چه چیزی با آنچه که بیرون می آید تعامل دارد. انواع واکنش های شیمیایی
دنیای مادی که ما در آن زندگی می کنیم و بخش کوچکی از آن هستیم، یکی و در عین حال بی نهایت متنوع است. وحدت و تنوع مواد شیمیایی این جهان به وضوح در پیوند ژنتیکی مواد آشکار می شود که در سری های به اصطلاح ژنتیکی منعکس می شود. بیایید بارزترین ویژگی های چنین سریال هایی را برجسته کنیم.
1. تمام مواد این سری باید توسط یک عنصر شیمیایی تشکیل شوند. به عنوان مثال، مجموعه ای که با استفاده از فرمول های زیر نوشته شده است:
2. مواد تشکیل شده توسط یک عنصر باید به طبقات مختلف تعلق داشته باشند، یعنی اشکال مختلف وجود آن را منعکس کنند.
3. موادی که سری ژنتیکی یک عنصر را تشکیل می دهند باید با دگرگونی های متقابل به هم متصل شوند. بر اساس این ویژگی می توان بین سری های ژنتیکی کامل و ناقص تشخیص داد.
به عنوان مثال، سری ژنتیکی بالا برم ناقص، ناقص خواهد بود. اینم ردیف بعدی:
از قبل می توان آن را کامل در نظر گرفت: با ماده ساده برم شروع شد و با آن به پایان رسید.
با جمع بندی موارد فوق می توان تعریف زیر را از سری ژنتیکی ارائه داد.
سریال ژنتیک- این تعدادی از مواد است - نمایندگان طبقات مختلف، که ترکیبات یک عنصر شیمیایی هستند که با دگرگونی های متقابل به هم متصل می شوند و منشا مشترک این مواد یا پیدایش آنها را منعکس می کنند.
ارتباط ژنتیکی- یک مفهوم کلی تر از سری ژنتیکی، که اگرچه واضح، اما تجلی خاصی از این ارتباط است که در طی هر گونه تبدیل متقابل مواد تحقق می یابد. سپس، بدیهی است که اولین سری از مواد نیز با این تعریف مطابقت دارد.
سه نوع سری ژنتیکی وجود دارد:
غنی ترین سری فلزات حالت های اکسیداسیون متفاوتی را نشان می دهند. به عنوان مثال، سری ژنتیکی آهن با حالت های اکسیداسیون +2 و +3 را در نظر بگیرید:
به یاد بیاوریم که برای اکسید کردن آهن به کلرید آهن (II) باید از اکسید کننده ضعیف تری نسبت به کلرید آهن (III) استفاده کرد:
مانند سری فلزی، سری غیر فلزی با حالت های اکسیداسیون مختلف از نظر پیوند غنی تر است، به عنوان مثال، سری ژنتیکی گوگرد با حالت های اکسیداسیون +4 و +6:
فقط آخرین انتقال می تواند مشکل ایجاد کند. از این قانون پیروی کنید: برای به دست آوردن یک ماده ساده از ترکیب اکسید شده یک عنصر، برای این منظور باید کاهش یافته ترین ترکیب آن را بگیرید، به عنوان مثال، یک ترکیب هیدروژنی فرار از یک غیر فلز. در مورد ما:
این واکنش در طبیعت از گازهای آتشفشانی گوگرد تولید می کند.
به همین ترتیب برای کلر:
3. سری ژنتیکی فلز که مربوط به اکسید آمفوتریک و هیدروکسید است.از نظر پیوند بسیار غنی است، زیرا بسته به شرایط، خواص اسیدی یا بازی از خود نشان می دهند.
به عنوان مثال، سری ژنتیکی روی را در نظر بگیرید:
رابطه ژنتیکی بین طبقات مواد معدنی
مشخصه واکنش بین نمایندگان سری های ژنتیکی مختلف است. مواد از یک سری ژنتیکی، به عنوان یک قاعده، تعامل ندارند.
مثلا:
1. فلز + غیر فلز = نمک
Hg + S = HgS
2Al + 3I 2 = 2AlI 3
2. اکسید بازی + اکسید اسیدی = نمک
Li 2 O + CO 2 = Li 2 CO 3
CaO + SiO 2 = CaSiO 3
3. باز + اسید = نمک
Cu(OH) 2 + 2HCl = CuCl 2 + 2H 2 O
FeCl 3 + 3HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + 3HCl
اسید نمک اسید نمک
4. فلز - اکسید اصلی
2Ca + O2 = 2CaO
4Li + O 2 = 2Li 2 O
5. غیر فلز - اکسید اسید
S + O 2 = SO 2
4As + 5O 2 = 2As 2 O 5
6. اکسید پایه - پایه
BaO + H 2 O = Ba(OH) 2
Li 2 O + H 2 O = 2LiOH
7. اکسید اسید - اسید
P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
طبقه بندی مواد معدنی بر اساس ترکیب شیمیایی- ساده ترین و ثابت ترین مشخصه در طول زمان. ترکیب شیمیایی یک ماده نشان می دهد که چه عناصری در آن وجود دارد و با چه نسبت عددی برای اتم های آنها.
عناصرآنها به طور معمول به عناصری با خواص فلزی و غیرفلزی تقسیم می شوند. اولین آنها همیشه شامل می شوند کاتیون هامواد چند عنصری (فلزخواص)، دوم - در ترکیب آنیون ها (غیر فلزیخواص). طبق قانون تناوبی، در دوره‌ها و گروه‌های بین این عناصر، عناصر آمفوتریک وجود دارد که به‌طور هم‌زمان در یک درجه فلزی و غیرفلزی را نشان می‌دهند. (آمفوتریک،دوگانه) خواص. عناصر گروه VIIIA همچنان به طور جداگانه در نظر گرفته می شوند (گازهای نجیب)،اگرچه به وضوح خواص غیرفلزی برای Kr، Xe و Rn کشف شد (عناصر He، Ne، Ar از نظر شیمیایی بی اثر هستند).
طبقه بندی مواد معدنی ساده و پیچیده در جدول آورده شده است. 6.
در زیر تعاریف طبقات مواد معدنی، مهمترین خواص شیمیایی و روشهای تهیه آنها آورده شده است.
مواد معدنی- ترکیباتی که توسط همه عناصر شیمیایی (به جز اکثر ترکیبات کربن آلی) تشکیل شده اند. تقسیم بر ترکیب شیمیایی:
مواد سادهتوسط اتم های یک عنصر تشکیل شده است. تقسیم بر خواص شیمیایی:
فلزات- مواد ساده عناصر با خواص فلزی (الکترونگاتیوی کم). فلزات معمولی:
فلزات در مقایسه با غیر فلزات معمولی قدرت احیاء بالایی دارند. در سری الکتروشیمیایی ولتاژها، آنها به طور قابل توجهی در سمت چپ هیدروژن قرار دارند و هیدروژن را از آب جابه جا می کنند (منیزیم - هنگام جوشیدن):
مواد ساده عناصر Cu، Ag و Ni نیز به عنوان فلز طبقه بندی می شوند، زیرا اکسیدهای CuO، Ag 2 O، NiO و هیدروکسیدهای Cu(OH) 2، Ni(OH) 2 دارای خواص اساسی غالب هستند.
غیر فلزات- مواد ساده عناصر با خواص غیرفلزی (الکترونگیتی بالا). غیر فلزات معمولی: F 2، Cl 2، Br 2، I 2، O 2، S، N 2، P، C، Si.
نافلزات در مقایسه با فلزات معمولی ظرفیت اکسیداسیون بالایی دارند.
آمفیژن ها- مواد ساده آمفوتریک که توسط عناصری با خاصیت آمفوتریک (دوگانه) تشکیل شده اند (الکترونگیتی متوسط بین فلزات و غیر فلزات). آمفیژن های معمولی: Be، Cr، Zn، Al، Sn، Pb.
آمفیژن ها در مقایسه با فلزات معمولی توانایی احیایی کمتری دارند. در سری الکتروشیمیایی ولتاژها، در سمت چپ با هیدروژن مجاور هستند یا در سمت راست پشت آن قرار می گیرند.
آئروژن ها- گازهای نجیب، مواد ساده تک اتمی عناصر گروه VIIIA: He، Ne، Ar، Kr، Xe، Rn. از این میان، He، Ne و Ar از نظر شیمیایی غیرفعال هستند (ترکیبات با عناصر دیگر به دست نمی‌آیند)، و Kr، Xe و Rn برخی از خواص غیر فلزات با الکترونگاتیوی بالا را نشان می‌دهند.
مواد پیچیدهتوسط اتم های عناصر مختلف تشکیل شده است. تقسیم بر ترکیب و خواص شیمیایی:
اکسیدها- ترکیبات عناصر با اکسیژن، حالت اکسیداسیون اکسیژن در اکسیدها همیشه برابر با (-II) است. تقسیم بر ترکیب و خواص شیمیایی:
عناصر He، Ne و Ar با اکسیژن ترکیب نمی کنند. ترکیبات عناصر با اکسیژن در سایر حالت های اکسیداسیون، اکسید نیستند، بلکه ترکیبات دوتایی هستند، به عنوان مثال O + II F 2 -I و H 2 + I O 2 -I. ترکیبات دوتایی مخلوط، به عنوان مثال S + IV Cl 2 -I O -II، متعلق به اکسیدها نیستند.
اکسیدهای پایه- محصولات کم آبی کامل (واقعی یا مشروط) هیدروکسیدهای اساسی، خواص شیمیایی دومی را حفظ می کنند.
از فلزات معمولی، تنها Li، Mg، Ca و Sr وقتی در هوا می سوزند، اکسیدهای Li 2 O، MgO، CaO و SrO را تشکیل می دهند. اکسیدهای Na 2 O ، K 2 O ، Rb 2 O ، Cs 2 O و BaO با روش های دیگر به دست می آیند.
اکسیدهای CuO، Ag 2 O و NiO نیز به عنوان پایه طبقه بندی می شوند.
اکسیدهای اسیدی- محصولات کم آبی کامل (واقعی یا مشروط) هیدروکسیدهای اسیدی خواص شیمیایی مورد دوم را حفظ می کنند.
از نافلزات معمولی، تنها S، Se، P، As، C و Si وقتی در هوا می سوزند، اکسیدهای SO2، SeO2، P2O5، As2O3، CO2 و SiO2 را تشکیل می دهند. اکسیدهای Cl 2 O , Cl 2 O 7 , I 2 O 5 , SO 3 , SeO 3 , N 2 O 3 , N 2 O 5 و As 2 O 5 با روش های دیگر به دست می آیند.
استثنا: اکسیدهای NO 2 و ClO 2 هیدروکسیدهای اسیدی متناظر ندارند، اما اسیدی در نظر گرفته می شوند، زیرا NO 2 و ClO 2 با مواد قلیایی واکنش می دهند و نمک دو اسید را تشکیل می دهند و ClO 2 با آب و تشکیل دو اسید:
الف) 2NO 2 + 2 NaOH = NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O
ب) 2ClO 2 + H 2 O (سرد) = HClO 2 + HClO 3
2ClO 2 + 2NaOH (سرد) = NaClO 2 + NaClO 3 + H 2 O
اکسیدهای CrO 3 و Mn 2 O 7 (کروم و منگنز در بالاترین حالت اکسیداسیون) نیز اسیدی هستند.
اکسیدهای آمفوتریک- محصولات کم آبی کامل (واقعی یا مشروط) هیدروکسیدهای آمفوتریک، خواص شیمیایی هیدروکسیدهای آمفوتریک را حفظ می کنند.
آمفیژن های معمولی (به جز Ga) وقتی در هوا سوزانده می شوند، اکسیدهای BeO، Cr 2 O 3، ZnO، Al 2 O 3، GeO 2، SnO 2 و PbO را تشکیل می دهند. اکسیدهای آمفوتریک Ga 2 O 3، SnO و PbO 2 با روش های دیگر به دست می آیند.
اکسیدهای دوگانهیا توسط اتم های یک عنصر آمفوتریک در حالت های اکسیداسیون مختلف، یا توسط اتم های دو عنصر مختلف (فلزی، آمفوتریک) تشکیل می شوند که خواص شیمیایی آنها را تعیین می کند. مثال ها:
(Fe II Fe 2 III) O 4، (Pb 2 II Pb IV) O 4، (MgAl 2) O 4، (CaTi) O 3.
اکسید آهن زمانی تشکیل می شود که آهن در هوا می سوزد، اکسید سرب زمانی تشکیل می شود که سرب کمی در اکسیژن گرم شود. اکسیدهای دو فلز مختلف با روش های دیگری تهیه می شوند.
اکسیدهای غیر نمک ساز- اکسیدهای غیرفلزی که هیدروکسید اسیدی ندارند و وارد واکنش‌های تشکیل نمک نمی‌شوند (تفاوت با اکسیدهای بازی، اسیدی و آمفوتریک)، به عنوان مثال: CO، NO، N 2 O، SiO، S 2 O.
هیدروکسیدها- ترکیبات عناصر (به جز فلوئور و اکسیژن) با گروه هیدروکسی O-II H، ممکن است حاوی اکسیژن O-II نیز باشد. در هیدروکسیدها، حالت اکسیداسیون عنصر همیشه مثبت است (از +I تا +VIII). تعداد گروه های هیدروکسو از 1 تا 6 است. آنها بر اساس خواص شیمیایی تقسیم می شوند:
هیدروکسیدهای اساسی (بازها)توسط عناصری با خواص فلزی تشکیل شده است.
از واکنش اکسیدهای اساسی مربوطه با آب به دست می آید:
M 2 O + H 2 O = 2MON (M = Li، Na، K، Rb، Cs)
MO + H 2 O = M(OH) 2 (M = Ca، Sr، Ba)
استثنا: هیدروکسیدهای Mg(OH) 2، Cu(OH) 2 و Ni(OH) 2 با روشهای دیگر به دست می آیند.
هنگامی که گرم می شود، کم آبی واقعی (از دست دادن آب) برای هیدروکسیدهای زیر رخ می دهد:
2LiOH = Li 2 O + H 2 O
M(OH) 2 = MO + H 2 O (M = Mg، Ca، Sr، Ba، Cu، Ni)
هیدروکسیدهای اساسی گروه های هیدروکسی خود را با باقیمانده های اسیدی جایگزین می کنند تا عناصر فلزی حالت اکسیداسیون خود را در کاتیون های نمکی حفظ کنند.
هیدروکسیدهای اساسی که در آب بسیار محلول هستند (NaOH، KOH، Ca(OH) 2، Ba(OH) 2 و غیره) نامیده می شوند. قلیاها،زیرا با کمک آنها یک محیط قلیایی در محلول ایجاد می شود.
هیدروکسیدهای اسیدی (اسیدها)توسط عناصری با خواص غیرفلزی تشکیل شده است. مثال ها:
پس از تفکیک در یک محلول آبی رقیق، کاتیون های H + (به طور دقیق تر، H 3 O +) و آنیون های زیر تشکیل می شوند، یا بقایای اسید:
اسیدها را می توان با واکنش اکسیدهای اسید مربوطه با آب به دست آورد (واکنش های واقعی که در زیر نشان داده شده است):
Cl 2 O + H 2 O = 2HClO
E 2 O 3 + H 2 O = 2HEO 2 (E = N، As)
به عنوان 2 O 3 + 3H 2 O = 2H 3 AsO 3
EO 2 + H 2 O = H 2 EO 3 (E = C، Se)
E 2 O 5 + H 2 O = 2HEO 3 (E = N، P، I)
E 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 EO 4 (E = P، As)
EO 3 + H 2 O = H 2 EO 4 (E = S، Se، Cr)
E 2 O 7 + H 2 O = 2HEO 4 (E = Cl، Mn)
استثنا: اکسید SO 2 با پلی هیدرات SO 2 به عنوان هیدروکسید اسید مطابقت دارد n H 2 O («اسید سولفوره H 2 SO 3 » وجود ندارد، اما باقی مانده های اسیدی HSO 3 - و SO 3 2- در نمک ها وجود دارند).
هنگامی که برخی از اسیدها گرم می شوند، کم آبی واقعی رخ می دهد و اکسیدهای اسید مربوطه تشکیل می شوند:
2HAsO 2 = به عنوان 2 O 3 + H 2 O
H 2 EO 3 = EO 2 + H 2 O (E = C، Si، Ge، Se)
2HIO 3 = I 2 O 5 + H 2 O
2H 3 AsO 4 = As 2 O 5 + H 2 O
H 2 SeO 4 = SeO 3 + H 2 O
هنگام جایگزینی هیدروژن (واقعی و رسمی) اسیدها با فلزات و آمفیژن ها، نمک ها تشکیل می شوند و باقی مانده های اسیدی ترکیب و بار خود را در نمک ها حفظ می کنند. اسیدهای H 2 SO 4 و H 3 PO 4 در یک محلول آبی رقیق با فلزات و آمفیژن های واقع در سری ولتاژ سمت چپ هیدروژن واکنش می دهند و نمک های مربوطه تشکیل شده و هیدروژن آزاد می شود (اسید HNO 3 وارد نمی شود. در چنین واکنش هایی در زیر فلزات معمولی ذکر شده اند، به جز منیزیم، زیرا آنها در شرایط مشابه با آب واکنش می دهند:
M + H 2 SO 4 (معمول) = MSO 4 + H 2 ^ (M = Be، Mg، Cr، Mn، Zn، Fe، Ni)
2M + 3H 2 SO 4 (محلول) = M 2 (SO 4) 3 + 3H 2 ^ (M = Al، Ga)
3M + 2H 3 PO 4 (رقیق شده) = M 3 (PO 4) 2 v + 3H 2 ^ (M = Mg، Fe، Zn)
بر خلاف اسیدهای بدون اکسیژن، هیدروکسیدهای اسید نامیده می شوند اسیدهای حاوی اکسیژن یا اکسواسیدها.
هیدروکسیدهای آمفوتریکتوسط عناصر با خواص آمفوتریک تشکیل شده است. هیدروکسیدهای آمفوتریک معمولی:
Be(OH) 2 Sn(OH) 2 Al(OH) 3 AlO(OH)
Zn(OH) 2 Pb(OH) 2 Cr(OH) 3 CrO(OH)
آنها از اکسیدهای آمفوتریک و آب تشکیل نمی شوند، بلکه دچار کم آبی واقعی می شوند و اکسیدهای آمفوتریک را تشکیل می دهند:
استثنا: برای آهن (III) فقط متا هیدروکسید FeO(OH) شناخته شده است، "هیدروکسید آهن (III) Fe(OH) 3" وجود ندارد (به دست نمی آید).
هیدروکسیدهای آمفوتریک خواص هیدروکسیدهای بازی و اسیدی را نشان می دهند. دو نوع نمک را تشکیل می دهند که در آنها عنصر آمفوتریک بخشی از کاتیون های نمک یا آنیون های آنها است.
برای عناصر با چندین حالت اکسیداسیون، این قانون اعمال می شود: هر چه حالت اکسیداسیون بالاتر باشد، خواص اسیدی هیدروکسیدها (و/یا اکسیدهای مربوطه) بارزتر است.
نمک ها- اتصالات متشکل از کاتیون هاهیدروکسیدهای پایه یا آمفوتریک (به عنوان بازی) و آنیون ها(بقایای) هیدروکسیدهای اسیدی یا آمفوتریک (به عنوان اسیدی). بر خلاف نمک های بدون اکسیژن، نمک های مورد بحث در اینجا نامیده می شوند نمک های حاوی اکسیژنیا نمک های اکسوآنها بر اساس ترکیب کاتیون ها و آنیون ها تقسیم می شوند:
نمک های متوسطحاوی باقی مانده های اسیدی متوسط CO 3 2-، NO 3-، PO 4 3-، SO 4 2-، و غیره. به عنوان مثال: K 2 CO 3، Mg(NO 3) 2، Cr 2 (SO 4) 3، Zn 3 (PO 4) 2.
اگر نمک های متوسط با واکنش های حاوی هیدروکسید به دست می آیند، معرف ها در مقادیر معادل گرفته می شوند. به عنوان مثال، نمک K 2 CO 3 را می توان با مصرف معرف ها در نسبت های زیر به دست آورد:
2KOH و 1H 2 CO 3، 1K 2 O و 1H 2 CO 3، 2 KOH و 1CO 2.
واکنش های تشکیل نمک های متوسط:
پایه + اسید > نمک + آب
1الف) هیدروکسید بازی + هیدروکسید اسیدی >...
2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O
Cu(OH) 2 + 2HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O
1ب) هیدروکسید آمفوتریک + هیدروکسید اسید >...
2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O
Zn(OH) 2 + 2HNO 3 = Zn(NO 3) 2 + 2H 2 O
1ج) هیدروکسید بازی + هیدروکسید آمفوتریک >...
NaOH + Al(OH) 3 = NaAlO 2 + 2H 2 O (در مذاب)
2NaOH + Zn(OH) 2 = Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O (در مذاب)
اکسید پایه + اسید = نمک + آب
2الف) اکسید بازی + هیدروکسید اسیدی >...
Na 2 O + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O
CuO + 2HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + H 2 O
2ب) اکسید آمفوتریک + هیدروکسید اسید >...
Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O
ZnO + 2HNO 3 = Zn(NO 3) 2 + H 2 O
2ج) اکسید بازی + هیدروکسید آمفوتریک >...
Na 2 O + 2Al(OH) 3 = 2NaAlO 2 + ZN 2 O (در مذاب)
Na 2 O + Zn(OH) 2 = Na 2 ZnO 2 + H 2 O (در مذاب)
پایه + اکسید اسید > نمک + آب
برای) هیدروکسید بازی + اکسید اسیدی >...
2NaOH + SO 3 = Na 2 SO 4 + H 2 O
Ba(OH) 2 + CO 2 = BaCO 3 + H 2 O
3ب) هیدروکسید آمفوتریک + اکسید اسید >...
2Al(OH) 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O
Zn(OH) 2 + N 2 O 5 = Zn (NO 3) 2 + H 2 O
Sv) هیدروکسید بازی + اکسید آمفوتریک >...
2NaOH + Al 2 O 3 = 2 NaAlO 2 + H 2 O (در مذاب)
2NaOH + ZnO = Na 2 ZnO 2 + H 2 O (در مذاب)
اکسید پایه + اکسید اسیدی > نمک
4الف) اکسید بازی + اکسید اسیدی >...
Na 2 O + SO 3 = Na 2 SO 4، BaO + CO 2 = BaCO 3
4ب) اکسید آمفوتریک + اکسید اسیدی >...
Al 2 O 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3، ZnO + N 2 O 5 = Zn(NO 3) 2
4ج) اکسید بازی + اکسید آمفوتریک >...
Na 2 O + Al 2 O 3 = 2NaAlO 2، Na 2 O + ZnO = Na 2 ZnO 2
واکنش‌های 1c، اگر در آن رخ دهند راه حل، با تشکیل محصولات دیگر همراه است - نمک های پیچیده:
NaOH (conc.) + Al(OH) 3 = Na
KOH (conc.) + Cr(OH) 3 = K 3
2NaOH (conc.) + M(OH) 2 = Na 2 (M = Be، Zn)
KOH (conc.) + M(OH) 2 = K (M = Sn، Pb)
تمام نمک های متوسط موجود در محلول الکترولیت های قوی هستند (کاملاً جدا می شوند).
نمک های اسیدیحاوی باقیمانده‌های اسیدی اسیدی (با هیدروژن) HCO 3 -، H 2 PO 4 2-، HPO 4 2- و غیره، در اثر عمل هیدروکسیدهای بازی و آمفوتر یا نمکهای متوسط هیدروکسیدهای اسید اضافی حاوی حداقل دو اتم هیدروژن تشکیل می‌شوند. در مولکول؛ اکسیدهای اسید مربوطه به طور مشابه عمل می کنند:
NaOH + H 2 SO 4 (conc.) = NaHSO 4 + H 2 O
Ba(OH) 2 + 2H 3 PO 4 (conc.) = Ba(H 2 PO 4) 2 + 2H 2 O
Zn(OH) 2 + H 3 PO 4 (conc.) = ZnHPO 4 v + 2H 2 O
PbSO 4 + H 2 SO 4 (conc.) = Pb (HSO 4) 2
K 2 HPO 4 + H 3 PO 4 (conc.) = 2KH 2 PO 4
Ca(OH) 2 + 2EO 2 = Ca(HEO 3) 2 (E = C, S)
Na 2 EO 3 + EO 2 + H 2 O = 2NaHEO 3 (E = C, S)
با افزودن هیدروکسید فلز یا آمفیژن مربوطه، نمک های اسیدی به نمک های متوسط تبدیل می شوند:
NaHSO 4 + NaOH = Na 2 SO 4 + H 2 O
Pb(HSO 4) 2 + Pb (OH) 2 = 2PbSO 4 v + 2H 2 O
تقریباً تمام نمک های اسیدی بسیار محلول در آب هستند و کاملاً تجزیه می شوند (KHSO 3 = K + + HCO 3 -).
نمک های اساسیحاوی گروه های هیدروکسی OH هستند که به عنوان آنیون های منفرد در نظر گرفته می شوند، برای مثال FeNO 3 (OH)، Ca 2 SO 4 (OH) 2، Cu 2 CO 3 (OH) 2، زمانی که در معرض هیدروکسیدهای اسیدی قرار می گیرند تشکیل می شوند. اضافییک هیدروکسید اساسی حاوی حداقل دو گروه هیدروکسی در واحد فرمول:
Co(OH) 2 + HNO 3 = CoNO 3 (OH)v + H 2 O
2Ni(OH) 2 + H 2 SO 4 = Ni 2 SO 4 (OH) 2 v + 2H 2 O
2Cu(OH) 2 + H 2 CO 3 = Cu 2 CO 3 (OH) 2 v + 2H 2 O
نمک های اساسی تشکیل شده توسط اسیدهای قوی، هنگام افزودن هیدروکسید اسید مربوطه، به نمک های متوسط تبدیل می شوند:
CoNO 3 (OH) + HNO 3 = Co(NO 3) 2 + H 2 O
Ni 2 SO 4 (OH) 2 + H 2 SO 4 = 2NiSO 4 + 2H 2 O
اکثر نمک های اساسی کمی در آب محلول هستند. اگر توسط اسیدهای ضعیف تشکیل شوند در طول هیدرولیز مفصل رسوب می کنند:
2MgCl 2 + H 2 O + 2Na 2 CO 3 = Mg 2 CO 3 (OH) 2 v + CO 2 ^ + 4 NaCl
نمک های مضاعفحاوی دو کاتیون شیمیایی متفاوت است. به عنوان مثال: CaMg(CO 3) 2، KAl(SO 4) 2، Fe(NH 4) 2 (SO 4) 2، LiAl(SiO 3) 2. بسیاری از نمک های مضاعف (به شکل هیدرات های کریستالی) با کریستالیزاسیون نمک های میانی مربوطه از یک محلول اشباع تشکیل می شوند:
K 2 SO 4 + MgSO 4 + 6H 2 O = K 2 Mg (SO 4) 2 6H 2 Ov
اغلب نمک های مضاعف در مقایسه با نمک های منفرد کمتر در آب حل می شوند.
ترکیبات دوتایی- اینها مواد پیچیده ای هستند که به کلاس اکسیدها، هیدروکسیدها و نمک ها تعلق ندارند و از کاتیون ها و آنیون های بدون اکسیژن (واقعی یا شرطی) تشکیل شده اند.
خواص شیمیایی آنها متفاوت است و در شیمی معدنی به طور جداگانه برای نافلزهای گروه های مختلف جدول تناوبی در نظر گرفته می شود. در این حالت طبقه بندی بر اساس نوع آنیون انجام می شود.
مثال ها:
آ) هالیدها: OF 2، HF، KBr، PbI 2، NH 4 Cl، BrF 3، IF 7
ب) کلگوژنیدها: H 2 S، Na 2 S، ZnS، As 2 S 3، NH 4 HS، K 2 Se، NiSe
V) نیتریدها: NH 3، NH 3 H 2 O، Li 3 N، Mg 3 N 2، AlN، Si 3 N 4
ز) کاربیدها: CH 4، Be 2 C، Al 4 C 3، Na 2 C 2، CaC 2، Fe 3 C، SiC
ه) سیلیسیدها: Li 4 Si، Mg 2 Si، ThSi 2
ه) هیدریدها: LiH، CaH 2، AlH 3، SiH 4
و) پراکسید H 2 O 2، Na 2 O 2، CaO 2
ح) سوپراکسیدها: HO 2، KO 2، Ba(O 2) 2
بر اساس نوع پیوند شیمیایی، این ترکیبات دوتایی متمایز می شوند:
کووالانسی: OF 2، IF 7، H 2 S، P 2 S 5، NH 3، H 2 O 2
یونی: Nal، K 2 Se، Mg 3 N 2، CaC 2، Na 2 O 2، KO 2
ملاقات دو برابر(با دو کاتیون مختلف) و مختلط(با دو آنیون مختلف) ترکیبات دوتایی، به عنوان مثال: KMgCl 3، (FeCu)S2 و Pb(Cl)F، Bi(Cl)O، SCl2O2، As(O)F3.
تمام نمک های پیچیده یونی (به جز نمک های هیدروکسو کمپلکس) نیز به این دسته از مواد پیچیده تعلق دارند (اگرچه معمولاً به طور جداگانه در نظر گرفته می شوند)، به عنوان مثال:
SO 4 K 4 Na 3
Cl K 3 K 2
ترکیبات دوتایی شامل ترکیبات کمپلکس کووالانسی بدون کره بیرونی هستند، برای مثال [N(CO)4].
بر اساس قیاس با رابطه بین هیدروکسیدها و نمک ها، اسیدها و نمک های بدون اکسیژن از تمام ترکیبات دوتایی جدا می شوند (باقیمانده ها به عنوان سایر ترکیبات طبقه بندی می شوند).
اسیدهای آنوکسیکحاوی (مانند اکسواسیدها) هیدروژن متحرک H + و بنابراین برخی از خواص شیمیایی هیدروکسیدهای اسیدی (تجزیه در آب، مشارکت در واکنش های تشکیل نمک به عنوان اسید) را نشان می دهند. اسیدهای معمولی بدون اکسیژن عبارتند از: HF، HCl، HBr، HI، HCN و H 2 S که اسیدهای HF، HCN و H 2 S ضعیف و بقیه قوی هستند.
مثال هاواکنش های تشکیل نمک:
2HBr + ZnO = ZnBr 2 + H 2 O
2H 2 S + Ba(OH) 2 = Ba(HS) 2 + 2H 2 O
2HI + Pb(OH) 2 = Pbl 2 v + 2H 2 O
فلزات و آمفیژن هایی که در سری ولتاژ سمت چپ هیدروژن قرار دارند و با آب واکنش نمی دهند، با اسیدهای قوی HCl، HBr و HI (به شکل عمومی NG) در محلول رقیق برهمکنش می کنند و هیدروژن را از آنها جابجا می کنند (در واقع وجود دارد). واکنش نشان داده شده است):
M + 2NG = MG 2 + H 2 ^ (M = Be، Mg، Zn، Cr، Mn، Fe، Co، Ni)
2M + 6NG = 2MG 3 + H 2 ^ (M = Al، Ga)
نمک های بدون اکسیژنتشکیل شده توسط کاتیون های فلزی و آمفیژن (و همچنین کاتیون آمونیوم NH 4 +) و آنیون ها (باقی مانده) اسیدهای بدون اکسیژن. مثال‌ها: AgF، NaCl، KBr، PbI2، Na2S، Ba(HS)2، NaCN، NH4Cl. آنها برخی از خواص شیمیایی نمک های اکسو را نشان می دهند.
روش کلی برای به دست آوردن نمک های بدون اکسیژن با آنیون های تک عنصری، برهمکنش فلزات و آمفیژن ها با غیر فلزات F 2، Cl 2، Br 2 و I 2 (به شکل کلی G 2) و گوگرد S (واکنش های واقعی است. نشان داده شده):
2M + G 2 = 2MG (M = Li، Na، K، Rb، Cs، Ag)
M + G 2 = MG 2 (M = Be، Mg، Ca، Sr، Ba، Zn، Mn، Co)
2M + ZG 2 = 2MG 3 (M = Al، Ga، Cr)
2M + S = M 2 S (M = Li، Na، K، Rb، Cs، Ag)
M + S = MS (M = Be، Mg، Ca، Sr، Ba، Zn، Mn، Fe، Co، Ni)
2M + 3S = M 2 S 3 (M = Al، Ga، Cr)
استثناها:
الف) مس و نیکل فقط با هالوژن های Cl 2 و Br 2 واکنش می دهند (محصولات MCl 2، MBr 2)
ب) کروم و منگنز با Cl 2، Br 2 و I 2 واکنش می دهند (محصولات CrCl 3، CrBr 3، CrI 3 و MnCl 2، MnBr 2، MnI 2)
ج) Fe با F 2 و Cl 2 (محصولات FeF 3، FeCl 3)، با Br 2 (مخلوطی از FeBr 3 و FeBr 2)، با I 2 (محصول FeI 2) واکنش می دهد.
د) مس با S واکنش می دهد و مخلوطی از محصولات Cu 2 S و CuS تشکیل می دهد
سایر ترکیبات دوتایی- تمام مواد این کلاس، به جز آنهایی که به زیر کلاسهای جداگانه اسیدها و نمکهای بدون اکسیژن اختصاص داده شده اند.
روش های بدست آوردن ترکیبات دوتایی این زیر کلاس متنوع است، ساده ترین آنها برهمکنش مواد ساده است (واکنش هایی که در واقع رخ می دهند نشان داده شده است):
الف) هالیدها:
S + 3F 2 = SF 6، N 2 + 3F 2 = 2NF 3
2P + 5G 2 = 2RG 5 (G = F، CI، Br)
C + 2F 2 = CF 4
Si + 2G 2 = Sir 4 (G = F، CI، Br، I)
ب) کالکوژنیدها:
2As + 3S = به عنوان 2 S 3
2E + 5S = E 2 S 5 (E = P، As)
E + 2S = ES 2 (E = C، Si)
ج) نیتریدها:
3H 2 + N 2 2NH 3
6M + N 2 = 2M 3 N (M = Li، Na، K)
3M + N 2 = M 3 N 2 (M = Be، Mg، Ca)
2Al + N 2 = 2AlN
3Si + 2N 2 = Si 3 N 4
د) کاربیدها:
2M + 2C = M 2 C 2 (M = Li، Na)
2Be + C = Be 2 C
M + 2C = MC 2 (M = Ca، Sr، Ba)
4Al + 3C = Al 4 C 3
ه) سیلیسیدها:
4Li + Si = Li 4 Si
2M + Si = M 2 Si (M = Mg، Ca)
و) هیدریدها:
2M + H2 = 2MH (M = Li، Na، K)
M + H 2 = MH 2 (M = Mg، Ca)
ز) پراکسیدها، سوپراکسیدها:
2Na + O 2 = Na 2 O 2 (احتراق در هوا)
M + O 2 = MO 2 (M = K، Rb، Cs؛ احتراق در هوا)
بسیاری از این مواد به طور کامل با آب واکنش می دهند (اغلب بدون تغییر حالت اکسیداسیون عناصر هیدرولیز می شوند، اما هیدریدها به عنوان عوامل کاهنده عمل می کنند و سوپراکسیدها وارد واکنش های تغییر شکل می شوند):
PCl 5 + 4H 2 O = H 3 PO 4 + 5HCl
SiBr 4 + 2H 2 O = SiO 2 v + 4HBr
P 2 S 5 + 8H 2 O = 2H 3 PO 4 + 5H 2 S^
SiS 2 + 2H 2 O = SiO 2 v + 2H 2 S
Mg 3 N 2 + 8H 2 O = 3Mg(OH) 2 v + 2 (NH 3 H 2 O)
Na 3 N + 4H 2 O = 3 NaOH + NH 3 H 2 O
Be 2 C + 4H 2 O = 2Be(OH) 2 v + CH 4 ^
MC 2 + 2H 2 O = M(OH) 2 + C 2 H 2 ^ (M = Ca، Sr، Ba)
Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al(OH) 3 v + 3CH 4 ^
MH + H 2 O = MOH + H 2 ^ (M = Li، Na، K)
MgH 2 + 2H 2 O = Mg(OH) 2 v + H 2 ^
CaH 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 ^
Na 2 O 2 + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 O 2
2MO 2 + 2H 2 O = 2MOH + H 2 O 2 + O 2 ^ (M = K، Rb، Cs)
برعکس، سایر مواد از جمله SF 6، NF 3، CF 4، CS 2، AlN، Si 3 N 4، SiC، Li 4 Si، Mg 2 Si و Ca 2 Si در برابر آب مقاوم هستند.
نمونه هایی از وظایف برای قسمت های A، B، C1. مواد ساده هستند
1) فولرن
2. در واحدهای فرمول محصولات واکنش
Si + CF1 2 >…، Si + O 2 >…، Si + Mg >…
3. در محصولات واکنش حاوی فلز
Na + H 2 O >…، Ca + H 2 O >…، Al + НCl (محلول) >…
مجموع مجموع تعداد اتم های همه عناصر برابر است با
4. اکسید کلسیم می تواند (به طور جداگانه) با تمام مواد موجود در مجموعه واکنش دهد
1) CO 2، NaOH، NO
2) HBr، SO 3، NH 4 Cl
3) BaO، SO 3، KMgCl 3
4) O 2، Al 2 O 3، NH 3
5. واکنشی بین اکسید گوگرد (IV) و
6. نمک МAlO 2 در طی همجوشی تشکیل می شود
2) Al 2 O 3 و KOH
3) Al و Ca(OH) 2
4) Al 2 O 3 و Fe 2 O 3
7. در معادله واکنش مولکولی
ZnO + HNO 3 > Zn(NO 3) 2 +…
مجموع ضرایب برابر است
8. محصولات واکنش N 2 O 5 + NaOH >... هستند
1) Na 2 O، HNO 3
3) NaNO 3، H 2 O
4) NaNO 2، N 2، H 2 O
9. مجموعه ای از پایه ها است
1) NaOH، LiOH، ClOH
2) NaOH، Ba(OH) 2، Cu(OH) 2
3) Ca(OH) 2، KOH، BrOH
4) Mg(OH) 2، Be(OH) 2، NO(OH)
10. هیدروکسید پتاسیم در محلول (به طور جداگانه) با مواد مجموعه واکنش می دهد.
4) SO3، FeCl3
11–12. باقی مانده مربوط به اسید با نام
11. سولفوریک
12. نیتروژن
فرمول را دارد
13. از اسیدهای کلریدریک و سولفوریک رقیق برجسته نمی کندفقط گاز فلزی
14. هیدروکسید آمفوتریک است
15-16. طبق فرمول های هیدروکسید داده شده
15. H 3 PO 4، Pb(OH) 2
16. Cr(OH) 3، HNO 3
فرمول میانگین نمک بدست آمده است
1) Pb 3 (PO 4) 2
17. پس از عبور H 2 S اضافی از محلول هیدروکسید باریم، محلول نهایی حاوی نمک خواهد بود.
18. واکنش های احتمالی:
1) CaSO 3 + H 2 SO 4 >...
2) Ca(NO 3) 2 + HNO 3 >...
3) NaHCOg + K 2 SO 4 >...
4) Al(HSO 4) 3 + NaOH >...
19. در معادله واکنش (CaOH) 2 CO 3 (t) + H 3 PO 4 > CaHPO 4 v +…
مجموع ضرایب برابر است
20. بین فرمول یک ماده و گروهی که به آن تعلق دارد مطابقت برقرار کنید.
21. ارتباطی بین مواد اولیه و محصولات واکنش برقرار کنید.
22. در طرح تحول
مواد A و B در مجموعه نشان داده شده است
1) NaNO 3، H 2 O
4) HNO 3، H 2 O
23. با توجه به نمودار معادلات واکنش های احتمالی را بسازید
FeS > H 2 S + PbS > PbSO 4 > Pb (HSO 4) 2
24- معادلات چهار واکنش احتمالی بین مواد را بنویسید:
1) اسید نیتریک (conc.)
2) کربن (گرافیت یا کک)
3) اکسید کلسیم
در طی واکنش های شیمیایی، یک ماده به ماده دیگر تبدیل می شود (با واکنش های هسته ای که در آن یک عنصر شیمیایی به عنصر دیگر تبدیل می شود، اشتباه نشود).
هر واکنش شیمیایی با یک معادله شیمیایی توصیف می شود:
واکنش دهنده ها → محصولات واکنش
فلش جهت واکنش را نشان می دهد.
مثلا:
در این واکنش، متان (CH 4) با اکسیژن (O 2) واکنش می دهد و در نتیجه دی اکسید کربن (CO 2) و آب (H 2 O) یا به طور دقیق تر بخار آب تشکیل می شود. این دقیقاً همان واکنشی است که در آشپزخانه شما هنگام روشن کردن یک مشعل گاز رخ می دهد. معادله را باید به صورت زیر خواند: یک مولکول گاز متان با دو مولکول گاز اکسیژن واکنش داده و یک مولکول دی اکسید کربن و دو مولکول آب (بخار آب) تولید می کند.
اعدادی که قبل از اجزای یک واکنش شیمیایی قرار می گیرند نامیده می شوند ضرایب واکنش.
واکنش های شیمیایی اتفاق می افتد گرماگیر(با جذب انرژی) و گرمازا(با آزادسازی انرژی). احتراق متان یک نمونه معمولی از یک واکنش گرمازا است.
انواع مختلفی از واکنش های شیمیایی وجود دارد. رایج ترین:
- واکنش های اتصال؛
- واکنش های تجزیه؛
- واکنش های جایگزینی تک؛
- واکنش های جابجایی دوگانه؛
- واکنش های اکسیداسیون؛
- واکنش های ردوکس
واکنش های مرکب
در واکنش های ترکیبی، حداقل دو عنصر یک محصول را تشکیل می دهند:
2Na (t) + Cl 2 (g) → 2NaCl (t)- تشکیل نمک خوراکی
باید به یک تفاوت اساسی از واکنش های ترکیبی توجه شود: بسته به شرایط واکنش یا نسبت معرف های وارد شده به واکنش، نتیجه آن ممکن است محصولات متفاوتی باشد. به عنوان مثال، در شرایط احتراق معمولی زغال سنگ، دی اکسید کربن تولید می شود:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)
اگر مقدار اکسیژن کافی نباشد، مونوکسید کربن کشنده تشکیل می شود:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)
واکنش های تجزیه
این واکنش ها، همانطور که بود، اساسا مخالف واکنش های ترکیب هستند. در نتیجه واکنش تجزیه، ماده به دو عنصر (3، 4 ...) ساده تر (ترکیبات) تجزیه می شود:
- 2H 2 O (l) → 2H 2 (g) + O 2 (g)- تجزیه آب
- 2H 2 O 2 (l) → 2H 2 (g) O + O 2 (g)- تجزیه پراکسید هیدروژن
واکنش های تک جابجایی
در نتیجه واکنش های جانشینی تک، یک عنصر فعال تر جایگزین عنصر کمتر فعال در یک ترکیب می شود:
Zn (s) + CuSO 4 (محلول) → ZnSO 4 (محلول) + Cu (s)
روی در محلول سولفات مس، مس کمتر فعال را جابجا می کند و در نتیجه محلول سولفات روی تشکیل می شود.
درجه فعالیت فلزات به ترتیب افزایش فعالیت:
- فعال ترین آنها فلزات قلیایی و قلیایی خاکی هستند
معادله یونی واکنش فوق به صورت زیر خواهد بود:
روی (t) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (t)
پیوند یونی CuSO 4، هنگامی که در آب حل می شود، به یک کاتیون مس (شارژ 2+) و یک آنیون سولفات (بار 2-) تجزیه می شود. در نتیجه واکنش جانشینی، یک کاتیون روی تشکیل می شود (که باری مشابه کاتیون مس دارد: 2-). لطفا توجه داشته باشید که آنیون سولفات در هر دو طرف معادله وجود دارد، یعنی طبق تمام قوانین ریاضی، می توان آن را کاهش داد. نتیجه یک معادله یون مولکولی است:
روی (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)
واکنش های جابجایی دوگانه
در واکنش های جانشینی مضاعف، دو الکترون از قبل جایگزین شده اند. چنین واکنش هایی نیز نامیده می شود واکنش های مبادله ای. چنین واکنش هایی در محلول با تشکیل موارد زیر انجام می شود:
- جامد نامحلول (واکنش رسوب)؛
- آب (واکنش خنثی سازی).
واکنش های بارش
هنگامی که محلول نیترات نقره (نمک) با محلول کلرید سدیم مخلوط می شود، کلرید نقره تشکیل می شود:
معادله مولکولی: KCl (محلول) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (s) + KNO 3 (p-p)
معادله یونی: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -
معادله یونی مولکولی: Cl - + Ag + → AgCl (s)
اگر ترکیبی محلول باشد، در محلول به صورت یونی وجود دارد. اگر ترکیب نامحلول باشد، رسوب می‌کند و جامد را تشکیل می‌دهد.
واکنش های خنثی سازی
اینها واکنش هایی بین اسیدها و بازها هستند که منجر به تشکیل مولکول های آب می شود.
به عنوان مثال، واکنش اختلاط محلول اسید سولفوریک و محلول هیدروکسید سدیم (لوله):
معادله مولکولی: H2SO4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na2SO4 (p-p) + 2H2O (l)
معادله یونی: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (l)
معادله یونی مولکولی: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (l) یا H + + OH - → H 2 O (l)
واکنش های اکسیداسیون
اینها واکنش های متقابل مواد با اکسیژن گازی در هوا هستند که در طی آن، به طور معمول، مقدار زیادی انرژی به صورت گرما و نور آزاد می شود. یک واکنش اکسیداسیون معمولی احتراق است. در ابتدای این صفحه واکنش متان و اکسیژن است:
CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O (g)
متان متعلق به هیدروکربن ها (ترکیبات کربن و هیدروژن) است. هنگامی که یک هیدروکربن با اکسیژن واکنش می دهد، انرژی حرارتی زیادی آزاد می شود.
واکنش های ردوکس
اینها واکنش هایی هستند که در آن الکترون ها بین اتم های واکنش دهنده مبادله می شوند. واکنش هایی که در بالا مورد بحث قرار گرفت نیز واکنش های ردوکس هستند:
- 2Na + Cl 2 → 2NaCl - واکنش ترکیبی
- CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - واکنش اکسیداسیون
- Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - واکنش تک جایگزینی
واکنش های ردوکس با تعداد زیادی مثال از حل معادلات با استفاده از روش موازنه الکترونی و روش نیمه واکنش با جزئیات تا حد امکان در بخش توضیح داده شده است.
