Сложни химикали. Класификация на сложните реакции
Повечето хора не се замислят за състава на предметите, веществата и материята около тях. Атоми, молекули, електрони, протони - тези понятия изглеждат не само неразбираеми, но и далеч от реалността. Това мнение обаче е погрешно. Почти всичко, което ни заобикаля, се състои от химически връзки. Химичните съединения са доста сложни форми на вещества. В света около нас има много такива връзки. Към тях обаче могат да принадлежат и съединения, състоящи се само от един химичен елемент, например кислород или хлор. Затова си струва да разгледаме по-отблизо въпроса: „Какво представляват химичните съединения?“
Сложен "химичен" свят
Малко хора се замислят, че светът около нас се състои от сложни структури, макромолекули и малки частици. Удивително е колко различни са дори размерите на атомите сред различните елементи. Разликите в атомните маси също са впечатляващи – берилият със своите 9 а. e.m. - „лек“ в сравнение с „тежкия“ астат: негов атомно теглое 210 а. е. м. (a.e.m. - атомни единици за маса - мерна единица за масата на атомите, молекулите, ядрата, която е равна на 1/12 от масата на въглероден атом в основно състояние).
Разнообразието от елементи също определя наличието на много химични съединения (това, с прости думи, комбинация от взаимосвързани атоми от различни и в някои случаи идентични части). Повечето предмети и вещества са точно този вид съединения. Кислородът, необходим за живота, готварската сол, ацетонът... Човек може да продължи много дълго да изброява примери, както известни на всички, така и разбираеми само за тесни специалисти. Какви са тези химични съединения?
Определение, разлика от смеси
Химичните съединения са тези, които се състоят от различни атоми, свързани помежду си химически елементи, но има изключения: химичните съединения включват и прости вещества (т.е. те се състоят от атоми на един елемент), ако атомите на тези вещества са свързани чрез ковалентна връзка (тя се образува от електрони, общи за двата атома). Такива вещества включват азот, кислород, повечето халогени (в периодичната таблица елементи от седмата група на основната подгрупа; флуор, хлор, бром, йод, вероятно астат).
Понятията „химично съединение“ и „смес от прости вещества“ често се бъркат. Смес от вещества, както подсказва името, не е самостоятелно вещество, а система от два или повече компонента. Самият състав на тези две единици химикали е основната разлика между тях. Както вече споменахме, комбинация от химични елементи и смес от прости (или сложни) вещества не са едно и също нещо. Свойствата, методите на получаване, методите за разделяне на компоненти също са отличителни критерии за смеси и съединения. Важно е да се отбележи, че е невъзможно да се получат или разделят химически съединения без химични реакции, но могат да се правят смеси.
или елементи?
Много хора също бъркат фразите „съединение от химикали“ и „съединение от елементи“. от по неизвестни причини, но най-вероятно поради своята некомпетентност повечето от тях не виждат разликата между първата и втората научна концепция. Струва си да научите и разберете, че няма такава терминология като „химическа комбинация“. Не трябва да повтаряте след други грешките в етимологията на някои не само изрази, но и думи.
Как да дефинирате свойствата на връзката
Често свойствата на химичните съединения са поразително различни от свойствата на елементите, от които са съставени. Например молекула етилов алкохолсе състои от два въглеродни атома, шест водородни атома и един кислороден атом, но неговите свойства са поразително различни от свойствата на всички елементи от неговия състав. Поради факта, че има различни класове съединения, всяко от тях има свои собствени свойства. Повечето реакции, разбира се, са характерни за много съединения, но механизмите на тяхното проявление са различни.
На какви класове се делят химичните съединения?
В зависимост от тяхната природа има класове химични съединения като органични и неорганични. Струва си да се каже, че веществата (съединения), които съдържат въглерод, се наричат органични (с изключение на някои съединения, съдържащи въглерод, но класифицирани като неорганични, те са изброени по-долу). Основни групи органични съединенияса въглеводороди, алкохоли, алдехиди, кетони, естери, карбоксилни киселини, амиди и амини. (съединения) не съдържат въглеродни атоми в състава си, но сред тях могат да бъдат разграничени карбиди, цианиди, карбонати и въглеродни оксиди, тъй като те, заедно с органичните съединения, съдържат въглеродни атоми в състава си. И двете съединения имат свои собствени характеристики, свои свойства и различни групивръзки от един и същи клас могат да имат различни характеристики.
Неорганични съединения: основни свойства
Всички неорганични съединения могат да бъдат разделени на няколко групи. Всяка от данните има общи свойства, които често не съвпадат с други групи от същия клас. И така, отговорът на въпросите кои химични съединения са неорганични, кои групи образуват и какви свойства имат, може да бъде представен по следния начин:
Комплексни неорганични съединения, техните свойства
Както бе споменато по-рано, втората група неорганични съединения може да бъде разделена на четири подгрупи:
- Оксиди. Тази подгрупа неорганични съединения се характеризира с реакции с вода, киселини и киселинни оксиди (те имат съответна кислородсъдържаща киселина).
- Киселини. Тези съединения реагират с вода, основи и основни оксиди (те имат съответна основа).
- Амфотерните съединения са съединения, които могат да се държат както като киселини, така и като основи (имат и двете свойства). Такива съединения реагират както с киселинни оксиди, така и с основи.
- Хидроксиди. Тези вещества се разтварят за неопределено време във вода и променят цвета си, когато са изложени на алкали.
Органични съединения
Повечето от предметите, с които хората влизат в контакт всеки ден, са направени от органични съединения. Органичните химични съединения представляват широк клас връзки, състави и свойства на групи, при взаимодействието на които се отличават със завидно разнообразие. Струва си да разгледаме по-отблизо групите от тези съединения.
Групи органични съединения и някои от техните свойства
- Въглеводороди. Те са съединения само на водородни и въглеродни атоми. Могат да се разграничат наситени и ненаситени, линейни (ациклични) и карбоциклични, ароматни и неароматни; алкани, алкени, алкини, диени, нафтени. За всички изброени въглеводороди е обща собственосттяхната несмесимост с вода. Реакциите на заместване са характерни за наситените, а реакциите на присъединяване са характерни за ненаситените.
- Алкохолите са съединения, съдържащи хидроксилна (-OH) група (разбира се, органични съединения). Те имат свойствата на слаби киселини, характеризират се с реакции на нуклеофилно заместване и реакции на окисление, а самите алкохоли могат да действат като нуклеофил.
- Етери и естери. Етерите са слабо разтворими във вода и имат слабо основни свойства. Естерите действат като носители на електрофилни реагенти и претърпяват реакции на заместване.
- Алдехиди (съдържат алдехидна -CHO група). Те влизат в реакции като добавяне, окисление, редукция и конюгирано добавяне.
- Кетони. Те се характеризират с хидрогениране, кондензация и нуклеофилно заместване.
- Карбоксилни киселини. Те, разбира се, проявяват киселинни свойства. Редукция, халогениране, реакции на нуклеофилно заместване при ацилов въглероден атом, получаване на амиди и нитрили, декарбоксилиране - основни характерни реакции.
- Амиди. Хидролизата, разлагането, киселинността и основността са основните характерни реакции за амидите.
- Амини. Дали основанията; взаимодействат с вода, киселини, анхидриди, халогени и халоалкани.
Международен екип от учени синтезира и изследва сеаборгиев хексакарбонил, Sg(CO)6, съединение на нестабилния елемент с атомен номер 106 с въглероден оксид, и го сравнява с подобни съединения на нестабилните изотопи на молибден и волфрам, хомолози на сеаборгиум . Това е най-сложното експериментално получено химично съединение, което включва трансактиноид, тоест елемент с атомен номер над 103. В химичните свойства на трансактиноидите ефектите на теорията на относителността за вътрешните електрони са най-изразени, следователно изследването на химията на трансактиноидите дава възможност да се изясни цялата теория за изчисляване на електронната структура на тежките атоми.
Периодичната таблица на химичните елементи вече е попълнена до номер 118 (фиг. 1). Цялата му структура отразява периодичността на химичните свойства на елементите с нарастващ атомен номер, която възниква при постепенното запълване на електронните обвивки. Ако два химични елемента се различават по броя на напълно запълнените вътрешни електронни обвивки, но имат сходни външни електрони - които са отговорни за химическото свързване - тогава двата елемента трябва да имат сходни химични свойства. Тези серии от елементи се наричат хомолози един на друг и в периодичната таблица те са разположени в една и съща група, един над друг. Например преходните метали, които образуват шеста група - хром, молибден, волфрам и свръхтежкият елемент номер 106 сеаборгиум - са хомолози един на друг. Ако Химични свойстваПървите три от тях са известни отдавна, но химията на сиборгиума едва започва да се изучава. Въпреки това, въз основа на периодичната таблица, може да се очаква техните химични свойства да бъдат сходни.
Когато сравняваме химичните свойства на хомоложните елементи, има една важна клопка. В тежките атоми вътрешните електрони се движат със скорости, близки до светлинните, и поради това ефектите от теорията на относителността работят в най-голяма степен. Те водят до допълнително компресиране на s- и p-орбиталите и, като следствие, до известно разширяване на външните електронни облаци. Големият ядрен заряд също засилва ефектите на електроните, които взаимодействат един с друг, като например спин-орбитално разделяне. Всичко това засяга химическата връзка на тежък атом с определени съседи. И съвременната теоретична химия трябва да може правилно да изчисли всички тези ефекти.
Колкото по-тежък е атомът, толкова по-силни са релативистките ефекти. Изглежда естествено да се използват най-тежките известни елементи, трансактиноидите, елементи с атомен номер над 103, за да се тестват теоретичните изчисления (Фигура 1). По пътя към експерименталното им изследване обаче възникват няколко съществени трудности.
първо, атомни ядратрансактиноидните елементи са много нестабилни; техен типични временаживотът продължава минути, секунди или дори части от секундата. Следователно не може да се говори за натрупване на макроскопично количество материя, трябва да работим с отделни атоми веднага след тяхното раждане.
Това не би било голям проблем, ако не беше втората трудност: тези атоми могат да бъдат получени само в бройки количества. Свръхтежките атоми се синтезират в ядрени реакции, в процеса на сливане на два други доста тежки атома с високо съдържаниенеутрони. За да направите това, лъч от тежки йони от един тип се насочва към мишена, съдържаща тежки атоми от друг тип, и когато те се сблъскат, възникват ядрени реакции. В преобладаващата част от случаите те генерират само по-малки фрагменти и само понякога се случва желаното свръхтежко ядро да се роди при сливането на две ядра. В резултат на това скоростта на производство на свръхтежки ядра по време на непрекъснато облъчване на мишена се оказва абсурдно ниска: от порядъка на едно за минута, за час, за ден или дори за седмица.
Тази технология за раждане води до трети проблем. Синтезът на свръхтежки атоми се извършва в условия на постоянно силно излъчване от лъч, удрящ целта, и, като следствие, в присъствието на огромен поток от външни ядрени отломки. Дори да се роди желаното ядро, то ще поеме електрони от заобикаляща среда, ще се превърне в истински атом и накрая, непосредствено зад мишената ще влезе в химическа реакция, за да образува ново съединение - това съединение ще бъде в тежки условия на радиация, в постоянен контакт с плазмата, причинена от силна йонизация. Фактът, че при тези условия като цяло е възможно да се изследва някакъв вид химия на трансактиноидите до флеровия (елемент 114), сам по себе си е голямо постижение. Въпреки това, досега всички химични съединения, включващи трансактиноиди, бяха много прости от химическа гледна точка - халиди, оксиди и други подобни съединения с тежък атом в максимално състояние на окисление. По-крехките химически съединения с нетривиални химически връзки бързо се разрушават в присъствието на силна радиация. И всичко това, уви, затруднява тестването на химичните свойства на трансактиноидите.
Онзи ден в едно списание Наукае публикуван, отбелязвайки началото на "нетривиалната" трансактиноидна химия. Той съобщава за синтез и експериментално изследване на съединението Sg(CO) 6, сеаборгиев хексакарбонил (фиг. 2). Освен това, в същата настройка и със същите методи, бяха изследвани и хексакарбонилни комплекси на хомоложните елементи сеаборгиум, Mo(CO) 6 и W(CO) 6 и краткотрайни изотопи на молибден и волфрам с полуживот от няколко секунди или минути.
Основният акцент в тази работа е комбинирана експериментална настройка, която обединява няколко технически постижения от последното десетилетие. Тази инсталация преодолява третия от проблемите, споменати по-горе - тя разделя пространствено зоната на синтез на свръхтежки ядра и зоната на физикохимични изследвания на полученото съединение. нея обща формапоказано на фиг. 3. На входа на инсталацията (отдясно наляво на фона на фигурата) лъч от ядра взаимодейства с целта и генерира „коктейл“ от вторични ядра. Продуктите на реакцията се отклоняват от диполно магнитно поле (елемент D на фигурата) и по различни начини за различни съотношения на заряда и масата на ядрата. величина магнитно полепроектирани по такъв начин, че само изследваните ядра преминават по-нататък през системата от магнитни лещи (Q), докато фоновите ядра и оригиналният лъч се отклоняват. По същество тази техника възпроизвежда добре познатата масспектрометрия, приложена към ядра.
На следващия етап изолираните ядра (Sg, Mo или W) влизат в RTC камерата, през която газова смесхелий и въглероден окис. Важен момент: по пътя към камерата ядрата преминават през прозорец със строго определена дебелина, изработен от милар. Той намалява кинетичната енергия на горещите ядра и им позволява да се термализират (забавят до енергията на топлинното движение на молекулите) вътре в газовата камера. Там ядрата са „облечени с електрони“ и, влизайки в химическа реакция с въглероден окис, образуват съединение - карбонил комплекс. Тъй като съединението е летливо, то се пренася с целия газов поток през 10-метрова тефлонова капилярка към втората част на инсталацията - специален анализатор COMPACT.
Името COMPACT означава Крио-онлайн мултидетектор за физика и химия на трансактиноиди. Тази инсталация представлява цяла линия от 32 чифта полупроводникови детектори за газова термохроматография на съединения на нестабилни елементи. По протежение на линията се създава силен температурен градиент: всяка двойка детектори е със собствена температура, от +30°C в началото на линията до −120°C в нейния край. Всеки детектор е способен да записва α и β частици, излъчвани от ядрата по време на техния разпад, и да измерва тяхната енергия и време на отпътуване с висока точност. Това е необходимо, за да се идентифицират ядрата на сеаборгиум по тяхната характерна верига от разпадане, в която алфа частици с определени енергии се излъчват една след друга, и да не се бъркат тези редки събития с фонови процеси.
Анализаторът COMPACT работи по следния начин. Когато газовата смес се издуха през линийката, молекулите на карбонилния комплекс хеви метълотложени върху повърхността на един или друг детектор, където се записват след радиоактивен разпад. Номерът на детектора, в който е записано разпадането, показва температурата, при която абсорбцията на молекулата става енергийно благоприятна. Тази температура се определя от физикохимичните характеристики на карбонилния комплекс, който се изследва - енталпията на адсорбция. Е, точно тази характеристика на материята от своя страна се предсказва от химически изчисления, в които релативистките ефекти играят значителна роля. По този начин, чрез измерване как Sg(CO) 6 , W(CO) 6 и Mo(CO) 6 се отлагат в анализатора COMPACT, могат да бъдат проверени химически теоретични изчисления и може да се измери енталпията на адсорбция на тези видове.
Резултатите от това изследване са показани на фиг. 4. Ето няколко характеристики във всяка от 32-те двойки детектори. Горната графика е просто разпределението на температурата по линийка. Средната и долната графика всъщност показват самите експериментални данни - разпределението на записаните разпадания на ядрата волфрам-164 (в центъра) и сеаборгиум-265 (отдолу) в детекторите. Събитията със сеаборгиум тук, разбира се, не са достатъчно - за две седмици непрекъснато облъчване на целта с интензивен лъч са регистрирани общо 18 от тях. Но въпреки това ясно се вижда, че те не са разпределени равномерно по линията, а по-близо до нейния край, в детектори с номера над 20. Приблизително същата картина се получава при моделиране на този процес с енталпията на адсорбция, изчислена съвсем наскоро в теоретична работа само за тези вещества. Подобна картина се наблюдава за съединения с нестабилен изотоп на волфрам и с изотопи на молибден (те не са показани на фигурата): максимумът на разпределенията попада точно там, където предсказват теоретичните изчисления. Това съвпадение дава допълнителна увереност, че съвременни методинапълно релативистични изчисления на структурата на тежките атоми описват адекватно експерименталните данни.
И накрая, полезно е да разгледаме това изследване от птичи поглед. Обикновено нестабилните свръхтежки елементи представляват интерес за физиците в името на новите знания в ядрената физика. Но тъй като природата ни позволява, тези елементи могат да се използват и за друга цел - да тестваме колко добре можем да прогнозираме химическисвойства на такива атоми. Това знание от своя страна ни трябва не само по себе си, а като допълнителна проверка на цялото съвременна теорияизчисляване на електронни структури на тежки атоми, като се вземат предвид релативистичните ефекти. И от тук следват множество приложения, от чисто приложни изследвания до истинска фундаментална наука. Химията на трансактиноидите още веднъж подчертава колко силно са взаимосвързани най-разнообразните области на физиката и свързаните с нея дисциплини.
Класификацията на неорганичните вещества и тяхната номенклатура се основават на най-простата и постоянна във времето характеристика - химичен състав , който показва атомите на елементите, които образуват дадено вещество в численото им съотношение. Ако едно вещество е изградено от атоми на един химичен елемент, т.е. е формата на съществуване на този елемент в свободна форма, тогава се нарича проста вещество; ако веществото е съставено от атоми на два или повече елемента, тогава се нарича сложно вещество. Обикновено се наричат всички прости вещества (с изключение на моноатомните) и всички сложни вещества химични съединения, тъй като в тях атомите на един или различни елементи са свързани помежду си чрез химични връзки.
Номенклатурата на неорганичните вещества се състои от формули и имена. Химична формула - изобразяване на състава на веществото с помощта на символи на химични елементи, цифрови индекси и някои други знаци. Химично наименование - изображение на състава на вещество с помощта на дума или група от думи. Конструкцията на химичните формули и имена се определя от системата номенклатурни правила.
Символите и имената на химичните елементи са дадени в Периодичната таблица на елементите от D.I. Менделеев. Елементите са условно разделени на метали И неметали . Неметалите включват всички елементи от група VIIIA (благородни газове) и група VIIA (халогени), елементи от група VIA (с изключение на полоний), елементи азот, фосфор, арсен (група VA); въглерод, силиций (IVA група); бор (IIIA група), както и водород. Останалите елементи се класифицират като метали.
При съставянето на имената на веществата обикновено се използват руски имена на елементи, например диоксиген, ксенонов дифлуорид, калиев селенат. Традиционно за някои елементи корените на техните латински имена се въвеждат в производни термини:
Например: карбонат, манганат, оксид, сулфид, силикат.
Заглавия прости веществасе състои от една дума - името на химичен елемент с цифров префикс, например:
Използват се следните числови префикси:
Неопределено число се обозначава с цифров префикс н- поли.
За някои прости вещества те също използват специаленимена като O 3 - озон, P 4 - бял фосфор.
Химични формули сложни веществасъставен от обозначението електроположителен(условни и реални катиони) и електроотрицателен(условни и реални аниони) компоненти, например CuSO 4 (тук Cu 2+ е реален катион, SO 4 2 - е реален анион) и PCl 3 (тук P +III е условен катион, Cl -I е условен анион).
Заглавия сложни веществаса в размер на химични формулиот дясно на ляво. Те се състоят от две думи - имената на електроотрицателни компоненти (в именителен падеж) и електроположителни компоненти (в родителен падеж), Например:
CuSO 4 - меден (II) сулфат
PCl 3 - фосфорен трихлорид
LaCl3 - лантанов(III) хлорид
CO - въглероден окис
Броят на електроположителните и електроотрицателните компоненти в имената се обозначава с цифровите префикси, дадени по-горе (универсален метод), или със степените на окисление (ако могат да бъдат определени по формулата), като се използват римски цифри в скоби (знакът плюс се пропуска). В някои случаи се дава зарядът на йони (за катиони и аниони със сложен състав), като се използват арабски цифри със съответния знак.
Следните специални наименования се използват за общи многоелементни катиони и аниони:
H 2 F + - флуороний |
C 2 2 - - ацетиленид |
H 3 O + - оксоний |
CN - - цианид |
H 3 S + - сулфоний |
CNO - - фулминат |
NH4+ - амониев |
HF 2 - - хидродифлуорид |
N 2 H 5 + - хидразиний (1+) |
HO 2 - - хидропероксид |
N 2 H 6 + - хидразиний (2+) |
HS - - хидросулфид |
NH3OH + - хидроксиламин |
N 3 - - азид |
NO+ - нитрозил |
NCS - - тиоцианат |
NO 2 + - нитроил |
O 2 2 - - пероксид |
O 2+ - диоксигенил |
O 2 - - супероксид |
PH 4 + - фосфоний |
O 3 - - озонид |
VO 2+ - ванадил |
OCN - - цианат |
UO 2+ - уранил |
OH - - хидроксид |
За малък брой добре познати вещества също се използва специалензаглавия:
1. Киселинни и основни хидроксиди. соли
Хидроксидите са вид сложни вещества, които съдържат атоми на някакъв елемент Е (с изключение на флуор и кислород) и хидроксилни групи ОН; обща формула на хидроксиди E(OH) н, Където н= 1÷6. Форма на хидроксиди E(OH) нНаречен орто- форма; при н> 2 хидроксид също може да се намери в мета-форма, която включва, в допълнение към Е атоми и ОН групи, кислородни атоми О, например Е (ОН) 3 и ЕО (ОН), Е (ОН) 4 и Е (ОН) 6 и ЕО 2 (ОН) 2 .
Хидроксидите се разделят на две групи с противоположни химични свойства: киселинни и основни хидроксиди.
Киселинни хидроксидисъдържат водородни атоми, които могат да бъдат заменени с метални атоми, предмет на правилото за стехиометричната валентност. Повечето киселинни хидроксиди се намират в мета-форма и водородните атоми във формулите на киселинните хидроксиди са дадени на първо място, например H 2 SO 4, HNO 3 и H 2 CO 3, а не SO 2 (OH) 2, NO 2 (OH) и CO ( О) 2. Общата формула на киселинните хидроксиди е H х EO при, където електроотрицателният компонент EO y x - наречен киселинен остатък. Ако не всички водородни атоми са заменени с метал, тогава те остават като част от киселинния остатък.
Имената на обикновените киселинни хидроксиди се състоят от две думи: собственото име с окончание "ая" и груповата дума "киселина". Представяме формулите и собствените имена на обичайните киселинни хидроксиди и техните киселинни остатъци (тирето означава, че хидроксидът не е известен в свободна форма или в кисела форма воден разтвор):
киселинен хидроксид |
киселинен остатък |
HAsO 2 - метаарсен |
AsO 2 - - метаарсенит |
H 3 AsO 3 - ортоарсен |
AsO 3 3 - - ортоарсенит |
H 3 AsO 4 - арсен |
AsO 4 3 - - арсенат |
B 4 O 7 2 - - тетраборат |
|
ВiО 3 - - бисмутат |
|
HBrO - бромид |
BrO - - хипобромит |
HBrO 3 - бромиран |
BrO 3 - - бромат |
H 2 CO 3 - въглища |
CO 3 2 - - карбонат |
HClO - хипохлорист |
ClO- - хипохлорит |
HClO 2 - хлорид |
ClO2 - - хлорит |
HClO 3 - хлорен |
ClO3 - - хлорат |
HClO 4 - хлор |
ClO4 - - перхлорат |
H 2 CrO 4 - хром |
CrO 4 2 - - хромат |
НCrO 4 - - хидрохромат |
|
H 2 Cr 2 O 7 - двухромен |
Cr 2 O 7 2 - - дихромат |
FeO 4 2 - - ферат |
|
HIO 3 - йод |
IO 3 - - йодат |
HIO 4 - метайод |
IO 4 - - метапериодат |
H 5 IO 6 - ортойод |
IO 6 5 - - ортопериодат |
HMnO 4 - манган |
MnO4- - перманганат |
MnO 4 2 - - манганат |
|
MoO 4 2 - - молибдат |
|
HNO 2 - азотен |
НЕ 2 - - нитрит |
HNO 3 - азот |
НЕ 3 - - нитрат |
HPO 3 - метафосфорен |
PO 3 - - метафосфат |
H 3 PO 4 - ортофосфорен |
PO 4 3 - - ортофосфат |
НПО 4 2 - - хидроортофосфат |
|
H 2 PO 4 - - дихидроотофосфат |
|
H 4 P 2 O 7 - дифосфорен |
P 2 O 7 4 - - дифосфат |
ReO 4 - - перренат |
|
SO 3 2 - - сулфит |
|
HSO 3 - - хидросулфит |
|
H 2 SO 4 - сярна |
SO 4 2 - - сулфат |
HSO 4 - - хидрогенсулфат |
|
H 2 S 2 O 7 - дисулфур |
S 2 O 7 2 - - дисулфат |
H 2 S 2 O 6 (O 2) - пероксодисяра |
S 2 O 6 (O 2) 2 - - пероксодисулфат |
H 2 SO 3 S - тиосяра |
SO 3 S 2 - - тиосулфат |
H 2 SeO 3 - селен |
SeO 3 2 - - селенит |
H 2 SeO 4 - селен |
SeO 4 2 - - селенат |
H 2 SiO 3 - метасилиций |
SiO 3 2 - - метасиликат |
H 4 SiO 4 - ортосилиций |
SiO 4 4 - - ортосиликат |
H 2 TeO 3 - телурен |
TeO 3 2 - - телурит |
H 2 TeO 4 - метателуричен |
TeO 4 2 - - метателурат |
H 6 TeO 6 - ортхотеллурик |
TeO 6 6 - - ортохотеллурат |
VO 3 - - метаванадат |
|
VO 4 3 - - ортованадат |
|
WO 4 3 - - волфрамат |
По-рядко срещаните киселинни хидроксиди се наименуват според правилата на номенклатурата за комплексни съединения, например:
Имената на киселинните остатъци се използват за конструиране на имената на соли.
Основни хидроксидисъдържат хидроксидни йони, които могат да бъдат заменени с киселинни остатъци, предмет на правилото за стехиометричната валентност. Всички основни хидроксиди се намират в орто- форма; тяхната обща формула е M(OH) н, Където н= 1,2 (по-рядко 3,4) и М н+ е метален катион. Примери за формули и имена на основни хидроксиди:
Най-важното химично свойство на основните и киселинните хидроксиди е тяхното взаимодействие един с друг за образуване на соли ( реакция на образуване на сол), Например:
Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 + 2H 2 O
Ca(OH) 2 + 2H 2 SO 4 = Ca(HSO 4) 2 + 2H 2 O
2Ca(OH)2 + H2SO4 = Ca2SO4(OH)2 + 2H2O
Солите са вид сложни вещества, които съдържат М катиони н+ и киселинни остатъци*.
Соли със обща формулаМ х(EO при)нНаречен средно аритметично соли и соли с незаместени водородни атоми - киселосоли. Понякога солите също съдържат хидроксидни и/или оксидни йони; такива соли се наричат основенсоли. Ето примери и имена на соли:
Калциев ортофосфат |
|
Калциев дихидроген ортофосфат |
|
Калциев хидроген фосфат |
|
Меден (II) карбонат |
|
Cu 2 CO 3 (OH) 2 |
Димеден дихидроксид карбонат |
Лантанов (III) нитрат |
|
Титанов оксид динитрат |
Киселинните и основните соли могат да бъдат превърнати в средни соли чрез реакция с подходящия основен и киселинен хидроксид, например:
Ca(HSO 4) 2 + Ca(OH) = CaSO 4 + 2H 2 O
Ca 2 SO 4 (OH) 2 + H 2 SO 4 = Ca 2 SO 4 + 2H 2 O
Има и соли, съдържащи два различни катиона: те често се наричат двойни соли, Например:
2. Киселинни и основни оксиди
Оксиди Е хОТНОСНО при- продукти от пълна дехидратация на хидроксиди:
Киселинни хидроксиди (H 2 SO 4, H 2 CO 3) киселинни оксиди отговарят(SO 3, CO 2) и основни хидроксиди (NaOH, Ca (OH) 2) - основеноксиди(Na 2 O, CaO), а степента на окисление на елемент Е не се променя при преминаване от хидроксид към оксид. Пример за формули и имена на оксиди:
Киселинните и основните оксиди запазват солеобразуващите свойства на съответните хидроксиди при взаимодействие с хидроксиди с противоположни свойства или един с друг:
N 2 O 5 + 2NaOH = 2NaNO 3 + H 2 O
3CaO + 2H 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 O
La 2 O 3 + 3SO 3 = La 2 (SO 4) 3
3. Амфотерни оксиди и хидроксиди
Амфотерностхидроксиди и оксиди - химическо свойство, състоящо се в образуването на два реда соли от тях, например за алуминиев хидроксид и алуминиев оксид:
(a) 2Al(OH) 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O
Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O
(b) 2Al(OH) 3 + Na 2 O = 2NaAlO 2 + 3H 2 O
Al 2 O 3 + 2NaOH = 2NaAlO 2 + H 2 O
По този начин алуминиевият хидроксид и оксид в реакции (а) проявяват свойствата основенхидроксиди и оксиди, т.е. реагират с киселинни хидроксиди и оксиди, образувайки съответната сол - алуминиев сулфат Al 2 (SO 4) 3, докато в реакции (b) те също проявяват свойствата киселиненхидроксиди и оксиди, т.е. реагират с основен хидроксид и оксид, образувайки сол - натриев диоксоалуминат (III) NaAlO 2. В първия случай елементът алуминий проявява свойството на метал и е част от електроположителния компонент (Al 3+), във втория - свойството на неметал и е част от електроотрицателния компонент на формулата на солта ( AlO 2 -).
Ако тези реакции протичат във воден разтвор, тогава съставът на получените соли се променя, но присъствието на алуминий в катиона и аниона остава:
2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = 2 (SO 4) 3
Al(OH) 3 + NaOH = Na
Тук комплексните йони 3+ - хексааквалуминиев (III) катион, - - тетрахидроксоалуминатен (III) йон са подчертани в квадратни скоби.
Елементите, които проявяват метални и неметални свойства в съединения, се наричат амфотерни, те включват елементи от А-групи Периодичната таблица- Be, Al, Ga, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po и др., както и повечето елементи от В-групата - Cr, Mn, Fe, Zn, Cd, Au и др. Амфотерните оксиди се наричат още както и основните, например:
Амфотерни хидроксиди (ако степента на окисление на елемента надвишава + II) могат да бъдат намерени в орто- или (и) мета- форма. Ето примери за амфотерни хидроксиди:
Амфотерните оксиди не винаги съответстват на амфотерните хидроксиди, тъй като при опит за получаване на последните се образуват хидратирани оксиди, например:
Ако амфотерният елемент в съединението има няколко степени на окисление, тогава амфотерността на съответните оксиди и хидроксиди (и, следователно, амфотерността на самия елемент) ще бъде изразена по различен начин. При ниски степени на окисление хидроксидите и оксидите имат преобладаващи основни свойства, а самият елемент има метални свойства, така че почти винаги е включен в състава на катионите. За високи градусиокисление, напротив, в хидроксидите и оксидите има преобладаване на киселинни свойства, а самият елемент има неметални свойства, така че почти винаги е включен в състава на аниони. Така мангановият (II) оксид и хидроксид имат доминиращи основни свойства, а самият манган е част от катиони от тип 2+, докато мангановият (VII) оксид и хидроксид имат доминиращи киселинни свойства, а самият манган е част от MnO 4 - тип анион.. На амфотерни хидроксиди със силно преобладаване на киселинни свойства се приписват формули и имена, моделирани след киселинни хидроксиди, например HMn VII O 4 - манганова киселина.
По този начин разделянето на елементите на метали и неметали е условно; между елементи (Na, K, Ca, Ba и др.) с чисто метални свойства и елементи (F, O, N, Cl, S, C и др.) с чисто неметални свойства има голяма групаелементи с амфотерни свойства.
4. Бинарни съединения
Широк тип неорганични сложни вещества са бинарни съединения. Те включват на първо място всички двуелементни съединения (с изключение на основни, киселинни и амфотерни оксиди), например H 2 O, KBr, H 2 S, Cs 2 (S 2), N 2 O, NH 3, HN 3, CaC2, SiH4. Електроположителните и електроотрицателните компоненти на формулите на тези съединения включват отделни атоми или свързани групи от атоми на един и същи елемент.
Многоелементни вещества, във формулите на които един от компонентите съдържа несвързани атоми на няколко елемента, както и едноелементни или многоелементни групи от атоми (с изключение на хидроксиди и соли), се считат за бинарни съединения, например CSO, IO 2F3, SBrO2F, CrO (O2)2, PSI3, (CaTi)O3, (FeCu)S2, Hg(CN)2, (PF3)2O, VCl2 (NH2). По този начин CSO може да бъде представен като CS 2 съединение, в което един серен атом е заменен с кислороден атом.
Имената на бинарните съединения се конструират съгласно обичайните номенклатурни правила, например:
OF 2 - кислороден дифлуорид |
K 2 O 2 - калиев пероксид |
HgCl 2 - живачен (II) хлорид |
Na 2 S - натриев сулфид |
Hg 2 Cl 2 - диживачен дихлорид |
Mg 3 N 2 - магнезиев нитрид |
SBr 2 O - серен оксид-дибромид |
NH 4 Br - амониев бромид |
N 2 O - двуазотен оксид |
Pb(N 3) 2 - оловен (II) азид |
NO 2 - азотен диоксид |
CaC 2 - калциев ацетиленид |
За някои бинарни съединения се използват специални имена, чийто списък беше даден по-рано.
Химичните свойства на бинарните съединения са доста разнообразни, така че те често се разделят на групи по името на аниони, т.е. отделно се разглеждат халогениди, халкогениди, нитриди, карбиди, хидриди и др.. Сред бинарните съединения има и такива, които имат някои характеристики на други видове неорганични вещества. По този начин съединенията CO, NO, NO 2 и (Fe II Fe 2 III) O 4, чиито имена са конструирани с помощта на думата оксид, не могат да бъдат класифицирани като оксиди (киселинни, основни, амфотерни). Въглеродният оксид CO, азотният оксид NO и азотният диоксид NO 2 нямат съответните киселинни хидроксиди (въпреки че тези оксиди са образувани от неметали C и N), нито образуват соли, чиито аниони биха включвали атоми C II, N II и N IV. Двоен оксид (Fe II Fe 2 III) O 4 - дижелезен (III)-железен (II) оксид, въпреки че съдържа атоми на амфотерния елемент - желязо в електроположителния компонент, но в две различни степениокисление, в резултат на което при взаимодействие с киселинни хидроксиди образува не една, а две различни соли.
Бинарни съединения като AgF, KBr, Na 2 S, Ba(HS) 2, NaCN, NH 4 Cl и Pb(N 3) 2 са изградени, подобно на солите, от истински катиони и аниони, поради което се наричат солеподобни бинарни съединения (или просто соли). Те могат да се разглеждат като продукти от заместването на водородни атоми в съединенията HF, HCl, HBr, H 2 S, HCN и HN 3. Последните във воден разтвор имат киселинна функция и затова техните разтвори се наричат киселини, например HF (aqua) - флуороводородна киселина, H 2 S (aqua) - хидросулфидна киселина. Те обаче не принадлежат към типа киселинни хидроксиди и техните производни не принадлежат към солите в класификацията на неорганичните вещества.
Различни видове. При химични реакции те могат да се разложат, за да образуват няколко други вещества и могат да се образуват от няколко по-малко сложни вещества. Например водата се състои от кислородни и водородни атоми, железният сулфид се състои от железни и серни атоми.
Бележки
Вижте също
Връзки
Фондация Уикимедия. 2010 г.
Вижте какво представляват „сложните вещества“ в други речници:
Химична реакция, в който крайни продуктиполучени от оригинала чрез междинни вещества. Образуването на всяко от междинните вещества се нарича елементарен етап на сложна реакция. Сложните реакции включват напр. верижни реакции … Голям енциклопедичен речник
Естер на въглеродна киселина. R и R означават всяка алкилова или арилова група Естери, получени от оксокиселини (както карбоксилни, така и минерални) Rk ... Wikipedia
Обща структура на тиоестерите Тиоестерите са органични съединения, съдържащи функционалната група C S CO C и са естери на тиоли и въглехидрати ... Wikipedia
Химични реакции, при които крайните продукти се получават от изходни продукти чрез междинни вещества. Образуването на всяко от междинните вещества се нарича елементарен етап на сложните реакции. Сложните реакции включват например верижни... ... енциклопедичен речник
Такива реакции са химични, чиито елементарни действия са различни. За разлика от S. r. елементарните актове на простите реакции не се различават един от друг по естеството на участващите в тях вещества, а може би само по посока на трансформация, ако... ... Велика съветска енциклопедия
- (протеиди, холопротеини) двукомпонентни протеини, в които освен пептидни вериги ( прост протеин) съдържа компонент от неаминокиселинна природа - простетична група. По време на хидролизата на сложни протеини, в допълнение към свободните аминокиселини, ... ... Wikipedia
Алотропна модификация на въглероден диамант (в основна скала) Прости вещества вещества, състоящи се изключително от атоми на един химичен елемент (от хомонуклеи ... Wikipedia
Неорганичните вещества са химически вещества, които не са органични, т.е. не съдържат въглерод (с изключение на карбиди, цианиди, карбонати, въглеродни оксиди и някои други съединения, които традиционно се класифицират като ... ... Wikipedia
вещества с висока чистота- прости (химични елементи) и сложни вещества, съдържат примеси от 10 6 до 10 8 тегл. %, но ≤10 3 тегл. %. Такива вещества играят важна роляв полупроводниковата индустрия, ядрената енергия, оптичните влакна... Енциклопедичен речник по металургия
ЕСТЕРИ, вещества от клас органични съединения, които се образуват в резултат на реакцията между АЛКОХОЛИ и КИСЕЛИНИ... Научно-технически енциклопедичен речник
Книги
- Моделиране на процеси на пренос и трансформация на материята в морето. Монографията продължава поредицата от книги " Математическо моделиранеморски екологични системи", издадена от издателството на Ленинградския университет. Първите две книги обсъждат...
- Тестове по химия, клас 8 Промени, настъпващи във веществата Разтвори Разтвори Йонообменни реакции и окислително-възстановителни реакции Към учебника О. С. Габриелян Химия, 8 клас, Рябов М.. Наръчникът включва тестове, обхващащи теми от учебника на О. С. Габриелян "Химия. 8 клас" : "Промени, които настъпват с веществата", "Разтваряне. Разтвори. Йонообменни реакции и...
Всички вещества са разделени на прости и сложни.
Прости вещества- Това са вещества, които се състоят от атоми на един елемент.
В някои прости вещества атомите на един и същи елемент се комбинират един с друг, за да образуват молекули. Такива прости вещества имат молекулярна структура. Те включват: , . Всички тези вещества се състоят от двуатомни молекули. (Имайте предвид, че имената на простите вещества са същите като имената на елементите!)
Други прости вещества имат атомна структура, т.е. те се състоят от атоми, между които има определени връзки. Примери за такива прости вещества са всички (и т.н.) и някои (и т.н.). Не само имената, но и формулите на тези прости вещества съвпадат със символите на елементите.
Съществува и група прости вещества, т.нар. Те включват: хелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn. Тези прости вещества са изградени от атоми, които не са свързани един с друг.
Всеки елемент образува поне едно просто вещество. Някои елементи могат да образуват не едно, а две или повече прости вещества. Това явление се нарича алотропия.
Алотропияе явлението на образуване на няколко прости вещества от един елемент.
Различни прости вещества, които са образувани от един и същ химичен елемент, се наричат алотропни модификации.
Алотропните модификации могат да се различават една от друга по молекулен състав. Например елементът кислород образува две прости вещества. Един от тях се състои от двуатомни молекули O 2 и има същото име като елемента-. Друго просто вещество се състои от триатомни молекули O 3 и има собствено име - озон.
Кислородът O 2 и озонът O 3 имат различни физични и химични свойства.
Алотропите могат да бъдат твърди вещества, които имат различна структуракристали. Пример са алотропните модификации на въглерод С - диамант и графит.
Броят на известните прости вещества (приблизително 400) е значително по-голям от броя на химичните елементи, тъй като много елементи могат да образуват две или повече алотропни модификации.
Сложни вещества- Това са вещества, които се състоят от атоми на различни елементи.
Примери за сложни вещества: HCl, H 2 O, NaCl, CO 2, H 2 SO 4 и др.
Сложните вещества често се наричат химични съединения. IN химични съединенияне се запазват свойствата на простите вещества, от които се образуват тези съединения. Свойствата на сложното вещество се различават от свойствата на простите вещества, от които е образувано.
Например, натриевият хлорид NaCl може да се образува от прости вещества - метален натрий Na и газообразен хлор Cl , Физичните и химичните свойства на NaCl се различават от свойствата на Na и Cl 2.
В природата по правило не съществуват чисти вещества, а смеси от вещества. В практическите дейности също обикновено използваме смеси от вещества. Всяка смес се състои от две или повече вещества, наречени компоненти на сместа.
Например въздухът е смес от няколко газообразни вещества: кислород O 2 (21% от обема), (78%) и др. Смесите са разтвори на много вещества, сплави на някои метали и др.
Смесите от вещества биват хомогенни (хомогенни) и разнородни (хетерогенни).
Хомогенни смеси- това са смеси, в които няма интерфейс между компонентите.
Смеси от газове (по-специално въздух) и течни разтвори (например разтвор на захар във вода) са хомогенни.
Разнородни смеси- Това са смеси, в които компонентите са разделени чрез интерфейс.
Хетерогенните включват смеси от твърди вещества (пясък + креда на прах), смеси от течности, неразтворими една в друга (вода + масло), смеси от течности и твърди вещества, неразтворими в тях (вода + креда).
Най-важните разлики между смесите и химичните съединения:
- В смесите свойствата на отделните вещества (компоненти) се запазват.
- Съставът на смесите не е постоянен.