Curs de chimie de la început până la sfârșit. Joacă la aparate de slot gratuit și fără înregistrare online. Bazele chimiei organice
Chimie. Manual de autoinstruire. Frenkel E.N.
M.: 20 1 7. - 3 51 p.
Tutorialul se bazează pe o tehnică pe care autorul o folosește cu succes de mai bine de 20 de ani. Cu ajutorul ei, mulți școlari au reușit să intre în facultățile de chimie și universitățile de medicină. Această carte este un auto-învățător, nu un manual. Nu veți întâlni aici o simplă descriere a faptelor și proprietăților științifice ale substanțelor. Materialul este structurat în așa fel încât, dacă întâmpinați întrebări complexe care provoacă dificultăți, veți găsi imediat explicația autorului. La sfârșitul fiecărui capitol există sarcini de testare și exerciții pentru consolidarea materialului. Pentru un cititor curios care dorește pur și simplu să-și extindă orizonturile, Auto-Profesorul va oferi oportunitatea de a stăpâni acest subiect „de la zero”. După ce l-ai citit, nu poți să nu te îndrăgostești de această știință cea mai interesantă - chimia!
Format: pdf
Dimensiune: 2,7 MB
Urmăriți, descărcați:drive.google
Cuprins
De la autor 7
PARTEA 1. ELEMENTE DE CHIMIE GENERALĂ 9
Capitolul 1. Concepte și legi de bază ale disciplinei „Chimie” 9
1.1. Cele mai simple concepte: substanță, moleculă, atom, element chimic 9
1.2. Substanțe simple și complexe. Valenta 13
1.3. Ecuațiile reacțiilor chimice 17
Capitolul 2. Clase principale de compuși anorganici 23
2.1. Oxizii 23
2.2. Acizi 32
2.3. Bazele 38
2.4. Săruri 44
Capitolul 3. Informații de bază despre structura atomului 55
3.1. Structura tabelului periodic al lui Mendeleev 55
3.2. Nucleul unui atom. Izotopi 57
3.3. Distribuția electronilor în câmpul nucleului unui atom 60
3.4. Structura atomică și proprietățile elementelor 65
Capitolul 4. Conceptul de legătură chimică 73
4.1. Legătura ionică 73
4.2. Legatura covalenta 75
4.3. Legături chimice și stări de agregare a materiei. Grile de cristal 80
Capitolul 5. Viteza de reacție chimică 87
5.1. Dependența vitezei unei reacții chimice de diverși factori 87
5.2. Reversibilitatea proceselor chimice. Principiul lui Le Chatelier 95
Capitolul 6. Soluții 101
6.1. Conceptul de soluții 101
6.2. Disocierea electrolitică 105
6.3. Ecuații ale reacțiilor ionico-moleculare 111
6.4. Conceptul de pH (valoarea hidrogenului) 113
6.5. Hidroliza sărurilor 116
Capitolul 7. Conceptul de reacții redox123
PARTEA 2. ELEMENTE DE CHIMIE ANORGANICĂ 130
Capitolul 8. Proprietăţile generale ale metalelor 130
8.1. Structura internă și proprietățile fizice ale metalelor 131
8.2. Aliaje 133
8.3. Proprietățile chimice ale metalelor 135
8.4. Coroziunea metalelor 139
Capitolul 9. Metale alcaline și alcalino-pământoase 142
9.1. Metale alcaline 142
9.2. Metale alcalino-pământoase 145
Capitolul 10. Aluminiu 153
Capitolul 11. Fier 158
11.1. Proprietățile fierului și ale compușilor săi 158
11.2. Producția de fier (fier și oțel) 160
Capitolul 12. Hidrogen și oxigen 163
12.1. Hidrogen 163
12.2. Oxigen 165
12.3. Apa 166
Capitolul 13. Carbon și siliciu 170
13.1. Structura atomică și proprietățile carbonului 170
13.2. Proprietățile compușilor de carbon 173
13.3. Structura atomică și proprietățile siliciului 176
13.4. Acid silicic și silicați 178
Capitolul 14. Azot și fosfor 182
14.1. Structura atomică și proprietățile azotului 182
14.2. Amoniac și săruri de amoniu 184
14.3. Acidul azotic și sărurile sale 187
14.4. Structura atomică și proprietățile fosforului 189
14.5. Proprietățile și semnificația compușilor fosforului 191
Capitolul 15. Sulful 195
15.1. Structura atomică și proprietățile sulfului 195
15.2. Hidrogen sulfurat 196
15.3. Dioxid de sulf și acid sulfuros 197
15.4. Anhidridă sulfuric și acid sulfuric 198
Capitolul 16. Halogeni 202
16.1. Structura atomică și proprietățile halogenilor 202
16.2. Acid clorhidric 205
SECȚIUNEA 3. ELEMENTE DE CHIMIE ORGANICĂ 209
Capitolul 17. Concepte de bază ale chimiei organice 210
17.1. Subiect de chimie organică. Teoria structurii substanțelor organice 210
17.2. Caracteristicile structurii compușilor organici 212
17.3. Clasificarea compușilor organici 213
17.4. Formulele compuşilor organici 214
17.5. Izomerie 215
17.6. Omologuri 217
17.7. Denumiri de hidrocarburi. Regulile nomenclaturii internaționale 218
Capitolul 18. Alcani 225
18.1. Conceptul de alcani 225
18.2. Serii omoloage, nomenclatură, izomerie 225
18.3. Structura moleculară 226
18.4. Proprietățile alcanilor 226
18.5. Prepararea și utilizarea alcanilor 229
Capitolul 19. Alchene 232
19.1. Serii omoloage, nomenclatură, izomerie 232
19.2. Structura moleculară 234
19.3. Proprietățile alchenelor 234
19.4. Prepararea și utilizarea alchenelor 238
19.5. Conceptul de alcadiene (diene) 239
Capitolul 20. Alchine 244
20.1. Definiţie. Serii omoloage, nomenclatură, izomerie 244
20.2. Structura moleculară 245
20.3. Proprietățile alchinelor 246
20.4. Prepararea și utilizarea acetilenei 248
Capitolul 21. Hidrocarburi ciclice. Arena 251
21.1. Conceptul de hidrocarburi ciclice. Cicloalcani 251
21.2. Conceptul de hidrocarburi aromatice 252
21.3. Istoria descoperirii benzenului. Structura moleculei 253
21.3. Serii omoloage, nomenclatură, izomerie 255
21.4. Proprietățile benzenului 256
21.5. Proprietățile omologilor benzenului 259
21.6. Prepararea benzenului și a omologilor săi 261
Capitolul 22. Alcoolii 263
22.1. Definiția 263
22.2. Serii omoloage, nomenclatură, izomerie 264
22.3. Structura moleculară 265
22.4. Proprietățile alcoolilor monohidroxilici 266
22.5. Prepararea și utilizarea alcoolilor (folosind exemplul alcoolului etilic) 268
22.6. Alcooli polihidroxilici 269
22.7. Conceptul de fenoli 271
Capitolul 23. Aldehide 276
23.1. Definiţie. Serii omoloage, nomenclatură, izomerie 276
23.2. Structura moleculară 277
23.3. Proprietățile aldehidelor 278
23.4. Prepararea și utilizarea aldehidelor folosind exemplul acetaldehidei 280
Capitolul 24. Acizii carboxilici 282
24.1. Definiția 282
24.2. Serii omoloage, nomenclatură, izomerie 283
24.3. Structura moleculară 284
24.4. Proprietățile acizilor 285
24.5. Prepararea și utilizarea acizilor 287
Capitolul 25. Esteri. Grăsimi 291
Capitolul 26. Carbohidrații 297
Capitolul 27. Compuși care conțin azot 304
27.1. Amine 304
27.2. Aminoacizi 306
27.3. Proteine 308
Capitolul 28. Conceptul de polimeri 313
PARTEA 4. REZOLVAREA PROBLEMELOR 316
Capitolul 29. Concepte de bază de calcul 317
Capitolul 30. Probleme rezolvate folosind formule standard 320
30.1. Probleme pe tema „Gaze” 320
30.2. Probleme pe tema „Metode de exprimare a concentrației soluțiilor” 324
Capitolul 31. Probleme rezolvate cu ajutorul ecuațiilor de reacție 330
31.1. Pregătirea calculelor folosind ecuațiile de reacție 330
31.2. Probleme pe tema „Compoziția cantitativă a amestecurilor” 333
31.3. Probleme privind „deficiența în exces” 337
31.4. Probleme de stabilire a formulei unei substanțe 342
31.5. Probleme care iau în considerare „randamentul” substanței rezultate 349
E.N.Frenkel
Tutorial de chimie
Un manual pentru cei care nu știu, dar vor să învețe și să înțeleagă chimia
Partea I. Elemente de chimie generală
(primul nivel de dificultate)
Eu, Frenkel Evgenia Nikolaevna, lucrător onorat al învățământului superior al Federației Ruse, absolvent al Facultății de Chimie a Universității de Stat din Moscova în 1972, experiență de predare 34 de ani.
Sunt îngrijorat de problema manualelor școlare.
Principala problemă a multora dintre ele este limbajul dificil, care necesită „traducere” suplimentară într-o limbă pe care elevii o pot înțelege pentru a prezenta material educațional. Elevii de liceu vin adesea la mine cu următoarea solicitare: „Traduceți textul manualului ca să fie clar”. De aceea, am scris un „Autoprofesor în Chimie”, în care multe probleme complexe sunt prezentate într-o manieră complet accesibilă și în același timp științifică. Pe baza acestui „Autoprofesor”, care a fost scris în 1991, am elaborat programul și conținutul cursurilor pregătitoare. Acolo au studiat sute de școlari. Mulți dintre ei au început de la zero și după 40 de lecții au înțeles atât de mult materia, încât au trecut examene cu „4” și „5”. De aceea, în orașul nostru, manualele mele de auto-predare se vând ca prăjiturile calde.
Poate că și alții vor găsi munca mea utilă?
Articolul a fost pregătit cu sprijinul centrului de pregătire MakarOFF. Centrul de formare vă oferă să urmați cursuri de manichiură la Moscova la preț redus. Școala profesională de manichiură oferă pregătire în manichiură, pedichiură, extensii de unghii și design, precum și cursuri pentru tehnicieni generali de unghii, extensii de gene, microblading, sugaring și epilare cu ceară. Centrul eliberează diplome după pregătire și angajare garantată. Informații detaliate despre toate programele de formare, prețuri, programe, promoții și reduceri, contacte pe site-ul: www.akademiyauspeha.ru.
Prefaţă
Dragi cititori! „Autoprofesorul de chimie” pe care îl aducem în atenție nu este un manual obișnuit. Ea nu precizează pur și simplu unele fapte sau descrie proprietățile substanțelor.
„Autoprofesorul” explică și predă chiar dacă, din păcate, nu cunoașteți sau înțelegeți chimia, și nu puteți sau vă este jenă să apelați la profesor pentru lămuriri. Sub formă de manuscris, această carte este folosită de școlari din 1991 și nu a existat un singur elev care a picat examenul de chimie atât la școală, cât și la universități. Mai mult, mulți dintre ei nu cunoșteau deloc chimie.
Întocmește ecuații ale reacțiilor chimice, aranjează coeficienții în ele, inclusiv în ecuațiile proceselor redox;
Alcătuiți formule electronice (inclusiv formule electronice scurte) ale atomilor și determinați proprietățile elementelor chimice corespunzătoare;
Preziceți proprietățile anumitor compuși și determinați dacă un anumit proces este posibil sau nu.
Manualul are două niveluri de dificultate. Manual de autoinstruire primul nivel de dificultate constă din trei părți.
Partea I. Elemente de chimie generală ( publicat).
Partea a II-a. Elemente de chimie anorganică.
Partea a III-a. Elemente de chimie organică.
Cărți al doilea nivel de dificultate tot trei.
Fundamentele teoretice ale chimiei generale.
Fundamentele teoretice ale chimiei anorganice.
Fundamentele teoretice ale chimiei organice.
|
Capitolul 1. Concepte de bază ale chimiei.
Capitolul 2. Cele mai importante clase de compuși anorganici.
Capitolul 3. Informații de bază despre structura atomului. Legea periodică a lui D.I.Mendeleev.
Capitolul 4. Conceptul de legătură chimică. Capitolul 5. Soluții. Capitolul 6. Disocierea electrolitică.
Capitolul 7. Conceptul de reacții redox. Capitolul 8. Calcule folosind formule și ecuații chimice.
Aplicație. |
Capitolul 1. Concepte de bază ale chimiei
Ce este chimia? Unde întâlnim fenomene chimice?
Chimia este peste tot. Viața în sine este o varietate nenumărată de reacții chimice datorită cărora respirăm, vedem cerul albastru, simțim mirosul uimitor al florilor.
Ce studiază chimia?
Chimia studiază substanțele, precum și procesele chimice la care participă aceste substanțe.
Ce este o substanță?
Materia este din ce suntem alcătuiți lumea din jurul nostru și pe noi înșine.
Ce este un proces (fenomen) chimic?
LA fenomene chimice Acestea includ procese care au ca rezultat modificări ale compoziției sau structurii moleculelor care formează o anumită substanță*. Moleculele s-au schimbat - substanța s-a schimbat (a devenit diferită), proprietățile ei s-au schimbat. De exemplu, laptele proaspăt s-a acru, frunzele verzi s-au îngălbenit, carnea crudă și-a schimbat mirosul la prăjire.
Toate aceste modificări sunt o consecință a unor procese chimice complexe și diverse. Cu toate acestea, semnele reacțiilor chimice simple, în urma cărora compoziția și structura moleculelor se modifică, sunt aceleași: o schimbare a culorii, a gustului sau a mirosului, eliberarea de gaz, lumină sau căldură, apariția unui precipitat.
Ce sunt moleculele, a căror schimbare implică manifestări atât de diverse?
Moleculele sunt cele mai mici particule ale unei substanțe, reflectând compoziția sa calitativă și cantitativă și proprietățile sale chimice.
Prin studierea compoziției și structurii unei molecule, este posibil să se prezică multe proprietăți ale unei substanțe date în ansamblu. O astfel de cercetare este una dintre sarcinile principale ale chimiei.
Cum sunt structurate moleculele? Din ce sunt făcute?
Moleculele sunt formate din atomi. Atomii dintr-o moleculă sunt legați prin legături chimice. Fiecare atom este desemnat prin simbol
(simbol chimic). De exemplu, H este un atom de hidrogen, O este un atom de oxigen. Numărul de atomi dintr-o moleculă este indicat folosind index -
numerele din dreapta jos după simbol.
De exemplu:
Exemple de molecule:
O 2 este o moleculă de oxigen formată din doi atomi de oxigen;
H 2 O este o moleculă de apă formată din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen. Dacă atomii nu sunt legați printr-o legătură chimică, atunci numărul lor este indicat folosind coeficient -
numerele dinaintea simbolului:
Numărul de molecule este reprezentat în mod similar:
2H 2 – două molecule de hidrogen;
3H 2 O – trei molecule de apă.
De ce atomii de hidrogen și oxigen au nume și simboluri diferite? Pentru că aceștia sunt atomi de diferite elemente chimice.
Un element chimic este un tip de atom cu aceeași sarcină nucleară.
Care este nucleul unui atom? De ce sarcina nucleară este un semn că un atom aparține unui anumit element chimic? Pentru a răspunde la aceste întrebări, este necesar să clarificăm: se modifică atomii în reacțiile chimice, din ce constă un atom?
Un atom neutru nu are sarcină, deși este format dintr-un nucleu încărcat pozitiv și electroni încărcați negativ:În timpul reacțiilor chimice numărul de electroni ai oricărui atom poate varia, dar. Prin urmare, sarcina nucleului unui atom este un fel de „pașaport” al unui element chimic. Toți atomii cu sarcina nucleară de +1 aparțin elementului chimic numit hidrogen.
Atomii cu o sarcină nucleară de +8 aparțin elementului chimic oxigen.
Fiecărui element chimic i se atribuie un simbol chimic (semn), un număr de serie în tabelul lui D.I Mendeleev (numărul de serie este egal cu sarcina nucleului atomic), un nume specific, iar pentru unele elemente chimice o citire specială a simbolului în. formula chimică (Tabelul 1).
Tabelul 1
| Simboluri (semne) elemente chimice | Nu. | Nr în tabelul lui D.I Mendeleev | Simbol | Citirea în formulă |
| 1 | 1 | Nume | H | frasin |
| 2 | 6 | Hidrogen | C | acest |
| 3 | 7 | Carbon | N | ro |
| 4 | 8 | Azot | O | O |
| 5 | 9 | Oxigen | F | fluor |
| 6 | 11 | Fluor | N / A | sodiu |
| 7 | 12 | Sodiu | Mg | magneziu |
| 8 | 13 | Magneziu | Al | aluminiu |
| 9 | 14 | Aluminiu | Si | siliciu |
| 10 | 15 | Siliciu | P | pe |
| 11 | 16 | Fosfor | S | es |
| 12 | 17 | Sulf | Cl | clor |
| 13 | 19 | Clor | K | potasiu |
| 14 | 20 | Potasiu | Ca | calciu |
| 15 | 23 | Calciu | V | vanadiu |
| 16 | 24 | Vanadiu | Cr | crom |
| 17 | 25 | Crom | Mn | mangan |
| 18 | 26 | Mangan | Fe | ferrum |
| 19 | 29 | Fier | Cu | cuprum |
| 20 | 30 | Cupru | Zn | zinc |
| 21 | 35 | Zinc | Br | brom |
| 22 | 47 | Brom | Ag | argentum |
| 23 | 50 | Argint | Sn | stannum |
| 24 | 53 | Staniu | eu | iod |
| 25 | 56 | Iod | Ba | bariu |
| 26 | 79 | Bariu | Au | aurum |
| 27 | 80 | Aur | Hg | hidrargyrum |
| 28 | 82 | Mercur | Pb | plumb |
Duce Sunt substante simplu Şi complex . Dacă o moleculă este formată din atomi ai unui element chimic, este
substanță simplă. Substanțe simple - Ca, Cl 2, O 3, S 8 etc. Molecule
substanțe complexe constau din atomi de diferite elemente chimice. Substanțe complexe - H 2 O, NO, H 3 PO 4, C 12 H 22 O 11 etc.
Sarcina 1.1.
Indicați numărul de atomi din moleculele substanțelor complexe H 2 O, NO, H 3 PO 4, C 12 H 22 O 11, denumiți acești atomi.
Se pune întrebarea: de ce se scrie întotdeauna formula H 2 O pentru apă, și nu HO sau HO 2? Experiența demonstrează că compoziția apei obținută prin orice metodă sau prelevată din orice sursă corespunde întotdeauna cu formula H 2 O (vorbim despre apă pură). Faptul este că atomii dintr-o moleculă de apă și dintr-o moleculă a oricărei alte substanțe sunt legați prin legături chimice. O legătură chimică leagă cel puțin doi atomi. Prin urmare, dacă o moleculă este formată din doi atomi și unul dintre ei formează trei legături chimice, atunci celălalt formează și trei legături chimice..
Numărul de legături chimice
format dintr-un atom se numește
valenţă
Dacă desemnăm fiecare legătură chimică cu o liniuță, atunci pentru o moleculă de doi atomi AB obținem AB, unde trei liniuțe indică cele trei legături formate de elementele A și B între ele.
RĂSPUNS: Doi atomi. Compoziția apei este descrisă prin formula H–O–H sau H2O.
ȚINE minte! O moleculă stabilă nu poate avea valențe „libere” sau „extra”. Prin urmare, pentru o moleculă cu două elemente, numărul de legături chimice (valențe) atomilor unui element este egal cu numărul total de legături chimice ale atomilor celuilalt element.
Valenta atomilor unor elemente chimice constant(Tabelul 2).
Tabelul 2
Valoarea valențelor constante ale unor elemente
Pentru alți atomi, valența** poate fi determinată (calculată) din formula chimică a substanței. În acest caz, este necesar să se țină cont de regula menționată mai sus despre legăturile chimice. De exemplu, să definim valența x mangan Mn conform formulei substanței MnO 2:
Numărul total de legături chimice formate de unul și celălalt element (Mn și O) este același:
x· 1 = 4; II · 2 = 4. Prin urmare X= 4, adică În această formulă chimică, manganul este tetravalent.
CONCLUZII PRACTICE
1. Dacă unul dintre atomii din moleculă este monovalent, atunci valența celui de-al doilea atom este egală cu numărul de atomi ai primului element (vezi index!):
2. Dacă numărul de atomi dintr-o moleculă este același, atunci valența primului atom este egală cu valența celui de-al doilea atom:
3. Dacă unul dintre atomi nu are un indice, atunci valența sa este egală cu produsul dintre valența celui de-al doilea atom și indicele său:
4. În alte cazuri, puneți valențele „în cruce”, adică. valența unui element este egală cu indicele altui element:
Sarcina 1.2. Determinați valențele elementelor din compuși:
CO2, CO, Mn207, CI20, P203, AlP, Na2S, NH3, Mg3N2.
Cheie. Mai întâi, indicați valența atomilor pentru care este constantă. În același mod se determină valența grupelor atomice OH, PO 4, SO 4 etc.
Sarcina 1.3. Determinați valențele grupurilor atomice (subliniate în formule):
H 3 P.O. 4,Ca( OH) 2 , Ca 3 ( P.O. 4) 2, H2 AŞA 4,Cu AŞA 4 .
(Notă! Aceleași grupuri de atomi au aceleași valențe în toți compușii.)
Cunoscând valențele unui atom sau ale unui grup de atomi, puteți crea o formulă pentru un compus. Pentru a face acest lucru, utilizați următoarele reguli.
Dacă valențele atomilor sunt aceleași, atunci numărul de atomi este același, adică. Nu punem indici:
Dacă valențele sunt multiple (ambele sunt împărțite la același număr), atunci numărul de atomi ai elementului cu o valență mai mică este determinat prin diviziune:
În alte cazuri, indicii sunt determinați „în cruce”:
Sarcina 1.4. Alcătuiți formulele chimice ale compușilor:
Substanțele a căror compoziție este reflectată de formule chimice pot participa la procese (reacții) chimice. Se numește notația grafică corespunzătoare unei reacții chimice date ecuația reacției. De exemplu, atunci când cărbunele arde (interacționează cu oxigenul), are loc o reacție chimică:
C + O2 = CO2.
Înregistrarea arată că un atom de carbon C, combinându-se cu o moleculă de oxigen O2, formează o moleculă de dioxid de carbon CO2. Numărul de atomi ai fiecărui element chimic înainte și după reacție trebuie să fie același. Această regulă este o consecință a legii conservării masei materiei. Legea conservării masei: masa substanțelor inițiale este egală cu masa produselor de reacție.
Legea a fost descoperită în secolul al XVIII-lea. M.V. Lomonosov și, independent de el, A.L.Lavoisier.
În îndeplinirea acestei legi, este necesară aranjarea coeficienților în ecuațiile reacțiilor chimice astfel încât numărul de atomi ai fiecărui element chimic să nu se modifice ca urmare a reacției.
De exemplu, descompunerea sării Berthollet KClO 3 produce sare KCl și oxigen O 2:
KClO3KCl + O2.
Numărul de atomi de potasiu și clor este același, dar numărul de atomi de oxigen este diferit. Să le egalăm:
Acum s-a schimbat numărul de atomi de potasiu și clor înainte de reacție. Să le egalăm:
În cele din urmă, puteți pune un semn egal între partea dreaptă și stângă a ecuației:
2KClO 3 = 2KСl + 3О 2. Înregistrarea rezultată arată că descompunerea substanței complexe KClO 3 produce două substanțe noi - complexul KCl și cel simplu - oxigen O 2. Se numesc numerele din fața formulelor substanțelor din ecuațiile reacțiilor chimice.
coeficienți
La selectarea coeficienților, nu este necesară numărarea atomilor individuali. Dacă compoziția unor grupări atomice nu s-a schimbat în timpul reacției, atunci se poate lua în considerare numărul acestor grupări, considerându-le ca fiind un singur întreg. Să creăm o ecuație pentru reacția substanțelor CaCl 2 și Na 3 PO 4:
CaCl2 + Na3PO4 ……………….
SECVENȚA ACȚIUNILOR
1) Să determinăm valența atomilor de pornire și a grupului PO 4:
2) Să scriem partea dreaptă a ecuației (fără indice pentru moment, formulele substanțelor din paranteze trebuie clarificate):
3) Să compunem formulele chimice ale substanțelor rezultate pe baza valențelor părților lor constitutive:
4) Să acordăm atenție compoziției celui mai complex compus Ca 3 (PO 4) 2 și să egalăm numărul de atomi de calciu (sunt trei) și numărul de grupări PO 4 (sunt două):
5) Numărul de atomi de sodiu și clor înainte de reacție este acum șase. Să punem coeficientul corespunzător în partea dreaptă a diagramei înaintea formulei NaCl:
Folosind această secvență, este posibilă egalizarea schemelor multor reacții chimice (cu excepția reacțiilor redox mai complexe, vezi Capitolul 7).
Tipuri de reacții chimice. Reacțiile chimice sunt de diferite tipuri. Principalele patru tipuri sunt conexiunea, descompunerea, substituția și schimbul.
1. Reacții compuse– din două sau mai multe substanțe se formează o substanță:
numerele din dreapta jos după simbol.
Ca + Cl2 = CaCl2.
2. Reacții de descompunere– dintr-o substanță se obțin două sau mai multe substanțe:
numerele din dreapta jos după simbol.
Ca(HCO3)2CaC03 + CO2 + H2O.
3. Reacții de substituție– reacţionează substanţele simple şi complexe, se formează şi substanţe simple şi complexe, iar substanţa simplă înlocuieşte o parte din atomii substanţei complexe:
A + BX AX + B.
numerele din dreapta jos după simbol.
Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4.
4. Reacții de schimb– aici reacționează două substanțe complexe și se obțin două substanțe complexe. În timpul reacției, substanțele complexe își schimbă părțile constitutive:
Exerciții pentru capitolul 1
1. Învață tabelul. 1. Testează-te, scrie simbolurile chimice: sulf, zinc, staniu, magneziu, mangan, potasiu, calciu, plumb, fier și fluor.
2. Scrieți simbolurile elementelor chimice care se pronunță în formule ca: „cenusa”, „o”, „cuprum”, „es”, „pe”, „hydrargyrum”, „stannum”, „plumbum”, „en”, „ferrum” , „ce”, „argentum”.
3. Denumiți aceste elemente.
Indicați numărul de atomi ai fiecărui element chimic în formulele compușilor:
4. Al2S3, CaS, Mn02, NH3, Mg3P2, SO3.
Determinați care substanțe sunt simple și care sunt complexe:
Na20, Na, O2, CaCI2, CI2.
5. Citiți formulele acestor substanțe.
6. Învață tabelul. 2. Alcătuiți formule chimice ale substanțelor pe baza valenței cunoscute a elementelor și grupărilor atomice:
Determinați valența elementelor chimice în compuși:
7. N20, Fe203, Pb02, N205, HBr, SiH4, H2S, MnO, Al2S3.
Aranjați coeficienții și indicați tipurile de reacții chimice:
a) Mg + O2MgO;
b) Al + CuCl2AlCl3 + Cu;
c) NaN03NaN02 + O2;
d) AgN03 + BaCl2 AgCI + Ba(N03)2;
e) Al + HCI ACI3 + H2;
e) KOH + H3PO4K3PO4 + H20;
g) CH4C2H2 + H2.
* Există substanțe care nu sunt construite din molecule. Dar aceste substanțe vor fi discutate mai târziu (vezi capitolul 4).
** Strict vorbind, conform regulilor de mai jos, nu valența este determinată, ci starea de oxidare (vezi capitolul 7).
Cu toate acestea, în mulți compuși, valorile numerice ale acestor concepte coincid, astfel încât valența poate fi determinată și folosind formula unei substanțe.
Retipărit cu continuare
Capitolul 1.
Este aceasta o întrebare dificilă? Fiecare va răspunde diferit.
În liceu, elevii studiază chimia pe mai mulți ani. Mulți oameni se descurcă destul de bine la examenul final la chimie. Cu toate acestea…
Conversațiile cu solicitanții și apoi cu studenții din primul an indică faptul că cunoștințele reziduale în chimie după liceu sunt nesemnificative. Unii se confundă în diverse definiții și formule chimice, în timp ce alții nici măcar nu pot reproduce conceptele și legile de bază ale chimiei, ca să nu mai vorbim de conceptele și legile ecologiei.
Chimia lor nu a început niciodată.
Chimia, aparent, începe cu o stăpânire profundă a fundamentelor sale și, mai presus de toate, a conceptelor și legile de bază.
1.1. Concepte chimice de bază.
În tabelul lui D.I Mendeleev există numere lângă simbolul elementului. O cifră indică numărul atomic al elementului, iar a doua masă atomică. Numărul de serie are propriul său sens fizic. Despre asta vom vorbi mai târziu, aici ne vom concentra pe masa atomică și ne vom evidenția în ce unități se măsoară.
Trebuie remarcat imediat că masa atomică a unui element dat în tabel este o valoare relativă. Unitatea de masă atomică relativă este considerată 1/12 din masa unui atom de carbon, un izotop cu un număr de masă de 12 și se numește unitatea de masă atomică /amu/. Prin urmare, 1 amu egal cu 1/12 din masa izotopului de carbon 12 C. Și este egal cu 1,667 * 10 –27 kg. /Masa absolută a unui atom de carbon este 1,99 * 10 –26 kg./
Masa atomică, dată în tabel, este masa atomului exprimată în unități de masă atomică. Cantitatea este adimensională. În mod specific pentru fiecare element, masa atomică arată de câte ori masa unui atom dat este mai mare sau mai mică de 1/12 din masa unui atom de carbon.
Același lucru se poate spune despre greutatea moleculară.
Greutate moleculară este masa unei molecule exprimată în unități de masă atomică. Mărimea este de asemenea relativă. Masa moleculară a unei anumite substanțe este egală cu suma maselor atomilor tuturor elementelor care alcătuiesc molecula.
Un concept important în chimie este conceptul de „aluniță”. Mol– o astfel de cantitate de substanță care conține 6,02 * 10 23 unități structurale /atomi, molecule, ioni, electroni etc./. Mol de atomi, mol de molecule, mol de ioni etc.
Masa unui mol dintr-o substanță dată se numește masa sa molară / sau molară /. Se măsoară în g/mol sau kg/mol și este desemnat cu litera „M”. De exemplu, masa molară a acidului sulfuric M H 2 SO4 = 98 g/mol.
Următorul concept este „echivalent”. Echivalent/E/ este cantitatea de greutate a unei substanțe care interacționează cu un mol de atomi de hidrogen sau înlocuiește o astfel de cantitate în reacții chimice. Prin urmare, echivalentul hidrogenului E H este egal cu unu. /E N =1/. Echivalentul de oxigen E O este egal cu opt /E O =8/.
Se face o distincție între echivalentul chimic al unui element și echivalentul chimic al unei substanțe complexe.
Echivalentul unui element este o mărime variabilă. Depinde de masa atomică /A/ și de valența /B/ pe care o are elementul într-un anumit compus. E=A/B. De exemplu, să determinăm echivalentul de sulf în oxizii SO2 și SO3. În SO 2 E S = 32/4 = 8, iar în SO 3 E S = 32/6 = 5,33.
Masa molară a unui echivalent, exprimată în grame, se numește masă echivalentă. Prin urmare, masa echivalentă a hidrogenului ME H = 1 g/mol, masa echivalentă a oxigenului ME O = 8 g/mol.
Echivalentul chimic al unei substanțe complexe /acid, hidroxid, sare, oxid/ este cantitatea de substanță corespunzătoare care interacționează cu un mol de atomi de hidrogen, adică. cu un echivalent de hidrogen sau înlocuiește acea cantitate de hidrogen sau orice altă substanță în reacții chimice.
Echivalent acid/E K/ este egal cu câtul dintre greutatea moleculară a acidului împărțit la numărul de atomi de hidrogen care participă la reacție. Pentru acidul H 2 SO 4, când ambii atomi de hidrogen reacţionează H 2 SO 4 +2NaOH=Na 2 SO+2H 2 O, echivalentul va fi egal cu EN 2 SO4 = M H 2 SO 4 /n H =98/2= 49
Echivalent hidroxid /E hidr. / este definită ca coeficientul greutății moleculare a hidroxidului împărțit la numărul de grupări hidroxo care reacţionează. De exemplu, echivalentul NaOH va fi egal cu: E NaOH = M NaOH / n OH = 40/1 = 40.
Echivalent de sare Sarea /E/ poate fi calculată împărțind greutatea sa moleculară la produsul dintre numărul de atomi de metal care reacționează și valența acestora. Astfel, echivalentul sării Al 2 (SO 4) 3 va fi egal cu E Al 2 (SO 4) 3 = M Al 2 (SO 4) 3 /6 = 342/2,3 = 342/6 = 57.
Echivalent de oxid/E ok / poate fi definit ca suma echivalentelor elementului corespunzător și oxigenului. De exemplu, echivalentul de CO 2 va fi egal cu suma echivalenților de carbon și oxigen: E CO 2 = E C + E O = 3 + 8 = 7.
Pentru substanțele gazoase este convenabil să se utilizeze volume echivalente /E V /. Deoarece în condiții normale un mol de gaz ocupă un volum de 22,4 litri, pe baza acestei valori este ușor de determinat volumul echivalent al oricărui gaz. Să luăm în considerare hidrogenul. Masa molară a hidrogenului 2g ocupă un volum de 22,4 litri, apoi masa sa echivalentă de 1g ocupă un volum de 11,2 litri / sau 11200 ml /. Prin urmare E V N =11,2l. Volumul echivalent de clor este de 11,2 l /E VCl = 11,2 l/. Volumul echivalent de CO este 3,56 /E VC O =3,56 l/.
Echivalentul chimic al unui element sau substanță complexă este utilizat în calculele stoichiometrice ale reacțiilor de schimb, iar în calculele corespunzătoare ale reacțiilor redox se folosesc echivalenți oxidativi și de reducere.
Echivalent oxidativ este definită ca coeficientul greutății moleculare a agentului de oxidare împărțit la numărul de electroni pe care îi acceptă într-o reacție redox dată.
Echivalentul reducător este egal cu greutatea moleculară a agentului reducător împărțit la numărul de electroni pe care îi renunță într-o reacție dată.
Să scriem reacția redox și să determinăm echivalentul agentului de oxidare și al agentului reducător:
5N 2 aS+2KMnO 4 +8H 2 SO 4 =S+2MnSO 4 +K 2 SO 4 +5Na 2 SO 4 +8H 2 O
Agentul de oxidare în această reacție este permanganatul de potasiu. Echivalentul agentului de oxidare va fi egal cu masa de KMnO 4 împărțită la numărul de electroni acceptați de agentul de oxidare în reacție (ne=5). E KMn04 =M KMn04/ne=158/5=31,5. Masa molară a echivalentului agentului oxidant KMnO 4 într-un mediu acid este de 31,5 g/mol.
Echivalentul agentului reducător Na 2 S va fi: E Na 4 S = M Na 4 S / ne = 78/2 = 39. Masa molară a echivalentului Na 2 S este de 39 g/mol.
În procesele electrochimice, în special în timpul electrolizei substanțelor, se utilizează un echivalent electrochimic. Echivalentul electrochimic este determinat ca coeficientul echivalentului chimic al substanței eliberate la electrod împărțit la numărul Faraday /F/. Echivalentul electrochimic va fi discutat mai detaliat în paragraful corespunzător al cursului.
Valenţă. Când atomii interacționează, se formează o legătură chimică între ei. Fiecare atom poate forma doar un anumit număr de legături. Numărul de legături determină o astfel de proprietate unică a fiecărui element, care se numește valență. În forma sa cea mai generală, valența se referă la capacitatea unui atom de a forma o legătură chimică. O legătură chimică pe care o poate forma un atom de hidrogen este luată ca unitate de valență. În acest sens, hidrogenul este un element monovalent, iar oxigenul este un element divalent, deoarece Nu mai mult de doi hidrogeni pot forma o legătură cu un atom de oxigen.
Capacitatea de a determina valența fiecărui element, inclusiv într-un compus chimic, este o condiție necesară pentru stăpânirea cu succes a unui curs de chimie.
Valence este, de asemenea, legată de un astfel de concept de chimie ca starea de oxidare. Substarea de oxidare este sarcina pe care un element o are într-un compus ionic sau pe care ar avea-o într-un compus covalent dacă perechea de electroni partajată ar fi complet mutată la un element mai electronegativ. Starea de oxidare are nu numai o expresie numerică, ci și un semn de sarcină corespunzător (+) sau (–). Valence nu are aceste semne. De exemplu, în H2SO4 starea de oxidare este: hidrogen +1, oxigen –2, sulf +6, iar valența, în consecință, va fi 1, 2, 6.
Valența și starea de oxidare în valori numerice nu coincid întotdeauna ca valoare. De exemplu, într-o moleculă de alcool etilic CH 3 –CH 2 –OH valența carbonului este 6, hidrogenul este 1, oxigenul este 2, iar starea de oxidare, de exemplu, a primului carbon este –3, al doilea este –1: –3 CH 3 – –1 CH 2 –OH.
1.2. Concepte de bază de mediu.
Recent, conceptul de „ecologie” a intrat profund în conștiința noastră. Acest concept, introdus încă în 1869 de E. Haeckel, provine din greacă oikos- casa, locul, locuinta, logos– învățătura / tulbură din ce în ce mai mult omenirea.
În manualele de biologie ecologie definită ca știința relației dintre organismele vii și mediul lor. O definiție aproape consonantă a ecologiei este dată de B. Nebel în cartea sa „Știința mediului” - Ecologia este știința diferitelor aspecte ale interacțiunii organismelor între ele și cu mediul. O interpretare mai amplă poate fi găsită în alte surse. De exemplu, Ecologie – 1/. Știința care studiază relația dintre organisme și ansamblurile lor sistemice și mediu; 2/. Un set de discipline științifice care studiază relația structurilor biologice sistemice /de la macromolecule la biosferă/ între ele și cu mediul; 3/. O disciplină care studiază legile generale de funcționare a ecosistemelor la diferite niveluri ierarhice; 4/. O știință cuprinzătoare care studiază habitatul organismelor vii; 5/. Studiul poziției omului ca specie în biosfera planetei, conexiunile sale cu sistemele ecologice și impactul asupra acestora; 6/. Știința supraviețuirii mediului. / N.A. Agidzhanyan, V.I. Torshik. Ecologie umană./. Cu toate acestea, termenul „ecologie” se referă nu numai la ecologie ca știință, ci și la starea mediului însuși și la impactul acestuia asupra oamenilor, florei și faunei.
