Anorgaaniline keemia, millega tabel reageerib. Keemiliste reaktsioonide tüübid
Klassifikatsioon anorgaanilised ained põhineb keemiline koostis- ajas kõige lihtsam ja püsivam tunnus. Keemiline koostis aine näitab, millised elemendid selles sisalduvad ja millises arvulises suhtes nende aatomid.
Elemendid tinglikult jagatud metalliliste ja mittemetalliliste omadustega elementideks. Esimene neist on alati kaasatud katioonid mitmeelemendilised ained (metallist omadused), teine - koostises anioonid (mittemetallne omadused). Kooskõlas Perioodiline seadus perioodides ja rühmades nende elementide vahel on amfoteersed elemendid, millel on samaaegselt ühel või teisel määral metallist ja mittemetallist (amfoteerne, topeltomadused. Jätkuvalt vaadeldakse eraldi VIIIA-rühma elemente (väärisgaasid), kuigi Kr, Xe ja Rn puhul leiti selgelt mittemetallilisi omadusi (elemendid He, Ne, Ar on keemiliselt inertsed).
Liht- ja komplekssete anorgaaniliste ainete klassifikatsioon on toodud tabelis. 6.
Allpool on toodud anorgaaniliste ainete klasside määratlused (definitsioonid), nende olulisemad Keemilised omadused ja saamise meetodid.
anorgaanilised ained- ühendid, mis on moodustunud kõigist keemilistest elementidest (välja arvatud enamik orgaanilised ühendid süsinik). Need jagunevad vastavalt nende keemilisele koostisele:
Lihtsad ained koosnevad sama elemendi aatomitest. Need jagunevad vastavalt nende keemilistele omadustele:
Metallid- metalliliste omadustega elementide lihtsad ained (madal elektronegatiivsus). Tüüpilised metallid:
Võrreldes tüüpiliste mittemetallidega on metallidel kõrge redutseerimisvõime. Elektrokeemilises pingereas on need vesinikust palju vasakul, nad tõrjuvad veest välja vesiniku (magneesium - keemise ajal):
Elementide Cu, Ag ja Ni lihtaineid nimetatakse ka metallideks, kuna nende oksiididel CuO, Ag 2 O, NiO ja hüdroksiididel Cu (OH) 2, Ni (OH) 2 on põhilised omadused.
mittemetallid- mittemetalliliste omadustega elementide lihtsad ained (kõrge elektronegatiivsus). Tüüpilised mittemetallid: F 2, Cl 2, Br 2, I 2, O 2, S, N 2, P, C, Si.
Mittemetallidel on tavaliste metallidega võrreldes kõrge oksüdeeriv jõud.
Amfigeenid- amfoteersed lihtained, mis moodustuvad amfoteersete (kahekordsete) omadustega elementidest (elektronegatiivsus on metallide ja mittemetallide vahepealne). Tüüpilised amfigeenid: Be, Cr, Zn, Al, Sn, Pb.
Amfigeenidel on tüüpiliste metallidega võrreldes väiksem redutseerimisvõime. Elektrokeemilises pingereas külgnevad nad vesinikuga vasakul või seisavad selle taga paremal.
Aerogeenid- väärisgaasid, VIIIA rühma elementide monoatomilised lihtained: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. Neist He, Ne ja Ar on keemiliselt passiivsed (teiste elementidega ühendeid pole saadud), Kr, Xe ja Rn aga omavad mõningaid kõrge elektronegatiivsusega mittemetallide omadusi.
Komplekssed ained koosneb erinevate elementide aatomitest. Jagatud koostise ja keemiliste omaduste järgi:
oksiidid- elementide ühendid hapnikuga, hapniku oksüdatsiooniaste oksiidides on alati võrdne (-II). Jagatud koostise ja keemiliste omaduste järgi:
Elemendid He, Ne ja Ar ei moodusta hapnikuga ühendeid. Muudes oksüdatsiooniastmetes hapnikuga elementide ühendid ei ole oksiidid, vaid binaarsed ühendid, näiteks O + II F 2 -I ja H 2 + I O 2 -I. Mitte kasutada oksiidide ja segatud kahekomponentsete ühendite puhul, näiteks S + IV Cl 2 -I O -II.
Põhilised oksiidid- aluseliste hüdroksiidide täieliku dehüdratsiooni (reaalse või tingimusliku) dehüdratsiooni saadused säilitavad viimaste keemilised omadused.
Tüüpilistest metallidest moodustavad õhus põletamisel ainult Li, Mg, Ca ja Sr oksiidid Li 2 O, MgO, CaO ja SrO; Na 2 O, K 2 O, Rb 2 O, Cs 2 O ja BaO oksiide saadakse teiste meetoditega.
Oksiide CuO, Ag 2 O ja NiO liigitatakse samuti aluseliste hulka.
Happelised oksiidid- happehüdroksiidide täieliku dehüdratsiooni (reaalse või tingimusliku) dehüdratsiooni saadused, mis säilitavad viimaste keemilised omadused.
Tüüpilistest mittemetallidest ainult S, Se, P, As, C ja Si moodustavad õhus põletamisel oksiide SO 2, SeO 2, P 2 O 5, As 2 O 3, CO 2 ja SiO 2; oksiidid Cl 2 O, Cl 2 O 7, I 2 O 5, SO 3, SeO 3, N 2 O 3, N 2 O 5 ja As 2 O 5 saadakse teiste meetoditega.
Erand: NO 2 ja ClO 2 oksiididel ei ole vastavaid happelisi hüdroksiide, kuid neid peetakse happelisteks, kuna NO 2 ja ClO 2 reageerivad leelistega, moodustades kahe happe soolad ja ClO 2 veega, moodustades kaks hapet:
a) 2NO 2 + 2NaOH \u003d NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O
b) 2ClO 2 + H 2 O (külm) = HClO 2 + HClO 3
2ClO 2 + 2NaOH (külm) = NaClO 2 + NaClO 3 + H 2 O
Oksiidid CrO 3 ja Mn 2 O 7 (kroom ja mangaan sisse kõrgeim aste oksüdatsioon) on samuti happelised.
Amfoteersed oksiidid- amfoteersete hüdroksiidide täieliku dehüdratsiooni (reaalse või tingimusliku) tooted säilitavad amfoteersete hüdroksiidide keemilised omadused.
Tüüpilised amfigeenid (va Ga) moodustavad õhus põletamisel oksiidid BeO, Cr 2 O 3, ZnO, Al 2 O 3, GeO 2, SnO 2 ja PbO; amfoteersed oksiidid Ga 2 O 3, SnO ja PbO 2 saadakse teiste meetoditega.
topeltoksiidid moodustuvad kas ühe amfoteerse elemendi erinevates oksüdatsiooniastmetes aatomitest või kahe erineva (metallilise, amfoteerse) elemendi aatomitest, mis määrab nende keemilised omadused. Näited:
(Fe II Fe 2 III) O 4, (Рb 2 II Pb IV) O 4, (MgAl 2) O 4, (CaTi) O 3 .
Raudoksiid tekib raua põlemisel õhus, pliioksiid - plii nõrgal kuumutamisel hapnikus; kahe erineva metalli oksiide saadakse teiste meetoditega.
Soola mittemoodustavad oksiidid- mittemetallilised oksiidid, millel ei ole happelisi hüdroksiide ja mis ei osale soola moodustumise reaktsioonides (erinevus aluselistest, happelistest ja amfoteersetest oksiididest), näiteks: CO, NO, N 2 O, SiO, S 2 O.
Hüdroksiidid- elementide (va fluor ja hapnik) ühendid hüdroksorühmadega O -II H, võivad sisaldada ka hapnikku O -II. Hüdroksiidides on elemendi oksüdatsiooniaste alati positiivne (+I kuni +VIII). Hüdroksorühmade arv on 1 kuni 6. Need jagunevad keemiliste omaduste järgi:
Aluselised hüdroksiidid (alused) moodustatud metalliliste omadustega elementidest.
Saadakse vastavate aluseliste oksiidide reaktsioonil veega:
M 2 O + H 2 O \u003d 2MON (M \u003d Li, Na, K, Rb, Cs)
MO + H 2 O \u003d M (OH) 2 (M = Ca, Sr, Ba)
Erand: Mg(OH) 2, Cu(OH) 2 ja Ni(OH) 2 hüdroksiide saadakse muude meetoditega.
Kuumutamisel toimub tõeline dehüdratsioon (veekadu) järgmiste hüdroksiidide puhul:
2LiOH \u003d Li 2O + H2O
M (OH) 2 = MO + H 2 O (M \u003d Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Ni)
Aluselised hüdroksiidid asendavad oma hüdroksorühmad happeliste jääkidega, moodustades soolad; metallilised elemendid säilitavad soolakatioonides oma oksüdatsiooniastme.
Aluselisi hüdroksiide, mis on vees hästi lahustuvad (NaOH, KOH, Ca (OH) 2, Ba (OH) 2 jne) nimetatakse leelised, kuna just nende abiga tekib lahuses leeliseline keskkond.
Happelised hüdroksiidid (happed) moodustatud mittemetalliliste omadustega elementidest. Näited:
Dissotsiatsioonil lahjendatud vesilahus moodustuvad katioonid H + (täpsemalt H 3 O +) ja järgmised anioonid või happejäägid:
Happeid saab saada vastavate happeoksiidide reaktsioonil veega (tegelikult toimuvad reaktsioonid on järgmised):
Cl2O + H2O \u003d 2HClO
E 2 O 3 + H 2 O \u003d 2NEO 2 (E \u003d N, As)
Nagu 2 O 3 + 3H 2 O \u003d 2H 3 AsO 3
EO 2 + H 2 O \u003d H 2 EO 3 (E \u003d C, Se)
E 2 O 5 + H 2 O \u003d 2HEO 3 (E \u003d N, P, I)
E 2 O 5 + 3H 2 O \u003d 2H 3 EO 4 (E \u003d P, As)
EO 3 + H 2 O = H 2 EO 4 (E = S, Se, Cr)
E 2 O 7 + H 2 O \u003d 2HEO 4 (E \u003d Cl, Mn)
Erand: SO 2 oksiid happelise hüdroksiidina vastab SO 2 polühüdraadile n H 2 O ("väävelhapet H 2 SO 3" ei eksisteeri, kuid soolades on happejääke HSO 3 - ja SO 3 2-).
Mõne happe kuumutamisel toimub tõeline dehüdratsioon ja moodustuvad vastavad happeoksiidid:
2HAsO 2 \u003d As 2 O 3 + H 2 O
H 2 EO 3 \u003d EO 2 + H 2 O (E \u003d C, Si, Ge, Se)
2HIO 3 \u003d I 2 O 5 + H 2 O
2H 3 AsO 4 \u003d As 2 O 5 + H 2 O
H 2 SeO 4 \u003d SeO 3 + H 2 O
Kui hapete (päris ja formaalne) vesinik asendatakse metallide ja amfigeenidega, tekivad soolad, happejäägid säilitavad soolades oma koostise ja laengu. Happed H 2 SO 4 ja H 3 RO 4 lahjendatud vesilahuses reageerivad vesinikust vasakul pingereas olevate metallide ja amfigeenidega, kusjuures moodustuvad vastavad soolad ja vesinik eraldub (HNO 3 hape ei osaleda sellistes reaktsioonides; allpool on toodud tüüpilised metallid, välja arvatud see, et Mg pole loetletud, kuna need reageerivad veega sarnastes tingimustes):
M + H 2 SO 4 (pasb.) \u003d MSO 4 + H 2 ^ (M \u003d Be, Mg, Cr, Mn, Zn, Fe, Ni)
2M + 3H 2SO 4 (rasb.) \u003d M 2 (SO 4) 3 + 3H 2 ^ (M \u003d Al, Ga)
3M + 2H 3PO 4 (erinev) \u003d M 3 (PO 4) 2 v + 3H 2 ^ (M \u003d Mg, Fe, Zn)
Erinevalt anoksiidhapetest nimetatakse happelisi hüdroksiide hapnikurikkad happed või oksohapped.
Amfoteersed hüdroksiidid moodustatud amfoteersete omadustega elementidest. Tüüpilised amfoteersed hüdroksiidid:
Be(OH)2Sn(OH)2Al(OH)3AlO(OH)
Zn(OH)2 Pb(OH)2Cr(OH)3CrO(OH)
See moodustub amfoteerstest oksiididest ja veest, kuid läbib tõelise dehüdratsiooni ja moodustab amfoteersed oksiidid:
Erand: raud(III) puhul on teada ainult metahüdroksiid FeO(OH), "raud(III)hüdroksiid Fe(OH) 3" puudub (ei ole saadud).
Amfoteersed hüdroksiidid omavad aluseliste ja happeliste hüdroksiidide omadusi; moodustavad kahte tüüpi sooli, milles amfoteerne element on osa kas soolakatioonidest või nende anioonidest.
Mitme oksüdatsiooniastmega elementide puhul kehtib reegel: mida kõrgem on oksüdatsiooniaste, seda rohkem väljenduvad hüdroksiidide (ja/või vastavate oksiidide) happelised omadused.
soola- ühendused, mis koosnevad katioonid aluselised ehk amfoteersed (aluselise rollis) hüdroksiidid ja anioonid happe või amfoteerse (happe rollis) hüdroksiidide (jäägid). Erinevalt anoksilistest sooladest nimetatakse siin vaadeldavaid sooli hapnikuga küllastunud soolad või oksosoolad. Need jagunevad vastavalt katioonide ja anioonide koostisele:
Keskmised soolad sisaldama keskmisi happejääke CO 3 2-, NO 3 -, PO 4 3-, SO 4 2- ja teisi; näiteks: K 2 CO 3, Mg (NO 3) 2, Cr 2 (SO 4) 3, Zn 3 (PO 4) 2.
Kui keskmised soolad saadakse hüdroksiide sisaldavate reaktsioonidega, võetakse reaktiive samaväärsetes kogustes. Näiteks soola K 2 CO 3 saab saada reaktiivide vahekorras:
2KOH ja 1H2CO3, 1K2O ja 1H2CO3, 2KOH ja 1CO2.
Reaktsioonid keskmiste soolade moodustumisel:
Alus + hape > sool + vesi
1a) aluseline hüdroksiid + happehüdroksiid >…
2NaOH + H2SO4 \u003d Na2SO4 + 2H2O
Cu(OH)2 + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + 2H2O
1b) amfoteerne hüdroksiid + happeline hüdroksiid >…
2Al (OH) 3 + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 6 H 2 O
Zn (OH) 2 + 2HNO 3 \u003d Zn (NO 3) 2 + 2H 2 O
1c) aluseline hüdroksiid + amfoteerne hüdroksiid >…
NaOH + Al (OH) 3 \u003d NaAlO 2 + 2H 2 O (sulamas)
2NaOH + Zn(OH)2 = Na2ZnO2 + 2H2O (sulamas)
Aluseline oksiid + hape = sool + vesi
2a) aluseline oksiid + happeline hüdroksiid >…
Na 2 O + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + H 2 O
CuO + 2HNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + H 2 O
2b) amfoteeroksiid + happeline hüdroksiid >…
Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2 O
ZnO + 2HNO 3 \u003d Zn (NO 3) 2 + H 2 O
2c) aluseline oksiid + amfoteerne hüdroksiid >…
Na 2 O + 2Al (OH) 3 \u003d 2NaAlO 2 + ZN 2 O (sulamas)
Na 2 O + Zn(OH) 2 = Na 2 ZnO 2 + H 2 O (sulamas)
Alus + happeoksiid > Sool + vesi
For) aluseline hüdroksiid + happeoksiid > ...
2NaOH + SO 3 \u003d Na 2 SO 4 + H 2 O
Ba (OH) 2 + CO 2 \u003d BaCO 3 + H 2 O
3b) amfoteerne hüdroksiid + happeoksiid >…
2Al (OH) 3 + 3SO 3 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O
Zn (OH) 2 + N 2 O 5 \u003d Zn (NO 3) 2 + H 2 O
Sv) aluseline hüdroksiid + amfoteeroksiid >…
2NaOH + Al 2 O 3 \u003d 2NaAlO 2 + H 2 O (sulamas)
2NaOH + ZnO = Na 2 ZnO 2 + H 2 O (sulamas)
Aluseline oksiid + happeoksiid > Sool
4a) aluseline oksiid + happeoksiid >…
Na 2 O + SO 3 \u003d Na 2 SO 4, BaO + CO 2 \u003d BaCO 3
4b) amfoteeroksiid + happeline oksiid >…
Al 2 O 3 + 3SO 3 \u003d Al 2 (SO 4) 3, ZnO + N 2 O 5 \u003d Zn (NO 3) 2
4c) aluseline oksiid + amfoteerne oksiid >…
Na 2 O + Al 2 O 3 \u003d 2NaAlO 2, Na 2 O + ZnO \u003d Na 2 ZnO 2
Reaktsioonid 1c, kui need jätkuvad lahendus, millega kaasneb muude toodete moodustumine - komplekssoolad:
NaOH (konts.) + Al(OH)3 = Na
KOH (konts.) + Cr (OH) 3 \u003d K 3
2NaOH (konts.) + M (OH) 2 \u003d Na2 (M \u003d Be, Zn)
KOH (konts.) + M (OH) 2 \u003d K (M = Sn, Pb)
Kõik lahuses olevad keskmised soolad on tugevad elektrolüüdid (dissotsieeruvad täielikult).
Happe soolad sisaldavad happelisi happejääke (koos vesinikuga) HCO 3 -, H 2 PO 4 2-, HPO 4 2- jne, tekivad aluseliste ja amfoteersete hüdroksiidide või happehüdroksiidide liia keskmise soola toimel, mis sisaldab vähemalt kahte vesinikuaatomid molekulis ; vastavad happeoksiidid toimivad sarnaselt:
NaOH + H 2 SO 4 (konts.) = NaHS04 + H 2 O
Ba (OH) 2 + 2H 3 RO 4 (konts.) \u003d Ba (H 2 RO 4) 2 + 2H 2 O
Zn (OH) 2 + H 3 PO 4 (konts.) \u003d ZnHPO 4 v + 2H 2 O
PbSO 4 + H 2 SO 4 (konts.) = Pb (HSO 4) 2
K 2 HPO 4 + H 3 PO 4 (konts.) \u003d 2KN 2 PO 4
Ca (OH) 2 + 2EO 2 \u003d Ca (HEO 3) 2 (E \u003d C, S)
Na 2 EO 3 + EO 2 + H 2 O \u003d 2NaHEO 3 (E \u003d C, S)
Kui lisatakse vastava metalli või amfigeeni hüdroksiid, muudetakse happesoolad keskmisteks:
NaHS04 + NaOH \u003d Na2SO4 + H2O
Pb (HSO 4) 2 + Pb (OH) 2 \u003d 2PbSO 4 v + 2H 2 O
Peaaegu kõik happesoolad lahustuvad vees hästi, dissotsieeruvad täielikult (KHCO 3 = K + + HCO 3 -).
Aluselised soolad sisaldavad OH hüdroksorühmi, mida peetakse eraldi anioonideks, näiteks FeNO 3 (OH), Ca 2 SO 4 (OH) 2, Cu 2 CO 3 (OH) 2, tekivad kokkupuutel happehüdroksiididega üleliigne aluseline hüdroksiid, mis sisaldab valemiühikus vähemalt kahte hüdroksorühma:
Co (OH) 2 + HNO 3 \u003d CoNO 3 (OH) v + H 2 O
2Ni(OH)2 + H2SO4 = Ni2SO4(OH)2 v + 2H2O
2Cu(OH)2 + H 2CO 3 = Cu 2CO 3 (OH) 2 v + 2H 2 O
Tugevatest hapetest moodustunud aluselised soolad muutuvad vastava happehüdroksiidi lisamisel keskmisteks:
CoNO 3 (OH) + HNO 3 \u003d Co (NO 3) 2 + H 2 O
Ni 2 SO 4 (OH) 2 + H 2 SO 4 \u003d 2NiSO 4 + 2H 2 O
Enamik aluselistest sooladest lahustuvad vees halvasti; need sadestuvad kaashüdrolüüsi teel, kui need moodustuvad nõrkade hapetega:
2MgCl 2 + H 2 O + 2Na 2 CO 3 \u003d Mg 2 CO 3 (OH) 2 v + CO 2 ^ + 4NaCl
topeltsoolad sisaldavad kahte keemiliselt erinevat katiooni; näiteks: CaMg (CO 3) 2, KAl (SO 4) 2, Fe (NH 4) 2 (SO 4) 2, LiAl (SiO 3) 2. Vastavate keskmiste soolade kooskristallimisel küllastunud lahusest moodustub palju kaksiksooli (kristalliliste hüdraatide kujul):
K 2 SO 4 + MgSO 4 + 6H 2 O \u003d K 2 Mg (SO 4) 2 6H 2 Ov
Sageli lahustuvad kaksiksoolad vees vähem kui üksikud keskmised soolad.
Binaarsed ühendused- need on kompleksained, mis ei kuulu oksiidide, hüdroksiidide ja soolade klassi ning koosnevad katioonidest ja hapnikuvabadest anioonidest (päris või tingimuslik).
Nende keemilised omadused on erinevad ja neid võetakse arvesse anorgaaniline keemia Perioodilise süsteemi erinevate rühmade mittemetallide jaoks eraldi; sel juhul toimub klassifikatsioon aniooni tüübi järgi.
Näited:
a) halogeniidid: OF 2, HF, KBr, PbI 2, NH 4 Cl, BrF 3, IF 7
b) kalkogeniidid: H 2 S, Na 2 S, ZnS, As 2 S 3, NH 4 HS, K 2 Se, NiSe
v) nitriidid: NH3, NH3H2O, Li 3N, Mg3N2, AlN, Si3N4
G) karbiidid: CH 4, Be 2 C, Al 4 C 3, Na 2 C 2, CaC 2, Fe 3 C, SiC
e) silitsiidid: Li 4 Si, Mg 2 Si, ThSi 2
e) hüdriidid: LiH, CaH2, AlH3, SiH4
g) peroksiid H 2 O 2, Na 2 O 2, CaO 2
h) superoksiidid: HO 2, KO 2, Ba (O 2) 2
Tüüp keemiline side Nende kahekomponentsete ühendite hulgast eristatakse:
kovalentne: OF 2, IF 7, H2S, P2S5, NH3, H2O2
iooniline: Nal, K 2 Se, Mg 3 N 2, CaC 2, Na 2 O 2, KO 2
Saage tuttavaks kahekordne(kahe erineva katiooniga) ja segatud(kahe erineva aniooniga) binaarsed ühendid, näiteks: KMgCl 3, (FeCu)S 2 ja Pb(Cl)F, Bi(Cl)O, SCl 2 O 2, As(O)F 3.
Sellesse klassi kuuluvad ka kõik ioonsed komplekssoolad (va hüdroksokomplekssoolad). komplekssed ained(kuigi tavaliselt käsitletakse seda eraldi), näiteks:
SO 4 K 4 Na 3
Cl K 3 K 2
Binaarsete ühendite hulka kuuluvad näiteks kovalentsed kompleksühendid, millel puudub välimine sfäär, ja [Na(CO)4].
Analoogiliselt hüdroksiidide ja soolade suhtega eraldatakse hapnikuvabad happed ja soolad kõigist binaarsetest ühenditest (teised ühendid klassifitseeritakse teisteks).
Anoksiidhapped sisaldavad (nagu oksohapped) liikuvat vesinikku H + ja seetõttu avaldavad nad mõningaid happehüdroksiidide keemilisi omadusi (dissotsiatsioon vees, osalemine happena soola moodustumise reaktsioonides). Levinud anoksiidhapped on HF, HCl, HBr, HI, HCN ja H 2 S, millest HF, HCN ja H 2 S on nõrgad happed ning ülejäänud on tugevad.
Näited soola moodustumise reaktsioonid:
2HBr + ZnO = ZnBr2 + H2O
2H 2S + Ba (OH) 2 \u003d Ba (HS) 2 + 2H 2 O
2HI + Pb (OH) 2 \u003d Pbl 2 v + 2H 2 O
Metallid ja amfigeenid, mis seisavad pingereas vesinikust vasakul ja ei reageeri veega, interakteeruvad tugevate hapetega HCl, HBr ja HI (in üldine vaade NG) lahjendatud lahuses ja tõrjuda neist välja vesinik (antud on tegelikud reaktsioonid):
M + 2NG = MG2 + H2^ (M = Be, Mg, Zn, Cr, Mn, Fe, Co, Ni)
2M + 6NG = 2MG3 + H2^ (M = Al, Ga)
Anoksilised soolad moodustuvad metallide ja amfigeenide katioonidest (samuti ammooniumi katioonist NH 4 +) ja hapnikuvabade hapete anioonidest (jääkidest); näited: AgF, NaCl, KBr, PbI2, Na2S, Ba(HS)2, NaCN, NH4Cl. Need näitavad mõningaid oksosoolade keemilisi omadusi.
Üldine meetod hapnikuvabade soolade saamiseks üheelemendiliste anioonidega on metallide ja amfigeenide interaktsioon mittemetallidega F 2, Cl 2, Br 2 ja I 2 (üldkujul G 2) ja väävliga S (tegelikud reaktsioonid on antud):
2M + G2 = 2MG (M = Li, Na, K, Rb, Cs, Ag)
M + G 2 \u003d MG 2 (M \u003d Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Co)
2M + ZG 2 = 2MG 3 (M = Al, Ga, Cr)
2M + S \u003d M 2 S (M \u003d Li, Na, K, Rb, Cs, Ag)
M + S = MS (M = Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Fe, Co, Ni)
2M + 3S = M 2S 3 (M = Al, Ga, Cr)
Erandid:
a) Cu ja Ni reageerivad ainult halogeenidega Cl 2 ja Br 2 (produktid MCl 2, MBr 2)
b) Cr ja Mn reageerivad Cl 2, Br 2 ja I 2-ga (produktid CrCl 3, CrBr 3, CrI 3 ja MnCl 2, MnBr 2, MnI 2)
c) Fe reageerib F 2 ja Cl 2-ga (produktid FeF 3, FeCl 3), Br 2-ga (FeBr 3 ja FeBr 2 segu), I 2-ga (produkt FeI 2)
d) Cu reageerib S-ga, moodustades toodete Cu 2 S ja CuS segu
Muud binaarsed ühendid- kõik selle klassi ained, välja arvatud hapnikuvabad happed ja soolad, mis on jaotatud eraldi alamklassidesse.
Selle alamklassi binaarsete ühendite saamise meetodid on mitmekesised, kõige lihtsam on lihtsate ainete interaktsioon (antud on tegelikud reaktsioonid):
a) halogeniidid:
S + 3F 2 \u003d SF 6, N 2 + 3F 2 \u003d 2NF 3
2P + 5G 2 = 2RG 5 (G = F, CI, Br)
C + 2F 2 = CF 4
Si + 2Г 2 = Sir 4 (Г = F, CI, Br, I)
b) kalkogeniidid:
2As + 3S = As2S3
2E + 5S = E 2 S 5 (E = P, As)
E + 2S = ES 2 (E = C, Si)
c) nitriidid:
3H2 + N22NH3
6M + N 2 \u003d 2M 3 N (M \u003d Li, Na, K)
3M + N 2 \u003d M 3 N 2 (M \u003d Be, Mg, Ca)
2Al + N2 = 2AlN
3Si + 2N 2 \u003d Si 3 N 4
d) karbiidid:
2M + 2C \u003d M 2 C 2 (M \u003d Li, Na)
2Be + C \u003d Be 2 C
M + 2C = MC 2 (M = Ca, Sr, Ba)
4Al + 3C \u003d Al 4 C 3
e) silitsiidid:
4Li + Si = Li 4Si
2M + Si = M2Si (M = Mg, Ca)
f) hüdriidid:
2M + H2 \u003d 2MH (M = Li, Na, K)
M + H 2 \u003d MH 2 (M \u003d Mg, Ca)
g) peroksiidid, superoksiidid:
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2 (põlemine õhus)
M + O 2 \u003d MO 2 (M \u003d K, Rb, Cs; põlemine õhus)
Paljud neist ainetest reageerivad täielikult veega (sagedamini hüdrolüüsitakse, muutmata elementide oksüdatsiooniolekut, kuid hüdriidid toimivad redutseerivate ainetena ja superoksiidid osalevad dismutatsioonireaktsioonides):
PCl5 + 4H2O \u003d H3PO4 + 5HCl
SiBr 4 + 2H 2 O \u003d SiO 2 v + 4HBr
P 2 S 5 + 8 H 2 O \u003d 2H 3 PO 4 + 5H 2 S ^
SiS 2 + 2H 2 O \u003d SiO 2 v + 2H 2 S
Mg 3 N 2 + 8H 2 O \u003d 3Mg (OH) 2 v + 2 (NH 3 H 2 O)
Na 3 N + 4H 2 O \u003d 3NaOH + NH 3 H 2 O
Ole 2 C + 4H 2 O \u003d 2Be (OH) 2 v + CH 4 ^
MC 2 + 2H 2 O = M (OH) 2 + C 2 H 2 ^ (M \u003d Ca, Sr, Ba)
Al 4 C 3 + 12H 2 O \u003d 4Al (OH) 3 v + 3CH 4 ^
MH + H2O \u003d MOH + H2^ (M = Li, Na, K)
MgH 2 + 2H 2 O \u003d Mg (OH) 2 v + H 2 ^
CaH 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + H 2 ^
Na 2 O 2 + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2 O 2
2MO2 + 2H2O = 2MOH + H2O2 + O2^ (M = K, Rb, Cs)
Teised ained, vastupidi, on veekindlad, nende hulgas SF 6, NF 3, CF 4, CS 2, AlN, Si 3 N 4, SiC, Li 4 Si, Mg 2 Si ja Ca 2 Si.
A, B, C osade ülesannete näited1. Lihtsad ained on
1) fullereen
2. Reaktsiooniproduktide valemiühikutes
Si + CF1 2 >…, Si + O 2 >…, Si + Mg >…
3. Metalli sisaldavates reaktsiooniproduktides
Na + H 2 O >…, Ca + H 2 O >…, Al + HCl (lahus) >…
kõigi elementide aatomite arvu kogusumma on
4. Kaltsiumoksiid võib reageerida (individuaalselt) kõigi komplekti kuuluvate ainetega
1) CO 2, NaOH, NO
2) HBr, SO3, NH4Cl
3) BaO, SO 3, KMgCl 3
4) O 2, Al 2 O 3, NH 3
5. Toimub reaktsioon vääveloksiidi (IV) ja
6. Sulamisel tekib sool МAlO 2
2) Al2O3 ja KOH
3) Al ja Ca (OH) 2
4) Al 2 O 3 ja Fe 2 O 3
7. Molekulaarreaktsiooni võrrandis
ZnO + HNO 3 > Zn(NO 3) 2 +…
koefitsientide summa on
8. Reaktsiooni produktid N 2 O 5 + NaOH > ... on
1) Na2O, HNO3
3) NaNO3, H2O
4) NaNO 2, N 2, H 2 O
9. Aluste komplekt on
1) NaOH, LiOH, ClOH
2) NaOH, Ba (OH) 2, Cu (OH) 2
3) Ca (OH) 2, KOH, BrOH
4) Mg (OH) 2, Be (OH) 2, NO (OH)
10. Kaaliumhüdroksiid reageerib lahuses (eraldi) komplekti kuuluvate ainetega
4) SO 3, FeCl 3
11–12. Nimetatud happele vastav jääk
11. väävelhape
12. Lämmastik
on valem
13. Vesinikkloriid- ja lahjendatud väävelhapetest ei tõsta esile gaas ainult metall
14. amfoteerne hüdroksiid- see
15-16. Hüdroksiidide antud valemite järgi
15. H3PO4, Pb(OH)2
16. Cr(OH) 3, HNO 3
keskmise soola valem on tuletatud
1) Pb 3 (PO 4) 2
17. Pärast üleliigse H 2 S juhtimist läbi baariumhüdroksiidi lahuse sisaldab lõpplahus soola
18. Võimalikud reaktsioonid:
1) CaSO 3 + H 2 SO 4 >…
2) Ca(NO 3) 2 + HNO 3 >…
3) NaHCOg + K 2 SO 4 >…
4) Al(HSO 4) 3 + NaOH >…
19. Reaktsioonivõrrandis (CaOH) 2 CO 3 (t) + H 3 PO 4 > CaHPO 4 v + ...
koefitsientide summa on
20. Loo vastavus aine valemi ja rühma, kuhu see kuulub, vahel.
21. Looge vastavus lähteainete ja reaktsioonisaaduste vahel.
22. Teisenduste skeemis
ained A ja B on komplektis märgitud
1) NaNO3, H2O
4) HNO3, H2O
23. Koostage skeemi järgi võimalike reaktsioonide võrrandid
FeS > H 2 S + PbS > PbSO 4 > Pb(HSO 4) 2
24. Koostage võrrandid nelja võimaliku ainetevahelise reaktsiooni jaoks:
1) Lämmastikhape(konts.)
2) süsinik (grafiit või koks)
3) kaltsiumoksiid
ajal keemilised reaktsioonid mõnest ainest saadakse teisi (mitte segi ajada tuumareaktsioonid, milles üks keemiline element muundatakse teiseks).
Iga keemilist reaktsiooni kirjeldatakse keemilise võrrandiga:
Reaktiivid → Reaktsiooniproduktid
Nool näitab reaktsiooni suunda.
Näiteks:
Selles reaktsioonis reageerib metaan (CH 4) hapnikuga (O 2), mille tulemusena moodustuvad süsinikdioksiid (CO 2) ja vesi (H 2 O) või õigemini veeaur. Täpselt selline reaktsioon toimub teie köögis gaasipõleti süütamisel. Võrrandit tuleks lugeda järgmiselt: üks molekul metaani reageerib kahe hapnikugaasi molekuliga, mille tulemuseks on üks süsinikdioksiidi molekul ja kaks vee (auru) molekuli.
Keemilise reaktsiooni komponentide ees olevaid numbreid nimetatakse reaktsioonikoefitsiendid.
Keemilised reaktsioonid on endotermiline(energia neeldumisega) ja eksotermiline(energia vabastamisega). Metaani põlemine on tüüpiline näide eksotermilisest reaktsioonist.
Keemilisi reaktsioone on mitut tüüpi. Kõige tavalisem:
- liitreaktsioonid;
- lagunemisreaktsioonid;
- ühekordse asendusreaktsioonid;
- topeltasendusreaktsioonid;
- oksüdatsioonireaktsioonid;
- redoksreaktsioonid.
Ühenduse reaktsioonid
Ühendreaktsioonis moodustavad vähemalt kaks elementi ühe produkti:
2Na (t) + Cl 2 (g) → 2NaCl (t)- soola moodustumine.
Tähelepanu tuleks pöörata liitreaktsioonide olulisele nüansile: sõltuvalt reaktsiooni tingimustest või reaktsioonis osalevate reagentide proportsioonidest võivad selle tulemuseks olla erinevad produktid. Näiteks söe normaalsetes põlemistingimustes saadakse süsinikdioksiid:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)
Kui hapnikku pole piisavalt, moodustub surmav süsinikmonooksiid:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)
Lagunemisreaktsioonid
Need reaktsioonid on oma olemuselt vastupidised ühendi reaktsioonidele. Lagunemisreaktsiooni tulemusena laguneb aine kaheks (3, 4...) lihtsamaks elemendiks (ühendiks):
- 2H2O (g) → 2H2 (g) + O2 (g)- vee lagunemine
- 2H 2O 2 (g) → 2H2 (g) O + O 2 (g)- vesinikperoksiidi lagunemine
Ühekordsed asendusreaktsioonid
Ühekordse asendusreaktsiooni tulemusena asendab aktiivsem element ühendis vähem aktiivset elementi:
Zn (t) + CuSO 4 (lahus) → ZnSO 4 (lahus) + Cu (t)
Vasksulfaadi lahuses sisalduv tsink tõrjub välja vähemaktiivse vase, mille tulemuseks on tsinksulfaadi lahus.
Metallide aktiivsuse aste aktiivsuse kasvavas järjekorras:
- Kõige aktiivsemad on leelis- ja leelismuldmetallid.
Ülaltoodud reaktsiooni ioonvõrrand on järgmine:
Zn (t) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (t)
Ioonne side CuSO 4 laguneb vees lahustumisel vaskatiooniks (laeng 2+) ja anioonsulfaadiks (laeng 2-). Asendusreaktsiooni tulemusena moodustub tsinki katioon (mille laeng on sama, mis vaskatioonil: 2-). Pange tähele, et sulfaadi anioon on võrrandi mõlemal poolel, st kõigi matemaatikareeglite kohaselt saab seda vähendada. Tulemuseks on ioon-molekulaarne võrrand:
Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)
Topeltasendusreaktsioonid
Topeltasendusreaktsioonides on kaks elektroni juba asendatud. Selliseid reaktsioone nimetatakse ka vahetusreaktsioonid. Need reaktsioonid toimuvad lahuses, moodustades:
- lahustumatu tahke aine (sadestamisreaktsioon);
- vesi (neutraliseerimisreaktsioonid).
Sademete reaktsioonid
Hõbenitraadi (soola) lahuse segamisel naatriumkloriidi lahusega moodustub hõbekloriid:
Molekulaarvõrrand: KCl (lahus) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (t) + KNO 3 (p-p)
Iooniline võrrand: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -
Molekulaar-ioonvõrrand: Cl - + Ag + → AgCl (t)
Kui ühend on lahustuv, on see ioonsel kujul lahuses. Kui ühend on lahustumatu, sadestub see, moodustades tahke aine.
Neutraliseerimisreaktsioonid
Need on reaktsioonid hapete ja aluste vahel, mille tulemusena tekivad veemolekulid.
Näiteks väävelhappe lahuse ja naatriumhüdroksiidi (leelise) lahuse segamise reaktsioon:
Molekulaarvõrrand: H2SO4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na2SO4 (p-p) + 2H2O (l)
Iooniline võrrand: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (l)
Molekulaar-ioonvõrrand: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (g) või H + + OH - → H 2 O (g)
Oksüdatsioonireaktsioonid
Need on ainete koostoime reaktsioonid õhus oleva gaasilise hapnikuga, mille käigus eraldub reeglina suur hulk energiat soojuse ja valguse kujul. Tüüpiline oksüdatsioonireaktsioon on põlemine. Selle lehe alguses on toodud metaani ja hapniku interaktsiooni reaktsioon:
CH4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2O (g)
Metaan viitab süsivesinikele (süsiniku ja vesiniku ühendid). Süsivesiniku reageerimisel hapnikuga vabaneb palju soojusenergiat.
Redoksreaktsioonid
Need on reaktsioonid, mille käigus toimub elektronide vahetus reagentide aatomite vahel. Eespool käsitletud reaktsioonid on ka redoksreaktsioonid:
- 2Na + Cl 2 → 2NaCl - ühendi reaktsioon
- CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - oksüdatsioonireaktsioon
- Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - ühekordse asendusreaktsioon
Kõige üksikasjalikumad redoksreaktsioonid koos suure hulga näidetega võrrandite lahendamiseks meetodi abil elektrooniline tasakaal ja poolreaktsiooni meetodit on kirjeldatud lõigus
Materiaalne maailm, milles me elame ja millest oleme üks pisike osa, on üks ja samas lõpmatult mitmekesine. Selle maailma keemiliste ainete ühtsus ja mitmekesisus avaldub kõige selgemini ainete geneetilises seoses, mis kajastub nn geneetilises reas. Toome välja selliste sarjade kõige iseloomulikumad jooned.
1. Kõik selle seeria ained peavad olema moodustatud ühest keemilisest elemendist. Näiteks seeria, mis on kirjutatud järgmiste valemite abil:
2. Samast elemendist moodustatud ained peavad kuuluma erinevatesse klassidesse, s.t peegeldama erinevad vormid tema olemasolu.
3. Ained, mis moodustavad ühe elemendi geneetilise jada, peavad olema omavahel ühendatud omavaheliste transformatsioonidega. Selle põhjal saab eristada täielikke ja mittetäielikke geneetilisi seeriaid.
Näiteks on ülaltoodud broomi geneetiline seeria mittetäielik, mittetäielik. Ja siin on järgmine rida:
võib juba lõpetatuks lugeda: see algas lihtne aine broomi ja need ka lõppesid.
Ülaltoodut kokku võttes saame anda geneetilise seeria järgmise definitsiooni.
geneetiline seeria- see on hulk aineid - erinevate klasside esindajad, mis on sama ühendid keemiline element, mis on ühendatud vastastikuste transformatsioonidega ja peegeldab nende ainete ühist päritolu või nende päritolu.
geneetiline seos- kontseptsioon on üldisem kui geneetiline seeria, mis on küll selle seose ergas, kuid eriline ilming, mis realiseerub ainete mis tahes vastastikuses transformatsioonis. Siis ilmselgelt sobib selle määratlusega ka esimene antud ainete seeria.
Geneetilised seeriad on kolme tüüpi:
Rikkaim metallide seeria, millel on erinev oksüdatsiooniaste. Vaatleme näiteks raua geneetilist seeriat oksüdatsiooniastmetega +2 ja +3:
Tuletage meelde, et raua oksüdeerimiseks raud(II)kloriidiks peate võtma nõrgema oksüdeeriva aine kui raud(III)kloriidi saamiseks:
Sarnaselt metallide seeriaga on erineva oksüdatsiooniastmega mittemetalliseeria sidemete poolest rikkam, näiteks väävli geneetiline seeria oksüdatsiooniastmetega +4 ja +6:
Raskused võivad põhjustada ainult viimase ülemineku. Järgige reeglit: elemendi oksüdeeritud ühendist lihtsa aine saamiseks peate võtma selle kõige redutseeritud ühendi selleks otstarbeks, näiteks lenduva. vesinikside mittemetallist. Meie puhul:
Selle reaktsiooni käigus tekib looduses vulkaanilistest gaasidest väävel.
Samamoodi kloori puhul:
3. metalli geneetiline seeria, mis vastab amfoteersele oksiidile ja hüdroksiidile,see on väga rikas sidemete poolest, sest olenevalt tingimustest on neil kas happelised või aluselised omadused.
Näiteks kaaluge tsingi geneetilist seeriat:
Geneetiline seos anorgaaniliste ainete klasside vahel
Iseloomulikud on reaktsioonid erinevate geneetiliste seeriate esindajate vahel. Samast geneetilisest seeriast pärit ained reeglina ei interakteeru.
Näiteks:
1. metall + mittemetall = sool
Hg + S = HgS
2Al + 3I 2 = 2AlI 3
2. aluseline oksiid + happeoksiid = sool
Li 2 O + CO 2 \u003d Li 2 CO 3
CaO + SiO 2 \u003d CaSiO 3
3. alus + hape = sool
Cu(OH)2 + 2HCl \u003d CuCl2 + 2H2O
FeCl 3 + 3HNO 3 \u003d Fe (NO 3) 3 + 3HCl
sool hape sool hape
4. metall - aluseline oksiid
2Ca + O 2 \u003d 2CaO
4Li + O 2 \u003d 2Li 2 O
5. mittemetall - happeoksiid
S + O 2 \u003d SO 2
4As + 5O 2 \u003d 2As 2 O 5
6. aluseline oksiid – alus
BaO + H2O \u003d Ba (OH) 2
Li 2 O + H 2 O \u003d 2LiOH
7. happeoksiid – hape
P 2 O 5 + 3H 2 O \u003d 2H 3 PO 4
SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4
