Mis suhtleb millise keemiatabeliga. Keemiliste reaktsioonide tüübid
Anorgaaniliste ainete klassifikatsioon põhineb keemiline koostis– aja jooksul kõige lihtsam ja püsivam omadus. Aine keemiline koostis näitab, millised elemendid selles sisalduvad ja millises arvulises vahekorras nende aatomite jaoks on.
Elemendid Need jagunevad tinglikult metalliliste ja mittemetalliliste omadustega elementideks. Esimesed neist on alati kaasatud katioonid mitmeelemendilised ained (metallist omadused), teine - kompositsioonis anioonid (mittemetallist omadused). Vastavalt perioodilisele seadusele on nende elementide vahel olevates perioodides ja rühmades amfoteersed elemendid, millel on samaaegselt ühel või teisel määral metallist ja mittemetallist. (amfoteerne, topeltomadused. VIIIA rühma elemente käsitletakse jätkuvalt eraldi (väärisgaasid), kuigi Kr, Xe ja Rn puhul avastati selgelt mittemetallilised omadused (elemendid He, Ne, Ar on keemiliselt inertsed).
Liht- ja komplekssete anorgaaniliste ainete klassifikatsioon on toodud tabelis. 6.
Allpool on toodud anorgaaniliste ainete klasside määratlused, nende olulisemad keemilised omadused ja valmistamismeetodid.
Anorgaanilised ained– kõigi keemiliste elementide (v.a enamik orgaanilisi süsinikuühendeid) moodustatud ühendid. Keemilise koostise järgi jagatud:
Lihtsad ained moodustatud sama elemendi aatomitest. Keemiliste omaduste järgi jagatud:
Metallid– metalliliste omadustega elementide lihtsad ained (madal elektronegatiivsus). Tüüpilised metallid:
Võrreldes tüüpiliste mittemetallidega on metallidel kõrge redutseerimisvõime. Elektrokeemilises pingereas on need vesinikust märkimisväärselt vasakul, tõrjudes veest välja vesiniku (magneesium - keetmisel):
Metallideks klassifitseeritakse ka elementide Cu, Ag ja Ni lihtained, kuna nende oksiididel CuO, Ag 2 O, NiO ja hüdroksiididel Cu(OH) 2, Ni(OH) 2 on ülekaalus aluselised 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 võrreldes tüüpiliste metallidega kõrge oksüdatsioonivõime.
Amfigeenid– amfoteersed lihtained, mis moodustuvad amfoteersete (kahekordsete) omadustega elementidest (elektronegatiivsus on vahepealne metallide ja mittemetallide vahel). Tüüpilised amfigeenid: Be, Cr, Zn, Al, Sn, Pb.
Amfigeenidel on tüüpiliste metallidega võrreldes madalam redutseerimisvõime. Elektrokeemilises pingereas külgnevad need vasakul vesinikuga 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 ei saada) ning Kr, Xe ja Rn omavad mõningaid kõrge elektronegatiivsusega mittemetallide omadusi.
Komplekssed ained moodustatud 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. Segabinaarsed ühendid, näiteks S +IV Cl 2 -I O -II, ei kuulu oksiidide hulka.
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; oksiidid Na 2 O, K 2 O, Rb 2 O, Cs 2 O ja BaO saadakse teiste meetoditega.
CuO, Ag 2 O ja NiO oksiidid liigitatakse samuti aluseliste hulka.
Happelised oksiidid– happehüdroksiidide täieliku dehüdratsiooni (reaalse või tingimusliku) dehüdratsiooni saadused säilitavad viimaste keemilised omadused.
Tüüpilistest mittemetallidest moodustavad õhus põletamisel ainult S, Se, P, As, C ja Si oksiidid 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: oksiididel NO 2 ja ClO 2 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 = 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 kõrgeimas oksüdatsiooniastmes) on samuti happelised.
Amfoteersed oksiidid– amfoteersete hüdroksiidide täieliku dehüdratsiooni (reaalse või tingimusliku) saadused 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 muude 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, (Pb 2 II Pb IV) O 4, (MgAl 2) O 4, (CaTi) O 3.
Raudoksiid tekib raua põlemisel õhus, pliioksiid tekib plii vähesel kuumutamisel hapnikus; kahe erineva metalli oksiide valmistatakse muudel meetoditel.
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 = 2MON (M = Li, Na, K, Rb, Cs)
MO + H2O = 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 = Li 2 O + H 2 O
M(OH)2 = MO + H2O (M = Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Ni)
Aluselised hüdroksiidid asendavad oma hüdroksorühmad happeliste jääkidega, moodustades soolad, säilitades oma oksüdatsiooniastme soolakatioonides.
Vees hästi lahustuvad aluselised hüdroksiidid (NaOH, KOH, Ca(OH) 2, Ba(OH) 2 jne) nimetatakse nn. leelised, kuna just nende abiga tekib lahuses leeliseline keskkond.
Happelised hüdroksiidid (happed) moodustatud mittemetalliliste omadustega elementidest. Näited:
Lahjendatud vesilahuses dissotsieerumisel tekivad H + katioonid (täpsemalt H 3 O +) ja järgmised anioonid või happejäägid:
Happeid saab saada vastavate happeoksiidide reaktsioonil veega (tegelikud toimuvad reaktsioonid on näidatud allpool):
Cl2O + H2O = 2HClO
E 2 O 3 + H 2 O = 2HEO 2 (E = N, As)
Nagu 2 O 3 + 3H 2 O = 2H 3 AsO 3
EO 2 + H 2 O = H 2 EO 3 (E = C, Se)
E 2 O 5 + H 2 O = 2HEO 3 (E = N, P, I)
E2O5 + 3H2O = 2H3EO4 (E = P, As)
EO 3 + H 2 O = H 2 EO 4 (E = S, Se, Cr)
E 2 O 7 + H 2 O = 2HEO 4 (E = Cl, Mn)
Erand: SO 2 oksiid vastab SO 2 polühüdraadile happehüdroksiidina n H 2 O ("väävelhapet H 2 SO 3 "ei ole olemas, kuid soolades on happelised jäägid HSO 3 - ja SO 3 2-).
Mõne happe kuumutamisel toimub tegelik dehüdratsioon ja moodustuvad vastavad happeoksiidid:
2HAsO 2 = As 2 O 3 + H 2 O
H 2 EO 3 = EO 2 + H 2 O (E = C, Si, Ge, Se)
2HIO3 = I2O5 + H2O
2H 3 AsO 4 = As 2 O 5 + H 2 O
H 2 SeO 4 = SeO 3 + H 2 O
Hapete (päris ja formaalne) vesiniku asendamisel metallide ja amfigeenidega tekivad soolad, säilitades soolades oma koostise ja laengu. Lahjendatud vesilahuses olevad happed H 2 SO 4 ja H 3 PO 4 reageerivad vesinikust vasakul pingereas paiknevate metallide ja amfigeenidega ning moodustuvad vastavad soolad ja eraldub vesinik (hape HNO 3 ei satu sisse sellistes reaktsioonides on allpool loetletud tüüpilised metallid, välja arvatud Mg, kuna need reageerivad sarnastes tingimustes veega:
M + H2SO4 (pasb.) = MSO4 + H2^ (M = Be, Mg, Cr, Mn, Zn, Fe, Ni)
2M + 3H2SO4 (lahustunud) = M2(SO4)3 + 3H2^ (M = Al, Ga)
3M + 2H3PO4 (lahjendatud) = M3 (PO 4) 2 v + 3H2^ (M = Mg, Fe, Zn)
Erinevalt hapnikuvabadest hapetest nimetatakse happehüdroksiide hapnikku sisaldavad happed ehk 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)
Need ei moodustu amfoteerstest oksiididest ja veest, vaid läbivad tõelise dehüdratsiooni ja moodustavad 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.
soolad– ühendused, mis koosnevad katioonid aluselised või amfoteersed (aluseliste) hüdroksiidid ja anioonid happeliste või amfoteersete (happeliste) hüdroksiidide (jäägid). Erinevalt hapnikuvabadest sooladest nimetatakse siin käsitletud soolasid nn hapnikku sisaldavad soolad või okso soolad. Need jagunevad katioonide ja anioonide koostise järgi:
Keskmised soolad sisaldama keskmiselt happelisi jääke CO 3 2-, NO 3-, PO 4 3-, SO 4 2- jne; 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 võib saada, võttes reaktiive järgmistes vahekordades:
2KOH ja 1H2CO3, 1K2O ja 1H2CO3, 2 KOH ja 1CO2.
Keskmiste soolade moodustumise reaktsioonid:
Alus + hape > sool + vesi
1a) aluseline hüdroksiid + happeline hüdroksiid >...
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
Cu(OH)2 + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + 2H2O
1b) amfoteerne hüdroksiid + happehüdroksiid >...
2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6H2O
Zn(OH)2 + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + 2H2O
1c) aluseline hüdroksiid + amfoteerne hüdroksiid >...
NaOH + Al(OH) 3 = NaAlO 2 + 2H 2 O (sulas)
2NaOH + Zn(OH)2 = Na2ZnO2 + 2H2O (sulamas)
Aluseline oksiid + hape = sool + vesi
2a) aluseline oksiid + happeline hüdroksiid >...
Na 2 O + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O
CuO + 2HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + H 2 O
2b) amfoteeroksiid + happehüdroksiid >...
Al 2 O 3 + 3 H 2 SO 4 = Al 2 ( SO 4 ) 3 + 3 H 2 O
ZnO + 2HNO 3 = Zn(NO 3) 2 + H 2 O
2c) aluseline oksiid + amfoteerne hüdroksiid >...
Na2O + 2Al(OH)3 = 2NaAlO2 + ZN2O (sulamis)
Na 2 O + Zn(OH) 2 = Na 2 ZnO 2 + H 2 O (sulamas)
Alus + happeoksiid > sool + vesi
For) aluseline hüdroksiid + happeline oksiid >...
2NaOH + SO 3 = Na 2 SO 4 + H 2 O
Ba(OH) 2 + CO 2 = BaCO 3 + H 2 O
3b) amfoteerne hüdroksiid + happeoksiid >...
2Al(OH)3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 + 3H2O
Zn(OH)2 + N2O5 = Zn(NO3)2 + H2O
Sv) aluseline hüdroksiid + amfoteeroksiid >...
2NaOH + Al 2 O 3 = 2NaAlO 2 + H 2 O (sulas)
2NaOH + ZnO = Na 2 ZnO 2 + H 2 O (sulamas)
Aluseline oksiid + happeline oksiid > Sool
4a) aluseline oksiid + happeline oksiid >...
Na 2 O + SO 3 = Na 2 SO 4, BaO + CO 2 = BaCO 3
4b) amfoteeroksiid + happeline oksiid >...
Al 2 O 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3, ZnO + N 2 O 5 = Zn(NO 3) 2
4c) aluseline oksiid + amfoteeroksiid >...
Na 2 O + Al 2 O 3 = 2 NaAlO 2, Na 2 O + ZnO = Na 2 ZnO 2
Reaktsioonid 1c, kui need esinevad lahendus, millega kaasneb muude toodete moodustumine - komplekssoolad:
NaOH (konts.) + Al(OH)3 = Na
KOH (konts.) + Cr(OH) 3 = K 3
2NaOH (konts.) + M(OH)2 = Na2 (M = Be, Zn)
KOH (konts.) + M(OH) 2 = 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 üleliigsete happehüdroksiidide keskmiste soolade toimel, mis sisaldavad vähemalt kahte vesinikuaatomit molekulis; Vastavad happeoksiidid toimivad sarnaselt:
NaOH + H 2 SO 4 (konts.) = NaHS04 + H 2 O
Ba(OH)2 + 2H3PO4 (konts.) = Ba(H2PO4)2 + 2H2O
Zn(OH)2 + H3PO4 (konts.) = ZnHPO4 v + 2H2O
PbSO 4 + H 2 SO 4 (konts.) = Pb(HSO 4) 2
K 2 HPO 4 + H 3 PO 4 (konts.) = 2 KH 2 PO 4
Ca(OH)2 + 2EO2 = Ca(HEO3)2 (E = C, S)
Na 2 EO 3 + EO 2 + H 2 O = 2 NaHEO 3 (E = C, S)
Vastava metalli või amfigeeni hüdroksiidi lisamisel muudetakse happesoolad keskmisteks sooladeks:
NaHS04 + NaOH = Na 2 SO 4 + H 2 O
Pb(HS04)2 + Pb(OH)2 = 2PbSO4 v + 2H2O
Peaaegu kõik happesoolad lahustuvad vees hästi ja dissotsieeruvad täielikult (KHSO 3 = K + + HCO 3 -).
Aluselised soolad sisaldavad OH hüdroksorühmi, mida peetakse üksikuteks anioonideks, näiteks FeNO 3 (OH), Ca 2 SO 4 (OH) 2, Cu 2 CO 3 (OH) 2, tekivad happehüdroksiidide toimel üleliigne aluseline hüdroksiid, mis sisaldab valemiühikus vähemalt kahte hüdroksorühma:
Co(OH) 2 + HNO 3 = 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 sooladeks:
CoNO 3 (OH) + HNO 3 = Co(NO 3) 2 + H 2 O
Ni 2SO 4 (OH) 2 + H 2 SO 4 = 2NiSO 4 + 2H 2 O
Enamik aluselistest sooladest lahustuvad vees vähe; need sadestuvad liigeste hüdrolüüsi ajal, kui need on moodustunud nõrkadest hapetest:
2MgCl 2 + H 2 O + 2Na 2 CO 3 = 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. Paljud kaksiksoolad moodustuvad (kristalliliste hüdraatide kujul) vastavate vaheühendite soolade kooskristallimisel küllastunud lahusest:
K 2 SO 4 + MgSO 4 + 6H 2 O = K 2 Mg (SO 4) 2 6 H 2 Ov
Sageli lahustuvad kaksiksoolad vees vähem kui üksiksoolad.
Binaarsed ühendid- 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 käsitletakse anorgaanilises keemias perioodilise tabeli erinevatesse rühmadesse kuuluvate mittemetallide puhul eraldi; sel juhul toimub klassifitseerimine aniooni tüübi järgi.
Näited:
A) halogeniidid: OF 2, HF, KBr, PbI 2, NH 4 Cl, BrF 3, IF 7
b) chalgogeniidid: H 2 S, Na 2 S, ZnS, As 2 S 3, NH 4 HS, K 2 Se, NiSe
V) nitriidid: NH 3, NH 3 H 2 O, Li 3 N, Mg 3 N 2, AlN, Si 3 N 4
G) karbiidid: CH 4, Be 2 C, Al 4 C 3, Na 2 C 2, CaC 2, Fe 3 C, SiC
d) silitsiidid: Li 4 Si, Mg 2 Si, ThSi 2
e) hüdriidid: LiH, CaH 2, AlH 3, SiH 4
ja) peroksiid H 2 O 2, Na 2 O 2, CaO 2
h) superoksiidid: HO 2, KO 2, Ba(O 2) 2
Keemilise sideme tüübi järgi eristatakse neid kahekomponentseid ühendeid:
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 kompleksainete klassi kuuluvad ka kõik ioonsed komplekssoolad (va hüdroksokomplekssoolad) (kuigi neid käsitletakse tavaliselt eraldi), näiteks:
SO 4 K 4 Na 3
Cl K 3 K 2
Binaarsed ühendid hõlmavad kovalentseid kompleksühendeid, millel puudub välimine sfäär, näiteks [N(CO) 4 ].
Analoogiliselt hüdroksiidide ja soolade vahelise suhtega eraldatakse hapnikuvabad happed ja soolad kõigist binaarsetest ühenditest (ülejäänud 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 hapnikuvabad happed 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
2H2S + Ba(OH)2 = Ba(HS)2 + 2H2O
2HI + Pb(OH) 2 = Pbl 2 v + 2H 2 O
Metallid ja amfigeenid, mis on pingereas vesinikust vasakul ja ei reageeri veega, interakteeruvad lahjendatud lahuses tugevate hapetega HCl, HBr ja HI (üldkujul NG) ja tõrjuvad nendest välja vesiniku (tegelikult esinev). reaktsioonid on näidatud):
M + 2NG = MG2 + H2^ (M = Be, Mg, Zn, Cr, Mn, Fe, Co, Ni)
2M + 6NG = 2MG3 + H2^ (M = Al, Ga)
Hapnikuvabad 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. Neil on mõned oksosoolade keemilised omadused.
Üldine meetod hapnikuvabade soolade saamiseks üheelemendiliste anioonidega on metallide ja amfigeenide interaktsioon mittemetallidega F 2, Cl 2, Br 2 ja I 2 (üldvorm G 2) ja väävliga S (tegelikult toimuvad reaktsioonid on näidatud):
2M + G2 = 2MG (M = Li, Na, K, Rb, Cs, Ag)
M + G 2 = MG 2 (M = Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Co)
2M + ZG 2 = 2MG 3 (M = Al, Ga, Cr)
2M + S = M 2S (M = 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 hapnikuvabade hapete ja soolade eraldi alamklassidesse kuuluvad ained.
Selle alamklassi binaarsete ühendite saamise meetodid on erinevad, kõige lihtsam on lihtsate ainete interaktsioon (näidatud on tegelikult toimuvad reaktsioonid):
a) halogeniidid:
S + 3F 2 = SF 6, N 2 + 3F 2 = 2NF 3
2P + 5G 2 = 2RG 5 (G = F, CI, Br)
C + 2F 2 = CF 4
Si + 2G 2 = Sir 4 (G = F, CI, Br, I)
b) kalkogeniidid:
2As + 3S = As 2 S 3
2E + 5S = E 2 S 5 (E = P, As)
E + 2S = ES 2 (E = C, Si)
c) nitriidid:
3H2 + N22NH3
6M + N2 = 2M3N (M = Li, Na, K)
3M + N 2 = M 3 N 2 (M = Be, Mg, Ca)
2Al + N2 = 2AlN
3Si + 2N 2 = Si 3 N 4
d) karbiidid:
2M + 2C = M2C2 (M = Li, Na)
2Be + C = Be 2 C
M + 2C = MC 2 (M = Ca, Sr, Ba)
4Al + 3C = Al 4 C 3
e) silitsiidid:
4Li + Si = Li 4Si
2M + Si = M2Si (M = Mg, Ca)
f) hüdriidid:
2M + H2 = 2MH (M = Li, Na, K)
M + H2 = MH2 (M = Mg, Ca)
g) peroksiidid, superoksiidid:
2Na + O 2 = Na 2 O 2 (põlemine õhus)
M + O 2 = MO 2 (M = K, Rb, Cs; põlemine õhus)
Paljud neist ainetest reageerivad täielikult veega (neid hüdrolüüsitakse sageli ilma elementide oksüdatsiooniastet muutmata, kuid hüdriidid toimivad redutseerivate ainetena ja superoksiidid osalevad dismutatsioonireaktsioonides):
PCl5 + 4H20 = H3PO4 + 5HCl
SiBr4 + 2H2O = SiO2 v + 4HBr
P2S5 + 8H2O = 2H3PO4 + 5H2S^
SiS 2 + 2H 2 O = SiO 2 v + 2H 2 S
Mg 3 N 2 + 8 H 2 O = 3 Mg(OH) 2 v + 2 (NH 3 H 2 O)
Na3N + 4H2O = 3NaOH + NH3H2O
Olge 2 C + 4H 2 O = 2Be(OH) 2 v + CH 4 ^
MC2 + 2H2O = M(OH)2 + C2H2^ (M = Ca, Sr, Ba)
Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al(OH) 3 v + 3CH 4 ^
MH + H2O = MOH + H2^ (M = Li, Na, K)
MgH2 + 2H2O = Mg(OH)2 v + H2^
CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + H2^
Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + H2O2
2MO2 + 2H2O = 2MOH + H2O2 + O2^ (M = K, Rb, Cs)
Teised ained, vastupidi, on veekindlad, sealhulgas 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 + НCl (lahus) >…
kõigi elementide aatomite arvu kogusumma on võrdne
4. Kaltsiumoksiid võib reageerida (eraldi) kõigi komplektis olevate 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. Reaktsiooni molekulaarvõrrandis
ZnO + HNO 3 > Zn(NO 3) 2 +…
koefitsientide summa on võrdne
8. Reaktsiooni produktid N 2 O 5 + NaOH >... on
1) Na2O, HNO3
3) NaNO3, H2O
4) NaNO2, N2, H2O
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. Nimega happele vastav jääk
11. Väävelhape
12. Lämmastik
on valem
13. Vesinikkloriid- ja lahjendatud väävelhapetest ei tõsta esile gaas ainult metall
14. Amfoteerne hüdroksiid on
15-16. Vastavalt antud hüdroksiidi valemitele
15. H3PO4, Pb(OH)2
16. Cr(OH) 3, HNO 3
tuletatakse keskmise soola valem
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 võrdne
20. Loo vastavus aine valemi ja rühma, kuhu see kuulub, vahel.
21. Looge vastavus lähteainete ja reaktsioonisaaduste vahel.
22. Teisendusskeemis
ained A ja B on komplektis märgitud
1) NaNO3, H2O
4) HNO3, H2O
23. Koostage võimalike reaktsioonide võrrandid vastavalt diagrammile
FeS > H 2 S + PbS > PbSO 4 > Pb(HSO 4) 2
24. Kirjutage üles võrrandid nelja võimaliku ainetevahelise reaktsiooni kohta:
1) lämmastikhape (konts.)
2) süsinik (grafiit või koks)
3) kaltsiumoksiid
Materiaalne maailm, milles me elame ja millest me oleme pisike osa, on üks ja samas lõpmatult mitmekesine. Selle maailma keemiliste ainete ühtsus ja mitmekesisus avaldub kõige selgemalt 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 moodustuvad ained peavad kuuluma erinevatesse klassidesse, s.t peegeldama oma olemasolu erinevaid vorme.
3. Ained, mis moodustavad ühe elemendi geneetilise jada, peavad olema omavahel ühendatud omavaheliste transformatsioonidega. Selle tunnuse põhjal on võimalik eristada täielikke ja mittetäielikke geneetilisi seeriaid.
Näiteks ülaltoodud broomi geneetiline seeria on mittetäielik, mittetäielik. Siin on järgmine rida:
võib juba täielikuks lugeda: see algas lihtainest broomist ja lõppes sellega.
Ülaltoodut kokku võttes saame anda geneetilise seeria järgmise definitsiooni.
Geneetiline seeria- see on hulk aineid - erinevate klasside esindajad, mis on ühe keemilise elemendi ühendid, mis on omavahel ühendatud ja peegeldavad nende ainete ühist päritolu või nende päritolu.
Geneetiline seos- üldisem mõiste kui geneetiline seeria, mis on küll selle seose ergas, kuid eriline ilming, mis realiseerub ainete mis tahes vastastikuse transformatsiooni käigus. Siis ilmselgelt sobib selle määratlusega ka esimene antud ainete seeria.
Geneetilised seeriad on kolme tüüpi:
Kõige rikkalikumatel metallide seeriatel on erinevad oksüdatsiooniastmed. Vaatleme näiteks raua geneetilist seeriat oksüdatsiooniastmetega +2 ja +3:
Tuletagem meelde, et raua oksüdeerimiseks raud(II)kloriidiks on vaja võtta nõrgem oksüdeerija kui raud(III)kloriidi saamiseks:
Sarnaselt metalliseeriale on erineva oksüdatsiooniastmega mittemetalliseeria sidemete poolest rikkam, näiteks oksüdatsiooniastmetega +4 ja +6 väävli geneetiline seeria:
Ainult viimane üleminek võib tekitada raskusi. Järgige reeglit: elemendi oksüdeeritud ühendist lihtsa aine saamiseks peate selleks võtma selle kõige redutseeritud ühendi, näiteks mittemetalli lenduva vesinikuühendi. Meie puhul:
See reaktsioon looduses tekitab vulkaanilistest gaasidest väävlit.
Samamoodi kloori kohta:
3. metalli geneetiline seeria, mis vastab amfoteersele oksiidile ja hüdroksiidile,väga sidemeterikkad, 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 + happeline oksiid = sool
Li 2 O + CO 2 = Li 2 CO 3
CaO + SiO 2 = CaSiO 3
3. alus + hape = sool
Cu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O
FeCl3 + 3HNO3 = Fe(NO3)3 + 3HCl
sool hape sool hape
4. metall - põhioksiid
2Ca + O2 = 2CaO
4Li + O 2 = 2Li 2 O
5. mittemetall – happeoksiid
S + O 2 = SO 2
4As + 5O 2 = 2As 2 O 5
6. aluseline oksiid – alus
BaO + H 2 O = Ba(OH) 2
Li20 + H2O = 2LiOH
7. happeoksiid – hape
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4
SO3 + H2O =H2SO4
Keemiliste reaktsioonide käigus muutub üks aine teiseks (mitte segi ajada tuumareaktsioonidega, mille käigus üks keemiline element muundub teiseks).
Kirjeldatakse kõiki keemilisi reaktsioone keemiline võrrand :
Reagendid → Reaktsiooniproduktid
Nool näitab reaktsiooni suunda.
Näiteks:
Selles reaktsioonis reageerib metaan (CH 4) hapnikuga (O 2), mille tulemusena moodustuvad süsihappegaas (CO 2) ja vesi (H 2 O) ehk täpsemalt veeaur. Täpselt selline reaktsioon toimub teie köögis gaasipõleti süütamisel. Võrrandit tuleks lugeda järgmiselt: Üks gaasimolekul metaani reageerib kahe hapnikugaasi molekuliga, moodustades ühe süsinikdioksiidi molekuli ja kaks molekuli vett (veeauru).
Nimetatakse numbreid, mis asetatakse keemilise reaktsiooni komponentide ette reaktsioonikoefitsiendid.
Toimuvad keemilised reaktsioonid endotermiline(energia neeldumisega) ja eksotermiline(energia vabastamisega). Metaani põlemine on tüüpiline eksotermilise reaktsiooni näide.
Keemilisi reaktsioone on mitut tüüpi. Kõige tavalisem:
- ühendusreaktsioonid;
- lagunemisreaktsioonid;
- ühekordsed asendusreaktsioonid;
- topeltnihke reaktsioonid;
- oksüdatsioonireaktsioonid;
- redoksreaktsioonid.
Liitreaktsioonid
Ühendreaktsioonides moodustavad vähemalt kaks elementi ühe produkti:
2Na (t) + Cl2 (g) → 2NaCl (t)- lauasoola moodustumine.
Tähelepanu tuleks pöörata liitreaktsioonide olulisele nüansile: sõltuvalt reaktsiooni tingimustest või reaktsiooni sisenevate reaktiivide proportsioonidest võivad selle tulemuseks olla erinevad produktid. Näiteks söe normaalsetes põlemistingimustes tekib süsinikdioksiid:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)
Kui hapniku kogus on ebapiisav, moodustub surmav süsinikmonooksiid:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)
Lagunemisreaktsioonid
Need reaktsioonid on justkui olemuslikult vastupidised ühendi reaktsioonidele. Lagunemisreaktsiooni tulemusena laguneb aine kaheks (3, 4...) lihtsamaks elemendiks (ühendiks):
- 2H 2O (l) → 2H2 (g) + O 2 (g)- vee lagunemine
- 2H 2O 2 (l) → 2H2 (g) O + O 2 (g)- vesinikperoksiidi lagunemine
Ühekordse nihke reaktsioonid
Ühekordsete asendusreaktsioonide tulemusena asendab aktiivsem element ühendis vähem aktiivset:
Zn (s) + CuSO 4 (lahus) → ZnSO 4 (lahus) + Cu (s)
Tsink vasksulfaadi lahuses tõrjub välja vähemaktiivse vase, mille tulemusena moodustub tsinksulfaadi lahus.
Metallide aktiivsuse aste aktiivsuse suurenemise 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)
Iooniline side CuSO 4 laguneb vees lahustumisel vaskatiooniks (laeng 2+) ja sulfaataniooniks (laeng 2-). Asendusreaktsiooni tulemusena tekib tsinki katioon (mille laeng on sama, mis vaskatioonil: 2-). Pange tähele, et sulfaadi anioon on võrrandi mõlemal poolel, st vastavalt kõikidele matemaatikareeglitele saab seda vähendada. Tulemuseks on ioon-molekulaarne võrrand:
Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)
Topeltnihke reaktsioonid
Topeltasendusreaktsioonides on kaks elektroni juba asendatud. Selliseid reaktsioone nimetatakse ka vahetusreaktsioonid. Sellised reaktsioonid toimuvad lahuses, moodustades:
- lahustumatu tahke aine (sadestamisreaktsioon);
- vesi (neutraliseerimisreaktsioon).
Sademete reaktsioonid
Kui hõbenitraadi (soola) lahus segatakse naatriumkloriidi lahusega, moodustub hõbekloriid:
Molekulaarvõrrand: KCl (lahus) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (s) + KNO 3 (p-p)
Iooniline võrrand: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -
Molekulaarne ioonvõrrand: Cl - + Ag + → AgCl (s)
Kui ühend on lahustuv, on see lahuses ioonsel kujul. Kui ühend on lahustumatu, siis see sadestub, moodustades tahke aine.
Neutraliseerimisreaktsioonid
Need on reaktsioonid hapete ja aluste vahel, mille tulemusena moodustuvad 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)
Molekulaarne ioonvõrrand: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (l) või H + + OH - → H 2 O (l)
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 metaani ja hapniku vaheline reaktsioon:
CH4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2O (g)
Metaan kuulub süsivesinike hulka (süsiniku ja vesiniku ühendid). Kui süsivesinik reageerib hapnikuga, vabaneb palju soojusenergiat.
Redoksreaktsioonid
Need on reaktsioonid, mille käigus toimub elektronide vahetus reageerivate 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 - ühe asendusreaktsioon
Redoksreaktsioone koos suure hulga näidetega võrrandite lahendamiseks elektronbilansi meetodil ja poolreaktsiooni meetodil on võimalikult üksikasjalikult kirjeldatud lõigus.
