Kemijska formula kisline. Pridobivanje in lastnosti

Končni prid.

Predpone, ki se najpogosteje uporabljajo v imenih

Interpolacija referenčne vrednosti

Včasih je treba ugotoviti vrednost gostote ali koncentracije, ki ni navedena v referenčnih tabelah. Zahtevani parameter je mogoče najti z interpolacijo.

Primer

Za pripravo raztopine HCl smo vzeli v laboratoriju razpoložljivo kislino, katere gostoto smo določili s hidrometrom. Izkazalo se je, da je enako 1,082 g/cm3.

Glede na referenčno tabelo ugotovimo, da ima kislina z gostoto 1,080 masni delež 16,74%, z 1,085 - 17,45%. Za iskanje masnega deleža kisline v obstoječi raztopini uporabimo interpolacijsko formulo:

%,

kje je indeks 1 se nanaša na bolj razredčeno raztopino in 2 - do bolj koncentriranega.

Predgovor……………………………..………….……….…......3

1. Osnovni koncepti titrimetričnih analiznih metod......7

2. Metode in metode titracije……………………….....……...9

3. Izračun molske mase ekvivalentov.………………16

4. Metode izražanja kvantitativne sestave raztopin

v titrimetriji………………………………………………………..21

4.1. rešitev tipične naloge o načinih izražanja

kvantitativna sestava raztopin……………….……25

4.1.1. Izračun koncentracije raztopine na podlagi znane mase in prostornine raztopine…………………………………………………………..26

4.1.1.1. Naloge za samostojno reševanje...29

4.1.2. Pretvorba ene koncentracije v drugo…………30

4.1.2.1. Naloge za samostojno reševanje...34

5. Metode priprave raztopin…………………………...36

5.1. Reševanje tipičnih problemov za pripravo rešitev

na različne načine…………………………………..39

5.2. Problemi za samostojno reševanje………………….48

6. Izračun rezultatov titrimetrične analize……….........51

6.1. Izračun neposrednih in nadomestnih rezultatov

titracija……………………………………………………………...51

6.2. Izračun rezultatov povratne titracije……………...56

7. Metoda nevtralizacije (kislinsko-bazična titracija)……59

7.1. Primeri reševanja tipičnih problemov……………………..68

7.1.1. Neposredna in substitucijska titracija……………68

7.1.1.1. Naloge za samostojno reševanje...73

7.1.2. Povratna titracija……………………………..76

7.1.2.1. Naloge za samostojno reševanje...77

8. Oksidacijsko-redukcijska metoda (redoksimetrija)…………80

8.1. Problemi za samostojno reševanje………………….89

8.1.1. Redoks reakcije……..89

8.1.2. Izračun rezultatov titracije…………………...90

8.1.2.1. Nadomestna titracija……………...90

8.1.2.2. Titracija naprej in nazaj…………..92

9. Metoda kompleksiranja; kompleksometrija 94

9.1. Primeri reševanja tipičnih problemov……………………...102

9.2. Problemi za samostojno reševanje………………...104

10. Metoda nanašanja……………………………………………………………………………………………………………………………

10.1. Primeri reševanja tipičnih problemov…………………….110

10.2. Naloge za samostojno reševanje……………….114

11. Individualne naloge glede na titrimetrijo

metode analize………………………………………………………………117

11.1. Načrt za izvedbo posamezne naloge…………117

11.2. Možnosti posameznih nalog………………….123

Odgovori na težave………..……………………………………………………124

Simboli…………………………………………………….…127

Dodatek……………………………………………………...128

IZOBRAŽEVALNA IZD

ANALITIČNA KEMIJA

kisline- kompleksne snovi, sestavljen iz enega ali več vodikovih atomov, ki jih je mogoče nadomestiti s kovinskimi atomi, in kislih ostankov.

Razvrstitev kislin

1. Po številu vodikovih atomov: število vodikovih atomov ( n ) določa bazičnost kislin:

n= 1 monobaza

n= 2 dibaza

n= 3 tribaze

2. Po sestavi:

a) Tabela kislin, ki vsebujejo kisik, kislinskih ostankov in ustreznih kislinskih oksidov:

b) Tabela brezkisikovih kislin

Fizikalne lastnosti kislin

Mnoge kisline, kot so žveplova, dušikova in klorovodikova, so brezbarvne tekočine. znane so tudi trdne kisline: ortofosforna, metafosforna HPO 3, borova H 3 BO 3 . Skoraj vse kisline so topne v vodi. Primer netopne kisline je silicijeva kislina H2SiO3 . Kisle raztopine imajo kisel okus. Številnim sadjem na primer kisline, ki jih vsebujejo, dajejo kiselkast okus. Od tod tudi imena kislin: citronska, jabolčna itd.

Metode za proizvodnjo kislin

Kemijske lastnosti kislin

1. Spremenite barvo indikatorjev

2. Reagirajte s kovinami v vrsti dejavnosti do H 2

(razen HNO 3 – dušikova kislina)

Video "Interakcija kislin s kovinami"

Jaz + KISLINA = SOL + H 2 (r. zamenjava)

Zn + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2

3. Z bazičnimi (amfoternimi) oksidi – kovinski oksidi

Video "Interakcija kovinskih oksidov s kislinami"

Krzno x O y + KISLINA = SOL + H 2 O (menjalni rubelj)

4. Reagirajte z bazami – reakcija nevtralizacije

KISLINA + BAZA= SOL+ H 2 O (menjalni rubelj)

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

5. Reagirajte s solmi šibkih, hlapnih kislin - če nastane kislina, se obori ali razvije plin:

2 NaCl (tv.) + H 2 SO 4 (konc.) = Na 2 SO 4 + 2HCl ( r . izmenjava )

Video "Interakcija kislin s solmi"

6. Razgradnja kislin, ki vsebujejo kisik, pri segrevanju

(razen H 2 torej 4 ; H 3 P.O. 4 )

KISLINA = KISLINSKI OKSID + VODA (r. razširitev)

Ne pozabite!Nestabilne kisline (ogljikova in žveplova kislina) - razpadejo na plin in vodo:

H 2 CO 3 ↔ H 2 O + CO 2

H 2 SO 3 ↔ H 2 O + SO 2

Vodikova sulfidna kislina v izdelkih sprošča kot plin:

CaS + 2HCl = H 2 S+ PriblCl2

NALOGE NALOGE

št. 1. Kemijske formule kislin razdeli v tabelo. Dajte jim imena:

LiOH, Mn 2 O 7, CaO, Na 3 PO 4, H 2 S, MnO, Fe (OH) 3, Cr 2 O 3, HI, HClO 4, HBr, CaCl 2, Na 2 O, HCl, H 2 SO 4, HNO 3, HMnO 4, Ca (OH) 2, SiO 2, kisline

Bes-sour-

sorodniki

Vsebuje kisik

topen

netopno

eno-

osnovni

dvoosnovni

triosnovni

št. 2. Zapiši reakcijske enačbe:

Ca+HCl

Na+H2SO4

Al+H2S

Ca+H3PO4
Poimenujte produkte reakcije.

št. 3. Zapiši reakcijske enačbe in poimenuj produkte:

Na 2 O + H 2 CO 3

ZnO + HCl

CaO + HNO3

Fe 2 O 3 + H 2 SO 4

št. 4. Zapišite enačbe za reakcije kislin z bazami in solmi:

KOH + HNO3

NaOH + H2SO3

Ca(OH) 2 + H 2 S

Al(OH) 3 + HF

HCl + Na 2 SiO 3

H2SO4 + K2CO3

HNO3 + CaCO3

Poimenujte produkte reakcije.

VAJE

Trener št. 1. "Formula in imena kislin"

Trener št. 2. "Vzpostavitev korespondence: formula kisline - formula oksida"

Varnostni ukrepi - Prva pomoč, če kisline pridejo v stik s kožo

Varnostni ukrepi -

kisline- elektroliti, pri disociaciji katerih iz pozitivnih ionov nastanejo samo ioni H +:

HNO 3 ↔ H + + NO 3 - ;

CH 3 COOH↔ H + +CH 3 COO — .

Vse kisline delimo na anorganske in organske (karboksilne), ki imajo tudi svojo (notranjo) klasifikacijo.

V normalnih pogojih obstajajo znatne količine anorganskih kislin tekoče stanje, nekateri - v trdno stanje(H 3 PO 4, H 3 BO 3).

Organske kisline z do 3 ogljikovimi atomi so zelo mobilne, brezbarvne tekočine z značilnim ostrim vonjem; kisline s 4-9 ogljikovimi atomi so oljnate tekočine neprijetnega vonja, kisline z veliko število ogljikovi atomi - trdne snovi, netopen v vodi.

Kemijske formule kislin

Razmislimo o kemijskih formulah kislin na primeru več predstavnikov (tako anorganskih kot organskih): klorovodikova kislina - HCl, žveplova kislina - H 2 SO 4, fosforjeva kislina - H 3 PO 4, ocetna kislina - CH 3 COOH in benzojska kislina - C 6 H5COOH. Kemijska formula kaže kakovost in kvantitativna sestava molekule (koliko in kateri atomi so vključeni v določeno spojino) S pomočjo kemijske formule lahko izračunate molekulska masa kisline (Ar(H) = 1 amu, Ar(Cl) = 35,5 amu, Ar(P) = 31 amu, Ar(O) = 16 amu.mu, Ar(S) = 32 amu, Ar(C) = 12. ure):

Mr(HCl) = Ar(H) + Ar(Cl);

Mr(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5.

Mr(H 2 SO 4) = 2×Ar(H) + Ar(S) + 4×Ar(O);

Mr(H 2 SO 4) = 2×1 + 32 + 4×16 = 2 + 32 + 64 = 98.

Mr(H 3 PO 4) = 3×Ar(H) + Ar(P) + 4×Ar(O);

Mr(H 3 PO 4) = 3×1 + 31 + 4×16 = 3 + 31 + 64 = 98.

Mr(CH 3 COOH) = 3×Ar(C) + 4×Ar(H) + 2×Ar(O);

Mr(CH 3 COOH) = 3×12 + 4×1 + 2×16 = 36 + 4 + 32 = 72.

Mr(C 6 H 5 COOH) = 7×Ar(C) + 6×Ar(H) + 2×Ar(O);

Mr(C 6 H 5 COOH) = 7 × 12 + 6 × 1 + 2 × 16 = 84 + 6 + 32 = 122.

Strukturne (grafične) formule kislin

Strukturna (grafična) formula snovi je bolj jasna. Prikazuje, kako so atomi med seboj povezani znotraj molekule. Naj navedemo strukturne formule vsake od zgornjih spojin:

riž. 1. Strukturna formula klorovodikova kislina.

riž. 2. Strukturna formula žveplove kisline.

riž. 3. Strukturna formula fosforne kisline.

riž. 4. Strukturna formula ocetne kisline.

riž. 5. Strukturna formula benzojske kisline.

Ionske formule

Vse anorganske kisline so elektroliti, tj. sposobni disociirati v vodni raztopini na ione:

HCl ↔ H + + Cl - ;

H 2 SO 4 ↔ 2H + + SO 4 2-;

H 3 PO 4 ↔ 3H + + PO 4 3- .

Primeri reševanja problemov

PRIMER 1

PRIMER 2

Soli – snovi, ki jih lahko obravnavamo kot produkt zamenjave vodikovih atomov v kislini s kovinskimi atomi ali skupino atomov. Obstaja 5 vrst soli: srednja (normalna), kisla, bazična, dvojna, kompleksna, ki se razlikujejo po naravi ionov, ki nastanejo med disociacijo.

1.Srednje soli so produkti popolne zamenjave vodikovih atomov v molekuli kisline. Sestava soli: kation - kovinski ion, anion - ion kislinskega ostanka Na 2 CO 3 - natrijev karbonat

Na 3 PO 4 - natrijev fosfat

Na 3 PO 4 = 3Na + + PO 4 3-

kationski anion

2.Kisle soli – produkti nepopolne zamenjave vodikovih atomov v molekuli kisline. Anion vsebuje vodikove atome.

NaH 2 PO 4 =Na + + H 2 PO 4 -

Dihidrogenfosfatni kationski anion

Kisle soli proizvajajo samo polibazične kisline, kadar je količina vzete baze nezadostna.

H2SO4 +NaOH=NaHSO4 +H2O

vodikov sulfat

Z dodajanjem odvečne alkalije lahko kislo sol pretvorimo v medij

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

3.Bazične soli – produkti nepopolne substitucije hidroksidnih ionov na osnovi kislinski ostanek. Kation vsebuje hidrokso skupino.

CuOHCl=CuOH + +Cl -

hidroksokloridni kationski anion

Bazične soli lahko tvorijo samo polikislinske baze

(baze, ki vsebujejo več hidroksilnih skupin), ko medsebojno delujejo s kislinami.

Cu(OH) 2 +HCl=CuOHCl+H2O

Bazično sol lahko pretvorite v srednjo sol tako, da jo obdelate s kislino:

CuOHCl+HCl=CuCl2+H2O

4.Dvojne soli – vsebujejo katione več kovin in anione ene kisline

KAl(SO 4) 2 = K + + Al 3+ + 2SO 4 2-

kalijev aluminijev sulfat

Značilne lastnosti Vse obravnavane vrste soli so: izmenjevalne reakcije s kislinami, alkalijami in med seboj.

Za poimenovanje soli uporabite rusko in mednarodno nomenklaturo.

Rusko ime soli je sestavljeno iz imena kisline in imena kovine: CaCO 3 - kalcijev karbonat.

Za kisle soli je uveden "kisli" aditiv: Ca(HCO 3) 2 - kisli kalcijev karbonat. Če želite poimenovati glavne soli, dodajte "bazično": (СuOH) 2 SO 4 - bazični bakrov sulfat.

Najbolj razširjena je mednarodna nomenklatura. Ime soli po tej nomenklaturi je sestavljeno iz imena aniona in imena kationa: KNO 3 - kalijev nitrat. Če ima kovina drugačno valenco v spojini, je navedena v oklepajih: FeSO 4 - železov sulfat (III).

Za soli kislin, ki vsebujejo kisik, se imenu doda pripona "at", če ima element, ki tvori kislino, višjo valenco: KNO 3 - kalijev nitrat; pripona "it", če ima element, ki tvori kislino, nižjo valenco: KNO 2 - kalijev nitrit. V primerih, ko element, ki tvori kislino, tvori kisline v več kot dveh valenčnih stanjih, se vedno uporablja pripona »at«. Poleg tega, če ima višjo valenco, se doda predpona "per". Na primer: KClO 4 – kalijev perklorat. Če element, ki tvori kislino, tvori nižjo valenco, se uporabi pripona "to" z dodatkom predpone "hipo". Na primer: KClO – kalijev hipoklorit. Za soli, ki jih tvorijo kisline, ki vsebujejo različne količine vode, dodamo predponi "meta" in "orto". Na primer: NaPO 3 - natrijev metafosfat (sol metafosforne kisline), Na 3 PO 4 - natrijev ortofosfat (sol ortofosforne kisline). V naslovu kisla sol uvedena je predpona »hidro«. Na primer: Na 2 HPO 4 – natrijev hidrogenfosfat (če ima anion en vodikov atom) in predpona »hidro« z grško številko (če je vodikovih atomov več) – NaH 2 PO 4 – natrijev dihidrogenfosfat. Predpona "hydroxo" je uvedena v imena glavnih soli. Na primer: FeOHCl – železov hidroksiklorid (I).

5. Kompleksne soli – spojine, ki pri disociaciji tvorijo kompleksne ione (nabite komplekse). Pri pisanju kompleksnih ionov je običajno, da jih zapremo v oglate oklepaje. Na primer:

Ag(NH 3) 2  Cl = Ag(NH 3) 2  + + Cl -

K 2 PtCl 6  = 2K + + PtCl 6  2-

Po idejah, ki jih je predlagal A. Werner, v kompleksni povezavi obstajajo notranje in zunanje sfere. Tako je na primer v obravnavanih kompleksnih spojinah notranja krogla sestavljena iz kompleksnih ionov Ag(NH 3) 2  + in PtCl 6  2-, zunanja krogla pa Cl - in K +. Osrednji atom ali ion notranje sfere se imenuje kompleksirno sredstvo. V predlaganih spojinah sta to Ag +1 in Pt +4. Molekule ali ioni nasprotnega predznaka, koordinirani okoli kompleksirajočega sredstva, so ligandi. V obravnavanih spojinah sta to 2NH 3 0 in 6Cl -. Število ligandov kompleksnega iona določa njegovo koordinacijsko število. V predlaganih spojinah je enak 2 oziroma 6.

Komplekse ločimo po predznaku električnega naboja

1.Kationski (usklajevanje okoli pozitivnega iona nevtralnih molekul):

Zn +2 (NH 3 0) 4 Cl 2 -1 ; Al +3 (H 2 O 0) 6  Cl 3 -1

2.Anionski (usklajevanje okoli kompleksirajočega sredstva v pozitivnem oksidacijskem stanju liganda, ki ima negativna stopnja oksidacija):

K 2 +1 Be +2 F 4 -1 ; K 3 +1 Fe +3 (CN -1) 6 

3. Nevtralni kompleksi – kompleksne spojine brez zunanje sferePt + (NH 3 0) 2 Cl 2 -  0. Za razliko od spojin z anionskimi in kationskimi kompleksi nevtralni kompleksi niso elektroliti.

Disociacija kompleksnih spojin v notranjo in zunanjo sfero se imenuje primarni . Poteka skoraj v celoti kot močni elektroliti.

Zn (NH 3) 4 Cl 2 → Zn (NH 3) 4  +2 + 2Cl ─

K 3 Fe(CN) 6 → 3 K + +Fe(CN) 6  3 ─

Kompleksni ion (nabit kompleks) v kompleksni spojini tvori notranjo koordinacijsko sfero, preostali ioni tvorijo zunanjo sfero.

V kompleksni spojini K 3 je kompleksni ion 3-, sestavljen iz kompleksirajočega sredstva - iona Fe 3+ in ligandov - CN ─ ionov, notranja sfera spojine, ioni K + pa tvorijo zunanjo sfero.

Ligandi, ki se nahajajo v notranji sferi kompleksa, so vezani s kompleksirnim sredstvom veliko močneje in njihova eliminacija med disociacijo se zgodi le v majhni meri. Imenuje se reverzibilna disociacija notranje sfere kompleksne spojine sekundarni .

Fe(CN) 6  3 ─ Fe 3+ + 6CN ─

Sekundarna disociacija kompleksa se pojavi glede na vrsto šibkih elektrolitov. Algebraična vsota nabojev delcev, ki nastanejo med disociacijo kompleksnega iona, je enaka naboju kompleksa.

Imena kompleksnih spojin, pa tudi imena običajnih snovi, so sestavljena iz ruskih imen kationov in latinskih imen anionov; tako kot v navadnih snoveh se v kompleksnih spojinah prvi imenuje anion. Če je anion kompleksen, je njegovo ime sestavljeno iz imena ligandov s končnico "o" (Cl - - kloro, OH - - hidrokso itd.) In latinskega imena kompleksirajočega sredstva s pripono "at" ; število ligandov je, kot običajno, označeno z ustrezno številko. Če je kompleksirno sredstvo element, ki lahko kaže spremenljivo oksidacijsko stanje, je številčna vrednost oksidacijskega stanja, kot v imenih navadnih spojin, označena z rimsko številko v oklepaju.

Primer: Imena kompleksnih spojin s kompleksnim anionom.

K 3 – kalijev heksacianoferat (III)

Kompleksni kationi v veliki večini primerov vsebujejo kot ligande nevtralne molekule vode H 2 O, imenovane "aqua", ali amoniaka NH 3, imenovane "amin". V prvem primeru se kompleksni kationi imenujejo aqua kompleksi, v drugem - amoniak. Ime kompleksnega kationa je sestavljeno iz imena ligandov, ki označuje njihovo število, in ruskega imena kompleksirajočega sredstva z navedeno vrednostjo njegovega oksidacijskega stanja, če je potrebno.

Primer: Imena kompleksnih spojin s kompleksnim kationom.

Cl 2 – tetramin cinkov klorid

Kompleksi se kljub svoji stabilnosti lahko uničijo v reakcijah, v katerih se ligandi vežejo v še bolj stabilne šibko disociirajoče spojine.

Primer: Razgradnja hidrokso kompleksa s kislino zaradi tvorbe šibko disociirajočih molekul H 2 O.

K 2 + 2H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + ZnSO 4 + 2H 2 O.

Ime kompleksne spojine začnejo z navedbo sestave notranje sfere, nato poimenujejo osrednji atom in njegovo oksidacijsko stanje.

V notranji sferi so najprej poimenovani anioni, ki latinskemu imenu dodajo končnico "o".

F -1 – fluoro Cl - - kloroCN - - cianoSO 2 -2 –sulfito

OH - - hidroksoNO 2 - - nitrito itd.

Potem se nevtralni ligandi imenujejo:

NH 3 – amin H 2 O – akva

Število ligandov je označeno z grškimi številkami:

I – mono (običajno ni označeno), 2 – di, 3 – tri, 4 – tetra, 5 – penta, 6 – heksa. Nato preidemo na ime centralatoma (kompleksirajoče sredstvo). Upošteva se naslednje:

Če je kompleksirno sredstvo del kationa, se uporabi rusko ime elementa in stopnja njegove oksidacije je navedena v oklepaju z rimskimi številkami;

Če je kompleksirno sredstvo del aniona, se uporabi latinsko ime elementa, pred njim je navedeno njegovo oksidacijsko stanje, na koncu pa se doda končnica "at".

Po oznaki notranje sfere so navedeni kationi ali anioni, ki se nahajajo v zunanji sferi.

Pri oblikovanju imena kompleksne spojine je treba zapomniti, da se ligandi, vključeni v njeno sestavo, lahko mešajo: električno nevtralne molekule in nabiti ioni; ali nabiti ioni različnih vrst.

Ag +1 NH 3  2 Cl– diaminsrebrov (I) klorid

K 3 Fe +3 CN 6 - heksaciano (III) kalijev ferat

NH 4  2 Pt +4 OH 2 Cl 4 – dihidroksotetrakloro(IV) amonijev platinat

Pt +2 NH 3  2 Cl 2 -1  o - diamin diklorid-platina x)

X) v nevtralnih kompleksih je ime kompleksirajočega sredstva navedeno v imenovalniku