Mi kölcsönhatásba lép a mivel és mi jön ki. A kémiai reakciók típusai

Az anyagi világ, amelyben élünk, és amelynek egy apró része vagyunk, egy és egyben végtelenül sokszínű. E világ kémiai anyagainak egysége és sokfélesége a legvilágosabban az anyagok genetikai kapcsolatában nyilvánul meg, amely az úgynevezett genetikai sorozatban tükröződik. Kiemeljük az ilyen sorozatok legjellemzőbb vonásait.

1. Ebben a sorozatban minden anyagnak egyetlen kémiai elemből kell állnia. Például a következő képletekkel írt sorozat:

2. Az ugyanazon elem által alkotott anyagoknak különböző osztályokba kell tartozniuk, azaz létezésének különböző formáit kell tükrözniük.

3. Az egy elem genetikai sorozatát alkotó anyagokat kölcsönös átalakulással kell összekapcsolni. E tulajdonság alapján megkülönböztethető a teljes és a nem teljes genetikai sorozat.

Például a bróm fenti genetikai sorozata hiányos, hiányos lesz. Íme a következő sor:

már teljesnek tekinthető: az egyszerű bróm anyaggal kezdődött és azzal zárult.

A fentieket összefoglalva a következő definíciót adhatjuk a genetikai sorozatra.

Genetikai sorozat- ez egy sor anyag - különböző osztályok képviselői, amelyek egy kémiai elem vegyületei, amelyeket kölcsönös átalakulások kapcsolnak össze, és tükrözik ezen anyagok közös eredetét vagy keletkezését.

Genetikai kapcsolat- általánosabb fogalom, mint a genetikai sorozat, amely bár élénk, de sajátos megnyilvánulása ennek a kapcsolatnak, amely az anyagok bármilyen kölcsönös átalakulása során valósul meg. Akkor nyilván az első adott szubsztanciasor is erre a definícióra illeszkedik.

Háromféle genetikai sorozat létezik:

A fémek leggazdagabb sorozata különböző oxidációs állapotokat mutat. Példaként vegyük a +2 és +3 oxidációs állapotú vas genetikai sorozatát:

Emlékezzünk vissza, hogy a vas vas(II)-kloriddá oxidálásához gyengébb oxidálószert kell venni, mint a vas(III)-klorid beszerzéséhez:

A fém sorozathoz hasonlóan a különböző oxidációs állapotú nemfémes sorozatok is gazdagabbak kötésekben, például a +4 és +6 oxidációs állapotú kén genetikai sorozata:

Csak az utolsó átmenet okozhat nehézséget. Kövesse a szabályt: annak érdekében, hogy egy elem oxidált vegyületéből egyszerű anyagot kapjunk, erre a célra a leginkább redukált vegyületet kell venni, például egy nemfém illékony hidrogénvegyületét. A mi esetünkben:

Ez a természeti reakció ként termel vulkáni gázokból.

Hasonlóképpen a klór esetében:

3. A fém genetikai sorozata, amely megfelel az amfoter-oxidnak és -hidroxidnak,nagyon gazdag kötésekben, mert a körülményektől függően savas vagy bázikus tulajdonságokat mutatnak.

Vegyük például a cink genetikai sorozatát:

Genetikai kapcsolat a szervetlen anyagok osztályai között

Jellemzőek a különböző genetikai sorozatok képviselői közötti reakciók. Az azonos genetikai sorozatból származó anyagok általában nem lépnek kölcsönhatásba.

Például:
1. fém + nem fém = só

Hg + S = HgS

2Al + 3I 2 = 2AlI 3

2. bázikus oxid + savas oxid = só

Li 2 O + CO 2 = Li 2 CO 3

CaO + SiO 2 = CaSiO 3

3. bázis + sav = só

Cu(OH) 2 + 2HCl = CuCl 2 + 2H 2 O

FeCl 3 + 3HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + 3HCl

só sav só sav

4. fém - fő oxid

2Ca + O2 = 2CaO

4Li + O 2 = 2Li 2O

5. nem fém - savas oxid

S + O 2 = SO 2

4As + 5O 2 = 2As 2 O 5

6. bázikus oxid - bázis

BaO + H 2 O = Ba(OH) 2

Li 2 O + H 2 O = 2 LiOH

7. sav-oxid - sav

P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

A szervetlen anyagok osztályozása azon alapul kémiai összetétel– a legegyszerűbb és legállandóbb jellemző az időben. Egy anyag kémiai összetétele megmutatja, hogy mely elemek és atomjaikra milyen számarányban vannak jelen.

Elemek Hagyományosan fémes és nemfémes tulajdonságokkal rendelkező elemekre osztják őket. Közülük az első mindig benne van kationok több elemből álló anyagok (fém tulajdonságok), a második - a készítményben anionok (nemfémes tulajdonságok). A periódusos törvénynek megfelelően ezen elemek közötti periódusokban és csoportokban vannak olyan amfoter elemek, amelyek egyszerre mutatnak valamilyen mértékben fémes és nemfémes. (amfoter, kettős) tulajdonságok. A VIIIA csoport elemeit továbbra is külön kell figyelembe venni (nemesgázok), jóllehet egyértelműen nem fémes tulajdonságokat fedeztek fel Kr, Xe és Rn esetében (a He, Ne, Ar elemek kémiailag inertek).

Az egyszerű és összetett szervetlen anyagok osztályozását a táblázat tartalmazza. 6.

Az alábbiakban a szervetlen anyagok osztályainak definícióit, a legfontosabb kémiai tulajdonságaikat és az előállítási módokat ismertetjük.

Szervetlen anyagok– az összes kémiai elem által alkotott vegyületek (kivéve a legtöbb szerves szénvegyületet). Kémiai összetétel szerint osztva:

Egyszerű anyagok ugyanazon elem atomjai alkotják. Kémiai tulajdonságok szerint osztva:

Fémek– fémes tulajdonságokkal rendelkező elemek egyszerű anyagai (alacsony elektronegativitás). Tipikus fémek:

A fémek nagy redukálóképességgel rendelkeznek a tipikus nemfémekhez képest. Az elektrokémiai feszültségsorokban a hidrogéntől jelentősen balra helyezkednek el, kiszorítva a hidrogént a vízből (magnézium - forrás közben):

A Cu, Ag és Ni elemek egyszerű anyagai szintén a fémek közé tartoznak, mivel ezek oxidjai a CuO, Ag 2 O, NiO és a Cu(OH) 2, Ni(OH) 2 hidroxidok meghatározó bázikus tulajdonságokkal rendelkeznek.

Nemfémek– nemfémes tulajdonságú elemek egyszerű anyagai (nagy elektronegativitás). Tipikus nemfémek: F 2, Cl 2, Br 2, I 2, O 2, S, N 2, P, C, Si.

A nemfémek a tipikus fémekhez képest nagy oxidációs képességgel rendelkeznek.

Amphigenes– amfoter egyszerű anyagok, amelyeket amfoter (kettős) tulajdonságú elemek alkotnak (intermedier elektronegativitás fémek és nemfémek között). Tipikus amfigének: Be, Cr, Zn, Al, Sn, Pb.

Az amfigének alacsonyabb redukáló képességgel rendelkeznek, mint a tipikus fémek. Az elektrokémiai feszültségsorokban bal oldalon szomszédosak a hidrogénnel, vagy jobbról mögötte állnak.

Aerogén anyagok– nemesgázok, a VIIIA csoport elemeinek egyatomos egyszerű anyagai: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. Ezek közül a He, Ne és Ar kémiailag passzívak (más elemekkel rendelkező vegyületeket nem kapunk), a Kr, Xe és Rn pedig bizonyos, nagy elektronegativitású nemfém tulajdonságokat mutatnak.

Komplex anyagok különböző elemek atomjai alkotják. Összetétel és kémiai tulajdonságok szerint osztva:

Oxidok– elemek oxigénnel alkotott vegyületei, az oxigén oxidációs állapota az oxidokban mindig egyenlő (-II). Összetétel és kémiai tulajdonságok szerint osztva:

A He, Ne és Ar elemek nem képeznek vegyületeket oxigénnel. Az oxigénnel rendelkező elemek más oxidációs állapotú vegyületei nem oxidok, hanem bináris vegyületek, például O +II F 2 -I és H 2 +I O 2 -I. A vegyes bináris vegyületek, például az S +IV Cl 2 -I O -II, nem tartoznak az oxidok közé.

Bázikus oxidok– a bázikus hidroxidok teljes (valós vagy feltételes) dehidratációjának termékei megőrzik az utóbbiak kémiai tulajdonságait.

A tipikus fémek közül csak a Li, Mg, Ca és Sr képezi a Li 2 O, MgO, CaO és SrO oxidokat levegőben égetve; A Na 2 O, K 2 O, Rb 2 O, Cs 2 O és BaO oxidokat más módszerekkel állítják elő.

A CuO, Ag 2 O és NiO oxidjai szintén bázikusnak minősülnek.

Savas oxidok– a savas hidroxidok teljes (valós vagy feltételes) dehidratációjának termékei megőrzik az utóbbiak kémiai tulajdonságait.

A tipikus nemfémek közül csak az S, Se, P, As, C és Si képezi az SO 2, SeO 2, P 2 O 5, As 2 O 3, CO 2 és SiO 2 oxidokat levegőben égetve; a Cl 2 O, Cl 2 O 7, I 2 O 5, SO 3, SeO 3, N 2 O 3, N 2 O 5 és As 2 O 5 oxidokat más módszerekkel állítják elő.

Kivétel: a NO 2 és a ClO 2 oxidok nem rendelkeznek megfelelő savas hidroxidokkal, de savasnak minősülnek, mivel az NO 2 és a ClO 2 lúgokkal reagál, két sav sóit képezve, a ClO 2 pedig vízzel, két savat képezve:

a) 2NO 2 + 2NaOH = NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O

b) 2ClO 2 + H 2 O (hideg) = HClO 2 + HClO 3

2ClO 2 + 2NaOH (hideg) = NaClO 2 + NaClO 3 + H 2 O

A CrO 3 és Mn 2 O 7 oxidok (legmagasabb oxidációs állapotban a króm és a mangán) szintén savasak.

Amfoter oxidok– az amfoter hidroxidok teljes dehidratációjának (valós vagy feltételes) termékei megőrzik az amfoter hidroxidok kémiai tulajdonságait.

A tipikus amfigének (kivéve Ga) levegőben elégetve a BeO, Cr 2 O 3, ZnO, Al 2 O 3, GeO 2, SnO 2 és PbO oxidokat alkotják; a Ga 2 O 3, SnO és PbO 2 amfoter oxidokat más módszerekkel állítják elő.

Kettős oxidok vagy egy amfoter elem különböző oxidációs állapotú atomjaiból, vagy két különböző (fémes, amfoter) elem atomjaiból jönnek létre, ami meghatározza kémiai tulajdonságaikat. Példák:

(Fe II Fe 2 III) O 4, (Pb 2 II Pb IV) O 4, (MgAl 2) O 4, (CaTi) O 3.

Vas-oxid keletkezik, amikor a vas ég a levegőben, ólom-oxid képződik, amikor az ólmot enyhén melegítjük oxigénben; két különböző fém oxidjait más módszerekkel állítják elő.

Nem sóképző oxidok– nemfém-oxidok, amelyek nem tartalmaznak savas hidroxidot és nem lépnek be sóképzési reakciókba (különbség a bázikus, savas és amfoter oxidoktól), pl.: CO, NO, N 2 O, SiO, S 2 O.

Hidroxidok– O -II H hidroxocsoportokkal rendelkező elemek (a fluor és oxigén kivételével) vegyületei O -II oxigént is tartalmazhatnak. A hidroxidok esetében az elem oxidációs állapota mindig pozitív (+I-től +VIII-ig). A hidroxocsoportok száma 1 és 6 között van. Kémiai tulajdonságok szerint vannak felosztva:

Bázikus hidroxidok (bázisok) fémes tulajdonságokkal rendelkező elemek alkotják.

A megfelelő bázikus oxidok vízzel való reakciójával nyerhető:

M 2 O + H 2 O = 2MON (M = Li, Na, K, Rb, Cs)

MO + H 2 O = M(OH) 2 (M = Ca, Sr, Ba)

Kivétel: A Mg(OH) 2, Cu(OH) 2 és Ni(OH) 2 hidroxidot más módszerekkel állítják elő.

Melegítéskor valódi kiszáradás (vízveszteség) következik be a következő hidroxidok esetében:

2LiOH = Li 2 O + H 2 O

M(OH) 2 = MO + H 2 O (M = Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Ni)

A bázikus hidroxidok a hidroxocsoportjaikat savas maradékokkal helyettesítik, sókat képezve, a fémelemek pedig a sókationokban megtartják oxidációs állapotukat.

A vízben jól oldódó bázikus hidroxidok (NaOH, KOH, Ca(OH) 2, Ba(OH) 2 stb.) ún. lúgok, hiszen segítségükkel lúgos környezet jön létre az oldatban.

Savas hidroxidok (savak) nemfémes tulajdonságú elemek alkotják. Példák:

Híg vizes oldatban történő disszociáció során H + kationok (pontosabban H 3 O +) és az alábbi anionok képződnek, ill. savmaradékok:

Savak állíthatók elő a megfelelő savas oxidok vízzel való reakciójával (a tényleges reakciók az alábbiakban láthatók):

Cl 2 O + H 2 O = 2HClO

E 2 O 3 + H 2 O = 2HEO 2 (E = N, As)

As 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)

Kivétel: Az SO 2 -oxid az SO 2 polihidrátnak felel meg, mint savhidroxid n H 2 O ("kénsav H 2 SO 3 "nem létezik, de a savas maradékok HSO 3 - és SO 3 2- jelen vannak a sókban).

Amikor egyes savakat felmelegítenek, tényleges kiszáradás következik be, és a megfelelő sav-oxidok képződnek:

2HAsO 2 = As 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

A savak (valódi és formális) hidrogénének fémekkel és amfigénekkel való helyettesítésekor sók képződnek, a savmaradékok megtartják összetételüket és töltésüket a sókban. A H 2 SO 4 és H 3 PO 4 savak híg vizes oldatban reakcióba lépnek a hidrogéntől balra lévő feszültségsorokban elhelyezkedő fémekkel és amfigénekkel, és a megfelelő sók keletkeznek és hidrogén szabadul fel (a HNO 3 sav nem jut be Az alábbiakban felsoroljuk a tipikus fémeket, kivéve a Mg-t, amelyeket nem sorolunk fel, mert hasonló körülmények között reagálnak vízzel:

M + H 2 SO 4 (pasb.) = MSO 4 + H 2 ^ (M = Be, Mg, Cr, Mn, Zn, Fe, Ni)

2M + 3H 2SO 4 (oldott) = M 2 (SO 4) 3 + 3H 2 ^ (M = Al, Ga)

3M + 2H 3PO 4 (hígítva) = M 3 (PO 4) 2 v + 3H 2 ^ (M = Mg, Fe, Zn)

Az oxigénmentes savakkal ellentétben a savas hidroxidok ún oxigéntartalmú savak vagy oxosavak.

Amfoter hidroxidok amfoter tulajdonságú elemek alkotják. Tipikus amfoter hidroxidok:

Be(OH) 2 Sn(OH) 2 Al(OH) 3 AlO(OH)

Zn(OH) 2 Pb(OH) 2 Cr(OH) 3 CrO(OH)

Nem amfoter oxidokból és vízből képződnek, hanem valódi kiszáradáson mennek keresztül, és amfoter oxidokat képeznek:

Kivétel: a vas(III) esetében csak a FeO(OH) metahidroxid ismert, a „vas(III)-hidroxid Fe(OH) 3 ” nem létezik (nem került elő).

Az amfoter hidroxidok bázikus és savas hidroxidok tulajdonságait mutatják; kétféle sót képeznek, amelyekben az amfoter elem vagy a sókationok vagy anionjaik része.

Több oxidációs állapotú elemekre a szabály érvényes: minél magasabb az oxidációs állapot, annál hangsúlyosabbak a hidroxidok (és/vagy a megfelelő oxidok) savas tulajdonságai.

Sók– a következőkből álló kapcsolatok kationok bázikus vagy amfoter (mint bázikus) hidroxidok és anionok savas vagy amfoter (mint savas) hidroxidok (maradékai). Az oxigénmentes sókkal ellentétben az itt tárgyalt sókat ún oxigéntartalmú sók vagy oxo sók. A kationok és anionok összetétele szerint vannak felosztva:

Közepes sók közepesen savas maradékokat tartalmaznak CO 3 2-, NO 3-, PO 4 3-, SO 4 2- stb.; például: K 2 CO 3, Mg(NO 3) 2, Cr 2 (SO 4) 3, Zn 3 (PO 4) 2.

Ha a közepes sókat hidroxidot tartalmazó reakciókkal állítják elő, akkor a reagenseket egyenértékű mennyiségben veszik fel. Például a K 2 CO 3 sót a következő arányú reagensekkel állíthatjuk elő:

2KOH és 1H 2CO 3, 1K 2O és 1H 2CO 3, 2 KOH és 1CO 2.

Közepes sók képződésének reakciói:

Bázis + sav > só + víz

1a) bázikus hidroxid + savas hidroxid >...

2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O

Cu(OH) 2 + 2HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O

1b) amfoter hidroxid + savhidroxid >...

2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al 2(SO 4) 3 + 6H2O

Zn(OH)2 + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + 2H2O

1c) bázikus hidroxid + amfoter hidroxid >...

NaOH + Al(OH) 3 = NaAlO 2 + 2H 2 O (olvadékban)

2NaOH + Zn(OH) 2 = Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O (olvadékban)

Bázikus oxid + sav = só + víz

2a) bázikus oxid + savas hidroxid >...

Na 2 O + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O

CuO + 2HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + H 2 O

2b) amfoter oxid + savhidroxid >...

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

2c) bázikus oxid + amfoter hidroxid >...

Na 2 O + 2Al(OH) 3 = 2NaAlO 2 + ZN 2 O (az olvadékban)

Na 2 O + Zn(OH) 2 = Na 2 ZnO 2 + H 2 O (olvadékban)

Bázis + sav-oxid > Só + víz

For) bázikus hidroxid + savas oxid >...

2NaOH + SO 3 = Na 2 SO 4 + H 2 O

Ba(OH) 2 + CO 2 = BaCO 3 + H 2 O

3b) amfoter hidroxid + sav-oxid >...

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) bázikus hidroxid + amfoter oxid >...

2NaOH + Al 2 O 3 = 2NaAlO 2 + H 2 O (olvadékban)

2NaOH + ZnO = Na 2 ZnO 2 + H 2 O (olvadékban)

Bázikus oxid + Savas oxid > Só

4a) bázikus oxid + savas oxid >...

Na 2 O + SO 3 = Na 2 SO 4, BaO + CO 2 = BaCO 3

4b) amfoter oxid + savas oxid >...

Al 2 O 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3, ZnO + N 2 O 5 = Zn(NO 3) 2

4c) bázikus oxid + amfoter oxid >...

Na 2 O + Al 2 O 3 = 2NaAlO 2, Na 2 O + ZnO = Na 2 ZnO 2

1c reakciók, ha előfordulnak megoldás, más termékek képződése kíséri - komplex sók:

NaOH (tömény) + Al(OH) 3 = Na

KOH (tömény) + Cr(OH) 3 = K 3

2NaOH (tömény) + M(OH) 2 = Na 2 (M = Be, Zn)

KOH (tömény) + M(OH) 2 = K (M = Sn, Pb)

Az oldatban lévő összes közepes só erős elektrolit (teljesen disszociál).

Savas sók savas savmaradékokat tartalmaznak (hidrogénnel) HCO 3 -, H 2 PO 4 2-, HPO 4 2- stb., bázikus és amfoter hidroxidok vagy feleslegben lévő savas hidroxidok közepes sóinak hatására keletkeznek, amelyek legalább két hidrogénatomot tartalmaznak a molekulában; A megfelelő savas oxidok hasonlóan hatnak:

NaOH + H 2 SO 4 (tömény) = NaHS04 + H 2 O

Ba(OH) 2 + 2H 3 PO 4 (tömény) = Ba(H 2 PO 4) 2 + 2H 2 O

Zn(OH) 2 + H 3 PO 4 (tömény) = ZnHPO 4 v + 2H 2 O

PbSO 4 + H 2 SO 4 (tömény) = Pb(HSO 4) 2

K 2 HPO 4 + H 3 PO 4 (tömény) = 2 KH 2 PO 4

Ca(OH) 2 + 2EO 2 = Ca(HEO 3) 2 (E = C, S)

Na 2 EO 3 + EO 2 + H 2 O = 2 NaHEO 3 (E = C, S)

A megfelelő fém vagy amfigén hidroxidjának hozzáadásával a savas sók közepes sókká alakulnak:

NaHSO 4 + NaOH = Na 2 SO 4 + H 2 O

Pb(HSO 4) 2 + Pb(OH) 2 = 2PbSO 4 v + 2H 2 O

Szinte minden savas só jól oldódik vízben és teljesen disszociál (KHSO 3 = K + + HCO 3 -).

Bázikus sók OH hidroxocsoportokat tartalmaznak, amelyeket egyedi anionoknak tekintenek, például FeNO 3 (OH), Ca 2 SO 4 (OH) 2, Cu 2 CO 3 (OH) 2, savas hidroxidok hatására képződnek többlet bázikus hidroxid, amely a képletegységben legalább két hidroxocsoportot tartalmaz:

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 2CO 3 = Cu 2CO 3 (OH) 2 v + 2H 2 O

Az erős savak által képzett bázikus sók a megfelelő sav-hidroxid hozzáadásakor közepes sókká alakulnak:

CoNO 3 (OH) + HNO 3 = Co(NO 3) 2 + H 2 O

Ni 2 SO 4 (OH) 2 + H 2 SO 4 = 2 NiSO 4 + 2 H 2 O

A legtöbb bázikus só vízben gyengén oldódik; az ízületi hidrolízis során kicsapódnak, ha gyenge savak alkotják:

2MgCl 2 + H 2 O + 2Na 2 CO 3 = Mg 2 CO 3 (OH) 2 v + CO 2 ^ + 4NaCl

Kettős sók két kémiailag különböző kationt tartalmaznak; például: CaMg(CO 3) 2, KAl(SO 4) 2, Fe(NH 4) 2 (SO 4) 2, LiAl(SiO 3) 2. Számos kettős só keletkezik (kristályos hidrátok formájában) a megfelelő köztes sók telített oldatból történő kokristályosításával:

K 2 SO 4 + MgSO 4 + 6H 2 O = K 2 Mg(SO 4) 2 6H 2 Ov

A kettős sók gyakran kevésbé oldódnak vízben, mint az egyszeres sók.

Bináris vegyületek- ezek összetett anyagok, amelyek nem tartoznak az oxidok, hidroxidok és sók osztályaiba, és kationokból és oxigénmentes anionokból állnak (valós vagy feltételes).

Kémiai tulajdonságaik változatosak, és a szervetlen kémiában a periódusos rendszer különböző csoportjaihoz tartozó nemfémekre külön-külön veszik figyelembe; ebben az esetben az osztályozást az anion típusa szerint végezzük.

Példák:

A) halogenidek: OF 2, HF, KBr, PbI 2, NH 4 Cl, BrF 3, IF 7

b) chalgogenides: H 2 S, Na 2 S, ZnS, As 2 S 3, NH 4 HS, K 2 Se, NiSe

V) nitridek: NH 3, NH 3 H 2 O, Li 3 N, Mg 3 N 2, AlN, Si 3 N 4

G) karbidok: CH 4, Be 2 C, Al 4 C 3, Na 2 C 2, CaC 2, Fe 3 C, SiC

d) szilicidek: Li 4 Si, Mg 2 Si, ThSi 2

e) hidridek: LiH, CaH 2, AlH 3, SiH 4

és) peroxid H 2 O 2, Na 2 O 2, CaO 2

h) szuperoxidok: HO 2, KO 2, Ba(O 2) 2

A kémiai kötés típusa alapján ezeket a bináris vegyületeket megkülönböztetjük:

kovalens: OF 2, IF 7, H 2 S, P 2 S 5, NH 3, H 2 O 2

ión: Nal, K 2 Se, Mg 3 N 2, CaC 2, Na 2 O 2, KO 2

Találkozik kettős(két különböző kationnal) és vegyes(két különböző anionnal) bináris vegyületek, például: KMgCl 3, (FeCu)S 2 és Pb(Cl)F, Bi(Cl)O, SCl 2 O 2, As(O)F 3.

Az összes ionos komplex só (a hidroxo-komplex sók kivételével) szintén a komplex anyagok ebbe az osztályába tartozik (bár általában külön-külön veszik figyelembe), például:

SO 4 K 4 Na 3

Cl K 3 K 2

A bináris vegyületek közé tartoznak a külső gömb nélküli kovalens komplex vegyületek, például [N(CO) 4 ].

A hidroxidok és sók kapcsolatával analóg módon az oxigénmentes savakat és sókat minden bináris vegyületből izolálják (a többi vegyületet a többiek közé soroljuk).

Anoxikus savak(az oxosavakhoz hasonlóan) mozgékony H + hidrogént tartalmaznak, és ezért a savas hidroxidok bizonyos kémiai tulajdonságait mutatják (vízben való disszociáció, savként részt vesz a sóképzési reakciókban). Gyakori oxigénmentes savak a HF, HCl, HBr, HI, HCN és H 2 S, amelyek közül a HF, a HCN és a H 2 S gyenge savak, a többi erős.

Példák sóképződési reakciók:

2HBr + ZnO = ZnBr 2 + H 2 O

2H 2S + Ba(OH) 2 = Ba(HS) 2 + 2H 2 O

2HI + Pb(OH) 2 = Pbl 2 v + 2H 2 O

A hidrogéntől balra lévő feszültségsorban lévő, vízzel nem reagáló fémek és amfigének híg oldatban kölcsönhatásba lépnek a HCl, HBr és HI erős savakkal (általános formában NG) és kiszorítják belőlük a hidrogént (valójában előfordul) reakciók láthatók):

M + 2NG = MG 2 + H 2 ^ (M = Be, Mg, Zn, Cr, Mn, Fe, Co, Ni)

2M + 6NG = 2MG3 + H2^ (M = Al, Ga)

Oxigénmentes sók fém- és amfigénkationok (valamint az ammóniumkation NH 4 +) és oxigénmentes savak anionjai (maradékai) alkotják; példák: AgF, NaCl, KBr, PbI 2, Na 2S, Ba(HS) 2, NaCN, NH 4 Cl. Az oxosók bizonyos kémiai tulajdonságait mutatják.

Az oxigénmentes sók egyelemes anionokkal történő előállításának általános módszere a fémek és amfigének kölcsönhatása nemfémekkel F 2, Cl 2, Br 2 és I 2 (általában G 2 formában) és kénnel (valójában lezajló reakciók). láthatók):

2M + G2 = 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 2S 3 (M = Al, Ga, Cr)

Kivételek:

a) Cu és Ni csak a Cl 2 és Br 2 halogénekkel reagál (MCl 2, MBr 2 termékek)

b) A Cr és a Mn reagál Cl 2-vel, Br 2-vel és I 2-vel (CrCl 3, CrBr 3, CrI 3 és MnCl 2, MnBr 2, MnI 2 termékek)

c) Fe reagál F 2 -vel és Cl 2 -vel (FeF 3, FeCl 3 termékek), Br 2 -vel (FeBr 3 és FeBr 2 keveréke), I 2 -vel (FeI 2 termék)

d) Cu reakcióba lép S-vel, és a Cu 2 S és a CuS termékek keverékét képezi

Egyéb bináris vegyületek– ebbe az osztályba tartozó összes anyag, kivéve azokat, amelyek az oxigénmentes savak és sók külön alosztályaiba tartoznak.

Az alosztály bináris vegyületek előállításának módszerei változatosak, a legegyszerűbb az egyszerű anyagok kölcsönhatása (a ténylegesen előforduló reakciók láthatók):

a) halogenidek:

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)

b) kalkogenidek:

2As + 3S = As 2 S 3

2E + 5S = E 2 S 5 (E = P, As)

E + 2S = ES 2 (E = C, Si)

c) nitridek:

3H2 + N22NH3

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

d) karbidok:

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

e) szilicidek:

4Li + Si = Li 4 Si

2M + Si = M 2 Si (M = Mg, Ca)

f) hidridek:

2M + H2 = 2MH (M = Li, Na, K)

M + H 2 = MH 2 (M = Mg, Ca)

g) peroxidok, szuperoxidok:

2Na + O 2 = Na 2 O 2 (égés levegőn)

M + O 2 = MO 2 (M = K, Rb, Cs; égés levegőben)

Ezen anyagok közül sok teljesen reakcióba lép a vízzel (gyakran hidrolizálódnak anélkül, hogy megváltoztatnák az elemek oxidációs állapotát, de a hidridek redukálószerként működnek, a szuperoxidok pedig diszmutációs reakciókba lépnek):

PCl 5 + 4H 2O = H 3PO 4 + 5HCl

SiBr 4 + 2H 2 O = SiO 2 v + 4HBr

P 2 S 5 + 8 H 2 O = 2H 3 PO 4 + 5 H 2 S ^

SiS 2 + 2H 2 O = SiO 2 v + 2H 2 S

Mg 3 N 2 + 8 H 2 O = 3 Mg(OH) 2 v + 2 (NH 3 H 2 O)

Na 3 N + 4H 2 O = 3 NaOH + NH 3 H 2 O

Legyen 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 + H2O = MOH + H2^ (M = Li, Na, K)

MgH 2 + 2H 2 O = Mg(OH) 2 v + H 2 ^

CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + H2^

Na 2 O 2 + 2H 2 O = 2 NaOH + H 2 O 2

2MO 2 + 2H 2 O = 2MOH + H 2 O 2 + O 2 ^ (M = K, Rb, Cs)

Más anyagok ezzel szemben ellenállnak a víznek, beleértve az SF 6, NF 3, CF 4, CS 2, AlN, Si 3 N 4, SiC, Li 4 Si, Mg 2 Si és Ca 2 Si.

1. Az egyszerű anyagok azok

1) fullerén

2. A reakciótermékek képletegységeiben

Si + CF1 2 >…, Si + O 2 >…, Si + Mg >…

3. Fémtartalmú reakciótermékekben

Na + H 2 O >…, Ca + H 2 O >…, Al + НCl (oldat) >…

az összes elem atomszámának összege egyenlő

4. A kalcium-oxid (külön-külön) reakcióba léphet a készletben lévő összes anyaggal

1) CO 2, NaOH, NO

2) HBr, SO 3, NH4Cl

3) BaO, SO 3, KMgCl 3

4) O 2, Al 2 O 3, NH 3

5. Reakció megy végbe a kén-oxid (IV) és

6. A fúzió során só МAlO 2 képződik

2) Al 2O 3 és KOH

3) Al és Ca(OH) 2

4) Al 2 O 3 és Fe 2 O 3

7. A molekuláris reakcióegyenletben

ZnO + HNO 3 > Zn(NO 3) 2 +…

az együtthatók összege egyenlő

8. Az N 2 O 5 + NaOH >... reakció termékei az

1) Na 2 O, HNO 3

3) NaNO 3, H 2 O

4) NaNO 2, N 2, H 2 O

9. Az alapok halmaza az

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. A kálium-hidroxid oldatban (külön) reagál a halmaz anyagaival

4) SO 3, FeCl 3

11–12. A savnak megfelelő maradék a névvel

11. Kénsav

12. Nitrogén

képlete van

13. Sósavból és híg kénsavakból nem emeli ki gáz csak fém

14. Az amfoter hidroxid az

15-16. Adott hidroxid képletek szerint

15. H 3 PO 4, Pb(OH) 2

16. Cr(OH) 3, HNO 3

az átlagos só képlete származik

1) Pb 3 (PO 4) 2

17. Miután a feleslegben lévő H 2 S-t bárium-hidroxid oldaton vezettük át, a végső oldat sót tartalmaz

18. Lehetséges reakciók:

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. A reakcióegyenletben (CaOH) 2 CO 3 (t) + H 3 PO 4 > CaHPO 4 v +…

az együtthatók összege egyenlő

20. Állítson fel egyezést egy anyag képlete és a csoport között, amelyhez tartozik!

21. Állítson fel egyezést a kiindulási anyagok és a reakciótermékek között.

22. Az átalakítási sémában

Az A és B anyagok szerepelnek a készletben

1) NaNO 3, H 2 O

4) HNO 3, H 2 O

23. Alkoss egyenleteket a lehetséges reakciókhoz az ábra szerint!

FeS > H 2 S + PbS > PbSO 4 > Pb(HSO 4) 2

24. Írjon fel egyenleteket az anyagok közötti négy lehetséges reakcióhoz:

1) salétromsav (tömény)

2) szén (grafit vagy koksz)

3) kalcium-oxid

A kémiai reakciók során az egyik anyag a másikká alakul (nem tévesztendő össze a nukleáris reakciókkal, amelyek során az egyik kémiai elem egy másikká alakul).

Bármely kémiai reakciót egy kémiai egyenlet ír le:

Reagensek → Reakciótermékek

A nyíl jelzi a reakció irányát.

Például:

Ebben a reakcióban a metán (CH 4) reakcióba lép oxigénnel (O 2), melynek eredményeként szén-dioxid (CO 2) és víz (H 2 O), pontosabban vízgőz képződik. Pontosan ez a reakció történik a konyhájában, amikor meggyújt egy gázégőt. Az egyenletet így kell értelmezni: Egy molekula metángáz reakcióba lép két molekula oxigéngázzal, így egy molekula szén-dioxid és két molekula víz (vízgőz) keletkezik.

A kémiai reakció komponensei elé helyezett számokat nevezzük reakció együtthatók.

Kémiai reakciók történnek endoterm(energia elnyeléssel) és hőtermelő(energiafelszabadítással). A metánégetés az exoterm reakció tipikus példája.

A kémiai reakcióknak többféle típusa van. A leggyakrabban:

• kapcsolódási reakciók;
• bomlási reakciók;
• egyszeri helyettesítési reakciók;
• kettős elmozdulási reakciók;
• oxidációs reakciók;
• redox reakciók.

Összetett reakciók

Az összetett reakciókban legalább két elem alkot egy terméket:

2Na (t) + Cl 2 (g) → 2NaCl (t)- konyhasó képződése.

Figyelembe kell venni a vegyületreakciók egy lényeges árnyalatát: a reakció körülményeitől vagy a reakcióba belépő reagensek arányától függően a reakció eredménye eltérő lehet. Például a szén normál égési körülményei között szén-dioxid keletkezik:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)

Ha az oxigén mennyisége nem elegendő, akkor halálos szén-monoxid képződik:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)

Bomlási reakciók

Ezek a reakciók lényegében ellentétesek a vegyület reakcióival. A bomlási reakció eredményeként az anyag két (3, 4...) egyszerűbb elemre (vegyületre) bomlik:

• 2H 2O (l) → 2H 2 (g) + O 2 (g)- vízbomlás
• 2H 2O 2 (l) → 2H 2 (g) O + O 2 (g)- a hidrogén-peroxid bomlása

Egyszeri elmozdulási reakciók

Az egyszeri szubsztitúciós reakciók eredményeként a vegyületben egy aktívabb elem helyettesíti a kevésbé aktív elemet:

Zn (s) + CuSO 4 (oldat) → ZnSO 4 (oldat) + Cu (s)

A réz-szulfát oldatban lévő cink kiszorítja a kevésbé aktív rezet, így cink-szulfát oldat képződik.

A fémek aktivitási foka növekvő aktivitási sorrendben:

• A legaktívabbak az alkáli- és alkáliföldfémek

A fenti reakció ionegyenlete a következő lesz:

Zn (t) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (t)

A CuSO 4 ionos kötés vízben oldva rézkationra (2+ töltés) és szulfát anionra (2- töltés) bomlik. A szubsztitúciós reakció eredményeként cinkkation képződik (amelynek töltése megegyezik a rézkationéval: 2-). Felhívjuk figyelmét, hogy a szulfát anion az egyenlet mindkét oldalán jelen van, azaz a matematika összes szabálya szerint redukálható. Az eredmény egy ion-molekula egyenlet:

Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)

Kettős elmozdulási reakciók

A kettős szubsztitúciós reakciókban már két elektron kicserélődik. Az ilyen reakciókat más néven cserereakciók. Az ilyen reakciók oldatban mennek végbe, és a következők képződnek:

• oldhatatlan szilárd anyag (kicsapási reakció);
• víz (semlegesítési reakció).

Kicsapódási reakciók

Ha az ezüst-nitrát (só) oldatát nátrium-klorid oldattal keverjük össze, ezüst-klorid képződik:

Molekuláris egyenlet: KCl (oldat) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (s) + KNO 3 (p-p)

Ionos egyenlet: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -

Molekuláris ionegyenlet: Cl - + Ag + → AgCl (s)

Ha egy vegyület oldható, akkor oldatban ionos formában lesz jelen. Ha a vegyület oldhatatlan, szilárd anyagot képezve kicsapódik.

Semlegesítési reakciók

Ezek savak és bázisok közötti reakciók, amelyek vízmolekulák képződését eredményezik.

Például a kénsav oldatának és a nátrium-hidroxid (lúg) oldatának összekeverésének reakciója:

Molekuláris egyenlet: H 2 SO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (l)

Ionos egyenlet: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (l)

Molekulaionos egyenlet: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (l) vagy H + + OH - → H 2 O (l)

Oxidációs reakciók

Ezek az anyagok és a levegőben lévő gáz-halmazállapotú oxigén kölcsönhatásának reakciói, amelyek során általában nagy mennyiségű energia szabadul fel hő és fény formájában. Tipikus oxidációs reakció az égés. Ennek az oldalnak a legelején a metán és az oxigén reakciója látható:

CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O (g)

A metán a szénhidrogénekhez (szén és hidrogén vegyületei) tartozik. Amikor egy szénhidrogén oxigénnel reagál, sok hőenergia szabadul fel.

Redox reakciók

Ezek olyan reakciók, amelyek során a reaktáns atomok elektronokat cserélnek. A fent tárgyalt reakciók egyben redox reakciók is:

• 2Na + Cl 2 → 2NaCl - vegyület reakció
• CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - oxidációs reakció
• Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - egyszeres szubsztitúciós reakció

fejezetben a lehető legrészletesebben ismertetjük a redox reakciókat, számos példával az egyenletek elektronegyensúly módszerrel és félreakciós módszerrel történő megoldására.