Wszystkie reakcje chemiczne chemii nieorganicznej. Chemia nieorganiczna

Tematy kodyfikatora USE: Klasyfikacja reakcji chemicznych w chemii organicznej i nieorganicznej.

reakcje chemiczne - jest to rodzaj oddziaływania cząstek, gdy z niektórych substancji chemicznych otrzymuje się inne, różniące się od nich właściwościami i strukturą. Substancje, które wejść w reakcji - odczynniki. Substancje, które uformowany podczas reakcji chemicznej produkty.

Podczas reakcji chemicznej wiązania chemiczne ulegają zerwaniu i powstają nowe.

Podczas reakcji chemicznych atomy biorące udział w reakcji nie zmieniają się. Zmienia się tylko kolejność połączeń atomów w cząsteczkach. Zatem, liczba atomów tej samej substancji nie zmienia się podczas reakcji chemicznej.

Reakcje chemiczne są klasyfikowane według różnych kryteriów. Rozważ główne rodzaje klasyfikacji reakcji chemicznych.

Klasyfikacja według liczby i składu reagentów

W zależności od składu i liczby substancji reagujących reakcje zachodzące bez zmiany składu substancji są podzielone, a reakcje zachodzące ze zmianą składu substancji:

1. Reakcje przebiegające bez zmiany składu substancji (A → B)

Na takie reakcje w chemii nieorganicznej alotropowe przejścia prostych substancji z jednej modyfikacji do drugiej można przypisać:

S rombowy → S jednoskośny.

W Chemia organiczna takie reakcje są reakcje izomeryzacji , gdy inny izomer otrzymuje się z jednego izomeru pod działaniem katalizatora i czynników zewnętrznych (z reguły izomeru strukturalnego).

Na przykład, izomeryzacja butanu do 2-metylopropanu (izobutanu):

CH3 -CH2-CH2-CH3 → CH3-CH (CH3) -CH3

2. Reakcje zachodzące przy zmianie składu

• Reakcje sprzęgania (A + B + ... →D)- są to reakcje, w których jedna nowa złożona substancja powstaje z dwóch lub więcej substancji. W chemia nieorganiczna Reakcja złożona obejmuje reakcje spalania prostych substancji, oddziaływanie tlenków zasadowych z kwasowymi itp. W chemii organicznej takie reakcje nazywamy reakcjami przystąpienie . Reakcje dodawania — są to reakcje, w których inna cząsteczka jest przyłączona do danej cząsteczki organicznej. Reakcje dodawania obejmują reakcje uwodornienie(oddziaływanie z wodorem), uwodnienie(przyłącze wodne), hydrohalogenowanie(dodatek halogenowodoru), polimeryzacja(przyłączanie się cząsteczek do siebie z utworzeniem długiego łańcucha) itp.

Na przykład, nawodnienie:

CH2 \u003d CH2 + H2O → CH3-CH2-OH

• Reakcje rozkładu (A → B+C+…) Są to reakcje, w których z jednej złożonej cząsteczki powstaje kilka mniej złożonych lub prostych substancji. W takim przypadku mogą powstawać zarówno proste, jak i złożone substancje.

Na przykład, podczas rozkładu nadtlenek wodoru:

2H2O2→ 2H 2 O + O 2 .

W chemii organicznej oddzielić rzeczywiste reakcje rozkładu i reakcje rozszczepiania . Reakcje rozszczepiania (eliminacji) — są to reakcje, w których atomy lub grupy atomowe są odłączane od oryginalnej cząsteczki przy zachowaniu jej szkieletu węglowego.

Na przykład, reakcja poboru wodoru (odwodornienia) z propan:

C3H8 → C3H6 + H2

Z reguły w nazwie takich reakcji znajduje się przedrostek „de”. Reakcje rozkładu w chemii organicznej zachodzą z reguły z przerwaniem łańcucha węglowego.

Na przykład, reakcja pękanie butanowe(rozszczepienie na prostsze cząsteczki po podgrzaniu lub pod działaniem katalizatora):

C4H10 → C2H4 + C2H6

• Reakcje podstawienia - są to reakcje, w których atomy lub grupy atomów jednej substancji są zastępowane atomami lub grupami atomów innej substancji. W chemii nieorganicznej Reakcje te przebiegają zgodnie ze schematem:

AB+C=AC+B.

Na przykład, bardziej aktywny halogeny wypierają mniej aktywne związki. Interakcja jodek potasu Z chlor:

2KI + Cl 2 → 2KCl + I 2 .

Można wymienić zarówno pojedyncze atomy, jak i cząsteczki.

Na przykład, po stopieniu mniej lotne tlenki wypchnąć bardziej niestabilny z soli. Tak, nielotny tlenek krzemu wypiera tlenek węgla z węglan sodu podczas topienia:

Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + CO 2

W Chemia organiczna reakcje podstawienia to reakcje, w których część cząsteczki organicznej zastąpiony do innych cząstek. W tym przypadku podstawiona cząsteczka z reguły łączy się z częścią cząsteczki podstawnika.

Na przykład, reakcja chlorowanie metanu:

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

Pod względem liczby cząstek i składu produktów interakcji reakcja ta jest bardziej podobna do reakcji wymiany. Niemniej jednak, przez mechanizm taka reakcja jest reakcją podstawienia.

• Reakcje wymiany - są to reakcje, w których dwie złożone substancje wymieniają swoje części składowe:

AB+CD=AC+BD

Reakcje wymiany są reakcje jonowymienne płynące w roztworach; reakcje ilustrujące właściwości kwasowo-zasadowe substancji i inne.

Przykład reakcje wymiany w chemii nieorganicznej - neutralizacja kwas solny zasadowy:

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O

Przykład reakcje wymiany w chemii organicznej — hydroliza alkaliczna chloroetanu:

CH 3-CH 2-Cl + KOH \u003d CH 3-CH 2-OH + KCl

Klasyfikacja reakcji chemicznych poprzez zmianę stopnia utlenienia pierwiastków tworzących substancje

Zmieniając stopień utlenienia pierwiastków reakcje chemiczne dzielą się na reakcje redoks, a reakcje zachodzą brak zmian w stanach utlenienia pierwiastki chemiczne.

• Reakcje redoks (ORD) to reakcje, w których stany utlenienia Substancje zmiana. W ten sposób następuje wymiana elektrony.

W chemia nieorganiczna takie reakcje obejmują z reguły reakcje rozkładu, podstawienia, związków i wszystkie reakcje z udziałem prostych substancji. Do wyrównania OVR stosuje się metodę waga elektroniczna(liczba oddanych elektronów musi być równa liczbie otrzymanej) lub metoda równowagi elektronowo-jonowej.

W Chemia organiczna oddzielne reakcje utleniania i redukcji, w zależności od tego, co dzieje się z cząsteczką organiczną.

Reakcje utleniania w chemii organicznej są reakcje, w których zmniejsza się liczba atomów wodoru lub zwiększa się liczba atomów tlenu w oryginalnej cząsteczce organicznej.

Na przykład, utlenianie etanolu pod wpływem tlenku miedzi:

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

Reakcje odzyskiwania w chemii organicznej są to reakcje, w których liczba atomów wodoru wzrasta lub zmniejsza się liczba atomów tlenu w cząsteczce organicznej.

Na przykład, powrót do zdrowia aldehyd octowy wodór:

CH 3-CH \u003d O + H 2 → CH 3-CH 2-OH

• Reakcje protolityczne i reakcje wymiany - są to reakcje, w których stany utlenienia atomów nie zmieniają się.

Na przykład, neutralizacja soda kaustyczna kwas azotowy:

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

Klasyfikacja reakcji według efektu cieplnego

Zgodnie z efektem termicznym reakcje dzielą się na egzotermiczny oraz endotermiczny.

reakcje egzotermiczne to reakcje, którym towarzyszy uwolnienie energii w postaci ciepła (+ Q). Reakcje te obejmują prawie wszystkie reakcje złożone.

Wyjątki- reakcja azot Z tlen z wykształceniem tlenek azotu (II) - endotermiczne:

N 2 + O 2 \u003d 2NO - Q

Reakcja gazowa wodór z twardym jod Również endotermiczny:

H 2 + I 2 \u003d 2HI - Q

Reakcje egzotermiczne, w których uwalniane jest światło, nazywane są reakcjami. palenie.

Na przykład, spalanie metanu:

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

Również egzotermiczny są:

Reakcje endotermiczne są reakcje, które? absorpcja energii w postaci ciepła ( - Q ). Z reguły większość reakcji przebiega z absorpcją ciepła. rozkład(reakcje wymagające przedłużonego ogrzewania).

Na przykład, rozkład wapień:

CaCO 3 → CaO + CO 2 - Q

Również endotermiczny są:

• reakcje hydrolizy;
• reakcje, które zachodzą tylko po podgrzaniu;
• reakcje, które mają miejsce tylkow bardzo wysokich temperaturach lub pod wpływem wyładowania elektrycznego.

Na przykład, konwersja tlenu do ozonu:

3O 2 \u003d 2O 3 - Q

W Chemia organiczna Wraz z pochłanianiem ciepła zachodzą reakcje rozkładu. Na przykład, Pękanie pentan:

C5H12 → C3H6 + C2H6 - Q.

Klasyfikacja reakcji chemicznych według stanu skupienia substancji reagujących (według składu fazowego)

Substancje mogą występować w trzech głównych stanach skupienia − solidny, płyn oraz gazowy. Według stanu fazy podziel się reakcjami jednorodny oraz heterogeniczny.

• Reakcje jednorodne są reakcjami, w których znajdują się reagenty i produkty w jednej fazie, a zderzenie reagujących cząstek zachodzi w całej objętości mieszaniny reakcyjnej. Reakcje jednorodne obejmują interakcje ciecz-ciecz oraz gaz-gaz.

Na przykład, utlenianie kwaśny gaz:

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

• reakcje heterogeniczne są reakcjami, w których znajdują się reagenty i produkty w różnych fazach. W tym przypadku dochodzi tylko do zderzenia reagujących cząstek na granicy faz. Reakcje te obejmują interakcje gaz-ciecz, gaz-ciało stałe, ciało stałe-ciało stałe i ciało stałe-ciecz.

Na przykład, interakcja dwutlenek węgla oraz wodorotlenek wapnia:

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

Aby sklasyfikować reakcje zgodnie ze stanem fazowym, przydatne jest określenie stany fazowe substancji. Jest to dość łatwe, wykorzystując wiedzę o budowie materii, w szczególności o.

Substancje z joński, jądrowy lub metalowa sieć krystaliczna, zwykle solidny w normalnych warunkach; substancje z sieć molekularna, zwykle, płyny lub gazy w normalnych warunkach.

Należy pamiętać, że po podgrzaniu lub schłodzeniu substancje mogą zmieniać się z jednej fazy w drugą. W takim przypadku konieczne jest skupienie się na warunkach konkretnej reakcji i właściwościach fizycznych substancji.

Na przykład, otrzymujący gaz syntezowy występuje w bardzo wysokich temperaturach, w których woda - para:

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

Tak więc reforming parowy metan — jednorodna reakcja.

Klasyfikacja reakcji chemicznych według udziału katalizatora

Katalizator to substancja, która przyspiesza reakcję, ale nie jest częścią produktów reakcji. Katalizator uczestniczy w reakcji, ale praktycznie nie jest zużywany podczas reakcji. Konwencjonalnie schemat katalizatora Do w interakcji substancji A+B można przedstawić w następujący sposób: A + K = AK; AK + B = AB + K.

W zależności od obecności katalizatora rozróżnia się reakcje katalityczne i niekatalityczne.

• reakcje katalityczne to reakcje zachodzące z udziałem katalizatorów. Na przykład rozkład soli Bertoleta: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2.
• Reakcje niekatalityczne to reakcje zachodzące bez udziału katalizatora. Na przykład spalanie etanu: 2C 2 H 6 + 5O 2 = 2CO 2 + 6H 2 O.

Wszystkie reakcje zachodzące w komórkach organizmów żywych przebiegają przy udziale specjalnych katalizatorów białkowych – enzymów. Takie reakcje nazywane są enzymatycznymi.

Mechanizm działania i funkcje katalizatorów omówiono szerzej w osobnym artykule.

Klasyfikacja reakcji według kierunku

Reakcje odwracalne - są to reakcje, które mogą przebiegać zarówno do przodu, jak i do tyłu, tj. gdy w danych warunkach produkty reakcji mogą ze sobą oddziaływać. Reakcje odwracalne obejmują większość reakcji jednorodnych, estryfikację; reakcje hydrolizy; uwodornienie-odwodornienie, uwodnienie-odwodnienie; produkcja amoniaku z prostych substancji, utlenianie dwutlenku siarki, produkcja halogenków wodoru (z wyjątkiem fluorowodoru) i siarkowodoru; synteza metanolu; otrzymywanie i rozkład węglanów i wodorowęglanów itp.

nieodwracalne reakcje są reakcjami, które przebiegają głównie w jednym kierunku, tj. produkty reakcji nie mogą wchodzić ze sobą w interakcje w danych warunkach. Przykłady reakcji nieodwracalnych: spalanie; reakcje wybuchowe; reakcje przebiegające z tworzeniem się gazu, osadu lub wody w roztworach; rozpuszczanie metali alkalicznych w wodzie; itd.

Kurs chemii nieorganicznej zawiera wiele specjalnych terminów niezbędnych do obliczeń ilościowych. Przyjrzyjmy się bliżej niektórym z jego głównych sekcji.

Osobliwości

Chemia nieorganiczna została stworzona w celu określenia właściwości substancji pochodzenia mineralnego.

Wśród głównych działów tej nauki są:

• analiza struktury, właściwości fizycznych i chemicznych;
• związek między strukturą a reaktywnością;
• tworzenie nowych metod syntezy substancji;
• rozwój technologii oczyszczania mieszanin;
• metody wytwarzania materiałów nieorganicznych.

Klasyfikacja

Chemia nieorganiczna podzielona jest na kilka działów zajmujących się badaniem niektórych fragmentów:

• pierwiastki chemiczne;
• klasy substancji nieorganicznych;
• substancje półprzewodnikowe;
• niektóre (przejściowe) związki.

Relacja

Chemia nieorganiczna jest połączona z chemią fizyczną i analityczną, które mają potężny zestaw narzędzi umożliwiających obliczenia matematyczne. Materiał teoretyczny rozważany w tej sekcji jest stosowany w radiochemii, geochemii, agrochemii, a także w chemii jądrowej.

Chemia nieorganiczna w wersji stosowanej kojarzona jest z metalurgią, technologią chemiczną, elektroniką, wydobyciem i przetwórstwem minerałów, materiałów konstrukcyjnych i budowlanych oraz oczyszczaniem ścieków przemysłowych.

Historia rozwoju

Chemia ogólna i nieorganiczna rozwijała się wraz z cywilizacją ludzką, dlatego obejmuje kilka niezależnych działów. Na początku XIX wieku Berzelius opublikował tabelę mas atomowych. Ten okres był początkiem rozwoju tej nauki.

Podstawą chemii nieorganicznej były badania Avogadro i Gay-Lussaca dotyczące właściwości gazów i cieczy. Hessowi udało się wyprowadzić matematyczną zależność między ilością ciepła a stanem skupienia materii, co znacznie poszerzyło horyzonty chemii nieorganicznej. Na przykład pojawiła się teoria atomowo-molekularna, która odpowiedziała na wiele pytań.

Na początku XIX wieku Davy dokonał elektrochemicznego rozkładu wodorotlenków sodu i potasu, otwierając nowe możliwości otrzymywania prostych substancji przez elektrolizę. Faraday, na podstawie pracy Davy'ego, wyprowadził prawa elektrochemii.

Od drugiej połowy XIX wieku bieg chemii nieorganicznej znacznie się rozszerzył. Odkrycia van't Hoffa, Arrheniusa, Oswalda wprowadziły nowe trendy do teorii rozwiązań. W tym czasie sformułowano prawo masowego działania, które umożliwiło przeprowadzenie różnych obliczeń jakościowych i ilościowych.

Doktryna wartościowości, stworzona przez Würza i Kekule, umożliwiła znalezienie odpowiedzi na wiele pytań chemii nieorganicznej, związanych z istnieniem różnych form tlenków, wodorotlenków. Pod koniec XIX wieku odkryto nowe pierwiastki chemiczne: ruten, glin, lit: wanad, tor, lantan itp. Stało się to możliwe po wprowadzeniu do praktyki techniki analizy spektralnej. Innowacje, które pojawiły się w nauce w tym czasie, nie tylko wyjaśniały reakcje chemiczne w chemii nieorganicznej, ale także umożliwiały przewidywanie właściwości otrzymanych produktów, obszarów ich zastosowania.

Pod koniec XIX wieku znane były 63 różne pierwiastki, a także informacje o różnych chemikaliach. Jednak ze względu na brak ich pełnej klasyfikacji naukowej nie udało się rozwiązać wszystkich problemów chemii nieorganicznej.

Prawo Mendelejewa

Prawo okresowe, stworzone przez Dmitrija Iwanowicza, stało się podstawą usystematyzowania wszystkich elementów. Dzięki odkryciu Mendelejewa chemikom udało się skorygować swoje wyobrażenia o masach atomowych pierwiastków, przewidzieć właściwości tych substancji, które nie zostały jeszcze odkryte. Teoria Moseleya, Rutherforda, Bohra dała fizyczne uzasadnienie dla prawa okresowego Mendelejewa.

Chemia nieorganiczna i teoretyczna

Aby zrozumieć, jakie studia chemiczne, konieczne jest zapoznanie się z podstawowymi pojęciami zawartymi w tym kursie.

Głównym zagadnieniem teoretycznym badanym w tej części jest prawo okresowe Mendelejewa. Chemia nieorganiczna w tabelach przedstawionych w kursie szkolnym wprowadza młodych badaczy w główne klasy substancji nieorganicznych i ich związek. Teoria wiązania chemicznego uwzględnia naturę wiązania, jego długość, energię, biegunowość. Metoda orbitali molekularnych, wiązania walencyjne, teoria pola krystalicznego to główne pytania, które pozwalają wyjaśnić cechy struktury i właściwości substancji nieorganicznych.

Termodynamika i kinetyka chemiczna, odpowiadając na pytania dotyczące zmian energii układu, opisując konfiguracje elektronowe jonów i atomów, ich przemiany w substancje złożone w oparciu o teorię nadprzewodnictwa, dały początek nowej sekcji - chemii materiałów półprzewodnikowych .

zastosowana natura

Chemia nieorganiczna dla manekinów polega na wykorzystaniu zagadnień teoretycznych w przemyśle. To właśnie ten dział chemii stał się podstawą różnych gałęzi przemysłu związanych z produkcją amoniaku, kwasu siarkowego, dwutlenku węgla, nawozów mineralnych, metali i stopów. Stosując metody chemiczne w inżynierii mechanicznej uzyskuje się stopy o pożądanych właściwościach i charakterystyce.

Temat i zadania

Co studiuje chemia? To nauka o substancjach, ich przemianach, a także obszarach zastosowań. Na ten okres istnieją wiarygodne informacje o istnieniu około stu tysięcy różnych związków nieorganicznych. Podczas przemian chemicznych zmienia się skład cząsteczek, powstają substancje o nowych właściwościach.

Jeśli studiujesz chemię nieorganiczną od podstaw, musisz najpierw zapoznać się z jej częściami teoretycznymi, a dopiero potem możesz przystąpić do praktycznego wykorzystania zdobytej wiedzy. Wśród licznych pytań rozważanych w tej gałęzi nauk chemicznych należy wymienić teorię atomową i molekularną.

Znajdująca się w nim cząsteczka jest uważana za najmniejszą cząsteczkę substancji, która ma swoje właściwości chemiczne. Jest podzielna na atomy, które są najmniejszymi cząsteczkami materii. Cząsteczki i atomy są w ciągłym ruchu, charakteryzują się elektrostatycznymi siłami odpychania i przyciągania.

Chemia nieorganiczna od podstaw powinna opierać się na definicji pierwiastka chemicznego. Przez to zwykle rozumie się rodzaj atomów, które mają pewien ładunek jądrowy, strukturę powłok elektronowych. W zależności od struktury mogą wchodzić w różne interakcje, tworząc substancje. Każda cząsteczka jest układem obojętnym elektrycznie, to znaczy w pełni przestrzega wszystkich praw istniejących w mikrosystemach.

Dla każdego pierwiastka występującego w przyrodzie można określić liczbę protonów, elektronów, neutronów. Weźmy jako przykład sód. Liczba protonów w jej jądrze odpowiada numerowi seryjnemu, czyli 11, i jest równa liczbie elektronów. Aby obliczyć liczbę neutronów, należy odjąć jego numer seryjny od względnej masy atomowej sodu (23), otrzymujemy 12. Dla niektórych pierwiastków zidentyfikowano izotopy różniące się liczbą neutronów w jądrze atomowym.

Kompilacja wzorów na wartościowość

Co jeszcze charakteryzuje chemię nieorganiczną? Tematy poruszane w tej sekcji dotyczą formułowania substancji, wykonywania obliczeń ilościowych.

Na początek przeanalizujemy cechy kompilacji formuł na wartościowość. W zależności od tego, które pierwiastki zostaną zawarte w składzie substancji, istnieją pewne zasady określania wartościowości. Zacznijmy od tworzenia połączeń binarnych. Zagadnienie to jest rozważane w szkolnym kursie chemii nieorganicznej.

Dla metali znajdujących się w głównych podgrupach układu okresowego, wskaźnik wartościowości odpowiada numerowi grupy, jest wartością stałą. Metale w podgrupach bocznych mogą wykazywać różne wartościowości.

Istnieją pewne cechy określające wartościowość niemetali. Jeśli w związku znajduje się na końcu wzoru, to wykazuje niższą wartościowość. Przy jej obliczaniu numer grupy, w której znajduje się ten element, jest odejmowany od ośmiu. Na przykład w tlenkach tlen wykazuje wartościowość dwójki.

Jeżeli niemetal znajduje się na początku wzoru, to wykazuje maksymalną wartościowość równą jego numerowi grupy.

Jak sformułować substancję? Istnieje pewien algorytm, który znają nawet uczniowie. Najpierw musisz zapisać znaki pierwiastków wymienionych w nazwie związku. Element wskazany jako ostatni w nazwie znajduje się w formule na pierwszym miejscu. Ponadto nad każdym z nich nałóż, korzystając z reguł, wskaźnik wartościowości. Pomiędzy wartościami określana jest najmniejsza wspólna wielokrotność. Po podziale na wartościowości otrzymuje się indeksy znajdujące się pod znakami pierwiastków.

Jako przykład podajmy wariant sporządzenia wzoru tlenku węgla (4). Najpierw umieszczamy obok siebie znaki węgla i tlenu, które są częścią tego nieorganicznego związku, otrzymujemy CO. Ponieważ pierwszy pierwiastek ma zmienną wartościowość, jest wskazany w nawiasach, uważa się go za tlen, odejmując sześć (numer grupy) od ośmiu, otrzymuje się dwa. Ostateczną formułą proponowanego tlenku będzie CO 2 .

Wśród wielu terminów naukowych stosowanych w chemii nieorganicznej szczególnie interesująca jest alotropia. Wyjaśnia istnienie kilku prostych substancji opartych na jednym pierwiastku chemicznym, który różni się właściwościami i strukturą.

Klasy substancji nieorganicznych

Istnieją cztery główne klasy substancji nieorganicznych, które zasługują na szczegółowe rozważenie. Zacznijmy od krótkiego opisu tlenków. Ta klasa obejmuje związki binarne, w których koniecznie jest obecny tlen. W zależności od tego, który pierwiastek rozpoczyna formułę, istnieje podział na trzy grupy: zasadowe, kwasowe, amfoteryczne.

Metale o wartościowości większej niż cztery, jak również wszystkie niemetale, tworzą z tlenem kwaśne tlenki. Wśród ich głównych właściwości chemicznych zwracamy uwagę na zdolność do interakcji z wodą (wyjątkiem jest tlenek krzemu), reakcje z podstawowymi tlenkami, alkaliami.

Metale, których wartościowość nie przekracza dwóch, tworzą tlenki zasadowe. Wśród głównych właściwości chemicznych tego podgatunku wyróżniamy tworzenie zasad z wodą, soli z tlenkami kwasowymi i kwasami.

Metale przejściowe (cynk, beryl, aluminium) charakteryzują się tworzeniem związków amfoterycznych. Ich główną różnicą jest dwoistość właściwości: reakcje z zasadami i kwasami.

Bazy to duża klasa związków nieorganicznych, które mają podobną strukturę i właściwości. Cząsteczki takich związków zawierają jedną lub więcej grup hydroksylowych. Sam termin został zastosowany do tych substancji, które tworzą sole w wyniku interakcji. Zasady to zasady, które mają środowisko alkaliczne. Należą do nich wodorotlenki pierwszej i drugiej grupy głównych podgrup układu okresowego.

W solach kwasowych oprócz metalu i pozostałości po kwasie znajdują się kationy wodorowe. Na przykład wodorowęglan sodu (soda oczyszczona) jest bardzo poszukiwanym związkiem w przemyśle cukierniczym. Sole zasadowe zawierają jony wodorotlenowe zamiast kationów wodorowych. Sole podwójne są integralną częścią wielu naturalnych minerałów. Tak więc chlorek sodu, potas (sylwinit) znajduje się w skorupie ziemskiej. To właśnie ten związek jest używany w przemyśle do izolowania metali alkalicznych.

W chemii nieorganicznej istnieje specjalny dział zajmujący się badaniem soli złożonych. Związki te biorą czynny udział w procesach metabolicznych zachodzących w organizmach żywych.

Termochemia

Ta sekcja obejmuje rozważenie wszystkich przemian chemicznych pod kątem utraty lub zysku energii. Hessowi udało się ustalić związek między entalpią, entropią i wyprowadzić prawo, które wyjaśnia zmianę temperatury dla każdej reakcji. Efekt cieplny, charakteryzujący ilość energii wydzielonej lub pochłoniętej w danej reakcji, definiuje się jako różnicę między sumą entalpii produktów reakcji i substancji wyjściowych, uwzględnioną przy uwzględnieniu współczynników stereochemicznych. Prawo Hessa jest głównym prawem w termochemii, pozwala na przeprowadzenie obliczeń ilościowych dla każdej przemiany chemicznej.

chemia koloidów

Dopiero w XX wieku ta gałąź chemii stała się odrębną nauką zajmującą się rozmaitymi układami ciekłymi, stałymi, gazowymi. Zawiesiny, zawiesiny, emulsje, różniące się wielkością cząstek, parametrami chemicznymi, są szczegółowo badane w chemii koloidów. Wyniki licznych badań są aktywnie wdrażane w przemyśle farmaceutycznym, medycznym i chemicznym, umożliwiając naukowcom i inżynierom syntezę substancji o pożądanych właściwościach chemicznych i fizycznych.

Wniosek

Chemia nieorganiczna jest obecnie jedną z największych gałęzi chemii, zawiera ogromną ilość zagadnień teoretycznych i praktycznych, które pozwalają zorientować się w składzie substancji, ich właściwościach fizycznych, przemianach chemicznych oraz głównych obszarach zastosowań. Po opanowaniu podstawowych pojęć, praw, możesz sporządzać równania reakcji chemicznych, przeprowadzać na nich różne obliczenia matematyczne. Wszystkie działy chemii nieorganicznej związane z formułowaniem wzorów, pisaniem równań reakcji, rozwiązywaniem problemów dla rozwiązań są oferowane dzieciom na egzaminie końcowym.

Chemia nieorganiczna- dział chemii związany z badaniem struktury, reaktywności i właściwości wszystkich pierwiastków chemicznych i ich związków nieorganicznych. Ten obszar chemii obejmuje wszystkie związki poza substancjami organicznymi (klasa związków zawierających węgiel, z wyjątkiem kilku prostych związków, zwykle klasyfikowanych jako nieorganiczne). Różnice między związkami organicznymi i nieorganicznymi, zawierające , są arbitralne według niektórych reprezentacji. Chemia nieorganiczna zajmuje się badaniem pierwiastków chemicznych oraz substancji prostych i złożonych, które tworzą (z wyjątkiem organicznych). Liczba znanych dziś substancji nieorganicznych jest bliska 500 000.

Teoretyczną podstawą chemii nieorganicznej jest prawo okresowe i na niej oparte układ okresowy D. I. Mendelejewa. Głównym zadaniem chemii nieorganicznej jest opracowanie i naukowe uzasadnienie metod tworzenia nowych materiałów o właściwościach wymaganych w nowoczesnej technologii.

Klasyfikacja pierwiastków chemicznych

Układ okresowy pierwiastków chemicznych ( układ okresowy pierwiastków) - klasyfikacja pierwiastków chemicznych, która ustala zależność różnych właściwości pierwiastków chemicznych od ładunku jądra atomowego. System jest graficznym wyrazem prawa okresowego, . Jego pierwotna wersja została opracowana przez D. I. Mendelejewa w latach 1869-1871 i została nazwana „Naturalnym układem pierwiastków”, który ustalił zależność właściwości pierwiastków chemicznych od ich masy atomowej. W sumie zaproponowano kilkaset wariantów obrazu układu okresowego, ale w nowoczesnej wersji układu elementy mają zostać zredukowane do dwuwymiarowej tabeli, w której każda kolumna (grupa) określa główne właściwości fizyczne i chemiczne, a wiersze reprezentują okresy, które są do siebie nieco podobne.

Proste substancje

Składają się z atomów jednego pierwiastka chemicznego (są formą jego istnienia w stanie wolnym). W zależności od tego, jakie jest wiązanie chemiczne między atomami, wszystkie proste substancje w chemii nieorganicznej dzielą się na dwie główne grupy: i. Te pierwsze charakteryzują się wiązaniem metalicznym, podczas gdy drugie są kowalencyjne. Wyróżnia się również dwie sąsiednie grupy - substancje metalopodobne i niemetalopodobne. Istnieje takie zjawisko jak alotropia, która polega na możliwości powstania kilku rodzajów prostych substancji z atomów tego samego pierwiastka, ale o innej budowie sieci krystalicznej; każdy z tych typów nazywany jest modyfikacją alotropową.

Metale

(z łac. metallum - moje, moje) - grupa pierwiastków o charakterystycznych właściwościach metalicznych, takich jak wysoka przewodność cieplna i elektryczna, dodatni współczynnik temperaturowy oporu, wysoka ciągliwość i metaliczny połysk. Spośród 118 pierwiastków chemicznych odkrytych do tej pory do metali należą:

• 38 w grupie metali przejściowych,
• 11 w grupie metali lekkich,
• 7 w grupie półmetali,
• 14 w grupie lantanowce + lantan,
• 14 w grupie aktynowce + aktyn,
• poza określonymi grupami.

Tak więc 96 wszystkich odkrytych pierwiastków należy do metali.

niemetale

Pierwiastki chemiczne o typowo niemetalicznych właściwościach, które zajmują prawy górny róg układu okresowego pierwiastków. W postaci molekularnej w postaci prostych substancji występują w naturze

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(wytwarzanie 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

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

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, które znajdują zastosowanie 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.