssa, muodostuu seuraavia:

1) CrCl 2 ja H 2 2) CrCl 3 ja H 2 O 3) CrCl 2 ja H 2 O 4) CrCl 3 ja H 2

40. Kupari ei ole vuorovaikutuksessa Kanssa:

1) laimennettu HNO 3 2) väkevä HNO 3

3) laimennettu HCl 4) väkevä H 2 SO 4

41. Mikä metalleista ei syrjäytä vetyä laimeasta rikkihaposta?

1) rauta 2) kromi 3) kupari 4) sinkki

42. Reagoi voimakkaimmin veden kanssa:

1) Al 2) Mg 3) Ca 4) K

43. Normaaliolosuhteissa se reagoi veden kanssa:

1) Mg 2) Ca 3) Pb 4) Zn

44. Kalsiumin ja veden reaktion seurauksena muodostuu:

1) CaO ja H 2 2) Ca (OH) 2 ja H 2 3) CaH 2 ja O 2 4) Ca (OH) 2 ja O 2

45. Kemiallinen reaktio ei tapahdu välillä:

1) Zn ja HCl 2) Al ja HCl 3) Mg ja H 2 SO 4 (diff.) 4) Ag ja H 2 SO 4 (diff.)

46. ​​Kloorivetyhappo reagoi seuraavien kanssa:

1) Cu 2) Zn 3) Ag 4) Hg

47. Alumiinille normaaliolosuhteissa vuorovaikutus seuraavien kanssa:

A) HgCl 2 B) CaO C) CuSO 4 D) HNO 3 (konsentr.) E) Na 2 SO 4 E) Fe 3 O 4

Vastaus: ____________________ . (Kirjoita vastaavat kirjaimet aakkosjärjestyksessä.)

48. Muodosta vastaavuus lähtöaineiden ja redox-reaktiotuotteiden välillä.

ALKUAINEET REAKTIOTUOTTEET

1) Fe + Cl 2 → A) FeSO 4 + H 2

2) Fe + HCl → B) Fe 2 (SO 4) 3 + H 2

3) Fe + H 2 SO 4 (diff.) → B) Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + H 2 O

4) Fe + H2SO4 (konsentr.) → D) FeCl2 + H2

E) FeCl3 + H2

E) FeCl3

49. Kirjoita katodilla ja anodilla tapahtuvien reaktioiden yhtälöt sekä veden elektrolyysin yleinen yhtälö

Kupari(II)sulfaatin liuos inerttien elektrodien päällä.

50. Kirjoita katodilla ja anodilla tapahtuvien reaktioiden yhtälöt sekä vesiliuoksen elektrolyysin yleinen yhtälö

Bariumkloridi inertillä elektrodeilla.

51. Kirjoita katodilla ja anodilla tapahtuvien reaktioiden yhtälöt sekä vesiliuoksen elektrolyysin yleinen yhtälö

Kaliumjodidi inertillä elektrodeilla.

52. Kirjoita katodilla ja anodilla tapahtuvien reaktioiden yhtälöt sekä vesiliuoksen elektrolyysin yleinen yhtälö

Rikkihappo inertillä elektrodeilla.

53. Kirjoita katodilla ja anodilla tapahtuvien reaktioiden yhtälöt sekä vesiliuoksen elektrolyysin yleinen yhtälö

Litiumbromidi inertillä elektrodeilla.

54. Normaaleissa olosuhteissa kalsium reagoi seuraavien kanssa:

1) happi 2) hiili 3) rikki 4) typpi

55. Kirjoita katodilla ja anodilla tapahtuvien reaktioiden yhtälöt sekä vesiliuoksen elektrolyysin yleinen yhtälö

Kaliumnitraatti inertillä elektrodeilla.

56. Kirjoita katodilla ja anodilla tapahtuvien reaktioiden yhtälöt sekä vesiliuoksen elektrolyysin yleinen yhtälö

Natriumsulfaatti inertillä elektrodeilla.

57. Tavallisessa lämpötilassa kupari reagoi seuraavien kanssa:

1) vesi 2) happi 3) suolahappo 4) typpihappo

58. Kirjoita katodilla ja anodilla tapahtuvien reaktioiden yhtälöt sekä vesiliuoksen elektrolyysin yleinen yhtälö

Kaliumhydroksidi inertillä elektrodeilla.

59. Liukenee laimeaan rikkihappoon:

1) Cu 2) Zn 3) Ag 4) Au

60. Kirjoita katodilla ja anodilla tapahtuvien reaktioiden yhtälöt sekä vesiliuoksen elektrolyysin yleinen yhtälö

Typpihappo inertillä elektrodeilla.

61. Kuumennettaessa kupari reagoi seuraavien kanssa:

1) vety 2) rikkihappo

Videotunti 1: Epäorgaaninen kemia. Metallit: alkali, maa-alkali, alumiini

Video oppitunti 2: siirtymämetallit

Luento: Tyypilliset kemialliset ominaisuudet ja yksinkertaisten aineiden tuotanto - metallit: alkali, maa-alkali, alumiini; siirtymäelementit (kupari, sinkki, kromi, rauta)

Metallien kemialliset ominaisuudet

Kaikki metallit kemiallisissa reaktioissa esiintyvät pelkistysaineina. Ne erottuvat helposti valenssielektroneista hapettuen samalla. Muista, että mitä kauempana vasemmalla metalli sijaitsee sähkökemiallisessa jännityssarjassa, sitä vahvempi pelkistysaine se on. Siksi vahvin on litium, heikoin on kulta ja päinvastoin, kulta on vahvin hapetin ja litium on heikoin.

Li→Rb→K→Ba→Sr→Ca→Na→Mg→Al→Mn→Cr→Zn→Fe→Cd→Co→Ni→Sn→Pb→H→Sb→Bi→Cu→Hg→Ag→Pd→ Pt→Au

Kaikki metallit syrjäyttävät muut metallit suolaliuoksesta, ts. palauttaa ne. Kaikki paitsi alkali- ja maa-alkali, koska ne ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa. Ennen H:ta sijaitsevat metallit syrjäyttävät sen laimeiden happojen liuoksista ja itse liukenevat niihin.

Harkitse joitain metallien yleisiä kemiallisia ominaisuuksia:

• Metallien vuorovaikutuksessa hapen kanssa muodostuu emäksisiä (CaO, Na 2 O, 2Li 2 O jne.) tai amfoteerisia (ZnO, Cr 2 O 3, Fe 2 O 3 jne.) oksideja.
• Metallien vuorovaikutus halogeenien kanssa (ryhmän VII pääalaryhmä) muodostaa halogenidivetyhappoja (HF - fluorivety, HCl - vetykloridi jne.).
• Metallien vuorovaikutuksessa ei-metallien kanssa muodostuu suoloja (klorideja, sulfideja, nitridejä jne.).
• Metallien vuorovaikutus metallien kanssa muodostaa metallien välisiä yhdisteitä (MgB 2 , NaSn, Fe 3 Ni jne.).
• Aktiivisten metallien vuorovaikutus vedyn kanssa muodostaa hydridejä (NaH, CaH 2, KH jne.).
• Alkali- ja maa-alkalimetallien vuorovaikutus veden kanssa muodostaa alkaleja (NaOH, Ca (OH) 2, Cu (OH) 2 jne.).
• Metallien (vain ne, jotka ovat sähkökemiallisessa sarjassa H:hen asti) vuorovaikutus happojen kanssa muodostaa suoloja (sulfaatteja, nitriittejä, fosfaatteja jne.). On pidettävä mielessä, että metallit reagoivat happojen kanssa melko vastahakoisesti, kun taas ne ovat lähes aina vuorovaikutuksessa emästen ja suolojen kanssa. Jotta metallin reaktio hapon kanssa tapahtuisi, metallin on oltava aktiivinen ja hapon vahva.

Alkalimetallien kemialliset ominaisuudet

Alkalimetallien ryhmään kuuluvat seuraavat kemialliset alkuaineet: litium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), francium (Fr). Kun ne liikkuvat ylhäältä alas jaksollisen järjestelmän ryhmässä I, niiden atomisäteet kasvavat, mikä tarkoittaa, että niiden metalliset ja pelkistävät ominaisuudet kasvavat.

Harkitse alkalimetallien kemiallisia ominaisuuksia:

• Niissä ei ole merkkejä amfoteerisuudesta, koska niillä on negatiiviset elektrodipotentiaalin arvot.
• Vahvimmat pelkistimet kaikista metalleista.
• Yhdisteissä niillä on vain +1 hapetusaste.
• Antamalla yhden valenssielektronin näiden kemiallisten alkuaineiden atomit muunnetaan kationeiksi.
• Ne muodostavat lukuisia ioniyhdisteitä.
• Melkein kaikki ovat veteen liukenevia.

Alkalimetallien vuorovaikutus muiden alkuaineiden kanssa:

1. Hapen kanssa muodostaen yksittäisiä yhdisteitä, joten oksidi muodostaa vain litiumia (Li 2 O), natrium muodostaa peroksidia (Na 2 O 2) ja kalium, rubidium ja cesium superoksideja (KO 2, RbO 2, CsO 2).

2. Veden kanssa muodostaen alkaleja ja vetyä. Muista, että nämä reaktiot ovat räjähtäviä. Ilman räjähdystä vain litium reagoi veden kanssa:

2Li + 2H 2O → 2LiO H + H2.

3. Halogeenien kanssa muodostaen halogenideja (NaCl - natriumkloridi, NaBr - natriumbromidi, NaI - natriumjodidi jne.).

4. Vedyn kanssa kuumennettaessa muodostaen hydridejä (LiH, NaH jne.)

5. Rikin kanssa kuumennettaessa muodostaen sulfideja (Na 2 S, K 2 S jne.). Ne ovat värittömiä ja hyvin veteen liukenevia.

6. Fosforin kanssa kuumennettaessa muodostaen fosfideja (Na 3 P, Li 3 P jne.), ne ovat erittäin herkkiä kosteudelle ja ilmalle.

7. Hiilen kanssa kuumennettaessa karbidit muodostavat vain litiumia ja natriumia (Li 2 CO 3, Na 2 CO 3 ), kun taas kalium, rubidium ja cesium eivät muodosta karbideja, ne muodostavat binääriyhdisteitä grafiitin kanssa (C 8 Rb, C 8 Cs, jne.).

8. Normaaleissa olosuhteissa vain litium reagoi typen kanssa muodostaen Li 3 N -nitridiä, muiden alkalimetallien kanssa, reaktio on mahdollista vain kuumennettaessa.

9. Ne reagoivat räjähdysmäisesti happojen kanssa, joten tällaisten reaktioiden suorittaminen on erittäin vaarallista. Nämä reaktiot ovat epäselviä, koska alkalimetalli reagoi aktiivisesti veden kanssa muodostaen alkalin, joka sitten neutraloituu hapolla. Tämä luo kilpailua emäksen ja hapon välillä.

10. Ammoniakin kanssa muodostaen amideja - hydroksidien analogeja, mutta vahvempia emäksiä (NaNH 2 - natriumamidi, KNH 2 - kaliumamidi jne.).

11. Alkoholien kanssa muodostaen alkoholaatteja.

Francium on radioaktiivinen alkalimetalli, yksi harvinaisimmista ja vähiten stabiileista radioaktiivisista alkuaineista. Sen kemiallisia ominaisuuksia ei tunneta hyvin.

Alkalimetallien saamiseksi he käyttävät pääasiassa niiden halogenidien, useimmiten kloridien, sulamien elektrolyysiä, jotka muodostavat luonnollisia mineraaleja:

• NaCl → 2Na + Cl2.

• Na2CO3 + 2C → 2Na + 3CO.

• 2Li 2O + Si + 2CaO → 4Li + Ca 2SiO 4.

• KCl + Na → K + NaCl.

Maa-alkalimetallien kemialliset ominaisuudet

Maa-alkalimetallit sisältävät alkuaineita ryhmän II pääalaryhmästä: kalsium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), radium (Ra). Näiden alkuaineiden kemiallinen aktiivisuus kasvaa samalla tavalla kuin alkalimetallien, ts. nostamalla alaryhmää alaspäin.

Maa-alkalimetallien kemialliset ominaisuudet:

Näiden alkuaineiden atomien valenssikuorten rakenne ns 2 .

• Antamalla kaksi valenssielektronia näiden kemiallisten alkuaineiden atomit muunnetaan kationeiksi.
• Yhdisteiden hapetusaste on +2.
• Atomiytimien varaukset ovat yhden suurempia kuin saman ajanjakson alkalisten alkuaineiden varaukset, mikä johtaa atomien säteen pienenemiseen ja ionisaatiopotentiaalin lisääntymiseen.

Maa-alkalimetallien vuorovaikutus muiden alkuaineiden kanssa:

1. Hapen kanssa kaikki maa-alkalimetallit, paitsi barium, muodostavat oksideja, barium muodostaa peroksidia BaO 2. Näistä metalleista beryllium ja magnesium, jotka on päällystetty ohuella suojaavalla oksidikalvolla, ovat vuorovaikutuksessa hapen kanssa vain erittäin korkealla t. Maa-alkalimetallien emäksiset oksidit reagoivat veden kanssa, lukuun ottamatta berylliumoksidia BeO, jolla on amfoteerisia ominaisuuksia. Kalsiumoksidin ja veden reaktiota kutsutaan kalkin sammutusreaktioksi. Jos reagenssi on CaO, muodostuu poltettua kalkkia, jos Ca(OH) 2, sammutettuna. Myös emäksiset oksidit reagoivat happamien oksidien ja happojen kanssa. Esim:

• 3CaO + P 2 O 5 → Ca 3 (PO 4) 2 .

2. Veden kanssa maa-alkalimetallit ja niiden oksidit muodostavat hydroksideja - valkoisia kiteisiä aineita, jotka alkalimetallihydroksideihin verrattuna liukenevat vähemmän veteen. Maa-alkalimetallien hydroksidit ovat emäksiä, paitsi amfoteerinen Be(OH). ) 2 ja heikko pohja Mg(OH)2. Koska beryllium ei reagoi veden kanssa, Be (VAI NIIN ) 2 voidaan saada muilla tavoilla, esimerkiksi hydrolysoimalla nitridi:

• Ole 3N2+ 6H 2 O → 3 Olla (OH)2+ 2N N 3.

3. Normaaleissa olosuhteissa kaikki reagoi halogeenien kanssa, paitsi beryllium. Jälkimmäinen reagoi vain korkealla t:llä. Muodostuu halogenideja (MgI 2 - magnesiumjodidi, CaI 2 - kalsiumjodidi, CaBr 2 - kalsiumbromidi jne.).

4. Kaikki maa-alkalimetallit, paitsi beryllium, reagoivat vedyn kanssa kuumennettaessa. Hydridejä muodostuu (BaH2, CaH2 jne.). Magnesiumin reaktioon vedyn kanssa vaaditaan korkean t:n lisäksi myös kohonnutta vedyn painetta.

5. Rikki muodostaa sulfideja. Esim:

• Ca + S → CaS.

Sulfideja käytetään rikkihapon ja vastaavien metallien saamiseksi.

6. Ne muodostavat typen kanssa nitridejä. Esim:

• 3Olla + N 2 → Ole 3N2.

7. Happojen kanssa muodostaen vastaavan hapon ja vedyn suoloja. Esim:

• Be + H 2 SO 4 (razb.) → BeSO 4 + H 2.

Nämä reaktiot etenevät samalla tavalla kuin alkalimetallien tapauksessa.

Maa-alkalimetallien saaminen:

• BeF 2 + Mg –t o → Be + MgF 2

• 3BaO + 2Al –to → 3Ba + Al 2O 3

• CaCl 2 → Ca + Cl 2

Alumiinin kemialliset ominaisuudet

Alumiini on aktiivinen, kevyt metalli, numero 13 taulukossa. Luonnossa yleisin kaikista metalleista. Ja kemiallisista alkuaineista se on levinneisyyden suhteen kolmas sija. Korkea lämpö- ja sähköjohdin. Kestää korroosiota, koska se on peitetty oksidikalvolla. Sulamispiste on 660 0 С.

Harkitse alumiinin kemiallisia ominaisuuksia ja vuorovaikutusta muiden alkuaineiden kanssa:

1. Kaikissa yhdisteissä alumiini on hapetustilassa +3.

2. Sillä on pelkistäviä ominaisuuksia lähes kaikissa reaktioissa.

3. Amfoteerisella metallilla on sekä happamia että emäksisiä ominaisuuksia.

4. Palauttaa monet metallit oksideista. Tätä menetelmää metallien saamiseksi kutsutaan aluminotermiaksi. Esimerkki kromin hankkimisesta:

2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Cr.

5. Reagoi kaikkien laimennettujen happojen kanssa muodostaen suoloja ja vapauttaen vetyä. Esim:

2AI + 6HCl → 2AICI3 + 3H2;

2AI + 3H2SO4 → AI2(SO4)3 + 3H2.

Väkevässä HNO 3:ssa ja H 2 SO 4:ssä alumiini passivoituu. Tämän ansiosta näitä happoja on mahdollista varastoida ja kuljettaa alumiinisäiliöissä.

6. Vuorovaikuttaa alkalien kanssa, kun ne liuottavat oksidikalvon.

7. Reagoi kaikkien ei-metallien kanssa paitsi vedyn kanssa. Reaktion suorittamiseksi hapen kanssa tarvitaan hienojakoista alumiinia. Reaktio on mahdollinen vain korkealla t:llä:

• 4Al + 3O 2 → 2Al 2O 3 .

Lämpövaikutuksensa mukaan tämä reaktio on eksoterminen. Vuorovaikutus rikin kanssa muodostaa alumiinisulfidia Al 2 S 3 , fosforifosfidin AlP kanssa, typpinitridin AlN kanssa, hiilikarbidin Al 4 C 3 kanssa.

8. Se on vuorovaikutuksessa muiden metallien kanssa muodostaen aluminideja (FeAl 3 CuAl 2, CrAl 7 jne.).

Metallista alumiinia saadaan elektrolyysillä alumiinioksidin Al 2 O 3 -liuoksesta sulassa kryoliitti Na 2 AlF 6:ssa 960–970 °C:ssa.

• 2Al2O3 → 4Al + 3O2.
  

Siirtymäelementtien kemialliset ominaisuudet

Siirtymäelementit sisältävät jaksollisen järjestelmän toissijaisten alaryhmien elementtejä. Harkitse kuparin, sinkin, kromin ja raudan kemiallisia ominaisuuksia.

Kuparin kemialliset ominaisuudet

1. Sähkökemiallisessa sarjassa se sijaitsee H:n oikealla puolella, joten tämä metalli ei ole aktiivinen.

2. Heikko vähennysosa.

3. Yhdisteissä sen hapetustilat ovat +1 ja +2.

4. Reagoi hapen kanssa kuumennettaessa muodostaen:

• kuparioksidi (I) 2Cu + O 2 → 2CuO(t 400 0 C:ssa)
• tai kupari(II)oksidi: 4Cu + O2 → 2Cu2O(t 200 0 C:ssa).

Oksideilla on perusominaisuudet. Kuumennettaessa inertissä ilmakehässä Cu 2 O on epäsuhtainen: Cu2O → CuO + Cu. Kupari(II)oksidi CuO muodostaa kupraatteja reaktioissa alkalien kanssa, esimerkiksi: CuO + 2NaOH → Na 2 CuO 2 + H 2 O.

5. Kuparihydroksidi Cu (OH) 2 on amfoteerinen, pääominaisuudet vallitsevat siinä. Se liukenee helposti happoihin:

• Cu(OH)2 + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + 2H2O,

ja tiivistetyissä alkaliliuoksissa vaikeasti:

• Сu(OH)2 + 2NaOH → Na 2.

6. Kuparin ja rikin vuorovaikutus eri lämpötiloissa muodostaa myös kaksi sulfidia. Kuumennettaessa 300-400 0 C:seen tyhjiössä muodostuu kupari(I)sulfidia:

• 2Cu+S → Cu2S.

Huoneenlämpötilassa liuottamalla rikkiä vetysulfidiin voidaan saada kupari(II)sulfidia:

• Cu+S → CuS.

7. Halogeeneista se vuorovaikuttaa fluorin, kloorin ja bromin kanssa muodostaen halogenideja (CuF 2, CuCl 2, CuBr 2), jodia, muodostaen kupari(I)jodidi CuI; ei ole vuorovaikutuksessa vedyn, typen, hiilen, piin kanssa.

8. Se ei reagoi happojen - ei-hapettavien aineiden kanssa, koska ne hapettavat vain metallit, jotka sijaitsevat vedyksi sähkökemiallisessa sarjassa. Tämä kemiallinen alkuaine reagoi hapettavien happojen kanssa: laimea ja väkevä typpihappo ja väkevä rikki:

3Cu + 8HN03 (diff) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H20;

Cu + 4HNO3 (kons.) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H20;

Cu + 2H 2SO 4 (väk.) → CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O.

9. Vuorovaikutuksessa suolojen kanssa kupari syrjäyttää niiden koostumuksesta metallit, jotka sijaitsevat sen oikealla puolella sähkökemiallisessa sarjassa. Esim,

2FeCl3 + Cu → CuCl2 + 2FeCl 2 .

Tässä näemme, että kupari meni liuokseen ja rauta (III) pelkistettiin raudaksi (II). Tällä reaktiolla on suuri käytännön merkitys, ja sitä käytetään poistamaan muoville kerrostunut kupari.

Sinkin kemialliset ominaisuudet

2. Sillä on selvät pelkistävät ja amfoteeriset ominaisuudet.

3. Yhdisteissä sen hapetusaste on +2.

4. Ilmassa se on peitetty ZnO-oksidikalvolla.

5. Vuorovaikutus veden kanssa on mahdollista punaisen lämmön lämpötilassa. Tämän seurauksena muodostuu sinkkioksidia ja vetyä:

• Zn + H 2 O → ZnO + H 2.

6. Vuorovaikuttaa halogeenien kanssa muodostaen halogenideja (ZnF 2 - sinkkifluoridi, ZnBr 2 - sinkkibromidi, ZnI 2 - sinkkijodidi, ZnCl 2 - sinkkikloridi).

7. Fosforin kanssa se muodostaa fosfidit Zn 3 P 2 ja ZnP 2 .

8. Rikkikalkogenidillä ZnS.

9. Ei reagoi suoraan vedyn, typen, hiilen, piin ja boorin kanssa.

10. Se on vuorovaikutuksessa ei-hapettavien happojen kanssa muodostaen suoloja ja syrjäyttäen vetyä. Esim:

• H 2SO 4 + Zn → ZnSO 4 + H 2
• Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2.

Se reagoi myös happojen - hapettimien kanssa: väk. rikkihappo muodostaa sinkkisulfaattia ja rikkidioksidia:

• Zn + 2H 2SO 4 → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2O.

11. Se reagoi aktiivisesti alkalien kanssa, koska sinkki on amfoteerinen metalli. Alkaliliuoksilla se muodostaa tetrahydroksosinkaatteja ja vapauttaa vetyä:

• Zn + 2NaOH + 2H 2O → Na 2 + H 2 .

Reaktion jälkeen sinkkirakeiden pinnalle ilmaantuu kaasukuplia. Vedettömän alkalin kanssa se muodostaa fuusioituessaan sinkkiä ja vapauttaa vetyä:

• Zn+ 2NaOH → Na2ZnO2 + H2.

Kromin kemialliset ominaisuudet

2.

3. Muodostaa värillisiä yhdisteitä.

4. Yhdisteissä sillä on hapetusasteet +2 (emäksinen oksidi CrO musta), +3 (amfoteerinen oksidi Cr 2 O 3 ja hydroksidi Cr (OH) 3 vihreä) ja +6 (happooksidi kromi (VI) CrO 3 ja hapot: kromi H 2 CrO 4 ja kaksikromi H 2 Cr 2 O 7 jne.).

5. Se on vuorovaikutuksessa fluorin kanssa t 350-400 0 C:ssa muodostaen kromi(IV)fluoridia:

• Cr+2F2 → CrF4.

6. Hapen, typen, boorin, piin, rikin, fosforin ja halogeenien kanssa t 600 0 C:ssa:

• yhteys hapen kanssa muodostaa kromioksidia (VI) CrO 3 (tummanpunaisia ​​kiteitä),
• typpiyhdiste - krominitridi CrN (mustat kiteet),
• yhdiste boorin kanssa - kromiboridi CrB (keltaiset kiteet),
• yhdiste pii-kromisilisidin CrSi kanssa,
• liitäntä hiili-kromikarbidin kanssa Cr 3 C 2 .

7. Se reagoi vesihöyryn kanssa kuumassa tilassa muodostaen kromi(III)oksidia ja vetyä:

• 2Cr + 3H20 → Cr203 + 3H 2 .

8. Se ei reagoi alkaliliuosten kanssa, mutta reagoi hitaasti niiden sulatteiden kanssa muodostaen kromaatteja:

• 2Cr + 6KOH → 2KCr02 + 2K20 + 3H2.

9. Se liukenee laimeisiin vahvoihin happoihin muodostaen suoloja. Jos reaktio tapahtuu ilmassa, muodostuu Cr 3+ -suoloja, esim.

• 2Cr + 6HCl + O 2 → 2CrCl3 + 2H 2O + H 2 .

• Cr + 2HCl → CrCl 2 + H2.

10. Väkevän rikki- ja typpihapon sekä aqua regian kanssa se reagoi vain kuumennettaessa, koska. alhaisissa lämpötiloissa nämä hapot passivoivat kromia. Reaktiot happojen kanssa kuumennettaessa näyttävät tältä:

2Cr + 6H 2SO 4 (kons.) → Cr 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Cr + 6HNO 3 (kons.) → Cr(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

Kromi(II)oksidi CrO- kiinteä musta tai punainen, veteen liukenematon.

Kemialliset ominaisuudet:

• Sillä on perus- ja korjaavia ominaisuuksia.
• Kuumennettaessa 100 0 C:een ilmassa se hapettuu Cr 2 O 3 -kromi(III)oksidiksi.
• Kromi on mahdollista palauttaa vedyllä tästä oksidista: CrO + H 2 → Cr + H 2 O tai koksi: CrO + C → Cr + CO.
• Reagoi kloorivetyhapon kanssa vapauttaen vetyä: 2CrO + 6HCl → 2CrCl3 + H2 + 2H2O.
• Ei reagoi alkalien, laimennettujen rikki- ja typpihappojen kanssa.

Kromioksidi (III) Cr 2 O 3- tulenkestävä aine, väriltään tummanvihreä, veteen liukenematon.

Kemialliset ominaisuudet:

• Sillä on amfoteerisia ominaisuuksia.
• Kuinka emäksinen oksidi vuorovaikuttaa happojen kanssa: Cr 2 O 3 + 6 HCl → CrCl 3 + 3 H 2 O.
• Kuinka hapan oksidi vuorovaikuttaa alkalien kanssa: Cr 2 O 3 + 2 KOH → 2 KCrO 3 + H 2 O.
• Voimakkaat hapettimet hapettavat Cr 2 O 3 kromaatilla H 2 CrO 4 .
• Vahvat pelkistävät aineet palauttavatCr out Cr2O3.

Kromi(II)hydroksidi Cr(OH) 2 - väri kiinteä keltainen tai ruskea, liukenee heikosti veteen.

Kemialliset ominaisuudet:

• Heikko pohja, perusominaisuudet.
• Ilman kosteuden läsnäollessa se hapettuu Cr(OH)3-kromi(III)hydroksidiksi.
• Reagoi väkevien happojen kanssa muodostaen sinisiä kromi(II)suoloja: Cr(OH) 2 + H 2 SO 4 → CrSO 4 + 2H 2O.
• Ei reagoi alkalien ja laimennettujen happojen kanssa.

Kromi(III)hydroksidi Cr(OH) 3 - harmaanvihreä aine, veteen liukenematon.

Kemialliset ominaisuudet:

• Sillä on amfoteerisia ominaisuuksia.
• Kuinka emäksinen hydroksidi on vuorovaikutuksessa happojen kanssa: Cr(OH)3 + 3HCl → CrCl3 + 3H2O.
• Kuinka happohydroksidi on vuorovaikutuksessa alkalien kanssa: Cr(OH)3 + 3NaOH → Na3 [Cr(OH)6].

Raudan kemialliset ominaisuudet

1. Aktiivinen metalli, jolla on korkea reaktiivisuus.

2. Sillä on korjaavia ominaisuuksia sekä voimakkaita magneettisia ominaisuuksia.

3. Yhdisteissä sillä on päähapetustilat +2 (heikoilla hapettimilla: S, I, HCl, suolaliuokset), +3 (voimakkailla hapettimilla: Br ja Cl) ja vähemmän tyypillinen +6 (O:n ja H2:n kanssa O). Heikoissa hapettimissa rauta saa hapetusasteen +2, vahvemmissa +3. +2 hapetusastetta vastaavat mustaa oksidia FeO ja vihreää hydroksidia Fe (OH) 2, joilla on emäksisiä ominaisuuksia. +3 hapetusastetta vastaavat punaruskeaa oksidia Fe 2 O 3 ja ruskeaa hydroksidia Fe (OH) 3, joilla on heikosti korostuneet amfoteeriset ominaisuudet. Fe (+2) on heikko pelkistävä aine, ja Fe (+3) on usein heikko hapetin. Kun redox-olosuhteet muuttuvat, raudan hapetustilat voivat muuttua keskenään.

• 3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4.

5. Reagoi halogeenien kanssa kuumennettaessa:

• yhteys klooriin muodostaa rauta(III)kloridia FeCl 3,
• yhdiste bromin kanssa - rauta(III)bromidi FeBr 3,
• yhdiste jodin kanssa - rauta(II,III)jodidi Fe 3 I 8,
• yhdiste fluorin kanssa - rauta(II)fluoridi FeF 2, rauta(III)fluoridi FeF 3.

• yhteys rikin kanssa muodostaa rauta(II)sulfidia FeS,
• liitäntä typen kanssa - rautanitridi Fe 3 N,
• yhdiste fosforin kanssa - fosfidit FeP, Fe 2 P ja Fe 3 P,
• yhdiste pii-raudasilisidin kanssa FeSi,
• yhdiste hiili-rautakarbidin kanssa Fe 3 C.

9. Se ei reagoi alkaliliuosten kanssa, mutta reagoi hitaasti alkalisulatteiden kanssa, jotka ovat voimakkaita hapettavia aineita:

• Fe + KClO 3 + 2KOH → K 2 FeO 4 + KCl + H 2 O.

10. Palauttaa metallit, jotka sijaitsevat sähkökemiallisessa rivissä oikealla:

• Fe + SnCl 2 → FeCl 2 + Sn.

• 3Fe2O3 + CO → CO 2 + 2Fe 3 O 4,
• Fe 3O 4 + CO → CO 2 + 3FeO,
• FeO + CO → CO 2 + Fe.

Rauta(II)oksidi FeO - musta kiteinen aine (wustiitti), joka ei liukene veteen.

Kemialliset ominaisuudet:

• Siinä on perusominaisuudet.
• Reagoi laimean suolahapon kanssa: FeO + 2HCl → FeCl 2 + H 2 O.
• Reagoi väkevän typpihapon kanssa:FeO + 4HNO 3 → Fe(NO 3) 3 + NO 2 + 2H 2 O.
• Ei reagoi veden ja suolojen kanssa.
• Vedyllä t 350 0 C:ssa se pelkistetään puhtaaksi metalliksi: FeO + H2 → Fe + H2O.
• Se pelkistyy myös puhtaaksi metalliksi, kun se yhdistetään koksin kanssa: FeO + C → Fe + CO.
• Tätä oksidia voidaan saada monella eri tavalla, yksi niistä on kuumennus Fe matalassa paineessa O: 2Fe + O 2 → 2FeO.

Rauta(III)oksidiFe2O3- ruskea jauhe (hematiitti), veteen liukenematon aine. Muut nimet: rautaoksidi, rautaminiumi, elintarvikeväri E172 jne.

Kemialliset ominaisuudet:

• Fe 2O 3 + 6HCl → 2 FeCl 3 + 3H 2 O.
• Se ei reagoi alkaliliuosten kanssa, se reagoi niiden sulatteiden kanssa muodostaen ferriittejä: Fe 2O 3 + 2NaOH → 2NaFeO 2 + H 2 O.
• Kun sitä kuumennetaan vedyllä, sillä on hapettavia ominaisuuksia:Fe 2O 3 + H 2 → 2FeO + H 2 O.
• Fe2O3 + 3KNO3 + 4KOH → 2K2FeO4 + 3KNO2 + 2H2O.

Rautaoksidi (II, III) Fe 3 O 4 tai FeO Fe 2 O 3 - harmahtavan musta kiinteä aine (magnetiitti, magneettinen rautamalmi), veteen liukenematon aine.

Kemialliset ominaisuudet:

• Hajoaa kuumennettaessa yli 1500 0 С: 2Fe 3 O 4 → 6FeO + O 2.
• Reagoi laimennettujen happojen kanssa: Fe 3O 4 + 8HCl → FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O.
• Ei reagoi alkaliliuosten kanssa, reagoi niiden sulatteiden kanssa: Fe 3 O 4 + 14 NaOH → Na 3 FeO 3 + 2Na 5 FeO 4 + 7H 2 O.
• Reagoiessaan hapen kanssa se hapettuu: 4Fe 3 O 4 + O 2 → 6Fe 2 O 3.
• Vedyllä se palautetaan kuumennettaessa:Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H20.
• Se vähenee myös, kun se yhdistetään hiilimonoksidiin: Fe 3 O 4 + 4CO → 3Fe + 4CO 2.

Rauta(II)hydroksidi Fe(OH) 2 - valkoinen, harvoin vihertävä kiteinen aine, veteen liukenematon.

Kemialliset ominaisuudet:

• Sillä on amfoteerisia ominaisuuksia, joista suurin osa on perusominaisuuksia.
• Se osallistuu ei-hapettavan hapon neutralointireaktioon ja näyttää tärkeimmät ominaisuudet: Fe(OH)2 + 2HCl → FeCl2 + 2H2O.
• Vuorovaikutuksessa typpihappojen tai väkevien rikkihappojen kanssa sillä on pelkistäviä ominaisuuksia, jotka muodostavat rauta(III)-suoloja: 2Fe(OH)2 + 4H 2SO 4 → Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 6H 2 O.
• Kuumennettaessa se reagoi väkevien alkaliliuosten kanssa: Fe (OH) 2 + 2NaOH → Na 2.

Rautahydroksidi (I minä I) Fe (OH) 3- ruskea kiteinen tai amorfinen aine, veteen liukenematon.

Kemialliset ominaisuudet:

• Sillä on lieviä amfoteerisia ominaisuuksia, joissa vallitsee perusominaisuudet.
• Helposti vuorovaikutuksessa happojen kanssa: Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O.
• Konsentroiduilla alkaliliuoksilla se muodostaa heksahydroksoferraatteja (III): Fe (OH) 3 + 3NaOH → Na 3.
• Se muodostaa ferraatteja alkalisulatteiden kanssa:2Fe(OH)3 + Na 2CO 3 → 2NaFeO 2 + CO 2 + 3H 2 O.
• Emäksisessä ympäristössä, jossa on voimakkaita hapettavia aineita, sillä on pelkistäviä ominaisuuksia: 2Fe(OH)3 + 3Br2 + 10KOH → 2K2FeO4 + 6NaBr + 8H2O.

Kaikki kemialliset alkuaineet on jaettu metallit Ja epämetallit riippuen niiden atomien rakenteesta ja ominaisuuksista. Myös alkuaineiden muodostamat yksinkertaiset aineet luokitellaan metalleihin ja ei-metalleihin niiden fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien perusteella.

Kemiallisten alkuaineiden jaksollisessa järjestelmässä D.I. Mendelejevin mukaan epämetallit sijaitsevat vinottain: boori - astatiini ja sen yläpuolella pääalaryhmissä.

Metalliatomeille on ominaista suhteellisen suuret säteet ja pieni määrä elektroneja ulkotasolla 1 - 3 (poikkeukset: germanium, tina, lyijy - 4; antimoni ja vismutti - 5; polonium - 6 elektronia).

Ei-metalliatomeille päinvastoin on ominaista pienet atomisäteet ja elektronien lukumäärä ulkotasolla 4 - 8 (poikkeus on boori, sillä on kolme tällaista elektronia).

Tästä johtuu metalliatomien taipumus luopua ulkoisista elektroneista, ts. pelkistävät ominaisuudet ja ei-metalliatomeille - halu vastaanottaa puuttuvat elektronit vakaalle kahdeksan elektronin tasolle, ts. hapettavat ominaisuudet.

Metallit

Metalleissa on metallisidos ja metallinen kidehila. Hilakohdissa on positiivisesti varautuneita metalli-ioneja, joita sitovat koko kiteen sosiaaliset ulkoiset elektronit.

Tämä määrittää metallien kaikki tärkeimmät fysikaaliset ominaisuudet: metallisen kiillon, sähkön ja lämmönjohtavuuden, plastisuuden (kyky muuttaa muotoa ulkoisen vaikutuksen alaisena) ja joitain muita tälle yksinkertaisten aineiden luokalle ominaisia ​​ominaisuuksia.

Pääalaryhmän I ryhmän metalleja kutsutaan alkalimetalleiksi.

Ryhmän II metallit: kalsium, strontium, barium - maa-alkali.

Metallien kemialliset ominaisuudet

Kemiallisissa reaktioissa metalleilla on vain pelkistäviä ominaisuuksia, ts. niiden atomit luovuttavat elektroneja muodostaen tuloksena positiivisia ioneja.

1. Vuorovaikutus ei-metallien kanssa:

a) happi (jossa muodostuu oksideja)

Alkali- ja maa-alkalimetallit hapettavat helposti normaaleissa olosuhteissa, joten ne varastoidaan vaseliiniöljy- tai kerosiinikerroksen alle.

4Li + O 2 = 2Li 2O

2Ca + O 2 \u003d 2CaO

Huomaa: kun natrium on vuorovaikutuksessa, muodostuu peroksidia, kalium-superoksidia

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2, K + O2 \u003d KO2

ja oksideja saadaan kalsinoimalla peroksidi vastaavalla metallilla:

2Na + Na 2O 2 \u003d 2Na 2O

Rauta, sinkki, kupari ja muut vähemmän aktiiviset metallit hapettavat hitaasti ilmassa ja aktiivisesti kuumennettaessa.

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 (kahden oksidin seos: FeO ja Fe 2 O 3)

2Zn + O 2 = 2ZnO

2Cu + O 2 \u003d 2CuO

Ilman happi ei hapeta kultaa ja platinametalleja missään olosuhteissa.

b) vety (jossa muodostuu hydridejä)

2Na + H2 = 2NaH

Ca + H2 \u003d CaH 2

c) kloori (jossa muodostuu klorideja)

2K + Cl 2 \u003d 2KCl

Mg + Cl 2 \u003d MgCl 2

2Al + 3Cl 2 \u003d 2AlCl 3

Huomaa: kun rauta reagoi, muodostuu rauta(III)kloridia:

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

d) rikki (jossa muodostuu sulfideja)

2Na + S = Na2S

Hg + S = HgS

2Al + 3S = Al 2S 3

Huomaa: kun rauta reagoi, muodostuu rauta(II)sulfidia:

Fe + S = FeS

e) typpi (jossa muodostuu nitridejä)

6 K + N 2 = 2 K 3 N

3Mg + N 2 \u003d Mg 3 N 2

2Al + N2 = 2AlN

2. Vuorovaikutus monimutkaisten aineiden kanssa:

On muistettava, että palautuskyvyn mukaan metallit on järjestetty riviin, jota kutsutaan metallien sähkökemialliseksi jännitteiden tai aktiivisuuden sarjaksi (Beketov N.N. siirtymäsarja):

Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, (H2), Cu, Hg, Ag, Au, Pt

vesi

Metallit, jotka sijaitsevat rivissä magnesiumiin asti, syrjäyttävät normaaliolosuhteissa vedyn vedestä muodostaen liukoisia emäksiä - emäksiä.

2Na + 2H 2O \u003d 2NaOH + H2

Ba + H 2 O \u003d Ba (OH) 2 + H 2

Magnesium on vuorovaikutuksessa veden kanssa keitettäessä.

Mg + 2H 2O \u003d Mg (OH) 2 + H2

Alumiini reagoi kiivaasti veden kanssa, kun oksidikalvo poistetaan.

2Al + 6H 2O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2

Loput metallit, jotka seisovat rivissä veteen asti, voivat tietyissä olosuhteissa reagoida veden kanssa vapauttaen vetyä ja muodostaen oksideja.

3Fe + 4H 2 O \u003d Fe 3 O 4 + 4H 2

b) happoliuokset

(Paitsi väkevä rikkihappo ja minkä tahansa pitoisuuden typpihappo. Katso redox-reaktiot.)

Huomaa: älä käytä liukenematonta piihappoa reaktioihin

Metallit magnesiumista vetyyn syrjäyttävät vedyn hapoista.

Mg + 2HCl \u003d MgCl 2 + H2

Huomaa: muodostuu rautasuoloja.

Fe + H 2 SO 4 (razb.) \u003d FeSO 4 + H 2

Liukenemattoman suolan muodostuminen estää reaktion etenemisen. Esimerkiksi lyijy ei käytännössä reagoi rikkihappoliuoksen kanssa, koska pinnalle muodostuu liukenematonta lyijysulfaattia.

Vedyn jälkeisessä rivissä olevat metallit EIVÄT syrjäytä vetyä.

c) suolaliuokset

Metalleja, jotka ovat rivissä magnesiumiin asti ja jotka reagoivat aktiivisesti veden kanssa, ei käytetä tällaisten reaktioiden suorittamiseen.

Muiden metallien osalta sääntö täyttyy:

Jokainen metalli syrjäyttää suolaliuoksista muut metallit, jotka sijaitsevat sen oikealla puolella olevassa rivissä, ja sen vasemmalla puolella olevat metallit voivat syrjäyttää itse.

Cu + HgCl 2 \u003d Hg + CuCl 2

Fe + CuSO 4 \u003d FeSO 4 + Cu

Kuten happoliuoksissa, liukenemattoman suolan muodostuminen estää reaktion etenemisen.

d) alkaliliuokset

Vuorovaikutuksessa metallit, joiden hydroksidit ovat amfoteerisia.

Zn + 2NaOH + 2H 2O \u003d Na2 + H2

2AI + 2KOH + 6H20 = 2K + 3H2

e) orgaanisilla aineilla

Alkalimetallit alkoholien ja fenolin kanssa.

2C 2 H 5 OH + 2Na \u003d 2C 2 H 5 ONa + H 2

2C 6 H 5 OH + 2 Na \u003d 2C 6 H 5 ONa + H 2

Metallit osallistuvat reaktioihin halogeenialkaanien kanssa, joita käytetään alempien sykloalkaanien saamiseksi ja synteeseihin, joiden aikana molekyylin hiilirunko monimutkaistuu (A. Wurtzin reaktio):

CH 2 Cl - CH 2 - CH 2 Cl + Zn = C 3 H 6 (syklopropaani) + ZnCl 2

2CH 2Cl + 2Na \u003d C 2H 6 (etaani) + 2NaCl

ei-metallit

Yksinkertaisissa aineissa ei-metallien atomit on yhdistetty kovalenttisella ei-polaarisella sidoksella. Tässä tapauksessa muodostuu yksittäisiä (H 2, F 2, Cl 2, Br 2, I 2), kaksois- (O 2-molekyyleissä), kolmois (N 2 -molekyylissä) kovalenttisia sidoksia.

Yksinkertaisten aineiden - ei-metallien - rakenne:

1. molekyyli

Normaaleissa olosuhteissa suurin osa näistä aineista on kaasuja (H 2, N 2, O 2, O 3, F 2, Cl 2) tai kiinteitä aineita (I 2, P 4, S 8) ja vain yksi bromi (Br 2) on nestemäistä. Kaikilla näillä aineilla on molekyylirakenne, joten ne ovat haihtuvia. Kiinteässä tilassa ne ovat sulavia heikon molekyylien välisen vuorovaikutuksen vuoksi, joka pitää niiden molekyylit kiteessä, ja pystyvät sublimoitumaan.

2. atomi

Nämä aineet muodostuvat kiteistä, joiden solmuissa on atomeja: (B n, C n, Si n, Gen, Se n, Te n). Kovalenttisten sidosten suuren lujuuden vuoksi niillä on yleensä korkea kovuus, ja kaikki muutokset, jotka liittyvät kovalenttisen sidoksen tuhoutumiseen niiden kiteissä (sulaminen, haihtuminen), suoritetaan suurella energiankulutuksella. Monilla näistä aineista on korkea sulamis- ja kiehumispiste, ja niiden haihtuvuus on erittäin alhainen.

Monet elementit - ei-metallit muodostavat useita yksinkertaisia ​​aineita - allotrooppisia modifikaatioita. Allotropia voidaan yhdistää erilaiseen molekyylikoostumukseen: happi O 2 ja otsoni O 3 ja erilaisiin kiderakenteisiin: hiilen allotrooppisia modifikaatioita ovat grafiitti, timantti, karbiini, fullereeni. Alkuaineet - ei-metallit allotrooppisilla modifikaatioilla: hiili, pii, fosfori, arseeni, happi, rikki, seleeni, telluuri.

Ei-metallien kemialliset ominaisuudet

Ei-metallien atomeja hallitsevat hapettavat ominaisuudet, eli kyky kiinnittää elektroneja. Tälle kyvylle on ominaista elektronegatiivisuuden arvo. Ei-metallien joukossa

At, B, Te, H, As, I, Si, P, Se, C, S, Br, Cl, N, O, F

elektronegatiivisuus kasvaa ja hapettavat ominaisuudet paranevat.

Tästä seuraa, että yksinkertaisille aineille - ei-metalleille - sekä hapettavat että pelkistävät ominaisuudet ovat ominaisia, lukuun ottamatta fluoria, voimakkainta hapettavaa ainetta.

1. Hapettavat ominaisuudet

a) reaktioissa metallien kanssa (metallit ovat aina pelkistäviä aineita)

2Na + S = Na 2S (natriumsulfidi)

3Mg + N 2 = Mg 3 N 2 (magnesiumnitridi)

b) reaktioissa ei-metallien kanssa, jotka sijaitsevat tämän vasemmalla puolella, eli joiden elektronegatiivisuus on pienempi. Esimerkiksi, kun fosfori ja rikki ovat vuorovaikutuksessa, rikki on hapettava aine, koska fosforilla on pienempi elektronegatiivisuusarvo:

2P + 5S = P 2 S 5 (fosfori V sulfidi)

Useimmat ei-metallit ovat hapettavia aineita reaktioissa vedyn kanssa:

H2 + S = H2S

H2 + Cl2 \u003d 2HCl

3H2 + N2 \u003d 2NH3

c) reaktioissa joidenkin monimutkaisten aineiden kanssa

Hapettava aine - happi, palamisreaktiot

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

2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3

Hapettava aine - kloori

2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3

2KI + Cl 2 \u003d 2KCl + I 2

CH 4 + Cl 2 \u003d CH 3Cl + HCl

Ch 2 \u003d CH 2 + Br 2 \u003d CH 2 Br-CH 2 Br

2. Korjaavat ominaisuudet

a) reaktioissa fluorin kanssa

S + 3F 2 = SF 6

H2 + F2 \u003d 2HF

Si + 2F 2 = SiF 4

b) reaktioissa hapen kanssa (paitsi fluorin)

S + O 2 \u003d SO 2

N 2 + O 2 \u003d 2NO

4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5

C + O 2 = CO 2

c) reaktioissa monimutkaisten aineiden - hapettimien kanssa

H 2 + CuO \u003d Cu + H 2 O

6P + 5KClO 3 \u003d 5KCl + 3P 2 O 5

C + 4HNO 3 \u003d CO 2 + 4NO 2 + 2H 2 O

H 2 C \u003d O + H 2 \u003d CH 3 OH

3. Disproportionaatioreaktiot: sama ei-metalli on sekä hapettava että pelkistävä aine

Cl 2 + H 2O \u003d HCl + HClO

3Cl 2 + 6KOH \u003d 5KCl + KClO 3 + 3H 2 O

Metallien yleiset ominaisuudet.

Ytimeen heikosti sitoutuneiden valenssielektronien läsnäolo määrää metallien yleiset kemialliset ominaisuudet. Kemiallisissa reaktioissa ne toimivat aina pelkistimenä; yksinkertaiset aineet, metallit, eivät koskaan osoita hapettavia ominaisuuksia.

Metallien hankinta:
- talteenotto oksideista hiilen (C), hiilimonoksidin (CO), vedyn (H2) tai aktiivisemman metallin (Al, Ca, Mg) kanssa;
- talteenotto suolaliuoksista aktiivisemmalla metallilla;
- metalliyhdisteiden liuosten tai sulatteiden elektrolyysi - aktiivisimpien metallien (alkalit, maa-alkalimetallit ja alumiini) talteenotto sähkövirralla.

Luonnossa metalleja löytyy pääasiassa yhdisteiden muodossa, vain vähän aktiivisia metalleja löytyy yksinkertaisten aineiden muodossa (luonnonmetallit).

Metallien kemialliset ominaisuudet.
1. Vuorovaikutus yksinkertaisten aineiden, ei-metallien kanssa:
Useimmat metallit voidaan hapettaa ei-metalleilla, kuten halogeeneilla, hapella, rikillä, typellä. Mutta useimmat näistä reaktioista vaativat esilämmitystä käynnistyäkseen. Jatkossa reaktio voi edetä vapauttamalla suuri määrä lämpöä, mikä johtaa metallin syttymiseen.
Huoneenlämpötilassa reaktiot ovat mahdollisia vain aktiivisimpien metallien (alkali ja maa-alkali) ja aktiivisimpien ei-metallien (halogeenit, happi) välillä. Alkalimetallit (Na, K) reagoivat hapen kanssa muodostaen peroksideja ja superoksideja (Na2O2, KO2).

a) metallien vuorovaikutus veden kanssa.
Huoneenlämpötilassa alkali- ja maa-alkalimetallit ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa. Korvausreaktion seurauksena muodostuu alkali (liukoinen emäs) ja vety: metalli + H2O \u003d Me (OH) + H2
Kuumennettaessa muut metallit ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa ja ovat aktiivisuussarjassa vedyn vasemmalla puolella. Magnesium reagoi kiehuvan veden, alumiinin kanssa - erityisen pintakäsittelyn jälkeen muodostuu liukenemattomia emäksiä - magnesiumhydroksidia tai alumiinihydroksidia - ja vetyä vapautuu. Aktiivisuudessa olevat metallit vaihtelevat sinkistä (mukaan lukien) lyijyyn (mukaan lukien) vuorovaikutuksessa vesihöyryn kanssa (eli yli 100 C), kun taas muodostuu vastaavien metallien oksideja ja vetyä.
Aktiviteettisarjan vedyn oikealla puolella olevat metallit eivät ole vuorovaikutuksessa veden kanssa.
b) vuorovaikutus oksidien kanssa:
aktiiviset metallit ovat vuorovaikutuksessa substituutioreaktiossa muiden metallien tai ei-metallien oksidien kanssa, jolloin ne pelkistyvät yksinkertaisiksi aineiksi.
c) vuorovaikutus happojen kanssa:
Aktiviteettisarjassa vedyn vasemmalla puolella sijaitsevat metallit reagoivat happojen kanssa vapauttaen vetyä ja muodostaen vastaavan suolan. Aktiviteettisarjan vedyn oikealla puolella olevat metallit eivät ole vuorovaikutuksessa happoliuosten kanssa.
Erityinen paikka on metallien reaktioilla typpi- ja väkevien rikkihappojen kanssa. Kaikki metallit paitsi jalometallit (kulta, platina) voivat hapettua näillä hapettavilla hapoilla. Näiden reaktioiden seurauksena muodostuu aina vastaavia suoloja, vettä ja vastaavasti typen tai rikin pelkistymisen tuotetta.
d) alkalien kanssa
Metallit, jotka muodostavat amfoteerisia yhdisteitä (alumiini, beryllium, sinkki), pystyvät reagoimaan sulatteiden (jossa muodostuu aluminaattien, beryllaattien tai sinkaattien keskisuoloja) tai alkaliliuosten (jossa muodostuu vastaavia kompleksisuoloja) kanssa. Kaikki reaktiot vapauttavat vetyä.
e) Metallin sijainnin mukaisesti aktiivisuussarjassa ovat mahdollisia vähemmän aktiivisen metallin pelkistysreaktiot (syrjäyttäminen) sen suolan liuoksesta toisella aktiivisemmalla metallilla. Reaktion seurauksena muodostuu aktiivisemman ja yksinkertaisemman aineen suola - vähemmän aktiivinen metalli.

Epämetallien yleiset ominaisuudet.

Ei-metalleja on paljon vähemmän kuin metalleja (22 alkuainetta). Ei-metallien kemia on kuitenkin paljon monimutkaisempaa, koska niiden atomien ulkoinen energiataso on suurempi.
Epämetallien fysikaaliset ominaisuudet ovat monimuotoisempia: niiden joukossa ovat kaasumaiset (fluori, kloori, happi, typpi, vety), nesteet (bromi) ja kiinteät aineet, jotka eroavat toisistaan ​​suuresti sulamispisteessä. Useimmat epämetallit eivät johda sähköä, mutta piillä, grafiitilla ja germaniumilla on puolijohdeominaisuuksia.
Kaasumaisilla, nestemäisillä ja joillakin kiinteillä ei-metalleilla (jodilla) on kidehilan molekyylirakenne, muilla ei-metalleilla on atomikidehila.
Fluori, kloori, bromi, jodi, happi, typpi ja vety ovat normaaleissa olosuhteissa kaksiatomisten molekyylien muodossa.
Monet ei-metalliset elementit muodostavat useita yksinkertaisten aineiden allotrooppisia modifikaatioita. Joten hapella on kaksi allotrooppista muunnelmaa - happi O2 ja otsoni O3, rikillä on kolme allotrooppista muunnelmaa - rombinen, muovinen ja monokliininen rikki, fosforilla on kolme allotrooppista muunnelmaa - punainen, valkoinen ja musta fosfori, hiilellä - kuusi allotrooppista muunnelmaa - noki, grafiitti, timantti , karbiini, fullereeni, grafeeni.

Toisin kuin metallit, joilla on vain pelkistäviä ominaisuuksia, ei-metallit voivat reaktioissa yksinkertaisten ja monimutkaisten aineiden kanssa toimia sekä pelkistimenä että hapettavana aineena. Ei-metallit ovat aktiivisuutensa mukaan tietyllä paikalla elektronegatiivisuussarjassa. Fluoria pidetään aktiivisina ei-metallina. Sillä on vain hapettavia ominaisuuksia. Happi on toisella sijalla aktiivisuudessa, typpi kolmannella, sitten halogeenit ja muut epämetallit. Vetyllä on pienin elektronegatiivisuus ei-metallien joukossa.

Ei-metallien kemialliset ominaisuudet.

1. Vuorovaikutus yksinkertaisten aineiden kanssa:
Epämetallit ovat vuorovaikutuksessa metallien kanssa. Tällaisessa reaktiossa metallit toimivat pelkistimenä, ei-metallit hapettimena. Yhdisteen reaktion seurauksena muodostuu binäärisiä yhdisteitä - oksideja, peroksideja, nitridejä, hydridejä, hapettomien happojen suoloja.
Epämetallien reaktioissa toistensa kanssa elektronegatiivisemmalla ei-metallilla on hapettimen ominaisuuksia, vähemmän elektronegatiivisella - pelkistimen ominaisuuksia. Yhdistereaktion seurauksena muodostuu binäärisiä yhdisteitä. On muistettava, että ei-metallien yhdisteissä voi olla vaihtelevia hapetusasteita.
2. Vuorovaikutus monimutkaisten aineiden kanssa:
a) vedellä:
Normaaleissa olosuhteissa vain halogeenit ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa.
b) metallien ja ei-metallien oksidien kanssa:
Monet epämetallit voivat reagoida korkeissa lämpötiloissa muiden ei-metallien oksidien kanssa, jolloin ne pelkistyvät yksinkertaisiksi aineiksi. Epämetallit rikistä vasemmalla elektronegatiivisuussarjassa voivat myös olla vuorovaikutuksessa metallioksidien kanssa, jolloin metallit pelkistyvät yksinkertaisiksi aineiksi.
c) happojen kanssa:
Jotkut epämetallit voidaan hapettaa väkevällä rikki- tai typpihapolla.
d) alkalien kanssa:
Alkalien vaikutuksesta jotkut ei-metallit voivat dismutoitua, koska ne ovat sekä hapettavia että pelkistäviä aineita.
Esimerkiksi halogeenien reaktiossa alkaliliuosten kanssa ilman kuumennusta: Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O tai kuumennettaessa: 3Cl2 + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O.
e) suolojen kanssa:
Vuorovaikutuksessa, koska ne ovat vahvoja hapettimia, niillä on pelkistäviä ominaisuuksia.
Halogeenit (lukuun ottamatta fluoria) tulevat substituutioreaktioihin halogeenivetyhappojen suolojen liuosten kanssa: aktiivisempi halogeeni syrjäyttää vähemmän aktiivisen halogeenin suolaliuoksesta.

Yksinkertaisten aineiden kemialliset ominaisuudet - ei-metallit

Vedyn kemialliset ominaisuudet

Vedyn ominaisuuksien kannalta yksinkertaisena aineena sillä on kuitenkin enemmän yhteistä halogeenien kanssa. Vety, kuten halogeenit, on ei-metalli ja muodostaa kaksiatomisia molekyylejä samalla tavalla kuin ne (H 2 ).

Normaaleissa olosuhteissa vety on kaasumainen, inaktiivinen aine. Vedyn alhainen aktiivisuus selittyy molekyylin vetyatomien välisen sidoksen suurella lujuudella, mikä vaatii joko voimakasta kuumennusta tai katalyyttien käyttöä tai molempien yhtä aikaa sen katkaisemiseen.

Vedyn vuorovaikutus yksinkertaisten aineiden kanssa

metallien kanssa

Metalleista vety reagoi vainalkali ja maa-alkali! Alkalimetalleihin kuuluvat 1. ryhmän pääalaryhmän metallit (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) ja maa-alkalimetallit - 2. ryhmän pääalaryhmän metallit, paitsi beryllium ja magnesium (Ca, Sr, Ba, Ra)

Vuorovaikutuksessa aktiivisten metallien kanssa vedyllä on hapettavia ominaisuuksia, ts. alentaa sen hapetusastetta. Tässä tapauksessa muodostuu alkali- ja maa-alkalimetallien hydridejä, joilla on ionirakenne. Reaktio etenee kuumennettaessa:

2Na+H 2 = 2 NaH

Ca + H 2 = CaH 2

On huomattava, että vuorovaikutus aktiivisten metallien kanssa on ainoa tapaus, jossa molekyylivety H 2 on hapettava aine.

ei-metallien kanssa

Ei-metalleista vety reagoi vain hiilen, typen, hapen, rikin, seleenin ja halogeenien kanssa!

Hiili tulisi ymmärtää grafiittina tai amorfisena hiilenä, koska timantti on erittäin inertti hiilen allotrooppinen muunnos.

Vuorovaikutuksessa ei-metallien kanssa vety voi suorittaa vain pelkistimen tehtävän, eli se voi vain lisätä sen hapetustilaa:

Vedyn vuorovaikutus monimutkaisten aineiden kanssa

metallioksidien kanssa

Vety ei reagoi metallioksidien kanssa, jotka kuuluvat metallien aktiivisuussarjaan aina alumiiniin asti (mukaan lukien), mutta se pystyy kuumennettaessa pelkistämään monia alumiinin oikealla puolella olevia metallioksideja:

ei-metallioksidien kanssa

Ei-metallioksideista vety reagoi kuumennettaessa typen, halogeenien ja hiilen oksidien kanssa. Kaikista vedyn ja ei-metallioksidien vuorovaikutuksista tulee erityisesti huomioida sen reaktio hiilimonoksidin CO kanssa.

CO:n ja H:n seos 2 sillä on jopa oma nimensä - "synteesikaasu", koska olosuhteista riippuen siitä voidaan saada sellaisia ​​​​teollisia tuotteita kuin metanoli, formaldehydi ja jopa synteettiset hiilivedyt:

happojen kanssa

Vety ei reagoi epäorgaanisten happojen kanssa!

Orgaanisista hapoista vety reagoi vain tyydyttymättömien happojen kanssa sekä happojen kanssa, jotka sisältävät funktionaalisia ryhmiä, joita vety voi pelkistää, erityisestialdehydi-, keto- tai nitroryhmät .

suolojen kanssa

Suolojen vesiliuosten tapauksessa niiden vuorovaikutusta vedyn kanssa ei tapahdu. Kuitenkin, kun vety johdetaan joidenkin keski- tai matala-aktiivisten metallien kiinteiden suolojen yli, niiden osittainen tai täydellinen pelkistyminen on mahdollista, esimerkiksi:

Halogeenien kemialliset ominaisuudet

Halogeenit ovat ryhmän VIIA kemiallisia alkuaineita (F, Cl, Br, I, At) sekä niiden muodostamia yksinkertaisia ​​aineita. Ellei toisin mainita, tästä eteenpäin halogeenit ymmärretään yksinkertaisina aineina.

Kaikilla halogeeneilla on molekyylirakenne, mikä johtaa näiden aineiden alhaisiin sulamis- ja kiehumispisteisiin. Halogeenimolekyylit ovat kaksiatomisia, ts. niiden kaava voidaan kirjoittaa yleisessä muodossa Hal 2 .

Halogeeni

Fyysiset ominaisuudet

F 2 Vaaleankeltainen kaasu, jolla on pistävä, ärsyttävä haju

Cl 2 Kellanvihreä kaasu, jolla on pistävä, tukahduttava haju

Br 2 Punaruskea neste, jolla on pistävä haju

minä 2 Kiinteä aine, jolla on pistävä haju ja muodostaa mustia violetteja kiteitä

On huomattava jodin sellainen erityinen fyysinen ominaisuus, kuten sen kyky sublimoitua tai toisin sanoen sublimoitua. Sublimaatio on ilmiö, jossa kiinteässä tilassa oleva aine ei sula kuumennettaessa, vaan ohittaen nestefaasin siirtyy välittömästi kaasumaiseen tilaan.

Kuten tiedät, ei-metallien elektronegatiivisuus laskee siirtyessään alaryhmää alaspäin, ja siksi halogeenien aktiivisuus pienenee sarjassa: F 2 >Cl 2 >Br 2 > minä 2

Halogeenien vuorovaikutus yksinkertaisten aineiden kanssa

Kaikki halogeenit ovat erittäin reaktiivisia ja reagoivat useimpien yksinkertaisten aineiden kanssa. On kuitenkin huomattava, että fluori voi äärimmäisen korkean reaktiivisuuden vuoksi reagoida jopa niiden yksinkertaisten aineiden kanssa, joiden kanssa muut halogeenit eivät pysty reagoimaan. Tällaisia ​​yksinkertaisia ​​aineita ovat happi, hiili (timantti), typpi, platina, kulta ja jotkut jalokaasut (ksenoni ja kryptoni). Nuo. itse asiassa fluori ei reagoi vain tiettyjen jalokaasujen kanssa.

Loput halogeenit, ts. kloori, bromi ja jodi ovat myös vaikuttavia aineita, mutta vähemmän aktiivisia kuin fluori. Ne reagoivat lähes kaikkien yksinkertaisten aineiden kanssa paitsi hapen, typen, hiilen kanssa timantin, platinan, kullan ja jalokaasujen muodossa.

Halogeenien vuorovaikutus ei-metallien kanssa

vety

Kun kaikki halogeenit reagoivat vedyn kanssa, muodostuu vetyhalogenideja, joilla on yleinen kaava HHal. Samaan aikaan fluorin reaktio vedyn kanssa alkaa spontaanisti myös pimeässä ja etenee räjähdyksellä yhtälön mukaisesti: H 2 + F 2 = 2HF

Kloorin reaktio vedyn kanssa voidaan käynnistää voimakkaalla ultraviolettisäteilyllä tai kuumentamalla. Vuotaa myös räjähdyksen yhteydessä: H 2 +Cl 2 = 2 HCl

Bromi ja jodi reagoivat vedyn kanssa vain kuumennettaessa, ja samalla reaktiojodin kanssa on käännettävä: H 2 + Br 2 = 2 HBr

fosfori

Fluorin vuorovaikutus fosforin kanssa johtaa fosforin hapettumiseen korkeimpaan hapetusasteeseen (+5). Tässä tapauksessa tapahtuu fosforipentafluoridin muodostumista: 2P + 5F 2 = 2PF 5

Kun kloori ja bromi ovat vuorovaikutuksessa fosforin kanssa, on mahdollista saada fosforihalogenideja sekä hapetustilassa +3 että hapetustilassa +5, mikä riippuu lähtöaineiden suhteista:

Fluorin, kloorin tai nestemäisen bromin ilmakehässä olevan valkoisen fosforin tapauksessa reaktio alkaa spontaanisti.

Fosforin vuorovaikutus jodin kanssa voi johtaa vain fosforitrijodidin muodostumiseen, koska hapetuskyky on huomattavasti pienempi kuin muilla halogeeneilla:

harmaa

Fluori hapettaa rikin korkeimpaan hapetusasteeseen +6, jolloin muodostuu rikkiheksafluoridia:

Kloori ja bromi reagoivat rikin kanssa muodostaen yhdisteitä, jotka sisältävät rikkiä hapetustilassa, joka on sille erittäin epätavallinen +1 ja +2. Nämä vuorovaikutukset ovat hyvin spesifisiä, ja kemian kokeen läpäisemiseksi ei vaadita näiden vuorovaikutusten yhtälöiden kirjoittamista. Siksi seuraavat kolme yhtälöä annetaan ohjeeksi:

rikin vuorovaikutus kloorin ja bromin kanssa

Halogeenien vuorovaikutus metallien kanssa

Kuten edellä mainittiin, fluori pystyy reagoimaan kaikkien metallien kanssa, jopa sellaisten inaktiivisten metallien kanssa kuin platina ja kulta:

Loput halogeenit reagoivat kaikkien metallien kanssa paitsi platinaa ja kultaa:

Halogeenien reaktiot monimutkaisten aineiden kanssa

Korvausreaktiot halogeeneilla

Aktiivisemmat halogeenit, ts. joiden kemialliset alkuaineet sijaitsevat korkeammalla jaksollisessa taulukossa, pystyvät syrjäyttämään vähemmän aktiivisia halogeeneja muodostamistaan ​​vetyhalogenideista ja metallihalogenideista:

Samoin bromi ja jodi syrjäyttävät rikin sulfidien ja/tai rikkivedyn liuoksista:

Kloori on vahvempi hapetin ja hapettaa rikkivetyä sen vesiliuoksessa ei rikiksi, vaan rikkihapoksi:

Halogeenien vuorovaikutus veden kanssa

Vesi palaa fluorissa sinisellä liekillä reaktioyhtälön mukaisesti:

Bromi ja kloori reagoivat veden kanssa eri tavalla kuin fluori. Jos fluori toimi hapettavana aineena, kloori ja bromi ovat epäsuhtaisia ​​vedessä muodostaen happojen seoksen. Tässä tapauksessa reaktiot ovat palautuvia:

Jodin vuorovaikutus veden kanssa etenee niin merkityksettömästi, että se voidaan jättää huomiotta ja katsoa, ​​ettei reaktio etene ollenkaan.

Halogeenien vuorovaikutus alkaliliuosten kanssa

Fluori, kun se on vuorovaikutuksessa alkalin vesiliuoksen kanssa, toimii jälleen hapettavana aineena:

Kokeen läpäiseminen ei edellytä kykyä kirjoittaa tämä yhtälö. Riittää, kun tietää tosiasia tällaisen vuorovaikutuksen mahdollisuudesta ja fluorin hapettavasta roolista tässä reaktiossa.

Toisin kuin fluori, jäljelle jääneet halogeenit ovat epäsuhtaisia ​​alkaliliuoksissa, eli ne lisäävät ja vähentävät samanaikaisesti hapettumisastettaan. Samanaikaisesti kloorin ja bromin tapauksessa virtaus on lämpötilasta riippuen mahdollista kahteen eri suuntaan. Erityisesti kylmässä reaktiot etenevät seuraavasti:

Jodi reagoi alkalien kanssa yksinomaan toisen vaihtoehdon mukaan, ts. jodaatin muodostumisen kanssa, koska hypojodiitti ei ole stabiili paitsi kuumennettaessa, myös normaalissa lämpötilassa ja jopa kylmässä:

Hapen kemialliset ominaisuudet

Kemiallinen alkuaine happi voi esiintyä kahden allotrooppisen muunnelman muodossa, ts. muodostaa kaksi yksinkertaista ainetta. Molemmilla aineilla on molekyylirakenne. Yhdellä niistä on kaava O 2 ja sen nimi on happi, ts. sama kuin sen kemiallisen alkuaineen nimi, jonka kanssa se muodostetaan.

Toinen yksinkertainen hapen muodostama aine on nimeltään otsoni. Otsoni, toisin kuin happi, koostuu triatomisista molekyyleistä, ts. on kaava O 3 .

Koska hapen pääasiallinen ja yleisin muoto on molekyylihappi O 2 Ensinnäkin tarkastelemme sen kemiallisia ominaisuuksia.

Kemiallinen alkuaine happi on elektronegatiivisuudessa toisella sijalla kaikkien alkuaineiden joukossa ja toiseksi vain fluorin jälkeen. Tältä osin on loogista olettaa hapen korkea aktiivisuus ja lähes yksinomaan hapettavien ominaisuuksien läsnäolo siinä. Itse asiassa luettelo yksinkertaisista ja monimutkaisista aineista, joiden kanssa happi voi reagoida, on valtava. On kuitenkin huomattava, että koska happimolekyylissä on vahva kaksoissidos, useimmat hapen kanssa tapahtuvat reaktiot vaativat lämmön käyttöä. Useimmiten tarvitaan voimakasta lämmitystä heti reaktion (sytytyksen) alussa, minkä jälkeen monet reaktiot etenevät itsenäisesti ilman lämmön syöttöä ulkopuolelta.

Yksinkertaisista aineista vain jalometallit (Ag, Pt, Au), halogeenit ja inertit kaasut eivät hapetu hapen vaikutuksesta.

Rikki palaa hapessa muodostaen rikkidioksidia:

Hapen ja rikin tyypilliset kemialliset ominaisuudet

Fosfori Riippuen hapen ylimäärästä tai puutteesta, se voi muodostaa sekä fosfori(V)oksidia että fosfori(III)oksidia:

Hapen vuorovaikutustypen kanssa etenee erittäin ankarissa olosuhteissa, koska happi- ja erityisesti typpimolekyylien sitoutumisenergiat ovat erittäin korkeat. Molempien alkuaineiden korkea elektronegatiivisuus lisää myös reaktion monimutkaisuutta. Reaktio alkaa vain yli 2000 °C:n lämpötiloissa o C ja on käännettävä:

Kaikki yksinkertaiset aineet eivät reagoi hapen kanssa muodostaen oksideja. Joten esimerkiksi natrium, joka palaa hapessa, muodostaa peroksidin:

Useimmiten, kun monimutkaisia ​​aineita poltetaan hapessa, muodostuu alkuperäisen aineen muodostaneiden alkuaineiden oksidien seos. Esimerkiksi:

Kuitenkin, kun typpeä sisältäviä orgaanisia aineita poltetaan hapessa, muodostuu typpioksidin sijasta molekyylityppeä N. 2 . Esimerkiksi:

Kun kloorijohdannaisia ​​poltetaan hapessa, muodostuu kloorioksidien sijaan kloorivetyä:

Otsonin kemialliset ominaisuudet:

Otsoni on vahvempi hapetin kuin happi. Tämä johtuu siitä, että yksi otsonimolekyylin happi-happisidoksesta katkeaa helposti ja sen seurauksena muodostuu erittäin aktiivista atomihappea. Otsoni, toisin kuin happi, ei vaadi kuumennusta ilmaistakseen sen korkeat hapettavat ominaisuudet. Se osoittaa aktiivisuuttaan tavallisissa ja jopa matalissa lämpötiloissa: PbS + 4O 3 = PbSO 4 + 40 2

Kuten yllä mainittiin,hopea ei reagoi hapen kanssa, mutta se reagoi otsonin kanssa:

2Ag+O 3 = Ag 2 O+O 2

Laadullinen reaktio otsonin läsnäoloon on se, että kun testikaasu johdetaan kaliumjodidiliuoksen läpi, havaitaan jodin muodostumista:

2KI+O 3 + H 2 O=I 2 ↓ + O 2 + 2KOH

Rikin kemialliset ominaisuudet

Rikki kemiallisena alkuaineena voi esiintyä useissa allotrooppisissa muunnelmissa. Erottele rombinen, monokliininen ja muovinen rikki. Monokliininen rikki voidaan saada jäähdyttämällä rombista rikkisulaa hitaasti, kun taas muovia saadaan päinvastoin jäähdyttämällä terävästi aiemmin kiehuvaksi saatettu rikkisulate. Muovisella rikillä on harvinainen elastisuusominaisuus epäorgaanisille aineille - se pystyy venymään palautuvasti ulkoisen voiman vaikutuksesta ja palaa alkuperäiseen muotoonsa, kun tämä vaikutus päättyy. Rombinen rikki on stabiilin normaaleissa olosuhteissa, ja kaikki muut allotrooppiset modifikaatiot siirtyvät siihen ajan myötä.

Rombiset rikkimolekyylit koostuvat kahdeksasta atomista, ts. sen kaava voidaan kirjoittaa muodossa S 8 . Kuitenkin, koska kaikkien modifikaatioiden kemialliset ominaisuudet ovat melko samanlaiset, jotta reaktioyhtälöiden kirjoittaminen ei vaikeutuisi, mikä tahansa rikki merkitään yksinkertaisesti symbolilla S.

Rikki voi olla vuorovaikutuksessa sekä yksinkertaisten että monimutkaisten aineiden kanssa. Kemiallisissa reaktioissa sillä on sekä hapettavia että pelkistäviä ominaisuuksia.

Rikin hapettavat ominaisuudet esiintyy, kun se on vuorovaikutuksessa metallien sekä vähemmän elektronegatiivisen alkuaineen (vety, hiili, fosfori) atomeista muodostuvien epämetallien kanssa:

Pelkistävänä aineena rikki toimii vuorovaikutuksessa ei-metallien kanssa, jotka muodostuvat enemmän elektronegatiivisista alkuaineista (happi, halogeenit), sekä monimutkaisten aineiden kanssa, joilla on selvä hapettava toiminto, esimerkiksi väkevät rikki- ja typpihapot:

Rikki on myös vuorovaikutuksessa kiehumisen aikana väkevien alkalien vesiliuosten kanssa. Vuorovaikutus etenee epäsuhtaisuuden tyypin mukaan, ts. rikki samanaikaisesti sekä alentaa että lisää sen hapetusastetta:

Typen kemialliset ominaisuudet

Kemiallinen alkuaine typpi muodostaa vain yhden yksinkertaisen aineen. Tämä aine on kaasumainen ja muodostuu kaksiatomisista molekyyleistä, ts. on kaava N 2 . Huolimatta siitä, että kemiallisella elementillä typpi on korkea elektronegatiivisuus, molekyylityppi N 2 on erittäin inertti aine. Tämä tosiasia johtuu siitä, että typpimolekyylissä tapahtuu erittäin vahva kolmoissidos (N≡N). Tästä syystä lähes kaikki reaktiot typen kanssa tapahtuvat vain korotetuissa lämpötiloissa.

Typen vuorovaikutus metallien kanssa

Ainoa aine, joka reagoi typen kanssa normaaleissa olosuhteissa, on litium:

Mielenkiintoista on se, että muiden aktiivisten metallien, ts. alkali ja maa-alkali, typpi reagoi vain kuumennettaessa:

Typen vuorovaikutus keski- ja matala-aktiivisten metallien kanssa (paitsi Pt ja Au) on myös mahdollista, mutta vaatii verrattoman korkeampia lämpötiloja.

Typen vuorovaikutus ei-metallien kanssa

Typpi reagoi vedyn kanssa kuumennettaessa katalyyttien läsnäollessa. Reaktio on palautuva, joten ammoniakin saannon lisäämiseksi teollisuudessa prosessi suoritetaan korkeassa paineessa:

Pelkistysaineena typpi reagoi fluorin ja hapen kanssa. Fluorilla reaktio etenee sähköpurkauksen vaikutuksesta:

Hapen kanssa reaktio etenee sähköpurkauksen vaikutuksesta tai yli 2000 lämpötilassa O C ja on käännettävä:

Ei-metalleista typpi ei reagoi halogeenien ja rikin kanssa.

Typen vuorovaikutus monimutkaisten aineiden kanssa

Osana USE-koulukurssia voimme olettaa, että typpi ei reagoi muiden monimutkaisten aineiden kuin aktiivisten metallihydridien kanssa:

Fosforin kemialliset ominaisuudet

Fosforissa on useita allotrooppisia muunnelmia, erityisesti valkoinen fosfori, punainen fosfori ja musta fosfori.

Valkoinen fosfori muodostuu neliatomisista molekyyleistä P 4 , ei ole stabiili fosforin muunnos. Varo myrkyllistä. Huoneenlämmössä se on pehmeää ja vahan tavoin helposti leikattavissa veitsellä. Ilmassa se hapettuu hitaasti, ja tällaisen hapettumisen mekanismin erityispiirteiden vuoksi se hehkuu pimeässä (kemiluminesenssin ilmiö). Valkoisen fosforin spontaani syttyminen on mahdollista jopa alhaisella lämmityksellä.

Kaikista allotrooppisista modifikaatioista valkoinen fosfori on aktiivisin.

Punainen fosfori koostuu pitkistä molekyyleistä, joiden koostumus vaihtelee Pn. Jotkut lähteet osoittavat, että sillä on atomirakenne, mutta on silti oikeampaa pitää sen rakennetta molekyylisenä. Rakenteellisista ominaisuuksista johtuen se on vähemmän aktiivinen aine verrattuna valkoiseen fosforiin, erityisesti, toisin kuin valkoinen fosfori, se hapettuu paljon hitaammin ilmassa ja vaatii sytyttämistä.

Musta fosfori koostuu jatkuvista Pn-ketjuista ja sen kerrosrakenne on samanlainen kuin grafiitilla, minkä vuoksi se näyttää siltä. Tällä allotrooppisella modifikaatiolla on atomirakenne. Vakain kaikista fosforin allotrooppisista modifikaatioista, kemiallisesti passiivisin. Tästä syystä jäljempänä käsitellyt fosforin kemialliset ominaisuudet tulisi lukea ensisijaisesti valkoisen ja punaisen fosforin ansioksi.

Fosforin vuorovaikutus ei-metallien kanssa

Fosforin reaktiivisuus on korkeampi kuin typen. Joten fosfori pystyy palamaan syttymisen jälkeen normaaleissa olosuhteissa muodostaen happooksidin P 2 O 5 :

ja hapen puutteessa fosfori(III)oksidi:

Myös reaktio halogeenien kanssa etenee intensiivisesti. Joten fosforin kloorauksen ja bromauksen aikana muodostuu reagenssien osuuksista riippuen fosforitrihalogenideja tai pentahalideja:

Jodin huomattavasti heikompien hapettavien ominaisuuksien vuoksi muihin halogeeneihin verrattuna, on mahdollista hapettaa fosfori jodilla vain hapetusasteeseen +3:

Toisin kuin typpi, fosfori ei reagoi vedyn kanssa.

Fosforin vuorovaikutus metallien kanssa

Fosfori reagoi kuumennettaessa aktiivisten metallien ja keskiaktiivisten metallien kanssa muodostaen fosfideja:

Fosforin vuorovaikutus monimutkaisten aineiden kanssa

Fosfori hapetetaan hapettavilla hapoilla, erityisesti väkevällä typpi- ja rikkihapolla:

fosforin vuorovaikutus hapettavien happojen kanssa

Sinun pitäisi tietää, että valkoinen fosfori reagoi alkalien vesiliuosten kanssa. Spesifisyyden vuoksi kykyä kirjoittaa tällaisten vuorovaikutusten yhtälöitä kemian yhtenäistä valtiontutkintoa varten ei ole kuitenkaan vielä vaadittu.

Kuitenkin niille, jotka vaativat 100 pistettä, voit oman mielenrauhansa vuoksi muistaa seuraavat ominaisuudet fosforin vuorovaikutuksesta alkaliliuosten kanssa kylmässä ja kuumennettaessa.

Kylmässä valkoisen fosforin vuorovaikutus alkaliliuosten kanssa etenee hitaasti. Reaktioon liittyy muodostuminenmädäntyneen kalan hajuinen kaasu -fosfiini ja yhdisteet, joilla on harvinainen fosforin hapetusaste +1:

Kun valkoinen fosfori on vuorovaikutuksessa väkevän alkaliliuoksen kanssa, kiehumisen aikana vapautuu vetyä ja muodostuu fosfiittia:

Hiilen kemialliset ominaisuudet

Hiili pystyy muodostamaan useita allotrooppisia modifikaatioita. Näitä ovat timantti (inertti allotrooppinen modifikaatio), grafiitti, fullereeni ja karbiini.

Puuhiili ja noki ovat amorfista hiiltä. Tässä tilassa olevalla hiilellä ei ole järjestettyä rakennetta ja se koostuu itse asiassa pienimmistä grafiittikerrosten fragmenteista. Kuumalla vesihöyryllä käsiteltyä amorfista hiiltä kutsutaan aktiivihiileksi. 1 gramman aktiivihiiltä, ​​koska siinä on monia huokosia, kokonaispinta-ala on yli kolmesataa neliömetriä! Koska aktiivihiili kykenee imemään erilaisia ​​aineita, sitä käytetään laajalti suodattimen täyteaineena sekä enterosorbenttina erityyppisissä myrkytyksissä.

Kemiallisesti amorfinen hiili on sen aktiivisin muoto, grafiitilla on keskiaktiivisuus ja timantti on erittäin inertti aine. Tästä syystä jäljempänä käsitellyt hiilen kemialliset ominaisuudet tulisi ensisijaisesti katsoa amorfisen hiilen ansioksi.

Hiilen ominaisuudet vähentävät

Pelkistysaineena hiili reagoi ei-metallien, kuten hapen, halogeenien ja rikin kanssa.

Riippuen hapen ylimäärästä tai puutteesta, hiilen palaminen voi tuottaa hiilimonoksidia CO tai hiilidioksidia CO 2 :

Kun hiili on vuorovaikutuksessa fluorin kanssa hiilitetrafluoridia muodostuu:

Kun hiiltä kuumennetaan rikillä hiilidisulfidi CS muodostuu 2 :

Hiili voi vähentää metalleja alumiinin jälkeen niiden oksidien aktiivisuussarjassa. Esimerkiksi:

Myöshiili reagoi myös aktiivisten metallien oksidien kanssa Tässä tapauksessa ei kuitenkaan yleensä havaita metallin pelkistymistä, vaan sen karbidin muodostumista:

Hiilen vuorovaikutus ei-metallioksidien kanssa

Hiili astuu yhteissuhdereaktioon hiilidioksidin CO:n kanssa 2 :

Yksi teollisuuden kannalta tärkeimmistä prosesseista on ns. hiilen höyryreformointi. Prosessi suoritetaan johtamalla vesihöyry kuuman hiilen läpi. Tässä tapauksessa tapahtuu seuraava reaktio:

Korkeissa lämpötiloissa hiili pystyy pelkistämään jopa sellaisen inertin yhdisteen kuin piidioksidi. Tässä tapauksessa piin tai piikarbidin (karborundin) muodostuminen on mahdollista olosuhteista riippuen:

Myös hiili pelkistimenä reagoi hapettavien happojen, erityisesti väkevien rikki- ja typpihappojen kanssa:

Hiilen hapettavat ominaisuudet

Kemiallinen alkuaine hiili ei ole kovin elektronegatiivinen, joten sen muodostamilla yksinkertaisilla aineilla on harvoin hapettavia ominaisuuksia verrattuna muihin ei-metalleihin.

Esimerkki tällaisista reaktioista on amorfisen hiilen vuorovaikutus vedyn kanssa, kun sitä kuumennetaan katalyytin läsnä ollessa:

sekä piillä lämpötilassa 1200-1300 °C O KANSSA:

Hiilellä on hapettavia ominaisuuksia suhteessa metalleihin . Hiili pystyy reagoimaan aktiivisten metallien ja joidenkin keskiaktiivisten metallien kanssa. Reaktiot etenevät kuumennettaessa:

Aktiiviset metallikarbidit hydrolysoituvat vedessä:

sekä ei-hapettavien happojen liuokset:

Tässä tapauksessa muodostuu hiilivetyjä, jotka sisältävät hiiltä samassa hapetustilassa kuin alkuperäisessä karbidissa.

Piin kemialliset ominaisuudet

Piitä voi olla olemassa, samoin kuin hiiltä kiteisessä ja amorfisessa tilassa, ja aivan kuten hiilen tapauksessa amorfinen pii on huomattavasti kemiallisesti aktiivisempi kuin kiteinen pii.

Joskus amorfista ja kiteistä piitä kutsutaan sen allotrooppisiksi muunnelmiksi, mikä ei tarkalleen ottaen ole täysin totta. Amorfinen pii on pohjimmiltaan kiteisen piin pienimpien hiukkasten konglomeraatti, jotka on järjestetty satunnaisesti toisiinsa nähden.

Piin vuorovaikutus yksinkertaisten aineiden kanssa

ei-metallit

Normaaleissa olosuhteissa pii reagoi inertiteettinsä vuoksi vain fluorin kanssa:

Si+2F 2 = SiF 4

Pii reagoi kloorin, bromin ja jodin kanssa vain kuumennettaessa. On ominaista, että halogeenin aktiivisuudesta riippuen vaaditaan vastaavasti erilainen lämpötila:

Kaikki piihalogenidit hydrolysoituvat helposti vedessä:

sekä alkaliliuokset:

Piin reaktio hapen kanssa etenee, mutta vaatii erittäin voimakasta kuumennusta (1200-1300 O C) johtuen siitä, että vahva oksidikalvo vaikeuttaa vuorovaikutusta:

1200-1500 asteen lämpötilassa O Piin kanssa se on hitaasti vuorovaikutuksessa hiilen kanssa grafiitin muodossa muodostaen karborundi SiC - ainetta, jolla on atomikidehila, joka on samanlainen kuin timantti ja jonka vahvuus ei ole läheskään huonompi:

Pii ei reagoi vedyn kanssa.

metallit

Matalasta elektronegatiivisuudestaan ​​johtuen vedyllä voi olla hapettavia ominaisuuksia vain metallien suhteen. Metalleista pii reagoi aktiivisten (alkali- ja maa-alkalimetallien) sekä monien keskiaktiivisten metallien kanssa. Tämän vuorovaikutuksen seurauksena muodostuu silisidejä: 2Mg + Si = Mg 2 Si

Aktiivisten metallien silisidit hydrolysoituvat helposti vedellä tai laimeilla ei-hapettavien happojen liuoksilla:

Tämä tuottaa kaasusilaani SiH 4 – metaanin CH analogi 4 .

Piin vuorovaikutus monimutkaisten aineiden kanssa

Pii ei reagoi veden kanssa edes kiehuessaan, mutta amorfinen pii on vuorovaikutuksessa tulistetun vesihöyryn kanssa lämpötilassa noin 400-500 O C. Tämä tuottaa vetyä ja piidioksidia:

Kaikista hapoista pii (amorfisessa tilassaan) reagoi vain väkevän fluorivetyhapon kanssa:

Pii liukenee väkeviin alkaliliuoksiin. Reaktioon liittyy vedyn kehittyminen: