UDC 546(075) LBC 24.1 i 7 0-75

Samengesteld door: Klimenko B.I. Ph.D. techniek. Wetenschappen, Assoc. Volodchsenko A.N., Ph.D. techniek. Wetenschappen, Assoc. Pavlenko VI, doctor in de ingenieurswetenschappen wetenschappen, prof.

Beoordelaar Gikunova I.V., Ph.D. techniek. Wetenschappen, Assoc.

Grondbeginselen van anorganische chemie: Richtlijnen voor leerlingen 0-75 voltijds onderwijs. - Belgorod: Uitgeverij BelGTASM, 2001. - 54 p.

BIJ richtlijnen in detail, rekening houdend met de hoofdsecties van de algemene chemie, de eigenschappen van de belangrijkste klassen van organisch materiaal Dit werk bevat veralgemeningen, diagrammen, tabellen, voorbeelden, die zullen bijdragen tot een betere assimilatie van uitgebreid feitenmateriaal. Speciale aandacht Zowel in het theoretische als in het praktische deel wordt het verband gelegd tussen anorganische chemie en de basisbegrippen van de algemene chemie.

Het boek is bedoeld voor eerstejaarsstudenten van alle specialismen.

UDC 546 (075) LBC 24.1 i 7

© Belgorod State Technologische Academie bouwmaterialen(BelGTASM), 2001

INVOERING

Kennis van de fundamenten van elke wetenschap en de problemen waarmee hij wordt geconfronteerd, is het minimum dat een persoon moet kennen om vrij te kunnen navigeren in de wereld om hem heen. De natuurwetenschap speelt een belangrijke rol in dit proces. Natuurwetenschappen - een reeks wetenschappen over de natuur. Alle wetenschappen zijn onderverdeeld in exact (natuur) en gracieus (geesteswetenschappen). De eerste bestuderen de ontwikkelingswetten van de materiële wereld, de laatste - de ontwikkelingswetten en manifestaties van de menselijke geest. In het gepresenteerde werk zullen we kennis maken met de basis van een van de natuurwetenschappen, 7 anorganische chemie. Succesvolle studie van anorganische chemie is alleen mogelijk als de samenstelling en eigenschappen van de belangrijkste klassen van anorganische verbindingen bekend zijn. Als u de kenmerken van de klassen van verbindingen kent, is het mogelijk om de eigenschappen van hun individuele vertegenwoordigers te karakteriseren.

Bij het bestuderen van een wetenschap, inclusief scheikunde, rijst altijd de vraag: waar te beginnen? Uit de studie van feitelijk materiaal: beschrijvingen van de eigenschappen van verbindingen, indicatie van de voorwaarden voor hun bestaan, opsomming van de reacties waarin ze binnenkomen; op basis hiervan worden wetten afgeleid die het gedrag van stoffen bepalen, of omgekeerd, eerst worden wetten gegeven en vervolgens worden de eigenschappen van stoffen op basis daarvan besproken. In dit boek zullen we beide methoden gebruiken om feitenmateriaal te presenteren.

1. BASISBEGRIPPEN VAN ANORGANISCHE CHEMIE

Wat is het vak scheikunde, wat bestudeert deze wetenschap? Er zijn verschillende definities van chemie.

Aan de ene kant is chemie de wetenschap van stoffen, hun eigenschappen en transformaties. Aan de andere kant is scheikunde een van de natuurwetenschappen die de chemische vorm van de beweging van materie bestudeert. De chemische vorm van de beweging van materie is de processen van associatie van atomen in moleculen en dissociatie van moleculen. De chemische organisatie van materie kan worden weergegeven door het volgende schema (Fig. 1).

Rijst. 1. Chemische organisatie van materie

Materie is een objectieve realiteit aan een persoon gegeven in zijn gevoelens, die worden gekopieerd, gefotografeerd, weergegeven door onze gevoelens, die onafhankelijk van ons bestaan. Materie als objectieve werkelijkheid bestaat in twee vormen: in de vorm van substantie en in de vorm van een veld.

Een veld (zwaartekracht, elektromagnetische, intranucleaire krachten) is een vorm van bestaan ​​van materie, die voornamelijk wordt gekenmerkt en gemanifesteerd door energie, en niet door massa, hoewel het deze laatste heeft.Energie is een kwantitatieve maat voor beweging die het vermogen uitdrukt van materiële voorwerpen om werk te doen.

Massa (lat. massa - klomp, klomp, stuk) - fysieke hoeveelheid, een van de belangrijkste kenmerken van materie, die de traagheids- en zwaartekrachtseigenschappen bepaalt.

Atoom is laagste niveau chemische organisatie van materie Een atoom is het kleinste deeltje van een element dat zijn eigenschappen behoudt. Het bestaat uit een positief geladen kern en negatief geladen elektronen; het atoom als geheel is elektrisch neutraal. Chemish element - Een type atoom met dezelfde kernlading. Er zijn 109 elementen bekend, waarvan er 90 in de natuur voorkomen.

Een molecuul is het kleinste deeltje van een stof dat de chemische eigenschappen van die stof heeft.

Nummer chemische elementen is beperkt, en hun combinaties geven alles

verscheidenheid aan stoffen.

Wat is een stof?

Materie is in brede zin een specifiek type materie dat een rustmassa heeft en onder bepaalde omstandigheden wordt gekenmerkt door bepaalde fysische en chemische eigenschappen. Er zijn ongeveer 600 duizend anorganische stoffen en ongeveer 5 miljoen organische stoffen bekend.

In engere zin is een stof een bepaalde reeks atomaire en moleculaire deeltjes, hun medewerkers en aggregaten die zich in een van de drie aggregatietoestanden bevinden.

De stof wordt vrij volledig bepaald door drie kenmerken: 1) neemt een deel van de ruimte in beslag, 2) heeft een rustmassa;

3) opgebouwd uit elementaire deeltjes.

Alle stoffen zijn onder te verdelen in eenvoudig en complex.

agenten vormen niet één, maar meerdere eenvoudige stoffen. Zo'n fenomeen wordt allotropie genoemd en elk van deze eenvoudige stoffen wordt een allotrope modificatie (modificatie) genoemd. gegeven element. Allotropie wordt waargenomen in koolstof, zuurstof, zwavel, fosfor en een aantal andere elementen. Dus grafiet, diamant, karabijn en fullerenen zijn allotrope modificaties van het chemische element koolstof; rode, witte, zwarte fosfor - allotrope modificaties van het chemische element fosfor. Er zijn ongeveer 400 eenvoudige stoffen bekend.

Een eenvoudige stof is een vorm van bestaan ​​van een chemische stof

elementen in een vrije staat

Elementen zijn onderverdeeld in metalen en niet-metalen. Het behoren van een chemisch element tot metalen of niet-metalen kan worden bepaald met behulp van het periodiek systeem van elementen van D.I. Mendelejev. Laten we, voordat we dit doen, een beetje de structuur van het periodiek systeem in herinnering brengen.

1.1. Periodiek recht en periodiek systeem van DI Mendelejev

Periodiek systeem van elementen - dit is een grafische uitdrukking van de periodieke wet, ontdekt door D.I. Mendelejev op 18 februari 1869. De periodieke wet klinkt als volgt: de eigenschappen van eenvoudige stoffen, evenals de eigenschappen van verbindingen, zijn in een periodieke afhankelijkheid van de lading van de kern van de atomen van het element.

Er zijn meer dan 400 varianten van de weergave van het periodiek systeem. De meest voorkomende cellulaire varianten (korte versie - 8-cels en lange varianten - 18- en 32-cels). Het korte periode periodiek systeem bestaat uit 7 periodes en 8 groepen.

Elementen met een vergelijkbare structuur van het externe energieniveau worden gecombineerd tot groepen. Er zijn hoofd (A) en zijkant (B)

groepen. De hoofdgroepen zijn s- en p-elementen en secundaire - d-elementen.

Een periode is een opeenvolgende reeks elementen in wiens atomen de vulling plaatsvindt hetzelfde nummer elektronische lagen van hetzelfde energieniveau. Het verschil in de volgorde waarin de elektronenlagen zijn gevuld, verklaart de reden voor de verschillende lengtes van de perioden. Om deze reden zijn de perioden ander bedrag elementen: 1e periode - 2 elementen; 2e en 3e periode - elk 8 elementen; 4e en 5e

perioden - elk 18 elementen en de 6e periode - 32 elementen.

Elementen van kleine perioden (2e en 3e) worden gescheiden in een subgroep van typische elementen. Aangezien de d- en / elementen zijn gevuld met de 2e en 3e buiten elgk-

de schil van hun atomen, en bijgevolg een groter vermogen om elektronen te hechten (oxiderend vermogen) overgedragen hoge waarden hun elektronegativiteit. Elementen met niet-metalen eigenschappen bezetten de rechterbovenhoek van het periodiek systeem

DI Mendelejev. Niet-metalen kunnen gasvormig (F2, O2, CI2), vast (B, C, Si, S) en vloeibaar (Br2) zijn.

Het element waterstof neemt een speciale plaats in in het periodiek systeem.

stam en heeft geen chemische analogen. Waterstof vertoont metaalachtig

en niet-metalen eigenschappen, en dus in het periodieke systeem van zijn

gelijktijdig in de IA- en VIIA-groepen geplaatst.

Door de grote originaliteit van chemische eigenschappen onderscheiden ze zich van:

efficiënt edelgassen(aerogenen) - elementen van groep VIIIA
wild	systemen. Onderzoek recente jaren laat mij
haar om sommige ervan (Kr, Xe, Rn) als niet-metalen te classificeren.
Een kenmerkende eigenschap van metalen is dat de valentie
tronen zijn losjes gebonden aan een bepaald atoom, en			in elk
er is een zogenaamde elektronische			Daarom alles
bezitten	hoge elektrische geleidbaarheid	warmtegeleiding

nauwkeurigheid. Hoewel er brosse metalen zijn (zink, antimoon, bismut). Metalen vertonen in de regel reducerende eigenschappen.

Complexe stoffen(chemische verbindingen) zijn stoffen waarvan de moleculen worden gevormd door atomen van verschillende chemische elementen (hetero-atomaire of heteronucleaire moleculen). Bijvoorbeeld C02, CON. Er zijn meer dan 10 miljoen complexe stoffen bekend.

De hoogste vorm van chemische organisatie van materie zijn metgezellen en aggregaten. Associates zijn combinaties van eenvoudige moleculen of ionen tot complexere moleculen die geen veranderingen in de chemische aard van de stof veroorzaken. Associates bestaan ​​voornamelijk in vloeibare en gasvormige toestand, terwijl aggregaten in vaste toestand voorkomen.

Mengsels zijn systemen die bestaan ​​uit verschillende gelijkmatig verdeelde verbindingen die onderling zijn verbonden door constante verhoudingen en die geen interactie met elkaar hebben.

1.2. Valentie en oxidatietoestand

De samenstelling van empirische formules en de vorming van de namen van chemische verbindingen is gebaseerd op kennis en correct gebruik concepten van oxidatietoestand en valentie.

Oxidatie toestand- dit is de voorwaardelijke lading van het element in de verbinding, berekend vanuit de aanname dat de verbinding uit ionen bestaat. Deze waarde is voorwaardelijk, formeel, omdat er praktisch geen puur ionische verbindingen zijn. De mate van oxidatie in absolute waarde kan een geheel getal of een fractioneel getal zijn; en in termen van lading kan het positief, negatief en gelijk aan nul zijn.

Valentie is een waarde die wordt bepaald door het aantal ongepaarde elektronen in het buitenste energieniveau of het aantal vrije atomaire orbitalen dat kan deelnemen aan de vorming van chemische bindingen.

Enkele regels voor het bepalen van de oxidatietoestanden van chemische elementen

1. De oxidatietoestand van een chemisch element in een eenvoudige stof

gelijk aan 0 .

2. De som van de oxidatietoestanden van atomen in een molecuul (ion) is 0

(ionenlading).

3. Elementen van de groepen I-III A hebben een positieve oxidatietoestand die overeenkomt met het nummer van de groep waarin dit element zich bevindt.

4. Elementen IV-V van IIA-groepen, behalve de positieve oxidatietoestand die overeenkomt met het groepsnummer; en een negatieve oxidatietoestand die overeenkomt met het verschil tussen het groepsnummer en nummer 8 heeft een tussenliggende oxidatietoestand die gelijk is aan het verschil tussen het groepsnummer en nummer 2 (tabel 1).

tafel 1

Oxidatietoestanden van elementen IV-V IIA subgroepen

			Oxidatie toestand
			Tussenliggend

5. De oxidatietoestand van waterstof is +1 als er ten minste één niet-metaal in de verbinding zit; - 1 in verbindingen met metalen (hydriden); 0 tot H2.

Hydraden van sommige elementen

	BeH2
NaH MgH2 ASh3
	CaH2	GaH3	GeH4	AsH3
	SrH2	InH3	SnH4	SbH3
	BaH2
H-verbindingen			Tussenliggend		Aansluitingen ik t
			verbindingen

6. De oxidatietoestand van zuurstof is gewoonlijk -2, behalve voor peroxiden (-1), superoxiden (-1/2), ozoniden (-1/3), ozon (+4), zuurstoffluoride (+2).

7. De oxidatietoestand van fluor in alle verbindingen behalve F2> is -1. Hogere vormen van oxidatie van veel chemische elementen (BiF5, SF6, IF?, OsFg) worden gerealiseerd in verbindingen met fluor.

acht . In perioden nemen de omloopstralen van atomen af ​​met toenemend serienummer, terwijl de ionisatie-energie toeneemt. Tegelijkertijd worden zure en oxiderende eigenschappen verbeterd; hoger niveau

element oxidatieschuimen worden minder stabiel.

9. Voor elementen van oneven groepen van het periodiek systeem zijn oneven graden kenmerkend, en voor elementen van even groepen even graden

oxidatie.

10. In de hoofdsubgroepen, met een toename van het ordinale getal van een element, nemen de afmetingen van atomen in het algemeen toe en neemt de ionisatie-energie af. Dienovereenkomstig worden de basiseigenschappen verbeterd en de oxiderende eigenschappen verzwakt. In subgroepen van ^-elementen, met toenemend atoomnummer, de deelname van n^-elektronen aan de vorming van bindingen

neemt af en neemt dus af					de absolute waarde van stap
geen oxidatie (tabel 2).
							tafel 2
De waarden van de oxidatietoestanden van de elementen van de VA-subgroep
				Oxidatie toestand
Li, K, Fe, Va	Zuur C 02, S 0 3
niet-metalen
	Amfosisch ZnO BeO
Amphigenes	Dubbele Fe304
Be, AL Zn
	oleovorming
Aerogenen	CO, GEEN, SiO, N20
Basen Ba(OH)2
HNO3-zuren		HYDROXIDES
Amfolyten Zti(OH)2
Gemiddeld KagCO3,
Zure Muncus,
Basisch (CuOH)gCO3, 4--------
Dubbele CaMg (CO's)2
Gemengde Safus

> w h o w J 3 w »

Fig, 2. Schema van de belangrijkste klassen van anorganische stoffen

Anorganische scheikunde bij reacties. Directory. Lidin RA, Molochko VA, Andreeva L.L.

2e druk, herzien. en extra - M.: 2007 - 637 d.

De directory bevat 1100 anorganische stoffen, waarvoor de vergelijkingen van de belangrijkste reacties worden gegeven. De keuze van stoffen werd gerechtvaardigd door hun theoretische en laboratorium-industriële belang. De directory is georganiseerd volgens het alfabetische principe van chemische formules en een goed ontwikkelde structuur, voorzien van een onderwerpindex die het gemakkelijk maakt om de juiste stof te vinden. Het heeft geen analogen in de binnenlandse en buitenlandse chemische literatuur. Voor studenten van chemische en chemisch-technologische universiteiten. Kan worden gebruikt door universiteitsprofessoren, afgestudeerde studenten, wetenschappelijke en technische werknemers chemische industrie evenals leraren en middelbare scholieren.

Formaat: pdf

De grootte: 36,2 MB

Bekijk, download:drive.google

Het naslagwerk presenteert de chemische eigenschappen (reactievergelijkingen) van de belangrijkste verbindingen van 109 elementen van het periodiek systeem van waterstof tot meitnerium. Meer dan 1100 anorganische stoffen worden in detail beschreven, waarvan de selectie werd uitgevoerd op basis van hun industrieel belang (oorspronkelijke stoffen voor chemische processen, minerale grondstoffen), brede prevalentie in engineering en onderwijs en laboratoriumpraktijken (modeloplosmiddelen en reagentia, kwalitatieve analysereagentia) en gebruik in de nieuwste takken van chemische technologie.
Het referentiemateriaal is verdeeld in secties, die elk aan één element zijn gewijd. De elementen zijn alfabetisch gerangschikt op hun symbolen (van actinium Ac tot zirkonium Zr).
Elke sectie bestaat uit een aantal kopjes, waarvan de eerste verwijst naar een eenvoudige stof en alle volgende naar complexe stoffen, in chemische formules waarbij het sectie-element zich op de eerste (linker) positie bevindt. Stoffen van elke sectie zijn alfabetisch gerangschikt volgens hun nomenclatuurformules (met één uitzondering: alle overeenkomstige zuren worden aan het einde van secties van zuurvormende elementen geplaatst). In de sectie Actinium zijn er bijvoorbeeld kopjes Ac, AcC13, AcF3, Ac(N03)3, Ac203, Ac(OH)3. De formules van verbindingen met een complex anion worden gegeven in omgekeerde vorm, d.w.z. .
Elke rubriek bevat korte beschrijving stof, waar de kleur, thermische stabiliteit, oplosbaarheid, interactie (of afwezigheid ervan) met gewone reagentia, enz. worden aangegeven, evenals methoden om deze stof te verkrijgen, ontworpen als koppelingen naar rubrieken van andere stoffen. Referenties bevatten het symbool van het sectie-element, het rubrieknummer en het superscriptnummer van de reactievergelijking.
Vervolgens in de rubriek volgt een genummerde reeks reactievergelijkingen, die de belangrijkste Chemische eigenschappen van deze stof. In het algemeen is de volgorde van de vergelijkingen als volgt:
- thermische ontleding van de stof;
- uitdroging of ontleding van kristallijn hydraat;
- houding ten opzichte van water;
- interactie met gewone zuren (bij hetzelfde type reacties wordt de vergelijking alleen gegeven voor zoutzuur);
- interactie met alkaliën (in de regel met natriumhydroxide);
- interactie met ammoniakhydraat;
- interactie met eenvoudige stoffen;
- uitwisselingsreacties met complexe stoffen;
- redoxreacties;
- reacties van complexvorming;
- elektrochemische reacties (elektrolyse van smelt en/of oplossing).
De reactievergelijkingen geven de voorwaarden voor hun gedrag en verloop aan, wanneer dit van belang is voor het begrijpen van de chemie en de mate van omkeerbaarheid van het proces. Deze voorwaarden omvatten:
- aggregatietoestand van reagentia en/of producten;
- inkleuren van reagentia en/of producten;
- de toestand van de oplossing of de kenmerken ervan (verdund, geconcentreerd, verzadigd);
- langzame reactie;
- temperatuurbereik, druk (hoog of vacuüm), katalysator;
- vorming van een neerslag of gas;
- het gebruikte oplosmiddel, indien verschillend van water;
- inert of ander speciaal gasvormig medium.
Aan het einde van de gids is er een lijst met referenties en een onderwerpindex van kopjes.

Anorganische scheikunde- een tak van de chemie die verband houdt met de studie van de structuur, reactiviteit en eigenschappen van alle chemische elementen en hun anorganische verbindingen. Dit gebied van chemie omvat alle verbindingen behalve organische stoffen (de klasse van verbindingen die koolstof bevatten, met uitzondering van enkele eenvoudige verbindingen, meestal geclassificeerd als anorganisch). Verschillen tussen organische en anorganische verbindingen, bevattende , zijn volgens sommige voorstellingen willekeurig. Anorganische chemie bestudeert de chemische elementen en de eenvoudige en complexe stoffen die ze vormen (behalve organische). Het aantal anorganische stoffen dat tegenwoordig bekend is, bedraagt ​​bijna 500.000.

De theoretische basis van de anorganische chemie is: periodieke wet en op basis daarvan periodiek systeem van D.I. Mendelejev. De belangrijkste taak van de anorganische chemie is het ontwikkelen en wetenschappelijk onderbouwen van methoden om nieuwe materialen te maken met de eigenschappen die nodig zijn voor moderne technologie.

Classificatie van chemische elementen

Periodiek systeem van chemische elementen ( periodiek systeem) - classificatie van chemische elementen, die de afhankelijkheid vaststelt verschillende eigenschappen chemische elementen van lading atoomkern. Het systeem is een grafische uitdrukking van de periodieke wet, . De originele versie werd ontwikkeld door D.I. Mendelejev in 1869-1871 en heette " natuurlijk systeem elementen”, waarmee de afhankelijkheid van de eigenschappen van chemische elementen van hun atomaire massa werd vastgesteld. In totaal zijn er honderden varianten van het beeld van het periodiek systeem voorgesteld, maar moderne versie Het systeem gaat uit van de reductie van elementen in een tweedimensionale tabel, waarin elke kolom (groep) de belangrijkste fysische en chemische eigenschappen bepaalt, en de rijen vertegenwoordigen perioden die enigszins op elkaar lijken.

eenvoudige stoffen

Ze bestaan ​​uit atomen van één chemisch element (ze zijn een vorm van zijn bestaan ​​in een vrije staat). Afhankelijk van wat de chemische binding tussen atomen is, zijn alle eenvoudige stoffen in de anorganische chemie verdeeld in twee hoofdgroepen: en. De eerste wordt gekenmerkt metalen binding, voor de tweede - covalent. Er worden ook twee aangrenzende groepen onderscheiden - metaalachtige en niet-metaalachtige stoffen. Er is een fenomeen als allotropie, dat bestaat uit de mogelijkheid van de vorming van verschillende soorten eenvoudige stoffen uit atomen van hetzelfde element, maar met een andere structuur. kristalrooster; elk van deze typen wordt een allotrope modificatie genoemd.

metalen

(van lat. metallum - mine, mine) - een groep elementen met karakteristieke metaaleigenschappen, zoals hoge thermische en elektrische geleidbaarheid, positieve temperatuurcoëfficiënt van weerstand, hoge ductiliteit en metaalglans. Van de 118 chemische elementen die tot nu toe zijn ontdekt, zijn metalen:

• 38 in de overgangsmetaalgroep,
• 11 in de groep van lichte metalen,
• 7 in de groep van halfmetalen,
• 14 in de groep van lanthaniden + lanthaan,
• 14 in de groep actiniden + actinium,
• buiten bepaalde groepen.

Zo behoren 96 van alle ontdekte elementen tot metalen.

niet-metalen

Chemische elementen met typisch niet-metalen eigenschappen die de rechterbovenhoek van het periodiek systeem der elementen innemen. In moleculaire vorm in de vorm van eenvoudige stoffen die in de natuur voorkomen

classificatie chemische reacties in de anorganische en organische chemie worden ze uitgevoerd op basis van verschillende classificatiekenmerken, waarvan de details in de onderstaande tabel worden gegeven.

Door de oxidatietoestand van elementen te veranderen

Het eerste teken van classificatie is door de mate van oxidatie van de elementen die de reactanten en producten vormen te veranderen.
a) redox
b) zonder de oxidatietoestand te veranderen
redox zogenaamde reacties die gepaard gaan met een verandering in de oxidatietoestanden van de chemische elementen waaruit de reagentia bestaan. Redox in de anorganische chemie omvat alle substitutiereacties en die ontledings- en samengestelde reacties waarbij ten minste één eenvoudige stof is betrokken. Reacties die plaatsvinden zonder de oxidatietoestanden van de elementen die de reactanten en reactieproducten vormen te veranderen, omvatten alle uitwisselingsreacties.

Volgens het aantal en de samenstelling van reagentia en producten

Chemische reacties worden geclassificeerd volgens de aard van het proces, d.w.z. volgens het aantal en de samenstelling van reactanten en producten.

Verbindingsreacties zogenaamde chemische reacties, waardoor complexe moleculen worden verkregen uit verschillende eenvoudigere, bijvoorbeeld:
4Li + O 2 = 2Li 2 O

Ontledingsreacties zogenaamde chemische reacties, waardoor eenvoudige moleculen worden verkregen uit complexere, bijvoorbeeld:
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2

Ontledingsreacties kunnen worden gezien als processen die omgekeerd zijn aan de verbinding.

substitutie reacties worden chemische reacties genoemd, waardoor een atoom of groep atomen in een molecuul van een stof wordt vervangen door een ander atoom of een groep atomen, bijvoorbeeld:
Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2 

Hun onderscheidende kenmerk is de interactie van een eenvoudige stof met een complexe. Dergelijke reacties bestaan ​​in de organische chemie.
Het concept van "substitutie" in organische stoffen is echter breder dan in de anorganische chemie. Als een atoom of functionele groep in het molecuul van de oorspronkelijke stof wordt vervangen door een ander atoom of een andere groep, zijn dit ook substitutiereacties, hoewel het proces vanuit het oogpunt van anorganische chemie lijkt op een uitwisselingsreactie.
- uitwisseling (inclusief neutralisatie).
Wissel reacties uit zogenaamde chemische reacties die plaatsvinden zonder de oxidatietoestanden van elementen te veranderen en leiden tot de uitwisseling samenstellende delen reagentia, bijvoorbeeld:
AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3

Ren indien mogelijk in de tegenovergestelde richting.

Ga indien mogelijk in de tegenovergestelde richting te werk - omkeerbaar en onomkeerbaar.

omkeerbaar zogenaamde chemische reacties die bij een bepaalde temperatuur gelijktijdig in twee tegengestelde richtingen met evenredige snelheden plaatsvinden. Bij het schrijven van de vergelijkingen van dergelijke reacties wordt het gelijkteken vervangen door tegengesteld gerichte pijlen. Het eenvoudigste voorbeeld omkeerbare reactie is de synthese van ammoniak door de interactie van stikstof en waterstof:

N 2 + 3H 2 ↔2NH 3

onomkeerbaar worden reacties genoemd die alleen in voorwaartse richting verlopen, waardoor producten worden gevormd die geen interactie met elkaar hebben. Onomkeerbaar zijn onder meer chemische reacties die resulteren in de vorming van enigszins gedissocieerde verbindingen, waarbij een grote hoeveelheid energie vrijkomt, evenals die waarbij de eindproducten de reactiesfeer in gasvorm of in de vorm van een neerslag verlaten, bijvoorbeeld:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

2Ca + O 2 \u003d 2CaO

BaBr 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaBr

Door thermisch effect

exotherm zijn chemische reacties waarbij warmte vrijkomt. Symbool enthalpie (warmte-inhoud) verandert ΔH, en thermisch effect reacties Q. Voor exotherme reacties Q > 0, en ΔH< 0.

endotherm zogenaamde chemische reacties die plaatsvinden met de absorptie van warmte. Voor endotherme reacties Q< 0, а ΔH > 0.

Koppelingsreacties zullen in het algemeen exotherme reacties zijn, en ontledingsreacties zullen endotherm zijn. Een zeldzame uitzondering is de reactie van stikstof met zuurstof - endotherm:
N2 + O2 → 2NO - Q

per fase

homogeen zogenaamde reacties die plaatsvinden in een homogeen medium (homogene stoffen, in één fase, bijvoorbeeld g-g, reacties in oplossingen).

heterogeen zogenaamde reacties die plaatsvinden in een inhomogeen medium, op het contactoppervlak van de reagerende stoffen die zich in verschillende fasen bevinden, bijvoorbeeld vast en gasvormig, vloeibaar en gasvormig, in twee niet-mengbare vloeistoffen.

Door een katalysator te gebruiken

Een katalysator is een stof die een chemische reactie versnelt.

katalytische reacties alleen te werk gaan in aanwezigheid van een katalysator (inclusief enzymatische).

Niet-katalytische reacties draaien in afwezigheid van een katalysator.

Op type breuk

Op type pauze chemische binding in het oorspronkelijke molecuul worden homolytische en heterolytische reacties onderscheiden.

homolytisch zogenaamde reacties waarbij, als gevolg van het verbreken van bindingen, deeltjes worden gevormd met een ongepaard elektron - vrije radicalen.

heterolytische zogenaamde reacties die verlopen door de vorming van ionische deeltjes - kationen en anionen.

• homolytisch (gelijke opening, elk atoom krijgt 1 elektron)
• heterolytisch (ongelijke kloof - men krijgt een elektronenpaar)

Radicaal(keten)chemische reacties waarbij radicalen betrokken zijn, worden bijvoorbeeld genoemd:

CH 4 + Cl 2 hv → CH 3 Cl + HCl

Ionisch zogenaamde chemische reacties die plaatsvinden met de deelname van ionen, bijvoorbeeld:

KCl + AgNO 3 \u003d KNO 3 + AgCl ↓

Elektrofiel verwijst naar heterolytische reacties van organische verbindingen met elektrofielen - deeltjes die een hele of gedeeltelijke positieve lading dragen. Ze zijn onderverdeeld in reacties van elektrofiele substitutie en elektrofiele toevoeging, bijvoorbeeld:

C 6 H 6 + Cl 2 FeCl3 → C 6 H 5 Cl + HCl

H 2 C \u003d CH 2 + Br 2 → BrCH 2 -CH 2 Br

Nucleofiel verwijst naar heterolytische reacties van organische verbindingen met nucleofielen - deeltjes die een geheel of gedeeltelijk negatieve lading dragen. Ze zijn onderverdeeld in nucleofiele substitutie- en nucleofiele additiereacties, bijvoorbeeld:

CH3Br + NaOH → CH30H + NaBr

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

Classificatie van organische reacties

De classificatie van organische reacties wordt gegeven in de tabel:

Les 2

Classificatie van chemische reacties in de anorganische chemie

Chemische reacties worden geclassificeerd volgens verschillende criteria.

Volgens het aantal uitgangsstoffen en reactieproducten

Ontleding - een reactie waarbij twee of meer eenvoudige of complexe stoffen worden gevormd uit één verbinding

2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

Verbinding- een reactie waarbij twee of meer eenvoudige of complexe stoffen worden gevormd tot een meer complexe

NH 3 + HCl → NH 4 Cl

vervanging- een reactie die optreedt tussen eenvoudige en complexe stoffen, waarbij atomen van een eenvoudige stof worden vervangen door atomen van een van de elementen in een complexe stof.

Fe + CuCl 2 → Cu + FeCl 2

Aandelenbeurs een reactie waarbij twee verbindingen hun bestanddelen uitwisselen

Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

Een van de uitwisselingsreacties neutralisatie Het is een reactie tussen een zuur en een base die zout en water produceert.

NaOH + HCl → NaCl + H 2 O

Door thermisch effect

Reacties waarbij warmte vrijkomt heten exotherme reacties.

C + O 2 → CO 2 + Q

2) Reacties die plaatsvinden met de absorptie van warmte worden genoemd endotherme reacties.

N 2 + O 2 → 2NO - Q

Op basis van omkeerbaarheid

omkeerbaar Reacties die plaatsvinden onder dezelfde omstandigheden in twee onderling tegengestelde richtingen.

Reacties die slechts in één richting verlopen en eindigen met de volledige transformatie van de uitgangsmaterialen in de uiteindelijke worden genoemd onomkeerbaar in dit geval moet een gas, een neerslag of een laag dissociërende stof, water, vrijkomen.

BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl

Na 2 CO 3 + 2HCl → 2NaCl + CO 2 + H 2 O

Redoxreacties- reacties die optreden bij verandering van de oxidatiegraad.

Ca + 4HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

En reacties die plaatsvinden zonder de oxidatietoestand te veranderen.

HNO 3 + KOH → KNO 3 + H 2 O

5.Homogeen reacties, als de uitgangsmaterialen en reactieproducten zich in dezelfde aggregatietoestand bevinden. En heterogeen reacties, als de reactieproducten en de uitgangsmaterialen zich in verschillende aggregatietoestanden bevinden.

Bijvoorbeeld: ammoniaksynthese.

Redoxreacties.

Er zijn twee processen:

Oxidatie- dit is de terugkeer van elektronen, waardoor de mate van oxidatie toeneemt. Een atoom is een molecuul of ion dat een elektron afstaat heet reductiemiddel.

Mg 0 - 2e → Mg +2

Herstel - het proces van het toevoegen van elektronen, als resultaat neemt de mate van oxidatie af. Atoom Een molecuul of ion dat een elektron accepteert heet oxidatiemiddel:.

S 0 +2e → S -2

O 2 0 +4e → 2O -2

Bij redoxreacties moet de regel worden nageleefd elektronische balans(het aantal aangehechte elektronen moet gelijk zijn aan het aantal gegeven, er mogen geen vrije elektronen zijn). Ook moet worden nageleefd atomaire balans(het aantal gelijke atomen aan de linkerkant moet gelijk zijn aan het aantal atomen aan de rechterkant)

De regel van het schrijven van redoxreacties.

Schrijf een reactievergelijking

Stel de oxidatietoestand in:

Zoek elementen waarvan de oxidatietoestand verandert

Schrijf ze in tweetallen op.

Zoek een oxidatiemiddel en een reductiemiddel

Schrijf het proces van oxidatie of reductie op

Egaliseer de elektronen met behulp van de elektronische balansregel (vind de i.c.) door de coëfficiënten te plaatsen

Schrijf een samenvattende vergelijking

Zet de coëfficiënten in de chemische reactievergelijking

KCl03 → KC104 + KCl; N2 + H2 → NH3; H2S + 02 → S02 + H20; Al + O 2 \u003d Al 2 O 3;

Сu + HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + NO + H20; KCl03 → KC1 + 02; P + N 2 O \u003d N 2 + P 2 O 5;

NEE 2 + H 2 O \u003d HNO 3 + NEE

. De snelheid van chemische reacties. Afhankelijkheid van de snelheid van chemische reacties van de concentratie, temperatuur en aard van de reactanten.

Chemische reacties verlopen met verschillende snelheden. De wetenschap houdt zich bezig met de studie van de snelheid van een chemische reactie, evenals de identificatie van de afhankelijkheid van de omstandigheden van het proces - chemische kinetica.

υ van een homogene reactie wordt bepaald door de verandering in de hoeveelheid stof per volume-eenheid:

υ \u003d Δ n / Δt ∙ V

waarbij Δ n de verandering is in het aantal mol van een van de stoffen (meestal de initiële, maar kan ook het reactieproduct zijn), (mol);

V - volume gas of oplossing (l)

Aangezien Δ n / V = ​​​​ΔC (verandering in concentratie), dan

υ \u003d Δ C / Δt (mol / l ∙ s)

υ van een heterogene reactie wordt bepaald door de verandering in de hoeveelheid van een stof per tijdseenheid per eenheid van het contactoppervlak van de stoffen.

υ \u003d Δ n / Δt ∙ S

waarbij Δ n de verandering is in de hoeveelheid van een stof (reagens of product), (mol);

Δt is het tijdsinterval (s, min);

S - contactoppervlak van stoffen (cm 2, m 2)

Waarom zijn de snelheden van verschillende reacties niet hetzelfde?

Om een ​​chemische reactie op gang te brengen, moeten de moleculen van de reactanten botsen. Maar niet elke botsing leidt tot een chemische reactie. Om een ​​botsing tot een chemische reactie te laten leiden, moeten de moleculen een voldoende hoge energie hebben. Deeltjes die met elkaar botsen om een ​​chemische reactie te ondergaan, worden actief. Ze hebben een overmaat aan energie vergeleken met de gemiddelde energie van de meeste deeltjes - de activeringsenergie E Handeling . Er zijn veel minder actieve deeltjes in een stof dan bij een gemiddelde energie, dus om veel reacties op gang te brengen, moet het systeem wat energie krijgen (lichtflits, verwarming, mechanische schok).

Energiebarrière (waarde E Handeling) van verschillende reacties verschilt, hoe lager deze is, hoe gemakkelijker en sneller de reactie verloopt.

2. Factoren die van invloed zijn op(aantal deeltjesbotsingen en hun efficiëntie).

1) De aard van de reactanten: hun samenstelling, structuur => activeringsenergie

hoe minder E Handeling, hoe meer ;

2) Temperatuur: op t voor elke 10 0 C, υ 2-4 keer (van't Hoff-regel).

υ 2 = υ 1 ∙ γ t/10

Taak 1. De snelheid van een bepaalde reactie bij 0 0 C is 1 mol/l ∙ h, de temperatuurcoëfficiënt van de reactie is 3. Wat zal de snelheid van deze reactie zijn bij 30 0 C?

υ 2 \u003d υ 1 ∙ γ Δt / 10

υ 2 \u003d 1 ∙ 3 30-0 / 10 \u003d 3 3 \u003d 27 mol / l ∙ h

3) Concentratie: hoe meer, hoe vaker botsingen en υ voorkomen. Bij een constante temperatuur voor de reactie mA + nB = C volgens de wet van massale actie:

υ \u003d k ∙ С EEN m ∙ C B n

waarbij k de snelheidsconstante is;

С – concentratie (mol/l)

Wet van handelende massa's:

De snelheid van een chemische reactie is evenredig met het product van de concentraties van de reactanten, genomen in machten gelijk aan hun coëfficiënten in de reactievergelijking.

Taak 2. De reactie verloopt volgens de vergelijking A + 2B → C. Hoe vaak en hoe zal de reactiesnelheid veranderen bij een verhoging van de concentratie van stof B met 3 keer?

Oplossing: υ = k ∙ C A m ∙ C B n

υ \u003d k ∙ C A ∙ C B 2

υ 1 = k ∙ een ∙ in 2

υ 2 \u003d k ∙ a ∙ 3 in 2

υ 1 / υ 2 \u003d a ∙ in 2 / a ∙ 9 in 2 \u003d 1/9

Antwoord: verhoog met 9 keer

Voor gasvormige stoffen is de reactiesnelheid afhankelijk van de druk

Hoe meer druk, hoe hoger de snelheid.

4) Katalysatoren Stoffen die het mechanisme van een reactie veranderen E Handeling => υ .

▪ Katalysatoren blijven onveranderd aan het einde van de reactie

▪ Enzymen zijn biologische katalysatoren, eiwitten van nature.

▪ Remmers - stoffen die ↓ υ

1. Tijdens het verloop van de reactie, de concentratie van reagentia:

1) neemt toe

2) verandert niet

3) neemt af

4) weet niet

2. Wanneer de reactie vordert, de concentratie van producten:

1) neemt toe

2) verandert niet

3) neemt af

4) weet niet

3. Voor een homogene reactie A + B → ... met een gelijktijdige verhoging van de molaire concentratie van de uitgangsstoffen met 3 keer, neemt de reactiesnelheid toe:

1) 2 keer

2) 3 keer

4) 9 keer

4. De reactiesnelheid H 2 + J 2 → 2HJ zal 16 keer afnemen met een gelijktijdige afname van de molaire concentraties van de reagentia:

1) 2 keer

2) 4 maal

5. De reactiesnelheid van CO 2 + H 2 → CO + H 2 O neemt toe met een toename van de molaire concentraties met 3 keer (CO 2) en 2 keer (H 2):

1) 2 keer

2) 3 keer

4) 6 keer

6. De reactiesnelheid C (T) + O 2 → CO 2 met V-const en een 4-voudige toename van de hoeveelheid reagentia neemt toe:

1) 4 maal

4) 32 keer

10. De reactiesnelheid A + B → ... neemt toe met:

1) het verlagen van de concentratie van A

2) een toename van de concentratie van B

3) koeling

4) drukverlaging

7. De reactiesnelheid van Fe + H 2 SO 4 → FeSO 4 + H 2 is hoger bij gebruik van:

1) ijzerpoeder, geen schaafsel

2) IJzeren chips, geen poeder

3) geconcentreerd H 2 SO 4, niet verdund H 2 SO 4

4) weet niet

8. De reactiesnelheid 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 zal hoger zijn als u gebruik maakt van:

1) 3% H 2 O 2-oplossing en katalysator

2) 30% H 2 O 2-oplossing en katalysator

3) 3% H 2 O 2 oplossing (zonder katalysator)

4) 30% H 2 O 2 oplossing (zonder katalysator)

chemisch evenwicht. Factoren die de verschuivende balans beïnvloeden. Het principe van Le Chatelier.

Chemische reacties kunnen worden onderverdeeld volgens hun richting

▪ onomkeerbare reacties gaan in slechts één richting (ionenuitwisselingsreacties met , ↓, MDS, verbranding en enkele andere.)

Bijvoorbeeld AgNO 3 + HCl → AgCl↓ + HNO 3

▪ Omkeerbare reacties onder dezelfde omstandigheden stromen in tegengestelde richtingen (↔).

Bijvoorbeeld N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3

De toestand van een omkeerbare reactie, waarin υ → = υ ← genaamd chemisch evenwicht.

Om de reactie in de chemische industrie zo volledig mogelijk te laten verlopen, is het nodig om de balans naar het product te verschuiven. Om te bepalen hoe een of andere factor het evenwicht in het systeem zal veranderen, gebruik Het principe van Le Chatelier(1844):

Principe van Le Chatelier: Als er een externe invloed wordt uitgeoefend op een systeem in evenwicht (verandering t, p, C), dan zal het evenwicht verschuiven in de richting die deze impact zal verzwakken.

De balans verschuift:

1) bij C reageren →,

bij C prod ←;

2) bij p (voor gassen) - in de richting van afnemend volume,

bij ↓ p - in de richting van toenemende V;

als de reactie verloopt zonder het aantal moleculen van gasvormige stoffen te veranderen, heeft de druk geen invloed op het evenwicht in dit systeem.

3) op t - naar de endotherme reactie (- Q),

bij ↓ t - naar de exotherme reactie (+ Q).

Taak 3. Hoe moeten de concentraties van stoffen, druk en temperatuur van een homogeen systeem PCl 5 ↔ PCl 3 + Cl 2 - Q worden gewijzigd om het evenwicht te verschuiven naar afbraak van PCl 5 (→)

↓ C (PCl 3) en C (Cl 2)

Taak 4. Hoe het chemisch evenwicht van de reactie te verschuiven 2CO + O 2 ↔ 2CO 2 + Q at

a) een stijging van de temperatuur;

b) drukverhoging

1. De methode die het evenwicht van de reactie 2CuO (T) + CO Cu 2 O (T) + CO 2 naar rechts verschuift (→) is:

1) verhoging van de koolmonoxideconcentratie

2) toename van de kooldioxideconcentratie

3) afname van de concentratie van ondiep oxide (I)

4) afname van de concentratie koperoxide (II)

2. Bij een homogene reactie 4HCl + O 2 2Cl 2 + 2H 2 O zal bij toenemende druk het evenwicht verschuiven:

2) Rechtsaf

3) zal niet bewegen

4) weet niet

8. Bij verhitting, het evenwicht van de reactie N 2 + O 2 2NO - Q:

1) naar rechts verplaatsen

2) naar links verplaatsen

3) zal niet bewegen

4) weet niet

9. Bij afkoeling, het evenwicht van de reactie H 2 + S H 2 S + Q:

1) naar links verplaatsen

2) naar rechts verplaatsen

3) zal niet bewegen

4) weet niet

1. Classificatie van chemische reacties in de anorganische en organische chemie

   Document

   Taken A 19 (USE 2012) Classificatie chemisch reacties in anorganisch en biologisch chemie. Tot reacties substitutie verwijst naar de interactie van: 1) propeen en water, 2) ...

2. Thematische planning van scheikundelessen in de klassen 8-11 6

   Thematische planning

   1 Chemisch reacties 11 11 Classificatie chemisch reacties in anorganisch chemie. (C) 1 Classificatie chemisch reacties in biologisch chemie. (C) 1 snelheid chemisch reacties. Activatie energie. 1 Factoren die de snelheid beïnvloeden chemisch reacties ...

3. Vragen voor examens scheikunde voor 1e jaars studenten van nu(K)orc pho

   Document

   Methaan, het gebruik van methaan. Classificatie chemisch reacties in anorganisch chemie. fysiek en chemisch eigenschappen en toepassingen van ethyleen. Chemisch evenwicht en zijn voorwaarden ...

4. keer bekeken