Opća kemija. Anorganska kemija. Osnove anorganske kemije

Teme kodifikatora Jedinstvenog državnog ispita: Klasifikacija kemijskih reakcija u organskim i neorganskim organska kemija.

Kemijske reakcije - ovo je vrsta interakcije čestica kada jedna kemijska tvar proizvodi drugu koja se od njih razlikuje po svojstvima i strukturi. Tvari koje Unesi u reakciji - reagensi. Tvari koje formiraju se tijekom kemijske reakcije - proizvoda.

Tijekom kemijske reakcije dolazi do kidanja kemijskih veza i stvaranja novih.

Tijekom kemijskih reakcija atomi koji sudjeluju u reakciji se ne mijenjaju. Mijenja se samo redoslijed povezivanja atoma u molekulama. Tako, broj atoma iste tvari ne mijenja se tijekom kemijske reakcije.

Kemijske reakcije klasificiraju se prema različitim kriterijima. Razmotrimo glavne vrste klasifikacije kemijskih reakcija.

Podjela prema broju i sastavu tvari koje reagiraju

Na temelju sastava i broja tvari koje reagiraju, reakcije koje se odvijaju bez promjene sastava tvari dijele se na reakcije koje se odvijaju s promjenom sastava tvari:

1. Reakcije koje se odvijaju bez promjene sastava tvari (A → B)

Na takve reakcije u anorganskoj kemiji Alotropski prijelazi jednostavnih tvari iz jedne modifikacije u drugu mogu se pripisati:

S ortorombski → S monoklinski.

U organska kemija takve reakcije uključuju reakcije izomerizacije , kada se iz jednog izomera, pod utjecajem katalizatora i vanjskih čimbenika, dobije drugi (obično strukturni izomer).

Na primjer, izomerizacija butana u 2-metilpropan (izobutan):

CH3-CH2-CH2-CH3 → CH3-CH(CH3)-CH3.

2. Reakcije koje se javljaju s promjenom sastava

Reakcije spojeva (A + B + ... → D)- to su reakcije u kojima od dvije ili više tvari nastaje jedna nova složena tvar. U anorganska kemija Složene reakcije uključuju reakcije izgaranja jednostavnih tvari, međudjelovanje bazičnih oksida s kiselim itd. U organskoj kemiji takve reakcije nazivamo reakcijama pristupanja Reakcije adicije — To su reakcije u kojima se dotičnoj organskoj molekuli dodaje još jedna molekula. Reakcije adicije uključuju reakcije hidrogeniranje(interakcija s vodikom), hidratacija(vodovodni priključak), hidrohalogeniranje(dodavanje halogenovodika), polimerizacija(spajanje molekula jedne na drugu kako bi se formirao dugi lanac), itd.

Na primjer, hidratacija:

CH 2 =CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH

Reakcije razgradnje (A → B+C+…)- to su reakcije tijekom kojih iz jedne složene molekule nastaje nekoliko manje složenih ili jednostavnih tvari. U tom slučaju mogu nastati i jednostavne i složene tvari.

Na primjer, tijekom razgradnje vodikov peroksid:

2H2O2→ 2H 2 O + O 2 .

U organskoj kemiji odvojene reakcije razgradnje i reakcije eliminacije . Reakcije eliminacije — To su reakcije tijekom kojih se atomi ili atomske skupine odvajaju od izvorne molekule zadržavajući svoj ugljikov kostur.

Na primjer, reakcija oduzimanja vodika (dehidrogenacije) iz propan:

C3H8 → C3H6 + H2

U pravilu naziv takvih reakcija sadrži prefiks "de". Reakcije razgradnje u organskoj kemiji obično uključuju prekid ugljikovog lanca.

Na primjer, reakcija krekiranje butana(cijepanje na jednostavnije molekule zagrijavanjem ili pod utjecajem katalizatora):

C 4 H 10 → C 2 H 4 + C 2 H 6

Supstitucijske reakcije - to su reakcije tijekom kojih se atomi ili skupine atoma jedne tvari zamjenjuju atomima ili skupinama atoma druge tvari. U anorganskoj kemiji Te se reakcije odvijaju prema sljedećoj shemi:

AB + C = AC + B.

Na primjer, aktivniji halogeni istiskuju manje aktivne iz spojeva. Interakcija kalijev jodid S klor:

2KI + Cl 2 → 2KCl + I 2.

Mogu se zamijeniti i pojedinačni atomi i molekule.

Na primjer, nakon fuzije manje hlapljivi oksidi istiskuju nestalniji od soli. Da, neisparljiv silicijev oksid istiskuje ugljikov monoksid iz natrijev karbonat kada je spojen:

Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + CO 2

U organska kemija Supstitucijske reakcije su reakcije u kojima dio organske molekule zamijenio na druge čestice. U ovom slučaju, supstituirana čestica, u pravilu, kombinira se s dijelom molekule supstituenta.

Na primjer, reakcija kloriranje metana:

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl

Po broju čestica i sastavu produkata interakcije ova je reakcija sličnija reakciji izmjene. Štoviše, mehanizmom takva reakcija je reakcija zamjene.

Reakcije razmjene - to su reakcije tijekom kojih dvije složene tvari izmjenjuju svoje sastavne dijelove:

AB + CD = AC + BD

Reakcije razmjene uključuju reakcije ionske izmjene teče u otopinama; reakcije koje ilustriraju kiselo-bazna svojstva tvari i drugo.

Primjer reakcije izmjene u anorganskoj kemiji – neutralizacija klorovodične kiseline lužina:

NaOH + HCl = NaCl + H2O

Primjer reakcije izmjene u organskoj kemiji - alkalna hidroliza kloroetana:

CH3-CH2-Cl + KOH = CH3-CH2-OH + KCl

Klasifikacija kemijskih reakcija prema promjenama oksidacijskog stanja elemenata koji tvore tvari

Promjenom oksidacijskog stanja elemenata kemijske reakcije podjeljeno sa redoks reakcije, i reakcije koje idu bez promjene oksidacijskih stanja kemijski elementi.

Redoks reakcije (ORR) su reakcije tijekom kojih oksidacijska stanja tvari promijeniti. U ovom slučaju dolazi do razmjene elektroni.

U anorganska kemija Takve reakcije obično uključuju reakcije razgradnje, supstitucije, kombinacije i sve reakcije koje uključuju jednostavne tvari. Za izjednačavanje ORR-a koristi se metoda elektronska vaga(broj danih elektrona mora biti jednak broju primljenih) ili metoda elektron-ionske ravnoteže.

U organska kemija odvojene reakcije oksidacije i redukcije, ovisno o tome što se događa s organskom molekulom.

Reakcije oksidacije u organskoj kemiji su reakcije tijekom kojih smanjuje se broj vodikovih atoma ili se povećava broj atoma kisika u izvornoj organskoj molekuli.

Na primjer, oksidacija etanola pod djelovanjem bakrenog oksida:

CH 3 -CH 2 -OH + CuO → CH 3 -CH=O + H 2 O + Cu

Reakcije oporavka u organskoj kemiji to su reakcije tijekom kojih povećava se broj vodikovih atoma ili smanjuje se broj atoma kisika u organskoj molekuli.

Na primjer, oporavak acetaldehid vodik:

CH 3 -CH=O + H 2 → CH 3 -CH 2 -OH

Protolitičke i metaboličke reakcije - To su reakcije tijekom kojih se oksidacijska stanja atoma ne mijenjaju.

Na primjer, neutralizacija kaustična soda dušična kiselina:

NaOH + HNO 3 = H 2 O + NaNO 3

Podjela reakcija prema toplinskom učinku

Prema toplinskom učinku reakcije se dijele na egzotermna I endotermički.

Egzotermne reakcije - to su reakcije praćene oslobađanjem energije u obliku topline (+ Q). Takve reakcije uključuju gotovo sve reakcije spojeva.

Iznimke- reakcija dušik S kisik s obrazovanjem dušikov oksid (II) - endotermički:

N 2 + O 2 = 2NO – Q

Plinovita reakcija vodik s tvrdim jod Također endotermički:

H 2 + I 2 = 2HI – Q

Egzotermne reakcije koje proizvode svjetlost nazivaju se reakcijama izgaranje.

Na primjer, izgaranje metana:

CH4 + O 2 = CO 2 + H 2 O

Također egzotermna su:

Endotermne reakcije su reakcije popraćene apsorpcija energije u obliku topline ( —Q ). U pravilu, većina reakcija odvija se uz apsorpciju topline raspad(reakcije koje zahtijevaju produljeno zagrijavanje).

Na primjer, razgradnja vapnenac:

CaCO 3 → CaO + CO 2 – Q

Također endotermički su:

reakcije hidrolize;
reakcije koje se javljaju samo pri zagrijavanju;
reakcije koje se javljaju samona vrlo visoke temperature ah ili pod utjecajem električnog pražnjenja.

Na primjer, pretvorba kisika u ozon:

3O 2 = 2O 3 - Q

U organska kemija Uz apsorpciju topline dolazi do reakcija razgradnje. Na primjer, pucanje pentan:

C 5 H 12 → C 3 H 6 + C 2 H 6 – Q.

Klasifikacija kemijskih reakcija prema agregacijskom stanju tvari koje reagiraju (prema faznom sastavu)

Tvari mogu postojati u tri glavna agregatna stanja - teško, tekućina I plinoviti. Po faznom stanju podijeliti reakcije homogena I heterogena.

Homogene reakcije - to su reakcije u kojima su reaktanti i produkti u jednoj fazi, a sudaranje reagirajućih čestica događa se u cijelom volumenu reakcijske smjese. Homogene reakcije uključuju interakcije tekućina-tekućina I plin-gas.

Na primjer, oksidacija sumporov dioksid :

2SO 2 (g) + O 2 (g) = 2SO 3 (g)

Heterogene reakcije - to su reakcije u kojima su reaktanti i produkti u različitim fazama. U tom slučaju dolazi samo do sudara čestica koje reagiraju na kontaktnoj granici faza. Takve reakcije uključuju interakcije plin-tekućina, plin-krutina, krutina-krutina i krutina-tekućina.

Na primjer, interakcija ugljični dioksid I kalcijev hidroksid:

CO 2 (g) + Ca (OH) 2 (otopina) = CaCO 3 (tv) + H 2 O

Za klasifikaciju reakcija prema faznom stanju korisno je znati odrediti fazna stanja tvari. To je prilično lako učiniti koristeći se znanjem o strukturi materije, posebice o.

Tvari sa ionski, atomski ili metalna kristalna rešetka, obično teško na normalnim uvjetima; tvari sa molekularna rešetka , obično, tekućine ili plinovi u normalnim uvjetima.

Imajte na umu da kada se zagrijavaju ili hlade, tvari mogu prijeći iz jednog faznog stanja u drugo. U ovom slučaju potrebno je usredotočiti se na uvjete za određenu reakciju i fizička svojstva tvari.

Na primjer, primanje sintezni plin javlja se na vrlo visokim temperaturama pri kojima voda – para:

CH 4 (g) + H2O (g) = CO (g) + 3H 2 (g)

Dakle, parna reforma metan — homogena reakcija.

Podjela kemijskih reakcija prema sudjelovanju katalizatora

Katalizator je tvar koja ubrzava reakciju, ali nije dio produkata reakcije. Katalizator sudjeluje u reakciji, ali se praktički ne troši tijekom reakcije. Konvencionalno, dijagram djelovanja katalizatora DO kada tvari međusobno djeluju A+B može se prikazati na sljedeći način: A + K = AK; AK + B = AB + K.

Ovisno o prisutnosti katalizatora, razlikuju se katalitičke i nekatalitičke reakcije.

Katalitičke reakcije - to su reakcije koje se odvijaju uz sudjelovanje katalizatora. Na primjer, razgradnja Bertoletove soli: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2.
Nekatalitičke reakcije - To su reakcije koje se odvijaju bez sudjelovanja katalizatora. Na primjer, izgaranje etana: 2C 2 H 6 + 5O 2 = 2CO 2 + 6H 2 O.

Sve reakcije koje se odvijaju u stanicama živih organizama odvijaju se uz sudjelovanje posebnih proteinskih katalizatora - enzima. Takve reakcije nazivaju se enzimske.

O mehanizmu djelovanja i funkcijama katalizatora detaljnije se govori u zasebnom članku.

Klasifikacija reakcija prema smjeru

Reverzibilne reakcije - to su reakcije koje se mogu dogoditi i u smjeru naprijed i unatrag, tj. kada pod danim uvjetima produkti reakcije mogu međusobno djelovati. Reverzibilne reakcije uključuju većinu homogenih reakcija, esterifikacije; reakcije hidrolize; hidrogenacija-dehidrogenacija, hidratacija-dehidracija; proizvodnja amonijaka iz jednostavnih tvari, oksidacija sumporovog dioksida, proizvodnja halogenovodika (osim fluorovodika) i sumporovodika; sinteza metanola; proizvodnja i razgradnja karbonata i bikarbonata itd.

Ireverzibilne reakcije - to su reakcije koje se odvijaju pretežno u jednom smjeru, tj. Produkti reakcije ne mogu međusobno reagirati u tim uvjetima. Primjeri ireverzibilne reakcije: sagorijevanje; eksplozivne reakcije; reakcije koje nastaju stvaranjem plina, taloga ili vode u otopinama; otapanje alkalnih metala u vodi; i tako dalje.

TUTORIAL

U disciplini "Opća i anorganska kemija"

Zbornik predavanja iz opće i anorganske kemije

Opća i anorganska kemija: tutorial/ autor E.N.Mozzhukhina;

GBPOU "Kurgan Basic Medical College". - Kurgan: KBMK, 2014. - 340 str.

Objavljeno odlukom Uredničkog i izdavačkog vijeća Državne samostalne obrazovne ustanove za dodatno stručno obrazovanje "Zavod za razvoj obrazovanja i društvene tehnologije»

Recenzent: NE. Gorshkova - kandidat bioloških znanosti, zamjenik ravnatelja za IMR, Kurgan Basic Medical College

Uvod.
ODJELJAK 1. Teorijska osnova kemija	8-157
1.1. Periodni zakon i periodni sustav po elementu D.I. Mendeljejev. Teorija građe tvari.
1.2.Elektronička struktura atoma elemenata.
1.3. Vrste kemijskih veza.
1..4 Struktura tvari anorganske prirode
1 ..5 Nastava ne organski spojevi.
1.5.1. Klasifikacija, sastav, nomenklatura oksida, kiselina, baza Metode dobivanja i njihova Kemijska svojstva.
1.5.2 Klasifikacija, sastav, nomenklatura soli. Metode dobivanja i njihova kemijska svojstva
1.5.3. Amfoteran. Kemijska svojstva amfoternih oksida i hidroksida. Genetski odnos između klasa anorganski spojevi.
1..6 Složene veze.
1..7 Rješenja.
1.8. Teorija elektrolitičke disocijacije.
1.8.1. Elektrolitička disocijacija. Osnovne odredbe. TED. Mehanizam disocijacije.
1.8.2. Reakcije ionske izmjene. Hidroliza soli.
1.9. Kemijske reakcije.
1.9.1. Klasifikacija kemijskih reakcija. Kemijska ravnoteža i pomak.
1.9.2. Redoks reakcije. Njihova elektronička bit. Klasifikacija i kompilacija OVR jednadžbi.
1.9.3. Najvažnija oksidacijska i redukcijska sredstva. ORR uz sudjelovanje dikromata, kalijevog permanganata i razrijeđenih kiselina.
1.9.4 Metode za raspoređivanje koeficijenata u OVR
ODJELJAK 2. Kemija elemenata i njihovih spojeva.
2.1. P-elementi.
2.1.1. opće karakteristike elementi VII skupine periodnog sustava elemenata. Halogeni. Klor, njegova fizikalna i kemijska svojstva.
2.1.2. Halidi. Biološka uloga halogeni.
2.1.3. Halkogeni. Opće karakteristike elemenata VI skupine OŠ D.I. Mendeljejev. Spojevi kisika.
2.1.4. Najvažniji spojevi sumpora.
2.1.5. Glavna podskupina V. skupine. Opće karakteristike. Struktura atoma, fizikalna i kemijska svojstva dušika. Najvažniji dušikovi spojevi.
2.1.6. Građa atoma fosfora, njegova fizikalna i kemijska svojstva. Alotropija. Najvažniji spojevi fosfora.
2.1.7. Opće karakteristike elemenata IV skupine glavne podskupine periodnog sustava D.I. Mendeljejev. Ugljik i silicij.
2.1.8. Glavna podskupina III skupine periodnog sustava D.I. Mendeljejev. Bor. Aluminij.
2.2. s - elementi.
2.2.1. Opće karakteristike metala II skupine glavne podskupine periodnog sustava D.I. Mendeljejev. Zemnoalkalijski metali.
2.2.2. Opće karakteristike elemenata I. skupine glavne podskupine periodnog sustava D.I. Mendeljejev. Alkalijski metali.
2.3. d-elementi.
2.3.1. Bočna podskupina grupe I.
2.3.2.. Bočna podskupina skupine II.
2.3.3. Bočna podskupina skupine VI
2.3.4. Bočna podskupina skupine VII
2.3.5. Bočna podskupina skupine VIII

Objašnjenje

Na moderna pozornica U razvoju društva primarna zadaća je briga o zdravlju ljudi. Liječenje mnogih bolesti postalo je moguće zahvaljujući napretku kemije u stvaranju novih tvari i materijala.

Bez dubokog i sveobuhvatnog znanja iz područja kemije, bez poznavanja značenja pozitivnih odn negativan utjecaj kemijski faktori na okoliš nećeš moći biti pismen medicinski radnik. Studenti medicinski fakultet mora imati potrebno minimalno znanje iz kemije.

Ovaj tečaj nastavnog materijala namijenjen je studentima koji studiraju osnove opće i anorganske kemije.

Svrha ovog predmeta je proučavanje principa anorganske kemije prikazanih na sadašnjoj razini znanja; proširivanje opsega znanja vodeći računa o profesionalnoj orijentaciji. Važan smjer je stvaranje čvrste osnove na kojoj će se graditi nastava drugih specijaliziranih kemijskih disciplina (organska i analitička kemija, farmakologija, tehnologija lijekova).

Predloženi materijal pruža profesionalno usmjeravanje studentima o povezanosti teorijske anorganske kemije sa specijalnim i medicinskim disciplinama.

Glavni ciljevi tečaja ove discipline su svladavanje temeljnih načela opće kemije; u usvajanju sadržaja anorganske kemije kao znanosti koja objašnjava vezu između svojstava anorganskih spojeva i njihove strukture kod učenika; u formiranju predodžbi o anorganskoj kemiji kao temeljnoj disciplini na kojoj se temelji stručna spoznaja.

Kolegij predavanja iz discipline “Opća i anorganska kemija” izgrađen je u skladu sa zahtjevima Državne obrazovni standard(FSES-4) na minimalnu razinu osposobljenosti diplomanata specijalnosti 060301 "Farmacija" i razvija se na temelju nastavnog plana i programa ove specijalnosti.

Tečaj predavanja sastoji se od dvije cjeline;

1. Teorijske osnove kemije.

2. Kemija elemenata i njihovih spojeva: (p-elementi, s-elementi, d-elementi).

Prezentacija obrazovni materijal prikazano u razvoju: od naj jednostavni pojmovi do složenog, holističkog, generalizirajućeg.

Odjeljak “Teorijske osnove kemije” pokriva sljedeća pitanja:

1. Periodni zakon i periodni sustav kemijskih elemenata D.I. Mendeljejev i teorija strukture tvari.

2. Klase anorganskih tvari, odnos između svih klasa anorganskih tvari.

3. Kompleksni spojevi, njihova primjena u kvalitativnoj analizi.

4. Rješenja.

5. Teorija elektrolitičke disocijacije.

6. Kemijske reakcije.

Prilikom proučavanja odjeljka "Kemija elemenata i njihovih spojeva" razmatraju se sljedeća pitanja:

1. Obilježja skupine i podskupine u kojoj se ovaj element nalazi.

2. Karakteristike elementa, na temelju njegovog položaja u periodnom sustavu, sa stajališta teorije strukture atoma.

3. Fizikalna svojstva i rasprostranjenost u prirodi.

4. Metode dobivanja.

5. Kemijska svojstva.

6. Važne veze.

7. Biološka uloga elementa i njegova primjena u medicini.

Posebna pažnja posvećena je lijekovima anorganske prirode.

Kao rezultat proučavanja ove discipline, student bi trebao znati:

1. Periodni zakon i karakteristike elemenata periodnog sustava D.I. Mendeljejev.

2. Osnove teorije kemijskih procesa.

3. Struktura i reaktivnost tvari anorganske prirode.

4. Klasifikacija i nomenklatura anorganskih tvari.

5. Dobivanje i svojstva anorganskih tvari.

6. Primjena u medicini.

1. Klasificirajte anorganske spojeve.

2. Izmisli nazive spojeva.

3. Utvrditi genetsku vezu između anorganskih spojeva.

4. Kemijskim reakcijama dokazati kemijska svojstva anorganskih tvari, uključujući i ljekovite.

Predavanje br.1

Tema: Uvod.

1. Predmet i zadaci kemije

2. Metode opće i anorganske kemije

3. Temeljne teorije i zakoni kemije:

A) atomsko-molekularna teorija.

b) zakon o održanju mase i energije;

c) periodični zakon;

d) teorija kemijska struktura.

anorganska kemija.

1. Predmet i zadaci kemije

Suvremena kemija spada u prirodne znanosti i sustav je zasebnih disciplina: opće i anorganske kemije, analitičke kemije, organske kemije, fizikalne i koloidna kemija, geokemija, kozmokemija itd.

Kemija je znanost koja proučava procese pretvorbe tvari praćene promjenama sastava i strukture, kao i međusobne prijelaze između tih procesa i drugih oblika kretanja tvari.

Dakle, glavni predmet kemije kao znanosti su tvari i njihove transformacije.

Na sadašnjem stupnju razvoja našeg društva briga za ljudsko zdravlje je zadatak od iznimne važnosti. Liječenje mnogih bolesti postalo je moguće zahvaljujući napretku kemije u stvaranju novih tvari i materijala: lijekovi, nadomjesci za krv, polimeri i polimerni materijali.

Bez dubokog i sveobuhvatnog znanja iz područja kemije, bez razumijevanja značaja pozitivnog ili negativnog utjecaja različitih kemijskih čimbenika na zdravlje čovjeka i okoliš, nemoguće je postati kompetentan medicinski djelatnik.

Opća kemija. Anorganska kemija.

Anorganska kemija je znanost o elementima periodnog sustava i jednostavnim i složenim tvarima koje oni tvore.

Anorganska kemija neodvojiva je od opće kemije. Povijesno, prilikom studiranja kemijska interakcija elementi međusobno, formulirani su osnovni zakoni kemije, opći obrasci kemijskih reakcija, teorija kemijskih veza, nauk o otopinama i još mnogo toga što čini predmet opće kemije.

Dakle, opća kemija proučava teorijske ideje i koncepte koji čine temelj cjelokupnog sustava kemijskog znanja.

Anorganska kemija odavno je izašla iz faze deskriptivne znanosti i trenutno doživljava svoje "ponovno rođenje" kao rezultat raširene uporabe kvantnokemijskih metoda, vrpčastog modela energetskog spektra elektrona, otkrića valentnih kemijskih spojeva plemenitih plinova , te ciljana sinteza materijala s posebnim fizikalnim i kemijskim svojstvima. Na temelju dubinskog proučavanja odnosa kemijske strukture i svojstava, uspješno rješava glavni problem - stvaranje novih anorganskih tvari s određenim svojstvima.

2. Metode opće i anorganske kemije.

Od eksperimentalnih metoda kemije najvažnija je metoda kemijskih reakcija. Kemijska reakcija je pretvorba jedne tvari u drugu promjenom sastava i kemijske strukture. Kemijske reakcije omogućuju proučavanje kemijskih svojstava tvari. Po kemijskim reakcijama tvari koja se proučava može se neizravno prosuditi o njezinoj kemijskoj strukturi. Izravne metode određivanja kemijske strukture uglavnom se temelje na korištenju fizikalnih pojava.

Anorganska sinteza također se provodi na temelju kemijskih reakcija, koje U zadnje vrijeme postigao veliki uspjeh, osobito u dobivanju vrlo čistih spojeva u obliku monokristala. Tome je pridonijela uporaba visokih temperatura i tlakova, visokog vakuuma, uvođenje metoda čišćenja bez spremnika itd.

Pri izvođenju kemijskih reakcija, kao i kod izolacije tvari iz smjese u čisti oblik Važnu ulogu imaju metode pripreme: taloženje, kristalizacija, filtracija, sublimacija, destilacija itd. U današnje vrijeme primile su mnoge od ovih klasičnih preparativnih metoda daljnji razvoj i vodeći su u tehnologiji dobivanja visoko čistih tvari i monokristala. To su metode usmjerene kristalizacije, zonske rekristalizacije, vakuumske sublimacije i frakcijske destilacije. Jedna od značajki moderne anorganske kemije je sinteza i proučavanje vrlo čistih tvari na monokristalima.

Metode fizikalno-kemijske analize naširoko se koriste u proučavanju otopina i legura, kada je spojeve nastale u njima teško ili praktički nemoguće izolirati u pojedinačnom stanju. Zatim se proučavaju fizikalna svojstva sustava ovisno o promjeni sastava. Kao rezultat toga, konstruira se dijagram sastav-svojstva, čija analiza omogućuje izvođenje zaključka o prirodi kemijske interakcije komponenata, formiranju spojeva i njihovim svojstvima.

Za razumijevanje suštine neke pojave nisu dovoljne samo eksperimentalne metode, pa je Lomonosov rekao da pravi kemičar mora biti teoretičar. Samo razmišljanjem, znanstvenom apstrakcijom i generalizacijom spoznaju se zakoni prirode i stvaraju hipoteze i teorije.

Teorijsko razumijevanje eksperimentalnog materijala i stvaranje koherentnog sustava kemijskih znanja u suvremenoj općoj i anorganskoj kemiji temelji se na: 1) kvantno mehaničkoj teoriji strukture atoma i periodnog sustava elemenata D.I. Mendeljejev; 2) kvantnokemijska teorija kemijske strukture i nauk o ovisnosti svojstava tvari o “njezinoj kemijskoj strukturi; 3) doktrina kemijske ravnoteže, utemeljena na pojmovima kemijske termodinamike.

3. Osnovne teorije i zakoni kemije.

Temeljne generalizacije kemije i prirodnih znanosti uključuju atomsko-molekularnu teoriju, zakon održanja mase i energije,

Periodni sustav i teorija kemijske strukture.

a) Atomsko-molekularna teorija.

Tvorac atomsko-molekularnih studija i otkrivač zakona održanja mase tvari M.V. Lomonosov se s pravom smatra utemeljiteljem znanstvene kemije. Lomonosov je jasno razlikovao dvije faze u strukturi materije: elemente (u našem razumijevanju - atome) i korpuskule (molekule). Prema Lomonosovu, molekule jednostavnih tvari sastoje se od istih atoma, a molekule složenih tvari sastoje se od različitih atoma. Atomsko-molekularna teorija dobila je opće priznanje početkom 19. stoljeća nakon što je u kemiji utemeljen Daltonov atomizam. Od tada su molekule postale glavni predmet kemijskih istraživanja.

b) Zakon o održanju mase i energije.

Godine 1760. Lomonosov je formulirao jedinstveni zakon mase i energije. Ali prije početka 20.st. ti su se zakoni razmatrali neovisno jedan o drugome. Kemija se uglavnom bavila zakonom održanja mase tvari (masa tvari koje su stupile u kemijsku reakciju jednaka je masi tvari koje nastaju reakcijom).

Na primjer: 2KlO 3 = 2 KCl + 3O 2

Lijevo: 2 atoma kalija Desno: 2 atoma kalija

2 atoma klora 2 atoma klora

6 atoma kisika 6 atoma kisika

Fizika se bavila zakonom održanja energije. Godine 1905. utemeljitelj moderne fizike A. Einstein pokazao je da postoji veza između mase i energije, izražena jednadžbom E = ms 2, gdje je E energija, m masa; c je brzina svjetlosti u vakuumu.

c) Periodični zakon.

Najvažniji zadatak anorganske kemije je proučavanje svojstava elemenata i utvrđivanje općih obrazaca njihove međusobne kemijske interakcije. Najveću znanstvenu generalizaciju u rješavanju ovog problema napravio je D.I. Mendeljejeva koji je otkrio periodni zakon i njegov grafički izraz - periodni sustav. Tek kao rezultat ovog otkrića postalo je moguće kemijsko predviđanje, predviđanje novih činjenica. Prema tome, Mendeljejev je utemeljitelj moderne kemije.

Mendeljejevljev periodični zakon osnova je prirodnog
taksonomija kemijskih elemenata. Kemijski element - zbirka
atoma s istim nuklearnim nabojem. Obrasci promjena vlasništva
kemijski elementi određeni su periodičnim zakonom. Doktrina o
struktura atoma objasnila je fizikalno značenje Periodnog zakona.
Pokazalo se da učestalost promjena svojstava elemenata i njihovih spojeva
ovisi o periodično ponavljanoj sličnoj elektroničkoj strukturi
ljuske njihovih atoma. Kemijska i neka fizikalna svojstva ovise o
strukturu elektroničkog omotača, posebice njegovih vanjskih slojeva. Zato
Periodični zakon je znanstvena osnova za proučavanje najvažnijih svojstava elemenata i njihovih spojeva: kiselobaznih, redoks, katalitičkih, kompleksirajućih, poluvodičkih, metalokemijskih, kristalokemijskih, radiokemijskih itd.

Periodni sustav također je odigrao kolosalnu ulogu u proučavanju prirodne i umjetne radioaktivnosti i oslobađanja intranuklearne energije.

Periodni zakon i periodni sustav neprestano se razvijaju i usavršavaju. Dokaz za to je moderna formulacija periodičkog zakona: svojstva elemenata, kao i oblici i svojstva njihovih spojeva, periodički su ovisna o veličini naboja jezgre njihovih atoma. Tako se pozitivni naboj jezgre, a ne atomska masa, pokazao kao točniji argument o kojem ovise svojstva elemenata i njihovih spojeva.

d) Teorija kemijske strukture.

Temeljna zadaća kemije je proučavanje odnosa između kemijske strukture tvari i njezinih svojstava. Svojstva tvari ovise o njezinoj kemijskoj strukturi. Prije A.M. Butlerov je vjerovao da su svojstva tvari određena njezinim kvalitativnim i kvantitativnim sastavom. Prvi je formulirao osnovne principe svoje teorije kemijske strukture. Dakle: kemijska priroda složene čestice određena je prirodom elementarne kompozitne čestice, njihovom broju i kemijskoj strukturi. Prevedeno na moderni jezik to znači da su svojstva molekule određena prirodom sastavnih atoma, njihovim brojem i kemijskom strukturom molekule. Izvorno se teorija kemijske strukture odnosila na kemijske spojeve koji imaju molekularnu strukturu. Trenutno se teorija koju je stvorio Butlerov smatra općom kemijskom teorijom strukture kemijskih spojeva i ovisnosti njihovih svojstava o njihovoj kemijskoj strukturi. Ova teorija je nastavak i razvoj Lomonosovljevog atomsko-molekularnog učenja.

4. Uloga domaćih i stranih znanstvenika u razvoju općeg i

anorganska kemija.

p/p	Znanstvenici	Datumi života	Najvažniji radovi i otkrića iz područja kemije
1.	Avogadro Amedo (Italija) \|	1776-1856	Avogadrov zakon 1
2.	Arrhenius Svante (Švedska)	1859-1927	Teorija elektrolitičke disocijacije
3.	Beketov N.N. (Rusija)	1827-1911	Serija metalnih aktivnosti. Osnove aluminotermije.
4.	Berthollet Claude Louis (Francuska)	1748-1822	Uvjeti za odvijanje kemijskih reakcija. Istraživanje plina. Bertoletova sol.
5.	Berzelius Jene Jakob (Švedska)	1779-1848	Određivanje atomskih težina elemenata. Uvođenje slovnih oznaka za kemijske elemente.
6.	Boyle Robert (Engleska)	1627-1691	Utvrđivanje pojma kemijskog elementa. Ovisnost volumena plina o tlaku.
7.	Bor Nils (Danska)	1887-1962	Teorija strukture atoma. 1
8.	Van't Hoff Jacob Gendrik (Nizozemska)	1852-1911	Studija rješenja; jedan od utemeljitelja fizikalne kemije i stereokemije.
9.	Gay-Lussac Joseph (Francuska)	1778-1850	Gay-Lussacovi plinski zakoni. Proučavanje kiselina bez kisika; tehnologija sumporne kiseline.
10.	Hess German Ivanov (Rusija)	1802-1850	Otkriće temeljnog zakona termokemije. ruski razvoj kemijska nomenklatura. Analiza minerala.
11.	Dalton John (Engleska)	1766-1844	Zakon višestrukih omjera. Uvođenje kemijskih simbola i formula. Opravdanje atomske teorije.
12.	Maria Curie-Skłodowska (Francuska, rodna Poljska)	1867-1934	Otkriće polonija i radija; proučavanje svojstava radioaktivnih tvari. Oslobađanje metalnog radija.
13.	Lavoisier Antoine Laurent (Francuska)	1743-1794	Temelj znanstvene kemije, postavljanje kisikove teorije izgaranja, priroda vode. Izrada udžbenika kemije na temelju novih pogleda.
14.	Le Chatelier Lune Henri (Francuska)	1850-1936	Opće pravo ravnoteža se pomiče ovisno o vanjski uvjeti(Le Chatelierov princip)
15.	Lomonosov Mihail Vasiljevič	1741-1765	Zakon održanja mase tvari.
			Primjena kvantitativnih metoda u kemiji; razvoj osnovnih principa kinetičke teorije plinova. Osnivanje prvog ruskog kemijskog laboratorija. Izrada priručnika iz metalurgije i rudarstva. Izrada proizvodnje mozaika.
16.	Mendeljejev Dmitrij Ivanovič (Rusija)	1834-1907	Periodni zakon i periodni sustav kemijskih elemenata (1869). Hidratna teorija otopina. "Osnove kemije". Istraživanje plinova, otkrivanje kritične temperature itd.
17.	Priestley Joseph (Engleska)	1733-1804	Otkriće i istraživanje kisika, klorovodika, amonijaka, ugljičnog monoksida, dušikovog oksida i drugih plinova.
18.	Rutherford Ernest (Engleska)	1871-1937	Planetarna teorija strukture atoma. Dokaz spontanog radioaktivnog raspada s oslobađanjem alfa, beta i gama zraka.
19.	Jacobi Boris Semenovič (Rusija)	1801-1874	Otkriće galvanoplastike i njezino uvođenje u praksu tiska i kovanja novca.
20.	I drugi

Pitanja za samokontrolu:

1. Glavni zadaci opće i anorganske kemije.

2. Metode kemijskih reakcija.

3. Preparativne metode.

4. Metode fizikalne i kemijske analize.

5. Osnovni zakoni.

6. Osnovne teorije.

Predavanje br.2

Tema: “Struktura atoma i periodički zakon D.I. Mendeljejev"

Plan

1. Struktura atoma i izotopi.

2. Kvantni brojevi. Paulijevo načelo.

3. Periodni sustav kemijskih elemenata u svjetlu teorije strukture atoma.

4. Ovisnost svojstava elemenata o građi njihovih atoma.

Periodični zakon D.I. Mendeljejev je otkrio međusobni odnos kemijskih elemenata. Proučavanje periodičnog zakona pokrenulo je niz pitanja:

1. Što je razlog sličnosti i razlika između elemenata?

2. Čime se objašnjava periodička promjena svojstava elemenata?

3. Zašto se susjedni elementi iste periode značajno razlikuju u svojstvima, iako se njihove atomske mase razlikuju malo, i obrnuto, u podskupinama razlika je atomske mase ah, susjedni elementi su veliki, ali svojstva su slična?

4. Zašto je raspored elemenata po rastućim atomskim masama narušen elementima argonom i kalijem; kobalt i nikal; telur i jod?

Većina znanstvenika priznavala je stvarno postojanje atoma, ali se pridržavala metafizičkih pogleda (atom je najmanja nedjeljiva čestica materije).

Krajem 19. stoljeća utvrđena je složena struktura atoma i mogućnost pretvaranja jednih atoma u druge pod određenim uvjetima. Prve čestice otkrivene u atomu bili su elektroni.

Poznato je da kod jakog žarenja i UV osvjetljenja s površine metala negativni elektroni i metali postaju pozitivno nabijeni. U razjašnjavanju prirode ovog elektriciteta veliki značaj imali su radovi ruskog znanstvenika A.G. Stoletov i engleski znanstvenik W. Crookes. Godine 1879. Crookes je istraživao fenomene elektronskih zraka u magnetskim i električna polja Pod utjecajem električna struja visoki napon. Svojstvo katodnih zraka da pokreću tijela i doživljavaju odstupanja u magnetskom i električnom polju omogućilo je zaključak da se radi o materijalnim česticama koje nose najmanje negativni naboj.

Godine 1897. J. Thomson (Engleska) istraživao je te čestice i nazvao ih elektronima. Budući da se elektroni mogu dobiti bez obzira na tvar od koje se elektrode sastoje, to dokazuje da su elektroni dio atoma bilo kojeg elementa.

Godine 1896. A. Becquerel (Francuska) otkrio je fenomen radioaktivnosti. Otkrio je da spojevi urana imaju sposobnost emitiranja nevidljivih zraka koje djeluju na fotografsku ploču umotanu u crni papir.

Godine 1898., nastavljajući Becquerelova istraživanja, M. Curie-Skladovskaya i P. Curie otkrili su dva nova elementa u uranovoj rudi - radij i polonij, koji imaju vrlo visoku aktivnost zračenja.

radioaktivni element

Svojstvo atoma raznih elemenata da se spontano pretvaraju u atome drugih elemenata, uz emisiju golim okom nevidljivih alfa, beta i gama zraka, naziva se radioaktivnost.

Posljedično, fenomen radioaktivnosti izravan je dokaz složene strukture atoma.

Elektroni su sastavni dijelovi atoma svih elemenata. Ali elektroni su negativno nabijeni, a atom kao cjelina je električki neutralan, onda, očito, unutar atoma postoji pozitivno nabijen dio, koji svojim nabojem kompenzira negativni naboj elektrona.

Eksperimentalne podatke o prisutnosti pozitivno nabijene jezgre i njezinom položaju u atomu dobio je 1911. E. Rutherford (Engleska), koji je predložio planetarni model strukture atoma. Prema ovom modelu, atom se sastoji od pozitivno nabijene jezgre, vrlo male veličine. Gotovo sva masa atoma koncentrirana je u jezgri. Atom kao cjelina je električki neutralan, stoga ukupni naboj elektrona mora biti jednak naboju jezgre.

Istraživanje G. Moseleya (Engleska, 1913.) pokazalo je da je pozitivni naboj atoma brojčano jednak atomskom broju elementa u periodnom sustavu D.I. Mendeljejev.

Dakle, redni broj elementa označava broj pozitivnih naboja atomske jezgre, kao i broj elektrona koji se kreću u polju jezgre. Ovo je fizičko značenje serijskog broja elementa.

Prema nuklearnom modelu, atom vodika ima najjednostavniju strukturu: jezgra nosi jedan elementarni pozitivni naboj i masu blizu jedinici. Naziva se proton ("najjednostavniji").

Godine 1932. fizičar D.N. Chadwick (Engleska) otkrio je da zrake emitirane kada je atom bombardiran alfa česticama imaju ogromnu sposobnost prodora i predstavljaju struju električki neutralnih čestica - neutrona.

Na temelju studije nuklearne reakcije DD. Ivanenko (fizičar, SSSR, 1932.) i istodobno W. Heisenberg (Njemačka) formulirali su protonsko-neutronsku teoriju strukture atomskih jezgri, prema kojoj se atomske jezgre sastoje od pozitivno nabijenih čestica-protona i neutralnih čestica-neutrona ( 1 P) - proton ima relativnu masu 1 i relativni naboj + 1. 1

(1 n) – neutron ima relativnu masu 1 i naboj 0.

Dakle, pozitivan naboj jezgre određen je brojem protona u njoj i jednak je atomskom broju elementa u PS; maseni broj – A (relativna masa jezgre) jednak je zbroju protona (Z) neutrona (N):

A = Z + N; N=A-Z

Izotopi

Atomi istog elementa koji imaju isti nuklearni naboj i različite masene brojeve su izotopi. Izotopi istog elementa imaju isti broj protona, ali drugačiji broj neutroni.

Izotopi vodika:

1 H 2 H 3 H 3 – maseni broj

1 - nuklearni naboj

protij deuterij tricij

Z = 1 Z = 1 Z =1

N=0 N=1 N=2

1 proton 1 proton 1 proton

0 neutrona 1 neutron 2 neutrona

Izotopi istog elementa imaju ista kemijska svojstva i označeni su istim kemijskim simbolom te zauzimaju jedno mjesto u P.S. Budući da je masa atoma praktički jednaka masi jezgre (masa elektrona je zanemariva), svaki je izotop elementa karakteriziran, kao i jezgra, masenim brojem, a element atomskom masom. Atomska masa elementa je aritmetička sredina između masenih brojeva izotopa elementa, uzimajući u obzir postotak svakog izotopa u prirodi.

Predložio Rutherford nuklearna teorija struktura atoma postala je široko rasprostranjena, ali su kasniji istraživači naišli na niz temeljnih poteškoća. Prema klasičnoj elektrodinamici, elektron bi trebao zračiti energiju i kretati se ne kružno, već duž spiralne krivulje i na kraju pasti na jezgru.

U 20-im godinama XX. stoljeća. Znanstvenici su utvrdili da elektron ima dvojaku prirodu, posjedujući svojstva vala i čestice.

Masa elektrona je 1 ___ masa vodika, relativni naboj

jednako je (-1) . Broj elektrona u atomu jednak je atomskom broju elementa. Elektron se kreće cijelim volumenom atoma, stvarajući elektronski oblak s neravnomjernom gustoćom negativnog naboja.

Ideja o dvojnoj prirodi elektrona dovela je do stvaranja kvantno-mehaničke teorije strukture atoma (1913., danski znanstvenik N. Bohr). Glavna teza kvantne mehanike je da mikročestice imaju valnu prirodu, a valovi imaju svojstva čestica. Kvantna mehanika razmatra vjerojatnost da se elektron nalazi u prostoru oko jezgre. Područje gdje se elektron najvjerojatnije nalazi u atomu (≈ 90%) naziva se atomska orbitala.

Svaki elektron u atomu zauzima određenu orbitalu i tvori elektronski oblak, koji je skup različitih položaja elektrona koji se brzo kreće.

Kemijska svojstva elemenata određena su građom elektroničkih ljuski njihovih atoma.

Povezane informacije.

Kemija- znanost o tvarima, zakonitostima njihovih pretvorbi (fizikalna i kemijska svojstva) i primjeni.

Trenutno je poznato više od 100 tisuća anorganskih i više od 4 milijuna organskih spojeva.

Kemijske pojave: jedne tvari se pretvaraju u druge koje se razlikuju od prvobitnih po sastavu i svojstvima, dok se sastav atomskih jezgri ne mijenja.

Fizikalne pojave: mijenja se agregatno stanje tvari (isparavanje, taljenje, električna vodljivost, zračenje topline i svjetlosti, savitljivost itd.) ili nastaju nove tvari s promjenom sastava atomskih jezgri.

Atomsko-molekularna znanost.

1. Sve tvari sastoje se od molekula.

Molekula - najmanja čestica tvari koja ima njezina kemijska svojstva.

2. Molekule se sastoje od atoma.

Atom - najmanja čestica kemijskog elementa koja zadržava sva njegova kemijska svojstva. Različiti elementi imaju različite atome.

3. Molekule i atomi su u neprekidnom kretanju; između njih postoje sile privlačenja i odbijanja.

Kemijski element - ovo je vrsta atoma koju karakteriziraju određeni nuklearni naboji i struktura elektroničkih ljuski. Trenutno je poznato 118 elemenata: 89 ih se nalazi u prirodi (na Zemlji), ostali su dobiveni umjetno. Atomi postoje u slobodnom stanju, u spojevima s atomima istih ili drugih elemenata, tvoreći molekule. Sposobnost atoma za međudjelovanje s drugim atomima i stvaranje kemijskih spojeva određena je njegovom strukturom. Atomi se sastoje od pozitivno nabijene jezgre i negativno nabijenih elektrona koji se kreću oko nje, tvoreći električki neutralan sustav koji se pokorava zakonima karakterističnim za mikrosustave.

Atomska jezgra - središnji dio atoma, koji se sastoji od Zprotoni i N neutrona, u kojima je koncentrirana većina atoma.

Naboj jezgre - pozitivan, jednak po vrijednosti broju protona u jezgri ili elektrona u neutralnom atomu i podudara se s atomskim brojem elementa u periodnom sustavu.

Zbroj protona i neutrona atomske jezgre naziva se maseni broj A = Z+N.

Izotopi - kemijski elementi s jednakim nuklearnim nabojem, ali različitim masenim brojevima zbog različitog broja neutrona u jezgri.

Masa
broj ®
Naplati ®
jezgre

A
Z

63
29

Cu i

65
29

35
17

Cl i

37
17

Kemijska formula - ovo je konvencionalna oznaka sastava tvari pomoću kemijskih simbola (predložio 1814. J. Berzelius) i indeksa (indeks je broj u donjem desnom kutu simbola. Označava broj atoma u molekuli). Kemijska formula pokazuje koji su atomi kojih elemenata i u kakvom odnosu međusobno povezani u molekulu.

Alotropija - fenomen stvaranja nekoliko jednostavnih tvari koje se razlikuju po strukturi i svojstvima od strane kemijskog elementa. Jednostavne tvari – molekule, sastoje se od atoma istog elementa.

Clažne tvari - molekule se sastoje od atoma raznih kemijskih elemenata.

Konstanta atomske mase jednak 1/12 mase izotopa 12 C - glavni izotop prirodnog ugljika.

m u = 1/12 m (12 C ) =1 a.u.m = 1,66057 10 -24 g

Relativna atomska masa (A r) - bezdimenzijska veličina jednaka omjeru prosječne mase atoma nekog elementa (uzimajući u obzir postotak izotopa u prirodi) prema 1/12 mase atoma 12 C.

Prosječna apsolutna atomska masa (m) jednaka relativnoj atomskoj masi puta amu.

Ar(Mg) = 24,312

m (Mg) = 24,312 1,66057 10 -24 = 4,037 10 -23 g

Relativna molekularna težina (M r) - bezdimenzionalna veličina koja pokazuje koliko je puta masa molekule određene tvari veća od 1/12 mase atoma ugljika 12 C.

M g = m g / (1/12 m a (12 C))

m r - masa molekule dane tvari;

m a (12 C) - masa atoma ugljika 12 C.

M g = S A g (e). Relativna molekularna masa tvari jednaka je zbroju relativnih atomskih masa svih elemenata, uzimajući u obzir indekse.

Primjeri.

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

Apsolutna molekularna masa jednaka relativnoj molekularnoj masi pomnoženoj s amu. Broj atoma i molekula u običnim uzorcima tvari vrlo je velik, stoga se za karakterizaciju količine tvari koristi posebna mjerna jedinica - mol.

Količina tvari, mol . Označava određeni broj strukturnih elemenata (molekula, atoma, iona). Određenin , mjereno u molovima. Mol je količina tvari koja sadrži onoliko čestica koliko ima atoma u 12 g ugljika.

Avogadrov broj (N A ). Broj čestica u 1 molu bilo koje tvari je isti i jednak je 6,02 10 23. (Avogadrova konstanta ima dimenziju - mol -1).

Primjer.

Koliko molekula ima u 6,4 g sumpora?

Molekularna težina sumpora je 32 g/mol. Određujemo količinu g/mol tvari u 6,4 g sumpora:

n (s) = m(s)/M(s ) = 6,4 g / 32 g/mol = 0,2 mol

Odredimo broj strukturnih jedinica (molekula) pomoću konstante Avogadro N A

N(s) = n (s)NA = 0,2 6,02 10 23 = 1,2 10 23

Molekulska masa pokazuje masu 1 mola tvari (označenoM).

M = m / n

Molarna masa tvari jednaka je omjeru mase tvari i odgovarajuće količine tvari.

Molarna masa tvari brojčano je jednaka njezinoj relativnoj molekulskoj masi, međutim prva veličina ima dimenziju g/mol, a druga je bezdimenzijska.

M = N A m (1 molekula) = N A M g 1 amu = (NA 1 amu) M g = M g

To znači da ako je masa određene molekule npr. 80 amu. ( SO 3 ), tada je masa jednog mola molekula jednaka 80 g. Avogadrova konstanta je koeficijent proporcionalnosti koji osigurava prijelaz s molekularnih odnosa na molarne. Sve tvrdnje koje se odnose na molekule ostaju važeće za molove (uz zamjenu, ako je potrebno, amu s g). Na primjer, jednadžba reakcije: 2 Na + Cl 2 2 NaCl , znači da dva atoma natrija reagiraju s jednom molekulom klora ili, što je isto, dva mola natrija reagiraju s jednim molom klora.

Tečaj kemije u školama počinje u 8. razredu s proučavanjem općih osnova znanosti: opisano moguće vrste veze među atomima, vrste kristalnih rešetki i najčešći mehanizmi reakcija. To postaje temelj za proučavanje važnog, ali specifičnijeg dijela - anorganskih tvari.

Što je

Ovo je znanost koja ispituje strukturne principe, osnovna svojstva i reaktivnost svih elemenata periodnog sustava elemenata. Važnu ulogu u anorganskim ima periodični zakon, koji organizira sustavnu klasifikaciju tvari prema promjenama njihove mase, broja i vrste.

Tečaj također pokriva spojeve koji nastaju međudjelovanjem elemenata iz tablice (jedina iznimka je područje ugljikovodika, o čemu se raspravlja u poglavljima organskih tvari). Problemi iz anorganske kemije omogućuju vam da svoje teoretsko znanje uvježbate u praksi.

Znanost u povijesnoj perspektivi

Naziv "anorganika" pojavio se u skladu s idejom da pokriva dio kemijskog znanja koji nije vezan uz djelovanje bioloških organizama.

Vremenom se pokazalo da većina Organski svijet također može proizvesti "nežive" spojeve, a ugljikovodici bilo koje vrste sintetiziraju se u laboratoriju. Tako je iz amonijevog cijanata, koji je sol u kemiji elemenata, njemački znanstvenik Wöhler uspio sintetizirati ureu.

Kako bi se izbjegla zabuna s nomenklaturom i klasifikacijom vrsta istraživanja u obje znanosti, nastavni plan i program školskih i sveučilišnih kolegija, nakon opće kemije, uključuje proučavanje anorganskih tvari kao temeljne discipline. U znanstvenom svijetu ostaje sličan slijed.

Klase anorganskih tvari

Kemija daje takvu prezentaciju gradiva u kojoj se u uvodnim poglavljima anorganskih razmatra Periodni zakon elemenata. poseban tip, koji se temelji na pretpostavci da atomski naboji jezgri utječu na svojstva tvari, a ti se parametri ciklički mijenjaju. U početku je tablica izgrađena kao odraz povećanja atomskih masa elemenata, ali ubrzo je ovaj niz odbačen zbog nedosljednosti u pogledu u kojem ovo pitanje zahtijeva razmatranje anorganske tvari.

Kemija, osim periodnog sustava, pretpostavlja prisutnost oko stotinjak slika, klastera i dijagrama koji odražavaju periodičnost svojstava.

Trenutno je popularna konsolidirana verzija razmatranja takvog koncepta kao klase anorganske kemije. Stupci tablice označavaju elemente ovisno o fizička i kemijska svojstva, u redovima - razdoblja slična jedna drugoj.

Jednostavne tvari u anorganskim tvarima

Znak u periodnom sustavu i jednostavna tvar u slobodnom stanju najčešće su različite stvari. U prvom slučaju odražava se samo specifična vrsta atoma, u drugom - vrsta veze čestica i njihov međusobni utjecaj u stabilnim oblicima.

Kemijske veze u jednostavnim tvarima određuju njihovu podjelu na porodice. Dakle, mogu se razlikovati dvije široke vrste skupina atoma - metali i nemetali. Prva familija sadrži 96 elemenata od 118 proučavanih.

Metali

Tip metala pretpostavlja prisutnost istoimene veze između čestica. Interakcija se temelji na dijeljenju elektrona rešetke, koju karakterizira neusmjerenost i nezasićenost. Zato metali dobro provode toplinu i naboje, imaju metalni sjaj, kovnost i duktilnost.

Uobičajeno, metali su s lijeve strane u periodnom sustavu kada se povlači ravna linija od bora do astatina. Elementi koji su po položaju bliski ovom obilježju najčešće su granične prirode i pokazuju dvojna svojstva (na primjer, germanij).

Metali uglavnom tvore bazične spojeve. Oksidacijski stupanj takvih tvari obično ne prelazi dva. Metalnost se povećava unutar skupine i smanjuje unutar razdoblja. Na primjer, radioaktivni francij pokazuje bazičnija svojstva od natrija, a u obitelji halogena, jod čak pokazuje metalni sjaj.

Situacija je drugačija u razdoblju - dovršavaju se podrazine ispred kojih se nalaze tvari suprotnih svojstava. U horizontalnom prostoru periodnog sustava manifestirana reaktivnost elemenata mijenja se od bazične preko amfoterne do kisele. Metali su dobri redukcijski agensi (prihvaćaju elektrone pri stvaranju veza).

Nemetali

Ova vrsta atoma uključena je u glavne klase anorganske kemije. Nemetali zauzimaju desnu stranu periodnog sustava, pokazujući tipično kisela svojstva. Najčešće se ti elementi nalaze u obliku međusobnih spojeva (na primjer borati, sulfati, voda). U slobodnom molekularno stanje poznato je postojanje sumpora, kisika i dušika. Postoji i nekoliko dvoatomnih nemetalnih plinova - uz dva gore navedena, to su vodik, fluor, brom, klor i jod.

Oni su najčešće tvari na zemlji - posebno su česti silicij, vodik, kisik i ugljik. Jod, selen i arsen su vrlo rijetki (ovo također uključuje radioaktivne i nestabilne konfiguracije, koje se nalaze u posljednjim periodima tablice).

U spojevima se nemetali prvenstveno ponašaju kao kiseline. Oni su moćna oksidacijska sredstva zbog sposobnosti dodavanja dodatnog broja elektrona za dovršetak razine.

u anorganskim

Osim tvari koje su predstavljene jednom skupinom atoma, postoje spojevi koji uključuju nekoliko različitih konfiguracija. Takve tvari mogu biti binarne (sastoje se od dvije različite čestice), tro-, četveroelementne i tako dalje.

Tvari s dva elementa

Kemija posebnu važnost pridaje binarnoj prirodi veza u molekulama. Klase anorganskih spojeva također se razmatraju sa stajališta veza koje nastaju među atomima. Može biti ionska, metalna, kovalentna (polarna ili nepolarna) ili mješovita. Tipično, takve tvari jasno pokazuju osnovne (u prisutnosti metala), amfoterne (dvostruke - osobito karakteristične za aluminij) ili kisele (ako postoji element s oksidacijskim stanjem od +4 i više) kvalitete.

Suradnici s tri elementa

Teme iz anorganske kemije uključuju razmatranje ove vrste kombinacije atoma. Spojevi koji se sastoje od više od dvije skupine atoma (anorganski se najčešće bave troelementnim vrstama) obično nastaju uz sudjelovanje komponenti koje se međusobno značajno razlikuju u fizikalno-kemijskim parametrima.

Moguće vrste veza su kovalentne, ionske i mješovite. Tipično, tvari s tri elementa slične su u ponašanju binarnim tvarima zbog činjenice da je jedna od sila međuatomske interakcije puno jača od druge: slaba sila nastaje sekundarno i ima sposobnost brže disociranja u otopini.

Nastava anorganske kemije

Velika većina tvari koje se proučavaju na tečaju anorganskih tvari može se razmotriti prema jednostavnoj klasifikaciji ovisno o njihovom sastavu i svojstvima. Dakle, razlikuju se oksidi i soli. Razmatranje njihovog odnosa bolje je započeti upoznavanjem s konceptom oksidiranih oblika u kojima se može pojaviti gotovo svaka anorganska tvar. O kemiji takvih suradnika raspravlja se u poglavljima o oksidima.

Oksidi

Oksid je spoj bilo kojeg kemijskog elementa s kisikom u oksidacijskom stupnju -2 (u peroksidima -1). Stvaranje veze nastaje zbog donacije i adicije elektrona uz redukciju O 2 (kada je najelektronegativniji element kisik).

Oni mogu pokazivati kisela, amfoterna i bazična svojstva ovisno o drugoj skupini atoma. Ako u oksidu ne prelazi oksidacijsko stanje +2, ako je nemetal - od +4 i više. U uzorcima s dvojnom prirodom parametara postiže se vrijednost +3.

Kiseline u anorganskim spojevima

Kiseli spojevi imaju reakciju okoliša manju od 7 zbog sadržaja vodikovih kationa, koji mogu prijeći u otopinu i potom biti zamijenjeni metalnim ionom. Prema klasifikaciji, to su složene tvari. Većina kiselina može se pripraviti razrjeđivanjem odgovarajućih oksida s vodom, na primjer stvaranjem sumporne kiseline nakon hidratacije SO 3 .

Osnovna anorganska kemija

Svojstva ove vrste spojeva posljedica su prisutnosti hidroksilnog radikala OH, koji daje reakciju medija iznad 7. Topljive baze nazivamo alkalijama, one su najjače u ovoj klasi tvari zbog potpune disocijacije (razgradnje na iona u tekućini). OH grupa se može zamijeniti kiselim ostacima pri stvaranju soli.

Anorganska kemija je dvojna znanost koja može opisati tvari s različitih gledišta. U protolitičkoj teoriji baze se smatraju akceptorima kationa vodika. Ovaj pristup proširuje koncept ove klase tvari, nazivajući svaku tvar koja može prihvatiti proton alkalijom.

Soli

Ova vrsta spoja je između baza i kiselina, budući da je proizvod njihove interakcije. Dakle, kation je obično metalni ion (ponekad amonij, fosfonij ili hidronij), a anionska tvar je kiselinski ostatak. Kada nastane sol, vodik se zamjenjuje drugom tvari.

Ovisno o omjeru broja reagensa i njihovoj međusobnoj snazi, racionalno je razmotriti nekoliko vrsta proizvoda interakcije:

bazične soli se dobivaju ako hidroksilne skupine nisu potpuno zamijenjene (takve tvari imaju alkalna reakcija okoliš);
kisele soli nastaju u obrnutom slučaju - kada nedostaje baze koja reagira, vodik djelomično ostaje u spoju;
najpoznatiji i najlakše razumljivi su prosječni (ili normalni) uzorci - oni su proizvod potpune neutralizacije reaktanata uz nastanak vode i tvari sa samo metalnim kationom ili njegovim analogom i kiselinskim ostatkom.

Anorganska kemija je znanost koja uključuje podjelu svake klase na fragmente koji se razmatraju u drugačije vrijeme: neki - ranije, drugi - kasnije. Uz dublje proučavanje, razlikuju se još 4 vrste soli:

Dvostruki sadrže jedan anion u prisustvu dva kationa. Obično se takve tvari dobivaju kombiniranjem dviju soli s istim kiselinskim ostatkom, ali različitim metalima.
Mješoviti tip je suprotan prethodnom: njegova osnova je jedan kation s dva različita aniona.
Kristalični hidrati su soli čija formula sadrži vodu u kristaliziranom stanju.
Kompleksi su tvari u kojima su kation, anion ili oboje prisutni u obliku nakupina s tvorbenim elementom. Takve soli mogu se dobiti uglavnom od elemenata podskupine B.

Ostale tvari uključene u radionicu anorganske kemije koje se mogu klasificirati kao soli ili kao posebna poglavlja znanja uključuju hidride, nitride, karbide i intermetalne spojeve (spojeve nekoliko metala koji nisu legure).

Rezultati

Anorganska kemija je znanost koja zanima svakog stručnjaka u ovom području, bez obzira na njegove interese. Uključuje prva poglavlja koja se proučavaju u školi o ovoj temi. Kolegij anorganske kemije omogućuje sistematizaciju velike količine informacija u skladu s jasnom i jednostavnom klasifikacijom.

Klasifikacija kemijskih reakcija u anorganskoj i organskoj kemiji provodi se na temelju različitih klasifikacijskih karakteristika, informacije o kojima su dane u donjoj tablici.

Promjenom oksidacijskog stanja elemenata

Prvi znak klasifikacije temelji se na promjeni oksidacijskog stanja elemenata koji tvore reaktante i produkte.
a) redoks
b) bez promjene oksidacijskog stanja
Redox nazivaju se reakcije popraćene promjenom oksidacijskih stanja kemijskih elemenata koji čine reagense. Redoks reakcije u anorganskoj kemiji uključuju sve reakcije supstitucije te one reakcije razgradnje i kombinacije u kojima sudjeluje barem jedna jednostavna tvar. Reakcije koje se odvijaju bez promjene oksidacijskih stanja elemenata koji tvore reaktante i produkte reakcije uključuju sve reakcije izmjene.

Prema broju i sastavu reagensa i proizvoda

Kemijske reakcije klasificiraju se prema prirodi procesa, odnosno prema broju i sastavu reagensa i produkata.

Reakcije spojeva su kemijske reakcije u kojima se od nekoliko jednostavnijih dobivaju složene molekule, na primjer:
4Li + O 2 = 2 Li 2 O

Reakcije razgradnje nazivaju se kemijske reakcije u kojima se iz složenijih dobivaju jednostavne molekule, npr.
CaCO 3 = CaO + CO 2

Reakcije razgradnje mogu se smatrati obrnutim procesima kombinacije.

Supstitucijske reakcije su kemijske reakcije uslijed kojih se jedan atom ili skupina atoma u molekuli tvari zamjenjuje drugim atomom ili skupinom atoma, na primjer:
Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 ⁭

Njihovo obilježje- međudjelovanje jednostavne tvari sa složenom. Takve reakcije postoje iu organskoj kemiji.
Međutim, koncept "supstitucije" u organskoj kemiji je širi nego u anorganskoj kemiji. Ako je u molekuli izvorne tvari bilo koji atom ili funkcionalna skupina zamijenjena drugim atomom ili skupinom, to su također reakcije supstitucije, iako s gledišta anorganske kemije taj proces izgleda kao reakcija izmjene.
- razmjena (uključujući neutralizaciju).
Reakcije razmjene su kemijske reakcije koje se odvijaju bez promjene oksidacijskih stanja elemenata i dovode do izmjene sastavnih dijelova reaktanata, na primjer:
AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3

Ako je moguće, tecite u suprotnom smjeru

Ako je moguće, strujanje u suprotnom smjeru - reverzibilno i ireverzibilno.

Reverzibilan su kemijske reakcije koje se odvijaju na danoj temperaturi istovremeno u dva suprotna smjera s usporedivim brzinama. Pri pisanju jednadžbi za takve reakcije znak jednakosti zamjenjuje se suprotno usmjerenim strelicama. Najjednostavniji primjer reverzibilne reakcije je sinteza amonijaka interakcijom dušika i vodika:

N2 +3H2 ↔2NH3

Nepovratno su reakcije koje se odvijaju samo u smjeru prema naprijed, što rezultira stvaranjem proizvoda koji ne djeluju jedni na druge. U ireverzibilne reakcije ubrajaju se kemijske reakcije koje rezultiraju stvaranjem slabo disociranih spojeva, oslobađanjem velike količine energije, kao i one u kojima konačni produkti napuštaju reakcijsku sferu u plinovitom obliku ili u obliku taloga, npr. :

HCl + NaOH = NaCl + H2O

2Ca + O2 = 2CaO

BaBr 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaBr

Toplinskim učinkom

Egzotermno nazivaju se kemijske reakcije koje se odvijaju uz oslobađanje topline. Simbol promjena entalpije (sadržaj topline) ΔH, i toplinski učinak reakcija Q. Za egzotermne reakcije Q > 0, a ΔH< 0.

Endotermički su kemijske reakcije koje uključuju apsorpciju topline. Za endotermne reakcije Q< 0, а ΔH > 0.

Reakcije spajanja općenito će biti egzotermne reakcije, a reakcije razgradnje će biti endotermne. Rijetka iznimka je reakcija dušika s kisikom - endotermna:
N2 + O2 → 2NO – Q

Po fazi

Homogena nazivaju se reakcije koje se odvijaju u homogenom mediju (homogene tvari u jednoj fazi, npr. g-g, reakcije u otopinama).

Heterogena su reakcije koje se odvijaju u heterogenom mediju, na dodirnoj površini reagirajućih tvari koje su u različitim fazama, npr. kruto i plinovito, tekuće i plinovito, u dvije tekućine koje se ne miješaju.

Prema upotrebi katalizatora

Katalizator je tvar koja ubrzava kemijsku reakciju.

Katalitičke reakcije nastaju samo u prisutnosti katalizatora (uključujući enzimske).

Nekatalitičke reakcije ići u nedostatku katalizatora.

Prema vrsti otpremnine

Na temelju tipa kidanja kemijske veze u polaznoj molekuli razlikuju se homolitičke i heterolitičke reakcije.

Homolitički nazivaju se reakcije u kojima kao posljedica kidanja veza nastaju čestice koje imaju nespareni elektron – slobodni radikali.

Heterolitički su reakcije koje se odvijaju stvaranjem ionskih čestica – kationa i aniona.

homolitički (jednaki razmak, svaki atom prima 1 elektron)
heterolitički (nejednaki razmak - dobiva se par elektrona)

Radikal(lanac) su kemijske reakcije koje uključuju radikale, na primjer:

CH 4 + Cl 2 hv →CH 3 Cl + HCl

ionski su kemijske reakcije koje se odvijaju uz sudjelovanje iona, na primjer:

KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl↓

Elektrofilne reakcije su heterolitičke reakcije organskih spojeva s elektrofilima – česticama koje nose cijeli ili djelomični pozitivni naboj. Dijele se na reakcije elektrofilne supstitucije i elektrofilne adicijske reakcije, na primjer:

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

Nukleofilne reakcije su heterolitičke reakcije organskih spojeva s nukleofilima – česticama koje nose cijeli ili djelomični negativni naboj. Dijele se na reakcije nukleofilne supstitucije i nukleofilne adicijske reakcije, na primjer:

CH 3 Br + NaOH → CH 3 OH + NaBr

CH 3 C(O)H + C 2 H 5 OH → CH 3 CH(OC 2 H 5) 2 + H 2 O

Klasifikacija organskih reakcija

Klasifikacija organske reakcije je dat u tabeli: