Сложни химикали. Класификация на сложните реакции
Повечето хора не се замислят за състава на околните предмети, вещества, материя. 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 се отнесат и съединения, състоящи се само от един химичен елемент, например кислород или хлор. Затова си струва да анализираме по-подробно въпроса: "Химични съединения - какво е това?"
Сложен "химичен" свят
Малко хора се замислят, че светът около нас се състои от сложни структури, макромолекули и малки частици. Удивително е колко разнородни са дори размерите на атомите в различните елементи. Разликите в атомните маси също са впечатляващи – берилият със своите 9 а. д. м. - "лек" в сравнение с "тежък" астат: неговият атомно теглое 210 а. e.m. (a.e.m. - единици за атомна маса - единица за измерване на масата на атоми, молекули, ядра, 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, вещества са точно такива съединения. Кислородът, необходим за живота, трапезна сол, ацетон ... Човек може да изброява много дълго примери, както известни на всички, така и разбираеми само за тесни специалисти. Какви са тези химични съединения?
Определение, разлика от смеси
Химичните съединения са съединения, които се състоят от различни атоми, свързани заедно. 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). Тези вещества включват азот, кислород, повечето халогени (в периодичната таблица, елементите от седмата група на основната подгрупа; флуор, хлор, бром, йод и вероятно астат).
Понятията "химично съединение" и "смес от прости вещества" често се бъркат едно с друго. Смес от вещества, както подсказва името, не е самостоятелно вещество, а система от два или повече компонента. Самият състав на тези две химически единици 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 химични съединения без извършване на химични реакции, но смесите могат.
или елементи?
Много хора също бъркат фразите "комбинация от химикали" и "комбинация от елементи" една с друга. от 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 "комбиниране на химикали". Не е необходимо да се повтарят след други грешките в етимологията на определени 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, свойствата на всяко от тях са различни. 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 такива класове химични съединения като органични и неорганични. Струва си да се каже, че веществата (съединения), съдържащи въглерод, се наричат органични (изключения са някои съединения, съдържащи въглерод, но свързани с неорганични, те са дадени 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 тези, и други съединения имат свои собствени характеристики, свойства и различни груписъединения от същия 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, често различни от другите 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 взаимодействат с вода, основи и основни оксиди (те имат съответна основа).
- Амфотерни съединения - съединения, които могат да се държат както като киселини, така и като основи (имат и тези, и онези свойства). Такива съединения реагират както с киселинни оксиди, така и с основи.
- Хидроксиди. Тези вещества са безкрайно разтворими във вода, променят цвета си, когато са изложени на алкали.
Съединения от органична природа
Повечето от предметите, които хората срещат ежедневно, са направени от органични съединения. Органичните химични съединения представляват обширен клас връзки, съставите и свойствата на групите, по време на взаимодействието на които се отличават със завидно разнообразие. Струва си да разгледаме по-подробно групите от тези съединения.
Групи органични съединения и някои от техните свойства
- Въглеводороди. Те са съединения само на водородни и въглеродни атоми. Възможно е да се разграничат ограничаващи и ненаситени, линейни (ациклични) и карбоциклични, ароматни и неароматни; алкани, алкени, алкини, диени, нафтени. За всички изброени въглеводороди е обща собственосттяхната несъвместимост с вода. За граничните реакции са характерни реакциите на заместване, а за ненаситените реакциите на присъединяване.
- Алкохолите са съединения, съдържащи в състава си 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.
- Прости и сложни етери. Етерите са слабо разтворими във вода и имат слабо основни свойства. Естерите действат като носители на електрофилни реагенти и влизат в реакции на заместване.
- Алдехиди (съдържат алдехидна -CHO група). Те влизат в реакции като добавяне, окисление, редукция, спрегнато добавяне.
- Кетони. Те се характеризират с хидрогениране, кондензация, нуклеофилно заместване.
- карбоксилни киселини. Те, разбира се, проявяват киселинни свойства. Редукцията, халогенирането, реакциите на нуклеофилно заместване при ациловия въглероден атом, получаването на амиди и нитрили, декарбоксилирането са основните характерни реакции.
- Амиди. Хидролизата, разлагането, киселинността и основността са основните присъщи реакции за амидите.
- Амини. Са основания; взаимодействат с вода, киселини, анхидриди, халогени и халоалкани.
Международен екип от учени синтезира и изследва сеаборгиев хексакарбонил, Sg(CO) 6, съединение на нестабилен елемент с атомен номер 106 с въглероден оксид, и също го сравнява с подобни съединения на нестабилни изотопи на молибден и волфрам, хомолози на сеаборгиум. Това е най-сложното експериментално получено химическо съединение, което включва трансактиноид, т.е. елемент с атомен номер по-висок от 103. В химичните свойства на трансактинидите най-силно се проявяват ефектите на теорията на относителността за вътрешните електрони, следователно изучаването на химията на трансактиноидите дава възможност да се прецизира цялата теория за изчисляване на електронната структура на тежките атоми.
Периодичната система 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, което се случва с постепенното запълване на електронните обвивки. Ако два химични елемента се различават по броя на напълно запълнените вътрешни електронни обвивки, но имат сходни външни електрони - а именно те са отговорни за химическата връзка - тогава тези два 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 шестата група - хром, молибден, волфрам и свръхтежкият елемент с номер 106 сеаборгиум - са хомолози един на друг. Ако Химични свойствапървите три от тях са известни отдавна, тогава химията на сеаборгиума едва започва да се изучава. Въпреки това, въз основа на периодичната таблица, може да се очаква техните химични свойства да бъдат подобни.
Когато сравняваме химичните свойства на хомоложните елементи, има една важна клопка. В тежките атоми вътрешните електрони вече се движат със скорости, близки до светлинните, и поради това ефектите от теорията на относителността работят в най-голяма степен. Те водят до допълнително свиване на s- и p-орбиталите и в резултат на това до известно разширяване на външните електронни облаци. Големият заряд на ядрото също така засилва ефектите от взаимодействието на електроните един с друг, като спин-орбитално разделяне. Всичко това засяга химическото свързване на тежък атом с определени съседи. И всички тези ефекти съвременната теоретична химия трябва да може да изчисли правилно.
Релативистките ефекти са толкова по-силни, колкото по-тежък е атомът. Изглежда естествено да се тестват теоретичните изчисления, за да се използват най-тежките известни елементи - трансактиниди, елементи с атомен номер над 103 (фиг. 1). По пътя към експерименталното им изследване обаче възникват няколко съществени трудности.
първо, атомни ядратрансактиноидните елементи са много нестабилни; техен типични временаживотите са минути, секунди или дори части от секундата. Следователно не може да става въпрос за натрупване на макроскопично количество материя, трябва да се работи 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 други два доста тежки атома с страхотно съдържаниенеутрони. За да направите това, лъч от тежки йони от един тип се насочва към цел, 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 оказва, че желаното свръхтежко ядро се ражда при сливането на две ядра. В резултат на това скоростта на производство на свръхтежки ядра при непрекъснато облъчване на целта се оказва абсурдно ниска: от порядъка на едно за минута, за час, за ден или дори за седмица.
Тази технология на раждане води до трети проблем. Синтезът на свръхтежки атоми протича при условия на постоянно силно излъчване на лъча, удрящ целта, и в резултат на това в присъствието на огромен поток от чужди ядрени фрагменти. Дори ако желаното ядро се роди, то ще вземе електрони от заобикаляща среда, ще се превърне в истински атом и накрая, веднага след целта, ще влезе в химическа реакция с образуването на ново съединение - това съединение ще бъде в радиационно тежки условия, в постоянен контакт с плазмата, причинена от твърда йонизация. Фактът, че при тези условия като цяло е възможно да се изследва някакъв вид химия на трансактинидите до флеровия (елемент 114), сам по себе си е голямо постижение. Досега обаче всички химични съединения, включващи трансактиниди, са били много прости от химическа гледна точка - халиди, оксиди и други подобни съединения с тежък атом в максимално състояние на окисление. По-крехките химични съединения с нетривиални химични връзки се разрушават бързо в присъствието на силна радиация. И всичко това, уви, затруднява проверката на химичните свойства на трансактиноида.
Онзи ден в едно списание Наукае публикуван, отбелязвайки началото на "нетривиалната" химия на трансактинидите. Той докладва за синтеза и експерименталното изследване на съединението Sg(CO) 6, сеаборгиев хексакарбонил (фиг. 2). Освен това, в същата настройка и по същите методи, хексакарбонилните комплекси на хомолозите на сеаборгия, Mo(CO) 6 и W(CO) 6, също са изследвани, като за тях са използвани и краткотрайни изотопи на молибден и волфрам с период на полуразпад от няколко секунди или минути.
Основният акцент в тази работа е комбинираната 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 физикохимично изследване на полученото съединение. нея обща формапоказано на фиг. 3. На входа на съоръжението (от дясно на ляво на фона на фигурата) лъчът от ядра взаимодейства с целта и генерира "коктейл" от вторични ядра. Продуктите на реакцията се отклоняват от диполния магнит (елемент D на фигурата) и по различни начини за различни съотношения на заряда и масата на ядрата. Стойност магнитно полесе изчислява по такъв начин, че само изследваните ядра преминават през системата от магнитни лещи (Q), докато фоновите ядра и оригиналният лъч се отклоняват. Всъщност тази техника повтаря добре познатата масспектрометрия, приложена към ядрата.
На следващия етап избраните 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 Mylar. Той изгасва 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 се "обличат 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 открива α и β частици, излъчвани от ядрата по време на техния разпад, и да измерва тяхната енергия и време на излъчване с висока точност. Това е необходимо, за да се идентифицират ядрата на сеаборгиум по тяхната характерна верига на разпад, в която алфа частици с определени енергии се излъчват една след друга, и да не се бъркат тези редки събития с фонови процеси.
Работата на анализатора COMPACT изглежда така. Когато газовата смес се издуха през линийката, молекулите на карбонилния комплекс хеви метълсе отлагат 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 физикохимичната характеристика на изследвания карбонил комплекс - 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 вещества.
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 линийката. Средната и долната графика показват всъщност самите експериментални данни - разпределението на регистрираните разпади на ядрата волфрам-164 (в центъра) и сеаборгий-265 (долу) по детектори. Разбира се, тук няма достатъчно събития със сиборгиум - за две седмици непрекъснато облъчване на целта с интензивен лъч са регистрирани общо 18 от тях. Въпреки това, ясно се вижда, че те не са разпределени равномерно по линийката, а по-близо до нейния край, в детектори с номера над 20. Приблизително същата картина се получава при симулиране на този процес с енталпията на адсорбция, изчислена съвсем наскоро в теоретична работа само за тези вещества. Подобна картина се наблюдава и за съединението с нестабилен изотоп на волфрам и с изотопи на молибден (те не са показани на фигурата): максимумът на разпределението попада точно там, където предсказват теоретичните изчисления. Това съвпадение дава допълнителна увереност, че съвременни методинапълно релативистично изчисление на структурата на тежките атоми описват адекватно експерименталните данни.
В заключение е полезно да погледнем 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 трансактинидите още веднъж подчертава колко силно са свързани помежду си 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 тяхното числено съотношение. Ако едно вещество е изградено от атоми на един химичен елемент, т.е. е форма 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. Всички прости вещества (с изключение на едноатомните) и всички сложни вещества се наричат 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. химическо наименование - представяне 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 система от елементи на D.I. Менделеев. Елементите са условно разделени на метали И неметали . Неметалите включват всички елементи от VIIIA група (благородни газове) и VIIA група (халогени), елементи от VIA група (с изключение на полоний), елементи азот, фосфор, арсен (VA група); 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. По традиция 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:
Следното числови префикси:
Неопределено число се обозначава с цифров префикс н- поли.
За някои прости вещества също използвайте специаленимена като O 3 - озон, P 4 - бял фосфор.
Химични формули сложни веществасе състоят 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 веществагримирайте според химични формулиот дясно на ляво. Те се състоят от две думи - имената на електроотрицателните компоненти (в именителен падеж) и електроположителните 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 зарядът на йона се дава (за сложни катиони и аниони), 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 + - хидроксиламиний |
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 използвайте специалензаглавия:
1. Киселинни и основни хидроксиди. сол
Хидроксиди - вид сложни вещества, които включват атоми на определен елемент Е (с изключение на флуор и кислород) и хидроксогрупата ОН; обща формула на хидроксиди E (OH) н, Където н= 1÷6. Хидроксидна форма E(OH) нНаречен орто- форма; при н> 2 хидроксид също може да се намери в мета-форма, включително, 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 химически противоположни групи: 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, а водородните атоми във формулите на киселинните хидроксиди се поставят 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 (OH) 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 в състава на киселинния остатък.
Имената на обикновените киселинни хидроксиди се състоят от две думи: собственото им име с окончание "ая" и груповата дума "киселина". Ето формулите и правилните 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 - бром |
BrO - - хипобромит |
HBrO 3 - бром |
BrO 3 - - бромат |
H 2 CO 3 - въглища |
CO 3 2 - - карбонат |
HClO - хипохлорист |
ClO- - хипохлорит |
HClO 2 - хлорид |
ClO 2 - - хлорит |
HClO 3 - хлор |
ClO 3 - - хлорат |
HClO 4 - хлор |
ClO 4 - - 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 |
IO3- - йодат |
HIO 4 - метайод |
IO 4 - - метапериодат |
H 5 IO 6 - ортоиодичен |
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 |
HPO 4 2 - - водороден ортофосфат |
|
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 |
НSO 4 - - хидросулфат |
|
H 2 S 2 O 7 - диспергирана |
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 - тиосярна |
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 - метателур |
TeO 4 2 - - метателурат |
H 6 TeO 6 - ортхотеллурик |
TeO 6 6 - - ортохотеллурат |
VO3- - 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 при изграждането на имената на солите.
Основни хидроксидисъдържат хидроксидни йони, които могат да бъдат заменени с киселинни остатъци, при спазване на правилото за стехиометричната валентност. Всички основни хидроксиди се намират в орто- форма; тяхната обща формула е M(OH) н, Където н= 1,2 (рядко 3,4) и M н+ - метален катион. Примери за формули и имена на основни хидроксиди:
Най-важното химично свойство на основните и киселинните хидроксиди е тяхното взаимодействие помежду си с образуването на соли ( реакция на образуване на сол), Например:
Ca (OH) 2 + H 2 SO 4 \u003d CaSO 4 + 2H 2 O
Ca (OH) 2 + 2H 2 SO 4 \u003d Ca (HSO 4) 2 + 2H 2 O
2Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = Ca 2 SO 4 (OH) 2 + 2H 2 O
Соли - вид сложни вещества, които включват катиони М 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 дихидроортофосфат |
|
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 със съответния основен и киселинен хидроксид, например:
Ca (HSO 4) 2 + Ca (OH) \u003d CaSO 4 + 2H 2 O
Ca 2 SO 4 (OH) 2 + H 2 SO 4 \u003d 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) срещат киселинни оксиди(SO 3, CO 2) и основни хидроксиди (NaOH, Ca (OH) 2) - основеноксиди(Na 2 O, CaO), а степента на окисление на елемента 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 \u003d 2NaNO 3 + H 2 O
3CaO + 2H 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 O
La 2 O 3 + 3SO 3 \u003d La 2 (SO 4) 3
3. Амфотерни оксиди и хидроксиди
Амфотернихидроксиди и оксиди - химическо свойство, състоящо се в образуването на два реда соли от тях, например за 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 \u003d 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 \u003d 2NaAlO 2 + H 2 O
Така хидроксидът и алуминиевият оксид в реакции (а) проявяват свойствата майорхидроксиди 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 свойства киселиненхидроксиди и оксиди, т.е. реагират с основен хидроксид и оксид, образувайки сол - натриев диоксоалуминат (III) NaAlO 2 . В първия случай алуминиевият елемент проявява свойството на метал и е част от електроположителния компонент (Al 3+), във втория - свойството на неметал и е част от електроотрицателния компонент на солната формула (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 квадратните скоби означават комплексни йони 3+ - хексаакваалуминиев(III) катион, - - тетрахидроксоалуминатен(III)-йон.
Елементите, които проявяват метални и неметални свойства в съединения, се наричат амфотерни, те включват елементи от А-групи Периодична система- Be, Al, Ga, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po и др., както и повечето елементи от B-групите - Cr, Mn, Fe, Zn, Cd, Au и др. Амфотерните оксиди се наричат по същия начин като основните, например:
Амфотерни хидроксиди (ако степента на окисление на елемента надвишава + II) могат да бъдат 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 няколко степени на окисление съответстват на амфотерния елемент в съединенията, 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 част от катиони. За високи градусиокисление, напротив, хидроксидите и оксидите имат преобладаващи киселинни свойства, а самият елемент има неметални свойства, така че почти винаги е включен в състава на аниони. И така, мангановият (II) оксид и хидроксид са доминирани от основни свойства, а самият манган е част от катионите от тип 2+, докато киселинните свойства са доминиращи в мангановия (VII) оксид и хидроксид, а самият манган е част от аниона от типа MnO 4 -. На амфотерни хидроксиди с голямо преобладаване на киселинни свойства се приписват формули и имена въз основа на модела на 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. Двоични връзки
Обширен вид неорганични сложни вещества са бинарните 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 , CaC 2 , SiH 4 . Електроположителните и електроотрицателните компоненти на формулите на тези съединения включват единични атоми или свързани групи от атоми на един и същи елемент.
Многоелементни вещества, във формулите на които един от компонентите съдържа атоми на няколко елемента, които не са свързани помежду си, както и едноелементни или многоелементни групи от атоми (с изключение на хидроксиди и соли), се считат за бинарни съединения, например CSO, IO 2 F 3, SBrO 2 F, CrO (O 2) 2, PSI 3, (CaTi) O 3, (FeCu) S 2, H g(CN)2, (PF3)20, VCI2(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 изграждат според 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 - мръсен 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 според името на анионите, т.е. Отделно се разглеждат халогениди, халкогениди, нитриди, карбиди, хидриди и др.. Сред бинарните съединения има и такива, които имат някои признаци на други видове неорганични вещества. Така че съединенията CO, NO, NO 2 и (Fe II Fe 2 III) O 4, чиито имена са изградени с думата оксид, не могат да бъдат приписани на типа 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), те не образуват соли, чиито аниони биха включвали атоми C II, N II и N IV. Двоен оксид (Fe II Fe 2 III) O 4 - дижелезен оксид (III) - желязо (II), въпреки че съдържа атоми на амфотерния елемент - желязо, в състава на 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 реални катиони и аниони, затова се наричат физиологичен разтвор бинарни съединения (или само соли). Те могат да се разглеждат като продукти на заместване 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 (аква) - флуороводородна киселина, H 2 S (аква) - хидросулфидна киселина. Те обаче не принадлежат към типа киселинни хидроксиди и техните производни не принадлежат към солите в класификацията на неорганичните вещества.
Различен вид. 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 всеки от междинните продукти се нарича елементарен етап на сложна реакция. Сложните реакции включват напр. верижни реакции … Голям енциклопедичен речник
Естер на карбоксилна киселина. R и R означават всяка алкилова или арилова група Естери, получени от оксо киселини (както карбоксилни, така и минерални) Rk ... Wikipedia
Общата структура на тиоестерите Органичните тиоестери 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 материали чрез междинни вещества. Образуването на всеки от междинните продукти 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. p. елементарните актове на простите реакции не се различават един от друг по естеството на веществата, участващи в тях, а само може би по посока на трансформацията, ако ... ... Велика съветска енциклопедия
- (протеини, 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, се освобождава ... ... Wikipedia
Алотропна модификация на въглероден диамант (в основната 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
СЛОЖНИ ЕСТЕРИ, вещества от класа на органичните съединения, които се образуват в резултат на реакцията между АЛКОХОЛИ и КИСЕЛИНИ ... Научно-технически енциклопедичен речник
Книги
- Моделиране на процесите на пренос и трансформация на материята в морето , . Монографията продължава поредицата от книги " Математическо моделиранеморски екологични системи", публикуван от Leningrad University Press. Първите две книги се занимават с...
- Тестове по химия 8 клас Промени, които се случват с веществата Разтвори Разтвори Йонообменни реакции и редокс реакции Към учебника О. С. Габриелян Химия 8 клас, Рябов М. …
Всички вещества са разделени на прости и сложни.
Прости веществаса вещества, които са изградени от атоми на един елемент.
В някои прости вещества атомите на един елемент се свързват помежду си и образуват молекули. Такива прости вещества са молекулярна структура. Те включват: , . Всички тези вещества са съставени 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 съставени от атоми, които не са свързани помежду си.
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.
Алотропия- Това е феноменът на образуването на няколко прости вещества от един елемент.
Различни прости вещества, които са образувани от един и същ химичен елемент, се наричат алотропни модификации (модификации).
Алотропните модификации могат да се различават една от друга в състава на молекулите. 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 O 3 молекули и има собствено име - озон.
Кислородът O 2 и озонът O 3 имат различни физични и химични свойства.
Алотропните модификации могат да бъдат твърди вещества, които имат различна структуракристали. Пример са алотропните модификации на въглерод С - диамант и графит.
Броят на известните прости вещества (около 400) е много по-голям от броя на химичните елементи, тъй като много елементи могат да образуват две или повече алотропни модификации.
Сложни веществаса вещества, които са изградени 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 тези на Na и Cl 2 .
В природата по правило не съществуват чисти вещества, а смеси от вещества. На практика обикновено използваме и смеси от вещества. Всяка смес се състои от две или повече вещества, които се наричат 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 смесиса смеси, в които няма интерфейс между компонентите.
Смеси от газове (по-специално въздух), течни разтвори (например разтвор на захар във вода) са хомогенни.
Разнородни смесиса смеси, в които компонентите са разделени от интерфейс.
Смеси от твърди вещества (пясък + креда на прах), смеси от течности, неразтворими една в друга (вода + масло), смеси от течности и неразтворими в тях твърди вещества (вода + креда) са разнородни.
Най-важните разлики между смесите и химичните съединения:
- В смесите свойствата на отделните вещества (компоненти) се запазват.
- Съставът на смесите не е постоянен.