Temas del codificador del Examen Estatal Unificado: Clasificación de reacciones químicas en orgánicas y no orgánicas. química Orgánica.
Reacciones químicas - este es un tipo de interacción de partículas cuando una sustancia química produce otra que difiere de ellas en propiedades y estructura. Sustancias que ingresar en reacción - reactivos. Sustancias que están formados durante una reacción química - productos.
Durante una reacción química, los enlaces químicos se rompen y se forman otros nuevos.
Durante las reacciones químicas, los átomos involucrados en la reacción no cambian. Solo cambia el orden de conexión de los átomos en las moléculas. De este modo, El número de átomos de una misma sustancia no cambia durante una reacción química..
Las reacciones químicas se clasifican según diferentes criterios. Consideremos los principales tipos de clasificación de reacciones químicas.
Clasificación según el número y composición de sustancias reaccionantes.
Según la composición y la cantidad de sustancias que reaccionan, las reacciones que ocurren sin cambiar la composición de las sustancias se dividen en reacciones que ocurren con un cambio en la composición de las sustancias:
1. Reacciones que ocurren sin cambiar la composición de las sustancias (A → B)
A tales reacciones en química inorgánica A las transiciones alotrópicas de sustancias simples de una modificación a otra se les puede atribuir:
S ortorrómbico → S monoclínico.
EN química Orgánica tales reacciones incluyen reacciones de isomerización , cuando de un isómero, bajo la influencia de un catalizador y factores externos, se obtiene otro (normalmente un isómero estructural).
Por ejemplo, isomerización de butano a 2-metilpropano (isobutano):
CH3-CH2-CH2-CH3 → CH3-CH(CH3)-CH3.
2. Reacciones que ocurren con un cambio de composición.
- Reacciones compuestas (A + B + ... →D)- Son reacciones en las que se forma una nueva sustancia compleja a partir de dos o más sustancias. EN química Inorgánica Las reacciones compuestas incluyen reacciones de combustión de sustancias simples, la interacción de óxidos básicos con ácidos, etc. Química Inorgánica tales reacciones se llaman reacciones adhesiones Reacciones de suma — Son reacciones en las que a la molécula orgánica en cuestión se le añade otra molécula. Las reacciones de suma incluyen reacciones. hidrogenación(interacción con hidrógeno), hidratación(conexión de agua), hidrohalogenación(adición de haluro de hidrógeno), polimerización(unión de moléculas entre sí para formar una cadena larga), etc.
Por ejemplo, hidratación:
CH 2 =CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH
- Reacciones de descomposición (A → B+C+…)- Se trata de reacciones durante las cuales se forman varias sustancias simples o menos complejas a partir de una molécula compleja. En este caso se pueden formar sustancias tanto simples como complejas.
Por ejemplo, durante la descomposición peróxido de hidrógeno:
2H2O2→ 2H 2 O + O 2 .
Química Inorgánica reacciones de descomposición separadas y reacciones de eliminación . Reacciones de eliminación — Son reacciones durante las cuales átomos o grupos atómicos se separan de la molécula original manteniendo su esqueleto carbonado.
Por ejemplo, la reacción de extracción de hidrógeno (deshidrogenación) de propano:
C 3 H 8 → C 3 H 6 + H 2
Como regla general, el nombre de tales reacciones contiene el prefijo "de". Las reacciones de descomposición en química orgánica suelen implicar la rotura de una cadena de carbono.
Por ejemplo, reacción craqueo de butano(división en moléculas más simples mediante calentamiento o bajo la influencia de un catalizador):
C4H10 → C2H4 + C2H6
- Reacciones de sustitución - son reacciones durante las cuales átomos o grupos de átomos de una sustancia son reemplazados por átomos o grupos de átomos de otra sustancia. En química inorgánica Estas reacciones ocurren según el siguiente esquema:
AB + C = CA + B.
Por ejemplo, mas activo halógenos desplazar a los menos activos de los compuestos. Interacción yoduro de potasio Con cloro:
2KI + Cl 2 → 2KCl + Yo 2.
Se pueden reemplazar tanto átomos como moléculas individuales.
Por ejemplo, tras la fusión óxidos menos volátiles se están desplazando más volátil de sales. Sí, no volátil óxido de silicio desplaza el monóxido de carbono de carbonato de sodio cuando está fusionado:
Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + CO 2
EN química Orgánica Las reacciones de sustitución son reacciones en las que parte de una molécula orgánica reemplazado a otras partículas. En este caso, la partícula sustituida, por regla general, se combina con parte de la molécula sustituyente.
Por ejemplo, reacción cloración de metano:
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
En términos del número de partículas y la composición de los productos de interacción, esta reacción se parece más a una reacción de intercambio. Sin embargo, por mecanismo tal reacción es una reacción de reemplazo.
- Reacciones de intercambio - son reacciones durante las cuales dos sustancias complejas intercambian sus partes constituyentes:
AB + CD = AC + BD
Las reacciones de intercambio incluyen reacciones de intercambio iónico fluyendo en soluciones; reacciones que ilustran las propiedades ácido-base de sustancias y otras.
Ejemplo reacciones de intercambio en química inorgánica - neutralización de ácido clorhídricoálcali:
NaOH + HCl = NaCl + H2O
Ejemplo reacciones de intercambio en química orgánica - hidrólisis alcalina de cloroetano:
CH3-CH2-Cl + KOH = CH3-CH2-OH + KCl
Clasificación de reacciones químicas según cambios en el estado de oxidación de elementos formando sustancias.
Al cambiar el estado de oxidación de los elementos. reacciones químicas dividido por reacciones redox y las reacciones que ocurren sin cambiar los estados de oxidación elementos químicos.
- Reacciones redox (ORR) son reacciones durante las cuales estados de oxidación sustancias cambiar. En este caso se produce un intercambio. electrones.
EN química Inorgánica Estas reacciones suelen incluir reacciones de descomposición, sustitución, combinación y todas las reacciones que implican sustancias simples. Para igualar la ORR, se utiliza el método balance electrónico(el número de electrones dados debe ser igual al número recibido) o método de equilibrio de iones de electrones.
EN química Orgánica reacciones separadas de oxidación y reducción, dependiendo de lo que le sucede a la molécula orgánica.
Reacciones de oxidación química Inorgánica son reacciones durante las cuales el número de átomos de hidrógeno disminuye o aumenta el número de átomos de oxígeno en la molécula orgánica original.
Por ejemplo, oxidación del etanol bajo la acción del óxido de cobre:
CH 3 -CH 2 -OH + CuO → CH 3 -CH=O + H 2 O + Cu
Reacciones de recuperación En química orgánica, estas son reacciones durante las cuales el número de átomos de hidrógeno aumenta o El número de átomos de oxígeno disminuye. en una molécula orgánica.
Por ejemplo, recuperación acetaldehído hidrógeno:
CH3-CH=O + H2 → CH3-CH2-OH
- Reacciones protolíticas y metabólicas. - Son reacciones durante las cuales los estados de oxidación de los átomos no cambian.
Por ejemplo, neutralización soda caustica Ácido nítrico:
NaOH + HNO3 = H2O + NaNO3
Clasificación de reacciones por efecto térmico.
Según el efecto térmico, las reacciones se dividen en exotérmico Y endotérmico.
Reacciones exotérmicas - son reacciones acompañadas de la liberación de energía en forma de calor (+ q). Estas reacciones incluyen casi todas las reacciones compuestas.
Excepciones- reacción nitrógeno Con oxígeno con educación óxido nítrico (II) - endotérmico:
norte 2 + O 2 = 2NO – q
reacción gaseosa hidrógeno con duro yodo También endotérmico:
H 2 + Yo 2 = 2HI – q
Las reacciones exotérmicas que producen luz se llaman reacciones. incendio.
Por ejemplo, combustión de metano:
CH4 + O2 = CO2 + H2O
También exotérmico son:
Reacciones endotérmicas son reacciones acompañadas de absorción de energía en forma de calor ( —Q ). Como regla general, la mayoría de las reacciones ocurren con la absorción de calor. descomposición(reacciones que requieren calentamiento prolongado).
Por ejemplo, descomposición caliza:
CaCO 3 → CaO + CO 2 – q
También endotérmico son:
- reacciones de hidrólisis;
- reacciones que ocurren solo cuando se calienta;
- reacciones que ocurren sóloen muy altas temperaturas ah o bajo la influencia de una descarga eléctrica.
Por ejemplo, conversión de oxígeno en ozono:
3O 2 = 2O 3 - q
EN química Orgánica Con la absorción de calor se producen reacciones de descomposición. Por ejemplo, agrietamiento pentano:
C5H12 → C3H6 + C2H6 – q.
Clasificación de reacciones químicas según el estado de agregación de las sustancias reaccionantes (según composición de fases)
Las sustancias pueden existir en tres estados principales de agregación: duro, líquido Y gaseoso. Por estado de fase compartir reacciones homogéneo Y heterogéneo.
- Reacciones homogéneas - estas son reacciones en las que los reactivos y los productos son en una fase, y la colisión de las partículas que reaccionan se produce en todo el volumen de la mezcla de reacción. Las reacciones homogéneas incluyen interacciones. líquido-líquido Y gas-gas.
Por ejemplo, oxidación dióxido de azufre :
2SO 2 (g) + O 2 (g) = 2SO 3 (g)
- Reacciones heterogéneas - estas son reacciones en las que los reactivos y los productos son en diferentes fases. En este caso, la colisión de partículas que reaccionan ocurre solo en el límite de contacto de fase. Tales reacciones incluyen interacciones gas-líquido, gas-sólido, sólido-sólido y sólido-líquido.
Por ejemplo, interacción dióxido de carbono Y hidróxido de calcio:
CO 2 (g) + Ca (OH) 2 (solución) = CaCO 3 (tv) + H 2 O
Para clasificar reacciones por estado de fase, es útil poder determinar estados de fase de sustancias. Esto es bastante fácil de hacer utilizando conocimientos sobre la estructura de la materia, en particular sobre.
Sustancias con iónico, atómico o celosía de cristal de metal, generalmente duro en condiciones normales; sustancias con red molecular , generalmente, liquidos o gases bajo condiciones normales.
Tenga en cuenta que cuando se calientan o enfrían, las sustancias pueden cambiar de un estado de fase a otro. En este caso, es necesario centrarse en las condiciones para una reacción específica y propiedades físicas sustancias.
Por ejemplo, recibiendo gas de síntesis Ocurre a temperaturas muy altas a las que agua - vapor:
CH4 (g) + H2O (g) = CO (g) + 3H2 (g)
Así, la reforma de vapor metano — reacción homogénea.
Clasificación de reacciones químicas según la participación de un catalizador.
Un catalizador es una sustancia que acelera una reacción, pero no forma parte de los productos de la reacción. El catalizador participa en la reacción, pero prácticamente no se consume durante la reacción. Convencionalmente, el diagrama de acción del catalizador. A cuando las sustancias interactúan A+B se puede representar de la siguiente manera: A + K = AK; AK + B = AB + K.
Dependiendo de la presencia de un catalizador, se distinguen reacciones catalíticas y no catalíticas.
- Reacciones catalíticas - Estas son reacciones que ocurren con la participación de catalizadores. Por ejemplo, la descomposición de la sal de Berthollet: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2.
- Reacciones no catalíticas - Son reacciones que ocurren sin la participación de un catalizador. Por ejemplo, combustión de etano: 2C 2 H 6 + 5O 2 = 2CO 2 + 6H 2 O.
Todas las reacciones que ocurren en las células de los organismos vivos ocurren con la participación de catalizadores proteicos especiales: las enzimas. Estas reacciones se denominan enzimáticas.
El mecanismo de acción y las funciones de los catalizadores se analizan con más detalle en un artículo aparte.
Clasificación de reacciones por dirección.
Reacciones reversibles - estas son reacciones que pueden ocurrir tanto en dirección directa como inversa, es decir, cuando, en determinadas condiciones, los productos de reacción pueden interactuar entre sí. Las reacciones reversibles incluyen reacciones más homogéneas, esterificación; reacciones de hidrólisis; hidrogenación-deshidrogenación, hidratación-deshidratación; producción de amoníaco a partir de sustancias simples, oxidación de dióxido de azufre, producción de haluros de hidrógeno (excepto fluoruro de hidrógeno) y sulfuro de hidrógeno; síntesis de metanol; producción y descomposición de carbonatos y bicarbonatos, etc.
Reacciones irreversibles - estas son reacciones que proceden predominantemente en una dirección, es decir En estas condiciones, los productos de reacción no pueden reaccionar entre sí. Ejemplos reacciones irreversibles: combustión; reacciones explosivas; reacciones que ocurren con la formación de gas, precipitado o agua en soluciones; disolución de metales alcalinos en agua; y etc.
TUTORIAL
En la disciplina "Química general e inorgánica".
Colección de conferencias sobre química general e inorgánica.
Química general e inorgánica: tutorial/ autor E.N.Mozzhukhina;
GBPOU "Facultad de Medicina Básica de Kurgan". - Kurgán: KBMK, 2014. - 340 p.
Publicado por decisión del consejo editorial y editorial de la Institución Educativa Autónoma Estatal de Educación Profesional Superior "Instituto para el Desarrollo de la Educación y tecnologías sociales»
Crítico: NO. Gorshkova - Candidata de Ciencias Biológicas, Directora Adjunta de IMR, Kurgan Basic Medical College
| Introducción. | |
| SECCIÓN 1. Bases teóricas química | 8-157 |
| 1.1. Ley periódica y sistema periódico por elemento D.I. Mendeleev. Teoría de la estructura de las sustancias. | |
| 1.2.Estructura electrónica de átomos de elementos. | |
| 1.3. Tipos de enlaces químicos. | |
| 1..4 Estructura de sustancias de naturaleza inorgánica. | |
| 1 ..5 Clases no compuestos orgánicos. | |
| 1.5.1. Clasificación, composición, nomenclatura de óxidos, ácidos, bases. Métodos de preparación y sus Propiedades químicas. | |
| 1.5.2 Clasificación, composición, nomenclatura de las sales. Métodos de preparación y sus propiedades químicas. | |
| 1.5.3. Anfótero. Propiedades químicas de los ixidos e hidróxidos anfóteros. Relación genética entre clases. compuestos inorgánicos. | |
| 1..6 Conexiones complejas. | |
| 1..7 Soluciones. | |
| 1.8. Teoría de la disociación electrolítica. | |
| 1.8.1. Disociación electrolítica. Disposiciones básicas. TED. Mecanismo de disociación. | |
| 1.8.2. Reacciones de intercambio iónico. Hidrólisis de sales. | |
| 1.9. Reacciones químicas. | |
| 1.9.1. Clasificación de reacciones químicas. Equilibrio químico y desplazamiento. | |
| 1.9.2. Reacciones redox. Su esencia electrónica. Clasificación y compilación de ecuaciones OVR. | |
| 1.9.3. Los agentes oxidantes y reductores más importantes. ORR con participación de dicromato, permanganato de potasio y ácidos diluidos. | |
| 1.9.4 Métodos para organizar coeficientes en OVR | |
| SECCIÓN 2. Química de los elementos y sus compuestos. | |
| 2.1. Elementos P. | |
| 2.1.1. características generales Elementos del grupo VII de la tabla periódica. Halógenos. Cloro, sus propiedades físicas y químicas. | |
| 2.1.2. Haluros. papel biológico halógenos. | |
| 2.1.3. Calcógenos. Características generales de los elementos del grupo VI PS D.I. Mendeleev. Compuestos de oxígeno. | |
| 2.1.4. Los compuestos de azufre más importantes. | |
| 2.1.5. Subgrupo principal del grupo V. Características generales. Estructura atómica, propiedades físicas y químicas del nitrógeno. Los compuestos nitrogenados más importantes. | |
| 2.1.6. La estructura del átomo de fósforo, sus propiedades físicas y químicas. Alotropía. Los compuestos de fósforo más importantes. | |
| 2.1.7. Características generales de los elementos del grupo IV del subgrupo principal del sistema periódico D.I. Mendeleev. Carbono y silicio. | |
| 2.1.8. Subgrupo principal del grupo III del sistema periódico D.I. Mendeleev. Bor. Aluminio. | |
| 2.2. s - elementos. | |
| 2.2.1. Características generales de los metales del grupo II del subgrupo principal del sistema periódico D.I. Mendeleev. Metales alcalinotérreos. | |
| 2.2.2. Características generales de los elementos del grupo I del subgrupo principal del sistema periódico D.I. Mendeleev. Metales alcalinos. | |
| 2.3. elementos d. | |
| 2.3.1. Subgrupo lateral del grupo I. | |
| 2.3.2.. Subgrupo lateral del grupo II. | |
| 2.3.3. Subgrupo lateral del grupo VI | |
| 2.3.4. Subgrupo lateral del grupo VII | |
| 2.3.5. Subgrupo lateral del grupo VIII |
Nota explicativa
En escenario moderno En el desarrollo de la sociedad, la tarea principal es cuidar la salud humana. El tratamiento de muchas enfermedades ha sido posible gracias a los avances de la química en la creación de nuevas sustancias y materiales.
Sin un conocimiento profundo y completo en el campo de la química, sin conocer el significado de lo positivo o influencia negativa factores químicos en ambiente no podrás alfabetizarte trabajador médico. Estudiantes Escuela de medicina Debe tener los conocimientos mínimos necesarios de química.
Este curso de material de conferencia está destinado a estudiantes que estudian los conceptos básicos de la química general e inorgánica.
El propósito de este curso es estudiar los principios de la química inorgánica presentados en el nivel actual de conocimiento; ampliar el alcance del conocimiento teniendo en cuenta la orientación profesional. Una dirección importante es la creación de una base sólida sobre la cual construir la enseñanza de otras disciplinas químicas especializadas (química orgánica y analítica, farmacología, tecnología de fármacos).
El material propuesto proporciona orientación vocacional estudiantes sobre la conexión entre la química inorgánica teórica y las disciplinas médicas y especiales.
Los principales objetivos del curso de formación de esta disciplina son dominar los principios fundamentales de la química general; en la asimilación por parte de los estudiantes del contenido de la química inorgánica como ciencia que explica la conexión entre las propiedades de los compuestos inorgánicos y su estructura; en la formación de ideas sobre la química inorgánica como disciplina fundamental en la que se basa el conocimiento profesional.
El curso de conferencias sobre la disciplina "Química general e inorgánica" se construye de acuerdo con los requisitos del Estado. estándar educativo(FSES-4) al nivel mínimo de formación de los egresados de la especialidad 060301 “Farmacia” y se desarrolla en base al plan de estudios de esta especialidad.
El curso de conferencias incluye dos secciones;
1. Fundamentos teóricos de la química.
2. Química de los elementos y sus compuestos: (elementos p, elementos s, elementos d).
Presentación material educativo presentado en desarrollo: desde lo más conceptos simples a complejo, holístico, generalizador.
La sección "Fundamentos teóricos de la química" cubre los siguientes temas:
1. Ley periódica y tabla periódica de elementos químicos D.I. Mendeleev y la teoría de la estructura de las sustancias.
2. Clases de sustancias inorgánicas, la relación entre todas las clases de sustancias inorgánicas.
3. Compuestos complejos, su utilización en análisis cualitativos.
4. Soluciones.
5. Teoría de la disociación electrolítica.
6. Reacciones químicas.
Al estudiar la sección "Química de los elementos y sus compuestos", se consideran las siguientes preguntas:
1. Características del grupo y subgrupo en el que se ubica este elemento.
2. Características de un elemento, en función de su posición en la tabla periódica, desde el punto de vista de la teoría de la estructura atómica.
3. Propiedades físicas y distribución en la naturaleza.
4. Métodos de obtención.
5. Propiedades químicas.
6. Conexiones importantes.
7. Papel biológico del elemento y su uso en medicina.
Atención especial se dedica a medicamentos de naturaleza inorgánica.
Como resultado del estudio de esta disciplina, el estudiante debe saber:
1. Ley periódica y características de los elementos del sistema periódico D.I. Mendeleev.
2. Fundamentos de la teoría de los procesos químicos.
3. Estructura y reactividad de sustancias de naturaleza inorgánica.
4. Clasificación y nomenclatura de sustancias inorgánicas.
5. Preparación y propiedades de sustancias inorgánicas.
6. Aplicación en medicina.
1. Clasificar compuestos inorgánicos.
2. Inventar nombres de compuestos.
3. Establecer una relación genética entre compuestos inorgánicos.
4. Utilizando reacciones químicas, demostrar las propiedades químicas de sustancias inorgánicas, incluidas las medicinales.
Conferencia número 1
Tema: Introducción.
1. Materia y tareas de la química.
2. Métodos de química general e inorgánica.
3. Teorías y leyes fundamentales de la química:
b) la ley de conservación de masa y energía;
c) ley periódica;
d) teoría Estructura química.
química Inorgánica.
1. Materia y tareas de la química.
La química moderna es una de las ciencias naturales y es un sistema de disciplinas separadas: química general e inorgánica, química analítica, química orgánica, física y química coloidal, geoquímica, cosmoquímica, etc.
La química es una ciencia que estudia los procesos de transformación de sustancias, acompañados de cambios en la composición y estructura, así como las transiciones mutuas entre estos procesos y otras formas de movimiento de la materia.
Por tanto, el principal objeto de la química como ciencia son las sustancias y sus transformaciones.
En la etapa actual de desarrollo de nuestra sociedad, el cuidado de la salud humana es una tarea de suma importancia. El tratamiento de muchas enfermedades ha sido posible gracias a los avances de la química en la creación de nuevas sustancias y materiales: medicamentos, sustitutos de la sangre, polímeros y materiales poliméricos.
Sin un conocimiento profundo y completo en el campo de la química, sin comprender la importancia del impacto positivo o negativo de diversos factores químicos en la salud humana y el medio ambiente, es imposible convertirse en un profesional médico competente.
Química General. Química Inorgánica.
La química inorgánica es la ciencia de los elementos de la tabla periódica y de las sustancias simples y complejas que forman ellos.
La química inorgánica es inseparable de la química general. Históricamente, al estudiar interacción química elementos entre sí, se formularon las leyes básicas de la química, los patrones generales de reacciones químicas, la teoría de los enlaces químicos, la doctrina de las soluciones y mucho más, que constituyen el tema de la química general.
Así, la química general estudia las ideas y conceptos teóricos que forman la base de todo el sistema de conocimiento químico.
La química inorgánica ha superado durante mucho tiempo la etapa de la ciencia descriptiva y actualmente está experimentando su "renacimiento" como resultado del uso generalizado de métodos químicos cuánticos, el modelo de banda del espectro de energía de los electrones y el descubrimiento de los compuestos químicos de valencia de los gases nobles. y la síntesis dirigida de materiales con propiedades físicas y químicas especiales. Basándose en un estudio en profundidad de la relación entre estructura química y propiedades, resuelve con éxito el problema principal: la creación de nuevas sustancias inorgánicas con propiedades específicas.
2. Métodos de química general e inorgánica.
De los métodos experimentales de la química, el más importante es el método de las reacciones químicas. Una reacción química es la transformación de una sustancia en otra cambiando la composición y estructura química. Las reacciones químicas permiten estudiar las propiedades químicas de las sustancias. Por las reacciones químicas de la sustancia en estudio, se puede juzgar indirectamente su estructura química. Los métodos directos para determinar la estructura química se basan principalmente en el uso de fenómenos físicos.
La síntesis inorgánica también se lleva a cabo sobre la base de reacciones químicas, que Últimamente logró un gran éxito, especialmente en la obtención de compuestos de alta pureza en forma de monocristales. Esto fue facilitado por el uso de altas temperaturas y presiones, alto vacío, la introducción de métodos de limpieza sin contenedores, etc.
Al realizar reacciones químicas, así como al aislar sustancias de una mezcla en forma pura Los métodos preparativos juegan un papel importante: precipitación, cristalización, filtración, sublimación, destilación, etc. Hoy en día, muchos de estos métodos preparativos clásicos han recibido mayor desarrollo y son líderes en la tecnología de obtención de sustancias de alta pureza y monocristales. Estos son métodos de cristalización dirigida, recristalización zonal, sublimación al vacío y destilación fraccionada. Una de las características de la química inorgánica moderna es la síntesis y el estudio de sustancias de alta pureza en monocristales.
Los métodos de análisis fisicoquímico se utilizan ampliamente en el estudio de soluciones y aleaciones, cuando los compuestos formados en ellas son difíciles o prácticamente imposibles de aislar en un estado individual. Luego se estudian las propiedades físicas de los sistemas en función del cambio de composición. Como resultado, se construye un diagrama de composición y propiedades, cuyo análisis permite sacar una conclusión sobre la naturaleza de la interacción química de los componentes, la formación de compuestos y sus propiedades.
Para comprender la esencia de un fenómeno, los métodos experimentales por sí solos no son suficientes, por eso Lomonosov dijo que un verdadero químico debe ser un teórico. Sólo a través del pensamiento, la abstracción científica y la generalización se aprenden las leyes de la naturaleza y se crean hipótesis y teorías.
La comprensión teórica del material experimental y la creación de un sistema coherente de conocimiento químico en la química general e inorgánica moderna se basa en: 1) la teoría de la mecánica cuántica de la estructura de los átomos y el sistema periódico de los elementos de D.I. Mendeléiev; 2) teoría química cuántica de la estructura química y la doctrina de la dependencia de las propiedades de una sustancia de “su estructura química”; 3) la doctrina del equilibrio químico, basada en los conceptos de termodinámica química.
3. Teorías y leyes fundamentales de la química.
Las generalizaciones fundamentales de la química y las ciencias naturales incluyen la teoría atómico-molecular, la ley de conservación de la masa y la energía,
Tabla periódica y teoría de la estructura química.
a) Teoría atómico-molecular.
El creador de los estudios atómico-moleculares y descubridor de la ley de conservación de la masa de sustancias M.V. Lomonosov es considerado legítimamente el fundador de la química científica. Lomonosov distinguió claramente dos etapas en la estructura de la materia: elementos (a nuestro entender, átomos) y corpúsculos (moléculas). Según Lomonosov, las moléculas de sustancias simples están formadas por átomos idénticos y las moléculas de sustancias complejas, por átomos diferentes. La teoría atómico-molecular recibió reconocimiento general a principios del siglo XIX, después de que se estableciera en la química el atomismo de Dalton. Desde entonces, las moléculas se han convertido en el principal objeto de la investigación química.
b) Ley de conservación de la masa y la energía.
En 1760, Lomonosov formuló una ley unificada de masa y energía. Pero antes de principios del siglo XX. estas leyes se consideraron independientemente unas de otras. La química se ocupaba principalmente de la ley de conservación de la masa de una sustancia (la masa de sustancias que entraron en una reacción química es igual a la masa de sustancias formadas como resultado de la reacción).
Por ejemplo: 2KlO 3 = 2 KCl + 3O 2
Izquierda: 2 átomos de potasio Derecha: 2 átomos de potasio
2 átomos de cloro 2 átomos de cloro
6 átomos de oxígeno 6 átomos de oxígeno
La física se ocupaba de la ley de conservación de la energía. En 1905, el fundador de la física moderna A. Einstein demostró que existe una relación entre masa y energía, expresada por la ecuación E = mс 2, donde E es energía, m es masa; c es la velocidad de la luz en el vacío.
c) Ley periódica.
La tarea más importante de la química inorgánica es estudiar las propiedades de los elementos e identificar los patrones generales de su interacción química entre sí. La mayor generalización científica para resolver este problema la hizo D.I. Mendeleev, quien descubrió la Ley Periódica y su expresión gráfica: el Sistema Periódico. Sólo gracias a este descubrimiento se hizo posible la previsión química, la predicción de nuevos hechos. Por tanto, Mendeleev es el fundador de la química moderna.
La ley periódica de Mendeleev es la base de la naturaleza.
taxonomía de elementos químicos. Elemento químico - colección
átomos con la misma carga nuclear. Patrones de cambios de propiedad
Los elementos químicos están determinados por la ley periódica. doctrina de
la estructura de los átomos explicaba el significado físico de la Ley Periódica.
Resultó que la frecuencia de cambios en las propiedades de los elementos y sus compuestos.
Depende de una estructura electrónica similar que se repite periódicamente.
capas de sus átomos. Las propiedades químicas y algunas físicas dependen de
la estructura de la carcasa electrónica, especialmente sus capas exteriores. Es por eso
La ley periódica es la base científica para el estudio de las propiedades más importantes de los elementos y sus compuestos: ácido-base, redox, catalítica, complejante, semiconductora, metaloquímica, química cristalina, radioquímica, etc.
La tabla periódica también jugó un papel colosal en el estudio de la radiactividad natural y artificial y la liberación de energía intranuclear.
La ley periódica y el sistema periódico se desarrollan y perfeccionan continuamente. Prueba de ello es la formulación moderna de la Ley Periódica: las propiedades de los elementos, así como las formas y propiedades de sus compuestos, dependen periódicamente de la magnitud de la carga del núcleo de sus átomos. Por tanto, la carga positiva del núcleo, y no la masa atómica, resultó ser un argumento más preciso del que dependen las propiedades de los elementos y sus compuestos.
d) Teoría de la estructura química.
La tarea fundamental de la química es estudiar la relación entre la estructura química de una sustancia y sus propiedades. Las propiedades de una sustancia están en función de su estructura química. Antes de la mañana Butlerov creía que las propiedades de una sustancia están determinadas por su composición cualitativa y cuantitativa. Fue el primero en formular los principios básicos de su teoría de la estructura química. Así: la naturaleza química de una partícula compleja está determinada por la naturaleza de la elemental. partículas compuestas, su número y estructura química. Traducido al idioma moderno esto significa que las propiedades de una molécula están determinadas por la naturaleza de los átomos que la constituyen, su número y la estructura química de la molécula. Originalmente, la teoría de la estructura química se refería a compuestos químicos que tenían una estructura molecular. Actualmente, la teoría creada por Butlerov se considera una teoría química general de la estructura de los compuestos químicos y la dependencia de sus propiedades de su estructura química. Esta teoría es una continuación y desarrollo de las enseñanzas atómico-moleculares de Lomonosov.
4. El papel de los científicos nacionales y extranjeros en el desarrollo de la ciencia general y
química Inorgánica.
| páginas | Científicos | fechas de la vida | Los trabajos y descubrimientos más importantes en el campo de la química. | ||||
| 1. | Avogadro Amedo (Italia) | | 1776-1856 | Ley de Avogadro 1 | ||||
| 2. | Arrhenius Svante (Suecia) | 1859-1927 | Teoría de la disociación electrolítica | ||||
| 3. | Beketov N.N. (Rusia) | 1827-1911 | Serie de actividad metálica. Conceptos básicos de aluminotermia. | ||||
| 4. | Berthollet Claude Louis (Francia) | 1748-1822 | Condiciones para el flujo de reacciones químicas. Investigación de gases. Sal de Bertholet. | ||||
| 5. | Berzelius Jene Jakob (Suecia) | 1779-1848 | Determinación de pesos atómicos de elementos. Introducción de designaciones de letras para elementos químicos. | ||||
| 6. | Boyle Robert (Inglaterra) | 1627-1691 | Establecimiento del concepto de elemento químico. Dependencia de los volúmenes de gas de la presión. | ||||
| 7. | Bor Nils (Dinamarca) | 1887-1962 | Teoría de la estructura atómica. 1 | ||||
| 8. | Van't Hoff Jacob Gendrik (Holanda) | 1852-1911 | Estudio de soluciones; uno de los fundadores de la química física y la estereoquímica. | ||||
| 9. | Gay-Lussac Joseph (Francia) | 1778-1850 | Leyes de los gases de Gay-Lussac. Estudio de ácidos libres de oxígeno; Tecnología del ácido sulfúrico. | ||||
| 10. | Hess German Ivanov (Rusia) | 1802-1850 | Descubrimiento de la ley fundamental de la termoquímica. desarrollo ruso nomenclatura química. Análisis de minerales. | ||||
| 11. | Dalton John (Inglaterra) | 1766-1844 | Ley de razones múltiples. Introducción de símbolos y fórmulas químicas. Justificación de la teoría atómica. | ||||
| 12. | Maria Curie-Skłodowska (Francia, Polonia natal) | 1867-1934 | Descubrimiento de polonio y radio; estudio de las propiedades de las sustancias radiactivas. Liberación de radio metálico. | ||||
| 13. | Lavoisier Antoine Laurent (Francia) | 1743-1794 | La base de la química científica, el establecimiento de la teoría de la combustión del oxígeno, la naturaleza del agua. Creación de un libro de texto de química basado en nuevos puntos de vista. | ||||
| 14. | Le Chatelier Lune Henri (Francia) | 1850-1936 | Ley General El equilibrio cambia dependiendo de Condiciones externas(Principio de Le Chatelier) | ||||
| 15. | Lomonósov Mijaíl Vasílievich | 1741-1765 | Ley de conservación de la masa de sustancias. | ||||
| Aplicación de métodos cuantitativos en química; Desarrollo de los principios básicos de la teoría cinética de los gases. Fundación del primer laboratorio químico ruso. Elaboración de un manual sobre metalurgia y minería. Creación de producción de mosaicos. | |||||||
| 16. | Mendeleev Dmitry Ivanovich (Rusia) | 1834-1907 | La ley periódica y la tabla periódica de los elementos químicos (1869). Teoría de las soluciones de hidratos. "Fundamentos de Química". Investigación de gases, descubrimiento de temperatura crítica, etc. | ||||
| 17. | Priestley Joseph (Inglaterra) | 1733-1804 | Descubrimiento e investigación de oxígeno, cloruro de hidrógeno, amoníaco, monóxido de carbono, óxido de nitrógeno y otros gases. | ||||
| 18. | Rutherford Ernest (Inglaterra) | 1871-1937 | Teoría planetaria de la estructura atómica. Evidencia de desintegración radiactiva espontánea con liberación de rayos alfa, beta y gamma. | ||||
| 19. | Jacobi Boris Semenovich (Rusia) | 1801-1874 | El descubrimiento de la galvanoplastia y su introducción en la práctica de la imprenta y la acuñación. | ||||
| 20. | Y otros | ||||||
Preguntas para el autocontrol:
1. Las principales tareas de la química general e inorgánica.
2. Métodos de reacciones químicas.
3. Métodos preparativos.
4. Métodos de análisis físico y químico.
5. Leyes básicas.
6. Teorías básicas.
Conferencia No. 2
Tema: “Estructura del átomo y ley periódica de D.I. Mendeleev"
Plan
1. Estructura atómica e isótopos.
2. Números cuánticos. El principio de Pauli.
3. La tabla periódica de elementos químicos a la luz de la teoría de la estructura atómica.
4. Dependencia de las propiedades de los elementos de la estructura de sus átomos.
Ley periódica D.I. Mendeleev descubrió la relación mutua de los elementos químicos. El estudio de la ley periódica planteó una serie de cuestiones:
1. ¿Cuál es el motivo de las similitudes y diferencias entre los elementos?
2. ¿Qué explica el cambio periódico en las propiedades de los elementos?
3. ¿Por qué los elementos vecinos del mismo período difieren significativamente en propiedades, aunque sus masas atómicas difieren en una pequeña cantidad, y viceversa, en los subgrupos la diferencia es masas atómicas Ah, ¿los elementos vecinos son grandes, pero las propiedades son similares?
4. ¿Por qué los elementos argón y potasio violan la disposición de los elementos en orden de masas atómicas crecientes? cobalto y níquel; ¿Telurio y yodo?
La mayoría de los científicos reconocieron la existencia real de los átomos, pero se adhirieron a puntos de vista metafísicos (un átomo es la partícula indivisible más pequeña de materia).
A finales del siglo XIX se estableció la compleja estructura del átomo y la posibilidad de transformar unos átomos en otros bajo determinadas condiciones. Las primeras partículas descubiertas en un átomo fueron los electrones.
Se sabía que con una fuerte incandescencia e iluminación ultravioleta de la superficie de los metales, los electrones negativos y los metales se cargan positivamente. Al aclarar la naturaleza de esta electricidad gran importancia Tenía trabajos del científico ruso A.G. Stoletov y el científico inglés W. Crookes. En 1879, Crookes investigó los fenómenos de los rayos electrónicos en campos magnéticos y campos eléctricos Bajo la influencia corriente eléctrica Alto voltaje. La propiedad de los rayos catódicos de poner en movimiento cuerpos y experimentar desviaciones en los campos magnéticos y eléctricos permitió concluir que se trata de partículas materiales que transportan las más pequeñas. carga negativa.
En 1897, J. Thomson (Inglaterra) investigó estas partículas y las llamó electrones. Dado que los electrones se pueden obtener independientemente de la sustancia de la que estén compuestos los electrodos, esto demuestra que los electrones son parte de los átomos de cualquier elemento.
En 1896, A. Becquerel (Francia) descubrió el fenómeno de la radiactividad. Descubrió que los compuestos de uranio tienen la capacidad de emitir rayos invisibles que actúan sobre una placa fotográfica envuelta en papel negro.
En 1898, continuando con la investigación de Becquerel, M. Curie-Skladovskaya y P. Curie descubrieron dos nuevos elementos en el mineral de uranio: el radio y el polonio, que tienen una actividad de radiación muy alta.
| |
elemento radiactivo
La propiedad de los átomos de varios elementos de transformarse espontáneamente en átomos de otros elementos, acompañada de la emisión de rayos alfa, beta y gamma invisibles a simple vista, se denomina radiactividad.
En consecuencia, el fenómeno de la radiactividad es una evidencia directa de la compleja estructura de los átomos.
Los electrones son un componente de los átomos de todos los elementos. Pero los electrones están cargados negativamente y el átomo en su conjunto es eléctricamente neutro, entonces, obviamente, dentro del átomo hay una parte cargada positivamente, que con su carga compensa la carga negativa de los electrones.
Los datos experimentales sobre la presencia de un núcleo cargado positivamente y su ubicación en el átomo fueron obtenidos en 1911 por E. Rutherford (Inglaterra), quien propuso un modelo planetario de la estructura del átomo. Según este modelo, un átomo está formado por un núcleo cargado positivamente y de tamaño muy pequeño. Casi toda la masa de un átomo se concentra en el núcleo. El átomo en su conjunto es eléctricamente neutro, por tanto, la carga total de los electrones debe ser igual a la carga del núcleo.
La investigación de G. Moseley (Inglaterra, 1913) demostró que la carga positiva de un átomo es numéricamente igual al número atómico del elemento en la tabla periódica de D.I. Mendeleev.
Entonces, el número de serie de un elemento indica la cantidad de cargas positivas del núcleo atómico, así como la cantidad de electrones que se mueven en el campo del núcleo. Este es el significado físico del número de serie del elemento.
Según el modelo nuclear, el átomo de hidrógeno tiene la estructura más simple: el núcleo lleva una carga positiva elemental y una masa cercana a la unidad. Se llama protón ("el más simple").
En 1932, el físico D.N. Chadwick (Inglaterra) descubrió que los rayos emitidos cuando un átomo es bombardeado con partículas alfa tienen una enorme capacidad de penetración y representan una corriente de partículas eléctricamente neutras: los neutrones.
Basado en estudio reacciones nucleares D.D. Ivanenko (físico, URSS, 1932) y al mismo tiempo W. Heisenberg (Alemania) formularon la teoría protón-neutrón de la estructura de los núcleos atómicos, según la cual los núcleos atómicos consisten en partículas-protones cargadas positivamente y partículas neutras-neutrones ( 1 P) - el protón tiene masa relativa 1 y carga relativa + 1. 1
(1 n) – el neutrón tiene una masa relativa de 1 y una carga de 0.
Así, la carga positiva del núcleo está determinada por el número de protones que contiene y es igual al número atómico del elemento en el PS; número de masa – A (masa relativa del núcleo) es igual a la suma de protones (Z) neutrones (N):
A = Z + N; N=A-Z
Isótopos
Los átomos de un mismo elemento que tienen la misma carga nuclear y diferente número másico son isótopos. Los isótopos del mismo elemento tienen el mismo número de protones, pero numero diferente neutrones.
Isótopos de hidrógeno:
1 H 2 H 3 H 3 – número de masa
1 - carga nuclear
protio deuterio tritio
Z = 1 Z = 1 Z = 1
N=0 N=1 N=2
1 protón 1 protón 1 protón
0 neutrones 1 neutrón 2 neutrones
Los isótopos de un mismo elemento tienen las mismas propiedades químicas y se designan con el mismo símbolo químico y ocupan un lugar en el P.S. Dado que la masa de un átomo es prácticamente igual a la masa del núcleo (la masa de los electrones es despreciable), cada isótopo de un elemento se caracteriza, como el núcleo, por un número de masa y el elemento por una masa atómica. La masa atómica de un elemento es la media aritmética entre los números másicos de los isótopos de un elemento, teniendo en cuenta el porcentaje de cada isótopo en la naturaleza.
Propuesto por Rutherford. teoría nuclear La estructura del átomo se generalizó, pero los investigadores posteriores encontraron una serie de dificultades fundamentales. Según la electrodinámica clásica, un electrón debería irradiar energía y moverse no en círculo, sino a lo largo de una curva en espiral y, finalmente, caer sobre el núcleo.
En los años 20 del siglo XX. Los científicos han descubierto que el electrón tiene una naturaleza dual y posee las propiedades de una onda y una partícula.
La masa del electrón es 1 ___ masa de hidrógeno, carga relativa
es igual a (-1). El número de electrones en un átomo es igual al número atómico del elemento. El electrón se mueve por todo el volumen del átomo, creando una nube de electrones con una densidad de carga negativa desigual.
La idea de la naturaleza dual del electrón condujo a la creación de la teoría de la mecánica cuántica de la estructura del átomo (1913, científico danés N. Bohr). La tesis principal de la mecánica cuántica es que las micropartículas tienen naturaleza ondulatoria y las ondas tienen propiedades de partículas. La mecánica cuántica considera la probabilidad de que un electrón se encuentre en el espacio alrededor de un núcleo. La región donde es más probable encontrar un electrón en un átomo (≈ 90%) se llama orbital atómico.
Cada electrón de un átomo ocupa un orbital específico y forma una nube de electrones, que es una colección de diferentes posiciones de un electrón que se mueve rápidamente.
Las propiedades químicas de los elementos están determinadas por la estructura de las capas electrónicas de sus átomos.
Información relacionada.
Química- la ciencia de las sustancias, las leyes de sus transformaciones (propiedades físicas y químicas) y su aplicación.
Actualmente se conocen más de 100 mil compuestos inorgánicos y más de 4 millones de compuestos orgánicos.
Fenómenos químicos: algunas sustancias se transforman en otras que difieren de las originales en composición y propiedades, mientras que la composición de los núcleos atómicos no cambia.
Fenómenos físicos: cambia el estado físico de las sustancias (vaporización, fusión, conductividad eléctrica, radiación de calor y luz, maleabilidad, etc.) o se forman nuevas sustancias con un cambio en la composición de los núcleos atómicos.
Ciencia atómica-molecular.
1. Todas las sustancias están formadas por moléculas.
Molécula - la partícula más pequeña de una sustancia que tiene sus propiedades químicas.
2. Las moléculas están formadas por átomos.
Átomo - la partícula más pequeña de un elemento químico que conserva todas sus propiedades químicas. Diferentes elementos tienen diferentes átomos.
3. Las moléculas y los átomos están en continuo movimiento; existen fuerzas de atracción y repulsión entre ellos.
Elemento químico - este es un tipo de átomos caracterizados por ciertas cargas nucleares y la estructura de capas electrónicas. Actualmente se conocen 118 elementos: 89 de ellos se encuentran en la naturaleza (en la Tierra), el resto se obtienen artificialmente. Los átomos existen en estado libre, en compuestos con átomos del mismo u otros elementos, formando moléculas. La capacidad de los átomos para interactuar con otros átomos y formar compuestos químicos está determinada por su estructura. Los átomos están formados por un núcleo cargado positivamente y electrones cargados negativamente que se mueven a su alrededor, formando un sistema eléctricamente neutro que obedece a las leyes características de los microsistemas.
Núcleo atómico - la parte central del átomo, que consta de Zprotones y N neutrones, en los que se concentra la mayor parte de los átomos.
Depósito - positivo, igual en valor al número de protones en el núcleo o electrones en un átomo neutro y coincide con el número atómico del elemento en la tabla periódica.
La suma de los protones y neutrones de un núcleo atómico se llama número másico. A =Z+N.
Isótopos
- elementos químicos con cargas nucleares idénticas, pero diferentes números de masa debido a diferentes números de neutrones en el núcleo.
|
Masa |
A |
63 |
Cu y |
65 |
35 |
cl y |
37 |
Fórmula química - esta es una notación convencional de la composición de una sustancia utilizando símbolos químicos (propuestos en 1814 por J. Berzelius) e índices (el índice es el número en la parte inferior derecha del símbolo. Indica el número de átomos en una molécula). Fórmula química muestra qué átomos de qué elementos y en qué relación están conectados entre sí en una molécula.
Alotropía - el fenómeno de la formación por un elemento químico de varias sustancias simples que difieren en estructura y propiedades. Sustancias simples: moléculas, están formadas por átomos del mismo elemento.
Csustancias falsas - las moléculas están formadas por átomos de varios elementos químicos.
Constante de masa atómica igual a 1/12 de la masa del isótopo 12 C - el principal isótopo del carbono natural.
metro tu = 1/12 m (12 ºC ) = 1 a.u.m = 1.66057 10 -24 g
Masa atómica relativa (A r) - cantidad adimensional igual a la relación entre la masa promedio de un átomo de un elemento (teniendo en cuenta el porcentaje de isótopos en la naturaleza) y 1/12 de la masa de un átomo 12 C.
Masa atómica absoluta media (metro) igual a la masa atómica relativa multiplicada por la uma.
Ar(Mg) = 24,312
metro(Mg) = 24,312 1,66057 10 -24 = 4,037 10 -23 gramos
Peso molecular relativo (Señor) - una cantidad adimensional que muestra cuántas veces la masa de una molécula de una sustancia determinada es mayor que 1/12 de la masa de un átomo de carbono 12 C.
M g = mg / (1/12 m a (12 C))
señor - masa de una molécula de una sustancia determinada;
ma (12°C) - masa de un átomo de carbono 12C.
M g = S A g (e). La masa molecular relativa de una sustancia es igual a la suma de las masas atómicas relativas de todos los elementos, teniendo en cuenta los índices.
Ejemplos.
M g (B 2 O 3) = 2 A r (B) + 3 A r (O) = 2 11 + 3 16 = 70
M g (KAl(SO 4) 2) = 1 A r (K) + 1 A r (Al) + 1 2 A r (S) + 2 4 A r (O) =
= 1 39 + 1 27 + 1 2 32 + 2 4
16 = 258
Masa molecular absoluta igual a la masa molecular relativa multiplicada por la uma. La cantidad de átomos y moléculas en muestras ordinarias de sustancias es muy grande, por lo que al caracterizar la cantidad de una sustancia, se utiliza una unidad de medida especial: el mol.
Cantidad de sustancia, mol . Significa un cierto número de elementos estructurales (moléculas, átomos, iones). Designadanorte , medido en moles. Un mol es la cantidad de una sustancia que contiene tantas partículas como átomos hay en 12 g de carbono.
El número de Avogadro (N / A ). El número de partículas en 1 mol de cualquier sustancia es el mismo y equivale a 6,02 · 10 · 23. (La constante de Avogadro tiene la dimensión - mol -1).
Ejemplo.
¿Cuántas moléculas hay en 6,4 g de azufre?
El peso molecular del azufre es 32 g/mol. Determinamos la cantidad de g/mol de sustancia en 6,4 g de azufre:
norte (s) = m(s)/M(s) ) = 6,4 g / 32 g/mol = 0,2 mol
Determinemos el número de unidades estructurales (moléculas) usando la constante Avogadro N A
norte(s) = norte (s)N A = 0,2 6,02 10 23 = 1,2 10 23
Masa molar muestra la masa de 1 mol de una sustancia (denotadaMETRO).
m = m / norte
La masa molar de una sustancia es igual a la relación entre la masa de la sustancia y la cantidad correspondiente de la sustancia.
La masa molar de una sustancia es numéricamente igual a su masa molecular relativa; sin embargo, la primera cantidad tiene la dimensión g/mol y la segunda no tiene dimensiones.
M = N A m (1 molécula) = N A M g 1 uma = (N A 1 uma) M g = M g
Esto significa que si la masa de una determinada molécula es, por ejemplo, 80 uma. ( Entonces 3 ), entonces la masa de un mol de moléculas es igual a 80 g. La constante de Avogadro es un coeficiente de proporcionalidad que asegura la transición de relaciones moleculares a relaciones molares. Todas las afirmaciones relativas a las moléculas siguen siendo válidas para los moles (con sustitución, si es necesario, de uma por g), por ejemplo, la ecuación de reacción: 2 Na + Cl 2 2 NaCl , significa que dos átomos de sodio reaccionan con una molécula de cloro o, lo que es lo mismo, dos moles de sodio reaccionan con un mol de cloro.
El curso de química en las escuelas comienza en el 8º grado con el estudio de los fundamentos generales de la ciencia: descrito tipos posibles enlaces entre átomos, tipos de redes cristalinas y los mecanismos de reacción más comunes. Esto se convierte en la base para el estudio de una sección importante, pero más específica: los inorgánicos.
Lo que es
Esta es una ciencia que examina los principios estructurales, las propiedades básicas y la reactividad de todos los elementos de la tabla periódica. Un papel importante en los materiales inorgánicos lo desempeña la Ley Periódica, que organiza la clasificación sistemática de sustancias según cambios en su masa, número y tipo.
El curso también cubre compuestos formados por la interacción de elementos de la tabla (la única excepción es el área de los hidrocarburos, discutida en los capítulos de compuestos orgánicos). Los problemas de química inorgánica le permiten poner en práctica sus conocimientos teóricos.
La ciencia en perspectiva histórica
El nombre "inorgánicos" surgió de acuerdo con la idea de que abarca una parte del conocimiento químico que no está relacionada con la actividad de los organismos biológicos.
Con el tiempo se ha demostrado que La mayoría de El mundo orgánico también puede producir compuestos "no vivos" y en el laboratorio se sintetizan hidrocarburos de cualquier tipo. Así, a partir del cianato de amonio, que es una sal de la química de los elementos, el científico alemán Wöhler logró sintetizar urea.
Para evitar confusiones con la nomenclatura y clasificación de los tipos de investigación en ambas ciencias, el plan de estudios de los cursos escolares y universitarios, después de la química general, implica el estudio de los inorgánicos como disciplina fundamental. En el mundo científico se mantiene una secuencia similar.
Clases de sustancias inorgánicas.
La química proporciona una presentación de material en la que los capítulos introductorios de los inorgánicos consideran la ley periódica de los elementos. un tipo especial, que se basa en el supuesto de que las cargas atómicas de los núcleos afectan las propiedades de las sustancias y estos parámetros cambian cíclicamente. Inicialmente, la tabla se construyó como un reflejo del aumento de masas atómicas de los elementos, pero pronto esta secuencia fue rechazada por su inconsistencia en el aspecto en el que este tema requiere consideración. sustancias inorgánicas.
La química, además de la tabla periódica, supone la presencia de alrededor de un centenar de figuras, grupos y diagramas que reflejan la periodicidad de las propiedades.
Actualmente, es popular una versión consolidada de considerar un concepto como clases de química inorgánica. Las columnas de la tabla indican elementos dependiendo de propiedades físicas y químicas, en las líneas - períodos similares entre sí.
Sustancias simples en inorgánicos.
Un signo en la tabla periódica y una sustancia simple en estado libre suelen ser cosas diferentes. En el primer caso, sólo se refleja el tipo específico de átomos, en el segundo, el tipo de conexión de las partículas y su influencia mutua en formas estables.
Los enlaces químicos en sustancias simples determinan su división en familias. Por tanto, se pueden distinguir dos tipos amplios de grupos de átomos: metales y no metales. La primera familia contiene 96 elementos de los 118 estudiados.
Rieles
El tipo de metal asume la presencia de un enlace del mismo nombre entre partículas. La interacción se basa en el intercambio de electrones de la red, que se caracteriza por la no direccionalidad y la insaturación. Es por eso que los metales conducen bien el calor y se cargan, tienen brillo metálico, maleabilidad y ductilidad.
Convencionalmente, los metales se encuentran a la izquierda en la tabla periódica cuando se traza una línea recta desde el boro hasta el astato. Los elementos cercanos a esta característica suelen ser de naturaleza límite y exhiben propiedades duales (por ejemplo, germanio).
Los metales forman principalmente compuestos básicos. Los estados de oxidación de tales sustancias no suelen exceder de dos. La metalicidad aumenta dentro de un grupo y disminuye dentro de un período. Por ejemplo, el francio radiactivo presenta propiedades más básicas que el sodio y, en la familia de los halógenos, el yodo incluso presenta un brillo metálico.
La situación es diferente en un período: se completan subniveles, delante de los cuales se encuentran sustancias con propiedades opuestas. En el espacio horizontal de la tabla periódica, la reactividad manifiesta de los elementos cambia de básica a anfótera y a ácida. Los metales son buenos agentes reductores (aceptan electrones al formar enlaces).
No metales
Este tipo de átomo se incluye en las principales clases de química inorgánica. Los no metales ocupan el lado derecho de la tabla periódica y exhiben propiedades típicamente ácidas. Muy a menudo, estos elementos se encuentran en forma de compuestos entre sí (por ejemplo, boratos, sulfatos, agua). en gratis estado molecular Se conoce la existencia de azufre, oxígeno y nitrógeno. También existen varios gases diatómicos no metálicos; además de los dos mencionados anteriormente, incluyen hidrógeno, flúor, bromo, cloro y yodo.
Son las sustancias más comunes en la Tierra: el silicio, el hidrógeno, el oxígeno y el carbono son especialmente comunes. El yodo, el selenio y el arsénico son muy raros (esto también incluye las configuraciones radiactivas e inestables, que se encuentran en los últimos períodos de la tabla).
En los compuestos, los no metales se comportan principalmente como ácidos. Son poderosos agentes oxidantes debido a la capacidad de agregar una cantidad adicional de electrones para completar el nivel.
en inorgánicos
Además de las sustancias que están representadas por un grupo de átomos, existen compuestos que incluyen varias configuraciones diferentes. Estas sustancias pueden ser binarias (consisten en dos partículas diferentes), tres, cuatro elementos, etc.
Sustancias de dos elementos
La química concede especial importancia a la naturaleza binaria de los enlaces en las moléculas. Las clases de compuestos inorgánicos también se consideran desde el punto de vista de los enlaces que se forman entre los átomos. Puede ser iónico, metálico, covalente (polar o no polar) o mixto. Por lo general, estas sustancias exhiben claramente cualidades básicas (en presencia de metal), anfóteras (dobles, especialmente características del aluminio) o ácidas (si hay un elemento con un estado de oxidación de +4 y superior).
Asociados de tres elementos
Los temas de química inorgánica incluyen la consideración de este tipo de combinación de átomos. Los compuestos que constan de más de dos grupos de átomos (los inorgánicos suelen ser especies de tres elementos) generalmente se forman con la participación de componentes que difieren significativamente entre sí en parámetros fisicoquímicos.
Los posibles tipos de enlaces son covalentes, iónicos y mixtos. Por lo general, las sustancias de tres elementos tienen un comportamiento similar a las sustancias binarias debido al hecho de que una de las fuerzas de interacción interatómica es mucho más fuerte que la otra: la débil se forma de forma secundaria y tiene la capacidad de disociarse más rápidamente en solución.
Clases de química inorgánica
La gran mayoría de las sustancias estudiadas en el curso de inorgánicos se pueden considerar según una clasificación sencilla en función de su composición y propiedades. Por tanto, se hace una distinción entre óxidos y sales. Es mejor empezar a considerar su relación familiarizándose con el concepto de formas oxidadas, en las que puede aparecer casi cualquier sustancia inorgánica. La química de tales asociados se analiza en los capítulos sobre óxidos.
Óxidos
Un óxido es un compuesto de cualquier elemento químico con oxígeno en estado de oxidación -2 (en peróxidos -1, respectivamente). La formación de enlaces se produce por la donación y adición de electrones con la reducción de O 2 (cuando el elemento más electronegativo es el oxígeno).
Pueden exhibir propiedades ácidas, anfóteras y básicas según el segundo grupo de átomos. Si es un óxido, no excede el estado de oxidación +2, si es un no metal, de +4 y superior. En muestras con parámetros duales se alcanza un valor de +3.
Ácidos en inorgánicos.
Los compuestos ácidos tienen una reacción ambiental inferior a 7 debido al contenido de cationes de hidrógeno, que pueden disolverse y posteriormente ser reemplazados por un ion metálico. Según la clasificación, son sustancias complejas. La mayoría de los ácidos se pueden preparar diluyendo los óxidos correspondientes con agua, por ejemplo formando ácido sulfúrico después de la hidratación de SO3.
Química inorgánica básica
Las propiedades de este tipo de compuestos se deben a la presencia del radical hidroxilo OH, que da la reacción del medio superior a 7. Las bases solubles se llaman álcalis, son las más fuertes en esta clase de sustancias debido a su completa disociación (descomposición en iones en el líquido). El grupo OH puede ser reemplazado por residuos ácidos al formar sales.
La química inorgánica es una ciencia dual que puede describir sustancias desde diferentes puntos de vista. En la teoría protolítica, las bases se consideran aceptores de cationes de hidrógeno. Este enfoque amplía el concepto de esta clase de sustancias, llamando álcali a cualquier sustancia capaz de aceptar un protón.
Sales
Este tipo de compuesto se encuentra entre bases y ácidos, ya que es producto de su interacción. Por tanto, el catión suele ser un ion metálico (a veces amonio, fosfonio o hidronio) y la sustancia aniónica es un residuo ácido. Cuando se forma una sal, el hidrógeno es reemplazado por otra sustancia.
Dependiendo de la relación entre la cantidad de reactivos y su concentración entre sí, es racional considerar varios tipos de productos de interacción:
- Las sales básicas se obtienen si los grupos hidroxilo no se reemplazan completamente (tales sustancias tienen reacción alcalina ambiente);
- las sales ácidas se forman en el caso opuesto: cuando falta una base reaccionante, el hidrógeno permanece parcialmente en el compuesto;
- las más famosas y fáciles de entender son las muestras promedio (o normales): son el producto de la neutralización completa de los reactivos con la formación de agua y una sustancia con solo un catión metálico o su análogo y un residuo ácido.
La química inorgánica es una ciencia que consiste en dividir cada una de las clases en fragmentos que se consideran en diferente tiempo: algunos - antes, otros - más tarde. Con un estudio más profundo, se distinguen 4 tipos más de sales:
- Los dobles contienen un solo anión en presencia de dos cationes. Normalmente, estas sustancias se obtienen combinando dos sales con el mismo residuo ácido, pero con metales diferentes.
- El tipo mixto es todo lo contrario al anterior: su base es un catión con dos aniones diferentes.
- Los hidratos cristalinos son sales cuya fórmula contiene agua en estado cristalizado.
- Los complejos son sustancias en las que el catión, el anión o ambos se presentan en forma de agrupaciones con un elemento formador. Estas sales se pueden obtener principalmente a partir de elementos del subgrupo B.
Otras sustancias incluidas en el taller de química inorgánica que pueden clasificarse como sales o como capítulos separados de conocimiento incluyen hidruros, nitruros, carburos y compuestos intermetálicos (compuestos de varios metales que no son una aleación).
Resultados
La química inorgánica es una ciencia que interesa a todo especialista en este campo, independientemente de sus intereses. Incluye los primeros capítulos estudiados en la escuela sobre este tema. El curso de química inorgánica prevé la sistematización de grandes cantidades de información de acuerdo con una clasificación clara y sencilla.
La clasificación de reacciones químicas en química orgánica e inorgánica se lleva a cabo sobre la base de varias características de clasificación, cuya información se proporciona en la siguiente tabla.
Al cambiar el estado de oxidación de los elementos.
El primer signo de clasificación se basa en el cambio de estado de oxidación de los elementos que forman los reactivos y productos.
a) redox
b) sin cambiar el estado de oxidación
redox Se denominan reacciones acompañadas de un cambio en los estados de oxidación de los elementos químicos que componen los reactivos. Las reacciones redox en química inorgánica incluyen todas las reacciones de sustitución y aquellas reacciones de descomposición y combinación en las que interviene al menos una sustancia simple. Las reacciones que ocurren sin cambiar los estados de oxidación de los elementos que forman los reactivos y los productos de reacción incluyen todas las reacciones de intercambio.
Según el número y composición de reactivos y productos.
Las reacciones químicas se clasifican por la naturaleza del proceso, es decir, por el número y composición de reactivos y productos.
Reacciones compuestas son reacciones químicas como resultado de las cuales se obtienen moléculas complejas a partir de varias más simples, por ejemplo:
4Li + O2 = 2Li2O
Reacciones de descomposición se denominan reacciones químicas como resultado de las cuales se obtienen moléculas simples a partir de otras más complejas, por ejemplo:
CaCO 3 = CaO + CO 2
Las reacciones de descomposición pueden considerarse como procesos inversos de combinación.
Reacciones de sustitución son reacciones químicas como resultado de las cuales un átomo o grupo de átomos en una molécula de una sustancia es reemplazado por otro átomo o grupo de átomos, por ejemplo:
Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2
Su contraste- interacción de una sustancia simple con una compleja. Este tipo de reacciones también existen en la química orgánica.
Sin embargo, el concepto de “sustitución” en química orgánica es más amplio que en química inorgánica. Si en la molécula de la sustancia original cualquier átomo o grupo funcional es reemplazado por otro átomo o grupo, también se trata de reacciones de sustitución, aunque desde el punto de vista de la química inorgánica el proceso parece una reacción de intercambio.
- intercambio (incluida la neutralización).
Reacciones de intercambio son reacciones químicas que ocurren sin cambiar los estados de oxidación de los elementos y conducen al intercambio de partes constituyentes de los reactivos, por ejemplo:
AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3
Si es posible, fluya en la dirección opuesta.
Si es posible, fluya en la dirección opuesta: reversible e irreversible.
Reversible Son reacciones químicas que ocurren a una temperatura dada simultáneamente en dos direcciones opuestas con velocidades comparables. Al escribir ecuaciones para tales reacciones, el signo igual se reemplaza por flechas con direcciones opuestas. El ejemplo más simple de reacción reversible es la síntesis de amoníaco mediante la interacción de nitrógeno e hidrógeno:
norte2 +3H2 ↔2NH3
Irreversible Son reacciones que ocurren solo en dirección directa, lo que da como resultado la formación de productos que no interactúan entre sí. Las reacciones irreversibles incluyen reacciones químicas que dan como resultado la formación de compuestos ligeramente disociados, la liberación de una gran cantidad de energía, así como aquellas en las que los productos finales abandonan la esfera de reacción en forma gaseosa o en forma de precipitado, por ejemplo. :
HCl + NaOH = NaCl + H2O
2Ca + O2 = 2CaO
BaBr 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaBr
Por efecto térmico
Exotérmico Se llaman reacciones químicas que ocurren con la liberación de calor. Símbolo cambio de entalpía (contenido de calor) ΔH, y efecto térmico reacción Q. Para reacciones exotérmicas Q > 0, y ΔH< 0.
endotérmico Son reacciones químicas que implican la absorción de calor. Para reacciones endotérmicas Q< 0, а ΔH > 0.
Las reacciones de composición serán generalmente reacciones exotérmicas y las reacciones de descomposición serán endotérmicas. Una rara excepción es la reacción endotérmica del nitrógeno con el oxígeno:
N2 + O2 → 2NO – q
Por fase
Homogéneo se denominan reacciones que ocurren en un medio homogéneo (sustancias homogéneas en una fase, por ejemplo g-g, reacciones en soluciones).
Heterogéneo Son reacciones que ocurren en un medio heterogéneo, en la superficie de contacto de sustancias reaccionantes que se encuentran en diferentes fases, por ejemplo, sólida y gaseosa, líquida y gaseosa, en dos líquidos inmiscibles.
Según el uso del catalizador.
Un catalizador es una sustancia que acelera una reacción química.
Reacciones catalíticas ocurren solo en presencia de un catalizador (incluidos los enzimáticos).
Reacciones no catalíticas ir en ausencia de un catalizador.
Por tipo de indemnización
Según el tipo de escisión del enlace químico en la molécula de partida, se distinguen reacciones homolíticas y heterolíticas.
homolítico Se denominan reacciones en las que, como resultado de la ruptura de enlaces, se forman partículas que tienen un electrón desapareado: los radicales libres.
heterolítico Son reacciones que ocurren mediante la formación de partículas iónicas: cationes y aniones.
- homolítico (espacio igual, cada átomo recibe 1 electrón)
- heterolítico (espacio desigual: se obtiene un par de electrones)
Radical(cadena) son reacciones químicas que involucran radicales, por ejemplo:
CH 4 + Cl 2 hv →CH 3 Cl + HCl
Iónico son reacciones químicas que ocurren con la participación de iones, por ejemplo:
KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl↓
Las reacciones electrofílicas son reacciones heterolíticas de compuestos orgánicos con electrófilos, partículas que llevan una carga positiva total o fraccionada. Se dividen en reacciones de sustitución electrófila y de adición electrófila, por ejemplo:
C 6 H 6 + Cl 2 FeCl3 → C 6 H 5 Cl + HCl
H 2 C =CH 2 + Br 2 → BrCH 2 –CH 2 Br
Las reacciones nucleófilas son reacciones heterolíticas de compuestos orgánicos con nucleófilos, partículas que llevan una carga negativa total o fraccionada. Se dividen en reacciones de sustitución nucleófila y de adición nucleófila, por ejemplo:
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
Clasificación de reacciones orgánicas.
Clasificación reacciones orgánicas se da en la tabla:
