Splošna kemija. Anorganska kemija. Osnove anorganske kemije

Teme kodifikatorja enotnega državnega izpita: Razvrstitev kemijskih reakcij v organskih in neorganskih organska kemija.

Kemijske reakcije - to je vrsta interakcije delcev, ko ena kemična snov proizvaja drugo, ki se od njih razlikuje po lastnostih in strukturi. Snovi, ki vstopiti v reakciji - reagenti. Snovi, ki se oblikujejo med kemično reakcijo - izdelkov.

Med kemično reakcijo se kemične vezi prekinejo in nastanejo nove.

Med kemijskimi reakcijami se atomi, ki sodelujejo v reakciji, ne spremenijo. Spreminja se le vrstni red povezovanja atomov v molekulah. torej število atomov iste snovi se med kemijsko reakcijo ne spremeni.

Kemijske reakcije so razvrščene po različnih kriterijih. Razmislimo o glavnih vrstah klasifikacije kemijskih reakcij.

Razvrstitev glede na število in sestavo reagirajočih snovi

Glede na sestavo in število reagirajočih snovi delimo reakcije, ki potekajo brez spremembe sestave snovi, na reakcije, ki potekajo s spremembo sestave snovi:

1. Reakcije, ki se pojavijo brez spreminjanja sestave snovi (A → B)

Na takšne reakcije v anorganski kemiji Alotropne prehode preprostih snovi iz ene modifikacije v drugo lahko pripišemo:

S ortorombičen → S monoklinski.

IN organska kemija takšne reakcije vključujejo reakcije izomerizacije , ko iz enega izomera pod vplivom katalizatorja in zunanjih dejavnikov nastane drug (običajno strukturni izomer).

Na primer, izomerizacija butana v 2-metilpropan (izobutan):

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH(CH 3)-CH 3.

2. Reakcije, ki se pojavijo s spremembo sestave

Reakcije spojin (A + B + ... → D)- to so reakcije, pri katerih iz dveh ali več snovi nastane ena nova kompleksna snov. IN anorganska kemija Sestavljene reakcije vključujejo reakcije zgorevanja enostavnih snovi, interakcijo bazičnih oksidov s kislimi itd. V organski kemiji takšne reakcije imenujemo reakcije pristopi Adicijske reakcije — To so reakcije, pri katerih se zadevni organski molekuli doda še ena molekula. Adicijske reakcije vključujejo reakcije hidrogeniranje(interakcija z vodikom), hidracija(vodovodni priključek), hidrohalogeniranje(dodatek vodikovega halida), polimerizacija(pritrjevanje molekul med seboj v dolgo verigo) itd.

Na primer, hidracija:

CH 2 =CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH

Reakcije razgradnje (A → B+C+…)- to so reakcije, med katerimi iz ene kompleksne molekule nastane več manj zapletenih ali enostavnih snovi. V tem primeru lahko nastanejo tako preproste kot kompleksne snovi.

Na primer, med razgradnjo vodikov peroksid:

2H2O2→ 2H 2 O + O 2 .

V organski kemiji ločene reakcije razgradnje in reakcije izločanja . Izločilne reakcije — To so reakcije, med katerimi se atomi ali atomske skupine ločijo od prvotne molekule, hkrati pa ohranijo ogljikov skelet.

Na primer, reakcija odvzema vodika (dehidrogenacija) iz propan:

C 3 H 8 → C 3 H 6 + H 2

Praviloma ime takih reakcij vsebuje predpono "de". Reakcije razgradnje v organski kemiji običajno vključujejo prekinitev ogljikove verige.

Na primer, reakcija krekiranje butana(razcep na enostavnejše molekule s segrevanjem ali pod vplivom katalizatorja):

C 4 H 10 → C 2 H 4 + C 2 H 6

Nadomestne reakcije - to so reakcije, med katerimi se atomi ali skupine atomov ene snovi nadomestijo z atomi ali skupinami atomov druge snovi. V anorganski kemiji Te reakcije potekajo po naslednji shemi:

AB + C = AC + B.

Na primer, bolj aktiven halogeni izpodriva manj aktivne iz spojin. Interakcija kalijev jodid z klor:

2KI + Cl 2 → 2KCl + I 2.

Zamenjati je mogoče tako posamezne atome kot molekule.

Na primer, ob fuziji manj hlapljivi oksidi izrivajo bolj nestanoviten iz soli. Da, nehlapno silicijev oksid izpodriva ogljikov monoksid natrijev karbonat ko je zlit:

Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + CO 2

IN organska kemija Substitucijske reakcije so reakcije, pri katerih del organske molekule zamenjal na druge delce. V tem primeru se substituirani delec praviloma združi z delom molekule substituenta.

Na primer, reakcija kloriranje metana:

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl

Po številu delcev in sestavi produktov interakcij je ta reakcija bolj podobna reakciji izmenjave. Kljub temu, po mehanizmu taka reakcija je reakcija zamenjave.

Reakcije izmenjave - to so reakcije, med katerimi dve kompleksni snovi izmenjata svoje sestavne dele:

AB + CD = AC + BD

Reakcije izmenjave vključujejo reakcije ionske izmenjave pretakanje raztopin; reakcije, ki ponazarjajo kislinsko-bazične lastnosti snovi in drugo.

Primer izmenjevalne reakcije v anorganski kemiji - nevtralizacija klorovodikove kisline alkalija:

NaOH + HCl = NaCl + H2O

Primer izmenjevalne reakcije v organski kemiji - alkalna hidroliza kloroetana:

CH 3 -CH 2 -Cl + KOH = CH 3 -CH 2 -OH + KCl

Razvrstitev kemijskih reakcij glede na spremembe v oksidacijskem stanju elementov, ki tvorijo snovi

S spreminjanjem oksidacijskega stanja elementov kemične reakcije deljeno s redoks reakcije, in reakcije, ki se dogajajo brez spreminjanja oksidacijskih stanj kemični elementi.

Redoks reakcije (ORR) so reakcije, med katerimi oksidacijska stanja snovi sprememba. V tem primeru pride do izmenjave elektroni.

IN anorganska kemija Take reakcije običajno vključujejo reakcije razgradnje, substitucije, kombinacije in vse reakcije, ki vključujejo enostavne snovi. Za izenačitev ORR se uporablja metoda elektronska tehtnica(število oddanih elektronov mora biti enako prejetemu številu) oz metoda elektro-ionske bilance.

IN organska kemija ločene reakcije oksidacije in redukcije, odvisno od tega, kaj se zgodi z organsko molekulo.

Oksidacijske reakcije v organski kemiji so reakcije, med katerimi število vodikovih atomov se zmanjša ali se poveča število atomov kisika v prvotni organski molekuli.

Na primer, oksidacija etanola pod delovanjem bakrovega oksida:

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

Reakcije okrevanja v organski kemiji so to reakcije, med katerimi število vodikovih atomov se poveča oz število atomov kisika se zmanjša v organski molekuli.

Na primer, obnovitev acetaldehid vodik:

CH 3 -CH=O + H 2 → CH 3 -CH 2 -OH

Protolitične in presnovne reakcije - To so reakcije, med katerimi se oksidacijska stanja atomov ne spremenijo.

Na primer, nevtralizacija kavstična soda dušikova kislina:

NaOH + HNO 3 = H 2 O + NaNO 3

Razvrstitev reakcij po toplotnem učinku

Glede na toplotni učinek delimo reakcije na eksotermna in endotermna.

Eksotermne reakcije - to so reakcije, ki jih spremlja sproščanje energije v obliki toplote (+ Q). Take reakcije vključujejo skoraj vse reakcije spojin.

Izjeme- reakcija dušik z kisik z izobrazbo dušikov oksid (II) - endotermna:

N 2 + O 2 = 2NO – Q

Plinska reakcija vodik s trdim jod tudi endotermna:

H 2 + I 2 = 2HI – Q

Eksotermne reakcije, ki proizvajajo svetlobo, imenujemo reakcije zgorevanje.

Na primer, zgorevanje metana:

CH 4 + O 2 = CO 2 + H 2 O

tudi eksotermna so:

Endotermne reakcije so reakcije, ki jih spremlja absorpcija energije v obliki toplote ( —V ). Praviloma večina reakcij poteka z absorpcijo toplote razgradnja(reakcije, ki zahtevajo dolgotrajno segrevanje).

Na primer, razgradnja apnenec:

CaCO 3 → CaO + CO 2 – Q

tudi endotermna so:

reakcije hidrolize;
reakcije, ki nastanejo samo pri segrevanju;
reakcije, ki se pojavijo samopri zelo visoke temperature ah ali pod vplivom električne razelektritve.

Na primer, pretvorba kisika v ozon:

3O 2 = 2O 3 - Q

IN organska kemija Z absorpcijo toplote pride do reakcij razgradnje. Na primer, pokanje pentan:

C 5 H 12 → C 3 H 6 + C 2 H 6 – Q.

Razvrstitev kemijskih reakcij glede na agregatno stanje reagirajočih snovi (glede na fazno sestavo)

Snovi lahko obstajajo v treh glavnih agregatnih stanjih - težko, tekočina in plinasto. Po faznem stanju delite odzive homogena in heterogena.

Homogene reakcije - to so reakcije, v katerih so reaktanti in produkti v eni fazi, trčenje reagirajočih delcev pa poteka po celotnem volumnu reakcijske zmesi. Homogene reakcije vključujejo interakcije tekočina-tekočina in plin-plin.

Na primer, oksidacija žveplov dioksid :

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

Heterogene reakcije - to so reakcije, v katerih so reaktanti in produkti v različnih fazah. V tem primeru pride le do trka reagirajočih delcev na fazni kontaktni meji. Take reakcije vključujejo interakcije plin-tekočina, plin-trdno, trdno-trdno in trdno-tekoče.

Na primer, interakcija ogljikov dioksid in kalcijev hidroksid:

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

Za razvrščanje reakcij po faznem stanju je koristno, da lahko določimo fazna stanja snovi. To je zelo enostavno narediti z znanjem o strukturi snovi, zlasti o.

Snovi z ionski, atomsko oz kovinska kristalna mreža, običajno težko pri normalne razmere; snovi z molekularna mreža , običajno, tekočine oz plini v normalnih pogojih.

Upoštevajte, da lahko snovi pri segrevanju ali ohlajanju prehajajo iz enega faznega stanja v drugo. V tem primeru se je treba osredotočiti na pogoje za določeno reakcijo in fizične lastnosti snovi.

Na primer, prejemanje sintezni plin se pojavi pri zelo visokih temperaturah, pri katerih voda – para:

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

Tako reforma pare metan — homogena reakcija.

Razvrstitev kemijskih reakcij glede na udeležbo katalizatorja

Katalizator je snov, ki pospeši reakcijo, vendar ni del reakcijskih produktov. Katalizator sodeluje pri reakciji, vendar se med reakcijo praktično ne porabi. Običajno diagram delovanja katalizatorja TO ko snovi medsebojno delujejo A+B lahko prikažemo na naslednji način: A + K = AK; AK + B = AB + K.

Glede na prisotnost katalizatorja ločimo katalitične in nekatalitične reakcije.

Katalitske reakcije - to so reakcije, ki potekajo s sodelovanjem katalizatorjev. Na primer, razpad bertholletove soli: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2.
Nekatalitične reakcije - To so reakcije, ki potekajo brez sodelovanja katalizatorja. Na primer zgorevanje etana: 2C 2 H 6 + 5O 2 = 2CO 2 + 6H 2 O.

Vse reakcije, ki se pojavljajo v celicah živih organizmov, potekajo s sodelovanjem posebnih beljakovinskih katalizatorjev - encimov. Takšne reakcije imenujemo encimske.

Mehanizem delovanja in funkcije katalizatorjev so podrobneje obravnavani v ločenem članku.

Razvrstitev reakcij po smeri

Reverzibilne reakcije - to so reakcije, ki se lahko odvijajo tako v smeri naprej kot nazaj, tj. ko lahko pod danimi pogoji reakcijski produkti medsebojno delujejo. Med reverzibilne reakcije spadajo najbolj homogene reakcije, esterifikacija; reakcije hidrolize; hidrogenacija-dehidrogenacija, hidratacija-dehidracija; proizvodnja amoniaka iz enostavnih snovi, oksidacija žveplovega dioksida, proizvodnja vodikovih halogenidov (razen fluorovodika) in vodikovega sulfida; sinteza metanola; proizvodnja in razgradnja karbonatov in bikarbonatov itd.

Ireverzibilne reakcije - to so reakcije, ki potekajo pretežno enosmerno, tj. Reakcijski produkti pod temi pogoji ne morejo reagirati drug z drugim. Primeri ireverzibilne reakcije: zgorevanje; eksplozivne reakcije; reakcije, ki se pojavijo s tvorbo plina, oborine ali vode v raztopinah; raztapljanje alkalijskih kovin v vodi; in itd.

VODNIK

V disciplini "Splošna in anorganska kemija"

Zbirka predavanj iz splošne in anorganske kemije

Splošna in anorganska kemija: vadnica/ avtor E.N.Mozzhukhina;

GBPOU "Osnovna medicinska šola Kurgan". - Kurgan: KBMK, 2014. - 340 str.

Izdano s sklepom uredniškega in založniškega sveta Državnega samostojnega izobraževalnega zavoda za nadaljnje strokovno izobraževanje "Zavod za razvoj izobraževanja in socialne tehnologije»

Recenzent: NE. Gorshkova - kandidatka bioloških znanosti, namestnica direktorja za IMR, Kurgan Basic Medical College

Uvod.
ODDELEK 1. Teoretične osnove kemija	8-157
1.1. Periodični zakon in periodni sistem po elementu D.I. Mendelejev. Teorija zgradbe snovi.
1.2.Elektronska zgradba atomov elementov.
1.3. Vrste kemijskih vezi.
1..4 Zgradba snovi anorganske narave
1 ..5 Razredi ne organske spojine.
1.5.1. Razvrstitev, sestava, nomenklatura oksidov, kislin, baz. Metode priprave in njihove Kemijske lastnosti.
1.5.2 Klasifikacija, sestava, nomenklatura soli. Metode priprave in njihove kemijske lastnosti
1.5.3. Amfoterično. Kemijske lastnosti amfoternih oksidov in hidroksidov. Genetsko razmerje med razredi anorganske spojine.
1..6 Kompleksne povezave.
1..7 Rešitve.
1.8. Teorija elektrolitske disociacije.
1.8.1. Elektrolitska disociacija. Temeljne določbe. TED. Mehanizem disociacije.
1.8.2. Reakcije ionske izmenjave. Hidroliza soli.
1.9. Kemijske reakcije.
1.9.1. Klasifikacija kemijskih reakcij. Kemijsko ravnotežje in premik.
1.9.2. Redoks reakcije. Njihovo elektronsko bistvo. Klasifikacija in sestavljanje OVR enačb.
1.9.3. Najpomembnejša oksidacijska in redukcijska sredstva. ORR s sodelovanjem dikromata, kalijevega permanganata in razredčenih kislin.
1.9.4 Metode za urejanje koeficientov v OVR
ODDELEK 2. Kemija elementov in njihovih spojin.
2.1. P-elementi.
2.1.1. splošne značilnosti elementi VII skupine periodnega sistema. Halogeni. Klor, njegove fizikalne in kemijske lastnosti.
2.1.2. Halidi. Biološka vloga halogeni.
2.1.3. halkogeni. Splošne značilnosti elementov skupine VI PS D.I. Mendelejev. Kisikove spojine.
2.1.4. Najpomembnejše žveplove spojine.
2.1.5. Glavna podskupina skupine V. Splošne značilnosti. Atomska zgradba, fizikalne in kemijske lastnosti dušika. Najpomembnejše dušikove spojine.
2.1.6. Zgradba atoma fosforja, njegove fizikalne in kemijske lastnosti. Alotropija. Najpomembnejše fosforjeve spojine.
2.1.7. Splošne značilnosti elementov skupine IV glavne podskupine periodičnega sistema D.I. Mendelejev. Ogljik in silicij.
2.1.8. Glavna podskupina III. skupine periodnega sistema D.I. Mendelejev. Bor. Aluminij.
2.2. s - elementi.
2.2.1. Splošne značilnosti kovin skupine II glavne podskupine periodičnega sistema D.I. Mendelejev. Zemljoalkalijske kovine.
2.2.2. Splošne značilnosti elementov skupine I glavne podskupine periodnega sistema D.I. Mendelejev. Alkalijske kovine.
2.3. d-elementi.
2.3.1. Stranska podskupina skupine I.
2.3.2.. Stranska podskupina skupine II.
2.3.3. Stranska podskupina skupine VI
2.3.4. Stranska podskupina skupine VII
2.3.5. Stranska podskupina skupine VIII

Pojasnilo

Vklopljeno moderni oder V razvoju družbe je primarna naloga skrb za zdravje ljudi. Zdravljenje številnih bolezni je postalo mogoče zaradi napredka kemije pri ustvarjanju novih snovi in materialov.

Brez poglobljenega in celovitega znanja s področja kemije, brez poznavanja pomena pozitivne oz negativen vpliv kemični dejavniki na okolju ne boš mogel biti pismen zdravstveni delavec. Študenti medicinska fakulteta mora imeti potrebno minimalno znanje kemije.

Predavanje je namenjeno študentom osnov splošne in anorganske kemije.

Namen tega predmeta je preučiti principe anorganske kemije, predstavljene na trenutni ravni znanja; širitev obsega znanja ob upoštevanju poklicne usmeritve. Pomembna usmeritev je ustvarjanje trdne podlage, na kateri bo gradilo poučevanje drugih specializiranih kemijskih disciplin (organska in analizna kemija, farmakologija, tehnologija zdravil).

Predlagano gradivo zagotavlja poklicno usmerjanještudentov o povezavi teoretične anorganske kemije s specialnimi in medicinskimi disciplinami.

Glavni cilji tečaja usposabljanja te discipline so obvladati temeljna načela splošne kemije; pri usvajanju vsebine anorganske kemije kot vede, ki pojasnjuje povezavo med lastnostmi anorganskih spojin in njihovo strukturo; pri oblikovanju predstav o anorganski kemiji kot temeljni disciplini, na kateri temelji strokovno znanje.

Tečaj predavanj o disciplini "Splošna in anorganska kemija" je zgrajen v skladu z zahtevami dr. izobrazbeni standard(FSES-4) na najnižjo raven usposabljanja diplomantov specialnosti 060301 "Farmacija" in je razvita na podlagi učnega načrta te specialnosti.

Tečaj predavanj obsega dva sklopa;

1. Teoretične osnove kemije.

2. Kemija elementov in njihovih spojin: (p-elementi, s-elementi, d-elementi).

Predstavitev izobraževalno gradivo predstavljeni v razvoju: od najbolj preprosti pojmi na kompleksno, celostno, posplošujoče.

Poglavje "Teoretične osnove kemije" zajema naslednja vprašanja:

1. Periodični zakon in periodni sistem kemijskih elementov D.I. Mendelejev in teorija zgradbe snovi.

2. Razredi anorganskih snovi, razmerje med vsemi razredi anorganskih snovi.

3. Kompleksne spojine, njihova uporaba v kvalitativni analizi.

4. Rešitve.

5. Teorija elektrolitske disociacije.

6. Kemijske reakcije.

Pri preučevanju razdelka "Kemija elementov in njihovih spojin" se upoštevajo naslednja vprašanja:

1. Značilnosti skupine in podskupine, v kateri se nahaja ta element.

2. Značilnosti elementa, ki temeljijo na njegovem položaju v periodnem sistemu, z vidika teorije zgradbe atoma.

3. Fizikalne lastnosti in razširjenost v naravi.

4. Metode pridobivanja.

5. Kemijske lastnosti.

6. Pomembne povezave.

7. Biološka vloga elementa in njegova uporaba v medicini.

Posebna pozornost se posveča zdravilom anorganske narave.

Kot rezultat študija te discipline mora študent vedeti:

1. Periodični zakon in značilnosti elementov periodičnega sistema D.I. Mendelejev.

2. Osnove teorije kemijskih procesov.

3. Zgradba in reaktivnost snovi anorganske narave.

4. Klasifikacija in nomenklatura anorganskih snovi.

5. Priprava in lastnosti anorganskih snovi.

6. Uporaba v medicini.

1. Razvrstite anorganske spojine.

2. Sestavi imena spojin.

3. Ugotovite genetsko razmerje med anorganskimi spojinami.

4. S kemijskimi reakcijami dokažite kemijske lastnosti anorganskih snovi, tudi zdravilnih.

Predavanje št. 1

Tema: Uvod.

1. Predmet in naloge kemije

2. Metode splošne in anorganske kemije

3. Temeljne teorije in zakoni kemije:

A) atomsko-molekularna teorija.

b) zakon o ohranitvi mase in energije;

c) periodični zakon;

d) teorija kemijska struktura.

anorganska kemija.

1. Predmet in naloge kemije

Sodobna kemija je ena od naravoslovnih ved in je sistem ločenih disciplin: splošna in anorganska kemija, analitska kemija, organska kemija, fizikalna in koloidna kemija, geokemija, kozmokemija itd.

Kemija je veda, ki preučuje procese pretvorbe snovi, ki jih spremljajo spremembe v sestavi in strukturi, pa tudi medsebojne prehode med temi procesi in drugimi oblikami gibanja snovi.

Tako so glavni predmet kemije kot znanosti snovi in njihove transformacije.

Na današnji stopnji razvoja naše družbe je skrb za zdravje človeka naloga izjemnega pomena. Zdravljenje številnih bolezni je postalo mogoče zaradi napredka v kemiji pri ustvarjanju novih snovi in materialov: zdravila, krvni nadomestki, polimeri in polimerni materiali.

Brez poglobljenega in celovitega znanja s področja kemije, brez razumevanja pomena pozitivnih ali negativnih vplivov različnih kemičnih dejavnikov na zdravje ljudi in okolje ni mogoče postati kompetenten zdravstveni delavec.

Splošna kemija. Anorganska kemija.

Anorganska kemija je veda o elementih periodnega sistema ter o enostavnih in kompleksnih snoveh, ki jih tvorijo.

Anorganska kemija je neločljiva od splošne kemije. Zgodovinsko, pri študiju kemična interakcija elementi med seboj so bili oblikovani osnovni kemijski zakoni, splošni vzorci kemijskih reakcij, teorija kemijskih vezi, nauk o raztopinah in še veliko več, kar je predmet splošne kemije.

Tako splošna kemija preučuje teoretične ideje in koncepte, ki tvorijo temelj celotnega sistema kemijskega znanja.

Anorganska kemija je že dolgo presegla stopnjo deskriptivne znanosti in trenutno doživlja svoje "ponovno rojstvo" zaradi široke uporabe kvantno kemijskih metod, pasovnega modela energijskega spektra elektronov, odkritja valentnih kemičnih spojin žlahtnih plinov. , ter ciljna sinteza materialov s posebnimi fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi. Na podlagi poglobljene študije razmerja med kemijsko strukturo in lastnostmi uspešno rešuje glavni problem - ustvarjanje novih anorganskih snovi z določenimi lastnostmi.

2. Metode splošne in anorganske kemije.

Od eksperimentalnih metod kemije je najpomembnejša metoda kemijskih reakcij. Kemijska reakcija je pretvorba ene snovi v drugo s spremembo sestave in kemijske strukture. Kemijske reakcije omogočajo preučevanje kemijskih lastnosti snovi. Po kemijskih reakcijah preučevane snovi je mogoče posredno oceniti njeno kemijsko strukturo. Neposredne metode za določanje kemijske zgradbe večinoma temeljijo na uporabi fizikalnih pojavov.

Anorganska sinteza poteka tudi na podlagi kemijskih reakcij, ki Zadnje čase dosegel velike uspehe predvsem pri pridobivanju zelo čistih spojin v obliki monokristalov. K temu je prispevala uporaba visokih temperatur in tlakov, visokega vakuuma, uvedba metod čiščenja brez posod itd.

Pri izvajanju kemijskih reakcij, pa tudi pri izolaciji snovi iz zmesi v čista oblika Pomembno vlogo imajo metode priprave: obarjanje, kristalizacija, filtracija, sublimacija, destilacija itd. Dandanes so se uveljavile številne od teh klasičnih preparativnih metod nadaljnji razvoj in so vodilni v tehnologiji pridobivanja visoko čistih snovi in monokristalov. To so metode usmerjene kristalizacije, conske rekristalizacije, vakuumske sublimacije in frakcijske destilacije. Ena od značilnosti sodobne anorganske kemije je sinteza in preučevanje zelo čistih snovi na monokristalih.

Metode fizikalno-kemijske analize se pogosto uporabljajo pri preučevanju raztopin in zlitin, ko je v njih nastale spojine težko ali praktično nemogoče izolirati v posameznem stanju. Nato se preučujejo fizikalne lastnosti sistemov glede na spremembo sestave. Kot rezultat je sestavljen diagram sestave in lastnosti, katerega analiza omogoča sklepanje o naravi kemijske interakcije komponent, tvorbi spojin in njihovih lastnostih.

Za razumevanje bistva nekega pojava samo eksperimentalne metode niso dovolj, zato je Lomonosov rekel, da mora biti pravi kemik teoretik. Le z razmišljanjem, znanstveno abstrakcijo in posploševanjem se spoznavajo zakoni narave ter ustvarjajo hipoteze in teorije.

Teoretično razumevanje eksperimentalnega materiala in ustvarjanje koherentnega sistema kemijskega znanja v sodobni splošni in anorganski kemiji temelji na: 1) kvantnomehanski teoriji zgradbe atomov in periodnega sistema elementov D.I. Mendelejev; 2) kvantno kemijska teorija kemijske strukture in nauk o odvisnosti lastnosti snovi od »njene kemijske strukture; 3) doktrina kemijskega ravnovesja, ki temelji na pojmih kemijske termodinamike.

3. Temeljne teorije in zakoni kemije.

Temeljne posplošitve kemije in naravoslovja vključujejo atomsko-molekularno teorijo, zakon o ohranitvi mase in energije,

Periodni sistem in teorija kemijske strukture.

a) Atomsko-molekularna teorija.

Ustvarjalec atomsko-molekularnih študij in odkritelj zakona o ohranitvi mase snovi M.V. Lomonosov upravičeno velja za ustanovitelja znanstvene kemije. Lomonosov je jasno razlikoval dve stopnji v strukturi snovi: elemente (v našem razumevanju - atome) in korpuskule (molekule). Po Lomonosovu so molekule preprostih snovi sestavljene iz enakih atomov, molekule kompleksnih snovi pa iz različnih atomov. Atomsko-molekularna teorija je dobila splošno priznanje v začetku 19. stoletja po uveljavitvi Daltonovega atomizma v kemiji. Od takrat so molekule postale glavni predmet kemijskih raziskav.

b) Zakon o ohranitvi mase in energije.

Leta 1760 je Lomonosov oblikoval enoten zakon mase in energije. Toda pred začetkom 20. stol. te zakone so obravnavali neodvisno drug od drugega. Kemija se je ukvarjala predvsem z zakonom o ohranitvi mase snovi (masa snovi, ki so vstopile v kemijsko reakcijo, je enaka masi snovi, ki nastanejo pri reakciji).

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

Levo: 2 atoma kalija Desno: 2 atoma kalija

2 atoma klora 2 atoma klora

6 atomov kisika 6 atomov kisika

Fizika se je ukvarjala z zakonom o ohranitvi energije. Leta 1905 je ustanovitelj moderne fizike A. Einstein pokazal, da obstaja razmerje med maso in energijo, izraženo z enačbo E = mс 2, kjer je E energija, m masa; c je hitrost svetlobe v vakuumu.

c) Periodični zakon.

Najpomembnejša naloga anorganske kemije je preučevanje lastnosti elementov in prepoznavanje splošnih vzorcev njihove medsebojne kemične interakcije. Največjo znanstveno posplošitev pri reševanju tega problema je naredil D.I. Mendelejeva, ki je odkril periodni zakon in njegov grafični izraz - periodni sistem. Šele zaradi tega odkritja je postalo mogoče kemijsko predvidevanje, napovedovanje novih dejstev. Zato je Mendelejev utemeljitelj moderne kemije.

Mendelejev periodični zakon je osnova naravnega
taksonomija kemijskih elementov. Kemijski element - zbirka
atomov z enakim jedrskim nabojem. Vzorci sprememb lastnine
kemijske elemente določa periodični zakon. Doktrina o
struktura atomov je pojasnila fizični pomen periodičnega zakona.
Izkazalo se je, da se pogostost sprememb lastnosti elementov in njihovih spojin
je odvisna od periodično ponavljajoče se podobne elektronske strukture
lupine njihovih atomov. Kemijske in nekatere fizikalne lastnosti so odvisne od
strukturo elektronske lupine, zlasti njenih zunanjih plasti. Zato
Periodični zakon je znanstvena osnova za preučevanje najpomembnejših lastnosti elementov in njihovih spojin: kislinsko-baznih, redoks, katalitskih, kompleksnih, polprevodniških, metalokemičnih, kristalokemičnih, radiokemičnih itd.

Periodni sistem je imel tudi ogromno vlogo pri preučevanju naravne in umetne radioaktivnosti ter sproščanju znotrajjedrske energije.

Periodični zakon in periodični sistem se nenehno razvijata in izpopolnjujeta. Dokaz za to je sodobna formulacija periodičnega zakona: lastnosti elementov, pa tudi oblike in lastnosti njihovih spojin so periodično odvisne od velikosti naboja jedra njihovih atomov. Tako se je pozitivni naboj jedra namesto atomske mase izkazal za natančnejši argument, od katerega so odvisne lastnosti elementov in njihovih spojin.

d) Teorija kemijske zgradbe.

Temeljna naloga kemije je preučevanje razmerja med kemijsko zgradbo snovi in njenimi lastnostmi. Lastnosti snovi so odvisne od njene kemične strukture. Pred A.M. Butlerov je verjel, da so lastnosti snovi določene z njeno kvalitativno in kvantitativno sestavo. Prvi je oblikoval osnovne principe svoje teorije kemijske strukture. Tako: kemična narava kompleksnega delca je določena z naravo elementarnega kompozitni delci, njihovo število in kemično strukturo. Prevedeno v sodobni jezik to pomeni, da so lastnosti molekule določene z naravo njenih sestavnih atomov, njihovim številom in kemijsko strukturo molekule. Prvotno se je teorija kemijske strukture nanašala na kemične spojine, ki so imele molekularno strukturo. Trenutno se teorija, ki jo je ustvaril Butlerov, šteje za splošno kemijsko teorijo strukture kemičnih spojin in odvisnosti njihovih lastnosti od njihove kemične strukture. Ta teorija je nadaljevanje in razvoj atomsko-molekularnih naukov Lomonosova.

4. Vloga domačih in tujih znanstvenikov pri razvoju splošne in

anorganska kemija.

p/p	Znanstveniki	Datumi življenja	Najpomembnejša dela in odkritja na področju kemije
1.	Avogadro Amedo (Italija) \|	1776-1856	Avogadrov zakon 1
2.	Arrhenius Svante (Švedska)	1859-1927	Teorija elektrolitske disociacije
3.	Beketov N.N. (Rusija)	1827-1911	Serija kovinskih dejavnosti. Osnove aluminotermije.
4.	Berthollet Claude Louis (Francija)	1748-1822	Pogoji za potek kemijskih reakcij. Raziskave plina. Bertoletova sol.
5.	Berzelius Jene Jakob (Švedska)	1779-1848	Določanje atomskih mas elementov. Uvedba črkovnih oznak za kemične elemente.
6.	Boyle Robert (Anglija)	1627-1691	Vzpostavitev koncepta kemijskega elementa. Odvisnost prostornine plina od tlaka.
7.	Bor Nils (Danska)	1887-1962	Teorija zgradbe atoma. 1
8.	Van't Hoff Jacob Gendrik (Nizozemska)	1852-1911	Študija rešitev; eden od utemeljiteljev fizikalne kemije in stereokemije.
9.	Gay-Lussac Joseph (Francija)	1778-1850	Gay-Lussacovi plinski zakoni. Študija kislin brez kisika; tehnologija žveplove kisline.
10.	Hess German Ivanov (Rusija)	1802-1850	Odkritje temeljnega zakona termokemije. ruski razvoj kemijska nomenklatura. Analiza mineralov.
11.	Dalton John (Anglija)	1766-1844	Zakon večkratnih razmerij. Predstavitev kemijskih simbolov in formul. Utemeljitev atomske teorije.
12.	Maria Curie-Skłodowska (Francija, rodna Poljska)	1867-1934	Odkritje polonija in radija; preučevanje lastnosti radioaktivnih snovi. Sproščanje kovinskega radija.
13.	Lavoisier Antoine Laurent (Francija)	1743-1794	Osnova znanstvene kemije, vzpostavitev kisikove teorije zgorevanja, narava vode. Izdelava učbenika za kemijo na podlagi novih pogledov.
14.	Le Chatelier Lune Henri (Francija)	1850-1936	Splošno pravo ravnotežje se spreminja glede na zunanje razmere(Le Chatelierjevo načelo)
15.	Lomonosov Mihail Vasiljevič	1741-1765	Zakon o ohranitvi mase snovi.
			Uporaba kvantitativnih metod v kemiji; razvoj osnovnih principov kinetične teorije plinov. Ustanovitev prvega ruskega kemijskega laboratorija. Izdelava priročnika o metalurgiji in rudarstvu. Izdelava mozaikov.
16.	Mendelejev Dmitrij Ivanovič (Rusija)	1834-1907	Periodični zakon in periodični sistem kemičnih elementov (1869). Hidratna teorija raztopin. "Osnove kemije". Raziskave plinov, odkrivanje kritične temperature itd.
17.	Priestley Joseph (Anglija)	1733-1804	Odkrivanje in raziskovanje kisika, vodikovega klorida, amoniaka, ogljikovega monoksida, dušikovega oksida in drugih plinov.
18.	Rutherford Ernest (Anglija)	1871-1937	Planetarna teorija zgradbe atoma. Dokazi o spontanem radioaktivnem razpadu s sproščanjem žarkov alfa, beta in gama.
19.	Jacobi Boris Semenovič (Rusija)	1801-1874	Odkritje galvanoplastike in njena uvedba v prakso tiska in kovanja kovancev.
20.	In drugi

Vprašanja za samokontrolo:

1. Glavne naloge splošne in anorganske kemije.

2. Metode kemijskih reakcij.

3. Pripravljalne metode.

4. Metode fizikalne in kemijske analize.

5. Osnovni zakoni.

6. Osnovne teorije.

Predavanje št. 2

Tema: »Struktura atoma in periodični zakon D.I. Mendelejev"

Načrtujte

1. Atomska zgradba in izotopi.

2. Kvantna števila. Paulijevo načelo.

3. Periodični sistem kemijskih elementov v luči teorije zgradbe atoma.

4. Odvisnost lastnosti elementov od zgradbe njihovih atomov.

Periodični zakon D.I. Mendelejev je odkril medsebojno razmerje kemičnih elementov. Študija periodičnega zakona je sprožila številna vprašanja:

1. Kaj je razlog za podobnosti in razlike med elementi?

2. Kaj pojasnjuje periodično spreminjanje lastnosti elementov?

3. Zakaj se sosednji elementi istega obdobja bistveno razlikujejo po lastnostih, čeprav se njihove atomske mase razlikujejo za majhno količino, in obratno, v podskupinah je razlika atomske mase ah, sosednji elementi so veliki, lastnosti pa podobne?

4. Zakaj razporeditev elementov po naraščajočih atomskih masah kršita elementa argon in kalij; kobalt in nikelj; telur in jod?

Večina znanstvenikov je priznavala resnični obstoj atomov, vendar so se držali metafizičnih pogledov (atom je najmanjši nedeljiv delec snovi).

Konec 19. stoletja je bila ugotovljena kompleksna zgradba atoma in možnost pretvorbe enih atomov v druge pod določenimi pogoji. Prvi delci, odkriti v atomu, so bili elektroni.

Znano je bilo, da ob močnem žarenju in UV obsevanju s površine kovin negativni elektroni in kovine postanejo pozitivno nabiti. Pri razjasnitvi narave te elektrike velik pomen imela dela ruskega znanstvenika A.G. Stoletov in angleški znanstvenik W. Crookes. Leta 1879 je Crookes raziskoval pojav elektronskih žarkov v magnetnih in električna polja Pod vplivom električni tok visokonapetostni. Lastnost katodnih žarkov, da spravljajo telesa v gibanje in doživljajo odstopanja v magnetnem in električnem polju, je omogočila sklep, da gre za snovne delce, ki nosijo najmanjše negativni naboj.

Leta 1897 je J. Thomson (Anglija) raziskoval te delce in jih imenoval elektroni. Ker je elektrone mogoče pridobiti ne glede na snov, iz katere so sestavljene elektrode, to dokazuje, da so elektroni del atomov katerega koli elementa.

Leta 1896 je A. Becquerel (Francija) odkril pojav radioaktivnosti. Odkril je, da imajo uranove spojine sposobnost oddajanja nevidnih žarkov, ki delujejo na fotografsko ploščo, ovito v črn papir.

Leta 1898 sta M. Curie-Skladovskaya in P. Curie v nadaljevanju Becquerelovih raziskav odkrila dva nova elementa v uranovi rudi - radij in polonij, ki imata zelo visoko sevalno aktivnost.

radioaktivni element

Lastnost atomov različnih elementov, da se spontano preoblikujejo v atome drugih elementov, kar spremlja emisija žarkov alfa, beta in gama, nevidnih s prostim očesom, imenujemo radioaktivnost.

Posledično je pojav radioaktivnosti neposreden dokaz kompleksne zgradbe atomov.

Elektroni so sestavni del atomov vseh elementov. Toda elektroni so negativno nabiti in atom kot celota je električno nevtralen, potem je očitno znotraj atoma pozitivno nabit del, ki s svojim nabojem kompenzira negativni naboj elektronov.

Eksperimentalne podatke o prisotnosti pozitivno nabitega jedra in njegovi lokaciji v atomu je leta 1911 pridobil E. Rutherford (Anglija), ki je predlagal planetarni model strukture atoma. Po tem modelu je atom sestavljen iz pozitivno nabitega jedra, ki je zelo majhno. Skoraj vsa masa atoma je skoncentrirana v jedru. Atom kot celota je električno nevtralen, zato mora biti skupni naboj elektronov enak naboju jedra.

Raziskava G. Moseleyja (Anglija, 1913) je pokazala, da je pozitivni naboj atoma številčno enak atomskemu številu elementa v periodnem sistemu D.I. Mendelejev.

Torej, serijska številka elementa označuje število pozitivnih nabojev atomskega jedra, pa tudi število elektronov, ki se gibljejo v polju jedra. To je fizični pomen serijske številke elementa.

Po jedrskem modelu ima atom vodika najpreprostejšo zgradbo: jedro nosi en elementarni pozitivni naboj in maso blizu enote. Imenuje se proton ("najpreprostejši").

Leta 1932 je fizik D.N. Chadwick (Anglija) je ugotovil, da imajo žarki, ki nastanejo ob bombardiranju atoma z alfa delci, ogromno prodorno sposobnost in predstavljajo tok električno nevtralnih delcev - nevtronov.

Na podlagi študije jedrske reakcije D.D. Ivanenko (fizik, ZSSR, 1932) in hkrati W. Heisenberg (Nemčija) sta oblikovala protonsko-nevtronsko teorijo strukture atomskih jeder, po kateri so atomska jedra sestavljena iz pozitivno nabitih delcev - protonov in nevtralnih delcev - nevtronov ( 1 P) - proton ima relativno maso 1 in relativni naboj + 1. 1

(1 n) – nevtron ima relativno maso 1 in naboj 0.

Tako je pozitivni naboj jedra določen s številom protonov v njem in je enak atomskemu številu elementa v PS; masno število – A (relativna masa jedra) je enako vsoti protonov (Z) nevtronov (N):

A = Z + N; N=A-Z

Izotopi

Atomi istega elementa, ki imajo enak jedrski naboj in različna masna števila, so izotopi. Izotopi istega elementa imajo enako število protonov, vendar drugačna številka nevtroni.

Vodikovi izotopi:

1 H 2 H 3 H 3 – masno število

1 - jedrski naboj

protij devterij tritij

Z = 1 Z = 1 Z =1

N=0 N=1 N=2

1 proton 1 proton 1 proton

0 nevtronov 1 nevtron 2 nevtrona

Izotopi istega elementa imajo enake kemijske lastnosti in so označeni z istim kemijskim simbolom ter zavzemajo eno mesto v P.S. Ker je masa atoma praktično enaka masi jedra (masa elektronov je zanemarljiva), je vsak izotop elementa tako kot jedro označen z masnim številom, element pa z atomsko maso. Atomska masa elementa je aritmetična sredina med masnimi števili izotopov elementa, pri čemer se upošteva odstotek posameznega izotopa v naravi.

Predlagal Rutherford jedrska teorija zgradba atoma je postala razširjena, vendar so kasnejši raziskovalci naleteli na številne temeljne težave. Po klasični elektrodinamiki naj bi elektron seval energijo in se ne gibal v krogu, ampak vzdolž spiralne krivulje in na koncu padel na jedro.

V 20-ih letih XX stoletja. Znanstveniki so ugotovili, da ima elektron dvojno naravo, saj ima lastnosti valovanja in delca.

Masa elektrona je 1 ___ masa vodika, relativni naboj

je enako (-1) . Število elektronov v atomu je enako atomskemu številu elementa. Elektron se giblje po celotnem volumnu atoma in ustvarja elektronski oblak z neenakomerno negativno gostoto naboja.

Ideja o dvojni naravi elektrona je privedla do nastanka kvantno mehanske teorije strukture atoma (1913, danski znanstvenik N. Bohr). Glavna teza kvantne mehanike je, da imajo mikrodelci valovno naravo, valovi pa lastnosti delcev. Kvantna mehanika obravnava verjetnost, da je elektron v prostoru okoli jedra. Območje, kjer se najverjetneje nahaja elektron v atomu (≈ 90 %), se imenuje atomska orbitala.

Vsak elektron v atomu zaseda določeno orbitalo in tvori elektronski oblak, ki je zbirka različnih položajev hitro premikajočega se elektrona.

Kemijske lastnosti elementov določa zgradba elektronskih lupin njihovih atomov.

Povezane informacije.

kemija- veda o snoveh, zakonitostih njihovega preoblikovanja (fizikalne in kemijske lastnosti) in uporaba.

Trenutno je znanih več kot 100 tisoč anorganskih in več kot 4 milijone organskih spojin.

Kemijski pojavi: nekatere snovi se spreminjajo v druge, ki se po sestavi in lastnostih razlikujejo od prvotnih, pri čemer se sestava atomskih jeder ne spremeni.

Fizikalni pojavi: spreminja se agregatno stanje snovi (uparjanje, taljenje, električna prevodnost, sevanje toplote in svetlobe, kovnost ipd.) ali nastajajo nove snovi s spremembo sestave atomskih jeder.

Atomsko-molekularna znanost.

1. Vse snovi so sestavljene iz molekul.

Molekula - najmanjši delec snovi, ki ima njene kemijske lastnosti.

2. Molekule so sestavljene iz atomov.

Atom - najmanjši delec kemijskega elementa, ki ohrani vse njegove kemijske lastnosti. Različni elementi imajo različne atome.

3. Molekule in atomi so v neprekinjenem gibanju; med njimi so sile privlačnosti in odbojnosti.

Kemični element - to je vrsta atomov, za katere so značilni določeni jedrski naboji in struktura elektronskih lupin. Trenutno je znanih 118 elementov: 89 jih najdemo v naravi (na Zemlji), ostali so pridobljeni umetno. Atomi obstajajo v prostem stanju, v spojinah z atomi istih ali drugih elementov, ki tvorijo molekule. Sposobnost atomov, da medsebojno delujejo z drugimi atomi in tvorijo kemične spojine, je določena z njihovo zgradbo. Atomi so sestavljeni iz pozitivno nabitega jedra in negativno nabitih elektronov, ki se gibljejo okoli njega in tvorijo električno nevtralen sistem, ki se ravna po zakonitostih, značilnih za mikrosisteme.

Atomsko jedro - osrednji del atoma, sestavljen iz Zprotoni in N nevtroni, v katerih je koncentrirana večina atomov.

Jedrni naboj - pozitiven, po vrednosti enak številu protonov v jedru ali elektronov v nevtralnem atomu in sovpada z atomskim številom elementa v periodnem sistemu.

Vsota protonov in nevtronov atomskega jedra se imenuje masno število A = Z+N.

Izotopi - kemijski elementi z enakimi jedrskimi naboji, a različnim masnim številom zaradi različnega števila nevtronov v jedru.

maša
številka ®
Charge ®
jedrca

A
Z

63
29

Cu in

65
29

35
17

Cl in

37
17

Kemijska formula - to je konvencionalna oznaka sestave snovi z uporabo kemijskih simbolov (predlagal jih je leta 1814 J. Berzelius) in indeksov (indeks je številka v spodnjem desnem kotu simbola. Označuje število atomov v molekuli). Kemijska formula pokaže, kateri atomi katerih elementov in v kakšnem razmerju so med seboj povezani v molekuli.

Alotropija - pojav tvorbe kemijskega elementa več preprostih snovi, ki se razlikujejo po strukturi in lastnostih. Preproste snovi - molekule, so sestavljene iz atomov istega elementa.

Clažne snovi - molekule so sestavljene iz atomov različnih kemičnih elementov.

Konstanta atomske mase enaka 1/12 mase izotopa 12 C - glavni izotop naravnega ogljika.

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

Relativna atomska masa (A r) - brezdimenzijska količina, ki je enaka razmerju povprečne mase atoma elementa (ob upoštevanju odstotka izotopov v naravi) na 1/12 mase atoma 12 C.

Povprečna absolutna atomska masa (m) enaka relativni atomski masi, pomnoženi z amu.

Ar(Mg) = 24,312

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

Relativna molekulska masa (Gospod) - brezdimenzijska količina, ki kaže, kolikokrat je masa molekule določene snovi večja od 1/12 mase ogljikovega atoma 12 C.

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

gospod - masa molekule dane snovi;

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

M g = S A g (e). Relativna molekulska masa snovi je enaka vsoti relativnih atomskih mas vseh elementov ob upoštevanju indeksov.

Primeri.

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

Absolutna molekulska masa enaka relativni molekulski masi, pomnoženi z amu. Število atomov in molekul v običajnih vzorcih snovi je zelo veliko, zato se pri karakterizaciji količine snovi uporablja posebna merska enota - mol.

Količina snovi, mol . Pomeni določeno število strukturnih elementov (molekul, atomov, ionov). Določenon , merjeno v molih. Mol je količina snovi, ki vsebuje toliko delcev, kolikor je atomov v 12 g ogljika.

Avogadrovo število (NI A ). Število delcev v 1 molu katere koli snovi je enako in je enako 6,02 10 23. (Avogadrova konstanta ima dimenzijo - mol -1).

Primer.

Koliko molekul je v 6,4 g žvepla?

Molekulska masa žvepla je 32 g/mol. Določimo količino g/mol snovi v 6,4 g žvepla:

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

Določimo število strukturnih enot (molekul) s pomočjo konstante Avogadro N A

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

Molska masa prikazuje maso 1 mola snovi (označenoM).

M = m / n

Molska masa snovi je enaka razmerju med maso snovi in ustrezno količino snovi.

Molska masa snovi je številčno enaka njeni relativni molekulski masi, vendar ima prva količina dimenzijo g/mol, druga pa je brezdimenzijska.

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

To pomeni, da če je masa določene molekule na primer 80 amu. ( SO 3 ), potem je masa enega mola molekul enaka 80 g.Avogadrova konstanta je sorazmernostni koeficient, ki zagotavlja prehod iz molekularnih razmerij v molarne. Vse trditve v zvezi z molekulami ostanejo veljavne za mole (z zamenjavo amu, če je potrebno, z g). Na primer, enačba reakcije: 2 Na + Cl 2 2 NaCl , pomeni, da dva atoma natrija reagirata z eno molekulo klora ali, kar je isto, dva mola natrija reagirata z enim molom klora.

Pouk kemije v šolah se začne v 8. razredu s študijem splošnih osnov znanosti: opisano možne vrste vezi med atomi, vrste kristalnih mrež in najpogostejši reakcijski mehanizmi. To postane temelj za preučevanje pomembnega, a bolj specifičnega oddelka - anorganskih.

kaj je

To je veda, ki preučuje strukturne principe, osnovne lastnosti in reaktivnost vseh elementov periodnega sistema. Pri anorganskih snoveh ima pomembno vlogo periodični zakon, ki organizira sistematično razvrščanje snovi glede na spremembe v njihovi masi, številu in vrsti.

Predmet obravnava tudi spojine, ki nastanejo pri medsebojnem delovanju elementov tabele (izjema je le področje ogljikovodikov, ki je obravnavano v poglavjih Organika). Problemi iz anorganske kemije vam omogočajo, da svoje teoretično znanje uveljavite v praksi.

Znanost v zgodovinski perspektivi

Ime "anorganski" se je pojavilo v skladu z idejo, da zajema del kemijskega znanja, ki ni povezan z aktivnostmi bioloških organizmov.

Sčasoma se je izkazalo, da večina Organski svet lahko proizvede tudi »nežive« spojine, ogljikovodike katere koli vrste pa sintetiziramo v laboratoriju. Tako je iz amonijevega cianata, ki je sol v kemiji elementov, uspelo nemškemu znanstveniku Wöhlerju sintetizirati sečnino.

Da bi se izognili zamenjavi z nomenklaturo in klasifikacijo vrst raziskav v obeh vedah, učni načrt šolskih in univerzitetnih tečajev, ki sledi splošni kemiji, vključuje študij anorganskih snovi kot temeljne discipline. V znanstvenem svetu ostaja podobno zaporedje.

Razredi anorganskih snovi

Kemija omogoča takšno predstavitev snovi, v kateri uvodna poglavja anorganskih snovi obravnavajo periodični zakon elementov. poseben tip, ki temelji na predpostavki, da atomski naboji jeder vplivajo na lastnosti snovi, ti parametri pa se ciklično spreminjajo. Sprva je bila tabela zgrajena kot odraz povečanja atomskih mas elementov, vendar je bilo to zaporedje kmalu zavrnjeno zaradi njegove nedoslednosti v vidiku, v katerem je treba to vprašanje obravnavati. anorganske snovi.

Kemija poleg periodnega sistema predpostavlja prisotnost približno sto številk, grozdov in diagramov, ki odražajo periodičnost lastnosti.

Trenutno je priljubljena konsolidirana različica obravnave takšnega koncepta kot razredi anorganske kemije. Stolpci tabele označujejo elemente glede na fizikalne in kemijske lastnosti, v vrsticah - med seboj podobne točke.

Enostavne snovi v anorganskih

Znak v periodnem sistemu in preprosta snov v prostem stanju sta največkrat različni stvari. V prvem primeru se odraža samo določena vrsta atomov, v drugem - vrsta povezave delcev in njihov medsebojni vpliv v stabilnih oblikah.

Kemične vezi v preprostih snoveh določajo njihovo delitev na družine. Tako lahko ločimo dve široki vrsti skupin atomov - kovine in nekovine. Prva družina vsebuje 96 elementov od 118 preučevanih.

Kovine

Tip kovine predpostavlja prisotnost istoimenske vezi med delci. Interakcija temelji na delitvi mrežnih elektronov, za katero je značilna neusmerjenost in nenasičenost. Zato kovine dobro prevajajo toploto in naboje, imajo kovinski lesk, kovnost in duktilnost.

Običajno so kovine na levi v periodnem sistemu, ko potegnemo ravno črto od bora do astatina. Elementi, ki so blizu te značilnosti, so najpogosteje mejne narave in imajo dvojne lastnosti (na primer germanij).

Kovine večinoma tvorijo bazične spojine. Oksidacijske stopnje takšnih snovi običajno ne presegajo dveh. Metalnost se poveča znotraj skupine in zmanjša v obdobju. Na primer, radioaktivni francij ima bolj bazične lastnosti kot natrij, v družini halogenov pa ima jod celo kovinski lesk.

Situacija je drugačna v obdobju - dopolnjujejo se podravni, pred katerimi so snovi z nasprotnimi lastnostmi. V horizontalnem prostoru periodnega sistema se manifestirana reaktivnost elementov spreminja od bazične preko amfoterne do kisle. Kovine so dobri reducenti (pri tvorbi vezi sprejemajo elektrone).

nekovine

Ta vrsta atoma je vključena v glavne razrede anorganske kemije. Nekovine zavzemajo desno stran periodnega sistema in kažejo značilne kisle lastnosti. Najpogosteje se ti elementi nahajajo v obliki spojin med seboj (na primer borati, sulfati, voda). V prostem molekularno stanje obstoj žvepla, kisika in dušika je znan. Obstaja tudi več dvoatomnih nekovinskih plinov - poleg obeh zgoraj omenjenih so še vodik, fluor, brom, klor in jod.

So najpogostejše snovi na zemlji - še posebej pogosti so silicij, vodik, kisik in ogljik. Zelo redki so jod, selen in arzen (sem sodijo tudi radioaktivne in nestabilne konfiguracije, ki se nahajajo v zadnjih točkah tabele).

V spojinah se nekovine obnašajo predvsem kot kisline. So močni oksidanti zaradi zmožnosti dodajanja dodatnega števila elektronov za dokončanje ravni.

v anorganskih

Poleg snovi, ki jih predstavlja ena skupina atomov, obstajajo spojine, ki vključujejo več različnih konfiguracij. Takšne snovi so lahko binarne (sestavljene iz dveh različnih delcev), tri-, štirielementne itd.

Dvoelementne snovi

Kemija pripisuje poseben pomen binarni naravi vezi v molekulah. Razredi anorganskih spojin so obravnavani tudi z vidika vezi, ki nastanejo med atomi. Lahko je ionska, kovinska, kovalentna (polarna ali nepolarna) ali mešana. Običajno imajo takšne snovi jasno bazične (v prisotnosti kovine), amfoterne (dvojne - zlasti značilne za aluminij) ali kisle (če obstaja element z oksidacijskim stanjem +4 in več) lastnosti.

Sodelavci treh elementov

Teme anorganske kemije vključujejo obravnavo te vrste kombinacije atomov. Spojine, sestavljene iz več kot dveh skupin atomov (pri anorganskih najpogosteje gre za vrste s tremi elementi), običajno nastanejo s sodelovanjem komponent, ki se med seboj bistveno razlikujejo po fizikalno-kemijskih parametrih.

Možne vrste vezi so kovalentne, ionske in mešane. Običajno so trielementne snovi podobne binarnim snovem zaradi dejstva, da je ena od sil medatomske interakcije veliko močnejša od druge: šibka se tvori sekundarno in ima sposobnost hitrejše disociacije v raztopini.

Pouk anorganske kemije

Veliko večino snovi, ki se preučujejo v tečaju anorganskih snovi, je mogoče obravnavati po preprosti klasifikaciji glede na njihovo sestavo in lastnosti. Tako ločimo med oksidi in solmi. Njihovo razmerje je bolje začeti obravnavati tako, da se seznanimo s konceptom oksidiranih oblik, v katerih se lahko pojavi skoraj vsaka anorganska snov. Kemija takšnih asociatov je obravnavana v poglavjih o oksidih.

Oksidi

Oksid je spojina katerega koli kemičnega elementa s kisikom v oksidacijskem stanju -2 (v peroksidih -1). Tvorba vezi nastane zaradi darovanja in dodajanja elektronov z redukcijo O 2 (ko je najbolj elektronegativen element kisik).

Odvisno od druge skupine atomov lahko kažejo kisle, amfoterne in bazične lastnosti. Če v oksidu ne presega oksidacijskega stanja +2, če je nekovina - od +4 in več. Pri vzorcih z dvojno naravo parametrov je dosežena vrednost +3.

Kisline v anorganskih

Kisle spojine imajo okoljsko reakcijo manj kot 7 zaradi vsebnosti vodikovih kationov, ki lahko preidejo v raztopino in se nato nadomestijo s kovinskim ionom. Po klasifikaciji so kompleksne snovi. Večino kislin lahko pripravimo z redčenjem ustreznih oksidov z vodo, na primer s tvorbo žveplove kisline po hidrataciji SO 3 .

Osnovna anorganska kemija

Lastnosti te vrste spojin so posledica prisotnosti hidroksilnega radikala OH, ki daje reakcijo medija nad 7. Topne baze imenujemo alkalije, ki so najmočnejše v tem razredu snovi zaradi popolne disociacije (razpad v ioni v tekočini). OH skupino lahko pri tvorbi soli zamenjamo s kislimi ostanki.

Anorganska kemija je dvojna veda, ki lahko opisuje snovi z različnih zornih kotov. V protolitični teoriji se baze obravnavajo kot akceptorji vodikovih kationov. Ta pristop razširja koncept tega razreda snovi in vsako snov, ki lahko sprejme proton, imenuje alkalija.

Soli

Ta vrsta spojine je med bazami in kislinami, saj je produkt njihove interakcije. Tako je kation običajno kovinski ion (včasih amonijev, fosfonijev ali hidronijev), anionska snov pa kisli ostanek. Ko nastane sol, se vodik nadomesti z drugo snovjo.

Glede na razmerje med številom reagentov in njihovo močjo med seboj je smiselno upoštevati več vrst produktov interakcije:

bazične soli dobimo, če hidroksilne skupine niso popolnoma zamenjane (takšne snovi imajo alkalna reakcija okolje);
kisle soli nastanejo v nasprotnem primeru - ob pomanjkanju reagirajoče baze vodik delno ostane v spojini;
najbolj znani in najlažje razumljivi so povprečni (ali normalni) vzorci - so produkt popolne nevtralizacije reaktantov s tvorbo vode in snovi samo s kovinskim kationom ali njegovim analogom in kislinskim ostankom.

Anorganska kemija je veda, ki vključuje razdelitev vsakega od razredov na fragmente, ki se obravnavajo v drugačen čas: nekateri - prej, drugi - kasneje. Z bolj poglobljeno študijo ločimo še 4 vrste soli:

Dvojniki vsebujejo en anion v prisotnosti dveh kationov. Običajno se takšne snovi dobijo s kombiniranjem dveh soli z enakim kislinskim ostankom, vendar različnih kovin.
Mešani tip je nasprotje prejšnjega: njegova osnova je en kation z dvema različnima anionoma.
Kristalni hidrati so soli, katerih formula vsebuje vodo v kristaliziranem stanju.
Kompleksi so snovi, v katerih sta kation, anion ali oba predstavljena v obliki skupkov z tvornim elementom. Takšne soli je mogoče pridobiti predvsem iz elementov podskupine B.

Druge snovi, vključene v delavnico anorganske kemije, ki jih lahko uvrstimo med soli ali kot ločena poglavja znanja, so še hidridi, nitridi, karbidi in intermetalne spojine (spojine več kovin, ki niso zlitine).

Rezultati

Anorganska kemija je veda, ki zanima vsakega strokovnjaka na tem področju, ne glede na njegove interese. Vključuje prva poglavja o tej temi, ki so jih preučevali v šoli. Predmet anorganske kemije omogoča sistematizacijo velikih količin informacij v skladu z jasno in preprosto klasifikacijo.

Klasifikacija kemijskih reakcij v anorganski in organski kemiji se izvaja na podlagi različnih klasifikacijskih značilnosti, informacije o katerih so podane v spodnji tabeli.

S spreminjanjem oksidacijskega stanja elementov

Prvi znak razvrstitve temelji na spremembi oksidacijskega stanja elementov, ki tvorijo reaktante in produkte.
a) redoks
b) brez spreminjanja oksidacijskega stanja
Redox se imenujejo reakcije, ki jih spremlja sprememba oksidacijskih stanj kemičnih elementov, ki sestavljajo reagente. Redoks reakcije v anorganski kemiji vključujejo vse substitucijske reakcije ter tiste razgradne in kombinirane reakcije, v katerih sodeluje vsaj ena preprosta snov. Reakcije, ki potekajo brez spreminjanja oksidacijskih stanj elementov, ki tvorijo reaktante in reakcijske produkte, vključujejo vse reakcije izmenjave.

Glede na število in sestavo reagentov in produktov

Kemijske reakcije razvrščamo po naravi procesa, to je po številu in sestavi reagentov in produktov.

Reakcije spojin so kemijske reakcije, pri katerih nastanejo kompleksne molekule iz več enostavnejših, na primer:
4Li + O 2 = 2Li 2 O

Reakcije razgradnje se imenujejo kemijske reakcije, pri katerih nastanejo preproste molekule iz bolj zapletenih, na primer:
CaCO 3 = CaO + CO 2

Reakcije razgradnje lahko obravnavamo kot obratne procese združevanja.

Nadomestne reakcije so kemijske reakcije, pri katerih se atom ali skupina atomov v molekuli snovi nadomesti z drugim atomom ali skupino atomov, na primer:
Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 ⁭

Njihovo znak- interakcija enostavne snovi s kompleksno. Take reakcije obstajajo tudi v organski kemiji.
Vendar pa je koncept "substitucije" v organski kemiji širši kot v anorganski kemiji. Če je v molekuli prvotne snovi katerikoli atom ali funkcionalna skupina nadomeščena z drugim atomom ali skupino, so to prav tako substitucijske reakcije, čeprav je z vidika anorganske kemije proces videti kot reakcija izmenjave.
- izmenjava (vključno z nevtralizacijo).
Reakcije izmenjave so kemijske reakcije, ki potekajo brez spreminjanja oksidacijskih stanj elementov in vodijo do izmenjave sestavnih delov reaktantov, na primer:
AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3

Če je mogoče, tecite v nasprotni smeri

Če je možno, tecite v nasprotni smeri – reverzibilno in ireverzibilno.

Reverzibilen so kemijske reakcije, ki potekajo pri dani temperaturi istočasno v dveh nasprotnih smereh s primerljivo hitrostjo. Pri pisanju enačb za takšne reakcije se enačaj nadomesti z nasprotno usmerjenimi puščicami. Najenostavnejši primer reverzibilne reakcije je sinteza amoniaka z interakcijo dušika in vodika:

N 2 +3H 2 ↔2NH 3

Nepovratno so reakcije, ki potekajo samo v smeri naprej, kar ima za posledico nastanek produktov, ki med seboj ne delujejo. Med ireverzibilne reakcije štejemo kemične reakcije, pri katerih nastanejo rahlo disociirane spojine, sproščanje velike količine energije, pa tudi tiste, pri katerih končni produkti zapustijo reakcijsko kroglo v plinasti obliki ali v obliki oborine, npr. :

HCl + NaOH = NaCl + H2O

2Ca + O2 = 2CaO

BaBr 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaBr

S toplotnim učinkom

Eksotermno imenujemo kemijske reakcije, ki potekajo s sproščanjem toplote. Simbol sprememba entalpije (vsebnosti toplote) ΔH in toplotni učinek reakcija Q. Za eksotermne reakcije Q > 0 in ΔH< 0.

Endotermno so kemične reakcije, ki vključujejo absorpcijo toplote. Za endotermne reakcije Q< 0, а ΔH > 0.

Reakcije spojin bodo na splošno eksotermne reakcije, reakcije razgradnje pa bodo endotermne. Redka izjema je reakcija dušika s kisikom - endotermna:
N2 + O2 → 2NO – Q

Po fazah

Homogena imenujemo reakcije, ki potekajo v homogenem mediju (homogene snovi v eni fazi, npr. g-g, reakcije v raztopinah).

Heterogena so reakcije, ki potekajo v heterogenem mediju, na stični površini reagirajočih snovi, ki so v različnih fazah, na primer trdna in plinasta, tekoča in plinasta, v dveh nemešljivih tekočinah.

Glede na uporabo katalizatorja

Katalizator je snov, ki pospeši kemično reakcijo.

Katalitske reakcije pojavijo le v prisotnosti katalizatorja (vključno z encimskimi).

Nekatalitične reakcije gredo brez katalizatorja.

Po vrsti odpravnine

Glede na vrsto cepitve kemične vezi v izhodni molekuli ločimo homolitične in heterolitske reakcije.

Homolitična imenujemo reakcije, pri katerih zaradi pretrganja vezi nastanejo delci, ki imajo nesparjeni elektron - prosti radikali.

Heterolitično so reakcije, ki potekajo s tvorbo ionskih delcev – kationov in anionov.

homolitična (enaka vrzel, vsak atom prejme 1 elektron)
heterolitična (neenaka vrzel - dobimo par elektronov)

Radikalno(veriga) so kemične reakcije, ki vključujejo radikale, na primer:

CH 4 + Cl 2 hv → CH 3 Cl + HCl

Ionski so kemične reakcije, ki potekajo s sodelovanjem ionov, na primer:

KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl↓

Elektrofilne reakcije so heterolitske reakcije organskih spojin z elektrofili – delci, ki nosijo celoten ali delni pozitivni naboj. Delimo jih na elektrofilne substitucijske in elektrofilne adicijske reakcije, na primer:

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 so heterolitske reakcije organskih spojin z nukleofili – delci, ki nosijo celoten ali delni negativni naboj. Delimo jih na nukleofilne substitucijske in nukleofilne adicijske reakcije, na primer:

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 reakcij

Razvrstitev organske reakcije je podana v tabeli: