Tất cả các phản ứng hóa học của hóa học vô cơ. Hóa học vô cơ

Các chủ đề của bộ mã hóa SỬ DỤNG: Phân loại phản ứng hóa học trong hóa học hữu cơ và vô cơ.

phản ứng hoá học - Đây là một loại tương tác của các hạt, khi từ một số chất hóa học thu được những chất khác, khác với chúng về tính chất và cấu trúc. Chất mà đi vào trong phản ứng - thuốc thử. Chất mà hình thành trong một phản ứng hóa học Mỹ phẩm.

Trong một phản ứng hóa học, các liên kết hóa học bị phá vỡ và những liên kết mới được hình thành.

Trong quá trình phản ứng hóa học, các nguyên tử tham gia phản ứng không thay đổi. Chỉ có sự thay đổi trật tự liên kết của các nguyên tử trong phân tử. Vì vậy, số nguyên tử của cùng một chất không thay đổi trong một phản ứng hóa học.

Các phản ứng hóa học được phân loại theo các tiêu chí khác nhau. Hãy xem xét các dạng phân loại chính của phản ứng hóa học.

Phân loại theo số lượng và thành phần của chất phản ứng

Theo thành phần và số lượng chất phản ứng, người ta chia các phản ứng xảy ra mà không có sự thay đổi thành phần của các chất, và các phản ứng xảy ra có sự thay đổi thành phần của các chất:

1. Các phản ứng xảy ra mà không làm thay đổi thành phần các chất (A → B)

Đối với những phản ứng như vậy trong hóa học vô cơ Sự chuyển đổi dị hướng của các chất đơn giản từ biến đổi này sang biến đổi khác có thể là do:

S hình thoi → S đơn tâm.

TẠI hóa học hữu cơ phản ứng như vậy là phản ứng đồng phân hóa , khi một đồng phân khác thu được từ một đồng phân này dưới tác dụng của chất xúc tác và các yếu tố bên ngoài (theo quy luật, đồng phân cấu tạo).

Ví dụ, đồng phân hóa butan thành 2-metylpropan (isobutan):

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH (CH 3) -CH 3.

2. Các phản ứng xảy ra khi có sự thay đổi thành phần

• Phản ứng ghép nối (A + B + ... → D)- Đây là những phản ứng trong đó một phức chất mới được tạo thành từ hai hay nhiều chất. TẠI hóa học vô cơ Phản ứng hợp chất bao gồm phản ứng cháy của các chất đơn giản, tương tác của oxit bazơ với axit, v.v. Hóa học vô cơ những phản ứng như vậy được gọi là phản ứng sự gia nhập. Phản ứng cộng — đây là những phản ứng trong đó một phân tử khác được gắn vào phân tử hữu cơ được đề cập. Phản ứng cộng bao gồm phản ứng hydro hóa(tương tác với hydro), hydrat hóa(kết nối nước), sự hyđro hóa(bổ sung hydro halogenua), sự trùng hợp(sự gắn các phân tử vào nhau với sự hình thành một chuỗi dài), v.v.

Ví dụ, hydrat hóa:

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

• Phản ứng phân hủy (Một → B + C +…)Đây là những phản ứng trong đó một số chất ít phức tạp hơn hoặc đơn giản hơn được hình thành từ một phân tử phức tạp. Trong trường hợp này, cả chất đơn giản và chất phức tạp đều có thể được tạo thành.

Ví dụ, khi phân hủy hydrogen peroxide:

2H2O2→ 2H 2 O + O 2.

Hóa học vô cơ tách các phản ứng phân hủy thực tế và các phản ứng phân cắt . Phản ứng phân cắt (loại bỏ) — đây là những phản ứng trong đó các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử được tách ra khỏi phân tử ban đầu trong khi vẫn duy trì bộ xương cacbon của nó.

Ví dụ, phản ứng trừu tượng hydro (dehydro hóa) từ propan:

C 3 H 8 → C 3 H 6 + H 2

Theo quy định, trong tên của các phản ứng như vậy có tiền tố "de". Các phản ứng phân hủy trong hóa học hữu cơ xảy ra theo quy luật với sự đứt gãy trong chuỗi cacbon.

Ví dụ, sự phản ứng lại butan crack(phân cắt thành các phân tử đơn giản hơn khi đun nóng hoặc dưới tác dụng của chất xúc tác):

C 4 H 10 → C 2 H 4 + C 2 H 6

• Phản ứng thay thế - Đây là những phản ứng trong đó các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử của một chất được thay thế bằng nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử của chất khác. Trong hóa học vô cơ Các phản ứng này diễn ra theo sơ đồ:

AB + C = AC + B.

Ví dụ, tích cực hơn halogen thay thế các hợp chất kém hoạt động hơn. Sự tương tác kali iốt Với clo:

2KI + Cl 2 → 2KCl + I 2.

Cả hai nguyên tử và phân tử riêng lẻ có thể được thay thế.

Ví dụ, khi hợp nhất oxit ít bay hơiđẩy ra dễ bay hơi hơn từ các muối. Có, không bay hơi ôxít silic thay thế carbon monoxide từ sô đa khi tan chảy:

Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + CO 2

TẠI hóa học hữu cơ phản ứng thay thế là phản ứng trong đó một phần của phân tử hữu cơ thay thế đến các hạt khác. Trong trường hợp này, theo quy luật, hạt được thế kết hợp với một phần của phân tử nhóm thế.

Ví dụ, sự phản ứng lại clo hóa metan:

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl

Về số lượng các hạt và thành phần của các sản phẩm tương tác, phản ứng này giống phản ứng trao đổi hơn. Tuy nhiên, theo cơ chế một phản ứng như vậy là một phản ứng thay thế.

• Phản ứng trao đổi - đây là những phản ứng trong đó hai chất phức tạp trao đổi các phần cấu thành của chúng:

AB + CD = AC + BD

Các phản ứng trao đổi là phản ứng trao đổi ion chảy trong dung dịch; phản ứng minh họa tính chất axit-bazơ của các chất và các phản ứng khác.

Thí dụ phản ứng trao đổi trong hóa học vô cơ - trung hòa axit clohydric kiềm:

NaOH + HCl \ u003d NaCl + H 2 O

Thí dụ phản ứng trao đổi trong hóa học hữu cơ - thủy phân kiềm của cloroetan:

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

Phân loại phản ứng hóa học theo sự thay đổi mức độ oxi hóa của các nguyên tố tạo thành chất

Bằng cách thay đổi trạng thái oxi hóa của các nguyên tố phản ứng hóa học được chia thành phản ứng oxy hóa khử và các phản ứng đang diễn ra không thay đổi trạng thái oxy hóa các nguyên tố hóa học.

• Phản ứng oxy hóa khử (ORD) là các phản ứng trong đó trạng thái oxy hóa vật liệu xây dựng biến đổi. Khi làm như vậy, có một sự trao đổi điện tử.

TẠI hóa học vô cơ Các phản ứng như vậy bao gồm, như một quy luật, các phản ứng phân hủy, thay thế, các hợp chất và tất cả các phản ứng liên quan đến các chất đơn giản. Để cân bằng OVR, phương pháp được sử dụng cân bằng điện tử(số lượng electron được tặng phải bằng số lượng đã nhận) hoặc phương pháp cân bằng electron-ion.

TẠI hóa học hữu cơ phản ứng oxi hóa và phản ứng khử riêng biệt, tùy thuộc vào hiện tượng xảy ra với phân tử hữu cơ.

Phản ứng oxy hóa hóa học vô cơ là những phản ứng trong đó số nguyên tử hydro giảm dần hoặc số nguyên tử oxi trong phân tử chất hữu cơ ban đầu tăng lên.

Ví dụ, quá trình oxy hóa etanol dưới tác dụng của oxit đồng:

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

Phản ứng phục hồi trong hóa học hữu cơ, đây là những phản ứng trong đó số lượng nguyên tử hydro tăng lên hoặc số lượng nguyên tử oxy giảm trong một phân tử hữu cơ.

Ví dụ, sự hồi phục acetaldehyde hydro:

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

• Phản ứng protolytic và phản ứng trao đổi - là những phản ứng mà trạng thái oxi hoá của các nguyên tử không thay đổi.

Ví dụ, trung hòa xút ăn da axit nitric:

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

Phân loại phản ứng theo hiệu ứng nhiệt

Theo hiệu ứng nhiệt, các phản ứng được chia thành tỏa nhiệt và thu nhiệt.

phản ứng tỏa nhiệt là những phản ứng kèm theo sự giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt (+ Q). Các phản ứng này bao gồm hầu hết tất cả các phản ứng hợp chất.

Ngoại lệ- sự phản ứng lại nitơ Với ôxy với giáo dục oxit nitric (II) - thu nhiệt:

N 2 + O 2 \ u003d 2NO - Q

Phản ứng khí hydro với khó khăn iốt cũng thu nhiệt:

H 2 + I 2 \ u003d 2HI - Q

Phản ứng tỏa nhiệt trong đó ánh sáng được giải phóng được gọi là phản ứng thế. đốt cháy.

Ví dụ, đốt cháy mêtan:

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

Cũng thế tỏa nhiệt là:

Phản ứng tỏa nhiệt là những phản ứng hấp thụ năng lượngở dạng nhiệt ( - Q ). Theo quy luật, hầu hết các phản ứng đều xảy ra quá trình hấp thụ nhiệt. phân hủy(phản ứng cần đun nóng kéo dài).

Ví dụ, phân hủy đá vôi:

CaCO 3 → CaO + CO 2 - Q

Cũng thế thu nhiệt là:

• phản ứng thủy phân;
• phản ứng chỉ xảy ra khi đun nóng;
• phản ứng chỉ diễn raở nhiệt độ rất cao hoặc dưới ảnh hưởng của phóng điện.

Ví dụ, sự chuyển đổi oxy thành ozon:

3O 2 \ u003d 2O 3 - Q

TẠI hóa học hữu cơ Với sự hấp thụ nhiệt, các phản ứng phân hủy diễn ra. Ví dụ, nứt pentan:

C 5 H 12 → C 3 H 6 + C 2 H 6 - Q.

Phân loại phản ứng hóa học theo trạng thái tập hợp các chất tham gia phản ứng (theo thành phần pha)

Các chất có thể tồn tại ở ba trạng thái tập hợp chính: chất rắn, chất lỏng và khí. Theo trạng thái pha chia sẻ phản ứng đồng nhất và không đồng nhất.

• Phản ứng đồng nhất là các phản ứng trong đó các chất phản ứng và sản phẩm là trong một giai đoạn, và sự va chạm của các hạt phản ứng xảy ra trong toàn bộ thể tích của hỗn hợp phản ứng. Phản ứng đồng nhất bao gồm các tương tác lỏng-lỏng và khí ga.

Ví dụ, Quá trình oxy hóa khí chua:

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

• phản ứng không đồng nhất là các phản ứng trong đó các chất phản ứng và sản phẩm là trong các giai đoạn khác nhau. Trong trường hợp này, sự va chạm của các hạt phản ứng chỉ xảy ra ở ranh giới pha. Những phản ứng này bao gồm các tương tác khí-lỏng, khí-rắn, rắn-rắn và rắn-lỏng.

Ví dụ, sự tương tác khí cacbonic và canxi hydroxit:

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

Để phân loại các phản ứng theo trạng thái pha, rất hữu ích khi có thể xác định được trạng thái pha của các chất. Điều này khá dễ thực hiện, sử dụng kiến ​​thức về cấu trúc của vật chất, cụ thể là về.

Chất với ion, nguyên tử hoặc mạng tinh thể kim loại, thường xuyên chất rắn trong điều kiện bình thường; chất với mạng tinh thể phân tử, thường xuyên, chất lỏng hoặc khí trong điều kiện bình thường.

Hãy lưu ý rằng khi đun nóng hoặc làm lạnh, các chất có thể chuyển từ trạng thái pha này sang trạng thái pha khác. Trong trường hợp này, cần phải tập trung vào các điều kiện cho một phản ứng cụ thể và các tính chất vật lý của chất.

Ví dụ, nhận khí tổng hợp xảy ra ở nhiệt độ rất cao, tại đó nước - hơi nước:

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

Vì vậy, cải cách hơi nước mêtan — phản ứng đồng nhất.

Phân loại phản ứng hóa học theo sự tham gia của chất xúc tác

Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng nhưng không phải là một phần của sản phẩm phản ứng. Chất xúc tác tham gia phản ứng, nhưng thực tế không bị tiêu hao trong quá trình phản ứng. Thông thường, sơ đồ của chất xúc tác Đến trong sự tương tác của các chất A + B có thể được mô tả như sau: A + K = AK; AK + B = AB + K.

Tùy thuộc vào sự có mặt của chất xúc tác, phản ứng có xúc tác và không xúc tác được phân biệt.

• phản ứng xúc tác là những phản ứng diễn ra với sự tham gia của chất xúc tác. Ví dụ: sự phân hủy muối Bertolet: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2.
• Phản ứng không xúc tác là những phản ứng diễn ra mà không có sự tham gia của chất xúc tác. Ví dụ đốt cháy etan: 2C 2 H 6 + 5O 2 = 2CO 2 + 6H 2 O.

Tất cả các phản ứng xảy ra với sự tham gia của các cơ thể sống trong tế bào đều tiến hành với sự tham gia của chất xúc tác đặc biệt là protein - các enzym. Những phản ứng như vậy được gọi là phản ứng enzym.

Cơ chế hoạt động và chức năng của các chất xúc tác được xem xét chi tiết hơn trong một bài báo riêng.

Phân loại phản ứng theo hướng

Phản ứng thuận nghịch - đây là những phản ứng có thể tiến hành theo cả chiều thuận và chiều nghịch, tức là khi ở những điều kiện nhất định, các sản phẩm của phản ứng có thể tương tác với nhau. Phản ứng thuận nghịch bao gồm hầu hết các phản ứng đồng đẳng, este hóa; các phản ứng thủy phân; hydro hóa-dehydro hóa, hydrat hóa-khử nước; sản xuất amoniac từ các chất đơn giản, oxy hóa lưu huỳnh đioxit, sản xuất hiđro halogenua (trừ hiđro florua) và hiđro sunfua; tổng hợp metanol; thu nhận và phân hủy các muối cacbonat và hiđrocacbonat, v.v.

phản ứng không thể đảo ngược là các phản ứng chủ yếu tiến hành theo một hướng, tức là các sản phẩm của phản ứng không thể tương tác với nhau trong điều kiện đã cho. Ví dụ về phản ứng không thuận nghịch: đốt cháy; phản ứng nổ; Các phản ứng xảy ra với sự tạo thành khí, kết tủa hoặc nước trong các dung dịch; hòa tan các kim loại kiềm trong nước; và vân vân.

Khóa học hóa học vô cơ chứa nhiều thuật ngữ đặc biệt cần thiết cho các phép tính định lượng. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn một số phần chính của nó.

Đặc thù

Hóa học vô cơ được tạo ra với mục đích xác định các đặc tính của các chất có nguồn gốc khoáng chất.

Trong số các phần chính của khoa học này là:

• phân tích cấu trúc, tính chất vật lý và hóa học;
• mối quan hệ giữa cấu trúc và khả năng phản ứng;
• tạo ra các phương pháp mới để tổng hợp các chất;
• phát triển công nghệ tinh chế hỗn hợp;
• các phương pháp sản xuất vật liệu vô cơ.

Phân loại

Hóa học vô cơ được chia thành nhiều phần liên quan đến việc nghiên cứu các mảnh vỡ nhất định:

• các nguyên tố hóa học;
• các lớp chất vô cơ;
• chất bán dẫn;
• các hợp chất nhất định (nhất định).

Mối quan hệ

Hóa học vô cơ được kết nối với nhau với hóa học vật lý và phân tích, có một bộ công cụ mạnh mẽ cho phép tính toán toán học. Vật liệu lý thuyết được xem xét trong phần này được sử dụng trong hóa học phóng xạ, địa hóa học, hóa học nông nghiệp và cả hóa học hạt nhân.

Hóa học vô cơ trong phiên bản ứng dụng được liên kết với luyện kim, công nghệ hóa học, điện tử, khai thác và chế biến khoáng sản, kết cấu và vật liệu xây dựng, và xử lý nước thải công nghiệp.

Lịch sử phát triển

Hóa học đại cương và vô cơ được phát triển cùng với nền văn minh nhân loại, do đó nó bao gồm một số phần độc lập. Vào đầu thế kỷ XIX, Berzelius đã công bố bảng khối lượng nguyên tử. Thời kỳ này là thời kỳ bắt đầu phát triển của ngành khoa học này.

Cơ sở của hóa học vô cơ là nghiên cứu của Avogadro và Gay-Lussac liên quan đến các đặc tính của chất khí và chất lỏng. Hess đã tìm ra mối quan hệ toán học giữa lượng nhiệt và trạng thái tập hợp của vật chất, điều này đã mở rộng đáng kể tầm nhìn của hóa học vô cơ. Ví dụ, lý thuyết nguyên tử-phân tử xuất hiện đã trả lời nhiều câu hỏi.

Vào đầu thế kỷ 19, Davy đã có thể phân hủy natri và kali hydroxit bằng phương pháp điện hóa, mở ra khả năng mới để thu được các chất đơn giản bằng phương pháp điện phân. Faraday, dựa trên công trình của Davy, đã suy ra các định luật điện hóa học.

Kể từ nửa sau của thế kỷ XIX, khóa học hóa học vô cơ đã mở rộng đáng kể. Những khám phá của van't Hoff, Arrhenius, Oswald đã đưa xu hướng mới vào lý thuyết giải pháp. Chính trong khoảng thời gian này, định luật về hành động của khối lượng đã được hình thành, giúp chúng ta có thể thực hiện các phép tính định tính và định lượng khác nhau.

Học thuyết về hóa trị, được tạo ra bởi Würz và Kekule, giúp tìm ra câu trả lời cho nhiều câu hỏi của hóa học vô cơ liên quan đến sự tồn tại của các dạng oxit, hydroxit khác nhau. Vào cuối thế kỷ 19, các nguyên tố hóa học mới đã được phát hiện: ruthenium, nhôm, liti: vanadi, thorium, lantan, v.v ... Điều này trở nên khả thi sau khi kỹ thuật phân tích quang phổ được đưa vào thực tế. Những phát kiến ​​xuất hiện trong khoa học lúc bấy giờ không chỉ giải thích được các phản ứng hóa học trong hóa học vô cơ mà còn có thể dự đoán tính chất của sản phẩm thu được, lĩnh vực ứng dụng của chúng.

Vào cuối thế kỷ XIX, 63 nguyên tố khác nhau đã được biết là tồn tại, cũng như thông tin về nhiều loại hóa chất. Nhưng do không có sự phân loại khoa học đầy đủ của họ, nên không thể giải quyết tất cả các vấn đề trong hóa học vô cơ.

Định luật Mendeleev

Định luật tuần hoàn do Dmitry Ivanovich tạo ra đã trở thành cơ sở cho việc hệ thống hóa tất cả các nguyên tố. Nhờ khám phá của Mendeleev, các nhà hóa học đã điều chỉnh lại ý tưởng của họ về khối lượng nguyên tử của các nguyên tố, để dự đoán tính chất của những chất chưa được khám phá. Lý thuyết của Moseley, Rutherford, Bohr, đã đưa ra một sự biện minh vật lý cho định luật tuần hoàn Mendeleev.

Hóa học vô cơ và lý thuyết

Để hiểu hóa học nghiên cứu những gì, cần phải xem lại các khái niệm cơ bản có trong khóa học này.

Vấn đề lý thuyết chính được nghiên cứu trong phần này là định luật tuần hoàn Mendeleev. Hóa học vô cơ trong các bảng được trình bày trong khóa học ở trường giới thiệu cho các nhà nghiên cứu trẻ về các lớp chính của các chất vô cơ và mối quan hệ của chúng. Lý thuyết liên kết hóa học xem xét bản chất của liên kết, độ dài, năng lượng, độ phân cực của nó. Phương pháp của obitan phân tử, liên kết hóa trị, lý thuyết trường tinh thể là những câu hỏi chính giúp giải thích các đặc điểm về cấu trúc và tính chất của các chất vô cơ.

Nhiệt động học và động học hóa học, trả lời các câu hỏi liên quan đến sự thay đổi năng lượng của hệ thống, mô tả cấu hình điện tử của các ion và nguyên tử, sự biến đổi của chúng thành các chất phức tạp dựa trên lý thuyết siêu dẫn, đã dẫn đến một phần mới - hóa học vật liệu bán dẫn .

bản chất ứng dụng

Hóa học vô cơ cho hình nộm liên quan đến việc sử dụng các câu hỏi lý thuyết trong công nghiệp. Chính phần hóa học này đã trở thành cơ sở cho nhiều ngành công nghiệp liên quan đến sản xuất amoniac, axit sunfuric, carbon dioxide, phân khoáng, kim loại và hợp kim. Sử dụng phương pháp hóa học trong kỹ thuật cơ khí, người ta thu được hợp kim với các tính chất và đặc điểm mong muốn.

Chủ đề và nhiệm vụ

Hóa học nghiên cứu những gì? Đây là khoa học về các chất, sự biến đổi của chúng, cũng như các lĩnh vực ứng dụng. Trong khoảng thời gian này, có thông tin đáng tin cậy về sự tồn tại của khoảng một trăm nghìn hợp chất vô cơ khác nhau. Trong quá trình biến đổi hóa học, thành phần của các phân tử thay đổi, các chất có tính chất mới được hình thành.

Nếu bạn đang học hóa vô cơ từ đầu, trước tiên bạn phải làm quen với các phần lý thuyết của nó, và chỉ sau đó bạn mới có thể tiến hành vận dụng kiến ​​thức đã học vào thực tế. Trong số vô số câu hỏi được xét trong phần khoa học hóa học này, cần phải kể đến thuyết nguyên tử và phân tử.

Một phân tử trong nó được coi là hạt nhỏ nhất của một chất có các tính chất hóa học của nó. Nó có thể chia nhỏ cho các nguyên tử, là những hạt nhỏ nhất của vật chất. Các phân tử và nguyên tử chuyển động không đổi, chúng được đặc trưng bởi lực đẩy và lực hút tĩnh điện.

Hóa học vô cơ cần dựa trên định nghĩa của một nguyên tố hóa học. Theo thông lệ, nó có nghĩa là loại nguyên tử có điện tích hạt nhân nhất định, cấu trúc của lớp vỏ electron. Tùy thuộc vào cấu trúc, chúng có thể tham gia vào các tương tác khác nhau, tạo thành các chất. Bất kỳ phân tử nào cũng là một hệ trung hòa về điện, nghĩa là nó hoàn toàn tuân theo tất cả các quy luật tồn tại trong hệ vi mô.

Đối với mỗi nguyên tố tồn tại trong tự nhiên, bạn có thể xác định số proton, electron, neutron. Hãy lấy natri làm ví dụ. Số proton trong hạt nhân của nó tương ứng với số thứ tự, tức là 11, và bằng số electron. Để tính số nơtron, cần trừ số thứ tự của nó với khối lượng nguyên tử tương đối của natri (23), ta được 12. Đối với một số nguyên tố, đồng vị đã được xác định khác nhau về số nơtron trong hạt nhân nguyên tử.

Biên soạn các công thức cho hóa trị

Điều gì khác đặc trưng cho hóa học vô cơ? Các chủ đề được đề cập trong phần này liên quan đến công thức các chất, tính toán định lượng.

Để bắt đầu, chúng tôi phân tích các tính năng của việc biên soạn công thức cho hóa trị. Tùy thuộc vào những nguyên tố nào sẽ được bao gồm trong thành phần của chất, có những quy tắc nhất định để xác định hóa trị. Hãy bắt đầu với việc tạo kết nối nhị phân. Vấn đề này được xem xét trong quá trình học hóa học vô cơ của trường.

Đối với các kim loại nằm trong các phân nhóm chính của bảng tuần hoàn, chỉ số hóa trị tương ứng với số thứ tự của nhóm, là một giá trị không đổi. Các kim loại trong các phân nhóm phụ có thể thể hiện các hóa trị khác nhau.

Có một số tính năng trong việc xác định hóa trị của phi kim loại. Nếu trong hợp chất, nó nằm ở cuối công thức, thì nó thể hiện một hóa trị thấp hơn. Khi tính toán nó, số lượng của nhóm mà phần tử này nằm trong đó sẽ bị trừ đi tám. Ví dụ, trong oxit, oxi thể hiện hóa trị hai.

Nếu phi kim loại nằm ở đầu công thức, nó thể hiện hóa trị lớn nhất bằng số nhóm của nó.

Làm thế nào để công thức một chất? Có một thuật toán nhất định mà ngay cả học sinh cũng biết. Đầu tiên, bạn cần ghi lại dấu hiệu của các nguyên tố được nhắc đến trong tên của hợp chất. Phần tử được chỉ ra cuối cùng trong tên được đặt ở vị trí đầu tiên trong công thức. Hơn nữa, mỗi người trong số họ đặt, sử dụng các quy tắc, chỉ số giá trị. Giữa các giá trị, bội số chung nhỏ nhất được xác định. Khi nó được chia thành các hóa trị, các chỉ số thu được, nằm dưới dấu hiệu của các nguyên tố.

Hãy để chúng tôi làm ví dụ về một biến thể của việc vẽ công thức của cacbon monoxit (4). Đầu tiên, chúng ta đặt các dấu hiệu của cacbon và oxy, là một phần của hợp chất vô cơ này, cạnh nhau, chúng ta sẽ nhận được CO. Vì nguyên tố đầu tiên có hóa trị thay đổi, nó được chỉ định trong ngoặc, nó được coi là oxy, trừ sáu (số nhóm) cho tám, thu được hai. Công thức cuối cùng của oxit được đề xuất sẽ là CO 2.

Trong số nhiều thuật ngữ khoa học được sử dụng trong hóa học vô cơ, dị hướng được quan tâm đặc biệt. Nó giải thích sự tồn tại của một số chất đơn giản dựa trên một nguyên tố hóa học khác nhau về tính chất và cấu trúc.

Các loại chất vô cơ

Có bốn nhóm chất vô cơ chính đáng được xem xét chi tiết. Hãy bắt đầu với một mô tả ngắn gọn về oxit. Lớp này liên quan đến các hợp chất nhị phân trong đó oxy nhất thiết phải có. Tùy thuộc vào nguyên tố nào bắt đầu công thức, có sự phân chia thành ba nhóm: bazơ, axit, lưỡng tính.

Các kim loại có hóa trị lớn hơn bốn, cũng như tất cả các phi kim loại, tạo thành oxit axit với oxi. Trong số các tính chất hóa học chính của chúng, chúng ta lưu ý đến khả năng tương tác với nước (một ngoại lệ là oxit silic), phản ứng với oxit bazơ, kiềm.

Kim loại có hóa trị không vượt quá hai tạo thành oxit bazơ. Trong số các tính chất hóa học chính của phân loài này, chúng tôi chỉ ra sự hình thành kiềm với nước, muối với oxit axit và axit.

Các kim loại chuyển tiếp (kẽm, berili, nhôm) được đặc trưng bởi sự tạo thành các hợp chất lưỡng tính. Sự khác biệt chính của chúng là tính chất lưỡng tính: phản ứng với kiềm và axit.

Bazơ là một nhóm lớn các hợp chất vô cơ có cấu trúc và tính chất tương tự. Các phân tử của các hợp chất này chứa một hoặc nhiều nhóm hydroxyl. Bản thân thuật ngữ này đã được áp dụng cho những chất tạo thành muối do tương tác. Kiềm là những bazơ có môi trường kiềm. Chúng bao gồm các hydroxit của nhóm đầu tiên và nhóm thứ hai của các phân nhóm chính của bảng tuần hoàn.

Trong muối axit, ngoài kim loại và dư ra khỏi axit, còn có các cation hiđro. Ví dụ, natri bicacbonat (muối nở) là một hợp chất được yêu cầu cao trong ngành công nghiệp bánh kẹo. Các muối cơ bản chứa các ion hydroxit thay vì các cation hydro. Muối kép là một phần không thể thiếu của nhiều khoáng chất tự nhiên. Vì vậy, natri clorua, kali (sylvinit) được tìm thấy trong vỏ trái đất. Chính hợp chất này được dùng trong công nghiệp để cô lập các kim loại kiềm.

Trong hóa học vô cơ có một phần đặc biệt liên quan đến việc nghiên cứu các muối phức tạp. Các hợp chất này tham gia tích cực vào các quá trình trao đổi chất xảy ra trong cơ thể sống.

Nhiệt hóa học

Phần này liên quan đến việc xem xét tất cả các biến đổi hóa học về mặt mất hoặc tăng năng lượng. Hess đã cố gắng thiết lập mối quan hệ giữa entanpi, entropi và đưa ra định luật giải thích sự thay đổi nhiệt độ đối với bất kỳ phản ứng nào. Hiệu ứng nhiệt, đặc trưng cho lượng năng lượng giải phóng hoặc hấp thụ trong một phản ứng nhất định, được định nghĩa là hiệu số giữa tổng entanpi của các sản phẩm phản ứng và các chất ban đầu, có tính đến các hệ số lập thể. Định luật Hess là định luật chính trong nhiệt hóa học, nó cho phép thực hiện các phép tính định lượng cho mỗi biến đổi hóa học.

hóa học keo

Chỉ trong thế kỷ 20, ngành hóa học này mới trở thành một ngành khoa học riêng biệt xử lý nhiều loại hệ thống chất lỏng, rắn, khí. Huyền phù, huyền phù, nhũ tương, khác nhau về kích thước hạt, các thông số hóa học, được nghiên cứu chi tiết trong hóa học keo. Kết quả của nhiều nghiên cứu đang được triển khai tích cực trong các ngành công nghiệp dược phẩm, y tế và hóa học, cho phép các nhà khoa học và kỹ sư tổng hợp các chất có các đặc tính hóa học và vật lý mong muốn.

Sự kết luận

Hóa học vô cơ hiện là một trong những ngành lớn nhất của hóa học, chứa đựng một số lượng lớn các vấn đề lý thuyết và thực tiễn cho phép bạn có được ý tưởng về thành phần của các chất, tính chất vật lý của chúng, sự biến đổi hóa học và các lĩnh vực ứng dụng chính. Khi nắm vững các thuật ngữ, định luật cơ bản, bạn có thể lập phương trình phản ứng hóa học, thực hiện các phép tính toán học khác nhau trên chúng. Tất cả các phần hóa học vô cơ liên quan đến xây dựng công thức, viết phương trình phản ứng, giải bài tập tìm lời giải đều được các em ra đề thi cuối cấp.

Hóa học vô cơ- một ngành hóa học liên quan đến việc nghiên cứu cấu trúc, khả năng phản ứng và tính chất của tất cả các nguyên tố hóa học và các hợp chất vô cơ của chúng. Lĩnh vực hóa học này bao gồm tất cả các hợp chất ngoại trừ các chất hữu cơ (nhóm hợp chất bao gồm cacbon, ngoại trừ một số hợp chất đơn giản, thường được phân loại là vô cơ). Sự khác biệt giữa các hợp chất hữu cơ và vô cơ, chứa, là tùy ý theo một số biểu diễn. Hóa học vô cơ nghiên cứu các nguyên tố hóa học và các chất đơn giản và phức tạp mà chúng tạo thành (trừ các chất hữu cơ). Số lượng các chất vô cơ được biết đến ngày nay là gần 500.000.

Nền tảng lý thuyết của hóa học vô cơ là luật định kì và dựa trên nó hệ thống tuần hoàn của D. I. Mendeleev. Nhiệm vụ chính của hóa học vô cơ là phát triển và chứng minh khoa học của các phương pháp tạo ra vật liệu mới với các đặc tính cần thiết cho công nghệ hiện đại.

Phân loại các nguyên tố hóa học

Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học ( bảng tuần hoàn) - phân loại các nguyên tố hóa học, xác định sự phụ thuộc của các tính chất khác nhau của các nguyên tố hóa học vào điện tích của hạt nhân nguyên tử. Hệ thống là một biểu thức đồ họa của định luật tuần hoàn ,. Phiên bản ban đầu của nó được phát triển bởi D. I. Mendeleev vào năm 1869-1871 và được gọi là "Hệ thống tự nhiên của các nguyên tố", thiết lập sự phụ thuộc của các tính chất của các nguyên tố hóa học vào khối lượng nguyên tử của chúng. Tổng cộng, vài trăm biến thể của hình ảnh của hệ thống tuần hoàn đã được đề xuất, nhưng trong phiên bản hiện đại của hệ thống, người ta cho rằng giảm các nguyên tố thành một bảng hai chiều, trong đó mỗi cột (nhóm) xác định chính. các tính chất vật lý và hóa học, và các hàng đại diện cho các giai đoạn hơi giống nhau.

Chất đơn giản

Chúng bao gồm các nguyên tử của một nguyên tố hóa học (chúng là một dạng tồn tại của nó ở trạng thái tự do). Tùy thuộc vào liên kết hóa học giữa các nguyên tử là gì, tất cả các chất đơn giản trong hóa học vô cơ được chia thành hai nhóm chính: và. Các chất đầu tiên được đặc trưng bởi một liên kết kim loại, trong khi chất thứ hai là cộng hóa trị. Hai nhóm liền kề cũng được phân biệt - các chất giống kim loại và phi kim loại. Có một hiện tượng như hiện tượng dị hướng, bao gồm khả năng hình thành một số loại chất đơn giản từ các nguyên tử của cùng một nguyên tố, nhưng có cấu trúc khác nhau của mạng tinh thể; mỗi loại này được gọi là biến đổi dị hướng.

Kim loại

(từ lat. metallum - mine, mine) - một nhóm các nguyên tố có tính chất kim loại đặc trưng, ​​chẳng hạn như độ dẫn nhiệt và điện cao, hệ số nhiệt độ dương của điện trở, độ dẻo cao và ánh kim loại. Trong số 118 nguyên tố hóa học được phát hiện cho đến nay, các kim loại bao gồm:

• 38 trong nhóm kim loại chuyển tiếp,
• 11 trong nhóm kim loại nhẹ,
• 7 trong nhóm bán kim loại,
• 14 trong nhóm đèn lồng + đèn lồng,
• 14 trong nhóm actinides + actinium,
• bên ngoài một số nhóm nhất định.

Như vậy, 96 trong số tất cả các nguyên tố được phát hiện đều thuộc về kim loại.

phi kim loại

Các nguyên tố hóa học có đặc tính phi kim loại thường chiếm ở góc trên bên phải của Bảng tuần hoàn các nguyên tố. Ở dạng phân tử dưới dạng các chất đơn giản có trong tự nhiên

Trong hóa học vô cơ, các phản ứng hóa học được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau.

1. Bằng cách thay đổi trạng thái oxy hóađến quá trình oxy hóa khử, đi kèm với sự thay đổi trạng thái oxy hóa của các nguyên tố và axit-bazơ, tiến hành mà không thay đổi trạng thái oxy hóa.

2. Theo bản chất của quá trình.

Phản ứng phân hủy là những phản ứng hóa học trong đó các phân tử đơn giản được hình thành từ những phân tử phức tạp hơn.

Phản ứng kết nối Các phản ứng hóa học được gọi là phản ứng hóa học, trong đó các hợp chất phức tạp thu được từ một số đơn giản hơn.

Phản ứng thay thế là phản ứng hóa học trong đó nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử trong phân tử được thay thế bằng nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác.

Phản ứng trao đổi gọi là phản ứng hoá học xảy ra mà không làm thay đổi trạng thái oxi hoá của các nguyên tố và dẫn đến sự trao đổi các thành phần cấu tạo của thuốc thử.

3. Nếu có thể, hãy tiến hành theo hướng ngược lại để đảo ngược và không thể đảo ngược.

Một số phản ứng, chẳng hạn như đốt cháy etanol, thực tế là không thể đảo ngược, tức là không thể tạo điều kiện cho nó chảy ngược chiều.

Tuy nhiên, có nhiều phản ứng mà tùy theo điều kiện của quá trình mà có thể tiến hành theo cả chiều thuận và chiều nghịch. Các phản ứng có thể tiến hành theo cả chiều thuận và chiều nghịch được gọi là có thể đảo ngược.

4. Theo kiểu đứt gãy liên kết - đồng nhất(khoảng cách bằng nhau, mỗi nguyên tử nhận một electron) và dị tính(khoảng trống không bằng nhau - người ta nhận một cặp electron).

5. Theo hiệu ứng nhiệt, tỏa nhiệt(giải phóng nhiệt) và thu nhiệt(hấp thụ nhiệt).

Các phản ứng kết hợp nói chung sẽ là các phản ứng tỏa nhiệt, trong khi các phản ứng phân hủy sẽ thu nhiệt. Một ngoại lệ hiếm hoi là phản ứng thu nhiệt của nitơ với oxy N 2 + O 2 = 2NO - Q.

6. Theo trạng thái tổng hợp của các pha.

đồng nhất(phản ứng diễn ra trong một giai đoạn, không có mặt phân cách; phản ứng trong chất khí hoặc trong dung dịch).

không đồng nhất(các phản ứng diễn ra ở ranh giới pha).

7. Bằng cách sử dụng một chất xúc tác.

Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng hóa học nhưng không thay đổi về mặt hóa học.

xúc tác thực tế không đi mà không sử dụng chất xúc tác và không xúc tác.

Phân loại phản ứng hữu cơ

Electrophilic là phản ứng dị phân của các hợp chất hữu cơ với electrophin - các hạt mang điện tích dương toàn phần hoặc một phần. Chúng được chia thành các phản ứng thế electrophin và phản ứng cộng electrophin. Ví dụ,

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

Nucleophilic đề cập đến phản ứng dị phân của các hợp chất hữu cơ với nucleophile - các hạt mang điện tích âm số nguyên hoặc phân số. Chúng được chia thành các phản ứng thay thế nucleophin và phản ứng cộng nucleophin. Ví dụ,

CH 3 Br + NaOH  CH 3 OH + NaBr

Phản ứng cấp tiến (chuỗi) được gọi là phản ứng hóa học liên quan đến các gốc, chẳng hạn

Bài học: Phân loại phản ứng hóa học trong hóa học vô cơ và hữu cơ

Các dạng phản ứng hóa học trong hóa học vô cơ

A) Phân loại theo số lượng chất ban đầu:

Sự phân hủy - kết quả của phản ứng này, từ một chất phức tạp hiện có, hai hoặc nhiều chất đơn giản, cũng như phức tạp được hình thành.

Hợp chất - Đây là một phản ứng trong đó hai hoặc nhiều chất đơn giản cũng như phức tạp tạo thành một, nhưng phức tạp hơn.

Ví dụ: 4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

Ví dụ: 2КI + Cl2 → 2КCl + I 2

Ví dụ: HCl + KNO 2 → KCl + HNO 2

B) Phân loại theo hiệu ứng nhiệt:

S + O 2 → SO 2 + Q

2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 + 6H 2 O + Q

Phản ứng tỏa nhiệt là một số phản ứng hóa học trong đó nhiệt bị hấp thụ. Theo quy luật, đây là những phản ứng phân hủy.

Ví dụ:

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

Nhiệt lượng toả ra hoặc bị hấp thụ trong một phản ứng hoá học được gọi là hiệu ứng nhiệt.

Phương trình hóa học trong đó hiệu ứng nhiệt của phản ứng được gọi là nhiệt hóa.

C) Phân loại theo khả năng hoàn nguyên:

Ví dụ: 3H 2 + N 2 ⇌ 2NH 3

D) Phân loại theo sự thay đổi mức độ oxi hóa:

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

Ví dụ: HNO 3 + KOH → KNO 3 + H 2 O.

E) Phân loại pha:

Ví dụ: H 2 (khí) + Cl 2 (khí) → 2HCL

Phân loại theo cách sử dụng chất xúc tác:

Chất xúc tác là chất làm tăng tốc độ phản ứng. Phản ứng có xúc tác tiến hành khi có chất xúc tác, phản ứng không có xúc tác không có chất xúc tác.
Ví dụ: 2H 2 0 2 MnO2 → 2H 2 O + O 2 xúc tác MnO 2

Sự tương tác của kiềm với axit diễn ra mà không cần chất xúc tác.
Ví dụ: KOH + HCl → KCl + H 2 O

Chất ức chế là những chất làm chậm phản ứng.
Bản thân chất xúc tác và chất ức chế không bị tiêu hao trong quá trình phản ứng.

Các dạng phản ứng hóa học trong hóa hữu cơ

Gia nhập là những phản ứng trong đó một số phân tử của một chất kết hợp thành một. Các phản ứng cộng bao gồm:

• Hydro hóa là một phản ứng trong đó hydro được thêm vào một liên kết nhiều.

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

Quá trình hydro hóa là phản ứng cộng một hiđro halogenua.

Ví dụ: CH 2 \ u003d CH 2 (etilen) + Hcl → CH 3 -CH 2 -Cl (cloroetan)

Anken phản ứng với hiđro halogenua (hiđro clorua, hiđro bromua) theo cách tương tự như anken. Sự gắn kết trong một phản ứng hóa học diễn ra trong 2 giai đoạn và được xác định bởi quy tắc Markovnikov:

Khi axit protic và nước được thêm vào anken và anken không đối xứng, một nguyên tử hiđro được gắn với nguyên tử cacbon bị hiđro hóa nhiều nhất.

Cơ chế của phản ứng hóa học này. Được hình thành ở giai đoạn 1, nhanh, phức p ở giai đoạn chậm thứ 2 dần dần chuyển thành phức s - một cacbocation. Trong giai đoạn 3, sự ổn định của cacbocation xảy ra - tức là tương tác với anion brom:

I1, I2 - cacbocation. P1, P2 - bromua.

Các dẫn xuất hữu cơ chứa halogen được coi là những hợp chất quan trọng nhất được sử dụng trong tổng hợp hữu cơ và làm sản phẩm mục tiêu. Các dẫn xuất halogen của hydrocacbon được coi là sản phẩm khởi đầu trong một số lượng lớn các phản ứng thế nucleophin. Đối với ứng dụng thực tế của các hợp chất chứa halogen, chúng được sử dụng dưới dạng dung môi, chẳng hạn như các hợp chất chứa clo, chất làm lạnh - dẫn xuất chlorofluoro, freon, thuốc trừ sâu, dược phẩm, chất hóa dẻo, monome cho chất dẻo.

Sự trùng hợp - Đây là một loại phản ứng đặc biệt, trong đó các phân tử của một chất có khối lượng phân tử tương đối nhỏ liên kết với nhau, sau đó tạo thành các phân tử của một chất có khối lượng phân tử lớn.