Rodzaje reakcji chemicznych w chemii nieorganicznej. chemia ogólna

UDC 546(075) LBC 24,1 i 7 0-75

Opracował: dr Klimenko B.I. technika Nauki, dr hab. dr Wołodczenko A.N. technika Nauki, dr hab. Pavlenko VI, doktor nauk technicznych nauk ścisłych, prof.

Recenzent Gikunova IV, dr hab. technika Nauki, dr hab.

Podstawy chemii nieorganicznej: Wytyczne dla studentów 0-75 studiów stacjonarnych. - Biełgorod: Wydawnictwo BelGTASM, 2001. - 54 s.

We wskazówkach z uwzględnieniem głównych działów chemii ogólnej szczegółowo omówiono właściwości najważniejszych klas substancji nieorganicznych.Praca ta zawiera uogólnienia, wykresy, tabele, przykłady, które przyczynią się do lepszego przyswojenia obszernej wiedzy faktograficznej. materiał. Szczególną uwagę, zarówno w części teoretycznej, jak i praktycznej, zwraca się na związek chemii nieorganicznej z podstawowymi pojęciami chemii ogólnej.

Książka przeznaczona jest dla studentów I roku wszystkich specjalności.

UDC 546 (075) LBC 24,1 i 7

© Państwowa Akademia Technologiczna Materiałów Budowlanych w Biełgorod (BelGTASM), 2001

WPROWADZANIE

Znajomość podstaw każdej nauki i problemów z nią związanych to minimum, które musi znać każda osoba, aby swobodnie poruszać się w otaczającym ją świecie. Ważną rolę w tym procesie odgrywają nauki przyrodnicze. Nauki przyrodnicze - zbiór nauk o przyrodzie. Wszystkie nauki są podzielone na ścisłe (naturalne) i pełne wdzięku (humanistyki). Pierwsi studiują prawa rozwoju świata materialnego, drudzy - prawa rozwoju i przejawów ludzkiego umysłu. W prezentowanej pracy zapoznamy się z podstawami jednej z nauk przyrodniczych, 7 chemii nieorganicznej. Udane badanie chemii nieorganicznej jest możliwe tylko wtedy, gdy znany jest skład i właściwości głównych klas związków nieorganicznych. Znając cechy klas związków można scharakteryzować właściwości ich poszczególnych przedstawicieli.

Studiując jakąkolwiek naukę, w tym chemię, zawsze pojawia się pytanie: od czego zacząć? Z opracowania materiału faktograficznego: opisy właściwości związków, wskazanie warunków ich istnienia, wyliczenie reakcji, w które wchodzą; na tej podstawie wyprowadza się prawa rządzące zachowaniem substancji lub odwrotnie, najpierw podaje się prawa, a następnie na ich podstawie omawia się właściwości substancji. W tej książce posłużymy się obydwoma metodami przedstawiania materiału faktograficznego.

1. PODSTAWOWE POJĘCIA CHEMII NIEORGANICZNEJ

Jaki jest przedmiot chemii, czego dotyczy ta nauka? Istnieje kilka definicji chemii.

Z jednej strony chemia to nauka o substancjach, ich właściwościach i przemianach. Z drugiej strony chemia jest jedną z nauk przyrodniczych, która bada chemiczną formę ruchu materii. Forma chemiczna ruchu materii to procesy łączenia atomów w cząsteczki i dysocjacji cząsteczek. Chemiczną organizację materii można przedstawić za pomocą następującego schematu (ryc. 1).

Ryż. 1. Chemiczna organizacja materii

Materia jest obiektywną rzeczywistością daną człowiekowi w jego doznaniach, która jest kopiowana, fotografowana, pokazywana przez nasze doznania, istniejąca niezależnie od nas. Materia jako obiektywna rzeczywistość istnieje w dwóch postaciach: w postaci substancji i w postaci pola.

Pole (siły grawitacyjne, elektromagnetyczne, wewnątrzjądrowe) jest formą istnienia materii, która charakteryzuje się i manifestuje przede wszystkim energią, a nie masą, chociaż ma tę drugą. Energia jest ilościową miarą ruchu, wyrażającą zdolność przedmioty materialne do pracy.

Masa (łac. massa - blok, bryła, kawałek) to wielkość fizyczna, jedna z głównych cech materii, która decyduje o jej właściwościach bezwładnościowych i grawitacyjnych.

Atom to najniższy stopień organizacji chemicznej materii, atom to najmniejsza cząstka pierwiastka, która zachowuje swoje właściwości. Składa się z dodatnio naładowanego jądra i ujemnie naładowanych elektronów; atom jako całość jest elektrycznie obojętny. Pierwiastek chemiczny - Rodzaj atomu o tym samym ładunku jądrowym. Znanych jest 109 pierwiastków, z których 90 występuje w naturze.

Cząsteczka to najmniejsza cząsteczka substancji, która ma właściwości chemiczne tej substancji.

Liczba pierwiastków chemicznych jest ograniczona, a ich kombinacje dają wszystko

różnorodność substancji.

Co to jest substancja?

W szerokim znaczeniu materia to specyficzny rodzaj materii, która ma masę spoczynkową i charakteryzuje się w danych warunkach określonymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Znanych jest około 600 tysięcy substancji nieorganicznych i około 5 milionów substancji organicznych.

W węższym znaczeniu substancja to pewien zestaw cząstek atomowych i molekularnych, ich asocjatów i agregatów, które znajdują się w jednym z trzech stanów skupienia.

Substancja jest w pełni zdeterminowana przez trzy cechy: 1) zajmuje część przestrzeni, 2) ma masę spoczynkową;

3) zbudowany z cząstek elementarnych.

Wszystkie substancje można podzielić na proste i złożone.

gliniarze tworzą nie jedną, ale kilka prostych substancji. Takie zjawisko nazywamy alotropią, a każdą z tych prostych substancji nazywamy modyfikacją alotropową (modyfikacją) danego pierwiastka. Alotropię obserwuje się w węglu, tlenie, siarce, fosforze i szeregu innych pierwiastków. Tak więc grafit, diament, karbin i fulereny są alotropowymi modyfikacjami pierwiastka chemicznego węgla; fosfor czerwony, biały, czarny - alotropowe modyfikacje pierwiastka chemicznego fosforu. Znanych jest około 400 prostych substancji.

Prosta substancja jest formą istnienia związku chemicznego

elementy w stanie wolnym

Elementy dzielą się na metale i niemetale. Przynależność pierwiastka chemicznego do metali lub niemetali można określić za pomocą układu okresowego pierwiastków D.I. Mendelejew. Zanim to zrobimy, przypomnijmy trochę strukturę układu okresowego.

1.1. Prawo okresowe i system okresowy D.I. Mendelejewa

Układ okresowy pierwiastków - jest to graficzny wyraz prawa okresowego, odkrytego przez D.I. Mendelejewa 18 lutego 1869 r. Prawo okresowe brzmi tak: właściwości prostych substancji, a także właściwości związków, są okresowo zależne od ładunku jądro atomów pierwiastka.

Istnieje ponad 400 wariantów reprezentacji układu okresowego. Najczęstsze warianty komórkowe (wersja krótka - 8-komorowa i warianty długie - 18- i 32-ogniwowe). Krótkookresowy system okresowy składa się z 7 okresów i 8 grup.

Elementy o podobnej strukturze zewnętrznego poziomu energii są łączone w grupy. Są główne (A) i boczne (B)

grupy. Główne grupy to s- i p-elementy, a drugorzędne - d-elementy.

Okres to kolejna seria pierwiastków, w których atomach wypełniona jest taka sama liczba warstw elektronowych o tym samym poziomie energetycznym. Różnica w kolejności wypełniania warstw elektronowych wyjaśnia przyczynę różnych długości okresów. W związku z tym okresy zawierają różną liczbę elementów: 1. okres - 2 elementy; II i III okres - po 8 elementów; 4. i 5.

okresy - po 18 elementów i szósty okres - 32 elementy.

Elementy małych okresów (2. i 3.) są podzielone na podgrupę elementów typowych. Ponieważ d- i / elementy są wypełnione 2. i 3. zewnętrznym elgk-

trochę ich atomów, a co za tym idzie, duża zdolność dodawania elektronów (zdolność utleniania), przenoszona przez wysokie wartości ich elektroujemności. Pierwiastki o właściwościach niemetalicznych zajmują prawy górny róg układu okresowego

D.I. Mendelejew. Niemetale mogą być gazowe (F2, O2, CI2), stałe (B, C, Si, S) i ciekłe (Br2).

Pierwiastek wodór zajmuje szczególne miejsce w układzie okresowym pierwiastków.

łodyga i nie ma chemicznych analogów. Wodór wykazuje metaliczny wygląd

i niemetalicznych, a więc w układzie okresowym jego

umieszczone jednocześnie w grupach IA i VIIA.

Ze względu na dużą oryginalność właściwości chemicznych wyróżniają się

precyzja. Chociaż istnieją metale kruche (cynk, antymon, bizmut). Metale wykazują z reguły właściwości redukujące.

Substancje złożone(związki chemiczne) to substancje, których cząsteczki tworzą atomy różnych pierwiastków chemicznych (cząsteczki heteroatomowe lub heterojądrowe). Na przykład C 02, CON. Znanych jest ponad 10 milionów złożonych substancji.

Najwyższą formą chemicznej organizacji materii są asocjaty i agregaty. Associates to asocjacje prostych cząsteczek lub jonów w bardziej złożone, które nie powodują zmian w chemicznej naturze substancji. Współpracownicy istnieją głównie w stanie ciekłym i gazowym, podczas gdy agregaty istnieją w stanie stałym.

Mieszaniny to układy składające się z kilku równomiernie rozmieszczonych związków, połączonych ze sobą stałymi stosunkami i nieoddziałujących ze sobą.

1.2. Walencja i stan utlenienia

Kompilacja wzorów empirycznych oraz tworzenie nazw związków chemicznych opiera się na znajomości i prawidłowym stosowaniu pojęć stopnia utlenienia i wartościowości.

Stan utlenienia- jest to ładunek warunkowy pierwiastka w związku, obliczony z założenia, że ​​związek składa się z jonów. Ta wartość jest warunkowa, formalna, ponieważ praktycznie nie ma związków czysto jonowych. Stopień utlenienia w wartości bezwzględnej może być liczbą całkowitą lub ułamkową; a pod względem ładunku może być dodatni, ujemny i równy zero.

Walencja to wartość określona przez liczbę niesparowanych elektronów na zewnętrznym poziomie energii lub liczbę wolnych orbitali atomowych, które mogą uczestniczyć w tworzeniu wiązań chemicznych.

Niektóre zasady określania stopni utlenienia pierwiastków chemicznych

1. Stan utlenienia pierwiastka chemicznego w prostej substancji

równa się 0 .

2. Suma stanów utlenienia atomów w cząsteczce (jonie) wynosi 0

(ładunek jonowy).

3. Pierwiastki grup I-III A mają dodatni stopień utlenienia odpowiadający numerowi grupy, w której znajduje się ten pierwiastek.

4. Pierwiastki IV-V grup IIA, z wyjątkiem dodatniego stopnia utlenienia odpowiadającego numerowi grupy; a ujemny stopień utlenienia, odpowiadający różnicy między numerem grupy a numerem 8, mają pośredni stan utlenienia równy różnicy między numerem grupy a numerem 2 (Tabela 1).

Tabela 1

Stany utlenienia pierwiastków podgrup IV-V IIA

5. Stopień utlenienia wodoru wynosi +1, jeśli w związku występuje co najmniej jeden niemetal; - 1 w związkach z metalami (wodorkami); 0 do H2.

Wodorki niektórych pierwiastków

6 . Stan utlenienia tlenu wynosi zwykle -2, z wyjątkiem nadtlenków (-1), ponadtlenków (-1/2), ozonków (-1/3), ozonu (+4), fluorku tlenu (+2).

7. Stopień utlenienia fluoru we wszystkich związkach z wyjątkiem F2> wynosi -1. Wyższe formy utleniania wielu pierwiastków chemicznych (BiF5, SF6, IF?, OsFg) realizowane są w związkach z fluorem.

osiem . W okresach promienie orbitalne atomów maleją wraz ze wzrostem liczby seryjnej, podczas gdy energia jonizacji wzrasta. Jednocześnie poprawiają się właściwości kwasowe i utleniające; wyższy poziom

pianki utleniające pierwiastki stają się mniej stabilne.

9. Dla elementów grup nieparzystych układu okresowego charakterystyczne są stopnie nieparzyste, a dla elementów grup parzystych stopnie parzyste

utlenianie.

10. W głównych podgrupach, wraz ze wzrostem liczby porządkowej pierwiastka, rozmiary atomów na ogół rosną, a energia jonizacji maleje. W związku z tym podstawowe właściwości są wzmocnione, a właściwości utleniające osłabione. W podgrupach ^-pierwiastków, wraz ze wzrostem liczby atomowej, udział n^-elektronów w tworzeniu wiązań

> co w ja 3 w »

Rys. 2. Schemat najważniejszych klas substancji nieorganicznych

W chemii nieorganicznej reakcje chemiczne są klasyfikowane według różnych kryteriów.

1. Zmieniając stopień utlenienia do redoks, które idą ze zmianą stopnia utlenienia pierwiastków i kwasowo-zasadowego, które przebiegają bez zmiany stopnia utlenienia.

2. Z natury procesu.

Reakcje rozkładu to reakcje chemiczne, w których proste cząsteczki powstają z bardziej złożonych.

Reakcje połączeń wywoływane są reakcje chemiczne, w których złożone związki otrzymuje się z kilku prostszych.

Reakcje podstawienia są reakcjami chemicznymi, w których atom lub grupa atomów w cząsteczce zostaje zastąpiona innym atomem lub grupą atomów.

Reakcje wymiany zwane reakcjami chemicznymi, które zachodzą bez zmiany stopnia utlenienia pierwiastków i prowadzące do wymiany części składowych odczynników.

3. Jeśli to możliwe, postępuj w kierunku przeciwnym do odwracalnego i nieodwracalnego.

Niektóre reakcje, takie jak spalanie etanolu, są praktycznie nieodwracalne, tj. niemożliwe jest stworzenie warunków, aby płynął w przeciwnym kierunku.

Istnieje jednak wiele reakcji, które w zależności od warunków procesu mogą przebiegać zarówno w kierunku do przodu, jak i do tyłu. Reakcje, które mogą zachodzić zarówno w kierunku do przodu, jak i do tyłu, nazywane są odwracalny.

4. W zależności od rodzaju zerwania wiązania - homolityczne(równa przerwa, każdy atom dostaje jeden elektron) i heterolityczny(przerwa nierówna - dostaje się parę elektronów).

5. Zgodnie z efektem termicznym, egzotermiczna(uwalnianie ciepła) i endotermiczne(absorpcja ciepła).

Reakcje kombinowane będą na ogół reakcjami egzotermicznymi, podczas gdy reakcje rozkładu będą endotermiczne. Rzadkim wyjątkiem jest endotermiczna reakcja azotu z tlenem N 2 + O 2 = 2NO - Q.

6. Zgodnie ze stanem agregacji faz.

jednorodny(reakcja zachodzi w jednej fazie, bez interfejsów; reakcje w gazach lub w roztworach).

heterogeniczny(reakcje zachodzące na granicy faz).

7. Za pomocą katalizatora.

Katalizator to substancja, która przyspiesza reakcję chemiczną, ale pozostaje chemicznie niezmieniona.

katalityczny praktycznie nie obejdzie się bez użycia katalizatora i niekatalityczny.

Klasyfikacja reakcji organicznych

Elektrofilowość odnosi się do reakcji heterolitycznych związków organicznych z elektrofilami - cząstkami, które przenoszą cały lub ułamkowy ładunek dodatni. Są one podzielone na reakcje podstawienia elektrofilowego i addycji elektrofilowej. Na przykład,

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

Nukleofilowy odnosi się do reakcji heterolitycznych związków organicznych z nukleofilami - cząstkami, które niosą całkowity lub ułamkowy ładunek ujemny. Są one podzielone na reakcje podstawienia nukleofilowego i addycji nukleofilowej. Na przykład,

CH3Br + NaOH  CH3OH + NaBr

Reakcje rodnikowe (łańcuchowe) nazywane są na przykład reakcjami chemicznymi z udziałem rodników

Kurs chemii w szkołach rozpoczyna się w 8 klasie od nauki ogólnych podstaw nauki: opisane są możliwe rodzaje wiązań między atomami, rodzaje sieci krystalicznych i najczęstsze mechanizmy reakcji. Staje się to podstawą do badania ważnej, ale bardziej szczegółowej sekcji - substancji nieorganicznych.

Co to jest

Jest to nauka, która uwzględnia zasady budowy, podstawowe właściwości i reaktywność wszystkich elementów układu okresowego. W przypadku substancji nieorganicznych ważną rolę odgrywa Prawo Okresowe, które usprawnia systematyczną klasyfikację substancji według zmian ich masy, liczby i rodzaju.

Kurs obejmuje również związki powstające podczas interakcji elementów tabeli (jedynym wyjątkiem jest obszar węglowodorów, który jest rozważany w rozdziałach o organicznych). Zadania z chemii nieorganicznej pozwalają na praktyczne przepracowanie otrzymanej wiedzy teoretycznej.

Nauka w aspekcie historycznym

Nazwa „nieorganiczny” pojawiła się zgodnie z ideą, że obejmuje ona część wiedzy chemicznej, która nie jest związana z działalnością organizmów biologicznych.

Z biegiem czasu udowodniono, że większość organicznego świata może również wytwarzać „nieożywione” związki, a węglowodory wszelkiego rodzaju są syntetyzowane w laboratorium. Tak więc z cyjanianu amonu, który jest solą w chemii pierwiastków, niemiecki naukowiec Wehler był w stanie zsyntetyzować mocznik.

Aby uniknąć pomyłek z nomenklaturą i klasyfikacją rodzajów badań w obu naukach, program zajęć szkolnych i uniwersyteckich, zgodnie z chemią ogólną, obejmuje badania nad nieorganicznymi jako podstawową dyscypliną. W świecie naukowym utrzymuje się podobna kolejność.

Klasy substancji nieorganicznych

Chemia zapewnia taką prezentację materiału, w której wprowadzające rozdziały o materiałach nieorganicznych rozważają Prawo Okresowości Pierwiastków. specjalnego typu, który opiera się na założeniu, że ładunki atomowe jąder wpływają na właściwości substancji, a parametry te zmieniają się cyklicznie. Początkowo tablica była budowana jako odzwierciedlenie przyrostu mas atomowych pierwiastków, ale wkrótce ta sekwencja została odrzucona ze względu na jej niekonsekwencję w aspekcie, w jakim substancje nieorganiczne wymagają rozważenia tego zagadnienia.

Chemia, oprócz układu okresowego, sugeruje obecność około stu cyfr, klastrów i diagramów, które odzwierciedlają okresowość właściwości.

Obecnie popularna jest skonsolidowana wersja rozważania takiej koncepcji jako klas chemii nieorganicznej. Kolumny tabeli wskazują pierwiastki w zależności od właściwości fizykochemicznych, w rzędach - okresy zbliżone do siebie.

Proste substancje w nieorganicznym

Znak w układzie okresowym pierwiastków i prosta substancja w stanie wolnym to najczęściej różne rzeczy. W pierwszym przypadku odbija się tylko określony typ atomów, w drugim - rodzaj połączenia cząstek i ich wzajemne oddziaływanie w stabilnych formach.

Wiązanie chemiczne w prostych substancjach determinuje ich podział na rodziny. W ten sposób można wyróżnić dwa szerokie typy grup atomów - metale i niemetale. Pierwsza rodzina obejmuje 96 elementów ze 118 zbadanych.

Metale

Typ metaliczny zakłada obecność wiązania o tej samej nazwie między cząstkami. Oddziaływanie opiera się na socjalizacji elektronów sieci, która charakteryzuje się niekierunkowością i nienasyceniem. Dlatego metale dobrze przewodzą ciepło i ładunki, mają metaliczny połysk, ciągliwość i plastyczność.

Konwencjonalnie metale znajdują się po lewej stronie w układzie okresowym pierwiastków, gdy poprowadzono linię prostą od boru do astatynu. Pierwiastki zbliżone do tej linii mają najczęściej charakter graniczny i wykazują dwoistość właściwości (np. german).

Większość metali tworzy związki zasadowe. Stopień utlenienia takich substancji zwykle nie przekracza dwóch. W grupie metaliczność wzrasta, podczas gdy z czasem maleje. Na przykład radioaktywny fran wykazuje bardziej podstawowe właściwości niż sód, aw rodzinie halogenów jod ma nawet metaliczny połysk.

W przeciwnym razie sytuacja jest w okresie - uzupełniają podpoziomy, przed którymi znajdują się substancje o przeciwnych właściwościach. W poziomej przestrzeni układu okresowego pierwiastków manifestowana reaktywność pierwiastków zmienia się od zasadowej poprzez amfoteryczne do kwaśnych. Metale są dobrymi środkami redukującymi (akceptują elektrony podczas tworzenia wiązań).

niemetale

Ten typ atomów zalicza się do głównych klas chemii nieorganicznej. Niemetale zajmują prawą stronę układu okresowego, wykazując właściwości typowo kwasowe. Najczęściej pierwiastki te występują ze sobą w postaci związków (np. borany, siarczany, woda). W stanie wolnej molekuły znane jest istnienie siarki, tlenu i azotu. Istnieje również kilka dwuatomowych gazów niemetalicznych - oprócz dwóch powyższych są to wodór, fluor, brom, chlor i jod.

Są to najpowszechniejsze substancje na ziemi - szczególnie powszechne są krzem, wodór, tlen i węgiel. Jod, selen i arsen są bardzo rzadkie (dotyczy to również konfiguracji radioaktywnych i niestabilnych, które znajdują się w ostatnich okresach tabeli).

W związkach niemetale zachowują się głównie jak kwasy. Są silnymi utleniaczami ze względu na możliwość dodania dodatkowej liczby elektronów w celu ukończenia poziomu.

w nieorganicznym

Oprócz substancji reprezentowanych przez jedną grupę atomów istnieją związki o kilku różnych konfiguracjach. Takie substancje mogą być binarne (składające się z dwóch różnych cząstek), trzy-, czteroelementowe i tak dalej.

Substancje dwuelementowe

Chemia przywiązuje szczególną wagę do binarności wiązań w cząsteczkach. Klasy związków nieorganicznych są również rozpatrywane z punktu widzenia wiązania utworzonego między atomami. Może być jonowy, metaliczny, kowalencyjny (polarny lub niepolarny) lub mieszany. Zwykle takie substancje wyraźnie wykazują właściwości podstawowe (w obecności metalu), amforteryczne (podwójne - szczególnie charakterystyczne dla aluminium) lub kwaśne (jeśli występuje pierwiastek o stopniu utlenienia +4 i wyższym).

Współpracownicy trzech elementów

Tematyka chemii nieorganicznej obejmuje rozważanie tego typu asocjacji atomów. Związki składające się z więcej niż dwóch grup atomów (najczęściej nieorganiczne zajmują się gatunkami trzyelementowymi) powstają zwykle przy udziale składników znacznie różniących się od siebie parametrami fizykochemicznymi.

Możliwe typy wiązań to kowalencyjne, jonowe i mieszane. Zwykle substancje trzyelementowe są podobne w zachowaniu do binarnych ze względu na fakt, że jedna z sił oddziaływania międzyatomowego jest znacznie silniejsza od drugiej: słaba powstaje na drugim miejscu i ma zdolność do szybszej dysocjacji w roztworze .

Zajęcia z chemii nieorganicznej

Przeważającą większość substancji badanych w toku nieorganicznym można rozpatrywać według prostej klasyfikacji w zależności od ich składu i właściwości. Tak więc rozróżnia się tlenki i sole. Rozważenie ich związku lepiej zacząć od zapoznania się z pojęciem form utlenionych, w których może pojawić się prawie każda substancja nieorganiczna. Chemię takich asocjatów omówiono w rozdziałach dotyczących tlenków.

tlenki

Tlenek jest związkiem dowolnego pierwiastka chemicznego z tlenem na stopniu utlenienia -2 (odpowiednio w nadtlenkach -1). Powstawanie wiązania następuje w wyniku powrotu i przyłączenia elektronów z redukcją O 2 (gdy tlen jest pierwiastkiem najbardziej elektroujemnym).

Mogą wykazywać zarówno właściwości kwasowe, jak i amfoteryczne oraz zasadowe, w zależności od drugiej grupy atomów. Jeśli w tlenku nie przekracza stopnia utlenienia +2, jeśli niemetal - od +4 i więcej. W próbkach o dwojakim charakterze parametrów osiągana jest wartość +3.

Kwasy nieorganiczne

Związki kwasowe mają średnią reakcję poniżej 7 ze względu na zawartość kationów wodorowych, które mogą przejść do roztworu, a następnie zostać zastąpione jonem metalu. Według klasyfikacji są to substancje złożone. Większość kwasów można otrzymać przez rozcieńczenie wodą odpowiednich tlenków, na przykład przy tworzeniu kwasu siarkowego po uwodnieniu SO3.

Podstawowa chemia nieorganiczna

Właściwości tego typu związków wynikają z obecności rodnika hydroksylowego OH, który daje reakcję ośrodka powyżej 7. Zasady rozpuszczalne nazywane są zasadami, są najsilniejsze w tej klasie substancji ze względu na całkowitą dysocjację (rozkład na jony w cieczy). Grupę OH w tworzeniu soli można zastąpić resztami kwasowymi.

Chemia nieorganiczna to nauka dualna, która może opisywać substancje z różnych perspektyw. W teorii protolitycznej zasady uważa się za akceptory kationów wodorowych. Takie podejście rozszerza pojęcie tej klasy substancji, nazywając zasady każdą substancją, która może przyjąć proton.

Sól

Ten rodzaj związków znajduje się pomiędzy zasadami a kwasami, ponieważ jest produktem ich wzajemnego oddziaływania. Tak więc jon metalu (czasem amonowy, fosfoniowy lub hydroniowy) zwykle działa jako kation, a reszta kwasowa działa jako substancja anionowa. Kiedy tworzy się sól, wodór jest zastępowany inną substancją.

W zależności od stosunku liczby odczynników i ich siły w stosunku do siebie, racjonalne jest rozważenie kilku rodzajów produktów interakcji:

• sole zasadowe otrzymuje się, gdy grupy hydroksylowe nie są całkowicie podstawione (takie substancje mają środowisko alkaliczne);
• sole kwasów powstają w przeciwnym przypadku - przy braku reagującej zasady w związku częściowo pozostaje wodór;
• najbardziej znane i najłatwiejsze do zrozumienia są próbki średnie (lub normalne) - są one produktem całkowitej neutralizacji odczynników z wytworzeniem wody i substancji zawierającej tylko kation metalu lub jego analog i pozostałość kwasową.

Chemia nieorganiczna to nauka, która polega na podziale każdej z klas na fragmenty, które są rozpatrywane w różnym czasie: niektóre wcześniej, inne później. Przy bardziej dogłębnym badaniu rozróżnia się 4 kolejne rodzaje soli:

• Pliki binarne zawierają pojedynczy anion w obecności dwóch kationów. Zazwyczaj takie substancje otrzymuje się przez połączenie dwóch soli z tą samą resztą kwasową, ale różnymi metalami.
• Typ mieszany jest przeciwieństwem poprzedniego: jego podstawą jest jeden kation z dwoma różnymi anionami.
• Hydraty krystaliczne – sole, w których składzie znajduje się woda w stanie skrystalizowanym.
• Kompleksy to substancje, w których kation, anion lub obydwa występują w postaci skupisk z pierwiastkiem formującym. Takie sole można otrzymać głównie z pierwiastków podgrupy B.

Do innych substancji zaliczanych do praktyki chemii nieorganicznej, które można zaliczyć do soli lub do odrębnych działów wiedzy, można wymienić wodorki, azotki, węgliki i międzymetalidy (związki kilku metali, które nie są stopami).

Wyniki

Chemia nieorganiczna to nauka, która interesuje każdego specjalistę w tej dziedzinie, niezależnie od jego zainteresowań. Zawiera pierwsze rozdziały studiowane w szkole z tego przedmiotu. Kurs chemii nieorganicznej przewiduje usystematyzowanie dużej ilości informacji zgodnie ze zrozumiałą i prostą klasyfikacją.

Wykład: Klasyfikacja reakcji chemicznych w chemii nieorganicznej i organicznej

Rodzaje reakcji chemicznych w chemii nieorganicznej

A) Klasyfikacja według liczby substancji wyjściowych:

Rozkład - w wyniku tej reakcji z jednej istniejącej substancji złożonej powstają dwie lub więcej substancji prostych, a także złożonych.

Mieszanina - jest to taka reakcja, w której dwie lub więcej prostych, a także złożonych substancji tworzą jedną, ale bardziej złożoną.

Przykład: 4Al+3O2 → 2Al2O3

Przykład: 2КI + Cl2 → 2КCl + I 2

Przykład: HCl + KNO 2 → KCl + HNO 2

B) Klasyfikacja według efektu cieplnego:

S + O2 → SO2 + Q

2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O + Q

Reakcje endotermiczne to pewne reakcje chemiczne, w których pochłaniane jest ciepło. Z reguły są to reakcje rozkładu.

Przykłady:

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

Ciepło uwolnione lub pochłonięte w reakcji chemicznej nazywa się efekt termiczny.

Nazywa się równania chemiczne, w których wskazano efekt cieplny reakcji termochemiczny.

C) Klasyfikacja według odwracalności:

Przykład: 3H 2 + N 2 ⇌ 2NH 3

D) Klasyfikacja według zmiany stopnia utlenienia:

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

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

E) Klasyfikacja faz:

Przykład: H 2 (gaz) + Cl 2 (gaz) → 2HCL

Klasyfikacja według zastosowania katalizatora:

Katalizator to substancja, która przyspiesza reakcję. Reakcja katalityczna przebiega w obecności katalizatora, reakcja niekatalityczna bez katalizatora.
Przykład: 2H 2 0 2 MnO2 → 2H 2 O + O 2 katalizator MnO 2

Oddziaływanie zasady z kwasem przebiega bez katalizatora.
Przykład: KOH + HCl → KCl + H2O

Inhibitory to substancje spowalniające reakcję.
Same katalizatory i inhibitory nie są zużywane podczas reakcji.

Rodzaje reakcji chemicznych w chemii organicznej

Przystąpienie to reakcje, w których kilka cząsteczek substancji łączy się w jedną. Reakcje dodawania obejmują:

• Uwodornianie to reakcja, w której wodór jest dodawany do wiązania wielokrotnego.

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

Hydrohalogenowanie to reakcja polegająca na dodaniu halogenowodoru.

Przykład: CH2 \u003d CH2 (eten) + Hcl → CH3-CH2-Cl (chloroetan)

Alkiny reagują z halogenkami wodoru (chlorowodór, bromowodór) w taki sam sposób jak alkeny. Przywiązanie w reakcji chemicznej odbywa się w 2 etapach i jest określone przez regułę Markownikowa:

Gdy do niesymetrycznych alkenów i alkinów dodaje się kwasy protonowe i wodę, do najbardziej uwodornionego atomu węgla dodaje się atom wodoru.

Mechanizm tej reakcji chemicznej. Utworzony w pierwszym, szybkim etapie, p-kompleks w drugim powolnym etapie stopniowo przechodzi w s-kompleks - karbokation. W III etapie następuje stabilizacja karbokationu – czyli oddziaływanie z anionem bromu:

I1, I2 - karbokationy. P1, P2 - bromki.

Pochodne organiczne zawierające halogeny uważane są za najważniejsze związki stosowane zarówno w syntezie organicznej, jak i jako produkty docelowe. Pochodne halogenowe węglowodorów są uważane za produkty wyjściowe w wielu reakcjach podstawienia nukleofilowego. Ze względu na praktyczne zastosowanie związków zawierających chlorowiec stosuje się je w postaci rozpuszczalników, takich jak związki zawierające chlor, czynniki chłodnicze – pochodne chlorofluoro, freony, pestycydy, farmaceutyki, plastyfikatory, monomery do tworzyw sztucznych.

Polimeryzacja - jest to szczególny rodzaj reakcji, w której cząsteczki substancji o stosunkowo małej masie cząsteczkowej łączą się ze sobą, tworząc następnie cząsteczki substancji o dużej masie cząsteczkowej.

Chemia nieorganiczna w reakcjach. Informator. Lidin R.A., Molochko V.A., Andreeva L.L.

Wydanie drugie, poprawione. i dodatkowe - M.: 2007 - 637 s.

Katalog zawiera 1100 substancji nieorganicznych, dla których podane są równania najważniejszych reakcji. Wybór substancji uzasadniono ich znaczeniem teoretycznym i laboratoryjno-przemysłowym. Katalog zorganizowany jest według zasady alfabetycznej wzorów chemicznych i rozbudowanej struktury, opatrzony indeksem tematycznym ułatwiającym odnalezienie właściwej substancji. Nie ma analogów w krajowej i zagranicznej literaturze chemicznej. Dla studentów uczelni chemicznych i chemiczno-technologicznych. Mogą z niego korzystać profesorowie uczelni wyższych, doktoranci, naukowcy i inżynierowie z branży chemicznej, a także nauczyciele i uczniowie szkół średnich.

Format: pdf

Rozmiar: 36,2 MB

Obejrzyj, pobierz:dysk.google

Książka referencyjna przedstawia właściwości chemiczne (równania reakcji) najważniejszych związków 109 pierwiastków układu okresowego od wodoru do meitneru. Szczegółowo opisano ponad 1100 substancji nieorganicznych, których doboru dokonano zgodnie z ich znaczeniem przemysłowym (substancje wyjściowe do procesów chemicznych, surowce mineralne), zakresem rozpowszechnienia w praktyce inżynierskiej i dydaktycznej oraz laboratoryjnej (modelowe rozpuszczalniki i odczynniki, odczynniki do analizy jakościowej) i zastosowanie w najnowszych gałęziach technologii chemicznej.
Materiał źródłowy podzielony jest na sekcje, z których każdy poświęcony jest jednemu pierwiastkowi, pierwiastki ułożone są alfabetycznie według symboli (od aktynu Ac do cyrkonu Zr).
Każda sekcja składa się z kilku nagłówków, z których pierwszy odnosi się do substancji prostej, a wszystkie kolejne do substancji złożonych, we wzorach chemicznych, których element sekcji znajduje się na pierwszym (lewym) miejscu. Substancje każdej sekcji są wymienione alfabetycznie według ich wzorów nazewnictwa (z jednym wyjątkiem: wszystkie odpowiadające kwasy są umieszczone na końcu sekcji pierwiastków kwasotwórczych). Na przykład w sekcji Aktyn znajdują się nagłówki Ac, AcC13, AcF3, Ac(N03)3, Ac203, Ac(OH)3. Wzory związków z anionem kompleksowym podane są w postaci odwróconej, tj. .
Każda pozycja zawiera krótki opis substancji, który wskazuje jej kolor, stabilność termiczną, rozpuszczalność, interakcję (lub jej brak) z powszechnymi odczynnikami itp., a także metody otrzymywania tej substancji, zaprojektowane jako linki do pozycji innych Substancje. Odnośniki zawierają symbol elementu przekroju, numer rubryki i numer indeksu górnego równania reakcji.
W dalszej części nagłówka znajduje się ponumerowany zestaw równań reakcji, odzwierciedlający główne właściwości chemiczne danej substancji. Ogólnie kolejność równań jest następująca:
- rozkład termiczny substancji;
- odwodnienie lub rozkład hydratu krystalicznego;
- stosunek do wody;
- interakcja ze zwykłymi kwasami (przy tym samym typie reakcji równanie podano tylko dla kwasu solnego);
- interakcja z alkaliami (z reguły z wodorotlenkiem sodu);
- interakcja z wodzianem amoniaku;
- interakcja z prostymi substancjami;
- reakcje wymiany z substancjami złożonymi;
- reakcje redoks;
- reakcje tworzenia kompleksów;
- reakcje elektrochemiczne (elektroliza stopu i/lub roztworu).
Równania reakcji wskazują warunki ich przebiegu i przebiegu, gdy ma to znaczenie dla zrozumienia chemii i stopnia odwracalności procesu. Warunki te obejmują:
- stan skupienia odczynników i/lub produktów;
- barwienie odczynników i/lub produktów;
- stan roztworu lub jego właściwości (rozcieńczony, stężony, nasycony);
- powolna reakcja;
- zakres temperatur, ciśnienie (wysokie lub próżniowe), katalizator;
- tworzenie osadu lub gazu;
- zastosowany rozpuszczalnik, jeśli jest inny niż woda;
- obojętne lub inne specjalne medium gazowe.
Na końcu przewodnika znajduje się spis literatury oraz indeks tematyczny nagłówków.