Kurs chemii nieorganicznej zawiera wiele specjalnych terminów niezbędnych do obliczeń ilościowych. Przyjrzyjmy się bliżej niektórym z jego głównych sekcji.
Chemia nieorganiczna został stworzony w celu określenia właściwości substancji pochodzenia mineralnego.
Wśród głównych działów tej nauki są:
Chemia nieorganiczna podzielona jest na kilka działów zajmujących się badaniem niektórych fragmentów:
Chemia nieorganiczna jest połączona z fizycznym i chemia analityczna, które posiadają rozbudowany zestaw narzędzi pozwalających na wykonywanie obliczeń matematycznych. 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, strukturalnymi i materiały budowlane, przemysłowe oczyszczanie ścieków.
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 był w stanie rozłożyć elektrochemicznie wodorotlenki sodu i potasu, otwierając nowe możliwości otrzymywania proste substancje 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 Różne formy tlenki, wodorotlenki. Pod koniec XIX wieku odkryto nowe pierwiastki chemiczne: ruten, glin, lit: wanad, tor, lantan itp. Stało się to możliwe po wprowadzeniu techniki Analiza spektralna. 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 63 różne elementy, a także informacje o różnych chemikalia. Jednak ze względu na brak ich pełnej klasyfikacji naukowej nie udało się rozwiązać wszystkich problemów chemii nieorganicznej.
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.
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 wiązanie chemiczne uwzględnia charakter połączenia, jego długość, energię, polaryzację. 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 .
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, nawozy mineralne, metale i stopy. Używając metody chemiczne w inżynierii mechanicznej uzyskuje się stopy o pożądanych właściwościach i charakterystyce.
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 części 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 pierwiastek chemiczny. 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 elektrycznie obojętnym, 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.
Co jeszcze charakteryzuje chemię nieorganiczną? Tematy poruszane w tej sekcji dotyczą formułowania substancji, dokonywania obliczeń ilościowych.
Na początek przeanalizujemy cechy kompilacji formuł na wartościowość. W zależności od tego, jakie 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, 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, który jest 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. Ostateczna formuła proponowanego tlenku to 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.
Istnieją cztery główne klasy substancji nieorganicznych, które zasługują na szczegółowe rozważenie. Zacznijmy krótki opis tlenki. 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 o podobnej budowie i właściwościach. 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) jest w skorupa Ziemska. 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 aktywnie uczestniczą w procesach metabolicznych zachodzących w organizmach żywych.
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.
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 branży farmaceutycznej, medycznej, przemysł chemiczny umożliwiają naukowcom i inżynierom syntezę substancji o pożądanych właściwościach chemicznych i fizycznych.
Chemia nieorganiczna jest obecnie jedną z największych gałęzi chemii, zawiera ogromną ilość zagadnień teoretycznych i praktycznych, które pozwalają zorientować się w składzie substancji, ich właściwości fizyczne, przemiany chemiczne, główne gałęzie 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.
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 przemysłu chemicznego, a także nauczyciele i licealiści.
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 wybór przeprowadzono zgodnie z ich znaczeniem przemysłowym (substancje początkowe dla procesy chemiczne surowców mineralnych), rozpowszechnienie w praktyce inżynierskiej i dydaktycznej oraz laboratoryjnej (modelowe rozpuszczalniki i odczynniki, odczynniki analiza jakościowa) 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, w wzory chemiczne w którym element przekroju znajduje się na pierwszej (lewej) pozycji. Substancje w 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 podano w postaci odwróconej, tj. .
Każda rubryka zawiera krótki opis substancja, w której wskazano jej kolor, stabilność termiczną, rozpuszczalność, oddziaływanie (lub jej brak) z powszechnymi odczynnikami itp., a także metody otrzymywania tej substancji, zaprojektowane jako linki do pozycji innych substancji. Odnośniki zawierają symbol elementu przekroju, numer rubryki i numer indeksu górnego równania reakcji.
W dalszej części rubryki 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 kompleksowania;
- 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.
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.
Przykład: 2H2O2 → 2H2O + O2Mieszanina - jest to taka reakcja, w której dwie lub więcej prostych, a także złożonych substancji tworzą jedną, ale bardziej złożoną.
Przykład: 4Al+3O 2 → 2Al 2 O 3
podstawienie - To pewna reakcja chemiczna, która zachodzi między prostymi, a także złożonymi substancjami. Atomy substancji prostej w tej reakcji zostają zastąpione atomami jednego z pierwiastków znajdujących się w substancji złożonej.Przykład: 2КI + Cl2 → 2КCl + I 2
Wymieniać się - jest to taka reakcja, w której dwie substancje o złożonej budowie zamieniają się swoimi częściami.Przykład: HCl + KNO 2 → KCl + HNO 2
B) Klasyfikacja według efektu cieplnego:
reakcje egzotermiczne - Są to pewne reakcje chemiczne, w których uwalniane jest ciepło.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:
Reakcje odwracalne to reakcje, które zachodzą w tych samych warunkach przeciwne kierunki.Przykład: 3H 2 + N 2 ⇌ 2NH 3
nieodwracalne reakcje - są to reakcje, które przebiegają tylko w jednym kierunku, a kulminacją jest całkowite zużycie wszystkich materiałów wyjściowych. W tych reakcjach izoluj gaz, osad, woda.D) Klasyfikacja według zmiany stopnia utlenienia:
Reakcje redoks - w trakcie tych reakcji następuje zmiana stopnia utlenienia.Przykład: Сu + 4HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.
Nie redoks - reakcje bez zmiany stopnia utlenienia.Przykład: HNO 3 + KOH → KNO 3 + H 2 O.
E) Klasyfikacja faz:
Reakcje jednorodne – reakcje zachodzące w jednej fazie, gdy materiały wyjściowe i produkty reakcji mają ten sam stan skupienia.Przykład: H 2 (gaz) + Cl 2 (gaz) → 2HCL
reakcje heterogeniczne - reakcje zachodzące na granicy faz, w których produkty reakcji i materiały wyjściowe mają różny stan skupienia.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:
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 regułą 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. Jeśli chodzi o praktyczne zastosowanie związków zawierających halogen, to stosuje się je w postaci rozpuszczalników, takich jak związki zawierające chlor, czynniki chłodnicze – pochodne chlorofluoro, freony, pestycydy, farmaceutyki, plastyfikatory, monomery do tworzyw sztucznych.
Polimeryzacja - to jest specjalny rodzaj reakcja, w której cząsteczki substancji o stosunkowo małym waga molekularna, łączą się ze sobą, tworząc następnie cząsteczki substancji o dużej masie cząsteczkowej.
| | |
Klasyfikacja reakcji chemicznych w chemii nieorganicznej i organicznej odbywa się na podstawie różnych cech klasyfikacyjnych, których szczegóły podano w poniższej tabeli.
Pierwszą oznaką klasyfikacji jest zmiana stopnia utlenienia pierwiastków tworzących substraty i produkty.
a) redoks
b) bez zmiany stopnia utlenienia
redoks zwane reakcjami, którym towarzyszy zmiana stopnia utlenienia pierwiastków chemicznych tworzących odczynniki. Redoks w chemii nieorganicznej obejmuje wszystkie reakcje podstawienia oraz te reakcje rozkładu i związków, w których uczestniczy co najmniej jedna prosta substancja. Reakcje zachodzące bez zmiany stanów utlenienia pierwiastków tworzących reagenty i produkty reakcji obejmują wszystkie reakcje wymiany.
Reakcje chemiczne są klasyfikowane według charakteru procesu, tj. według liczby i składu reagentów i produktów.
Reakcje połączeń zwane reakcjami chemicznymi, w wyniku których złożone cząsteczki uzyskuje się z kilku prostszych, na przykład:
4Li + O 2 = 2Li 2 O
Reakcje rozkładu zwane reakcjami chemicznymi, w wyniku których z bardziej złożonych otrzymuje się proste cząsteczki, na przykład:
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2
Reakcje rozkładu można postrzegać jako procesy odwrotne do związku.
reakcje podstawienia wywoływane są reakcje chemiczne, w wyniku których atom lub grupa atomów w cząsteczce substancji zostaje zastąpiona innym atomem lub grupą atomów, na przykład:
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2
Ich cechą wyróżniającą jest interakcja substancji prostej ze złożoną. Takie reakcje istnieją w chemii organicznej.
Jednak pojęcie „podstawienia” w substancjach organicznych jest szersze niż w chemii nieorganicznej. Jeżeli w cząsteczce pierwotnej substancji dowolny atom lub grupę funkcyjną zastępuje się innym atomem lub grupą, są to również reakcje podstawienia, chociaż z punktu widzenia chemii nieorganicznej proces ten wygląda jak reakcja wymiany.
- wymiana (w tym neutralizacja).
Reakcje wymiany zwane reakcjami chemicznymi, które zachodzą bez zmiany stanów utlenienia pierwiastków i prowadzą do wymiany części składowe odczynniki, na przykład:
AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3
Jeśli to możliwe, postępuj w przeciwnym kierunku - odwracalnym i nieodwracalnym.
odwracalny zwane reakcjami chemicznymi zachodzącymi w danej temperaturze jednocześnie w dwóch przeciwnych kierunkach z proporcjonalnymi prędkościami. Pisząc równania takich reakcji, znak równości zastępuje się strzałkami skierowanymi przeciwnie. Najprostszym przykładem reakcji odwracalnej jest synteza amoniaku poprzez oddziaływanie azotu i wodoru:
N2 + 3H2 2NH3
nieodwracalny to reakcje, które zachodzą tylko w kierunku do przodu, w wyniku czego powstają produkty, które nie oddziałują ze sobą. Nieodwracalne obejmują reakcje chemiczne, w wyniku których powstają słabo zdysocjowane związki, następuje uwolnienie duża liczba energii, a także takich, w których produkty końcowe opuszczają sferę reakcji w postaci gazowej lub w postaci osadu, np.:
HCl + NaOH = NaCl + H2O
2Ca + O2 \u003d 2CaO
BaBr 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaBr
egzotermiczny to reakcje chemiczne, które uwalniają ciepło. Symbol zmiany entalpii (zawartość ciepła) ΔH i efekt cieplny reakcji Q. Dla reakcji egzotermicznych Q > 0 i ΔH< 0.
endotermiczny zwane reakcjami chemicznymi, które zachodzą z absorpcją ciepła. Dla reakcji endotermicznych Q< 0, а ΔH > 0.
Reakcje sprzęgania będą na ogół reakcjami egzotermicznymi, a reakcje rozkładu będą endotermiczne. Rzadkim wyjątkiem jest reakcja azotu z tlenem - endotermiczna:
N2 + O2 → 2NO - Q
jednorodny zwane reakcjami zachodzącymi w jednorodnym ośrodku (jednorodne substancje, w jednej fazie, na przykład g-g, reakcje w roztworach).
heterogeniczny zwane reakcjami zachodzącymi w niejednorodnym ośrodku, na powierzchni kontaktu reagujących substancji znajdujących się w różnych fazach, na przykład stałej i gazowej, ciekłej i gazowej, w dwóch niemieszających się cieczach.
Katalizator to substancja, która przyspiesza reakcję chemiczną.
reakcje katalityczne postępować tylko w obecności katalizatora (w tym enzymatycznego).
Reakcje niekatalityczne uruchomić bez katalizatora.
W zależności od rodzaju zerwania wiązania chemicznego w początkowej cząsteczce rozróżnia się reakcje homolityczne i heterolityczne.
homolityczny zwane reakcjami, w których w wyniku zerwania wiązań powstają cząstki posiadające niesparowany elektron – wolne rodniki.
Heterolityczny zwane reakcjami, które przebiegają poprzez tworzenie cząstek jonowych - kationów i anionów.
Rodnik(łańcuchowe) reakcje chemiczne z udziałem rodników nazywane są np.:
CH 4 + Cl 2 hv → CH 3 Cl + HCl
joński zwane reakcjami chemicznymi zachodzącymi z udziałem jonów, np.:
KCl + AgNO 3 \u003d KNO 3 + AgCl ↓
Elektrofilowość odnosi się do reakcji heterolitycznych związków organicznych z elektrofilami - cząstkami, które przenoszą cały lub ułamkowy ładunek dodatni. Dzieli się je na reakcje substytucji elektrofilowej i addycji elektrofilowej, np.:
C6H6 + Cl2FeCl3 → C6H5Cl + HCl
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
CH 3 C (O) H + C 2 H 5 OH → CH 3 CH (OC 2 H 5) 2 + H 2 O
Klasyfikacja reakcji organicznych podana jest w tabeli:
Chemia nieorganiczna- dział chemii związany z badaniem struktury, reaktywności i właściwości wszystkich pierwiastków chemicznych i ich związków nieorganicznych. Obszar ten obejmuje wszystkie związki chemiczne, z wyjątkiem substancji organicznych (klasa związków zawierających węgiel, z wyjątkiem kilku prostych związków, zwykle związanych z nieorganicznymi). Różnica między związkami organicznymi i nieorganicznymi zawierającymi węgiel jest według niektórych idei dowolna.Chemia nieorganiczna bada pierwiastki chemiczne oraz substancje proste i złożone, które tworzą (z wyjątkiem związków organicznych). Zapewnia tworzenie materiałów najnowszej technologii. Liczba znanych substancji nieorganicznych w 2013 roku to blisko 400 tys.
Teoretyczną podstawą chemii nieorganicznej jest prawo okresowości i układ okresowy D. I. Mendelejew. Najważniejszym zadaniem chemii nieorganicznej jest opracowanie i naukowe uzasadnienie metod tworzenia nowych materiałów o właściwościach wymaganych w nowoczesnej technologii.
W Rosji badania z zakresu chemii nieorganicznej prowadzi Instytut Chemii Nieorganicznej. A. V. Nikolaev Instytut Chemii Ogólnej i Nieorganicznej SB RAS (INC SB RAS, Nowosybirsk), Instytut Chemii Ogólnej i Nieorganicznej N. S. Kurnakova (IGIC RAS, Moskwa), Instytut Problemów Fizycznych i Chemicznych materiały ceramiczne(IFKhPKM, Moskwa), Centrum Naukowo-Techniczne „Materiały Supertwarde” (STC SM, Troitsk) oraz szereg innych instytucji. Wyniki badań publikowane są w czasopismach (Journal of Inorganic Chemistry itp.).
Historia definicji
Historycznie nazwa chemia nieorganiczna pochodzi od idei części chemii, która zajmuje się badaniem pierwiastków, związków i reakcji substancji, które nie są tworzone przez żywe istoty. Jednak od czasu syntezy mocznika z nieorganicznego związku cyjanianu amonu (NH 4 OCN), którą w 1828 roku przeprowadził wybitny niemiecki chemik Friedrich Wöhler, granice między substancjami nieożywionymi i żywymi uległy zatarciu. W ten sposób żywe istoty wytwarzają wiele substancji nieorganicznych. Z drugiej strony prawie wszystkie związki organiczne można zsyntetyzować w laboratorium. Jednak podział na różne obszary Chemia jest istotna i konieczna, jak poprzednio, ponieważ mechanizmy reakcji, struktura substancji w chemii nieorganicznej i organicznej są różne. Ułatwia to usystematyzowanie metod i metod badawczych w każdej z branż.
tlenki
Tlenek(tlenek, tlenek) - dwuskładnikowy związek pierwiastka chemicznego z tlenem na stopniu utlenienia -2, w którym sam tlen jest związany tylko z pierwiastkiem mniej elektroujemnym. Tlen pierwiastka chemicznego jest drugi pod względem elektroujemności po fluorze, dlatego prawie wszystkie związki pierwiastków chemicznych z tlenem należą do tlenków. Wyjątkiem są na przykład difluorek tlenu OF2.
Tlenki są bardzo powszechnym rodzajem związków występujących w skorupie ziemskiej i ogólnie we wszechświecie. Przykładami takich związków są rdza, woda, piasek, dwutlenek węgla, szereg barwników.
Tlenki to klasa minerałów, które są związkami metalu z tlenem.
Związki zawierające połączone ze sobą atomy tlenu nazywane są nadtlenkami (zawierają łańcuch -O-O-), ponadtlenkami (zawierają grupę O-2) i ozonkami (zawierają grupę O-3). Nie należą do kategorii tlenków.
Klasyfikacja
W zależności od właściwości chemicznych wyróżnia się:
Tlenki tworzące sól:
tlenki zasadowe (na przykład tlenek sodu Na 2 O, tlenek miedzi (II) CuO): tlenki metali, których stopień utlenienia wynosi I-II;
tlenki kwaśne (na przykład tlenek siarki (VI) SO 3 , tlenek azotu (IV) NO 2): tlenki metali o stopniu utlenienia V-VII i tlenki niemetali;
tlenki amfoteryczne (np. tlenek cynku ZnO, tlenek glinu Al 2 O 3): tlenki metali o stopniu utlenienia III-IV z wyjątkami (ZnO, BeO, SnO, PbO);
Tlenki nie tworzące soli: tlenek węgla (II) CO, tlenek azotu (I) N 2 O, tlenek azotu (II) NO.
Nomenklatura
Zgodnie z nomenklaturą IUPAC, tlenki nazywane są słowem „tlenek”, po którym następuje nazwa pierwiastka chemicznego w dopełniacz przypadku np.: Na 2 O – tlenek sodu, Al 2 O 3 – tlenek glinu. Jeśli pierwiastek ma zmienny stopień utlenienia, to jego stopień utlenienia jest wskazany w nazwie tlenku cyfrą rzymską w nawiasie tuż po nazwie (bez spacji). Na przykład Cu 2 O to tlenek miedzi (I), CuO to tlenek miedzi (II), FeO to tlenek żelaza (II), Fe 2 O 3 to tlenek żelaza (III), Cl 2 O 7 to tlenek chloru (VII) .
Inne nazwy tlenków są często używane w zależności od liczby atomów tlenu: jeśli tlenek zawiera tylko jeden atom tlenu, nazywa się go monotlenkiem lub monotlenkiem, jeśli dwa - dwutlenkiem lub dwutlenkiem, jeśli trzy - to trójtlenek lub trójtlenek itd. Dla przykład: tlenek węgla CO , dwutlenek węgla CO 2 , trójtlenek siarki SO 3 .
Powszechne są również ustalone historycznie (trywialne) nazwy tlenków, na przykład tlenek węgla CO, bezwodnik siarkowy SO 3 itp.
W początek XIX wieki i wcześniej ogniotrwałe, praktycznie nierozpuszczalne w wodzie tlenki, chemicy nazywali „ziemiami”.
Tlenki o niższych stopniach utlenienia (podtlenki) są czasami nazywane, zgodnie ze starą rosyjską nomenklaturą, podtlenkiem azotu (analog angielski - protoksyd) i podtlenkiem (na przykład tlenek węgla (II), CO - tlenek węgla; dwutlenek węgla, C 3 O 2 - podtlenek węgla, tlenek azotu (I), N 2 O - podtlenek azotu, tlenek miedzi (I), Cu 2 O - tlenek miedzi). Najwyższe stopnie utlenienia (tlenek żelaza (III), Fe2O3) nazywane są tlenkami zgodnie z tą nomenklaturą, a złożone tlenki - tlenek tlenku (Fe 3 O 4 \u003d FeO Fe 2 O 3 - tlenek żelaza, tlenek uranu (VI) -diuran (V), U 3 O 8 - tlenek uranu). Ta nomenklatura nie jest jednak spójna, więc takie nazwy należy uznać za bardziej tradycyjne.
Właściwości chemiczne
Podstawowe tlenki
1. Tlenek zasadowy + mocny kwas → sól + woda
2. Silny tlenek zasadowy + woda → alkalia
3. Silny tlenek zasadowy + tlenek kwasowy → sól
4. Podstawowy tlenek + wodór → metal + woda
Uwaga: metal jest mniej aktywny niż aluminium.
Tlenki kwasowe
1. Tlenek kwasowy + woda → kwas
Niektóre tlenki, takie jak SiO 2, nie reagują z wodą, więc ich kwasy uzyskuje się pośrednio.
2. Tlenek kwasowy + tlenek zasadowy → sól
3. Tlenek kwasowy + zasada → sól + woda
Jeżeli tlenek kwasowy jest bezwodnikiem kwasu wielozasadowego, możliwe jest tworzenie się kwaśnych lub średnich soli:
4. Nielotny tlenek + sól1 → sól2 + lotny tlenek
5. Bezwodnik kwasowy 1 + bezwodny kwas zawierający tlen 2 → Bezwodnik kwasowy 2 + bezwodny kwas zawierający tlen 1
Tlenki amfoteryczne
W interakcji z mocnym kwasem lub tlenkiem kwasowym wykazują główne właściwości:
W interakcji z silną zasadą lub zasadowym tlenkiem wykazują właściwości kwasowe:
(w roztworze wodnym)
(po połączeniu)
Paragon fiskalny
1. Oddziaływanie prostych substancji (z wyjątkiem gazów obojętnych, złota i platyny) z tlenem:
Podczas spalania w tlenie metali alkalicznych (z wyjątkiem litu), strontu i baru powstają nadtlenki i ponadtlenki:
2. Pieczenie lub spalanie związków binarnych w tlenie:
3. Rozkład termiczny soli:
4. Rozkład termiczny zasad lub kwasów:
5. Utlenianie niższych tlenków do wyższych i redukcja wyższych do niższych:
6. Oddziaływanie niektórych metali z wodą w wysokiej temperaturze:
7. Oddziaływanie soli z tlenkami kwaśnymi podczas spalania koksu z uwolnieniem lotnego tlenku:
8. Oddziaływanie metali z kwasami utleniającymi:
9. Pod działaniem substancji usuwających wodę na kwasy i sole:
10. Oddziaływanie soli słabych niestabilnych kwasów z silniejszymi kwasami:
Sól
Sól- klasa związków chemicznych składająca się z kationów i anionów.
Rolą kationów w solach może być kation metalu, kationy oniowe
(kationy amonowe, fosfoniowe, hydroksoniowe i ich organiczne pochodne),
złożone kationy itp., Jako aniony - aniony reszty kwasowej różnych kwasów Bronsteda - zarówno nieorganicznych, jak i organicznych, w tym karboaniony, aniony złożone itp.
Rodzaje soli
Szczególną grupę stanowią sole kwasów organicznych, których właściwości znacznie odbiegają od soli mineralnych. Niektóre z nich można przypisać specjalnej klasie soli organicznych, tzw. cieczom jonowym lub inaczej „solami płynnymi”, solami organicznymi o temperaturze topnienia poniżej 100°C.
Nazwy soli
Nazwy soli składają się z dwóch słów: nazwa anionu in mianownik oraz nazwa kationu w przypadku dopełniacza: - siarczan sodu. W przypadku metali o zmiennym stopniu utlenienia jest to wskazane w nawiasach i bez spacji:- siarczan żelaza(II),- siarczan żelaza(III).
Nazwy soli kwasowych zaczynają się od przedrostka „hydro-” (jeśli w soli jest jeden atom wodoru) lub „dihydro-” (jeśli są dwa). Na przykład - wodorowęglan sodu, - diwodorofosforan sodu.
Nazwy soli zasadowych zawierają przedrostek „hydrokso-” lub „dihydrokso-”. Na przykład, - chlorek hydroksomagnezu,- chlorek dihydroksyglinu.
W solach uwodnionych obecność wody krystalicznej wskazuje przedrostek „hydrat-”. Stopień nawodnienia odzwierciedla przedrostek liczbowy. Na przykład, - dwuwodny chlorek wapnia.
Najniższy stopień utlenienia pierwiastka kwasotwórczego (jeśli występuje więcej niż dwa stopnie utlenienia) jest oznaczony przedrostkiem „hipo-”. Przedrostek „per-” wskazuje najwyższy stopień utlenienia (dla soli kwasów z zakończeniami „-ova”, „-ova”, „-naya”). Na przykład: - podchloryn sodu,- chloryn sodu, - chloran sodu, - nadchloran sodu.
Metody akwizycji
Istnieć różne metody otrzymywanie soli:
1) Oddziaływanie kwasów z metalami, zasadowymi i amfoterycznymi tlenkami/wodorotlenkami:
2) Oddziaływanie tlenków kwasowych z zasadami, tlenkami/wodorotlenkami zasadowymi i amfoterycznymi:
3) Oddziaływanie soli z kwasami, innymi solami (jeśli powstaje produkt wychodzący ze sfery reakcyjnej):
Interakcja prostych substancji:
Interakcja zasad z niemetalami, na przykład z halogenami:
Właściwości chemiczne
Właściwości chemiczne są określane przez właściwości kationów i anionów, które składają się na ich skład.
Sole oddziałują z kwasami i zasadami, jeśli w wyniku reakcji powstaje produkt, który jest poza zakresem reakcji (osad, gaz, substancje słabo dysocjujące, takie jak woda lub inne tlenki):
Sole oddziałują z metalami, jeśli wolny metal znajduje się na lewo od metalu w składzie soli w elektrochemicznej serii aktywności metali:
Sole oddziałują ze sobą, jeśli produkt reakcji opuszcza sferę reakcji (powstaje gaz, osad lub woda); włączenie tych reakcji może zachodzić ze zmianą stanów utlenienia atomów reagentów:
Niektóre sole rozkładają się po podgrzaniu:
Baza
Podwaliny- klasa związków chemicznych.
Zasady (zasadowe wodorotlenki) to złożone substancje, które składają się z atomów metalu lub jonu amonowego i grupy hydroksylowej (-OH). W roztworze wodnym dysocjują z utworzeniem kationów i anionów OH–.
Nazwa bazy zwykle składa się z dwóch słów: „metal/wodorotlenek amonu”. Zasady, które są łatwo rozpuszczalne w wodzie, nazywane są zasadami.
Zgodnie z protonową teorią kwasów i zasad, zasady są jedną z głównych klas związków chemicznych, substancji, których cząsteczki są
akceptory protonów.
W chemii organicznej, zgodnie z tradycją, zasady są również nazywane substancjami zdolnymi do wytwarzania adduktów („sole”) z mocnymi kwasami, na przykład wiele alkaloidów jest opisanych zarówno w postaci „zasady alkaloidu”, jak i w postaci „soli alkaloidy”.
Koncepcja bazy została po raz pierwszy wprowadzona do chemii przez francuskiego chemika Guillaume Francois Rouel w 1754 roku. Zauważył, że kwasy, znane wówczas jako ciecze lotne (np. octowy lub kwas chlorowodorowy), są przekształcane w sole krystaliczne tylko w połączeniu z określonymi substancjami. Ruel zasugerował, że takie substancje służą jako „podstawy” do tworzenia soli w postaci stałej.
Paragon fiskalny
Oddziaływanie silnie zasadowego tlenku z wodą daje mocną zasadę lub zasadę.
Słabo zasadowe i amfoteryczne tlenki nie reagują z wodą, więc nie można w ten sposób otrzymać odpowiadających im wodorotlenków.
Wodorotlenki metali o niskiej aktywności otrzymuje się przez dodanie alkaliów do roztworów odpowiednich soli. Ponieważ rozpuszczalność słabo zasadowych wodorotlenków w wodzie jest bardzo niska, wodorotlenek wytrąca się z roztworu w postaci galaretowatej masy.
Zasadę można również otrzymać w reakcji metalu alkalicznego lub metalu ziem alkalicznych z wodą.
