تعامل در شیمی به چه معناست؟ انواع واکنش های شیمیایی رابطه ژنتیکی بین طبقات مواد معدنی

طبقه بندی مواد معدنیبر اساس ترکیب شیمیایی- ساده ترین و ثابت ترین مشخصه در طول زمان. ترکیب شیمیایییک ماده نشان می دهد که کدام عناصر در آن وجود دارد و با چه نسبت عددی برای اتم های آنها.

عناصربه طور مشروط به عناصر فلزی و غیرفلزی تقسیم می شود خواص فلزی. اولین آنها همیشه شامل می شوند کاتیون هامواد چند عنصری (فلزخواص)، دوم - در ترکیب آنیون ها (غیر فلزیخواص). با توجه به قانون دوره ایدر دوره ها و گروه های بین این عناصر عناصر آمفوتریک وجود دارد که به طور همزمان خواص فلزی و غیرفلزی را به یک درجه از خود نشان می دهند. (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 تعاریفی از طبقات مواد معدنی که مهمترین آنهاست، آورده شده است خواص شیمیاییو روش های بدست آوردن

مواد معدنی- ترکیبات تشکیل شده توسط همه عناصر شیمیایی (به جز بیشتر ترکیبات آلیکربن). 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.

غیر فلزات در مقایسه با فلزات معمولی ظرفیت اکسیداسیون بالایی دارند.

آمفیژن ها- مواد ساده آمفوتریک، توسط عناصر تشکیل شده استبا خواص آمفوتریک (دوگانه) (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 دارای هیدروکسیدهای اسیدی متناظر نیستند، 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، دو اسید تشکیل می دهند:

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 درجهاکسیداسیون) 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. اکسید آمفوتریک s 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 نیز ممکن است حاوی اکسیژن O -II 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 روش های 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 جایگزین گروه های هیدروکسی خود می شوند باقی مانده های اسیدبا تشکیل نمک ها، عناصر فلزی حالت اکسیداسیون خود را در کاتیون های نمک حفظ می 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 رقیق محلول آبیکاتیون 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 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، به جز منیزیم، فهرست نشده اند، 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 اکسیژنیا 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، مشخص تر است. خواص اسیدیهیدروکسیدها (و/یا اکسیدهای مربوطه).

نمک ها- اتصالات متشکل از کاتیون هاهیدروکسیدهای پایه یا آمفوتریک (به عنوان بازی) و آنیون ها(بقایای) هیدروکسیدهای اسیدی یا آمفوتریک (به عنوان اسیدی). در مقابل 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 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 پایه + اکسید اسید >…

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 سایر محصولات 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 ​​در محلول - الکترولیت های قوی(کاملاً جدا شود).

نمک های اسیدیحاوی بقایای اسید اسیدی (با هیدروژن) HCO 3 -، H 2 PO 4 2-، HPO 4 2-، و غیره، با عمل هیدروکسیدهای بازی و آمفوتر یا نمک های متوسط ​​هیدروکسیدهای اسید اضافی حاوی حداقل دو اتم هیدروژن تشکیل می شوند. 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 اسیدیتبدیل به میانگین:

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، به عنوان مثال FeNO 3 (OH)، Ca 2 SO 4 (OH) 2، Cu 2 CO 3 (OH) 2، با عمل هیدروکسیدهای اسیدی تشکیل می شوند. بیش از حدیک هیدروکسید پایه 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 اضافه کردن 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 مورد آنها بحث شده است شیمی معدنیبه طور جداگانه برای غیر فلزات گروه های مختلف جدول تناوبی; در این حالت طبقه بندی بر اساس نوع آنیون انجام می شود.

نمونه ها:

الف) 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

د) 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 شیمیاییاز جمله این ترکیبات دوتایی عبارتند از:

کووالانسی: OF 2، IF 7، H 2 S، P 2 S 5، NH 3، H 2 O 2

یونی: Nal، K2 Se، Mg 3 N 2، CaC 2، Na 2 O 2، KO 2

ملاقات کنید دو برابر کردن(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 یونی نمک های پیچیده(به جز هیدروکسو کمپلکس) نیز به این کلاس تعلق دارند مواد پیچیده(اگرچه معمولا به طور جداگانه درمان می شود)، به عنوان مثال:

SO 4 K 4 Na 3

Cl K 3 K 2

ترکیبات دوتایی شامل کووالانسی است ترکیبات پیچیدهبدون کره بیرونی، برای مثال، [N(CO) 4].

با 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.

نمونه 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 ها که در سری ولتاژ سمت چپ هیدروژن هستند و با آب واکنش نمی دهند، با اسیدهای قوی HCl، HBr و HI (در نمای کلی NG) در یک محلول رقیق و هیدروژن را از آنها جابجا می کند (واکنش هایی که در واقع رخ می دهند 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 فلزات و آمفیژن ها (و همچنین کاتیون آمونیوم NH 4 +) و آنیون ها (بقایای) 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 اند):

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)

استثنائات:

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 طبقه، به جز آنهایی که به زیر کلاسهای جداگانه اسیدها و نمکهای بدون اکسیژن اختصاص داده شده اند.

روش های به دست آوردن ترکیبات دوتایی این زیر کلاس متنوع است، ساده ترین آنها برهمکنش مواد ساده است (واکنش های واقعی 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، C

1. 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 طول 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 مولکولی واکنش

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 مشتق شده 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- معادلات را بنویسید واکنش های احتمالیطبق طرح

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 طول واکنش های شیمیاییاز برخی مواد، برخی دیگر به دست می آیند (با آن اشتباه گرفته نشود واکنش های هسته ای، که در آن یک عنصر شیمیایی به عنصر دیگر تبدیل می شود).

هر واکنش شیمیایی با یک معادله شیمیایی توصیف می شود:

واکنش دهنده ها → محصولات واکنش

فلش جهت واکنش را نشان می دهد.

به عنوان مثال:

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 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 کرد: بسته به شرایط واکنش یا نسبت معرف های وارد شده به واکنش، محصولات مختلفی می تواند نتیجه آن 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 واکنش‌های جانشینی مضاعف، دو الکترون از قبل جایگزین شده‌اند. چنین واکنش هایی نیز نامیده می شود واکنش های مبادله ای. چنین واکنش هایی در محلول با تشکیل موارد زیر انجام می شود:

• نامحلول جامد(واکنش های بارش)؛
• 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 شکل یونی وجود خواهد داشت. 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 واکنشهای متقابل مواد با اکسیژن گازی در هوا هستند که معمولاً در آنها تعداد زیادیانرژی به صورت گرما و نور. 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.

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 شیمیاییاین جهان به وضوح در پیوند ژنتیکی مواد آشکار می شود که در سری های به اصطلاح ژنتیکی منعکس می شود. بیایید بیشترین را برجسته کنیم ویژگی های مشخصهچنین ردیف هایی

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 توسط 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:

می توان از قبل کامل در نظر گرفت: شروع شد ماده سادهبرم و به آن ختم شد.

با جمع بندی موارد فوق می توان تعریف زیر را از سری ژنتیکی ارائه داد.

سریال ژنتیک- این یک سری مواد است - نمایندگان کلاس های مختلف، که ترکیبات یک هستند عنصر شیمیایی، 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 فرار. اتصال هیدروژنیغیر فلزی 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.

به عنوان مثال:
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