Kako ugotoviti kakovostno in kvantitativno sestavo snovi. Kvalitativna in kvantitativna sestava organskih snovi. Najenostavnejše in molekularne formule Opišite kvalitativno in kvantitativno sestavo snovi ch4

Razmislimo o kvalitativni in kvantitativni sestavi snovi. Ugotovimo njegove značilnosti za spojine organskega in anorganskega izvora.

Kaj kaže kvalitativna sestava snovi?

Prikazuje vrste atomov, ki so prisotni v molekuli, ki jo analiziramo. Vodo na primer tvorita vodik in kisik.

Molekula vključuje atome natrija in kisika. Žveplova kislina vsebuje vodik, kisik in žveplo.

Kaj kaže kvantitativna sestava?

Prikazuje kvantitativno vsebnost vsakega elementa v kompleksni snovi.

Na primer, voda vsebuje dva atoma vodika in en atom kisika. Žveplova kislina sestoji iz dveh vodikov, enega žveplovega atoma in štirih kisikovih atomov.

Vsebuje tri atome vodika, en fosfor in štiri atome kisika.

Kakovostna in količinska sestava snovi obstaja tudi v organske snovi. Na primer, metan vsebuje en ogljik in štiri vodike.

Metode za določanje sestave snovi

Kakovostno in kvantitativno sestavo snovi je mogoče določiti kemično. Na primer, ko se molekula kompleksne spojine razgradi, nastane več molekul s preprostejšo sestavo. Torej, pri segrevanju kalcijevega karbonata, sestavljenega iz kalcija, ogljika, štirih atomov kisika, lahko dobite dva in ogljik.

In posledično kemična razgradnja spojine imajo lahko različno kvalitativno in kvantitativno sestavo snovi.

Enostavno in kompleksne povezave so lahko tako molekularne kot nemolekularne sestave.

Prva skupina je v različnih agregatnih stanjih. Na primer, sladkor je trdna snov, voda je tekočina in kisik je plin.

Spojine z nemolekularno strukturo najdemo v trdni obliki pod standardnimi pogoji. Sem spadajo soli. Pri segrevanju se stopijo in preidejo iz trdnega v tekoče stanje.

Primeri določanja sestave

"Opišite kakovostno in kvantitativno sestavo naslednjih snovi: žveplov oksid (4), žveplov oksid (6)." Ta naloga je tipična v šolski tečaj anorganska kemija. Da bi se spopadli s tem, morate najprej ustvariti formule za predlagane spojine z uporabo valenc ali oksidacijskih stanj.

Oba predlagana oksida vsebujeta enake kemične elemente, zato je njuna kvalitativna sestava enaka. Vključujejo atome žvepla in kisika. Toda v kvantitativnem smislu se bodo rezultati razlikovali.

Prva spojina vsebuje dva atoma kisika, druga pa šest.

Naredimo to naslednja naloga: “Opišite kvalitativno in kvantitativno sestavo snovi H2S.”

Molekula vodikovega sulfida je sestavljena iz atoma žvepla in dveh atomov vodika. Kvalitativna in kvantitativna sestava snovi H2S nam omogoča, da jo predvidimo kemijske lastnosti. Ker sestavek vsebuje vodikov kation, je vodikov sulfid sposoben razstavljati oksidativne lastnosti. Na primer, podobne lastnosti se kažejo v interakciji z aktivno kovino.

Za organske spojine so pomembni tudi podatki o kvalitativni in kvantitativni sestavi snovi. Na primer, če poznate kvantitativno vsebnost komponent v molekuli ogljikovodika, lahko ugotovite, ali pripada določenemu razredu snovi.

Takšne informacije omogočajo napovedovanje kemijskih in fizikalnih lastnosti analiziranega ogljikovodika in prepoznavanje njegovih specifičnih lastnosti.

Če na primer vemo, da sestava vsebuje štiri atome ogljika in deset vodikov, lahko sklepamo, da ta snov spada v razred nasičenih (nasičenih) ogljikovodikov s splošno formulo SpH2n+2. Za vse predstavnike te homologne serije je značilno radikalni mehanizem, kot tudi oksidacijo z atmosferskim kisikom.

Zaključek

Vsaka anorganska in organska snov ima določeno količinsko in kakovostno sestavo. Informacije so potrebne za določitev fizikalnih in kemijskih lastnosti analizirane anorganske spojine, pri organskih snoveh pa sestava omogoča določitev pripadnosti razredu in identifikacijo značilnih in specifičnih kemijskih lastnosti.

Med lekcijo boste spoznali kvalitativno in kvantitativno sestavo organskih snovi, kakšna je najenostavnejša, molekulska, strukturna formula.

Ena preprosta formula lahko ustreza številnim molekulskim formulam.

Formulo, ki prikazuje vrstni red povezovanja atomov v molekuli, imenujemo strukturna formula.

Heksen in cikloheksan imata enaki molekulski formuli C 6 H 12, vendar sta dve različni snovi z različnimi fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi. Glej tabelo. 1.

Tabela 1. Razlika v lastnostih heksena in cikloheksana

Za karakterizacijo organske snovi je treba poznati ne samo sestavo molekule, ampak tudi vrstni red razporeditve atomov v molekuli - strukturo molekule.

Zgradbo snovi odražajo strukturne (grafične) formule, v katerih kovalentne vezi med atomi so označeni s črticami - valentnimi potezami.

IN organske spojine ogljik tvori štiri vezi, vodik tvori eno, kisik tvori dve in dušik tvori tri.

Valenca.Število kovalentnih nepolarnih oz polarne vezi, ki jih element lahko tvori, se imenujejo valenca

Vez, ki jo tvori en par elektronov, se imenuje preprosto ali enojno komunikacije

Vez, ki jo tvorita dva para elektronov, se imenuje dvojno povezava, je označena z dvema pomišljajima, kot je znak "enako". Nastanejo trije elektronski pari trojni povezavo, ki je označena s tremi pomišljaji. Glej tabelo. 2.

Tabela 2. Primeri organskih snovi z različnimi vezmi

V praksi se običajno uporablja skrajšane strukturne formule, v katerem niso navedene vezi ogljika, kisika in drugih atomov z vodikom:

riž. 1. Volumetrični model molekule etanola

Strukturne formule povedo vrstni red, v katerem so atomi povezani med seboj, ne posredujejo pa razporeditve atomov v prostoru. Strukturne formule so dvodimenzionalna risba, molekule pa so tridimenzionalne, tj. so volumetrični, je to prikazano na primeru etanola na sl. 1.

Lekcija je zajela vprašanje kvalitativne in kvantitativne sestave organskih snovi, kakšna je najpreprostejša, molekularna, strukturna formula.

Reference

1. Rudzitis G.E. kemija. Osnove splošna kemija. 10. razred : učbenik za izobraževalne ustanove: osnovna raven/ G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. - 14. izdaja. - M.: Izobraževanje, 2012.

2. Kemija. 10. razred. Raven profila: učbenik za splošno izobraževanje ustanove/ V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin et al.: Bustard, 2008. - 463 str.

3. Kemija. 11. razred. Stopnja profila: akademska. za splošno izobraževanje ustanove/ V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin et al.: Bustard, 2010. - 462 str.

4. Khomchenko G.P., Khomchenko I.G. Zbirka problemov iz kemije za tiste, ki vstopajo na univerze. - 4. izd. - M.: RIA " Novi val": Založnik Umerenkov, 2012. - 278 str.

domača naloga

1. št. 6-7 (str. 11) Rudzitis G.E. kemija. Osnove splošne kemije. 10. razred: učbenik za splošnoizobraževalne ustanove: osnovna raven / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. izdaja. -M .: Izobraževanje, 2012.

2. Zakaj imajo organske snovi, katerih sestavo odraža ista molekulska formula, različne kemijske in fizikalne lastnosti?

3. Kaj pokaže najpreprostejša formula?

Masni deleži so običajno izraženi v odstotkih:

ω%(O) = 100% – ω%(H) = 100% – 11,1% = 88,9%.

Vprašanja za kontrolo

1. Kateri delci običajno nastanejo z združevanjem atomov?

2. Kako lahko izrazite sestavo katere koli molekule?

3. Kakšni so indeksi v kemijskih formulah?

4. Kaj kažejo kemijske formule?

5. Kako je formuliran zakon o konstantnosti sestave?

6. Kaj je molekula?

7. Kolikšna je masa molekule?

8. Kaj je relativna molekulska masa?

9. Čemu je enako masni delež tega elementa v tej snovi?

1. Opišite kvalitativno in kvantitativno sestavo naslednjih molekul:

učinkovine: metan CH4, soda Na2 CO3, glukoza C6 ​​H12 O6, klor Cl2, aluminijev sulfat Al2 (SO4)3.

2. Molekula fosgena je sestavljena iz enega atoma ogljika, enega atoma kisika in dveh atomov klora. Molekula sečnine je sestavljena iz enega atoma ogljika, enega atoma kisika in dveh atomskih skupin NH 2. Napišite formuli za fosgen in sečnino.

3. Preštejte skupno število atomov v naslednjih molekulah: (NH 4 )3 PO4 , Ca(H2 PO4 )2 , 2 SO4 .

4. Izračunajte relativne molekulske mase snovi, navedenih v 1. nalogi.

5. Kolikšni so masni deleži elementov v naslednjih snoveh: NH 3, N2 O, NO2, NaNO3, KNO3, NH4 NO3? Katera od teh snovi vsebuje največji masni delež dušika in katera najmanjšega?

§ 1.5. Enostavne in kompleksne snovi. Alotropija.

Kemične spojine in zmesi

Vse snovi so razdeljene na preproste in kompleksne.

Preproste snovi so snovi, ki so sestavljene iz atomov enega elementa.

V nekaterih preprostih snoveh atomi enega elementa

med seboj združujejo in tvorijo molekule. Takšna preproste snovi imajo molekularna struktura . Ti vključujejo

so: vodik H2, kisik O2, dušik N2, fluor F2, klor Cl2, brom Br2, jod I2. Vse te snovi so sestavljene iz dvoatomskih

molekule (Upoštevajte, da imena preprostih snovi

povežite imena elementov!)

Druge enostavne snovi imajo atomska zgradba, tj. sestavljeni so iz atomov, med katerimi obstajajo določene vezi (njihovo naravo bomo obravnavali v poglavju "Kemične vezi in struktura snovi"). Primeri takih enostavnih snovi so vse kovine (železo Fe, baker Cu, natrij Na itd.) in nekatere nekovine (ogljik C, silicij Si itd.). Ne samo imena, ampak tudi formule teh preprostih snovi sovpadajo s simboli elementov.

Obstaja tudi skupina enostavnih snovi, imenovanih žlahtni plini. Ti vključujejo: helij He,

neon Ne, argon Ar, kripton Kr, ksenon Xe, radon Rn. Te preproste snovi so sestavljene iz atomi, ki med seboj niso kemično vezani.

Vsak element tvori vsaj eno preprosto snov. Nekateri elementi lahko tvorijo več kot enega,

temveč dve ali več enostavnih snovi. Ta pojav se imenuje alotropija.

Alotropija je pojav tvorbe več preprostih snovi iz enega elementa.

Različne enostavne snovi, ki jih tvori isti kemični element, imenujemo alotropne

modifikacije (spremembe).

Alotropske modifikacije se lahko med seboj razlikujejo sestava molekul. Na primer, tvori element kisik

dve enostavni snovi. Eden od njih je sestavljen iz dvoatomnih molekul O2 in ima isto ime kot element - kisik. Druga preprosta snov je sestavljena iz triatomskih molekul O3 in ima svoje ime - ozon:

Kisik O2 in ozon O3 imata različne fizikalne in kemijske lastnosti.

Alotropi so lahko trdne snovi, ki imajo drugačna struktura kristala

Tallov. Primer so alotropske modifikacije ogljik C - diamant in grafit.

Število znanih enostavnih snovi (približno 400) je bistveno večje od št kemični elementi, saj lahko številni elementi tvorijo dve ali več alotropskih modifikacij.

Kompleksne snovi so snovi, ki so sestavljene iz atomov različnih elementov.

Primeri kompleksne snovi: HCI, H 2 O, NaCl, CO 2,

H2 SO4, Cu(NO3)2, C6 H12 O6 itd.

Kompleksne snovi se pogosto imenujejo kemične spojine. IN kemične spojine lastnosti enostavnih snovi, iz katerih te spojine nastanejo, se ne ohranijo

so. Lastnosti kompleksne snovi se razlikujejo od lastnosti enostavnih snovi, iz katerih je sestavljena.

na primer natrijev klorid NaCl lahko nastane iz preprostih snovi - natrijeva kovina Na in plinast klor Cl 2. Fizikalne in kemijske lastnosti NaCI se razlikujejo od lastnosti Na in Cl 2.

IN V naravi praviloma najdemo nečiste snovi,

in zmesi snovi. IN praktične dejavnosti tudi mi

Običajno uporabljamo mešanice snovi. Vsaka mešanica je sestavljena iz

dve ali več snovi, imenovanih kom-

sestavine mešanice.

Na primer, zrak je mešanica več plinaste snovi: kisik O 2 (21 vol. %), dušik N 2 (78 %), ogljikov dioksid CO 2 itd. Mešanice so raz-

raztopine mnogih snovi, zlitine nekaterih kovin itd. Mešanice snovi so lahko homogen (enoten) in on-

terogeni (heterogeni).

Homogene zmesi so zmesi, v katerih med komponentami ni vmesnika.

Mešanice plinov (predvsem zraka) in tekočih raztopin (na primer raztopina sladkorja v vodi) so homogene.

Heterogene zmesi so zmesi, v katerih so komponente ločene z vmesnikom.

TO heterogene vključujejomešanice trdne snovi (pesek +

Kreda v prahu), mešanice tekočin, ki so med seboj netopne (voda + olje), mešanice tekočin in trdnih snovi, ki niso topne v njih (voda + kreda).

tekoče raztopine, kateri so najpomembnejši predstavniki homogenih sistemov, bomo podrobneje preučili v našem predmetu.

Najpomembnejše razlike med mešanicami in kemičnimi spojinami:

1. V mešanicah lastnosti posameznih snovi (sestavnih delov)

so shranjeni.

2. Sestava zmesi ni konstantna.

Vprašanja za kontrolo

1. Na kateri dve vrsti delimo vse snovi?

2. Kaj so enostavne snovi?

3. Katere enostavne snovi imajo molekularno zgradbo (imena in formule)?

4. Katere preproste snovi imajo atomsko zgradbo? Navedite primere.

5. Katere enostavne snovi so sestavljene iz atomov, ki med seboj niso povezani?

6. Kaj je alotropija?

7. Kako se imenujejo alotropske modifikacije?

8. Zakaj je število prasnov več številk kemijski elementi?

9. Kaj so kompleksne snovi?

10. Ali se lastnosti enostavnih snovi ohranijo, če iz njih nastane sestavljena snov?

11. Kaj so homogene mešanice? Navedite primere.

12. Kaj so heterogene mešanice? Navedite primere.

13. Kako se mešanice razlikujejo od kemičnih spojin?

Naloge za samostojno delo

1. Napišite formule vam znanih: a) enostavnih snovi (5 primerov); b) kompleksne snovi (5 primerov).

2. Snovi, katerih formule so navedene spodaj, razdelite na enostavne in zapletene: NH 3, Zn, Br2, HI, C2 H5 OH, K, CO, F2, C10 H22.

3. Element fosfor tvori tri enostavne snovi, ki se razlikujejo predvsem po barvi: beli, rdeči in črni fosfor. Kakšne so te enostavne snovi v razmerju med seboj?

§ 1.6. Valence elementov. Grafične formule snovi

Oglejmo si kemijske formule nekaterih spojin

Kot je razvidno iz teh primerov, atomi elementov klor, kisik, dušik, ogljik ne katerikoli, ampak le določeno število vodikovih atomov (1, 2, 3, 4 atomi).

Med atomi v kemičnih spojinah so kemične vezi. Napišimo formule, v katerih vsak či-

povezava mikrofona je označena s pomišljajem:

Takšne formule imenujemo grafične.

Grafične formule snovi - to so formule, ki prikazujejo vrstni red povezovanja atomov v molekulah in število vezi, ki jih posamezni atom tvori.

številka kemične vezi, ki tvori en atom danega elementa v dani molekuli, imenujemo valenca elementa.

Valentnost je običajno označena z rimskimi številkami: I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII.

V vseh obravnavanih molekulah vsak atom vodika tvori eno vez: zato je valenca vodika enaka ena (I).

Atom klora v molekula HCl tvori eno vez, njegova valenca v tej molekuli je enaka I. Atom kisika v molekuli H2 O tvori dve vezi, njegova valenca je enaka II. Valenca

dušik v NH3 je III, valenca ogljika v CH4 pa IV. Nekateri predmeti imajo konstantna valenca.

Elementi s konstantno valenco so elementi, ki v vseh povezavah izkazujejo enako valenco

Elementi s konstantno valenco I so: vodik H, fluor F , alkalijske kovine: litij Li, natrij Na,

kalij K, rubidij Rb, cezij Cs.

Atomi teh enovalentni elementi vedno oblika

samo ena kemična vez.

Elementi s konstantno valenco II:

kisik O, magnezij Mg, kalcij Ca, stroncij Sr, barij Ba, cink Zn.

Element s konstantno valenco III je aluminij Al.

Večina predmetov ima spremenljiva valenca.

Elementi spremenljive valence so elementi, ki so različne povezave imajo lahko različne valenčne vrednosti*.

Posledično lahko atomi teh elementov v različnih spojinah tvorijo različno število kemičnih vezi (tabela 4).

* Fizikalni pomen valence, razloge za obstoj elementov s konstantno in spremenljivo valenco bomo obravnavali po študiju teorije zgradbe atoma.

Tabela 4

Najbolj značilne valenčne vrednosti nekaterih elementov

Elementi	Najbolj značilen
	valenca
	II, III, IV, VI, VII

Če želite določiti valenco takšnih elementov v kateri koli spojini, lahko uporabite valenčno pravilo

trak.

Po tem pravilu je v večini binarnih spojin tipa A m B n je produkt valence elementa A (x) s številom njegovih atomov (t) enak produktu valence elementa

ta B (y) s številom njegovih atomov (n):

x · t = y · n * .

Določimo na primer valenco fosforja v naslednjih spojinah:

x jaz	x" II
PH3	P2 O5
Valenca vodika	Valenca kisika
je konstantna in enaka I	je konstantna in enaka II
x 1 = 1 3	x" 2 = 2 5
x = 3	x" = 5
PH3	P2 O5
Fosfor v PH3 je	Fosfor v P2 O5 je
trivalentno	pentavalentni
element	element

* Valenčno pravilo ne velja za binarne spojine, v katerih so atomi istega elementa neposredno povezani drug z drugim. Na primer, pravilo valence ne upošteva prvega

vodikov oksid H2 O2, saj v njegovi molekuli obstaja vez med atomi kisika: H-O-O-H.

Z uporabo valenčnega pravila lahko make up formule binarne spojine, tj. določite indekse v teh formulah.

Ustvarimo na primer formulo za spojino aluminij s kisikom. Al in O imata stalne vrednosti valence, ko-

odgovorni III in II:

Najmanjši skupni večkratnik (LCD) števil 3 in 2 je 6. LCM delite z valenco Al:

6: 3 = 2 in za valenco O: 6: 2 = 3

Te številke so enake indeksom ustreznih simbolov

elementi v formuli spojine:

Al2 O3

Poglejmo si še dva primera.

Ustvarite formule za spojine, ki so sestavljene iz:

upoštevajte to v večini binarnih spojin

Na splošno se atomi istega elementa ne združujejo neposredno med seboj.

Pišimo grafične formule vse povezave, ki smo si jih ogledali v tem odstavku:

Primerjajte število pomišljajev za vsak element z njegovo valenco, ki je navedena v besedilu odstavka.

Vprašanja za kontrolo

1. Kaj je valenca elementa?

2. Katere številke običajno označujejo valenco?

3. Kaj so elementi s konstantno valenco?

4. Kateri elementi imajo konstantno valenco?

5. Kaj so elementi s spremenljivo valenco? Navedite najbolj značilne vrednosti valence za klor, žveplo, ogljik, fosfor in železo.

6. Kako je formulirano pravilo valence?

7. Kako se imenujejo formule, ki prikazujejo vrstni red povezovanja atomov v molekulah in valenco posameznega elementa?

Naloge za samostojno delo

1. Določite valenco elementov v naslednjih spojinah: AsH 3, CuO, N 2 O 3, CaBr 2, AlI 3, SF 6, K 2 S, SiO 2, Mg 3 N 2.

Napišite grafične formule za te snovi.

2. Določite indekse m in n v naslednjih formulah:

Hm Sen, Pm Cln, Pbm On, Om Fn, Fem Sn Napišite grafične formule za te snovi.

3. Sestavite molekulske in grafične formule za spojine kroma s kisikom, v katerih ima krom valenco II, III in VI.

4. Zapišite formule za spojine, ki so sestavljene iz:

a) mangan (II) in kisik; b) mangan (IV) in kisik; c) mangan (VI) in kisik; d) klor (VII) in kisik; e) barij in kisik. Napišite grafične formule za te snovi.

§ 1.7. Mol. Molska masa

Masa snovi je izražena v kg, g ali drugih enotah

Količinska enota snovi je mol.

Večina snovi je sestavljena iz molekul ali atomov.

Mol je količina snovi, ki vsebuje toliko molekul (atomov) te snovi, kolikor je atomov v 12 g (0,012 kg) ogljika C.

Določimo število atomov C v 12 g ogljika. Če želite to narediti, 0,012 kg delite s absolutna masa ogljikov atom m a (C) (glej § 1.3):

0,012 kg/19,93 10–27 kg ≈ 6,02 1023.

Iz definicije pojma "mol" izhaja, da je to število

enako številu molekul (atomov) v enem molu katere koli snovi. Imenuje se Avogadrovo število in je označeno s simbolom

vol N A:

(Upoštevajte, da je Avogadrovo število zelo veliko!)

Če je snov sestavljena iz molekul, potem je 1 mol 6,02 × 1023 molekul te snovi.

Na primer: 1 mol vodika H2 je 6,02 · 1023 molekul H2; 1 mol vode H2O je 6,02 · 1023 molekul H2O;

1 mol glukoze C6 H12 O6 je 6,02 1023

molekule C6 H12 O6.

Če je snov sestavljena iz atomov, potem je 1 mol 6,02 x 1023 atomov te snovi.

Na primer: 1 mol železa Fe je 6,02 1023 atomov Fe;

1 mol žvepla S je 6,02 1023 atomov S. Zato:

1 mol katerekoli snovi vsebuje Avogadrovo število delcev, ki sestavljajo to snov, to je približno 6,02 × 1023 molekul ali atomov.

Količina snovi (tj. število molov) je označena z latinska črka p (ali grška črka v). Vsako dano število molekul (atomov) je označeno s črko N.

Količina snovi n je enaka razmerju med danim številom molekul (atomov) N in številom molekul (atomov) v 1 molu NA.