7. Savak. Só. A szervetlen anyagok osztályai közötti kapcsolat

7.1. Sav

A savak elektrolitok, amelyek disszociációja során csak a H + hidrogénkationok képződnek pozitív töltésű ionokként (pontosabban hidrogénionok H 3 O +).

Egy másik meghatározás: a savak azok összetett anyagok hidrogénatomból és savmaradékokból áll (7.1. táblázat).

7.1. táblázat

Egyes savak, savmaradékok és sók képlete és neve

Sav formula	Sav név	Savmaradék (anion)	Sók neve (közepes)
HF	Hidrofluor (hidrogén-fluor)	F -	Fluorid
HCl	Sósav (sósav)	Cl -	Kloridok
HBr	Hidrobróm	Br -	Bromidok
SZIA	Hidrogén-jodid	én -	Jodidok
H 2 S	Hidrogén-szulfid	S 2−	Szulfidok
H 2 SO 3	Kénes	SO 3 2 -	Szulfitok
H 2 SO 4	Kén	SO 4 2 -	Szulfátok
HNO 2	Nitrogéntartalmú	NO 2 -	Nitrit
HNO 3	Nitrogén	NO 3 -	Nitrátok
H 2 SiO 3	Szilícium	SiO 3 2 -	Szilikátok
HPO 3	Metafoszforos	PO 3 -	Metafoszfátok
H 3 PO 4	Ortofoszforos	PO 4 3 -	Ortofoszfátok (foszfátok)
H 4 P 2 O 7	Pirofoszforos (bifoszforos)	P 2 O 7 4 -	Pirofoszfátok (difoszfátok)
HMnO 4	Mangán	MnO 4 -	Permanganátok
H 2 CrO 4	Króm	CrO 4 2 -	Kromátok
H 2 Cr 2 O 7	Dichromic	Cr 2 O 7 2 -	Dikromaták (dikromátok)
H 2 SeO 4	Szelén	SeO 4 2 -	Szelenátok
H 3 BO 3	Borna	BO 3 3 -	Ortoborátok
HClO	Hipoklóros	ClO -	Hipokloritok
HClO 2	Klorid	ClO 2 -	Klorit
HClO 3	Klóros	ClO 3 -	Klorátok
HClO 4	Klór	ClO 4 -	Perklorátok
H 2 CO 3	Szén	CO 3 3 -	Karbonátok
CH 3 COOH	Ecetes	CH 3 COO -	Acetátok
HCOOH	Formic	HCOO -	Formátumok

Normál körülmények között savak lehetnek szilárd anyagok(H 3 PO 4, H 3 BO 3, H 2 SiO 3) és folyadékok (HNO 3, H 2 SO 4, CH 3 COOH). Ezek a savak létezhetnek külön-külön (100%) és hígított ill koncentrált oldatok... Például külön-külön és oldatokban is ismert a H 2 SO 4, HNO 3, H 3 PO 4, CH 3 COOH.

Számos savat csak oldatokban ismerünk. Ezek mind hidrogén-halogenidek (HCl, HBr, HI), hidrogén-szulfid H 2 S, hidrogén-cianid (hidrogén-cianid HCN), szénsavas H 2 CO 3, kénes H 2 SO 3 sav, amelyek gázok vizes oldatai. Például a sósav HCl és H 2 O keveréke, a szénsav pedig CO 2 és H 2 O keveréke. Nyilvánvaló, hogy helytelen a „sósavoldat” kifejezést használni.

A legtöbb sav vízben oldódik, oldhatatlan kovasav H 2 SiO 3. A savak túlnyomó többsége rendelkezik molekuláris szerkezet... Példák a savak szerkezeti képleteire:

A legtöbb molekulában oxigéntartalmú savak minden hidrogénatom oxigénhez kötődik. De vannak kivételek is:

A savakat számos jellemző szerint osztályozzák (7.2. táblázat).

7.2. táblázat

A savak osztályozása

Osztályozási attribútum	Sav típusú	Példák
A savmolekula teljes disszociációja során keletkező hidrogénionok száma	Egybázisú	HCl, HNO 3, CH 3 COOH
	Bibasic	H2SO4, H2S, H2CO3
	Tribasic	H3PO4, H3AsO4
Oxigénatom jelenléte vagy hiánya a molekulában	Oxigéntartalmú (savas hidroxidok, oxosavak)	HNO 2, H 2 SiO 3, H 2 SO 4
	Oxigénmentes	HF, H2S, HCN
Disszociációs fok (erősség)	Erős (teljesen disszociált, erős elektrolitok)	HCl, HBr, HI, H 2 SO 4 (hígított), HNO 3, HClO 3, HClO 4, HMnO 4, H 2 Cr 2 O 7
	Gyenge (részben disszociál, gyenge elektrolitok)	HF, HNO 2, H 2 SO 3, HCOOH, CH 3 COOH, H 2 SiO 3, H 2 S, HCN, H 3 PO 4, H 3 PO 3, HClO, HClO 2, H 2 CO 3, H 3 BO 3, H 2 SO 4 (tömény)
Oxidáló tulajdonságok	H + ionok miatti oxidálószerek (feltételesen nem oxidáló savak)	HCl, HBr, HI, HF, H 2 SO 4 (hígított), H 3 PO 4, CH 3 COOH
	Az anion miatti oxidálószerek (savas oxidálószerek)	HNO 3, HMnO 4, H 2 SO 4 (konc), H 2 Cr 2 O 7
	Redukálószerek anion miatt	HCl, HBr, HI, H 2 S (de nem HF)
Hőstabilitás	Csak megoldásokban létezik	H 2 CO 3, H 2 SO 3, HClO, HClO 2
	Melegítés hatására könnyen lebomlik	H 2 SO 3, HNO 3, H 2 SiO 3
	Hőstabil	H2SO4 (tömény), H3PO4

Minden közös Kémiai tulajdonságok A savak vizes oldataiban feleslegben lévő H + (H 3 O +) hidrogénkationnak köszönhető.

1. A savak vizes oldatai a H + ionok feleslege miatt az ibolya és a metilnarancs lakmusz színét vörösre változtatják (a fenolftalein nem változtatja meg a színét, színtelen marad). Vizes oldatban, gyenge szénsav A lakmusz nem piros, hanem rózsaszín, a nagyon gyenge kovasav csapadék feletti oldat egyáltalán nem változtatja meg az indikátorok színét.

2. A savak kölcsönhatásba lépnek bázikus oxidokkal, bázisokkal és amfoter hidroxidokkal, ammónia-hidráttal (lásd a 6. fejezetet).

7.1. példa. A BaO → BaSO 4 transzformáció végrehajtásához használhatja: a) SO 2; b) H2S04; c) Na2S04; d) SO 3.

Megoldás. Az átalakítás H 2 SO 4 segítségével hajtható végre:

BaO + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + H 2 O

BaO + SO 3 = BaSO 4

A Na 2 SO 4 nem lép reakcióba BaO-val, és a BaO SO 2 -vel való reakciójában bárium-szulfit képződik:

BaO + SO 2 = BaSO 3

Válasz: 3).

3. A savak az ammóniával és annak vizes oldataival reagálva ammóniumsókat képeznek:

HCl + NH 3 = NH 4 Cl - ammónium-klorid;

H 2 SO 4 + 2NH 3 = (NH 4) 2 SO 4 - ammónium-szulfát.

4. A nem oxidáló savak sóképződéssel és hidrogén felszabadulásával reagálnak az aktivitási vonalban elhelyezkedő fémekkel hidrogénné:

H 2 SO 4 (hígított) + Fe = FeSO 4 + H 2

2HCl + Zn = ZnCl 2 = H 2

Az oxidáló savak (HNO 3, H 2 SO 4 (konc)) fémekkel való kölcsönhatása nagyon specifikus, és az elemek és vegyületeik kémiájának vizsgálatakor figyelembe veszik.

5. A savak kölcsönhatásba lépnek a sókkal. A reakciónak számos jellemzője van:

a) a legtöbb esetben, amikor több mint erős sav gyengébb sav sójával gyenge sav sója és gyenge sav sója keletkezik, vagy ahogy mondani szokás, az erősebb sav kiszorítja a gyengébbet. A savak csökkenő erejének sorozata így néz ki:

Példák a folyamatban lévő reakciókra:

2HCl + Na 2 CO 3 = 2NaCl + H 2 O + CO 2

H 2 CO 3 + Na 2 SiO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 SiO 3 ↓

2CH 3 COOH + K 2 CO 3 = 2CH 3 COOK + H 2 O + CO 2

3H 2SO 4 + 2K 3 PO 4 = 3K 2 SO 4 + 2H 3 PO 4

Ne lépjenek kölcsönhatásba egymással, például KCl és H 2 SO 4 (hígítás), NaNO 3 és H 2 SO 4 (hígítás), K 2 SO 4 és HCl (HNO 3, HBr, HI), K 3 PO 4 és H2CO3, CH3COOK és H2CO3;

b) bizonyos esetekben egy gyengébb sav kiszorítja az erősebbet a sóból:

CuSO 4 + H 2 S = CuS ↓ + H 2 SO 4

3AgNO 3 (hígított) + H 3 PO 4 = Ag 3 PO 4 ↓ + 3HNO 3.

Ilyen reakciók akkor lehetségesek, ha a kapott sók csapadéka nem oldódik fel a keletkező híg erős savakban (H 2 SO 4 és HNO 3);

c) erős savakban oldhatatlan csapadék képződése esetén egy erős sav és egy másik erős sav által képzett só reakciója lehetséges:

BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HCl

Ba (NO 3) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HNO 3

AgNO 3 + HCl = AgCl ↓ + HNO 3

Példa 7.2. Jelölje be azt a sort, amelyben a H 2 SO 4 (dil) reakcióba lépő anyagok képlete szerepel.

1) Zn, Al 2O 3, KCl (p-p); 3) NaNO3 (p-p), Na2S, NaF 2) Cu(OH)2, K2CO3, Ag; 4) Na 2SO 3, Mg, Zn (OH) 2.

Megoldás. A 4. sorozatba tartozó összes anyag kölcsönhatásba lép a H 2 SO 4-gyel (dil):

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

Mg + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2

Zn (OH) 2 + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + 2H 2 O

Az 1) sorban a reakció KCl-al (p-p) nem kivitelezhető, a 2. sorban - Ag-vel, a 3. sorban - NaNO 3-mal (p-p).

Válasz: 4).

6. A tömény kénsav nagyon specifikusan viselkedik a sókkal való reakciókban. Nem illékony és termikusan stabil sav, ezért minden erős savat kiszorít a szilárd (!) sókból, mivel azok illékonyabbak, mint a H 2 SO 4 (konc):

KCl (TV) + H 2 SO 4 (tömény) KHSO 4 + HCl

2KCl (TV) + H 2 SO 4 (konc) K 2 SO 4 + 2HCl

Az erős savak (HBr, HI, HCl, HNO 3, HClO 4) által képzett sók csak tömény kénsavval és csak szilárd állapotban lépnek reakcióba.

7.3. példa. A tömény kénsav a hígítással ellentétben reagál:

3) KNO 3 (TV);

Megoldás. Mindkét sav reagál KF, Na 2 CO 3 és Na 3 PO 4, és csak H 2 SO 4 (tömény) KNO 3 (s).

Válasz: 3).

A savak előállításának módjai nagyon változatosak.

Anoxikus savak kap:

• a megfelelő gázok vízben való feloldásával:

HCl (g) + H 2 O (l) → HCl (p-p)

H 2 S (g) + H 2 O (g) → H 2 S (oldat)

• sókból erősebb vagy kevésbé illékony savakkal való helyettesítéssel:

FeS + 2HCl = FeCl 2 + H 2 S

KCl (TV) + H 2 SO 4 (konc) = KHSO 4 + HCl

Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 SO 3

Oxigénezett savak kap:

• feloldó releváns savas oxidok vízben, míg a savképző elem oxidációs állapota az oxidban és a savban változatlan marad (kivéve az NO 2):

N 2 O 5 + H 2 O = 2HNO 3

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

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

• nem fémek oxidációja oxidáló savakkal:

S + 6HNO 3 (konc) = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O

• egy erős sav kiszorításával egy másik erős sav sójából (ha a képződött savakban oldhatatlan csapadék képződik):

Ba (NO 3) 2 + H 2 SO 4 (hígítva) = BaSO 4 ↓ + 2HNO 3

AgNO 3 + HCl = AgCl ↓ + HNO 3

• illékony sav kiszorítása sóiból kevésbé illékony savval.

Erre a célra leggyakrabban nem illékony, termikusan stabil tömény kénsavat használnak:

NaNO 3 (TV) + H 2 SO 4 (konc) NaHSO 4 + HNO 3

KClO 4 (TV) + H 2 SO 4 (konc) KHSO 4 + HClO 4

• gyengébb sav kiszorítása sóiból erősebb savval:

Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 SO 4 = 3CaSO 4 ↓ + 2H 3 PO 4

NaNO 2 + HCl = NaCl + HNO 2

K 2 SiO 3 + 2HBr = 2KBr + H 2 SiO 3 ↓

Borsav: Általános leírása a természetben található anyagok, fizikai és kémiai jellemzők... A borkősavsók tulajdonságai. A gyártása...

Borkősav: szerkezeti képlet, tulajdonságai, előállítása és alkalmazása

A Masterwebről

04.12.2018 15:00

A borkősav a karbonsavak osztályába tartozik. Ez az anyag arról a tényről kapta a nevét, hogy előállításának fő forrása a szőlőlé. Ez utóbbi fermentációja során sav szabadul fel rosszul oldódó káliumsó formájában. Ennek az anyagnak a fő alkalmazási területe az élelmiszerek gyártása.

Általános leírása

A borkősav az aciklusos kétbázisú hidroxisavak kategóriájába tartozik, amelyek hidroxil- és karboxilcsoportokat is tartalmaznak. Az ilyen vegyületeket a karbonsavak hidroxilszármazékainak is tekintik. Ennek az anyagnak más nevei is vannak:

• dioxin borostyán;
• fogkő;
• 2,3-dihidroxi-butándisav.

A borkősav kémiai képlete: C4H6O6.

Ezt a vegyületet a sztereoizometria jellemzi, 3 formában létezhet. A borkősavak szerkezeti képlete az alábbi ábrán látható.

A legstabilabb a harmadik forma (mezo-borkősav). A D- és L-savak optikailag aktívak, de ezen izomerek keveréke, egyenértékű mennyiségben, optikailag inaktív. Ezt a savat r- vagy i-borkőnek is nevezik (racém, szőlő). Megjelenése szerint ez az anyag színtelen kristályok vagy fehér por.

Helyszín a természetben

Az L-borkősav (RR-borkősav) és a borkősav megtalálható a egy nagy szám szőlőben, feldolgozási termékeiben, valamint számos gyümölcs savanyú levében. Ezt a vegyületet először izolálták a borkőből – egy olyan üledékből, amely a borkészítés során kicsapódik. Kálium-tartarát és kalcium keveréke.

A mezovársav a természetben nem fordul elő. Csak megszerezni lehet mesterségesen- a D- és L-izomerek maró lúgjaiban forralva, valamint a maleinsav vagy fenol oxidációja során.

fizikai tulajdonságok

A fő fizikai tulajdonságok A borkősav a következők:

• Molekulatömeg - 150 amu. eszik.
• Olvadáspont: o D- vagy L-izomer - 170 °C; o szőlősav - 260 ° C; o mezo-borkősav - 140 °C.
• Sűrűség - 1,66-1,76 g / cm3.
• Oldhatóság - 135 g vízmentes anyag 100 g vízben (20 ° C hőmérsékleten).
• Égéshő - 1096,7 kJ / (g ∙ mol).
• Fajlagos hő - 1,26 kJ / (mol ∙ ° С).
• Moláris hőkapacitás - 0,189 kJ / (mol ∙ ° С).

A sav jól oldódik vízben, miközben hőfelvétel és az oldat hőmérsékletének csökkenése figyelhető meg.

A vizes oldatokból történő kristályosítás hidratált formában történik (2С4Н6О6) ∙ Н2О. A kristályok rombusz alakú prizmák. A mezoborkősavban prizmásak vagy pikkelyesek. 73 °C fölé melegítve vízmentes forma kristályosodik ki az alkoholból.

Kémiai tulajdonságok

A borkősav a többi hidroxisavhoz hasonlóan az alkoholok és savak összes tulajdonságával rendelkezik. A –COOH és –OH funkciós csoportok egymástól függetlenül reagálhatnak más vegyületekkel, és képződhetnek is kölcsönös befolyásolás egymás tetején, ami meghatározza ennek az anyagnak a kémiai jellemzőit:

• Elektrolitikus disszociáció. A borkősav erősebb elektrolit, mint a borkősav karbonsavak... A D- vagy L-izomerek disszociációja a legmagasabb, a mezo-borkősav pedig a legalacsonyabb.
• Savas és közepes sók (tartarátok) képződése. Ezek közül a leggyakoribbak: tartarát és kálium-tartarát, kalcium-tartarát.
• Kelát komplexek képzése különböző szerkezetű fémekkel. Ezen vegyületek összetétele a közeg savasságától függ.
• Oktatás észterek a karboxilcsoportban –OH helyettesítésével.

Amikor az L-borkősavat 165 °C-ra melegítjük, a termékben a mezo-borkősav és a borkősav dominál, 165-175 °C - szőlő, 175 °C felett - metaborkősav, amely sárgás gyantás anyag.

Szőlősav 130 °C-ra melegítve keverve sósav részben mezoinná alakul.

A só tulajdonságai

A borkősavsók jellemzői közül a következőket különböztetjük meg:

• Savanyú káliumsó KHC4H4O6 (kálium-hidrogén-tartarát, borkő): o vízben és alkoholban rosszul oldódik; o hosszan tartó expozíció esetén kicsapódik; o színtelen kis kristályok, amelyek alakja lehet rombusz, négyzet, hatszög vagy téglalap alakú; o relatív sűrűség - 1,973.
• Kalcium-tartarát CaC4H4O6: o megjelenés - rombos kristályok; o vízben rosszul oldódik.
• Közepes káliumsó K2C4H4 ∙ 0,5 H2O, savas kalciumsó CaH2 (C4H4O6) 2 - jól oldódik vízben.

Szintézis

A borkősav előállításához kétféle nyersanyag létezik:

• borkőmész (törköly, üledékes élesztő, borászati ​​alapanyagokból konyak-alkohol gyártási hulladék feldolgozási terméke);
• kálium-hidrogén-tartarát (a fiatal borban hűtéskor, valamint a szőlőlé sűrítésekor keletkezik).

A borkősav felhalmozódása a szőlőben a fajtától és az éghajlati viszonyoktól függ (hideg években kevésbé képződik).

A borkőmést először vizes mosással, szűréssel, centrifugálással tisztítják meg a szennyeződésektől. A kálium-hidrotorátot golyósmalomban vagy zúzógépben 0,1-0,3 mm-es szemcseméretűre őrlik, majd kalcium-klorid és karbonát felhasználásával cserekicsapás során mészvé alakítják.

A borkősav előállítását reaktorokban végzik. Először a gipsziszap mosása után vizet öntünk bele, majd 80-90 kg/m3 arányban fogkövet töltünk be. Ezt a masszát 70-80 ° C-ra melegítjük, kalcium-kloridot és mésztejet adunk hozzá. A fogkő lebomlása 3-3,5 óráig tart, majd a szuszpenziót leszűrjük és mossuk.

A savat a borkőmészből a H2SO4 saválló acélból készült reaktorban történő lebontásával izolálják. A masszát 85-90 °C-ra melegítjük. A folyamat végén a felesleges savat krétával semlegesítik. Ebben az esetben az oldat savassága legfeljebb 1,5 lehet. Ezután a borkősavoldatot bepároljuk és kikristályosítjuk. Az oldott gipsz kicsapódik.

Felhasználási területek

A borkősav felhasználása elsősorban az élelmiszeriparhoz köthető. Használata elősegíti az étvágy fokozását, a gyomor és a hasnyálmirigy szekréciós funkciójának fokozását, az emésztési folyamat javítását. Korábban a borkősavat széles körben használták savanyítóként, de mára a citromsav helyettesítette (beleértve a borkészítést, amikor a nagyon érett szőlőt feldolgozzák).

A diacetil-borkősav-észtert a kenyér minőségének javítására használják. Használatának köszönhetően nő a zsemlemorzsa porozitása és térfogata, valamint eltarthatósága.

A borkősav fő alkalmazási területei fizikai-kémiai tulajdonságainak köszönhetőek:

• savanyító és savasságszabályozó;
• antioxidáns;
• konzerváló;
• katalizátor vízzel történő szololízishez szerves szintézisés analitikai kémia.

Az élelmiszeriparban az anyagot E334 adalékanyagként használják élelmiszerekben, például:

• édességek, kekszek;
• konzerv zöldségek és gyümölcsök;
• zselék és lekvárok;
• alacsony alkoholtartalmú italok, limonádé.

A metaborkősavat stabilizátorként, adalékként használják a bor, a pezsgő zavarosodásának és a borkő megjelenésének megakadályozására.

Borkészítés és sörfőzés

Borkősavat adnak a sörléhez, ha annak szintje a vörösboroknál 0,65%, a fehéreknél 0,7-0,8% alatt van. A beállításokat az erjedés megkezdése előtt kell elvégezni. Először ezt egy vizsgálati mintán végezzük, majd az anyagot kis részletekben adjuk a sörléhez. Ha feleslegben van borkősav, hidegstabilizálást végzünk. Ellenkező esetben kristályok válnak ki a kereskedelmi borral töltött palackokban.

A sörgyártás során savat használnak a termesztett élesztő vadtól való mosására. Ez utóbbival a sör megfertőződése okozza a zavarosodását, romlását. Már kis mennyiségű borkősav (0,5-1,0%) hozzáadása semlegesíti ezeket a mikroorganizmusokat.

Kievyan street, 16 0016 Örményország, Jereván +374 11 233 255

Nos, hogy az alkoholokkal való ismerkedésem teljes legyen, egy másik jól ismert anyag - a koleszterin - képletét is megadom. Nem mindenki tudja, hogy ez egy egyértékű alkohol!

|`/`\\`|<`|w>`\`/|<`/w$color(red)HO$color()>\/`|0/`|/\<`|w>| _q_q_q<-dH>: a_q | 0<|dH>`/<`|wH>dH; #a_ (A-72)<_(A-120,d+)>-/-/<->`\

Pirossal jelöltem benne a hidroxilcsoportot.

Karbonsavak

Minden borász tudja, hogy a bort levegő nélkül kell tárolni. Ellenkező esetben savanyú lesz. De a kémikusok tudják az okot – ha újabb oxigénatomot adunk az alkoholhoz, savat kapunk.
Nézzük meg a savképleteket, amelyeket a számunkra már ismert alkoholokból nyernek:

Anyag			Csontváz képlet	Bruttó képlet
Metánsav (hangyasav)	H / C` | O | \ OH	HCOOH	O // \ OH
Etánsav (ecetsav)	H-C-C\O-H; H | #C | H	CH3-COOH	/ `| O | \ OH
Propánsav (metil-ecetsav)	H-C-C-C\O-H; H # 2 H; H | # 3 | H	CH3-CH2-COOH	\ / `| O | \ OH
Butánsav (vajsav)	H-C-C-C-C\O-H; H # 2 H; H # 3 H; H | # 4 | H	CH3-CH2-CH2-COOH	/ \ / `| O | \ OH
Általánosított képlet	(R) -C\ O-H	(R) -COOH vagy (R) -CO2H	(R) / `| O | \ OH

A szerves savak megkülönböztető jellemzője a karboxilcsoport (COOH) jelenléte, amely savas tulajdonságokat ad ezeknek az anyagoknak.

Aki próbálta az ecetet, az tudja, hogy nagyon savanyú. Ennek oka az ecetsav jelenléte. Az asztali ecet általában 3-15% ecetsavat tartalmaz, a többi (többnyire) vizet. A hígítatlan ecetsav fogyasztása életveszélyes.

A karbonsavak több karboxilcsoportot tartalmazhatnak. Ebben az esetben úgy hívják őket: kétbázisú, hárombázisú stb...

Sok más szerves sav található az élelmiszerekben. Íme csak néhány közülük:

Ezeket a savakat azokról az élelmiszerekről nevezték el, amelyekben megtalálhatók. Egyébként vegye figyelembe, hogy itt vannak olyan savak, amelyeknek hidroxilcsoportjuk is van, ami az alkoholokra jellemző. Az ilyen anyagokat ún hidroxikarbonsavak(vagy hidroxisavak).
Az egyes savak alá vannak írva, megadva a szerves anyagok azon csoportjának nevét, amelyhez tartoznak.

Radikálisok

A gyökök egy másik fogalom, amely befolyásolta a kémiai képleteket. Valószínűleg mindenki ismeri magát a szót, de a kémiában a radikálisoknak semmi közük politikusokhoz, rendbontókhoz és más, aktív pozíciót betöltő polgárokhoz.
Itt ezek csak molekulák töredékei. És most kitaláljuk, mi a sajátosságuk, és megismerkedünk a kémiai képletek írásának új módjával.

A szövegben fentebb már többször említettek általánosított képleteket: alkoholok - (R) -OH és karbonsavak - (R) -COOH. Hadd emlékeztesselek arra, hogy -OH és -COOH funkciós csoportok. R viszont a radikális. Nem csoda, hogy R betű formájában ábrázolják.

Pontosabban, a molekula egy hidrogénatomtól mentes részét egyértékű gyöknek nevezzük. Nos, ha kivonunk két hidrogénatomot, egy kétértékű gyököt kapunk.

A kémiában a gyököknek saját nevük van. Némelyikük latin elnevezést is kapott, hasonlóan az elemek megnevezéséhez. Ezenkívül a képletekben néha a gyököket rövidített formában is meg lehet jelölni, jobban emlékeztetve a durva képletekre.
Mindezt az alábbi táblázat szemlélteti.

Név	Szerkezeti képlet	Kijelölés	Rövid képlet	Példa az alkoholra
Metil	CH3- ()	Nekem	CH3	(Me) -OH	CH3OH
Etil	CH3-CH2- ()	Et	C2H5	(Et)-OH	C2H5OH
Ittak	CH3-CH2-CH2- ()	Pr	C3H7	(Pr)-OH	C3H7OH
izopropil	H3C \ CH (* `/ H3C *) - ()	i-Pr	C3H7	(i-Pr)-OH	(CH3) 2CHOH
fenil	`/`=`\//-\\-{}	Ph	C6H5	(Ph)-OH	C6H5OH

Szerintem itt minden világos. Csak arra a rovatra szeretném felhívni a figyelmet, amely példákat ad az alkoholokra. Egyes gyököket bruttó képletre hasonlító formában írják le, de a funkciós csoportot külön írják. Például a CH3-CH2-OH átalakul C2H5OH-vá.
Az elágazó láncokhoz, mint például az izopropil, konzolos szerkezeteket használnak.

Van olyan jelenség is, mint szabad radikálisok... Ezek olyan gyökök, amelyek valamilyen oknál fogva elváltak a funkciós csoportoktól. Ebben az esetben megsértik az egyik szabályt, amellyel a képleteket tanulmányozni kezdtük: a kémiai kötések száma már nem felel meg az egyik atom vegyértékének. Nos, vagy azt mondhatjuk, hogy az egyik link az egyik végén megnyílik. A szabad gyökök általában rövid ideig élnek, mert a molekulák hajlamosak visszatérni egy stabil állapotba.

Ismerkedés a nitrogénnel. Aminok

Azt javaslom, hogy ismerkedjen meg egy másik elemmel, amely sokak része szerves vegyületek... Ez nitrogén.
Latin betűvel jelölik Nés vegyértéke három.

Nézzük meg, milyen anyagokat kapunk, ha nitrogént adunk az ismert szénhidrogénekhez:

Anyag	Kibővített szerkezeti képlet	Egyszerűsített szerkezeti képlet	Csontváz képlet	Bruttó képlet
Aminometán (metil-amin)	H-C-N\ H; H | #C | H	CH3-NH2	\ NH2
Aminoetán (etil-amin)	H-C-C-N\ H; H | #C | H; H | # 3 | H	CH3-CH2-NH2	/ \ NH2
Dimetil-amin	H-C-N<`|H>-C-H; H | # -3 | H; H | # 2 | H	$ L (1,3) H / É<_(A80,w+)CH3>\ dCH3	/N<_(y-.5)H>\
Aminobenzol (Anilin)	H\N| C \\ C| C<\H>`// C<|H>`\ C<`/H>`|| C<`\H>/	NH2 | C \\ CH | CH // C<_(y.5)H>"\ HC" || HC /	NH2 | \ | `/` \ `| / _o
trietil-amin	$ meredekség (45) H-C-C / N \ C-C-H, H # 2 H; H # 3 H; H | # 5 | H; H | # 6 | H; # N` | C<`-H><-H>`| C<`-H><-H>`| H	CH3-CH2-N<`|CH2-CH3>-CH2-CH3	\ / N<`|/>\|

Amint azt a nevekből már valószínűleg kitalálta, ezek az anyagok egy közös név alatt vannak kombinálva aminok... Az () -NH2 funkciós csoportot ún aminocsoport... Íme néhány általános képlet az aminokra:

Általánosságban elmondható, hogy itt nincsenek különleges újítások. Ha ezek a képletek világosak az Ön számára, akkor biztonságosan folytathatja a szerves kémia további tanulmányozását valamilyen tankönyv vagy az internet segítségével.
De szeretnék többet mondani a képletekről szervetlen kémia... A szerves molekulák szerkezetének tanulmányozása után látni fogja, milyen könnyű lesz megérteni őket.

Racionális képletek

Nem szabad arra következtetni, hogy a szervetlen kémia egyszerűbb, mint a szerves. Természetesen a szervetlen molekulák általában sokkal egyszerűbbnek tűnnek, mert nem hajlamosak ilyeneket képezni összetett szerkezetek mint a szénhidrogének. De másrészt több mint száz elemet kell tanulmányoznia, amelyek a periódusos rendszert alkotják. És ezek az elemek a kémiai tulajdonságok szerint kombinálódnak, de számos kivétellel.

Szóval nem árulok el semmit. Cikkem témája a kémiai képletek. És velük minden viszonylag egyszerű.
Leggyakrabban a szervetlen kémiában használják racionális képletek... És most kitaláljuk, miben különböznek a számunkra már ismertektől.

Először is ismerkedjünk meg egy másik elemmel - a kalciummal. Ez is nagyon gyakori elem.
Ki van jelölve kbés kettővel egyenlő vegyértéke van. Nézzük meg, milyen vegyületeket képez az ismert szénnel, oxigénnel és hidrogénnel.

Anyag	Szerkezeti képlet	Racionális képlet	Bruttó képlet
Kalcium-oxid	Ca = O	CaO
Kálcium hidroxid	H-O-Ca-O-H	Ca (OH) 2
Kálcium-karbonát	$ lejtő (45) Ca` / O \ C | O` | / O` \ # 1	CaCO3
Kalcium-hidrogén-karbonát	HO / `| O | \ O / Ca \ O /` | O | \ OH	Ca (HCO3) 2
Szénsav	H | O \ C | O` | / O` | H	H2CO3

Első pillantásra láthatja, hogy a racionális képlet valami a szerkezeti és a bruttó képlet között van. De egyelőre nem nagyon világos, hogyan szerezték meg őket. E képletek jelentésének megértéséhez figyelembe kell vennie azokat a kémiai reakciókat, amelyekben az anyagok részt vesznek.

A tiszta kalcium egy puha fehér fém. A természetben nem fordul elő. De teljesen lehetséges megvásárolni egy vegyi reagens boltban. Általában speciális tégelyekben tárolják, levegő hozzáférés nélkül. Mivel a levegőben oxigénnel reagál. Valójában tehát a természetben nem fordul elő.
Tehát a kalcium reakciója az oxigénnel:

2Ca + O2 -> 2CaO

Az anyag képlete előtti 2-es szám azt jelenti, hogy 2 molekula vesz részt a reakcióban.
A kalcium-oxidot kalciumból és oxigénből nyerik. Ez az anyag a természetben sem fordul elő, mert reakcióba lép vízzel:

CaO + H2O -> Ca (OH2)

Kiderül, hogy kalcium-hidroxid. Ha alaposan megnézi a szerkezeti képletét (az előző táblázatban), akkor láthatja, hogy egy kalciumatomból és két hidroxilcsoportból áll, amelyeket már ismerünk.
Ezek a kémia törvényei: ha hidroxilcsoport kapcsolódik hozzá szerves anyag, alkoholt kapunk, és ha fémhez - akkor hidroxidot.

A kalcium-hidroxid azonban nem fordul elő a természetben a levegőben lévő szén-dioxid miatt. Szerintem mindenki hallott már erről a gázról. Emberek és állatok légzése, szén és olajtermékek elégetésekor, tüzek és vulkánkitörések során keletkezik. Ezért mindig jelen van a levegőben. De vízben is jól oldódik, szénsavat képez:

CO2 + H2O<=>H2CO3

Jel<=>azt sugallja, hogy a reakció mindkét irányban lejátszódhat azonos körülmények között.

Így a vízben oldott kalcium-hidroxid reakcióba lép a szénsavval, és rosszul oldódó kalcium-karbonáttá alakul:

Ca (OH) 2 + H2CO3 -> CaCO3 "| v" + 2H2O

A lefelé mutató nyíl azt jelenti, hogy a reakció eredményeként az anyag kicsapódik.
A kalcium-karbonát további érintkezésekor szén-dioxid víz jelenlétében reverzibilis képződési reakció megy végbe savanyú só- kalcium-hidrogén-karbonát, amely vízben jól oldódik

CaCO3 + CO2 + H2O<=>Ca (HCO3) 2

Ez a folyamat befolyásolja a víz keménységét. A hőmérséklet emelkedésével a bikarbonát visszaalakul karbonáttá. Ezért a kemény vízzel rendelkező régiókban a teáskannákban vízkő képződik.

A kalcium-karbonát nagyrészt krétából, mészkőből, márványból, tufából és sok más ásványból áll. Része a koralloknak, puhatestűek héjának, állatcsontoknak stb.
De ha a kalcium-karbonátot nagyon magas hőfokon hevítik, akkor kalcium-oxiddá és szén-dioxiddá alakul.

A természetben zajló kalciumciklusról szóló rövid történetnek meg kell magyaráznia, miért van szükség racionális képletekre. Tehát a racionális képleteket úgy írják le, hogy a funkcionális csoportok láthatóak legyenek. A mi esetünkben ezek a következők:

Ezenkívül az egyes elemek - Ca, H, O (oxidokban) - szintén független csoportok.

Jónás

Azt hiszem, ideje megismerkedni az ionokkal. Ez a szó valószínűleg mindenki számára ismerős. És a funkcionális csoportok tanulmányozása után nem kerül semmibe, hogy kitaláljuk, mik ezek az ionok.

Általában a kémiai kötések természete általában az, hogy egyes elemek elektronokat adnak át, míg mások fogadják azokat. Az elektronok negatív töltésű részecskék. A teljes elektronkomplementer elem töltése nulla. Ha elektront adományozott, akkor a töltése pozitív lesz, ha pedig elfogadta, akkor negatív lesz. Például a hidrogénnek csak egy elektronja van, amelyet meglehetősen könnyen felad, pozitív ionná alakulva. Ehhez van egy speciális bejegyzés a kémiai képletekben:

H2O<=>H ^ + + OH ^ -

Itt ezt látjuk ennek eredményeként elektrolitikus disszociáció a víz egy pozitív töltésű hidrogénionra és egy negatív töltésű OH-csoportra hasad. Ion OH ^ - hívják hidroxid ion... Nem szabad összetéveszteni a hidroxilcsoporttal, amely nem ion, hanem egy molekula része. A jobb felső sarokban lévő + vagy - jel az ion töltését jelzi.
A szénsav azonban soha nem létezik független anyagként. Valójában hidrogénionok és karbonátionok (vagy bikarbonátionok) keveréke:

H2CO3 = H ^ + + HCO3 ^ -<=>2H ^ + + CO3 ^ 2-

A karbonátion töltése 2-. Ez azt jelenti, hogy két elektron csatlakozott hozzá.

A negatív töltésű ionokat ún anionok... Ezek általában savas maradványokat tartalmaznak.
Pozitív töltésű ionok - kationok... Leggyakrabban ezek a hidrogén és a fémek.

És itt valószínűleg teljesen megértheti a racionális képletek jelentését. Ezekben először a kationt írják, majd az aniont. Még akkor is, ha a képlet nem tartalmaz semmilyen díjat.

Valószínűleg már sejtette, hogy az ionok nem csak racionális képletekkel írhatók le. Íme a bikarbonát anion vázképlete:

Itt a töltés közvetlenül az oxigénatom mellett van feltüntetve, amely extra elektront kapott, és ezért elveszített egy sort. Egyszerűen fogalmazva, minden extra elektron csökkenti a szerkezeti képletben ábrázolt kémiai kötések számát. Másrészt, ha a szerkezeti képlet valamelyik csomópontjában van + jel, akkor annak van egy további pálcája. Mint mindig, ezt a tényt egy példával kell bizonyítani. De az általunk ismert anyagok között nincs egyetlen kation sem, amely több atomból állna.
És ilyen anyag az ammónia. Vizes oldatát gyakran nevezik ammóniaés minden elsősegély-készlet része. Az ammónia hidrogén és nitrogén vegyülete, és racionális képlete NH3. Tekintsük azt a kémiai reakciót, amely az ammónia vízben való feloldásakor következik be:

NH3 + H2O<=>NH4 ^ + + OH ^ -

Ugyanaz, de szerkezeti képletekkel:

H | N<`/H>\ H + H-O-H<=>H | N ^ +<_(A75,w+)H><_(A15,d+)H>`/ H + O` ^ - # -H

A jobb oldalon két iont látunk. Úgy jöttek létre, hogy egy hidrogénatom átkerült a vízmolekulából az ammónia molekulába. De ez az atom elektronja nélkül mozgott. Az anion már ismerős számunkra – ez egy hidroxidion. A kationt pedig úgy hívják ammónium... A fémekhez hasonló tulajdonságokat mutat. Például keverhető savas maradékkal. Az ammónium karbonát anionnal alkotott vegyülete által képződött anyagot ammónium-karbonátnak nevezik: (NH4) 2CO3.
Íme az ammónium karbonátanionnal való kölcsönhatásának reakcióegyenlete, szerkezeti képletek formájában:

2H | N^+<`/H><_(A75,w+)H>_ (A15, d +) H + O ^ - \ C | O` | / O ^ -<=>H | N ^ +<`/H><_(A75,w+)H>_ (A15, d +) H` | 0O ^ - \ C | O` | / O ^ - | 0H_ (A-15, d-) N ^ +<_(A105,w+)H><\H>`| H

De ebben a formában a reakcióegyenlet demonstrációs célokat szolgál. Az egyenletek általában racionális képleteket használnak:

2NH4 ^ + + CO3 ^ 2-<=>(NH4) 2CO3

Dombrendszer

Feltételezhetjük tehát, hogy már tanulmányoztuk a szerkezeti és racionális képleteket. De van még egy kérdés, amelyet részletesebben meg kell vizsgálni. Miben különböznek a bruttó képletek a racionálisaktól?
Tudjuk, miért írják a szénsav racionális képletét H2CO3-nak, és miért nem másként. (Először két hidrogénkation van, majd egy karbonát anion). De miért van a bruttó képlet CH2O3-nak írva?

Elvileg a szénsav racionális képlete valódi képletnek tekinthető, mivel nincsenek benne ismétlődő elemek. Ellentétben az NH4OH-val vagy a Ca (OH) 2-vel.
De a bruttó képleteknél nagyon gyakran alkalmaznak egy további szabályt, amely meghatározza az elemek sorrendjét. A szabály meglehetősen egyszerű: először a szenet, majd a hidrogént, majd a többi elemet ábécé sorrendben.
Tehát CH2O3 jön ki - szén, hidrogén, oxigén. Ezt nevezik Hill rendszernek. Szinte minden kémiai kézikönyvben használják. És ebben a cikkben is.

Egy kicsit az easyChem rendszerről

Konklúzió helyett az easyChem rendszerről szeretnék beszélni. Úgy van kialakítva, hogy az itt tárgyalt összes képlet könnyen beilleszthető a szövegbe. Valójában a cikkben szereplő összes képlet az easyChem segítségével készült.

Miért van egyáltalán képletek származtatási rendszere? A lényeg az, hogy az internetes böngészőkben az információ megjelenítésének szokásos módja a HTML (Hypertext Markup Language). A szöveges információk feldolgozására összpontosít.

A racionális és durva képletek könnyen ábrázolhatók szöveggel. Még némi leegyszerűsítést is szerkezeti képletek szövegben is írható, például alkohol CH3-CH2-OH. Bár ehhez a következő jelölést kellene használni a HTML-ben: CH ₃-CH ₂-Ó.
Ez természetesen nehézségeket okoz, de ezeket elviselheti. De hogyan ábrázolja a szerkezeti képletet? Elvileg egyszóközű betűtípus használható:

H H | | H-C-C-O-H | | H H Biztosan nem néz ki túl szép, de kivitelezhető is.

Az igazi probléma a benzolgyűrűk ábrázolásakor és a vázképletek használatakor merül fel. Itt nem marad más út, mint egy bittérképes kép csatlakoztatása. A raszterek külön fájlokban vannak tárolva. A böngészők tartalmazhatnak gif, png vagy jpeg képeket.
Az ilyen fájlok létrehozásához grafikus szerkesztő szükséges. Például Photoshop. De több mint 10 éve ismerem a Photoshopot, és biztosan állíthatom, hogy nagyon rosszul alkalmas kémiai képletek ábrázolására.
A molekuláris szerkesztők sokkal jobban teljesítik ezt a feladatot. De nagyszámú képlet esetén, amelyek mindegyike külön fájlban van tárolva, meglehetősen könnyen összetéveszthető bennük.
Például ebben a cikkben a képletek száma. Ezek közül grafikus képek formájában jelennek meg (a többi HTML eszközökkel).

Az EasyChem lehetővé teszi, hogy az összes képletet közvetlenül egy HTML dokumentumban tárolja szöveges formában. Véleményem szerint ez nagyon kényelmes.
Ezenkívül a cikkben szereplő bruttó képletek automatikusan kiszámításra kerülnek. Mivel az easyChem két szakaszban működik: először a szöveges leírást alakítják át információs struktúrává (gráf), majd ezen a struktúrán különféle műveleteket lehet végrehajtani. Közülük a következő funkciók figyelhetők meg: molekulatömeg kiszámítása, bruttó képletre konvertálás, szöveges, grafikus és szöveges megjelenítési lehetőség ellenőrzése.

Ezért a cikk elkészítéséhez csak egy szövegszerkesztőt használtam. Sőt, azon sem kellett gondolkodnom, hogy a képletek közül melyik lesz grafikus és melyik szöveges.

Íme néhány példa, amely felfedi egy cikk szövegének elkészítésének titkát: A bal oldali oszlop leírásait a rendszer automatikusan képletté alakítja a második oszlopban.
Az első sorban a racionális képlet leírása nagyon hasonló a megjelenített eredményhez. Az egyetlen különbség az, hogy a numerikus együtthatók interlineárisan jelennek meg.
A második sorban a kiterjesztett képlet szerepel a három formája szimbólummal elválasztott külön karakterláncok; Azt hiszem, könnyen belátható, hogy a szöveges leírás sokban hasonlít azokhoz a lépésekhez, amelyek szükségesek ahhoz, hogy egy képletet ceruzával papírra rajzoljunk.
A harmadik sor a ferde sorok használatát mutatja be a \ és / karakterek használatával. A `(backtick) ikon azt jelzi, hogy a vonal jobbról balra (vagy alulról felfelé) van húzva.

Itt található sokkal részletesebb dokumentáció az easyChem rendszer használatáról.

Ezen a ponton hadd fejezzem be a cikket, és sok sikert kívánok a kémia tanulásához.

A cikkben használt kifejezések rövid magyarázó szótára

Szénhidrogének Szénből és hidrogénből álló anyagok. A molekulák szerkezetében különböznek egymástól. A szerkezeti képletek a molekulák sematikus ábrázolásai, ahol az atomokat jelöljük latin betűkkel, a kémiai kötések- vonalak. A szerkezeti képletek részletesek, egyszerűsítettek és vázlatosak. A kiterjesztett szerkezeti képletek olyan szerkezeti képletek, ahol minden atom külön csomópontként van ábrázolva. Az egyszerűsített szerkezeti képletek olyan szerkezeti képletek, ahol a hidrogénatomok a hozzájuk tartozó elem mellé vannak írva. És ha egy atomhoz egynél több hidrogén kapcsolódik, akkor a mennyiséget számként írjuk fel. Azt is mondhatjuk, hogy a csoportok csomópontként működnek az egyszerűsített képletekben. A vázképletek olyan szerkezeti képletek, ahol a szénatomok üres csomópontokként vannak ábrázolva. Az egyes szénatomokhoz kapcsolódó hidrogénatomok száma 4 mínusz azon kötések száma, amelyek egy helyen konvergálnak. A nem széntartalmú csomópontokra az egyszerűsített képletszabályok érvényesek. Bruttó képlet (más néven igaz képlet) – az összes lista kémiai elemek, amelyek a molekula részét képezik, szám alakban jelzik az atomok számát (ha egy atom van, akkor az egység nincs írva) Hill rendszere egy szabály, amely meghatározza az atomok sorrendjét a bruttó képletben: szén először a hidrogén, majd a többi elem ábécé sorrendben. Ezt a rendszert nagyon gyakran használják. És ebben a cikkben az összes bruttó képlet Hill rendszere szerint van megírva. Funkcionális csoportok Stabil atomkombinációk, amelyek a kémiai reakciók során megmaradnak. A funkcionális csoportoknak gyakran saját nevük van, befolyásolják az anyag kémiai tulajdonságait és tudományos nevét.

Sav- Ezek összetett anyagok, amelyek molekulái helyettesíthető hidrogénatomokból és savmaradékokból állnak.

A savas maradék negatív töltésű.

Anoxikus savak: HCl, HBr, H 2 S stb.

Az olyan elemet, amely a hidrogén- és oxigénatomokkal együtt oxigéntartalmú savmolekulát alkot, ún savas.

A molekulában lévő hidrogénatomok száma szerint a savakat felosztják egybázisúés többbázisú.

Az egybázisú savak egy hidrogénatomot tartalmaznak: HCl, HNO 3, HBr stb.

A többbázisú savak két vagy több hidrogénatomot tartalmaznak: H 2 SO 4 (kétbázisú), H 3 PO 4 (hárombázisú).

Az anoxikus savakban a savat alkotó elem nevéhez adjuk hozzá az „o” összekötő magánhangzót és a „... hidrogénsav". Például: HF - hidrogén-fluorsav.

Ha a savképző elem a maximális oxidációs állapotot mutatja (ez megfelel a csoportszámnak), akkor adja hozzá az elem nevéhez "...naya sav". Például:

HNO 3 - nitrogén és én sav (mivel a nitrogénatom maximális oxidációs foka +5)

Ha az elem oxidációs állapota a maximum alatt van, akkor adjuk hozzá „... igaz sav":

1+3-2
HNO 2 - nitrogén igaz sav (mivel az N savképző elem minimális oxidációs állapotú).

H 3 PO 4 - orto foszforsav.

HPO 3 - meta foszforsav.

Savak szerkezeti képletei.

Egy oxigéntartalmú savmolekulában a hidrogénatom egy oxigénatomon keresztül kapcsolódik egy savképző elemhez. Ezért a szerkezeti képlet elkészítésekor először az összes hidroxidiont hozzá kell adni a savképző elem atomjához.

Ezután kösse össze két kötőjellel a megmaradt oxigénatomokat közvetlenül a savképző elem atomjaival (2. ábra).