Všeobecná chémia. Anorganická chémia. Základy anorganickej chémie

Témy kodifikátora USE: Klasifikácia chemických reakcií v organickej a anorganickej chémii.

Chemické reakcie - je to typ interakcie častíc, keď sa z niektorých chemikálií získavajú iné, líšia sa od nich vlastnosťami a štruktúrou. Látky, ktoré vstúpiť do reakcie - činidlá... Látky, ktoré formované počas chemickej reakcie - Produkty.

V priebehu chemickej reakcie sa chemické väzby zničia a vytvoria sa nové.

V priebehu chemických reakcií sa atómy zúčastňujúce sa reakcie nemenia. Mení sa iba poradie, v ktorom sa atómy spájajú v molekulách. Preto počet atómov tej istej látky sa počas chemickej reakcie nemení.

Chemické reakcie sú klasifikované podľa rôznych kritérií. Uvažujme o hlavných typoch klasifikácie chemických reakcií.

Klasifikácia podľa počtu a zloženia reaktantov

Podľa zloženia a počtu reagujúcich látok sa rozlišujú reakcie prebiehajúce bez zmeny zloženia látok a reakcie prebiehajúce so zmenou zloženia látok:

1. Reakcie prebiehajúce bez zmeny zloženia látok (A → B)

Na takéto reakcie v anorganickej chémii možno pripísať alotropickým prechodom jednoduchých látok z jednej modifikácie na druhú:

S kosoštvorcový → S monoklinik.

V. organická chémia medzi také reakcie patrí izomerizačné reakcie , keď sa z jedného izoméru pôsobením katalyzátora a vonkajších faktorov (spravidla štruktúrny izomér) získa ďalší izomér.

Napríklad izomerizácia butánu na 2-metylpropán (izobután):

CH3 -CH2 -CH2 -CH3 → CH3 -CH (CH3) -CH3.

2. Reakcie prebiehajúce so zmenou zloženia

• Zložené reakcie (A + B + ... → D)- sú to reakcie, pri ktorých sa z dvoch alebo viacerých látok vytvorí jedna nová komplexná látka. V. anorganická chémia reakcia zlúčeniny zahŕňa reakciu spaľovania jednoduchých látok, interakciu zásaditých oxidov s kyslými atď. V organickej chémii takéto reakcie sa nazývajú reakcie pristúpenie. Adičné reakcie — sú to reakcie, v priebehu ktorých je k uvažovanej organickej molekule pripojená ďalšia molekula. Adičné reakcie zahrnujú reakcie hydrogenácia(interakcia s vodíkom), hydratácia(prípojka vody), hydrohalogenácia(pridanie halogenovodíka), polymerizácia(pripojenie molekúl k sebe s tvorbou dlhého reťazca) atď.

Napríklad, hydratácia:

CH2 = CH2 + H20 -CH3 -CH2 -OH

• Rozkladné reakcie (A → B + C + ...)- sú to reakcie, počas ktorých vzniká z jednej komplexnej molekuly niekoľko menej zložitých alebo jednoduchých látok. V tomto prípade môžu vznikať jednoduché aj komplexné látky.

Napríklad, pri rozklade peroxid vodíka:

2H202→ 2H20 + 02.

V organickej chémii oddeliť skutočné rozkladné reakcie a štiepne reakcie . Štiepne (eliminačné) reakcie — sú to reakcie, počas ktorých sa atómy alebo atómové skupiny oddelia od pôvodnej molekuly pri zachovaní jej uhlíkovej kostry.

Napríklad, reakcia eliminácie vodíka (dehydrogenácia) z propán:

C3H8 → C3H6 + H2

Názov takýchto reakcií má spravidla predponu „de“. K rozkladným reakciám v organickej chémii dochádza spravidla pri pretrhnutí uhlíkového reťazca.

Napríklad, reakcia butánové praskanie(rozdelenie na jednoduchšie molekuly pri zahrievaní alebo pôsobení katalyzátora):

C4H10 → C2H4 + C2H6

• Substitučné reakcie - sú to reakcie, pri ktorých sú atómy alebo skupiny atómov jednej látky nahradené atómami alebo skupinami atómov inej látky. V anorganickej chémii tieto reakcie sa vyskytujú podľa schémy:

AB + C = AC + B.

Napríklad aktívnejší halogény vytesniť menej aktívny zo zlúčenín. Interakcia jodid draselný s chlór:

2KI + Cl2 → 2KCl + I 2.

Jednotlivé atómy aj molekuly je možné nahradiť.

Napríklad, keď fúzia menej prchavé oxidy vytesniť prchavejšie zo solí. Takže, neprchavé oxid kremičitý vytláča oxid uhoľnatý z uhličitan sodný pri spájaní:

Na2CO3 + SiO2 → Na2SiO3 + CO2

V. organická chémia substitučné reakcie sú reakcie, pri ktorých časť organickej molekuly vymenený na iné častice... V tomto prípade sa substituovaná častica spravidla spojí s časťou molekuly substituenta.

Napríklad, reakcia chlorácia metánu:

CH4 + Cl2 → CH3CI + HCl

Pokiaľ ide o počet častíc a zloženie interakčných produktov, je táto reakcia viac podobná výmennej reakcii. Napriek tomu mechanizmom taká reakcia je substitučná reakcia.

• Výmenné reakcie Ide o reakcie, počas ktorých si dve komplexné látky vymieňajú svoje zložky:

AB + CD = AC + BD

Medzi výmenné reakcie patrí iónomeničové reakcie prúdiaci v roztokoch; reakcie ilustrujúce acido-bázické vlastnosti látok a ďalších.

Príklad výmenné reakcie v anorganickej chémii - neutralizácia kyselina chlorovodíková s alkáliou:

NaOH + HCl = NaCl + H20

Príklad výmenné reakcie v organickej chémii - alkalická hydrolýza chlóretánu:

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

Klasifikácia chemických reakcií podľa zmeny oxidačného stavu prvkov, ktoré tvoria látku

Zmenou oxidačného stavu prvkov chemické reakcie rozdelený na redoxné reakcie a reakcie prebiehajú bez zmeny oxidačných stavov chemické prvky.

• Redoxné reakcie (OVR) sú reakcie, počas ktorých oxidačný stav látky zmeniť... V tomto prípade dochádza k výmene elektróny.

V. anorganická chémia tieto reakcie spravidla zahrnujú reakcie rozkladu, substitúcie, zlúčeniny a všetky reakcie zahŕňajúce jednoduché látky. Na vyrovnanie OVR použite metódu elektronické váhy(počet darovaných elektrónov sa musí rovnať počtu prijatých elektrónov) príp metóda rovnováhy iónov elektrónov.

V. organická chémia oddeliť oxidačné a redukčné reakcie v závislosti od toho, čo sa stane s organickou molekulou.

Oxidačné reakcie v organickej chémii Sú reakcie, počas ktorých počet atómov vodíka klesá alebo sa zvyšuje počet atómov kyslíka v pôvodnej organickej molekule.

Napríklad, oxidácia etanolu pôsobením oxidu medi:

CH3 -CH2 -OH + CuO → CH3 -CH = O + H20 + Cu

Reakcie na zotavenie v organickej chémii sú to reakcie, počas ktorých počet atómov vodíka sa zvyšuje alebo počet atómov kyslíka klesá v organickej molekule.

Napríklad, zotavenie acetaldehyd vodík:

CH3 -CH = 0 + H2 → CH3 -CH2 -OH

• Protolytické a metabolické reakcie - sú to reakcie, počas ktorých sa oxidačné stavy atómov nemenia.

Napríklad, neutralizácia lúh sodný kyselina dusičná:

NaOH + HNO3 = H20 + NaNO3

Tepelná klasifikácia reakcií

Podľa tepelného účinku sú reakcie rozdelené na exotermický a endotermické.

Exotermické reakcie Sú reakcie sprevádzané uvoľňovaním energie vo forme tepla (+ Q). Tieto reakcie zahŕňajú takmer všetky zlúčeninové reakcie.

Výnimky- reakcia dusíka s kyslík so vzdelaním oxid dusnatý (II) - endotermické:

N 2 + O 2 = 2NO - Q

Plynná reakcia vodík s firmou jód tiež endotermické:

H2 + I2 = 2HI - Q

Exotermické reakcie, počas ktorých sa uvoľňuje svetlo, sa nazývajú reakcie pálenie.

Napríklad, spaľovanie metánu:

CH4 + 02 = C02 + H20

Tiež exotermický sú:

Endotermické reakcie Sú reakcie sprevádzané absorpcia energie vo forme tepla ( - Otázka ). Väčšina reakcií spravidla prebieha s absorpciou tepla. rozklad(reakcie vyžadujúce predĺžené zahrievanie).

Napríklad, rozklad vápenec:

CaCO 3 → CaO + CO 2 - Q

Tiež endotermické sú:

• hydrolytické reakcie;
• reakcie vyskytujúce sa iba pri zahrievaní;
• iba reakciepri veľmi vysokých teplotách alebo elektrickým výbojom.

Napríklad, premena kyslíka na ozón:

3O 2 = 2O 3 - Q

V. organická chémia s absorpciou tepla prebiehajú rozkladné reakcie. Napríklad praskanie pentán:

C 5 H 12 → C 3 H 6 + C 2 H 6 - Q.

Klasifikácia chemických reakcií podľa stavu agregácie reagujúcich látok (podľa fázového zloženia)

Látky môžu existovať v troch základných stavoch agregácie - pevný, kvapalina a plynný. Podľa fázového stavu zdieľajte reakcie homogénne a heterogénne.

• Homogénne reakcie - sú to reakcie, v ktorých sú reagujúce látky a produkty v jednej fáze a ku kolízii reagujúcich častíc dochádza v celom objeme reakčnej zmesi. Homogénne reakcie zahŕňajú interakcie kvapalina-kvapalina a plyn-plyn.

Napríklad, oxidácia oxid siričitý :

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

• Heterogénne reakcie Sú reakcie, v ktorých sa nachádzajú reaktanty a produkty v rôznych fázach... V tomto prípade dochádza len ku kolízii reagujúcich častíc na rozhraní fáz... Tieto reakcie zahŕňajú interakcie plynná kvapalina, plynná tuhá fáza, tuhá látka a tuhá kvapalina.

Napríklad, interakcia oxid uhličitý a hydroxid vápenatý:

CO 2 (g) + Ca (OH) 2 (roztok) = CaCO3 (tv) + H20

Na klasifikáciu reakcií podľa fázového stavu je užitočné vedieť určiť fázové stavy látok... Je to celkom jednoduché to dosiahnuť pomocou znalostí o štruktúre hmoty, najmä o.

Látky s iónový, atómový alebo kovová kryštálová mriežka, zvyčajne pevný o normálnych podmienkach; látky s molekulárna mriežka, zvyčajne, kvapaliny alebo plyny za normálnych podmienok.

Upozorňujeme, že pri zahrievaní alebo chladení môžu látky prechádzať z jedného fázového stavu do druhého. V tomto prípade je potrebné zamerať sa na podmienky vykonania konkrétnej reakcie a fyzikálne vlastnosti látky.

Napríklad, dostať syntézny plyn vzniká pri veľmi vysokých teplotách, pri ktorých voda - para:

CH 4 (g) + H20 (g) = CO (g) + 3H2 (g)

Teda konverzia pary metán — homogénna reakcia.

Klasifikácia chemických reakcií účasťou katalyzátora

Katalyzátor je látka, ktorá urýchľuje reakciu, ale nie je zahrnutá v reakčných produktoch. Katalyzátor sa zúčastňuje reakcie, ale prakticky sa počas reakcie nespotrebuje. Konvenčná schéma pôsobenia katalyzátora TO keď látky interagujú A + B môže byť zobrazený takto: A + K = AK; AK + B = AB + K.

V závislosti od prítomnosti katalyzátora sa rozlišuje medzi katalytickými a nekatalytickými reakciami.

• Katalytické reakcie Sú reakcie, ktoré prebiehajú za účasti katalyzátorov. Napríklad rozklad bertholletovej soli: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2.
• Nekatalytické reakcie - sú to reakcie, ktoré prebiehajú bez účasti katalyzátora. Napríklad spaľovanie etánu: 2C 2 H 6 + 5O 2 = 2CO 2 + 6 H 2 O.

Všetky reakcie, ktoré prebiehajú v bunkách živých organizmov, prebiehajú za účasti špeciálnych proteínových katalyzátorov - enzýmov. Takéto reakcie sa nazývajú enzymatické.

Mechanizmus účinku a funkcie katalyzátorov sú podrobnejšie rozobrané v samostatnom článku.

Klasifikácia reakcií podľa smeru

Reverzibilné reakcie - sú to reakcie, ktoré môžu prebiehať ako vpred, tak aj v opačnom smere, t.j. keď za daných podmienok môžu reakčné produkty navzájom interagovať. Reverzibilné reakcie zahŕňajú väčšinu homogénnych reakcií, esterifikáciu; reakcie hydrolýzy; hydrogenácia-dehydrogenácia, hydratácia-dehydratácia; výroba amoniaku z jednoduchých látok, oxidácia oxidu siričitého, výroba halogenovodíkov (okrem fluorovodíka) a sírovodíka; syntéza metanolu; získavanie a rozklad uhličitanov a bikarbonátov atď.

Nevratné reakcie - sú to reakcie, ktoré prebiehajú prevažne jedným smerom, t.j. reakčné produkty za týchto podmienok nemôžu navzájom interagovať. Príklady nezvratné reakcie: pálenie; výbušné reakcie; reakcie prebiehajúce za tvorby plynu, zrazeniny alebo vody v roztokoch; rozpúšťanie alkalických kovov vo vode; a pod.

NÁVOD

V disciplíne „Všeobecné a anorganická chémia»

Zborník prednášok zo všeobecnej a anorganickej chémie

Všeobecná a anorganická chémia: učebnica / autor E. N. Mozzhukhina;

GBPOU „Kurgan Basic Medical College“. - Kurgan: KBMK, 2014.- 340 s.

Vydané rozhodnutím redakčnej a publikačnej rady Štátneho autonómneho vzdelávacieho ústavu vyššieho odborného vzdelávania „Inštitút pre rozvoj vzdelávania a sociálnych technológií“

Recenzent: NIE. Gorshkova - kandidátka biologických vied, zástupkyňa riaditeľa pre IMR, Kurgan Basic Medical College

Úvod.
SEKCIA 1. Teoretický základ chémia	8-157
1.1. Periodický zákon a periodický systém od D.I. Mendelejev. Teória štruktúry látok.
1.2 Elektronická štruktúra atómov prvkov.
1.3. Druhy chemických väzieb.
1..4 Štruktúra anorganických látok
1 ..5 Triedy anorganické zlúčeniny.
1.5.1. Klasifikácia, zloženie, nomenklatúra oxidov, kyselín, zásad Spôsoby výroby a ich Chemické vlastnosti.
1.5.2 Klasifikácia, zloženie, nomenklatúra solí. Spôsoby výroby a ich chemické vlastnosti
1.5.3. Amfotérnosť. Chemické vlastnosti amfotérnych oxidov a hydroxidov. Genetický vzťah medzi triedami anorganických zlúčenín.
1..6 Komplexné zlúčeniny.
1..7 Riešenia.
1,8. Teória elektrolytickej disociácie.
1.8.1. Elektrolytická disociácia. Základné ustanovenia. TED. Disociačný mechanizmus.
1.8.2. Reakcie výmeny iónov. Hydrolýza soli.
1.9. Chemické reakcie.
1.9.1. Klasifikácia chemických reakcií. Chemická rovnováha a výtlak.
1.9.2. Redoxné reakcie. Ich elektronická podstata. Klasifikácia a zostavenie rovníc OVR.
1.9.3. Najdôležitejšie oxidačné a redukčné činidlá. ORP za účasti dichrómanu, manganistanu draselného a zriedených kyselín.
1.9.4 Metódy uvádzania koeficientov do RVR
ODDIEL 2. Chémia prvkov a ich zlúčenín.
2.1. P -prvky.
2.1.1. všeobecné charakteristiky prvky skupiny VII periodického systému. Halogény. Chlór, jeho fyzikálne a chemické vlastnosti.
2.1.2. Halogenidy. Biologická úloha halogény.
2.1.3. Chalkogény. Všeobecné charakteristiky prvkov skupiny VI PS D.I. Mendelejev. Kyslíkové zlúčeniny.
2.1.4. Najdôležitejšie zlúčeniny síry.
2.1.5. Hlavná podskupina skupiny V. Všeobecné charakteristiky. Atómová štruktúra, fyzikálne a chemické vlastnosti dusíka. Najdôležitejšie zlúčeniny dusíka.
2.1.6. Štruktúra atómu fosforu, jeho fyzikálne a chemické vlastnosti. Allotropia. Najdôležitejšie zlúčeniny fosforu.
2.1.7. Všeobecné charakteristiky prvkov skupiny IV hlavnej podskupiny periodického systému D.I. Mendelejev. Uhlík a kremík.
2.1.8. Hlavná podskupina III. Skupiny periodického systému D.I. Mendelejev. Bor. Hliník.
2.2. s - prvky.
2.2.1. Všeobecné charakteristiky kovov skupiny II hlavnej podskupiny periodického systému D.I. Mendelejev. Kovy alkalických zemín.
2.2.2. Všeobecné charakteristiky prvkov skupiny I hlavnej podskupiny periodického systému D.I. Mendelejev. Alkalické kovy.
2.3. d-prvky.
2.3.1. Vedľajšia podskupina skupiny I.
2.3.2 .. Sekundárna podskupina skupiny II.
2.3.3. Vedľajšia podskupina skupiny VI
2.3.4. Vedľajšia podskupina skupiny VII
2.3.5. Vedľajšia podskupina skupiny VIII

Vysvetlivka

Zapnuté súčasná etapa rozvoj spoločnosti, prvoradou úlohou je starať sa o zdravie ľudí. Liečba mnohých chorôb je možná vďaka pokroku v chémii pri vytváraní nových látok a materiálov.

Nemať hlboké a všestranné znalosti v oblasti chémie, nepoznať význam pozitívnych resp negatívny vplyv chemické faktory na životné prostredie, nebudete môcť byť kompetentným lekárskym odborníkom. Študenti lekárska fakulta musí mať požadované minimálne znalosti z chémie.

Tento kurz prednáškového materiálu je určený študentom študujúcim základy všeobecnej a anorganickej chémie.

Cieľom tohto kurzu je študovať ustanovenia anorganickej chémie, prezentované na modernej úrovni znalostí; rozšírenie objemu znalostí s prihliadnutím na profesijnú orientáciu. Dôležitým smerom je vytvorenie pevného základu, na ktorom je postavená výučba ďalších špeciálnych chemických odborov (organická a analytická chémia, farmakológia, lieková technológia).

Navrhovaný materiál poskytuje odborné poradenstvoštudentov o prepojení teoretickej anorganickej chémie so špeciálnymi a lekárskymi odbormi.

Hlavnými úlohami učebných osnov tejto disciplíny je zvládnutie základných základov všeobecnej chémie; pri asimilácii obsahu anorganickej chémie študentmi ako vedy, ktorá vysvetľuje súvislosť medzi vlastnosťami anorganických zlúčenín a ich štruktúrou; pri formovaní myšlienok o anorganickej chémii ako základnej disciplíne, na ktorej sú založené odborné znalosti.

Kurz prednášok z odboru „Všeobecná a anorganická chémia“ je zostavený v súlade s požiadavkami štátu vzdelávací štandard(FGOS-4) na minimálnu úroveň prípravy absolventov odboru 060301 „Farmácia“ a je vypracovaný na základe učebných osnov tejto špecializácie.

Kurz prednášok zahŕňa dve sekcie;

1. Teoretické základy chémie.

2. Chémia prvkov a ich zlúčenín: (p-prvky, s-prvky, d-prvky).

Prezentácia učebný materiál prezentované vo vývoji: od väčšiny jednoduché koncepty až komplexné, holistické, zovšeobecňujúce.

Časť „Teoretické základy chémie“ sa zaoberá nasledujúcimi problémami:

1. Periodický zákon a periodická tabuľka chemických prvkov D.I. Mendelejev a teória štruktúry látok.

2. Triedy anorganických látok, vzťah medzi všetkými triedami anorganických látok.

3. Komplexné zlúčeniny, ich použitie v kvalitatívnej analýze.

4. Riešenia.

5. Teória elektrolytickej disociácie.

6. Chemické reakcie.

Pri štúdiu sekcie „Chémia prvkov a ich zlúčenín“ sa berú do úvahy nasledujúce otázky:

1. Charakteristika skupiny a podskupiny, v ktorej sa daný prvok nachádza.

2. Charakterizácia prvku na základe jeho polohy v periodickej tabuľke z pohľadu teórie atómovej štruktúry.

3. Fyzikálne vlastnosti a distribúcia v prírode.

4. Spôsoby získavania.

5. Chemické vlastnosti.

6. Najdôležitejšie súvislosti.

7. Biologická úloha prvku a jeho aplikácia v medicíne.

Osobitná pozornosť sa venuje liekom anorganickej povahy.

V dôsledku štúdia tejto disciplíny by mal študent vedieť:

1. Periodický zákon a charakteristika prvkov periodického systému D.I. Mendelejev.

2. Základy teórie chemických procesov.

3. Štruktúra a reaktivita anorganických látok.

4. Klasifikácia a nomenklatúra anorganických látok.

5. Získanie a vlastnosti anorganických látok.

6. Aplikácia v medicíne.

1. Klasifikujte anorganické zlúčeniny.

2. Vymyslite názvy zlúčenín.

3. Vytvorte genetické prepojenie medzi anorganickými zlúčeninami.

4. Použitie chemických reakcií na preukázanie chemických vlastností anorganických látok vrátane liečivých.

Prednáška číslo 1

Téma: Úvod.

1. Predmet a úlohy chémie

2. Metódy všeobecnej a anorganickej chémie

3. Základné teórie a zákony chémie:

a) atómovo-molekulárna teória.

b) zákon zachovania hmotnosti a energie;

c) periodické právo;

d) teória chemická štruktúra.

anorganická chémia.

1. Predmet a úlohy chémie

Moderná chémia je jednou z prírodných vied a predstavuje systém oddelených odborov: všeobecná a anorganická chémia, analytická chémia, organická chémia, fyzikálna a koloidná chémia, geochémia, kozmochémia atď.

Chémia je veda, ktorá študuje procesy transformácie látok sprevádzané zmenou zloženia a štruktúry, ako aj vzájomné prechody medzi týmito procesmi a inými formami pohybu hmoty.

Hlavným predmetom chémie ako vedy sú teda látky a ich transformácie.

V súčasnej fáze vývoja našej spoločnosti je starostlivosť o ľudské zdravie prvoradou úlohou. Liečba mnohých chorôb je možná vďaka úspechom chémie pri vytváraní nových látok a materiálov: lieky náhrady krvi, polyméry a polymérne materiály.

Bez hlbokých a všestranných znalostí v oblasti chémie a bez pochopenia významu pozitívneho alebo negatívneho vplyvu rôznych chemických faktorov na ľudské zdravie a životné prostredie sa nemôže stať kompetentným zdravotníckym pracovníkom.

Všeobecná chémia. Anorganická chémia.

Anorganická chémia je veda o prvkoch periodickej sústavy a ich jednoduchých a zložitých látkach.

Anorganická chémia je neoddeliteľnou súčasťou všeobecnej chémie. Historicky pri štúdiu chemická interakcia sformulovali sa prvky navzájom, základné chemické zákony, všeobecné zákony priebehu chemických reakcií, teória chemických väzieb, doktrína roztokov a mnoho ďalších, ktoré je predmetom všeobecnej chémie.

Všeobecná chémia teda študuje teoretické koncepty a koncepty, ktoré tvoria základ celého systému chemických znalostí.

Anorganická chémia už dávno prekročila štádium deskriptívnej vedy a v súčasnosti zažíva svoje „znovuzrodenie“ v dôsledku rozsiahleho využívania kvantovo-chemických metód, pásmového modelu energetického spektra elektrónov, objavu valenčných a chemických zlúčenín ušľachtilých plyny a cielená syntéza materiálov so špeciálnymi fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami. Na základe hlbokej štúdie vzťahu medzi chemickou štruktúrou a vlastnosťami úspešne rieši hlavný problém - vytváranie nových anorganických látok s požadovanými vlastnosťami.

2. Metódy všeobecnej a anorganickej chémie.

Z experimentálnych metód chémie je najdôležitejšia metóda chemických reakcií. Chemická reakcia je transformácia niektorých látok na iné zmenou zloženia a chemickej štruktúry. Chemické reakcie umožňujú študovať chemické vlastnosti látok. Chemickými reakciami skúmanej látky možno nepriamo posúdiť jej chemickú štruktúru. Priame metódy stanovenia chemickej štruktúry sú väčšinou založené na použití fyzikálnych javov.

Na základe chemických reakcií sa tiež vykonáva anorganická syntéza, ktorá pre nedávno dosiahol veľký úspech, najmä pri získavaní vysoko čistých zlúčenín vo forme monokryštálov. Toto bolo uľahčené použitím vysokých teplôt a tlakov, vysokého vákua, zavedením metód čistenia bez nádob atď.

Pri chemických reakciách, ako aj pri oddeľovaní látok zo zmesi do čistá forma prípravné metódy zohrávajú dôležitú úlohu: zrážanie, kryštalizácia, filtrácia, sublimácia, destilácia atď. V dnešnej dobe mnohé z týchto klasických prípravných metód boli prijaté ďalší vývoj a vedú v technológii získavania vysoko čistých látok a monokryštálov. Ide o metódy smerovej kryštalizácie, zónovej rekryštalizácie, vákuovej sublimácie, frakčnej destilácie. Jednou z vlastností modernej anorganickej chémie je syntéza a štúdium vysoko čistých látok na monokryštáloch.

Metódy fyzikálno -chemickej analýzy sa široko používajú pri štúdiu roztokov a zliatin, keď je v nich vytvorené zlúčeniny ťažko alebo prakticky nemožné izolovať v individuálnom stave. Potom sa skúmajú fyzikálne vlastnosti systémov v závislosti od zmeny zloženia. Výsledkom je zostavenie diagramu vlastností a zloženia, ktorého analýza umožňuje vyvodiť záver o povahe chemickej interakcie zložiek, tvorbe zlúčenín a ich vlastnostiach.

Na pochopenie podstaty tohto javu samotné experimentálne metódy nestačia, preto Lomonosov povedal, že skutočný chemik musí byť teoretikom. Iba prostredníctvom myslenia, vedeckej abstrakcie a generalizácie sa poznajú prírodné zákony, vznikajú hypotézy a teórie.

Teoretické pochopenie experimentálneho materiálu a vytvorenie koherentného systému chemických znalostí v modernej všeobecnej a anorganickej chémii je založené na: 1) kvantovo-mechanickej teórii štruktúry atómov a periodickej tabuľke prvkov D.I. Mendeleev; 2) kvantovo-chemická teória chemickej štruktúry a doktrína závislosti vlastností látky od „jej chemickej štruktúry; 3) doktrína chemickej rovnováhy založená na koncepte chemickej termodynamiky.

3. Základné teórie a zákony chémie.

Medzi základné zovšeobecnenia chémie a prírodných vied patrí atómovo-molekulárna teória, zákon zachovania hmotnosti a energie,

Periodická tabuľka a teória chemickej štruktúry.

a) Atómovo-molekulárna teória.

Tvorca atómovo-molekulárnych štúdií a objaviteľ zákona o zachovaní hmotnosti látok M.V. Lomonosov je právom považovaný za zakladateľa vedeckej chémie. Lomonosov jasne rozlíšil dva stupne v štruktúre hmoty: prvky (v našom ponímaní atómy) a telesá (molekuly). Podľa Lomonosova sú molekuly jednoduchých látok tvorené rovnakými atómami a molekuly zložitých látok sú tvorené rôznymi atómami. Atómovo-molekulárna teória získala univerzálne uznanie na začiatku 19. storočia po schválení Daltonovej atomistiky v chémii. Odvtedy sa molekuly stali hlavným predmetom výskumu v chémii.

b) Zákon zachovania hmotnosti a energie.

V roku 1760 Lomonosov sformuloval jeden zákon hmotnosti a energie. Ale pred začiatkom XX storočia. tieto zákony sa posudzovali nezávisle od seba. Chémia sa zaoberala predovšetkým zákonom zachovania hmotnosti hmoty (hmotnosť látok, ktoré vstúpili do chemickej reakcie, sa rovná hmotnosti látok vytvorených v dôsledku reakcie).

Napríklad: 2КСlO 3 = 2 КСl + 3O 2

Vľavo: 2 atómy draslíka vpravo: 2 atómy draslíka

2 atómy chlóru 2 atómy chlóru

6 atómov kyslíka 6 atómov kyslíka

Fyzika sa zaoberala zákonom zachovania energie. V roku 1905 A. Einstein, zakladateľ modernej fyziky, ukázal, že medzi hmotou a energiou existuje vzťah vyjadrený rovnicou E = mc 2, kde E je energia, m je hmotnosť; с - rýchlosť svetla vo vákuu.

c) Periodický zákon.

Najdôležitejšou úlohou anorganickej chémie je študovať vlastnosti prvkov a identifikovať všeobecné zákony ich vzájomnej chemickej interakcie. Najväčšiu vedeckú generalizáciu pri riešení tohto problému urobil D.I. Mendelejeva, ktorý objavil Periodický zákon a jeho grafické vyjadrenie - Periodickú tabuľku. Iba v dôsledku tohto objavu bola možná chemická predikcia, predikcia nových faktov. Preto je Mendeleev zakladateľom modernej chémie.

Mendelejevov periodický zákon je základom prirodzeného
systematika chemických prvkov. Chemický prvok - agregát
atómy s rovnakým jadrovým nábojom. Pravidelnosť zmeny vlastností
chemické prvky sú určené periodickým zákonom. Učenie o
štruktúra atómov vysvetľovala fyzikálny význam periodického zákona.
Ukázalo sa, že frekvencia zmien vlastností prvkov a ich zlúčenín
závisí od periodicky sa opakujúcej podobnej štruktúry elektroniky
škrupiny ich atómov. Chemické a niektoré fyzikálne vlastnosti závisia od
štruktúra elektrónového obalu, najmä jeho vonkajšie vrstvy. Preto
Periodický zákon je vedeckým základom pre štúdium najdôležitejších vlastností prvkov a ich zlúčenín: acido-bázických, redoxných, katalytických, komplexotvorných, polovodičových, kovovo-chemických, kryštalicko-chemických, rádiochemických atď.

Periodická tabuľka hrala tiež kolosálnu úlohu pri štúdiu prírodnej a umelej rádioaktivity, uvoľňovania intranukleárnej energie.

Periodický zákon a periodická tabuľka sa neustále vyvíjajú a zdokonaľujú. Dôkazom toho je moderná formulácia periodického zákona: vlastnosti prvkov, ako aj formy a vlastnosti ich zlúčenín, periodicky závisia od veľkosti náboja jadra ich atómov. Kladný náboj jadra, a nie atómová hmotnosť, sa teda ukázal ako presnejší argument, od ktorého závisia vlastnosti prvkov a ich zlúčenín.

d) Teória chemickej štruktúry.

Základnou úlohou chémie je študovať vzťah medzi chemickou štruktúrou látky a jej vlastnosťami. Vlastnosti látky sú funkciou jej chemickej štruktúry. Pred A.M. Butlerov veril, že vlastnosti látky sú určené jej kvalitatívnym a kvantitatívnym zložením. Bol prvým, kto sformuloval základný návrh svojej teórie chemickej štruktúry. Chemická podstata komplexnej častice je teda daná povahou častíc základných zložiek, ich počtom a chemickou štruktúrou. V preklade do moderného jazyka to znamená, že vlastnosti molekuly sú určené povahou atómov, z ktorých sa skladá, ich počtom a chemickou štruktúrou. Teória chemickej štruktúry spočiatku hovorila o chemických zlúčeninách s molekulárnou štruktúrou. V súčasnosti je Butlerovova teória považovaná za všeobecnú chemickú teóriu štruktúry chemických zlúčenín a závislosti ich vlastností od chemickej štruktúry. Táto teória je pokračovaním a vývojom Lomonosovových atómovo-molekulárnych učení.

4. Úloha domácich a zahraničných vedcov vo vývoji všeobecných a

anorganická chémia.

p / p	Vedci	Dátumy života	Najdôležitejšie práce a objavy v oblasti chémie
1.	Avogadro Amedo (Taliansko) |	1776-1856	Avogadrov zákon 1
2.	Arrhenius Svante (Švédsko)	1859-1927	Teória elektrolytickej disociácie
3.	Beketov N.N. (Rusko)	1827-1911	Množstvo kovových aktivít. Základy alumotermie.
4.	Berthollet Claude Louis (Francúzsko)	1748-1822	Podmienky toku chemických reakcií. Výskum plynu. Bertolethova soľ.
5.	Berzelius Iene Jacob (Švédsko)	1779-1848	Stanovenie atómových hmotností prvkov. Zavedenie označovania písmen pre chemické prvky.
6.	Boyle Robert (Anglicko)	1627-1691	Stanovenie pojmu chemický prvok. Závislosť objemov plynu na tlaku.
7.	Bohr Niels (Dánsko)	1887-1962	Teória štruktúry atómu. 1
8.	Van't Hoff Jakob Hendrik (Holandsko)	1852-1911	Výskum riešení; jeden zo zakladateľov fyzikálnej chémie a stereochémie.
9.	Gay Lussac Joseph (Francúzsko)	1778-1850	Plynové zákony Gaya Lussaca. Výskum anoxických kyselín; technológia kyseliny sírovej.
10.	Hess German Ivanov (Rusko)	1802-1850	Objav základného zákona termochémie. Vývoj ruskej chemickej nomenklatúry. Analýza minerálov.
11.	Dalton John (Anglicko)	1766-1844	Zákon viacnásobných vzťahov. Zavádzanie chemických znakov a vzorcov. Odôvodnenie atómovej teórie.
12.	Curie-Sklodowska Maria (Francúzsko, vlasť Poľsko)	1867-1934	Objavenie polónia a rádia; štúdium vlastností rádioaktívnych látok. Izolácia kovového rádia.
13.	Lavoisier Antoine Laurent (Francúzsko)	1743-1794	Základ vedeckej chémie, ustanovenie kyslíkovej teórie spaľovania, povaha vody. Vytvorenie učebnice chémie na základe nových pohľadov.
14.	Le Chatelier Loon Henri (Francúzsko)	1850-1936	Všeobecný zákon posunu rovnováhy v závislosti od vonkajších podmienok (Le Chatelierov princíp)
15.	Lomonosov Michail Vasilievič	1741-1765	Zákon zachovania hmotnosti látok.
			Aplikácia kvantitatívnych metód v chémii; rozvoj základných ustanovení kinetickej teórie plynov. Založenie prvého ruského chemického laboratória. Vypracovanie sprievodcu po hutníctve a baníctve. Tvorba výroby mozaiky.
16.	Dmitrij Mendelejev (Rusko)	1834-1907	Periodický zákon a periodická tabuľka chemických prvkov (1869). Teória hydratácie roztokov. „Základy chémie“. Výskum plynu, objav kritickej teploty atď.
17.	Priestley Joseph (Anglicko)	1733-1804	Objav a výskum kyslíka, chlorovodíka, amoniaku, oxidu uhoľnatého, oxidu dusíka a ďalších plynov.
18.	Rutherford Ernest (Anglicko)	1871-1937	Planetárna teória štruktúry atómu. Dôkaz spontánneho rádioaktívneho rozpadu s uvoľňovaním lúčov alfa, beta, gama.
19.	Jacobi Boris Semenovich (Rusko)	1801-1874	Objav galvanického pokovovania a jeho zavedenie do praxe tlače a razenia mincí.
20.	Iné

Otázky pre sebaovládanie:

1. Hlavné úlohy všeobecnej a anorganickej chémie.

2. Metódy chemických reakcií.

3. Prípravné metódy.

4. Metódy fyzikálnej a chemickej analýzy.

5. Základné zákony.

6. Základné teórie.

Prednáška číslo 2

Téma: „Štruktúra atómu a periodický zákon D.I. Mendelejev "

Plán

1. Štruktúra atómu a izotopov.

2. Kvantové čísla. Pauliho princíp.

3. Periodická tabuľka chemických prvkov vo svetle teórie štruktúry atómu.

4. Závislosť vlastností prvkov od štruktúry ich atómov.

Periodický zákon D.I. Mendeleev odhalil prepojenie chemických prvkov. Štúdium periodického zákona vyvolalo niekoľko otázok:

1. Aký je dôvod podobností a rozdielov medzi prvkami?

2. Čo vysvetľuje periodickú zmenu vlastností prvkov?

3. Prečo sa susedné prvky toho istého obdobia vo vlastnostiach výrazne líšia, hoci ich atómové hmotnosti sa líšia malým množstvom a naopak, v podskupinách je rozdiel v atómových hmotách susedných prvkov veľký, ale vlastnosti sú podobné?

4. Prečo je usporiadanie prvkov v poradí rastúcich atómových hmot narušené prvkami argón a draslík; kobalt a nikel; telúr a jód?

Väčšina vedcov uznala skutočnú existenciu atómov, ale držala sa metafyzických názorov (atóm je najmenšia nedeliteľná častica hmoty).

Na konci XIX storočia bola stanovená komplexná štruktúra atómu a možnosť transformácie niektorých atómov za určitých podmienok na iné. Prvé častice nachádzajúce sa v atóme boli elektróny.

Bolo známe, že pri silnej žiarovke a pri ultrafialovom osvetlení z povrchu kovov sú negatívne elektróny a kovy kladne nabité. Pri zisťovaní povahy tejto elektriny veľký význam mal diela ruského vedca A.G. Stoletov a anglický vedec W. Crookes. V roku 1879 Crookes skúmal javy elektrónových lúčov v magnetických a elektrických poliach pod vplyvom vysokého napätia elektrického prúdu. Vlastnosť katódových lúčov uviesť telesá do pohybu a zažiť výchylky v magnetických a elektrických poliach umožnila dospieť k záveru, že ide o materiálne častice nesúce najmenej negatívny náboj.

V roku 1897 J. Thomson (Anglicko) preskúmal tieto častice a nazval ich elektróny. Pretože elektróny je možné získať nezávisle od látky, z ktorej sú elektródy zložené, dokazuje to, že elektróny sú súčasťou atómov akéhokoľvek prvku.

V roku 1896 A. Becquerel (Francúzsko) objavil fenomén rádioaktivity. Zistil, že zlúčeniny uránu majú schopnosť vyžarovať neviditeľné lúče, ktoré pôsobia na fotografickú dosku zabalenú v čiernom papieri.

V roku 1898 pokračujúc vo výskume Becquerela, M. Curie -Skladovskaya a P. Curieho objavili dva nové prvky v uránovej rude - rádium a polónium, ktoré majú veľmi vysokú radiačnú aktivitu.

rádioaktívny prvok

Vlastnosť atómov rôznych prvkov spontánne sa transformovať na atómy iných prvkov sprevádzaná emisiou lúčov alfa, beta a gama, ktoré nie sú viditeľné voľným okom, sa nazýva rádioaktivita.

V dôsledku toho je fenomén rádioaktivity priamym dôkazom komplexnej štruktúry atómov.

Elektróny sú súčasťou atómov všetkých prvkov. Elektróny sú však negatívne nabité a atóm ako celok je elektricky neutrálny, potom je zrejmé, že vo vnútri atómu je kladne nabitá časť, ktorá svojim nábojom kompenzuje negatívny náboj elektrónov.

Experimentálne údaje o prítomnosti pozitívne nabitého jadra a jeho umiestnení v atóme získal v roku 1911 E. Rutherford (Anglicko), ktorý navrhol planetárny model atómovej štruktúry. Podľa tohto modelu sa atóm skladá z pozitívne nabitého jadra, ktoré je veľmi malé. Takmer všetka hmotnosť atómu je koncentrovaná v jadre. Atóm ako celok je elektricky neutrálny, a preto sa celkový náboj elektrónov musí rovnať náboju jadra.

Štúdie G. Moseleyho (Anglicko, 1913) ukázali, že kladný náboj atómu je číselne rovnaký ako radové číslo prvku v periodickej sústave D.I. Mendelejev.

Radové číslo prvku teda označuje počet kladných nábojov atómového jadra, ako aj počet elektrónov pohybujúcich sa v poli jadra. Toto je fyzický význam sériového čísla prvku.

Podľa jadrového modelu má atóm vodíka najjednoduchšiu štruktúru: jadro nesie jeden elementárny kladný náboj a hmotnosť blízku jednote. Hovorí sa mu protón („najjednoduchší“).

V roku 1932 fyzik D.N. Chadwick (Anglicko) zistil, že lúče emitované pri bombardovaní atómu časticami alfa majú obrovskú penetračnú schopnosť a predstavujú prúd elektricky neutrálnych častíc - neutrónov.

Na základe štúdie jadrové reakcie D.D. Ivanenko (fyzik, ZSSR, 1932) a zároveň V. Heisenberg (Nemecko) sformulovali protónovo-neutrónovú teóriu štruktúry atómových jadier, podľa ktorej atómové jadrá pozostávajú z pozitívne nabitých častíc-protónov a neutrálnych častíc-neutrónov ( 1 P) - protón má relatívnu hmotnosť 1 a relatívny náboj + 1,1

(1 n) - neutrón má relatívnu hmotnosť 1 a náboj 0.

Kladný náboj jadra je teda určený počtom protónov v ňom a je rovný poradovému číslu prvku v PS; hmotnostné číslo - A (relatívna hmotnosť jadra) sa rovná súčtu protónov (Z) neutrónov (N):

A = Z + N; N = A- Z

Izotopy

Atómy jedného prvku s rovnakým jadrovým nábojom a rôznym hmotnostným číslom sú izotopy. Izotopy jedného prvku majú rovnaký počet protónov, ale iné číslo neutróny.

Izotopy vodíka:

1 H 2 H 3 H 3 - hmotnostné číslo

1 - náboj jadra

protium deuterium tritium

Z = 1 Z = 1 Z = 1

N = 0 N = 1 N = 2

1 protón 1 protón 1 protón

0 neutrónov 1 neutrón 2 neutróny

Izotopy jedného prvku majú rovnaké chemické vlastnosti a sú označené jedným chemickým symbolom, zaberajú jedno miesto v P.S. Pretože hmotnosť atómu je prakticky rovnaká ako hmotnosť jadra (hmotnosť elektrónov je zanedbateľná), potom je každý izotop prvku charakterizovaný, podobne ako jadro, hmotnostným číslom a prvok atómovou hmotnosťou. Atómová hmotnosť prvku je aritmetický priemer medzi hmotnostným počtom izotopov prvku, pričom sa berie do úvahy percento každého izotopu v prírode.

Navrhol Rutherford jadrovej teórieštruktúra atómu sa rozšírila, ale neskôr sa vedci stretli s niekoľkými zásadnými ťažkosťami. Podľa klasickej elektrodynamiky by elektrón mal vyžarovať energiu a pohybovať sa nie v kruhu, ale po špirálovej krivke a nakoniec spadnúť na jadro.

V 20. rokoch XX storočia. vedci zistili, že elektrón má dvojakú povahu, má vlastnosti vlny a častice.

Hmotnosť elektrónu je 1 ___ hmotnosti vodíka, relatívny náboj

sa rovná (-1). Počet elektrónov v atóme sa rovná poradovému číslu prvku. Elektrón sa pohybuje v celom objeme atómu a vytvára elektrónový mrak s nerovnomernou hustotou záporného náboja.

Myšlienka duálnej povahy elektrónu viedla k vytvoreniu kvantovo-mechanickej teórie štruktúry atómu (1913, dánsky vedec N. Bohr). Hlavnou tézou kvantovej mechaniky je, že mikročastice majú vlnovú povahu a vlny sú vlastnosťami častíc. Kvantová mechanika zvažuje pravdepodobnosť nájdenia elektrónu v priestore okolo jadra. Oblasť najpravdepodobnejšieho nálezu elektrónu v atóme (≈ 90%) sa nazýva atómový orbitál.

Každý elektrón v atóme zaberá konkrétny orbitál a tvorí elektrónový oblak, ktorý je zbierkou rôznych polôh rýchlo sa pohybujúceho elektrónu.

Chemické vlastnosti prvkov sú určené štruktúrou elektrónových obalov ich atómov.

Podobné informácie.

Chémia- náuka o látkach, zákony ich premien (fyzikálne a chemické vlastnosti) a aplikácia.

V súčasnosti je známych viac ako 100 tisíc anorganických a viac ako 4 milióny organických zlúčenín.

Chemické javy: niektoré látky sa menia na iné, ktoré sa od pôvodného líšia zložením a vlastnosťami, pričom zloženie jadier atómov sa nemení.

Fyzikálne javy: mení sa fyzikálny stav látok (odparovanie, topenie, elektrická vodivosť, žiarenie tepla a svetla, kujnosť atď.) Alebo sa tvoria nové látky so zmenou zloženia atómových jadier.

Atómová - molekulárna veda.

1. Všetky látky sa skladajú z molekúl.

Molekula - najmenšia častica látky, ktorá má svoje chemické vlastnosti.

2. Molekuly sa skladajú z atómov.

Atom - najmenšia častica chemického prvku, ktorá si zachováva všetky svoje chemické vlastnosti. Rôzne atómy zodpovedajú rôznym prvkom.

3. Molekuly a atómy sú v neustálom pohybe; sú medzi nimi sily príťažlivosti a odporu.

Chemický prvok - Jedná sa o typ atómov, charakterizovaný určitými jadrovými nábojmi a štruktúrou elektrónových obalov. V súčasnosti je známych 118 prvkov: 89 z nich sa nachádza v prírode (na Zemi), ostatné sa získavajú umelo. Atómy existujú vo voľnom stave v zlúčeninách s atómami rovnakých alebo iných prvkov, ktoré tvoria molekuly. Schopnosť atómov interagovať s inými atómami a formovať sa chemické zlúčeniny určuje jeho štruktúra. Atómy sa skladajú z pozitívne nabitého jadra a negatívne nabitých elektrónov, ktoré sa pohybujú okolo neho a tvoria elektricky neutrálny systém, ktorý sa riadi zákonmi charakteristickými pre mikrosystémy.

Atómové jadro - centrálna časť atómu, pozostávajúca z Zprotons a N. neutróny, v ktorých je koncentrovaná väčšina atómov.

Jadrový náboj - pozitívny, veľkosťou rovnajúci sa počtu protónov v jadre alebo elektrónov v neutrálnom atóme a zhoduje sa s radovým číslom prvku v periodickej sústave.

Súčet protónov a neutrónov atómové jadro nazývané hromadné číslo A = Z + N..

Izotopy - chemické prvky s rovnakými jadrovými nábojmi, ale rôznymi hmotnostnými číslami v dôsledku rozdielneho počtu neutrónov v jadre.

Masívne číslo ® Nabite ® jadrá

A Z

63 29

Cu a

65 29

35 17

Cl a

37 17

Chemický vzorec - toto je podmienený záznam o zložení látky pomocou chemických znakov (navrhnutých v roku 1814 J. Berzeliusom) a indexov (index je číslo vpravo pod symbolom. Udáva počet atómov v molekule). Chemický vzorec ukazuje atómy, ktorých prvky a v akom pomere sú v molekule navzájom spojené.

Allotropia - fenomén vzniku niekoľkých jednoduchých látok chemickým prvkom, líšiacich sa štruktúrou a vlastnosťami. Jednoduché látky - molekuly, pozostávajú z atómov rovnakého prvku.

C.falošné látky - molekuly, pozostávajú z atómov rôznych chemických prvkov.

Konštanta atómovej hmotnosti sa rovná 1/12 hmotnosti izotopu 12 C. - hlavný izotop prírodného uhlíka.

m u = 1/12 m (12 ° C ) = 1 amu = 1,66057 10-24 g

Relatívna atómová hmotnosť (A r) je bezrozmerné množstvo rovnajúce sa pomeru priemernej hmotnosti atómu prvku (berúc do úvahy percento izotopov v prírode) k 1/12 hmotnosti atómu 12 C.

Priemerná absolútna hmotnosť atómu (m) sa rovná relatívnej atómovej hmotnosti vynásobenej amu.

A r (Mg) = 24,312

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

Relatívna molekulová hmotnosť (Pán) je bezrozmerná hodnota, ktorá ukazuje, koľkokrát je hmotnosť molekuly danej látky väčšia ako 1/12 hmotnosti atómu uhlíka 12 C.

M g = m g / (1/12 m a (12 ° C))

Pán - hmotnosť molekuly danej látky;

m a (12 ° C) je hmotnosť atómu uhlíka 12 C.

M g = S A g (e). Relatívna molekulová hmotnosť látky sa rovná súčtu relatívnych atómových hmotností všetkých prvkov, pričom sa zohľadňujú indexy.

Príklady.

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

Absolútna hmotnosť molekuly sa rovná relatívnej molekulovej hmotnosti vynásobenej amu. Počet atómov a molekúl v bežných vzorkách látok je veľmi veľký, preto sa pri charakterizácii množstva látky používa špeciálna meracia jednotka - mol.

Množstvo látky, mol . Znamená určitý počet štruktúrnych prvkov (molekuly, atómy, ióny). Označenén , merané v mol. Mól je množstvo látky obsahujúcej toľko častíc, koľko je atómov v 12 g uhlíka.

Avogadrovo číslo (N A ). Počet častíc v 1 móle akejkoľvek látky je rovnaký a rovná sa 6,02 10 23. (Avogadrova konštanta má rozmer mol -1).

Príklad.

Koľko molekúl je v 6,4 g síry?

Molekulová hmotnosť síry je 32 g / mol. Stanovte množstvo g / mol látky v 6,4 g síry:

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

Určme počet štruktúrnych jednotiek (molekúl) pomocou konštanty Avogadro N A

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

Molárna hmota ukazuje hmotnosť 1 molu látky (označenáM).

M = m / n

Molárna hmotnosť látky sa rovná pomeru hmotnosti látky k zodpovedajúcemu množstvu látky.

Molárna hmotnosť látky je číselne rovnaká ako jej relatívna molekulová hmotnosť, avšak prvá hodnota má rozmer g / mol a druhá je bezrozmerná.

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

To znamená, že ak je hmotnosť určitej molekuly napríklad 80 amu. ( SO 3 ), potom je hmotnosť jedného molu molekúl 80 g. Avogadrova konštanta je koeficient proporcionality, ktorý zaisťuje prechod z molekulárnych na molárne pomery. Všetky tvrdenia týkajúce sa molekúl zostávajú v platnosti pre krtky (pri náhrade, ak je to potrebné, amu za d) Napríklad reakčná rovnica: 2 Na + Cl2 2 NaCl , znamená, že dva atómy sodíka reagujú s jednou molekulou chlóru alebo, čo je to isté, dva moly sodíka reagujú s jedným molom chlóru.

Chemický kurz v školách sa začína v 8. ročníku štúdiom všeobecných základov vedy: možné typy väzby medzi atómami, typy kryštálové mreže a najbežnejšie reakčné mechanizmy. To sa stáva základom pre štúdium dôležitej, ale konkrétnejšej časti - anorganiky.

Čo to je

Je to veda, ktorá zvažuje princípy štruktúry, základné vlastnosti a reaktivitu všetkých prvkov periodickej tabuľky. Dôležitú úlohu v anorganike má periodický zákon, ktorý nariaďuje systematické triedenie látok podľa zmeny ich hmotnosti, počtu a druhu.

Kurz sa zaoberá aj zlúčeninami vytvorenými interakciou prvkov tabuľky (jedinou výnimkou je oblasť uhľovodíkov, o ktorej sa uvažuje v kapitolách organickej hmoty). Úlohy z anorganickej chémie vám umožnia vypracovať teoretické znalosti získané v praxi.

Veda v historickom aspekte

Názov „anorganický“ vznikol v súlade s myšlienkou, že pokrýva časť chemických znalostí, ktoré nesúvisia s činnosťou biologických organizmov.

Časom sa ukázalo, že áno väčšina organický svet môže tiež produkovať „neživé“ zlúčeniny a uhľovodíky akéhokoľvek druhu sa syntetizujú v laboratórnych podmienkach. Z kyanátu amónneho, čo je soľ v chémii prvkov, bol nemecký vedec Wöhler schopný syntetizovať močovinu.

Aby sa zabránilo zámene s nomenklatúrou a klasifikáciou typov výskumu v oboch vedách, učebné osnovy pre školské a univerzitné kurzy v nadväznosti na všeobecnú chémiu zahŕňajú štúdium anorganiky ako základnej disciplíny. Vo vedeckom svete podobná sekvencia pretrváva.

Triedy anorganických látok

Chémia poskytuje takú prezentáciu materiálu, v ktorej úvodné kapitoly anorganiky uvažujú o periodickom zákone prvkov. špeciálny typ, ktorý je založený na predpoklade, že atómové náboje jadier ovplyvňujú vlastnosti látok a tieto parametre sa cyklicky menia. Tabuľka bola pôvodne postavená ako odraz zvýšenia atómových hmotností prvkov, ale čoskoro bola táto sekvencia odmietnutá kvôli nesúladu v aspekte, v ktorom je potrebné túto otázku zvážiť. anorganické látky.

Chémia okrem periodickej tabuľky predpokladá prítomnosť asi stovky číslic, zhlukov a diagramov odrážajúcich periodicitu vlastností.

V súčasnosti je populárna konsolidovaná verzia úvahy o takom koncepte, akým sú triedy anorganickej chémie. Stĺpce tabuľky označujú prvky v závislosti od fyzikálne a chemické vlastnosti, v riadkoch - obdobia podobné sebe.

Jednoduché anorganické látky

Znak v periodickej tabuľke a jednoduchá látka vo voľnom stave sú najčastejšie rôzne veci. V prvom prípade sa odráža iba konkrétny typ atómov, v druhom - typ spojenia častíc a ich vzájomný vplyv v stabilných formách.

Chemická väzba v jednoduchých látkach určuje ich rozdelenie do rodín. Rozlišujú sa teda dve široké odrody atómových skupín - kovy a nekovy. Prvá rodina obsahuje 96 prvkov zo 118 študovaných.

Kovy

Kovový typ predpokladá prítomnosť rovnomernej väzby medzi časticami. Interakcia je založená na zdieľaní elektrónov v mriežke, ktorá sa vyznačuje nesmernosťou a nenasýtenosťou. Preto kovy dobre vedú teplo a náboje, majú kovový lesk, kujnosť a ťažnosť.

Kovy sú obvykle v periodickej tabuľke vľavo, keď je nakreslená rovná čiara od bóru k astatínu. Prvky blízko polohy tejto čiary majú najčastejšie hraničný charakter a vykazujú dualitu vlastností (napríklad germánium).

Väčšina kovov tvorí zásadité zlúčeniny. Oxidačné stavy takýchto látok spravidla nepresahujú dva. V skupine sa kovovosť zvyšuje a v období klesá. Rádioaktívny francium napríklad vykazuje zásaditejšie vlastnosti ako sodík a v halogénovej rodine má jód dokonca kovový lesk.

V období je iná situácia - končia sa podúrovne, pred ktorými sú látky s opačnými vlastnosťami. V horizontálnom priestore periodickej tabuľky sa prejavená reaktivita prvkov mení od zásaditých cez amfotérne na kyslé. Kovy sú dobrými redukčnými činidlami (pri vytváraní väzieb prijímajú elektróny).

Nekovy

Tento typ atómu je zaradený do hlavných tried anorganickej chémie. Nekovy zaberajú pravú stranu periodickej tabuľky a vykazujú typicky kyslé vlastnosti. Tieto prvky sa najčastejšie nachádzajú vo forme zlúčenín navzájom (napríklad boritany, sírany, voda). Vo voľnom molekulárny stav je známa existencia síry, kyslíka a dusíka. Existuje aj niekoľko nekovových diatomických plynov - okrem dvoch vyššie uvedených to zahŕňa vodík, fluór, bróm, chlór a jód.

Sú to najrozšírenejšie látky na Zemi - predovšetkým kremík, vodík, kyslík a uhlík. Jód, selén a arzén sú veľmi zriedkavé (sem patria aj rádioaktívne a nestabilné konfigurácie, ktoré sa nachádzajú v posledných obdobiach tabuľky).

V zlúčeninách sa nekovy správajú predovšetkým ako kyseliny. Sú to silné oxidanty vďaka možnosti pripojenia ďalšieho počtu elektrónov na dokončenie úrovne.

anorganické

Okrem látok, ktoré sú reprezentované jednou skupinou atómov, sa rozlišujú zlúčeniny, ktoré obsahujú niekoľko rôznych konfigurácií. Také látky môžu byť binárne (pozostávajúce z dvoch rôznych častíc), troj-, štvorprvkové a podobne.

Dvojprvkové látky

Chémia pripisuje mimoriadny význam binarite väzieb v molekulách. Triedy anorganických zlúčenín sa zvažujú aj z hľadiska väzby vytvorenej medzi atómami. Môže byť iónový, kovový, kovalentný (polárny alebo nepolárny) alebo zmiešaný. Obvykle tieto látky jasne vykazujú zásadité (za prítomnosti kovu), amfotérne (duálne - obzvlášť typické pre hliník) alebo kyslé (ak existuje prvok s oxidačným stavom +4 a vyšším).

Trojprvkoví spoločníci

Témy anorganickej chémie umožňujú zvážiť tento typ kombinácie atómov. Zlúčeniny pozostávajúce z viac ako dvoch skupín atómov (najčastejšie sa anorganické látky zaoberajú trojprvkovými druhmi) sa obvykle tvoria za účasti zložiek, ktoré sa navzájom výrazne líšia vo fyzikálno-chemických parametroch.

Možné typy väzieb sú kovalentné, iónové a zmiešané. Trojprvkové látky v správaní sú zvyčajne podobné binárnym kvôli tomu, že jedna zo síl interatomickej interakcie je oveľa silnejšia ako druhá: slabá sa vytvára na druhom mieste a má schopnosť rýchlejšie sa disociovať v roztoku. .

Kurzy anorganickej chémie

Drvivú väčšinu anorganických látok študovaných v kurze možno posúdiť jednoduchou klasifikáciou v závislosti od ich zloženia a vlastností. Existujú teda oxidy a soli. Je lepšie začať zvažovať ich vzťah so zoznámením sa s konceptom oxidovaných foriem, v ktorých sa môže objaviť takmer každá anorganická látka. Chémia týchto spoločníkov je diskutovaná v kapitolách o oxidoch.

Oxidy

Oxid je zlúčenina akéhokoľvek chemického prvku s kyslíkom v oxidačnom stave rovným -2 (v peroxidoch -1). K vytvoreniu väzby dochádza v dôsledku spätného rázu a prichytenia elektrónov s redukciou O 2 (keď je najviac elektronegatívnym prvkom kyslík).

V závislosti od druhej skupiny atómov môžu vykazovať kyslé aj amfotérne a zásadité vlastnosti. Ak v oxide nepresahuje oxidačný stav +2, ak je nekovový - od +4 a vyššie. Vo vzorkách s duálnou povahou parametrov je dosiahnutá hodnota +3.

Kyseliny anorganické

Kyslé zlúčeniny reagujú na médium menej ako 7 kvôli obsahu vodíkových katiónov, ktoré môžu ísť do roztoku a následne ich nahradiť kovovým iónom. Podľa klasifikácie ide o komplexné látky. Väčšinu kyselín je možné získať zriedením zodpovedajúcich oxidov vodou, napríklad za vzniku kyseliny sírovej po hydratácii SO3.

Základná anorganická chémia

Vlastnosti tohto typu zlúčenín sú dané prítomnosťou hydroxylového radikálu OH, ktorý dáva reakciu médiu nad 7. Rozpustné zásady sa nazývajú zásady, sú najsilnejšie v tejto triede látok v dôsledku úplnej disociácie (rozkladu na ióny v kvapaline). OH skupinu počas tvorby solí je možné nahradiť kyslými zvyškami.

Anorganická chémia je dvojaká veda, ktorá dokáže popísať látky z rôznych uhlov pohľadu. V protolytickej teórii sú bázy považované za akceptory vodíkového katiónu. Tento prístup rozširuje koncepciu tejto triedy látok a nazýva akúkoľvek látku schopnú prijímať protón zásadou.

Soľ

Tento typ zlúčenín je medzi zásadami a kyselinami, pretože je produktom ich interakcie. Kovový ión (niekedy amónny, fosfóniový alebo hydróniový) zvyčajne funguje ako katión a kyslý zvyšok pôsobí ako aniónová látka. Pri tvorbe soli je vodík nahradený inou látkou.

V závislosti od pomeru množstva reagencií a ich vzájomnej sily je racionálne zvážiť niekoľko typov interakčných produktov:

• zásadité soli sa získajú, ak hydroxylové skupiny nie sú úplne substituované (tieto látky majú zásaditú reakciu média);
• kyslé soli sa tvoria v opačnom prípade - s nedostatkom reaktívnej bázy v zlúčenine čiastočne zostáva vodík;
• najznámejšie a najzrozumiteľnejšie sú priemerné (alebo normálne) vzorky - sú výsledkom úplnej neutralizácie činidiel za tvorby vody a látky s iba kovovým katiónom alebo jeho analógom a kyslým zvyškom.

Anorganická chémia je veda, ktorá zahŕňa rozdelenie každej z tried na fragmenty, o ktorých sa uvažuje iný čas: niektorí - skôr, iní - neskôr. Vďaka hlbšej štúdii sa rozlišujú 4 ďalšie druhy solí:

• Dvojky obsahujú jeden anión v prítomnosti dvoch katiónov. Obvykle sa také látky získavajú zlúčením dvoch solí s rovnakým kyslým zvyškom, ale rôznymi kovmi.
• Zmiešaný typ je opakom predchádzajúceho: je založený na jednom katióne s dvoma rôznymi aniónmi.
• Kryštalické hydráty sú soli, ktorých vzorec je voda v kryštalickom stave.
• Komplexy sú látky, v ktorých sú katióny, anióny alebo obidva prezentované vo forme zhlukov s tvoriacim prvkom. Také soli je možné získať hlavne z prvkov podskupiny B.

K ďalším látkam zaradeným do workshopu anorganickej chémie, ktoré je možné klasifikovať ako soli alebo ako samostatné kapitoly znalostí, patria hydridy, nitridy, karbidy a intermetalické látky (zlúčeniny niekoľkých kovov, ktoré nie sú zliatinou).

Výsledky

Anorganická chémia je veda, ktorá zaujíma každého odborníka v tejto oblasti bez ohľadu na jeho záujmy. Obsahuje prvé kapitoly vyučované v škole o tomto predmete. Kurz anorganickej chémie ponúka systematizáciu veľkého množstva informácií v súlade s zrozumiteľnou a jednoduchou klasifikáciou.

Klasifikácia chemických reakcií v anorganickej a organickej chémii sa vykonáva na základe rôznych klasifikačných charakteristík, ktorých informácie sú uvedené v nasledujúcej tabuľke.

Zmenou oxidačného stavu prvkov

Prvý znak klasifikácie je založený na zmene oxidačného stavu prvkov, ktoré tvoria činidlá a produkty.
a) redox
b) bez zmeny oxidačného stavu
Redox sa nazývajú reakcie sprevádzané zmenou oxidačných stavov chemických prvkov, ktoré tvoria činidlá. Redox v anorganickej chémii zahŕňa všetky substitučné reakcie a rozkladné reakcie a zlúčeniny, v ktorých je zahrnutá najmenej jedna jednoduchá látka. Všetky výmenné reakcie patria do reakcií, ktoré prebiehajú bez zmeny oxidačných stavov prvkov, ktoré tvoria reaktanty a reakčné produkty.

Podľa počtu a zloženia činidiel a produktov

Chemické reakcie sú klasifikované podľa povahy procesu, to znamená podľa počtu a zloženia činidiel a produktov.

Zložené reakcie sa nazývajú chemické reakcie, v dôsledku ktorých sa komplexné molekuly získavajú z niekoľkých jednoduchších, napríklad:
4Li + O2 = 2Li20

Rozkladné reakcie nazývajú sa chemické reakcie, v dôsledku ktorých sa jednoduché molekuly získavajú zo zložitejších, napríklad:
CaCO 3 = CaO + CO 2

Na rozkladné reakcie je možné pozerať ako na inverzné zlúčeniny.

Substitučné reakcie nazývajú sa chemické reakcie, v dôsledku ktorých je atóm alebo skupina atómov v molekule látky nahradená iným atómom alebo skupinou atómov, napríklad:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

Ich charakteristická vlastnosť- interakcia jednoduchej látky s komplexnou. Takéto reakcie existujú aj v organickej chémii.
Pojem „substitúcie“ v organickej hmote je však širší ako v anorganickej chémii. Ak je v molekule východiskovej látky akýkoľvek atóm alebo funkčná skupina nahradená iným atómom alebo skupinou, jedná sa tiež o substitučné reakcie, aj keď z hľadiska anorganickej chémie tento proces vyzerá ako výmenná reakcia.
- výmena (vrátane neutralizácie).
Výmenné reakcie sa nazývajú chemické reakcie, ktoré prebiehajú bez zmeny oxidačných stavov prvkov a vedú k výmene zložiek reagencií, napríklad:
AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3

Ak je to možné, prúdte v opačnom smere

Ak je to možné, prúdte v opačnom smere - reverzibilný a nevratný.

Reverzibilné sa nazývajú chemické reakcie prebiehajúce pri danej teplote v dvoch opačných smeroch súčasne s porovnateľnými rýchlosťami. Pri písaní rovníc takýchto reakcií je znamienko rovnosti nahradené opačne smerovanými šípkami. Najjednoduchším príkladom reverzibilnej reakcie je syntéza amoniaku interakciou dusíka a vodíka:

N 2 + 3H 2 ↔ 2 NH 3

Nevratné sa nazývajú reakcie, ktoré prebiehajú iba dopredu, v dôsledku čoho sa vytvárajú produkty, ktoré navzájom neinteragujú. Medzi nevratné patria chemické reakcie, ktoré vedú k tvorbe nízko disociovaných zlúčenín, uvoľňovaniu veľkého množstva energie, ako aj k reakciám, pri ktorých konečné produkty opúšťajú reakčnú sféru v plynnej forme alebo vo forme zrazeniny, napr. príklad:

HCl + NaOH = NaCl + H20

2Ca + 02 = 2CaO

BaBr 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaBr

Tepelný efekt

Exotermický sa nazývajú chemické reakcie s uvoľňovaním tepla. Symbol zmeny entalpie (obsah tepla) ΔH a tepelný účinok reakcie Q. Pri exotermických reakciách Q> 0 a ΔH< 0.

Endotermické sa nazývajú chemické reakcie, ktoré prebiehajú s absorpciou tepla. Pre endotermické reakcie Q< 0, а ΔH > 0.

Zlúčené reakcie budú spravidla exotermické a rozkladné reakcie budú endotermické. Vzácnou výnimkou je reakcia dusíka s kyslíkom - endotermická:
N2 + О2 → 2NO - Q

Fáza

Homogénne sa nazývajú reakcie, ktoré prebiehajú v homogénnom prostredí (homogénne látky, v jednej fáze, napríklad r-g, reakcie v roztokoch).

Heterogénne sa nazývajú reakcie, ktoré prebiehajú v nehomogénnom prostredí, na kontaktnom povrchu reaktantov v rôznych fázach, napríklad tuhých a plynných, kvapalných a plynných, v dvoch nemiešateľných kvapalinách.

Použitím katalyzátora

Katalyzátor je látka, ktorá urýchľuje chemickú reakciu.

Katalytické reakcie postupujte iba v prítomnosti katalyzátora (vrátane enzymatického).

Nekatalytické reakcieísť v neprítomnosti katalyzátora.

Podľa typu odpojenia

Homolytické a heterolytické reakcie sa rozlišujú podľa typu prerušenia chemickej väzby v rodičovskej molekule.

Homolytický sa nazývajú reakcie, pri ktorých sa v dôsledku prerušenia väzieb vytvoria častice, ktoré majú nepárový elektrón - voľné radikály.

Heterolytický nazývané reakcie prebiehajúce tvorbou iónových častíc - katiónov a aniónov.

• homolytický (rovnaká medzera, každý atóm dostane 1 elektrón)
• heterolytický (nerovnaká medzera - jeden dostane pár elektrónov)

Radikálne(reťazové) chemické reakcie zahŕňajúce radikály sa nazývajú napríklad:

CH4 + Cl2 hv → CH3CI + HCl

Iónsky Chemické reakcie zahŕňajúce ióny sa nazývajú napríklad:

KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl ↓

Heterolytické reakcie organických zlúčenín s elektrofilmi - častice nesúce celý alebo frakčný kladný náboj sa nazývajú elektrofilné. Sú zaradené do elektrofilných substitučných a elektrofilných adičných reakcií, napríklad:

C6H6 + Cl2 FeCl3 → C6H5CI + HCl

H 2 C = CH 2 + Br 2 → BrCH 2 –CH 2 Br

Nukleofilné sú heterolytické reakcie organických zlúčenín s nukleofilmi - časticami, ktoré nesú celý alebo zlomkový negatívny náboj. Sú rozdelené na nukleofilné substitučné a nukleofilné adičné reakcie, napríklad:

CH3Br + NaOH → CH30H + NaBr

CH3C (O) H + C 2 H 5OH → CH 3 CH (OC 2 H 5) 2 + H 2 O

Klasifikácia organických reakcií

Klasifikácia organické reakcie je uvedená v tabuľke: