Egy szerves anyag képletének meghatározásához többféle probléma létezik. Általában ezeknek a problémáknak a megoldása nem különösebben nehéz, de a diplomások gyakran veszítenek pontokat ezen a problémán. Ennek több oka is van:

1. Helytelen tervezés;
2. A megoldás nem matematikai, hanem nyers erőből fakad;
3. Rosszul összeállított általános képlet anyagok;
4. Hibák a reakcióegyenletben egy beírt anyaggal Általános nézet.

Feladattípusok a C5 feladatban.

1. Anyag képletének meghatározása tömegtörtekkel kémiai elemek vagy az anyag általános képlete szerint;
2. Egy anyag képletének meghatározása égéstermékek alapján;
3. Egy anyag képletének meghatározása kémiai tulajdonságai alapján.

Szükséges elméleti információk.

1. Tömegtört elem egy anyagban.
   Egy elem tömeghányada az anyagban lévő tömegszázalékban kifejezett tartalma.
   Például egy C 2 H 4 összetételű anyag 2 szénatomot és 4 hidrogénatomot tartalmaz. Ha egy ilyen anyagból 1 molekulát veszünk, akkor molekulatömege egyenlő lesz:
   Mr(C 2H 4) = 2 12 + 4 1 = 28 amu és 2 12 amu-t tartalmaz. szén.

   Az anyag szén tömegrészének meghatározásához el kell osztani a tömegét a teljes anyag tömegével:
   ω(C) = 12 2/28 = 0,857 vagy 85,7%.
   Ha egy anyag általános képlete C x H y O z, akkor az egyes atomjaik tömeghányada is egyenlő tömegük és a teljes anyag tömegének arányával. A C atomok x tömege - 12x, a H atomok tömege y, az oxigénatomok z tömege 16z.
   Akkor
   ω(C) = 12 x / (12x + y + 16z)

   Ha ezt a képletet általános formában írjuk fel, a következő kifejezést kapjuk:

2. Egy anyag molekuláris és legegyszerűbb képlete.

   A molekuláris (igaz) képlet egy olyan képlet, amely az anyag molekulájában lévő egyes típusok atomjainak valós számát tükrözi.
   Például a C 6 H 6 a benzol valódi képlete.
   A legegyszerűbb (empirikus) képlet mutatja az atomok arányát egy anyagban.
   Például benzol esetén a C:H arány 1:1, azaz. A benzol legegyszerűbb képlete a CH.
   A molekulaképlet lehet azonos a legegyszerűbbvel, vagy annak többszöröse is lehet.

   Példák.

   Ha a feladatban csak az elemek tömeghányadát adjuk meg, akkor a feladat megoldása során csak az anyag legegyszerűbb képletét lehet kiszámítani. A valódi képlet megszerzéséhez a feladatban általában további adatokat adnak meg - az anyag moláris tömegét, relatív vagy abszolút sűrűségét, vagy egyéb adatokat, amelyekkel meghatározhatja az anyag moláris tömegét.

3. X gáz relatív sűrűsége Y gázhoz - D - Y (X).
   A D relatív sűrűség egy olyan érték, amely megmutatja, hogy X gáz hányszor nehezebb, mint Y gáz. Ezt az X és Y gázok móltömegének arányaként számítják ki:
   D x Y (X) = M (X) / M (Y)
   Gyakran használják számításokhoz a gázok relatív sűrűsége a hidrogén és a levegő esetében.
   X gáz relatív sűrűsége a hidrogénhez viszonyítva:
   D H 2 = M (gáz X) / M (H 2) = M (gáz X) / 2
   A levegő gázok keveréke, ezért csak az átlagos moláris tömeg számítható ki számára. Értékét 29 g/mol-nak vesszük (a hozzávetőleges átlagos összetétel alapján).
   Ezért:
   D légi úton = M (gáz X) / 29
4. Abszolút gázsűrűség normál körülmények között.

   A gáz abszolút sűrűsége normál körülmények között 1 liter gáz tömege. Általában gázoknál g/l-ben mérik.
   ρ = m (gáz) / V (gáz)
   Ha veszünk 1 mol gázt, akkor:
   ρ = M/V m,
   a gáz moláris tömegét pedig a sűrűség és a moláris térfogat szorzatával kaphatjuk meg.

5. Különböző osztályokba tartozó anyagok általános képletei.
   A kémiai reakciókkal kapcsolatos problémák megoldásához gyakran nem a szokásos általános képletet célszerű használni, hanem olyan képletet, amelyben a többszörös kötés vagy funkciós csoport külön kiemelve van.

   Organikus osztály	Általános molekulaképlet	Képlet kiemelt többszörös kötéssel és funkcionális csoporttal
   Alkánok	C n H 2n+2	—
   Alkének	CnH2n	CnH2n+1-CH=CH2
   Alkinok	C n H 2n−2	C n H 2n+1 -C=CH
   Dienes	C n H 2n−2	—
   Benzol homológok	C n H 2n−6	C6H5-CnH2n+1
   Telített egyértékű alkoholok	C n H 2n+2 O	CnH 2n+1-OH
   Többértékű alkoholok	C n H 2n+2 O x	C n H 2n+2−x (OH) x
   Telített aldehidek	CnH2nO
   Esters	CnH2nO2

Az anyagok képleteinek meghatározása az összetételében lévő atomok tömeghányadával.

Az ilyen problémák megoldása két részből áll:

• Először is meg kell találni az anyagban lévő atomok mólarányát - ez megfelel a legegyszerűbb képletnek. Például egy A x B y összetételű anyag esetében az A és B anyagok mennyiségének aránya megfelel a molekulában lévő atomok számának arányának:
  x: y = n(A):n(B);
• majd az anyag moláris tömegének felhasználásával meghatározzuk annak valódi képletét.

1. példa
Határozza meg egy anyag képletét, ha 84,21% C-t és 15,79% H-t tartalmaz, és relatív sűrűsége levegőben 3,93.

Az 1. példa megoldása.

1. Legyen az anyag tömege 100 g, ekkor C tömege 84,21 g, H tömege 15,79 g lesz.
2. Határozzuk meg az egyes atomok anyagmennyiségét:
   ν(C)=m/M=84,21/12=7,0175 mol,
   v(H)=15,79/1=15,79 mol.
3. Meghatározzuk a C és H atomok mólarányát:
   C: H = 7,0175: 15,79 (mindkét számot csökkentse a kisebb számmal) = 1: 2,25 (szorozzuk 4-gyel) = 4:9.
   Így a legegyszerűbb képlet a C 4 H 9.
4. A relatív sűrűség segítségével kiszámítjuk a moláris tömeget:
   M = D (levegő) 29 = 114 g/mol.
   A legegyszerűbb C 4 H 9 képletnek megfelelő moláris tömeg 57 g/mol, ami 2-szer kisebb, mint a valódi moláris tömeg.
   Ez azt jelenti, hogy a valódi képlet a C 8 H 18.

Létezik egy sokkal egyszerűbb módszer a probléma megoldására, de sajnos nem kap teljes pontot. De alkalmas a valódi képlet ellenőrzésére, pl. segítségével ellenőrizheti a megoldást.

2. módszer: Megtaláljuk a valódi moláris tömeget (114 g/mol), majd megtaláljuk a szén- és hidrogénatomok tömegét ebben az anyagban azok tömegrészei alapján.
m(C)=114; 0,8421=96; azok. szénatomok száma 96/12 = 8
m(H)=114; 0,1579=18; azaz a H atomok száma 18/1 = 18.
Az anyag képlete C 8 H 18.

Válasz: C 8 H 18.

2. példa
Határozzuk meg egy 2,41 g/l sűrűségű alkin képletét normál körülmények között!

A 2. példa megoldása.

Alkin általános képlete C n H 2n−2
A gáz halmazállapotú alkin sűrűségét figyelembe véve hogyan lehet megtalálni a moláris tömegét? A ρ sűrűség 1 liter gáz tömege normál körülmények között.
Mivel 1 mól anyag 22,4 litert foglal el, meg kell találnia, hogy mennyit nyom 22,4 liter ilyen gáz:
M = (sűrűség ρ) (moláris térfogat V m) = 2,41 g/l 22,4 l/mol = 54 g/mol.
Ezután hozzunk létre egyenletet a moláris tömegre és n-re:

14 n − 2 = 54, n = 4.
Ez azt jelenti, hogy az alkin képlete C4H6.

Válasz: C 4 H 6.

3. példa
Határozza meg a telített aldehid képletét, ha ismert, hogy ebből az aldehidből 3 10 22 molekula tömege 4,3 g.

A 3. példa megoldása.

Ebben a feladatban a molekulák száma és a megfelelő tömeg adott. Ezen adatok alapján ismét meg kell találnunk az anyag moláris tömegét.
Ehhez emlékeznie kell arra, hogy hány molekulát tartalmaz 1 mól anyag.
Ez Avogadro száma: N a = 6,02 10 23 (molekulák).
Ez azt jelenti, hogy megtalálja az aldehid anyag mennyiségét:
ν = N / Na = 3 10 22 / 6,02 10 23 = 0,05 mol,
és moláris tömege:
M=m/n=4,3/0,05=86 g/mol.
Ezután, mint az előző példában, összeállítunk egy egyenletet, és megtaláljuk n-t.
A telített aldehid általános képlete: C n H 2n O, azaz M = 14n + 16 = 86, n = 5.

Válasz: C 5 H 10 O, pentanál.

4. példa
Határozza meg a 31,86% szenet tartalmazó diklór-alkán képletét!

A 4. példa megoldása.

A diklór-alkán általános képlete: C n H 2n Cl 2, 2 klóratom és n szénatom van.
Ekkor a szén tömeghányada egyenlő:
ω(C) = (C atomok száma a molekulában) ( atomtömeg C) / (diklór-alkán molekulatömege)
0,3186 = n 12 / (14n + 71)
n = 3, anyag – diklór-propán.

Válasz: C 3 H 6 Cl 2, diklórpropán.

Égéstermékeken alapuló anyagok képleteinek meghatározása.

Égési problémák esetén a vizsgált anyagban lévő elemi anyagok mennyiségét az égéstermékek térfogata és tömege határozza meg - szén-dioxid, víz, nitrogén és mások. A megoldás többi része ugyanaz, mint az első típusú probléma esetében.

5. példa.
448 ml (n.s.) gáz halmazállapotú telített, nem gyűrűs szénhidrogént elégetünk, és a reakciótermékeket feleslegben lévő mészvízen engedjük át, így 8 g csapadék képződik. Milyen szénhidrogént szedtek?

Az 5. példa megoldása.

1. A gáznemű telített, nem ciklikus szénhidrogén (alkán) általános képlete C n H 2n+2
   Ekkor az égési reakció diagramja így néz ki:

   C n H 2n+2 + O 2 → CO 2 + H 2 O
   Könnyen belátható, hogy 1 mol alkán elégetésekor n mol szén-dioxid szabadul fel.

   Az alkán anyag mennyiségét a térfogata alapján találjuk meg (ne felejtsük el átváltani a millilitereket literekre!):

   ν(CnH2n+2)=0,488/22,4=0,02 mol.

2. Amikor a szén-dioxidot mészvízen, Ca(OH) 2-n vezetjük át, kalcium-karbonát csapadék válik ki:

   CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 + H 2 O

   A kalcium-karbonát csapadék tömege 8 g, a kalcium-karbonát moláris tömege 100 g/mol.

   Ez azt jelenti, hogy az anyag mennyisége
   ν(CaCO 3) = 8/100 = 0,08 mol.
   A szén-dioxid anyag mennyisége szintén 0,08 mol.

3. A szén-dioxid mennyisége 4-szer nagyobb, mint az alkáné, ami azt jelenti, hogy az alkán képlete C4H10.

Válasz: C 4 H 10.

6. példa.
Relatív gőzsűrűség szerves összetevő nitrogénre egyenlő 2. Ha 9,8 g ebből a vegyületből elégetünk, 15,68 liter szén-dioxid (n.o.) és 12,6 g víz képződik. Kimenet molekuláris képlet szerves összetevő.

A 6. példa megoldása.

Mivel egy anyag égéskor szén-dioxiddá és vízzé alakul, ez azt jelenti, hogy C, H és esetleg O atomokból áll. Ezért általános képlete C x H y O z.

1. Felírhatjuk az égési reakció diagramját (az együtthatók elrendezése nélkül):

   C x H y O z + O 2 → CO 2 + H 2 O

   Az eredeti anyagból származó összes szén szén-dioxiddá válik, és az összes hidrogén vízbe.

2. Meghatározzuk a CO 2 és H 2 O anyagok mennyiségét, és meghatározzuk, hogy hány mol C és H atomot tartalmaznak:
   ν(CO 2) = V/V m = 15,68 / 22,4 = 0,7 mol.
   Egy CO 2 molekulára van egy C atom, ami azt jelenti, hogy annyi mol szén van, mint CO 2.

   ν(C) = 0,7 mol
   

   Egy molekula víz tartalmaz kettő A H atom a hidrogén mennyiségét jelenti kétszer annyi mint a víz.
   ν(H) = 0,7 2 = 1,4 mol.

3. Ellenőrizzük az oxigén jelenlétét az anyagban. Ehhez a C és H tömegét ki kell vonni a teljes kiindulási anyag tömegéből.
   m(C) = 0,7 x 8,4 g, m(H) = 1,4 1 = 1,4 g
   A teljes anyag tömege 9,8 g.
   m(O) = 9,8 - 8,4 - 1,4 = 0, vagyis ebben az anyagban nincsenek oxigénatomok.
   Ha egy adott anyagban oxigén jelen lenne, akkor a tömege alapján meg lehetne határozni az anyag mennyiségét, és három különböző atom jelenléte alapján ki lehet számítani a legegyszerűbb képletet.
4. A következő lépések már ismerősek számodra: a legegyszerűbb és legigazabb képletek keresése.
   S: H = 0,7: 1,4 = 1:2
   A legegyszerűbb képlet a CH2.
5. A valódi moláris tömeget a gáz nitrogénhez viszonyított relatív sűrűsége alapján keressük (ne felejtsük el, hogy a nitrogén kétatomos N 2 molekulák és moláris tömege 28 g/mol):
   M forrás = D N2M-re (N2) = 2 28 = 56 g/mol.
   Az igazi képlet CH2, moláris tömege 14.
   56 / 14 = 4.
   Az igazi képlet a C 4 H 8.

Válasz: C 4 H 8.

7. példa.
Határozzuk meg egy olyan anyag molekulaképletét, amelyből 9 g elégetésekor 17,6 g CO 2, 12,6 g víz és nitrogén keletkezik! Ennek az anyagnak a hidrogénhez viszonyított relatív sűrűsége 22,5. Határozza meg egy anyag molekulaképletét!

A 7. példa megoldása.

1. Az anyag tartalmaz C, H atomokés N. Mivel az égéstermékekben lévő nitrogén tömege nincs megadva, azt az összes szerves anyag tömege alapján kell kiszámítani.
   Égési reakció séma:
   C x H y N z + O 2 → CO 2 + H 2 O + N 2
2. Meghatározzuk a CO 2 és H 2 O anyagok mennyiségét, és meghatározzuk, hogy hány mol C és H atomot tartalmaznak:

   ν(CO 2) = m/M = 17,6/44 = 0,4 mol.
   ν(C) = 0,4 mol.
   ν(H20)=m/M=12,6/18=0,7 mol.
   ν(H) = 0,7 2 = 1,4 mol.

3. Határozzuk meg a nitrogén tömegét a kiindulási anyagban!
   Ehhez a C és H tömegét ki kell vonni a teljes kiindulási anyag tömegéből.

   M(C) = 0,4 12 = 4,8 g,
   m(H) = 1,4 1 = 1,4 g

   A teljes anyag tömege 9,8 g.

   M(N) = 9 - 4,8 - 1,4 = 2,8 g,
   ν(N)=m/M=2,8/14=0,2 mol.

4. C: H: N = 0,4: 1,4: 0,2 = 2:7:1
   A legegyszerűbb képlet a C 2 H 7 N.
   Valódi moláris tömeg
   M=D H2-vel M(H2)=22,52=45 g/mol.
   Egybeesik a legegyszerűbb képletre számított moláris tömeggel. Vagyis ez az anyag valódi képlete.

Válasz: C 2 H 7 N.

8. példa.
Az anyag C-t, H-t, O-t és S-t tartalmaz. 11 g elégetésekor 8,8 g CO 2, 5,4 g H 2 O szabadult fel, és a kén teljesen átalakul bárium-szulfáttá, amelynek tömege kiderült 23,3 g Határozzuk meg az anyag képletét.

A 8. példa megoldása.

Egy adott anyag képlete C x H y S z O k képletével ábrázolható. Égéskor szén-dioxidot, vizet és kén-dioxidot termel, ami aztán bárium-szulfáttá alakul. Ennek megfelelően az eredeti anyagból származó összes kén bárium-szulfáttá alakul.

1. Megtaláljuk a szén-dioxid, a víz és a bárium-szulfát anyagok mennyiségét, valamint a megfelelő kémiai elemeket a vizsgált anyagból:

   ν(CO 2) = m/M = 8,8/44 = 0,2 mol.
   ν(C) = 0,2 mol.
   ν(H20)=m/M=5,4/18=0,3 mol.
   ν(H) = 0,6 mol.
   ν(BaSO 4) = 23,3/233 = 0,1 mol.
   ν(S) = 0,1 mol.

2. Kiszámítjuk a kiindulási anyagban lévő oxigén becsült tömegét:

   M(C)=0,2,12=2,4 g
   m(H)=0,61=0,6 g
   m(S) = 0,1 32 = 3,2 g
   m(O) = m anyag − m(C) − m(H) − m(S) = 11 − 2,4 − 0,6 − 3,2 = 4,8 g,
   ν(O)=m/M=4,8/16=0,3 mol

3. Megtaláljuk az anyagban lévő elemek mólarányát:
   C: H: S: O = 0,2: 0,6: 0,1: 0,3 = 2:6:1:3
   Az anyag képlete C 2 H 6 SO 3.
   Meg kell jegyezni, hogy így csak a legegyszerűbb képletet kaptuk.
   A kapott képlet azonban igaz, hiszen ha ezt a képletet (C 4 H 12 S 2 O 6) próbáljuk megduplázni, akkor kiderül, hogy 4 szénatomhoz a kén és az oxigén mellett 12 H atom van, és ez lehetetlen.

Válasz: C 2 H 6 SO 3.

Az anyagok képleteinek meghatározása kémiai tulajdonságaik alapján.

9. példa.
Határozza meg az alkadién képletét, ha 80 g 2%-os brómoldat el tudja színteleníteni.

A 9. példa megoldása.

1. Az alkadiének általános képlete C n H 2n−2.
   Írjuk fel az egyenletet a bróm alkadiénhez adásának reakciójára, ne felejtsük el, hogy a dién molekulában két kettős kötésés ennek megfelelően 2 mol bróm reagál 1 mol diénnel:
   C n H 2n−2 + 2Br 2 → C n H 2n−2 Br 4
2. Mivel a feladat megadja a diénnel reagáló brómos oldat tömegét és százalékos koncentrációját, így kiszámíthatjuk a reagált brómos anyag mennyiségét:

   M(Br 2) = m oldat ω = 80 0,02 = 1,6 g
   ν(Br2)=m/M=1,6/160=0,01 mol.

3. Mivel a reagált bróm mennyisége kétszerese az alkadiénénak, így a dién mennyiségét és (mivel tömege ismert) moláris tömegét is megtaláljuk:

   0,005		0,01
   С n H 2n−2	+ 2Br 2 →	C n H 2n−2 Br 4

   M dién = m / ν = 3,4 / 0,05 = 68 g/mol.

4. Az alkadién képletét általános képleteivel találjuk meg, a moláris tömeget n-ben kifejezve:

   14n − 2 = 68
   n = 5.

   Ez a pentadién C5H8.

Válasz: C 5 H 8.

10. példa.
Amikor 0,74 g telített egyértékű alkohol kölcsönhatásba lép a fém nátriummal, hidrogén szabadul fel 112 ml (n.o.) propén hidrogénezéséhez. Milyen alkohol ez?

A 10. példa megoldása.

1. A telített egyértékű alkohol képlete C n H 2n+1 OH. Itt célszerű az alkoholt olyan formában felírni, amelyben könnyen megszerkeszthető a reakcióegyenlet - pl. külön OH csoporttal.
2. Hozzunk létre reakcióegyenleteket (nem szabad megfeledkeznünk a reakciók kiegyenlítésének szükségességéről):

   2C n H 2n+1 OH + 2Na → 2C n H 2n+1 ONa + H 2
   C 3 H 6 + H 2 → C 3 H 8

3. Megtalálható a propén mennyisége, és ebből a hidrogén mennyisége. A hidrogén mennyiségének ismeretében megkapjuk a reakcióból származó alkohol mennyiségét:

   ν(C 3 H 6) = V / V m = 0,112 / 22,4 = 0,005 mol => ν(H 2) = 0,005 mol,
   ν alkohol = 0,005 2 = 0,01 mol.

4. Határozza meg az alkohol és n moláris tömegét:

   M alkohol = m / ν = 0,74 / 0,01 = 74 g/mol,
   14n + 18 = 74
   14n = 56
   n = 4.

   Alkohol - butanol C 4 H 7 OH.

Válasz: C 4 H 7 OH.

11. példa.
Határozza meg a képletet észter 2,64 g hidrolízise során, amelyből 1,38 g alkohol és 1,8 g egybázisú vegyület szabadul fel karbonsav.

A 11. példa megoldása.

1. Az alkoholból és egy eltérő szénatomszámú savból álló észter általános képlete a következőképpen ábrázolható:
   C n H 2n+1 COOC m H 2m+1
   Ennek megfelelően az alkoholnak lesz a képlete
   C m H 2m+1 OH,
   és sav
   C n H 2n+1 COOH .
   Az észter hidrolízis egyenlete:
   C n H 2n+1 COOC m H 2m+1 + H 2 O → C m H 2m+1 OH + C n H 2n+1 COOH
2. Az anyagok tömegének megmaradásának törvénye szerint a kiindulási anyagok tömegeinek összege és a reakciótermékek tömegeinek összege egyenlő.
   Ezért a probléma adataiból megtalálhatja a víz tömegét:

   M H 2 O = (sav tömege) + (alkohol tömege) − (éter tömege) = 1,38 + 1,8 - 2,64 = 0,54 g
   ν H 2 O = m / M = 0,54 / 18 = 0,03 mol

   Ennek megfelelően a sav és az alkohol anyagok mennyisége is mólokkal egyenlő.
   A moláris tömegüket megtalálja:

   M sav = m / ν = 1,8 / 0,03 = 60 g/mol,
   M alkohol = 1,38/0,03 = 46 g/mol.

   Két egyenletet kapunk, amelyekből megtaláljuk m-t és n-t:

   M C n H 2n + 1 COOH = 14n + 46 = 60, n = 1 - ecetsav
   M C m H 2m+1OH = 14m + 18 = 46, m = 2 - etanol.

   Így a keresett észter az ecetsav etil-észtere, az etil-acetát.

Válasz: CH 3 COOC 2 H 5.

12. példa.
Határozzuk meg egy aminosav képletét, ha 8,9 g nátrium-hidroxid felesleggel érintkeztetve 11,1 g nátriumsót kapunk.

A 12. példa megoldása.

1. Az aminosav általános képlete (feltételezve, hogy egy aminocsoporton és egy karboxilcsoporton kívül nem tartalmaz más funkciós csoportokat):
   NH2-CH(R)-COOH.
   Különböző módon felírható, de a reakcióegyenlet megírásának megkönnyítése érdekében jobb, ha az aminosav képletben külön választjuk el a funkciós csoportokat.
2. Létrehozhat egy egyenletet ennek az aminosavnak a nátrium-hidroxiddal való reakciójára:
   NH 2 -CH(R)-COOH + NaOH → NH 2 -CH(R)-COONa + H 2 O
   Az aminosav és a nátriumsó mennyisége egyenlő. A reakcióegyenletben azonban egyik anyag tömegét sem találjuk meg. Ezért az ilyen problémáknál az aminosavak és sóinak anyagmennyiségét moláris tömegeken keresztül kell kifejezni, és egyenlővé kell tenni őket:

   M(aminosavak NH2-CH(R)-COOH) = 74 + MR
   M (NH2-CH(R)-COONa sók) = 96 + MR
   ν aminosav = 8,9 / (74 + M R),
   ν só = 11,1 / (96 + M R)
   8,9 / (74 + M R) = 11,1 / (96 + M R)
   MR = 15

   Könnyen belátható, hogy R = CH 3.
   Ez matematikailag megtehető, ha feltételezzük, hogy R - C n H 2n+1 .
   14n + 1 = 15, n = 1. Állítsa be a telített egybázisú karbonsav képletét, amelynek kalcium sója 30,77% kalciumot tartalmaz.

   2. rész Anyag képletének meghatározása égéstermékek alapján.

   2-1. Egy szerves vegyület relatív gőzsűrűsége a kén-dioxidra nézve 2. Ennek az anyagnak 19,2 g elégetésekor 52,8 g szén-dioxid (n.s.) és 21,6 g víz képződik. Vezesse le egy szerves vegyület molekulaképletét!

   2-2. Az 1,78 g tömegű szerves anyag elégetésekor oxigénfeleslegben 0,28 g nitrogént, 1,344 l (n.s.) CO 2 -t és 1,26 g vizet kapunk. Határozza meg az anyag molekulaképletét, tudva, hogy a jelzett anyagminta 1,204 10 22 molekulát tartalmaz.

   2-3. 3,4 g szénhidrogén elégetésével nyert szén-dioxidot feleslegben lévő kalcium-hidroxid oldaton engedjük át, így 25 g üledéket kapunk. Vezesse le a szénhidrogén legegyszerűbb képletét!

   2-4. A C, H és klór tartalmú szerves anyagok elégetésekor 6,72 liter (n.s.) szén-dioxid, 5,4 g víz és 3,65 g hidrogén-klorid szabadult fel. Határozza meg az elégetett anyag molekulaképletét!

   2-5. (USE-2011) Amikor az amin égett, 0,448 l (n.s.) szén-dioxid, 0,495 g víz és 0,056 l nitrogén szabadult fel. Határozza meg ennek az aminnak a molekulaképletét!

   3. rész Egy anyag képletének meghatározása kémiai tulajdonságai alapján.

   3-1. Határozza meg az alkén képletét, ha ismert, hogy 5,6 g-ból vízzel adva 7,4 g alkoholt képez.

   3-2. 2,9 g telített aldehid savvá oxidálásához 9,8 g réz(II)-hidroxidra volt szükség. Határozza meg az aldehid képletét!

   3-3. Egy 3 g tömegű egybázisú monoaminosav feleslegben lévő hidrogén-bromiddal 6,24 g sót képez. Határozza meg az aminosav képletet!

   3-4. Amikor egy 2,7 ​​g tömegű telített kétatomos alkohol kölcsönhatásba lép feleslegben lévő káliummal, 0,672 liter hidrogén szabadult fel. Határozza meg az alkohol képletét!

   3-5. (USE-2011) Telített egyértékű alkoholt réz(II)-oxiddal oxidálva 9,73 g aldehidet, 8,65 g rezet és vizet kapunk. Határozza meg ennek az alkoholnak a molekulaképletét!

   Válaszok és megjegyzések a problémákra az önálló megoldás érdekében.

   1-2. C 3 H 6 (NH 2) 2

   1-3. C2H4(COOH)2

   1-5. (HCOO) 2 Ca - kalcium-formiát, hangyasav só

   2-1. C8H16O

   2-2. C 3 H 7 NO

   2-3. C 5 H 8 (a hidrogén tömegét úgy kapjuk meg, hogy kivonjuk a szén tömegét a szénhidrogén tömegéből)

   2-4. C 3 H 7 Cl (ne felejtsük el, hogy a hidrogénatomok nemcsak a vízben, hanem a HCl-ben is megtalálhatók)

   3-2. C 3 H 6 O

   3-3. C 2 H 5 NO 2

   Kémiai formula szimbólumokat használó kép.

   Kémiai elemek jelei

   Kémiai jel vagy kémiai elem szimbólum– ez az elem latin nevének első vagy két első betűje.

   Például: FerrumFe , Cuprum –Cu , OxigéniumO stb.

   1. táblázat: Vegyjellel közölt információ

   Intelligencia	Cl példáját használva
   Termék név	Klór
   	Nem fém, halogén
   Egy elem	1 klóratom
   (Ar) ennek az elemnek	Ar(Cl)=35,5
   Egy kémiai elem abszolút atomtömege m = Ar 1,66 10 -24 g = Ar 1,66 10 -27 kg	M (Cl) = 35,5 1,66 10-24 = 58,9 10-24 g

   A kémiai szimbólum neve a legtöbb esetben egy kémiai elem neveként olvasható. Például, K – kálium, Ca – kalcium, Mg – magnézium, Mn – mangán.

   A 2. táblázat azokat az eseteket tartalmazza, amikor egy vegyi szimbólum neve másképp olvasható:

   A kémiai elem neve	Kémiai jel	Vegyi szimbólum neve (kiejtés)
   Nitrogén	N	En
   Hidrogén	H	Hamu
   Vas	Fe	Ferrum
   Arany	Au	Aurum
   Oxigén	O	RÓL RŐL
   Szilícium	Si	Szilícium
   Réz	Cu	Cuprum
   Ón	Sn	Stanum
   Higany	Hg	Hidrargium
   Vezet	Pb	Plumbum
   Kén	S	Es
   Ezüst	Ag	Argentum
   Szén	C	Tse
   Foszfor	P	Pe

   Egyszerű anyagok kémiai képlete

   A legtöbb kémiai képlete egyszerű anyagok(minden fém és sok nemfém) a megfelelő kémiai elemek jelei.

   Így vas anyagÉs kémiai elem vas azonos megjelöléssel - Fe .

   Ha molekulaszerkezete van (a formában létezik , akkor képlete az elem kémiai jele azzal index jobb alsó, jelezve atomok száma egy molekulában: H 2, O2, O 3, N 2, F 2, Cl2, BR 2, P 4, S 8.

   3. táblázat: Kémiai jel által szolgáltatott információ

   Intelligencia	C-t használva példaként
   Anyag neve	Szén (gyémánt, grafit, grafén, karbin)
   hoz tartozó elem ez az osztály kémiai elemek	Nem fém
   Egy elem egy atomja	1 szénatom
   Relatív atomtömeg (Ar) anyagot alkotó elem	Ar(C) = 12
   Abszolút atomtömeg	M(C) = 12 1,66 10-24 = 19,93 10 -24 g
   Egy anyag	1 mol szén, azaz 6,02 10 23 szénatomok
   	M(C)=Ar(C)=12 g/mol

   Összetett anyagok kémiai képlete

   Egy összetett anyag képletét úgy állítják elő, hogy felírják az anyagot alkotó kémiai elemek jeleit, feltüntetve a molekulában lévő egyes elemek atomjainak számát. Ebben az esetben általában a kémiai elemeket írják az elektronegativitás növekedésének sorrendjében a következő gyakorlati sorozatnak megfelelően:

   Én, Si, B, Te, H, P, As, I, Se, C, S, Br, Cl, N, O, F

   Például, H2O , CaSO4 , Al2O3 , CS 2 , OF 2 , Nem.

   A kivételek a következők:

   • nitrogén és hidrogén egyes vegyületei (pl. ammónia NH 3 , hidrazin N 2H 4 );
   • szerves savak sói (pl. nátrium-formiát HCOONa , kalcium-acetát (CH 3COO) 2Ca) ;
   • szénhidrogének ( CH 4 , C2H4 , C2H2 ).

   Kémiai képletek formában létező anyagok dimerek (NEM 2 , P2O 3 , P2O5, egyértékű higany sói, például: HgCl , HgNO3 stb.), az űrlapba írva N 2 O4,P 4 O6,P 4 O 10Hg 2 Cl2,Hg 2 ( NEM 3) 2 .

   A koncepció alapján határozzuk meg egy kémiai elem atomszámát egy molekulában és egy komplex ionban vegyérték vagy oxidációs állapotokés rögzítik index jobbra lent az egyes elemek előjeléből (az 1. mutató kimarad). Ebben az esetben a szabályból indulnak ki:

   algebrai összeg a molekulában lévő összes atom oxidációs állapotának nullával kell egyenlőnek lennie (a molekulák elektromosan semlegesek), komplex ionban pedig az ion töltése.

   Például:

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

   Ugyanezt a szabályt alkalmazzák amikor egy kémiai elem oxidációs állapotát egy anyag vagy komplex képletével határozzuk meg. Általában olyan elem, amelynek több oxidációs állapota van. Ismerni kell a molekulát vagy iont alkotó többi elem oxidációs állapotát.

   Egy komplex ion töltése az iont alkotó összes atom oxidációs állapotának algebrai összege. Ezért egy komplex ionban lévő kémiai elem oxidációs állapotának meghatározásakor magát az iont zárójelbe helyezzük, a töltését pedig a zárójelekből kivesszük.

   A vegyérték képletek összeállításakor egy anyagot két különböző típusú részecskéből álló vegyületként ábrázolnak, amelyek vegyértékei ismertek. Ezután használják szabály:

   egy molekulában a vegyérték szorzatának az egyik típusú részecskék számával egyenlőnek kell lennie a másik típusú részecskék számának vegyértékének szorzatával.

   Például:

   A reakcióegyenletben a képlet előtti számot nevezzük együttható. Ő is jelzi molekulák száma, vagy az anyag móljainak száma.

   Az együttható szemben kémiai jel , azt jelzi egy adott kémiai elem atomjainak száma, és abban az esetben, ha az előjel egy egyszerű anyag képlete, az együttható bármelyiket jelzi atomok száma, vagy ennek az anyagnak a móljainak száma.

   Például:

   • 3 Fe- három vasatom, 3 mol vasatom,
   • 2 H- két hidrogénatom, 2 mol hidrogénatom,
   • H 2– egy molekula hidrogén, 1 mol hidrogén.

   Számos anyag kémiai képletét kísérletileg határozták meg, ezért nevezik őket "empirikus".

   4. táblázat: Egy összetett anyag kémiai képlete által szolgáltatott információ

   Intelligencia	Például C aCO3
   Anyag neve	Kálcium-karbonát
   Egy elem egy bizonyos anyagosztályhoz való tartozása	Közepes (normál) só
   Egy molekula anyag	1 molekula kalcium-karbonát
   Egy mol anyag	6,02 10 23 molekulák CaCO3
   Az anyag relatív molekulatömege (Mr)	Мr (CaCO3) = Ar (Ca) +Ar (C) +3Ar (O) =100
   Az anyag moláris tömege (M)	M (CaCO3) = 100 g/mol
   Az anyag abszolút molekulatömege (m)	M (CaCO3) = Mr (CaCO3) 1,66 10 -24 g = 1,66 10 -22 g
   Minőségi összetétel (milyen kémiai elemek alkotják az anyagot)	kalcium, szén, oxigén
   Az anyag mennyiségi összetétele:
   Az egyes elemek atomjainak száma egy anyag molekulájában:	kalcium-karbonát molekula épül fel 1 atom kalcium, 1 atom szén és 3 atom oxigén.
   Az egyes elemek móljainak száma 1 mol anyagban:	1 molban CaCO 3(6,02 · 10 23 molekula) tartalmazott 1 mol(6,02 · 10 23 atom) kalcium, 1 mol(6,02 10 23 atom) szén és 3 mol(3 6,02 10 23 atom) oxigén kémiai elem)
   Az anyag tömegösszetétele:
   Az egyes elemek tömege 1 mól anyagban:	1 mól kalcium-karbonát (100 g) a következő kémiai elemeket tartalmazza: 40 g kalcium, 12 g szén, 48 g oxigén.
   Az anyagban lévő kémiai elemek tömeghányada (az anyag összetétele tömegszázalékban):	A kalcium-karbonát tömeg szerinti összetétele: W (Ca) = (n (Ca) Ar (Ca))/Mr (CaCO3) = (1,40)/100 = 0,4 (40%) W (C) = (n (Ca) Ar (Ca))/Mr (CaCO3) = (1 12)/100 = 0,12 (12%) W (O) = (n (Ca) Ar (Ca))/Mr (CaCO3) = (3 16)/100 = 0,48 (48%)
   Egy ionos szerkezetű anyag (só, sav, bázis) esetében az anyag képlete ad információt az egyes típusú ionok számáról a molekulában, mennyiségükről és az 1 mol anyagra jutó ionok tömegéről:	Molekula CaCO 3 ionból áll Ca 2+és ion CO 3 2- 1 mol ( 6,02 10 23 molekulák) CaCO 3 tartalmaz 1 mol Ca 2+ ionÉs 1 mol ionok CO 3 2-; 1 mól (100 g) kalcium-karbonátot tartalmaz 40 g ion Ca 2+És 60 g ion CO 3 2-
   Anyag moláris térfogata standard körülmények között (csak gázoknál)

   Grafikus képletek

   Egy anyagról teljesebb információ megszerzéséhez használja grafikus képletek , amelyek azt jelzik Az atomok kapcsolódási sorrendje a molekulábanÉs az egyes elemek vegyértéke.

   A molekulákból álló anyagok grafikus képletei olykor bizonyos mértékben tükrözik ezeknek a molekuláknak a szerkezetét (szerkezetét), ilyenkor ún. szerkezeti .

   Egy anyag grafikus (szerkezeti) képletének összeállításához a következőket kell tennie:

   • Határozza meg az anyagot alkotó összes kémiai elem vegyértékét!
   • Írja le az anyagot alkotó összes kémiai elem előjelét, mindegyik olyan mennyiségben, amely megegyezik egy adott elem atomjainak számával a molekulában.
   • Kösse össze a kémiai elemek jeleit kötőjelekkel! Minden kötőjel egy párt jelöl, amely kémiai elemek között kommunikál, és ezért egyformán tartozik mindkét elemhez.
   • A kémiai elem jelét körülvevő vonalak számának meg kell felelnie az adott kémiai elem vegyértékének.
   • Az oxigéntartalmú savak és sóik formulázásakor a hidrogénatomok és a fématomok oxigénatomon keresztül kapcsolódnak a savképző elemhez.
   • Az oxigénatomok csak a peroxidok összeállításakor kapcsolódnak egymáshoz.

   Példák grafikus képletekre:
   

   Kémia– az anyagok összetételének, szerkezetének, tulajdonságainak és átalakulásának tudománya.

   Atom-molekuláris tudomány. Az anyagok a következőkből állnak kémiai részecskék(molekulák, atomok, ionok), amelyek rendelkeznek összetett szerkezetés abból áll elemi részecskék(protonok, neutronok, elektronok).

   Atom– semleges részecske, amely pozitív magból és elektronokból áll.

   Molekula– kémiai kötéssel összekapcsolt, stabil atomcsoport.

   Kémiai elem– azonos magtöltésű atomok típusa. Elem jelöli

   ahol X az elem szimbóluma, Z– az elem sorszáma az elemek periódusos rendszerében D.I. Mengyelejev, A- tömegszám. Sorozatszám Z egyenlő az atommag töltésével, az atommagban lévő protonok számával és az atomban lévő elektronok számával. Tömegszám A egyenlő az atomban lévő protonok és neutronok számának összegével. A neutronok száma egyenlő a különbséggel A–Z.

   Izotópok– ugyanazon elem különböző tömegszámú atomjai.

   Relatív atomtömeg(A r) – arány átlagsúlya egy természetes izotóp összetételű elem atomja a 12 C szénizotóp atomjának tömegének 1/12-éhez.

   Relatív molekulatömeg(M r) egy természetes izotóp összetételű anyag molekulája átlagos tömegének és a 12 C szénizotóp atomjának tömegének 1/12-éhez viszonyított aránya.

   Atomtömeg mértékegysége(a.u.m) – a 12 C szénizotóp egy atomjának tömegének 1/12-e. 1 a.u. m = 1,66? 10-24 év

   Anyajegy- az ennyit tartalmazó anyag mennyisége szerkezeti egységek(atomok, molekulák, ionok), hány atomot tartalmaz 0,012 kg 12 C szénizotóp. Anyajegy– a 6,02 10 23 szerkezeti egységet (atomokat, molekulákat, ionokat) tartalmazó anyag mennyisége.

   n = N/N A, Ahol n– az anyag mennyisége (mol), N– részecskék száma, a N A– Avogadro állandója. Egy anyag mennyiségét a v szimbólummal is jelölhetjük.

   Avogadro állandó N A = 6,02 10 23 részecske/mol.

   Moláris tömegM(g/mol) – az anyag tömegének aránya m d) az anyag mennyiségére n(mol):

   M = m/n, ahol: m = M nÉs n = m/M.

   A gáz moláris térfogataV M(l/mol) – gáztérfogat arány V l) ennek a gáznak az anyagmennyiségére n(mol). Normál körülmények között V M = 22,4 l/mol.

   Normál körülmények: hőfok t = 0°C, ill T = 273 K, nyomás p = 1 atm = 760 mm. rt. Művészet. = 101 325 Pa = 101,325 kPa.

   V M = V/n, ahol: V = V M nÉs n = V/V M.

   Az eredmény egy általános képlet:

   n = m/M = V/V M = N/NA.

   Egyenértékű- valós vagy fiktív részecske, amely kölcsönhatásba lép egy hidrogénatommal, vagy helyettesíti azt, vagy más módon egyenértékű vele.

   Moláris tömegekvivalensek M e– egy anyag tömegének az anyag ekvivalenseinek számához viszonyított aránya: M e = m/n (ekv) .

   A töltéscsere reakciókban az anyagegyenértékek moláris tömege az

   moláris tömeggel M egyenlő: M e = M/(n=m).

   Redox reakciókban egy moláris tömegű anyag egyenértékeinek moláris tömege M egyenlő: M e = M/n(e), Ahol n(e)– az átvitt elektronok száma.

   Az egyenértékek törvénye– az 1. és 2. reaktáns tömege arányos ekvivalenseik moláris tömegével. m 1 /m 2= M E1/M E2, vagy m 1 /M E1 = m 2 /M E2, vagy n 1 = n 2, Ahol m 1És m 2– két anyag tömege, M E1És M E2– az egyenértékek moláris tömegei, n 1És n 2– ezen anyagok egyenértékeinek száma.

   Megoldások esetén az ekvivalensek törvénye a következőképpen írható fel:

   c E1 V 1 = c E2 V 2, Ahol E1-gyel, E2-vel, V 1-gyelÉs V 2– e két anyag ekvivalenseinek moláris koncentrációi és oldatainak térfogatai.

   Kombinált gáztörvény: pV = nRT, Ahol p– nyomás (Pa, kPa), V– térfogat (m 3, l), n– gázanyag mennyisége (mol), T – hőmérséklet (K), T(K) = t(°C) + 273, R- állandó, R= 8,314 J/(K2 mol), ahol J = Pa m3 = kPa l.

   2. Az atomszerkezet és a periódusos törvény

   Hullám-részecske kettősség anyag - az az elképzelés, hogy minden tárgynak lehet hulláma és hulláma is korpuszkuláris tulajdonságok. Louis de Broglie egy képletet javasolt, amely összekapcsolja az objektumok hullám- és korpuszkuláris tulajdonságait: ? = h/(mV), Ahol h– Planck állandó, ? – az egyes tömegű testeknek megfelelő hullámhossz més a sebesség V. Habár hullám tulajdonságai minden objektumra létezik, de csak az atom és egy elektron tömegének nagyságrendjében lévő mikroobjektumoknál figyelhetők meg.

   Heisenberg bizonytalansági elve: ?(mV x) ?х > h/2n vagy ?V x ?x > h/(2?m), Ahol m- részecske tömeg, x- a koordinátája, V x– sebesség irányába x, ?– bizonytalanság, meghatározási hiba. A bizonytalansági elv azt jelenti, hogy a pozíció (koordináta) egyidejű jelzése lehetetlen. x)és a sebesség (V x) részecskék.

   A kis tömegű részecskék (atomok, atommagok, elektronok, molekulák) nem részecskék a newtoni mechanika értelmében, és nem vizsgálhatók a klasszikus fizika által. Tanulmányozás alatt állnak kvantumfizika.

   Főkvantumszámn 1, 2, 3, 4, 5, 6 és 7 értékeket vesz fel, amelyek megfelelnek a K, L, M, N, O, P és Q elektronikus szinteknek (rétegeknek).

   Szint– az a tér, ahol azonos számú elektronok találhatók n. A különböző szintű elektronok térben és energetikailag elkülönülnek egymástól, hiszen a szám n meghatározza az elektronenergiát E(a több n, a több E)és távolság R az elektronok és az atommag között (minél több n, a több R).

   Orbitális (oldalsó, azimutális) kvantumszáml számtól függő értékeket vesz fel n:l= 0, 1,…(n- 1). Például ha n= 2, akkor l = 0, 1; Ha n= 3, akkor l = 0, 1, 2. Szám l az alszintet (alréteget) jellemzi.

   Alszint– az a tér, ahol az elektronok bizonyos nÉs l. Egy adott szint alszintjei a számtól függően vannak kijelölve l:s- Ha l = 0, p- Ha l = 1, d- Ha l = 2, f- Ha l = 3. Egy adott atom alszintjeit a számok függvényében jelöljük ki nÉs l, például: 2s (n = 2, l = 0), 3d(n= 3, l = 2), stb. Egy adott szint alszintjei eltérő energiájúak (annál több l, a több E): E s< E < Е А < … És különböző formák pályák, amelyek ezeket az alszinteket alkotják: az s-pálya gömb alakú, p-az orbitális súlyzó alakú, stb.

   Mágneses kvantumszámm 1 a pálya tájolását jellemzi mágneses momentum, egyenlő l, térben a külsőhöz képest mágneses mezőés értékeket vesz fel: – l,…-1, 0, 1,…l, azaz összesen (2l + 1) érték. Például ha l = 2, akkor m 1 =-2, -1, 0, 1, 2.

   Orbitális(egy részszint része) – az a tér, ahol bizonyos elektronok (legfeljebb kettő) találhatók n, l, m 1. Alszint tartalmaz 2l+1 orbitális. Például, d– az alszint öt d-pályát tartalmaz. Azonos alszintű pályák különböző számok m 1, ugyanolyan energiával bírnak.

   Mágneses centrifugálási számKisasszony jellemzi az elektron saját s mágneses momentumának, egyenlő?-vel, a külső mágneses térhez viszonyított orientációját, és két értéket vesz fel: +? És _?.

   Az atomban lévő elektronok szinteket, alszinteket és pályákat foglalnak el a következő szabályok szerint.

   Pauli szabálya: Egy atomban két elektronnak nem lehet négy azonos kvantumszáma. Legalább egy kvantumszámban különbözniük kell.

   A Pauli-szabályból az következik, hogy egy pálya legfeljebb két elektront tartalmazhat, egy részszint legfeljebb 2 (2l + 1) elektront, egy szint nem tartalmazhat többet. 2n 2 elektronok.

   Klecskovszkij szabálya: az elektronikus részszinteket növekvő mennyiségi sorrendben töltjük ki (n + l),és azonos összeg esetén (n+l)– szám szerint növekvő sorrendben n.

   Klecskovszkij-szabály grafikus formája.

   
   

   Klechkovsky szabálya szerint az alszinteket a következő sorrendben kell kitölteni: 1s, 2s, 2р, 3s, Зр, 4s, 3d, 4р, 5s, 4d, 5р, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 8s,…

   Bár az alszintek kitöltése a Klechkovsky-szabály szerint történik, az elektronikus képletben az alszintek szintenként egymás után vannak felírva: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f stb. Így a bróm atom elektronképletét a következőképpen írjuk fel: Br(35e) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5.

   Számos atom elektronikus konfigurációja eltér a Klechkovsky-szabály által megjósolttól. Tehát a Cr és a Cu esetében:

   Сr(24e) 1s 2 s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1és Cu(29e) 1s 2 s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1.

   Hunda uralma (Gunda): Egy adott részszint pályáinak kitöltése úgy történik, hogy a teljes spin maximális legyen. Egy adott részszint pályáit először egy-egy elektron tölti meg.

   Az atomok elektronikus konfigurációi szintek, alszintek, pályák szerint írhatók. Például a P(15e) elektronikus képlet felírható:

   a) szintek szerint)2)8)5;

   b) alszintek szerint 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3;

   c) orbitálisan

   
   

   Példák egyes atomok és ionok elektronikus képleteire:

   V(23e) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 4s 2;

   V 3+ (20e) 1s 2 s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 0.

   3. Kémiai kötés

   3.1. Vegyérték kötés módszer

   A módszer szerint vegyértékkötések, az A és B atomok közötti kötés közös elektronpár segítségével jön létre.

   Kovalens kötés. Donor-elfogadó kapcsolat.

   A vegyérték jellemzi az atomok azon képességét, hogy kémiai kötéseket képezzenek, és egyenlő a számmal kémiai kötések, amelyet egy atom alkot. A vegyértékkötés módszere szerint a vegyérték egyenlő a megosztott elektronpárok számával, és abban az esetben kovalens kötés a vegyérték egyenlő az alap- vagy gerjesztett állapotú atom külső szintjén lévő párosítatlan elektronok számával.

   Az atomok vegyértéke

   Például a szén és a kén esetében:

   
   

   Telíthetőség kovalens kötés: az atomok vegyértéküknek megfelelő, korlátozott számú kötést alkotnak.

   Atompályák hibridizációja– az atom különböző részszintjeinek atomi pályáinak (AO) keveredése, amelyek elektronjai részt vesznek az ekvivalens?-kötések kialakításában. A hibrid orbitális (HO) ekvivalencia magyarázza a kialakult kémiai kötések egyenértékűségét. Például egy négyértékű szénatom esetén van egy 2s–és három 2p-elektron. A CH 4, CF 4 stb. molekulákban a szén által alkotott négy p-kötés egyenértékűségének magyarázata, atomi egy s-és három R- pályákat négy egyenértékű hibrid váltja fel sp 3-pályák:

   

   Fókusz A kovalens kötés az, hogy a közös elektronpárt alkotó pályák maximális átfedésének irányában jön létre.

   A hibridizáció típusától függően a hibrid pályáknak meghatározott helyük van a térben:

   sp– lineáris, a pályák tengelyei közötti szög 180°;

   sp 2– háromszög alakú, a pályák tengelyei közötti szögek 120°;

   sp 3– tetraéder, a pályák tengelyei közötti szögek 109°;

   sp 3 d 1– trigonális-bipiramis alakú, szögek 90° és 120°;

   sp 2 d 1– négyzet, a pályák tengelyei közötti szögek 90°;

   sp 3 d 2– oktaéder, a pályák tengelyei közötti szögek 90°-osak.

   3.2. Molekuláris pályaelmélet

   A molekuláris pályák elmélete szerint egy molekula atommagokból és elektronokból áll. A molekulákban az elektronok molekuláris pályákon (MO) helyezkednek el. A külső elektronok MO-i összetett szerkezetűek, és a molekulát alkotó atomok külső pályáinak lineáris kombinációjának tekintik. A kialakult MO-k száma megegyezik a kialakításukban részt vevő AO-k számával. Az MO-k energiái lehetnek alacsonyabbak (kötő MO-k), egyenlők (nem kötő MO-k) vagy magasabbak (antibonding MO-k), mint az őket alkotó AO-k energiái.

   A JSC együttműködési feltételei

   1. Az AO kölcsönhatásba lép, ha hasonló energiákkal rendelkeznek.

   2. Az AO-k kölcsönhatásba lépnek, ha átfedik egymást.

   3. Az AO kölcsönhatásba lép, ha a megfelelő szimmetriával rendelkeznek.

   Egy AB kétatomos molekula (vagy bármely lineáris molekula) esetében az MO szimmetriája lehet:

   Ha egy adott MO-nak van szimmetriatengelye,

   Ha egy adott MO-nak van szimmetriasíkja,

   Ha az MO-nak két merőleges szimmetriasíkja van.

   Az elektronok jelenléte a kötő MO-kon stabilizálja a rendszert, mivel csökkenti a molekula energiáját az atomok energiájához képest. A molekula stabilitását jellemzik n kötvényrend, egyenlő: n = (n fény – n méret)/2, Ahol n fény és n méretű - az elektronok száma a kötő- és antikötőpályákon.

   Az MO-k elektronokkal való feltöltése ugyanazok a szabályok szerint történik, mint az AO-k feltöltése egy atomban, nevezetesen: Pauli-szabály (egy MO-n nem lehet kettőnél több elektron), Hund-szabály (a teljes spinnek maximumnak kell lennie) stb. .

   Az első periódusú 1s-AO atomok (H és He) kölcsönhatása a kötés?-MO és az antikötés?*-MO kialakulásához vezet:

   

   Molekulák elektronikus képletei, kötésrendjei n, kísérleti kötési energiák Eés intermolekuláris távolságok R az első periódus atomjaiból származó kétatomos molekulákat a következő táblázat tartalmazza:

   
   

   A második periódus többi atomja a 2s-AO mellett 2p x -, 2p y – és 2p z -AO-t is tartalmaz, amelyek kölcsönhatás során?– és?-MO képződhetnek. Az O-, F- és Ne-atomok esetében a 2s- és 2p-AO-k energiája jelentősen eltér, és az egyik atom 2s-AO-ja és egy másik atom 2p-AO-ja közötti kölcsönhatás elhanyagolható, figyelembe véve a 2s-ok közötti kölcsönhatást. Két atom -AO-ja külön a 2p-AO-juk kölcsönhatásától. Az O 2, F 2, Ne 2 molekulák MO sémájának formája a következő:

   

   A B, C, N atomok esetében a 2s– és 2p-AO energiái közel állnak egymáshoz, és az egyik atom 2s-AO-ja kölcsönhatásba lép egy másik atom 2p z-AO-jával. Ezért az MO-k sorrendje a B 2, C 2 és N 2 molekulákban eltér az O 2, F 2 és Ne 2 molekulák MO-inak sorrendjétől. Az alábbiakban a B 2, C 2 és N 2 molekulák MO-sémája látható:

   

   A megadott MO-sémák alapján például felírható az O 2, O 2 + és O 2 ? molekulák elektronképlete:

   O 2 + (11e)? s2? s *2? z 2 (? x 2 ? y 2) (? x * 1 ? y * 0)

   n = 2, R = 0,121 nm;

   O 2 (12e)? s2? s *2? z 2 (? x 2 ? y 2) (? x * 1 ? y * 1)

   n = 2,5 R = 0,112 nm;

   O 2 ?(13e)? s2? s *2? z 2 (? x 2 ? y 2) (? x * 2 ? y * 1)

   n = 1,5 R = 0,126 nm.

   Az O 2 molekula esetében az MO elmélet lehetővé teszi, hogy előre jelezzük ennek a molekulának a nagyobb erősségét, mivel n = 2, a kötési energiák és a magközi távolságok változásának természete az O 2 + – O 2 – O 2 ? sorozatban, valamint az O 2 molekula paramágnesessége, amelynek felső MO-ja két párosítatlan elektront tartalmaz.

   3.3. Bizonyos típusú kapcsolatok

   Ionos kötés– elektrosztatikus kötés ellentétes töltésű ionok között. Az ionos kötés a poláris kovalens kötés szélsőséges esetének tekinthető. Ionos kötés akkor jön létre, ha az atomok elektronegativitásbeli különbsége X nagyobb, mint 1,5–2,0.

   Az ionos kötés az nem irányított nem telíthető kommunikáció Egy NaCl kristályban a Na+ iont az összes Cl ion vonzza? és az összes többi Na + ion taszítja, függetlenül a kölcsönhatás irányától és az ionok számától. Ez határozza meg az ionos kristályok nagyobb stabilitását az ionos molekulákhoz képest.

   Hidrogén kötés– kötés egy molekula hidrogénatomja és egy másik molekula elektronegatív atomja (F, CI, N) között.

   A hidrogénkötés megléte magyarázza a víz rendellenes tulajdonságait: a víz forráspontja sokkal magasabb, mint kémiai analógjaié: t kip (H 2 O) = 100 °C, és t kip (H 2 S) = - 61 °C. A H 2 S molekulák között nem jön létre hidrogénkötés.

   4. A kémiai folyamatok mintázata

   4.1. Termokémia

   Energia(E)- munkatermelő képesség. Gépészeti munka Az (A) például gázzal valósul meg a tágulása során: A = p?V.

   Az energiaelnyeléssel járó reakciók a következők: endoterm.

   Az energia felszabadulásával járó reakciók a következők: hőtermelő.

   Az energia fajtái: hő, fény, elektromos, vegyi, atomenergia stb.

   Energiafajták: kinetikai és potenciális.

   Kinetikus energia– a mozgó test energiája, ez az a munka, amit a test el tud végezni, mielőtt nyugalmi állapotba kerül.

   Fűtés (Q)– a kinetikus energia egy fajtája – az atomok és molekulák mozgásával kapcsolatos. Amikor egy tömegtesttel kommunikálunk (m)és a hő fajlagos hőkapacitása (c) Q -val nő a hőmérséklete? t: ?Q = m ?t-vel, ahol? t = ?Q/(c t).

   Helyzeti energia- a test által a benne vagy testében bekövetkezett változások eredményeként megszerzett energia alkatrészek pozíció a térben. A kémiai kötések energiája a potenciális energia egy fajtája.

   A termodinamika első főtétele: energia átjuthat egyik típusból a másikba, de nem tűnhet el vagy nem keletkezhet.

   Belső energia (U) – a testet alkotó részecskék kinetikai és potenciális energiáinak összege. A reakcióban elnyelt hő egyenlő a reakciótermékek és a reagensek belső energiájának különbségével (Q = ?U = U 2 – U 1), feltéve, hogy a rendszer nem végzett semmilyen munkát környezet. Ha a reakció állandó nyomáson megy végbe, akkor a felszabaduló gázok külső nyomási erőkkel szemben működnek, és a reakció során felvett hő megegyezik a belső energia változásainak összegével. ?Ués munka A = p?V. Ezt az állandó nyomáson elnyelt hőt entalpiaváltozásnak nevezzük: ? Н = ?U + p?V, meghatározó entalpia Hogyan H = U + pV. Reakciók folyadék és szilárd anyagok jelentős volumenváltozás nélkül haladjon tovább (?V = 0), akkor mi van ezekkel a reakciókkal? N közel ?U (?Н = ?U). A térfogatváltozással járó reakciókra van ?Н > ?U, ha a bővítés folyamatban van, és ?N< ?U , ha van tömörítés.

   Az entalpiaváltozásra általában a standard halmazállapotra hivatkoznak: azaz arra tiszta anyag meghatározott (szilárd, folyékony vagy gáznemű) halmazállapotban, 1 atm = 101 325 Pa nyomáson, 298 K hőmérsékleten és 1 mol/l anyagkoncentráció mellett.

   Szabványos képződésentalpia?– az azt alkotó egyszerű anyagokból 1 mól anyag képződése során felszabaduló vagy elnyelt hő normál körülmények között. Például, ?N arr.(NaCl) = -411 kJ/mol. Ez azt jelenti, hogy a Na(s) + ?Cl 2 (g) = NaCl(s) reakcióban 1 mol NaCl keletkezésekor 411 kJ energia szabadul fel.

   A reakció standard entalpiája?H– az entalpia változása kémiai reakció során, a következő képlettel meghatározva: ?N = ?N arr.(Termékek) - ?N arr.(reagensek).

   Tehát a reakcióhoz NH 3 (g) + HCl (g) = NH 4 Cl (tv), tudva, hogy a H o 6 p (NH 3) = -46 kJ/mol, a H o 6 p (HCl) = -92 kJ /mol és H o 6 p (NH 4 Cl) = -315 kJ/mol:

   H = ?H o 6 p (NH 4 Cl) - ?H o 6 p (NH 3) - ?H o 6 p (HCl) = -315 - (-46) - (-92) = -177 kJ.

   Ha? N< 0, akkor a reakció exoterm. Ha? N> 0, akkor a reakció endoterm.

   Törvény Hess: A reakció standard entalpiája a reaktánsok és termékek standard entalpiájától függ, és nem függ a reakció útjától.

   A spontán folyamatok nemcsak exotermek lehetnek, azaz energiacsökkenéssel járó folyamatok (?N< 0), de lehetnek endoterm folyamatok is, azaz növekvő energiájú folyamatok (?N> 0). Mindezekben a folyamatokban a rendszer „rendellenessége” fokozódik.

   EntrópiaS – fizikai mennyiség, amely a rendszer rendezetlenségének mértékét jellemzi. S – standard entrópia, ?S – standard entrópia változása. Ha?S > 0, a rendellenesség fokozódik, ha AS< 0, то беспорядок системы уменьшается. Для процессов в которых растет число частиц, ?S >0. Azoknál a folyamatoknál, amelyekben a részecskék száma csökken, ?S< 0. Например, энтропия меняется в ходе реакций:

   CaO (szilárd) + H 2 O (l) = Ca(OH) 2 (szilárd), ?S< 0;

   CaCO 3 (tv) = CaO (tv) + CO 2 (g), ?S > 0.

   A folyamatok spontán módon mennek végbe az energia felszabadulásával, vagyis melyikre? N< 0, és növekvő entrópiával, azaz amelyre?S > 0. Mindkét tényező figyelembevétele a kifejezéshez vezet Gibbs-energia: G = H – TS vagy? G = ?H – T?S. Olyan reakciók, amelyekben a Gibbs-energia csökken, azaz ?G< 0, могут идти самопроизвольно. Реакции, в ходе которых энергия Гиббса увеличивается, т. е. ?G >0, ne menjen spontán módon. A?G = 0 feltétel azt jelenti, hogy a termékek és a reaktánsok között egyensúly jött létre.

   Alacsony hőmérsékleten, amikor az érték T közel nulla, csak exoterm reakciók mennek végbe, mivel T?S– kevés és?G = ? N< 0. Magas hőmérsékleten az értékek T?S nagyszerű, és figyelmen kívül hagyva a méretet? N, van?G = – T?S, azaz spontán módon mennek végbe a növekvő entrópiájú folyamatok, amelyeknél?S > 0, a?G< 0. При этом чем больше по abszolút értékérték?G, annál teljesebben megy végbe ez a folyamat.

   Az AG értéke egy adott reakcióhoz a következő képlettel határozható meg:

   G = ?С arr (termékek) – ?G o b p (reagensek).

   Ebben az esetben a ?G o br értékei, valamint a? N arr.és?S o br számára nagyszámú az anyagok speciális táblázatokban vannak megadva.

   4.2. Kémiai kinetika

   A kémiai reakció sebessége(v) a reaktánsok mólkoncentrációjának egységnyi idő alatti változása határozza meg:

   Ahol v– reakciósebesség, s – a reagens moláris koncentrációja, t- idő.

   A kémiai reakció sebessége a reagensek természetétől és a reakciókörülményektől (hőmérséklet, koncentráció, katalizátor jelenléte stb.) függ.

   A koncentráció hatása. BAN BEN Egyszerű reakciók esetén a reakciósebesség arányos a reaktánsok koncentrációinak szorzatával, a sztöchiometrikus együtthatójukkal egyenlő hatványokban.

   A reakcióhoz

   

   ahol 1 és 2 az előre, illetve a fordított reakció irányai:

   v 1 = k 1 ? [A] m ? [B]n és

   v 2 = k 2 ? [C]p ? [D]q

   Ahol v- gyors reakció, k– sebességi állandó, [A] – az A anyag moláris koncentrációja.

   A reakció molekularitása– a reakció elemi aktusában részt vevő molekulák száma. Egyszerű reakciókhoz, például: mA + nB> рС + qD, molekularitás egyenlő az együtthatók összegével (m + n). A reakciók lehetnek egy-, kettős- és ritkán hármas molekulák. Nagyobb molekulatömegű reakciók nem fordulnak elő.

   Reakciók sorrendje egyenlő egy kémiai reakció sebességének kísérleti kifejezésében a koncentráció fokok kitevőinek összegével. Igen, azért összetett reakció

   mA + nB > рС + qD a reakciósebesség kísérleti kifejezése az

   v 1 = k 1 ? [A] ? ? [BAN BEN] ? és a reakció sorrendje (? +?). Hol? És? kísérleti úton találtak, és nem feltétlenül esnek egybe mÉs n ennek megfelelően, mivel az összetett reakció egyenlete több egyszerű reakció eredménye.

   A hőmérséklet hatása. A reakció sebessége a molekulák közötti hatékony ütközések számától függ. A hőmérséklet emelkedése megnöveli az aktív molekulák számát, így biztosítva számukra a reakció lezajlásához szükséges energiát. aktiválási energia E hat és növeli a kémiai reakció sebességét.

   Van't Hoff szabálya. Ha a hőmérséklet 10°-kal emelkedik, a reakciósebesség 2-4-szeresére nő. Matematikailag ez így van leírva:

   v 2 = v 1 ? ?(t 2 – t 1)/10

   ahol v 1 és v 2 a reakciósebesség a kezdeti (t 1) és a végső (t 2) hőmérsékleten, ? – a reakciósebesség hőmérsékleti együtthatója, amely megmutatja, hogy a reakciósebesség hányszorosára nő a hőmérséklet 10°-os emelésével.

   Pontosabban a reakciósebesség hőmérséklettől való függését fejezzük ki Arrhenius egyenlet:

   k = A? e - E/(RT)

   Ahol k- sebességi állandó, A– hőmérséklettől független állandó, e = 2,71828, E- aktiválási energia, R= 8,314 J/(K? mol) – gázállandó; T– hőmérséklet (K). Látható, hogy a sebességi állandó nő a hőmérséklet emelkedésével és az aktiválási energia csökkenésével.

   4.3. Kémiai egyensúly

   Egy rendszer akkor van egyensúlyban, ha állapota idővel nem változik. Az előre és fordított reakciók sebességének egyenlősége a rendszer egyensúlyának megőrzésének feltétele.

   Példa reverzibilis reakció a reakció

   N2+3H2-2NH3.

   A tömeghatás törvénye: a reakciótermékek koncentrációjának szorzata a kiindulási anyagok koncentrációinak szorzatához (minden koncentrációt a sztöchiometrikus együtthatójukkal egyenlő hatványokkal jelezzük) egy állandó, ún. egyensúlyi állandó.

   
   

   Az egyensúlyi állandó az előrehaladó reakció előrehaladásának mértéke.

   K = O – közvetlen reakció nem következik be;

   K =? – a közvetlen reakció befejeződik;

   K > 1 – az egyensúly jobbra tolva;

   NAK NEK< 1 – az egyensúly balra tolódik.

   A reakció egyensúlyi állandója NAK NEKösszefügg a standard Gibbs-energia?G változás nagyságával ugyanazon reakció esetén:

   G= – RT ln K, vagy?G = -2.3RT lg K, vagy K=10 -0,435?G/RT

   Ha K > 1, majd lg K> 0 és?G< 0, т. е. если равновесие сдвинуто вправо, то реакция – переход от исходного состояния к равновесному – идет самопроизвольно.

   Ha NAK NEK< 1, majd lg K < 0 и?G >0, azaz ha az egyensúly balra tolódik, akkor a reakció nem megy spontán módon jobbra.

   Az egyensúlyi eltolódás törvénye: Ha egy egyensúlyban lévő rendszerre külső hatást fejtenek ki, akkor a rendszerben olyan folyamat jön létre, amely ellensúlyozza a külső hatást.

   5. Redox reakciók

   Redox reakciók– az elemek oxidációs állapotának megváltozásával járó reakciók.

   Oxidáció– az elektron adományozás folyamata.

   Felépülés– az elektronok hozzáadásának folyamata.

   Oxidálószer– elektronokat fogadó atom, molekula vagy ion.

   Redukáló szer– elektronokat adományozó atom, molekula vagy ion.

   Az elektronokat befogadó oxidálószerek redukált formába kerülnek:

   F 2 [kb. ] + 2e > 2F? [helyreállítva].

   A redukálószerek az elektronokat feladva oxidált formába mennek:

   Na 0 [helyreállítás ] – 1e > Na + [kb.].

   Az oxidált és redukált forma közötti egyensúlyt az jellemzi Nernst egyenletek redox potenciálra:

   

   Ahol E 0– redoxpotenciál standard értéke; n– az átvitt elektronok száma; [helyreállítva ] és [kb. ] a vegyület moláris koncentrációja redukált, illetve oxidált formában.

   A standard elektródpotenciálok értékei E 0 táblázatokban adjuk meg és jellemezzük a vegyületek oxidatív és redukciós tulajdonságait: minél pozitívabb az érték E 0, minél erősebbek az oxidáló tulajdonságok, és annál több több negatív érték E 0, annál erősebbek a helyreállító tulajdonságok.

   Például az F 2 + 2e - 2F esetén? E 0 = 2,87 volt, Na + + 1e esetén pedig - Na 0 E 0 =-2,71 volt (a redukciós reakcióknál a folyamatot mindig rögzítjük).

   A redoxreakció két félreakció, az oxidáció és a redukció kombinációja, és egy elektromotoros erő (emf) ? E 0:?E 0= ?E 0 oké – ?E 0 visszaállítás, Ahol E 0 okéÉs? E 0 visszaállítás– az oxidálószer és a redukálószer standard potenciálja ehhez a reakcióhoz.

   E.m.f. reakciók? E 0összefüggésben áll a Gibbs-szabadenergia?G és a reakció egyensúlyi állandójának változásával NAK NEK:

   ?G = – nF?E 0 vagy? E = (RT/nF) ln K.

   E.m.f. reakciók nem szabványos koncentrációkban? E egyenlő: ? E =?E 0 – (RT/nF) ? Ig K vagy? E =?E 0 –(0,059/n)lg K.

   Egyensúly?G = 0 és?E = 0 esetén honnan jön? E =(0,059/n)lg KÉs K = 10 n?E/0,059 .

   A reakció spontán végbemeneteléhez a következő összefüggéseknek kell teljesülniük: ?G< 0 или K >> 1, melyik feltételnek felel meg? E 0> 0. Ezért egy adott redoxreakció lehetőségének meghatározásához ki kell számítani az értéket? E 0. Ha? E 0 > 0, a reakció folyamatban van. Ha? E 0< 0, nincs válasz.

   Kémiai áramforrások

   Galvanikus cellák– olyan eszközök, amelyek a kémiai reakció energiáját elektromos energiává alakítják.

   Daniel galváneleme ZnSO 4 és CuSO 4 oldatokba merített cink és réz elektródákból áll. Az elektrolit oldatok porózus válaszfalon keresztül kommunikálnak egymással. Ebben az esetben a cinkelektródon oxidáció történik: Zn > Zn 2+ + 2e, a rézelektródán pedig redukció: Cu 2+ + 2e > Cu. Általában a reakció a következő: Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu.

   Anód– elektróda, amelyen oxidáció történik. Katód– az elektróda, amelyen a redukció történik. A galvánelemekben az anód negatív, a katód pedig pozitív töltésű. Az elemdiagramokon a fémet és a habarcsot függőleges vonal választja el, két habarcsot pedig kettős függőleges vonal választ el.

   Tehát a Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu reakcióhoz a galvánelem kapcsolási rajzát írjuk: (-)Zn | ZnSO 4 || CuSO 4 | Cu(+).

   A reakció elektromotoros ereje (emf)? E 0 = E 0 ok – E 0 visszaállítás= E 0(Cu 2+ /Cu) – E 0(Zn 2+ /Zn) = 0,34 – (-0,76) = 1,10 V. A veszteségek miatt az elem által létrehozott feszültség valamivel kisebb lesz, mint? E 0. Ha az oldatok koncentrációja eltér a standardtól, 1 mol/l, akkor E 0 okéÉs E 0 visszaállítás a Nernst-egyenlet segítségével számítják ki, majd kiszámítják az emf-et. megfelelő galvanikus cella.

   Száraz elem cink testből, NH 4 Cl pasztából keményítővel vagy liszttel, MnO 2 grafittal és grafitelektródával alkotott keverékéből áll. Működése során a következő reakció játszódik le: Zn + 2NH 4 Cl + 2MnO 2 = Cl + 2MnOOH.

   Elem diagram: (-)Zn | NH4Cl | Mn02, C(+). E.m.f. elem - 1,5 V.

   Elemek. Az ólom akkumulátor két ólomlemezből áll, amelyeket 30%-os kénsavoldatba merítenek, és oldhatatlan PbSO 4 réteggel vonnak be. Az akkumulátor töltésekor a következő folyamatok mennek végbe az elektródákon:

   PbSO 4 (tv) + 2e > Pb (tv) + SO 4 2-

   PbSO 4 (tv) + 2H 2 O > PbO 2 (tv) + 4H + + SO 4 2- + 2e

   Amikor az akkumulátor lemerül, a következő folyamatok mennek végbe az elektródákon:

   Pb(tv) + SO 4 2- > PbSO 4 (tv) + 2e

   PbO 2 (tv) + 4H + + SO 4 2- + 2e > PbSO 4 (tv) + 2H 2 O

   A teljes reakció így írható fel:

   Az akkumulátor működéséhez rendszeres töltésre és a kénsav koncentrációjának ellenőrzésére van szükség, amely enyhén csökkenhet az akkumulátor működése során.

   6. Megoldások

   6.1. Az oldatok koncentrációja

   Az oldatban lévő anyag tömeghányada w egyenlő az oldott anyag tömegének és az oldat tömegének arányával: w = m víz / m oldat vagy w = m in-va /(V ?), mert m megoldás = V p-pa ? ?r-ra.

   Moláris koncentráció Val vel egyenlő az oldott anyag molszámának az oldat térfogatához viszonyított arányával: c = n(mol)/ V l) vagy c = m/(M? V( l )).

   Az egyenértékek moláris koncentrációja (normál vagy ekvivalens koncentráció) e egyenlő az oldott anyag egyenértékeinek számának az oldat térfogatához viszonyított arányával: ahol e = n(mol ekv.)/ V l) vagy ahol e = m/(M e? V(l)).

   6.2. Elektrolitikus disszociáció

   Elektrolitikus disszociáció – az elektrolit bomlása kationokra és anionokra poláris oldószermolekulák hatására.

   A disszociáció mértéke?– a disszociált molekulák koncentrációjának aránya az oldott molekulák összkoncentrációjához (térfogattal): ? = diss-sel / ob-val.

   Az elektrolitokat fel lehet osztani erős(? ~ 1) és gyenge.

   Erős elektrolitok(nekik? ~ 1) – vízben oldódó sók és bázisok, valamint egyes savak: HNO 3, HCl, H 2 SO 4, HI, HBr, HClO 4 és mások.

   Gyenge elektrolitok(nekik?<< 1) – Н 2 O, NH 4 OH, малорастворимые основания и соли и многие кислоты: HF, H 2 SO 3 , H 2 CO 3 , H 2 S, CH 3 COOH и другие.

   Ionos reakcióegyenletek. BAN BEN Az ionos reakcióegyenletekben az erős elektrolitokat ionok, a gyenge elektrolitokat, a rosszul oldódó anyagokat és a gázokat pedig molekulák formájában írják fel. Például:

   CaCO 3 v + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2 ^

   CaCO 3 v + 2H + + 2Cl? = Ca 2+ + 2Cl? + H 2 O + CO 2 ^

   CaCO 3 v + 2H + = Ca 2+ + H 2O + CO 2^

   Ionok közötti reakciók kevesebb iont termelő anyag, azaz gyengébb elektrolit vagy kevésbé oldódó anyag képződése felé haladjon.

   6.3. A gyenge elektrolitok disszociációja

   Alkalmazzuk a tömeghatás törvényét az ionok és molekulák közötti egyensúlyra gyenge elektrolit, például ecetsav oldatában:

   CH 3 COOH - CH 3 COO? +H+

   

   A disszociációs reakciók egyensúlyi állandóit ún disszociációs állandók. Disszociációs állandók jellemzik a gyenge elektrolitok disszociációját: minél kisebb az állandó, annál kevésbé disszociál a gyenge elektrolit, annál gyengébb.

   A többbázisú savak fokozatosan disszociálnak:

   H3PO4-H++H2PO4?

   

   A teljes disszociációs reakció egyensúlyi állandója megegyezik az egyes disszociációs szakaszok állandóinak szorzatával:

   N 3 PO 4 - ZN + + PO 4 3-

   Ostwald hígítási törvénye: a gyenge elektrolit disszociációs foka (a) nő koncentrációjának csökkenésével, azaz hígítással:

   

   Közös ion hatása a gyenge elektrolit disszociációjára: közös ion hozzáadása csökkenti a gyenge elektrolit disszociációját. Tehát, amikor CH 3 COOH-t adunk egy gyenge elektrolit oldatához

   CH 3 COOH - CH 3 COO? +H+?<< 1

   erős elektrolit, amely a CH 3 COOH-ban közös iont, azaz egy acetátiont tartalmaz, például CH 3 COONa

   CH 3 COOna - CH 3 COO? + Na + ? = 1

   az acetátion koncentrációja nő, és a CH 3 COOH disszociációs egyensúlya balra tolódik el, azaz a savas disszociáció csökken.

   6.4. Erős elektrolitok disszociációja

   Ionaktivitás A – egy ion koncentrációja, amely tulajdonságaiban nyilvánul meg.

   Tevékenységi tényezőf– ionaktivitási arány A koncentrálni: f= légkondicionálás vagy A = fc.

   Ha f = 1, akkor az ionok szabadok és nem lépnek kölcsönhatásba egymással. Ez nagyon híg oldatokban, gyenge elektrolitok oldatában stb.

   Ha f< 1, то ионы взаимодействуют между собой. Чем меньше f, тем больше взаимодействие между ионами.

   Az aktivitási együttható az I. oldat ionerősségétől függ: minél nagyobb az ionerősség, annál kisebb az aktivitási együttható.

   Az oldat ionerőssége én díjaktól függ z és az ionok koncentrációi:

   én = 0,52?s z2.

   Az aktivitási együttható az ion töltésétől függ: minél nagyobb az ion töltése, annál kisebb az aktivitási együttható. Matematikailag az aktivitási együttható függése f ionerősségen énés iontöltés z a Debye-Hückel formulával írva:

   

   Az ionaktivitási együtthatók a következő táblázat segítségével határozhatók meg:

   
   

   6.5 A víz ionos terméke. PH érték

   A víz, egy gyenge elektrolit, disszociál, H+ és OH2 ionokat képezve. Ezek az ionok hidratáltak, azaz több vízmolekulához kapcsolódnak, de az egyszerűség kedvéért nem hidratált formában vannak írva

   H 2 O - H + + OH?.

   A tömeghatás törvénye alapján ehhez az egyensúlyhoz:

   A vízmolekulák koncentrációja [H 2 O], azaz a mólok száma 1 liter vízben állandónak tekinthető és egyenlő [H 2 O] = 1000 g/l: 18 g/mol = 55,6 mol/l. Innen:

   NAK NEK[H20] = NAK NEK(H2O ) = [H+]=10-14 (22 °C).

   A víz ionos terméke– a koncentrációk [H + ] és – szorzata állandó hőmérsékleten állandó érték, és 22°C-on 10 -14.

   A víz ionos terméke a hőmérséklet emelkedésével nő.

   PH érték– a hidrogénionok koncentrációjának negatív logaritmusa: pH = – log. Hasonlóan: pOH = – log.

   A víz ionos termékének logaritmusát véve pH + pHOH = 14.

   A pH érték a közeg reakcióját jellemzi.

   Ha pH = 7, akkor a [H + ] = semleges közeg.

   Ha a pH< 7, то [Н + ] >– savas környezet.

   Ha pH > 7, akkor [H + ]< – щелочная среда.

   6.6. Pufferoldatok

   A pufferoldatok olyan megoldások, amelyek rendelkeznek egy bizonyos koncentráció hidrogénionok. Ezen oldatok pH-ja hígításkor nem változik, és kis mennyiségű savak és lúgok hozzáadásakor alig változik.

   I. A HA gyenge sav oldata, tömény – a savból, és sója erős bázissal BA, tömény – a sóból. Az acetát puffer például ecetsav és nátrium-acetát oldata: CH 3 COOH + CHgCOONa.

   pH = pK savas + log(só/s savanyú).

   II. A gyenge bázis BOH oldata, tömény - bázikusból, és sója erős savval BA, koncentráció - sóból. Például az ammóniapuffer ammónium-hidroxid és ammónium-klorid NH 4 OH + NH 4 Cl oldata.

   pH = 14 – рК bázikus – log(sóval/bázissal).

   6.7. Sók hidrolízise

   Sók hidrolízise– sóionok vízzel való kölcsönhatása gyenge elektrolit képződéséhez.

   Példák a hidrolízis reakcióegyenleteire.

   I. A sót egy erős bázis és egy gyenge sav alkotja:

   Na 2 CO 3 + H 2 O - NaHCO 3 + NaOH

   2Na + + CO 3 2- + H 2 O - 2Na + + HCO 3 ? +OH?

   CO 3 2- + H 2 O - HCO 3 ? + OH?, pH > 7, lúgos környezet.

   A második szakaszban a hidrolízis gyakorlatilag nem történik meg.

   II. A sót gyenge bázis és erős sav alkotja:

   AlCl 3 + H 2 O - (AlOH)Cl 2 + HCl

   Al 3+ + 3Cl? + H 2 O - AlOH 2+ + 2Cl? + H + + Cl?

   Al 3+ + H 2 O - AlOH 2+ + H +, pH< 7.

   A második szakaszban a hidrolízis kevesebb, a harmadik szakaszban gyakorlatilag nincs hidrolízis.

   III. A sót egy erős bázis és egy erős sav alkotja:

   K++NO 3? + H 2 O ? nincs hidrolízis, pH? 7.

   IV. A sót gyenge bázis és gyenge sav alkotja:

   CH 3 COONH 4 + H 2 O - CH 3 COOH + NH 4 OH

   CH 3 COO? + NH 4 + + H 2 O - CH 3 COOH + NH 4 OH, pH = 7.

   Egyes esetekben, amikor a sót nagyon gyenge bázisok és savak képezik, teljes hidrolízis megy végbe. Az ilyen sók oldhatósági táblázatában a szimbólum a „víz hatására bomlik”:

   Al 2S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 v + 3H 2 S^

   A cserereakciók során figyelembe kell venni a teljes hidrolízis lehetőségét:

   Al 2 (SO 4) 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Al(OH) 3 v + 3Na 2 SO 4 + 3CO 2 ^

   A hidrolízis mértékeh – a hidrolizált molekulák koncentrációjának az oldott molekulák összkoncentrációjához viszonyított aránya.

   Erős bázissal és gyenge savval képzett sók esetében:

   = chрOH = – log, рН = 14 – рOH.

   A kifejezésből az következik, hogy a hidrolízis mértéke h(azaz hidrolízis) fokozódik:

   a) a hőmérséklet növekedésével, ahogy a K(H 2 O) növekszik;

   b) a sót alkotó sav disszociációjának csökkenésével: minél gyengébb a sav, annál nagyobb a hidrolízis;

   c) hígítással: minél kisebb a c, annál nagyobb a hidrolízis.

   Gyenge bázis és erős sav alkotta sókhoz

   [H + ] = ch pH = – log.

   Gyenge bázis és gyenge sav alkotta sókhoz

   

   6.8. Savak és bázisok protolitikus elmélete

   Protolízis– protonátviteli folyamat.

   Protolitok– savak és bázisok, amelyek protont adnak és fogadnak el.

   Sav– protont adományozni képes molekula vagy ion. Minden savnak megfelelő konjugált bázisa van. A savak erősségét a savállandó jellemzi K k.

   H 2 CO 3 + H 2 O - H 3 O + + HCO 3 ?

   K k = 4 ? 10 -7

   3+ + H2O-2+ + H3O+

   K k = 9 ? 10 -6

   Bázis– olyan molekula vagy ion, amely képes protont fogadni. Minden bázisnak van egy megfelelő konjugált sav. A bázisok szilárdságát a bázisállandó jellemzi K 0.

   NH3? H 2 O (H 2 O) - NH 4 + + OH?

   K 0 = 1,8 ?10 -5

   Amfoliták– protolitok felszabadítására és megszerzésére alkalmas protolitok.

   HCO3? + H 2 O - H 3 O + + CO 3 2-

   HCO3? – sav.

   HCO3? + H 2 O - H 2 CO 3 + OH?

   HCO3? - Alapítvány.

   Vízhez: H 2 O+ H 2 O - H 3 O + + OH?

   K(H 2 O) = [H 3 O + ] = 10 -14 és pH = – log.

   Állandók K kÉs K 0 a konjugált savak és bázisok kapcsolódnak.

   HA + H 2 O - H 3 O + + A?,

   

   A? + H 2 O - HA + OH?,

   

   7. Oldhatósági állandó. Oldhatóság

   Egy oldatból és egy csapadékból álló rendszerben két folyamat megy végbe - a csapadék feloldódása és a kicsapódás. E két folyamat sebességének egyenlősége az egyensúly feltétele.

   Telített oldat– olyan oldat, amely egyensúlyban van a csapadékkal.

   A csapadék és az oldat közötti egyensúlyra alkalmazott tömeghatás törvénye a következőket adja:

   Mivel = állandó,

   NAK NEK = Ks(AgCl) = .

   Általában a következőkkel rendelkezünk:

   A m B n(TÉVÉ) - m A +n+n B -m

   K s ( A m B n)= [A +n ] m[BAN BEN -m ] n .

   Oldhatósági állandóK s(vagy oldhatósági szorzat PR) - az ionkoncentráció szorzata egy enyhén oldódó elektrolit telített oldatában - állandó érték, és csak a hőmérséklettől függ.

   Mérsékelten oldódó anyag oldhatósága s mól per literben fejezhető ki. Mérettől függően s az anyagok rosszul oldódó – s< 10 -4 моль/л, среднерастворимые – 10 -4 моль/л? s? 10 -2 mol/l és jól oldódik s>10 -2 mol/l.

   A vegyületek oldhatósága az oldhatósági szorzatukkal függ össze.

   
   A kicsapódás és az üledék oldódásának körülményei

   AgCl esetén: AgCl - Ag + + Cl?

   K s= :

   a) a csapadék és az oldat közötti egyensúlyi feltétel: = Ks.

   b) lerakódási feltétel: > K s; a kicsapás során az ionkoncentráció csökken az egyensúly beállásáig;

   c) a csapadék feloldódásának vagy létezésének feltétele telített oldat: < K s; Ahogy a csapadék feloldódik, az ionkoncentráció növekszik, amíg be nem áll az egyensúly.

   8. Koordinációs vegyületek

   A koordinációs (komplex) vegyületek donor-akceptor kötéssel rendelkező vegyületek.

   K3 esetén:

   a külső szféra ionjai – 3K+,

   belső gömb ion – 3-,

   komplexképző szer – Fe 3+,

   ligandumok – 6CN?, fogazásuk – 1,

   koordinációs szám – 6.

   Példák komplexképző szerekre: Ag +, Cu 2+, Hg 2+, Zn 2+, Ni 2+, Fe 3+, Pt 4+ stb.

   Példák ligandumokra: poláris molekulák H 2 O, NH 3, CO és anionok CN2, Cl2, OH? satöbbi.

   Koordinációs számok: általában 4 vagy 6, ritkábban 2, 3 stb.

   Elnevezéstan. Először az aniont nevezzük meg (névleges esetben), majd a kationt (in birtokos eset). Néhány ligandum neve: NH 3 - ammin, H 2 O - aquo, CN? – cián, Cl? – klór, OH? – hidroxo. A koordinációs számok nevei: 2 – di, 3 – három, 4 – tetra, 5 – penta, 6 – hexa. A komplexképző szer oxidációs állapota a következő:

   Cl-diamin-ezüst(I)-klorid;

   SO 4 – tetramin-réz(II)-szulfát;

   K 3 – kálium-hexacianoferrát(III).

   Kémiai kapcsolat.

   A vegyértékkötés elmélet a központi atom pályáinak hibridizációját feltételezi. A létrejövő hibridpályák elhelyezkedése határozza meg a komplexek geometriáját.

   Diamágneses komplex ion Fe(CN) 6 4-.

   Cián ion – donor

   

   A vasion Fe 2+ – akceptor – képlete 3d 6 4s 0 4p 0. Figyelembe véve a komplex diamágneses jellegét (az összes elektron párosítva van) és a koordinációs számot (6 szabad pályára van szükség) d 2 sp 3- hibridizáció:

   A komplex diamágneses, alacsony spinű, intraorbitális, stabil (nem használnak külső elektronokat), oktaéderes ( d 2 sp 3-hibridizáció).

   Paramágneses komplexion FeF 6 3-.

   A fluoridion donor.

   A vasion Fe 3+ – akceptor – képlete 3d 5 4s 0 4p 0 . Figyelembe véve a komplex paramágnesességét (elektronok kapcsolódnak egymáshoz) és a koordinációs számot (6 szabad pályára van szükség) sp 3 d 2- hibridizáció:

   A komplexum paramágneses, magas spinű, külső orbitális, instabil (külső 4d pályákat használnak), oktaéderes ( sp 3 d 2-hibridizáció).

   Koordinációs vegyületek disszociációja.

   Az oldatban lévő koordinációs vegyületek teljesen disszociálnak a belső és a külső szféra ionjaira.

   NO 3 > Ag(NH 3) 2 + + NO 3 ?, ? = 1.

   A belső gömb ionjai, azaz a komplex ionok, szakaszonként fémionokká és ligandumokká disszociálnak, mint a gyenge elektrolitok.

   
   

   Ahol K 1 , NAK NEK 2 , NAK NEK 1 _ 2 instabilitási állandóknak nevezzükés jellemezze a komplexek disszociációját: minél kisebb az instabilitási állandó, minél kevésbé disszociál a komplex, annál stabilabb.

   több alapfogalom és képlet.

   Minden anyagnak más a tömege, sűrűsége és térfogata. Egy elemből származó fémdarab többszöröse lehet, mint egy másik fém pontosan azonos méretű darabjának.

   
   Anyajegy(anyajegyek száma)

   kijelölés: anyajegy, nemzetközi: mol- az anyag mennyiségének mértékegysége. Megfelel a benne lévő anyag mennyiségének N.A. részecskék (molekulák, atomok, ionok) Ezért egy univerzális mennyiséget vezettek be - anyajegyek száma. A feladatokban gyakran előforduló kifejezés a „kapott... mol anyag"

   N.A.= 6,02 1023

   N.A.- Avogadro száma. Szintén „szám megegyezés szerint”. Hány atom van egy ceruza hegyében? Körülbelül ezer. Ilyen mennyiségekkel nem kényelmes dolgozni. Ezért a kémikusok és a fizikusok világszerte egyetértettek abban, hogy 6,02 × 1023 részecskét (atomokat, molekulákat, ionokat) jelöljünk 1 mol anyagokat.

   1 mol = 6,02 1023 részecske

   Ez volt az első a problémamegoldó alapképletek közül.

   Anyag moláris tömege

   Moláris tömeg az anyag egy tömege mol anyag.

   Jelölve: Mr. A periódusos rendszer szerint található - ez egyszerűen egy anyag atomtömegének összege.

   Például megadatott nekünk kénsav- H2SO4. Számítsuk ki egy anyag moláris tömegét: atomtömeg H = 1, S-32, O-16.
   Mr(H2SO4)=1 2+32+16 4=98 g\mol.

   A második szükséges képlet a problémák megoldásához

   anyag tömegképlete:

   Vagyis egy anyag tömegének meghatározásához ismernünk kell a mólok számát (n), és a moláris tömeget a Periódusos táblázat.

   A tömeg megmaradásának törvénye - A kémiai reakcióba lépő anyagok tömege mindig megegyezik a keletkező anyagok tömegével.

   Ha ismerjük a reakcióba lépő anyagok tömegét, akkor meg tudjuk határozni a reakció termékeinek tömegét. És fordítva.

   A kémiai feladatok megoldásának harmadik képlete az

   anyag térfogata:

   Sajnáljuk, ez a kép nem felel meg irányelveinknek. A közzététel folytatásához törölje a képet, vagy töltsön fel egy másikat.

   Honnan jött a 22,4-es szám? Tól től Avogadro törvénye:

   azonos térfogatú, azonos hőmérsékleten és nyomáson vett különböző gázok azonos számú molekulát tartalmaznak.

   Avogadro törvénye szerint 1 mol ideális gáz normál körülmények között (n.s.) azonos térfogatú Vm= 22.413 996(39) l

   Azaz, ha a feladatban normál feltételeket adunk, akkor a mólszám (n) ismeretében megtalálhatjuk az anyag térfogatát.

   Így, problémamegoldó alapképletek kémiában

   Avogadro számaN.A.

   6,02 1023 részecske

   Az anyag mennyisége n (mol)

   n=V\22,4 (l\mol)

   Az anyag tömege m (g)

   Anyag térfogata V(l)

   V=n 22,4 (l\mol)

   Sajnáljuk, ez a kép nem felel meg irányelveinknek. A közzététel folytatásához törölje a képet, vagy töltsön fel egy másikat.

   Ezek képletek. Gyakran a problémák megoldásához először fel kell írni a reakcióegyenletet, és (szükséges!) el kell rendezni az együtthatókat - arányuk meghatározza a molek arányát a folyamatban.

   A kémia az anyagok, tulajdonságaik és átalakulásaik tudománya .
   Vagyis ha nem történik semmi a körülöttünk lévő anyagokkal, akkor ez nem vonatkozik a kémiára. De mit jelent az, hogy „nem történik semmi”? Ha egy zivatar hirtelen elkapott minket a mezőn, és mindannyian vizesek voltunk, ahogy mondani szokás, „bőrig”, akkor ez nem átalakulás: végülis a ruhák szárazak voltak, de vizesek lettünk.

   Ha például veszel egy vasszöget, reszeld le, majd szereld össze vasreszelék (Fe) , akkor ugye ez is átalakulás: volt egy köröm - por lett belőle. De ha ezután összeszereli a készüléket és végrehajtja oxigén kinyerése (O 2): felmelegít kálium-permanganát(KMpO 4)és kémcsőbe gyűjtsünk oxigént, majd tegyük bele ezeket a vörösen izzó vasreszeléket, majd fényes lánggal fellobbannak és égés után barna porrá válnak. És ez is átalakulás. Szóval hol van a kémia? Annak ellenére, hogy ezekben a példákban a ruha alakja (vasszög) és állapota (száraz, nedves) változik, ezek nem átalakulások. Az tény, hogy a köröm maga is anyag (vas) volt, és az is maradt, annak ellenére, hogy eltérő formája volt, és a ruháink felszívták az eső vizet, majd elpárologtatták a légkörbe. Maga a víz nem változott. Tehát mik az átalakulások kémiai szempontból?

   Kémiai szempontból az átalakulások azok a jelenségek, amelyek egy anyag összetételének megváltozásával járnak. Vegyük példának ugyanezt a szöget. Nem az számít, milyen formát öltött a reszelés után, hanem a belőle összegyűjtött darabok után vasreszelék oxigén atmoszférába helyezve – azzá változott Vas-oxid(Fe 2 O 3 ) . Szóval mégis változott valami? Igen, megváltozott. Volt egy szögnek nevezett anyag, de oxigén hatására új anyag keletkezett - elem-oxid mirigy. Molekuláris egyenlet Ezt az átalakulást a következő vegyjelekkel ábrázolhatjuk:

   4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3 (1)

   A kémiában járatlan emberben azonnal felmerülnek a kérdések. Mi a "molekuláris egyenlet", mi az a Fe? Miért „4”, „3”, „2” a számok? Mik azok a kis „2” és „3” számok a Fe 2 O 3 képletben? Ez azt jelenti, hogy itt az ideje, hogy mindent rendben rendezzünk.

   A kémiai elemek jelei.

   Annak ellenére, hogy a kémiát a 8. osztályban kezdik tanulni, és néhányan még korábban is, sokan ismerik a nagy orosz kémikus D. I. Mengyelejevet. És persze a híres „kémiai elemek periódusos rendszere”. Egyébként egyszerűbben „Periodikus táblázatnak” hívják.

   Ebben a táblázatban az elemek a megfelelő sorrendben vannak elrendezve. A mai napig mintegy 120-at ismerünk belőlük.Sok elem neve már régóta ismert. Ezek a következők: vas, alumínium, oxigén, szén, arany, szilícium. Korábban gondolkodás nélkül használtuk ezeket a szavakat, tárgyakkal azonosítva őket: vascsavar, alumíniumhuzal, oxigén a légkörben, aranygyűrű stb. stb. Valójában azonban mindezek az anyagok (csavar, huzal, gyűrű) a hozzájuk tartozó elemekből állnak. Az egész paradoxon az, hogy az elemet nem lehet megérinteni vagy felvenni. Hogy hogy? A periódusos rendszerben vannak, de nem veheted át őket! Igen, pontosan. A kémiai elem egy elvont (vagyis absztrakt) fogalom, és a kémiában, valamint más tudományokban számításokra, egyenletek felállítására és problémák megoldására használják. Mindegyik elem abban különbözik a másiktól, hogy megvan a maga sajátossága egy atom elektronikus konfigurációja. Az atommagban lévő protonok száma megegyezik a pályáján lévő elektronok számával. Például a hidrogén az 1. számú elem. Atomja 1 protonból és 1 elektronból áll. A hélium a 2. elem. Atomja 2 protonból és 2 elektronból áll. A lítium a 3. elem. Atomja 3 protonból és 3 elektronból áll. Darmstadtium – 110. számú elem. Atomja 110 protonból és 110 elektronból áll.

   Minden elemet egy adott szimbólum jelöl, latin betűkkel, és van egy bizonyos olvasata latinból lefordítva. Például a hidrogénnek van a szimbóluma "N", „hidrogénium” vagy „hamu” néven olvasható. A szilíciumnak a "Si" szimbóluma "szilícium"-ként olvasható. Higany szimbóluma van "Hg"és "hydrargyrum"-ként olvasható. Stb. Mindezek a jelölések bármelyik 8. osztályos kémia tankönyvben megtalálhatók. Most az a legfontosabb, hogy ezt megértsük összeállításkor kémiai egyenletek, akkor a megadott elemszimbólumokkal kell operálni.

   Egyszerű és összetett anyagok.

   Különféle anyagok jelölése a kémiai elemek egyetlen szimbólumával (Hg higany, Fe Vas, Cu réz, Zn cink, Al alumínium) lényegében egyszerű anyagokat jelölünk, azaz azonos típusú (egy atomban azonos számú protont és neutront tartalmazó) atomokból álló anyagokat. Például, ha a vas és a kén kölcsönhatásba lépnek egymással, akkor az egyenlet a következő írási formát ölti:

   Fe + S = FeS (2)

   Az egyszerű anyagok közé tartoznak a fémek (Ba, K, Na, Mg, Ag), valamint a nemfémek (S, P, Si, Cl 2, N 2, O 2, H 2). Ráadásul oda kell figyelni
   különös figyelmet kell fordítani arra a tényre, hogy minden fémet egyetlen szimbólum jelöl: K, Ba, Ca, Al, V, Mg stb., a nemfémek pedig vagy egyszerű szimbólumok: C, S, P, vagy eltérő indexekkel rendelkeznek, amelyek jelzik az övék molekuláris szerkezet: H 2, Cl 2, O 2, J 2, P 4, S 8. A jövőben ez nagyon fontos lesz az egyenletek összeállításánál. Egyáltalán nem nehéz kitalálni, hogy az összetett anyagok atomokból képződő anyagok különböző típusok, Például,

   1). oxidok:
   alumínium-oxid Al 2 O 3,
   
   nátrium-oxid Na2O,
   réz-oxid CuO,
   cink-oxid ZnO,
   titán-oxid Ti2O3,
   szén-monoxid vagy szén-monoxid (+2) CO,
   kén-oxid (+6) SO 3

   2). Okok:
   vas-hidroxid(+3) Fe(OH)3,
   réz-hidroxid Cu(OH)2,
   kálium-hidroxid ill alkáli kálium KOH,
   nátrium-hidroxid NaOH.

   3). Savak:
   sósav HCl,
   kénes sav H2SO3,
   Salétromsav HNO3

   4). Sók:
   nátrium-tioszulfát Na 2 S 2 O 3 ,
   nátrium-szulfát vagy Glauber só Na2SO4,
   Kálcium-karbonát vagy mészkő CaCO 3,
   réz-klorid CuCl2

   5). Szerves anyag:
   nátrium-acetát CH 3 COONa,
   metán CH 4,
   acetilén C 2 H 2,
   szőlőcukor C 6 H 12 O 6

   Végül, miután kitaláltuk a szerkezetet különféle anyagok, elkezdheti a kémiai egyenletek összeállítását.

   Kémiai egyenlet.

   Maga az „egyenlet” szó az „egyenlít” szóból származik, azaz. valamit egyenlő részekre osztani. A matematikában az egyenletek a tudomány szinte lényegét alkotják. Például megadhat egy egyszerű egyenletet, amelyben a bal és a jobb oldal egyenlő lesz „2”-vel:

   40: (9 + 11) = (50 x 2): (80 – 30);

   A kémiai egyenletekben pedig ugyanaz az elv: az egyenlet bal és jobb oldalának azonos számú atomnak és az abban részt vevő elemnek kell megfelelnie. Vagy ha egy ionos egyenlet adott, akkor abban részecskék száma ennek a követelménynek is meg kell felelnie. A kémiai egyenlet egy kémiai reakció hagyományos ábrázolása kémiai képletek és matematikai szimbólumok használatával. A kémiai egyenlet eredendően tükrözi egyik vagy másik kémiai reakciót, vagyis az anyagok kölcsönhatásának folyamatát, amelynek során új anyagok keletkeznek. Például szükséges írj fel egy molekulaegyenletet reakciók, amelyekben részt vesznek bárium-klorid BaCl 2 és kénsav H 2 SO 4. A reakció eredményeként oldhatatlan csapadék képződik - bárium-szulfát BaSO 4 és sósav HCl:

   BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl (3)

   Először is meg kell érteni, hogy a HCl anyag előtt álló nagy „2” számot együtthatónak, a kis „2”, „4” számokat pedig a BaCl 2, H 2 SO 4 képletek alatt, A BaSO 4-et indexeknek nevezzük. Mind az együtthatók, mind az indexek a kémiai egyenletekben szorzóként működnek, nem pedig összegzőként. Egy kémiai egyenlet helyes felírásához szüksége van adjunk hozzá együtthatókat a reakcióegyenletben. Most kezdjük el számolni az egyenlet bal és jobb oldalán található elemek atomjait. Az egyenlet bal oldalán: a BaCl 2 anyag 1 báriumatomot (Ba), 2 klóratomot (Cl) tartalmaz. A H 2 SO 4 anyagban: 2 hidrogénatom (H), 1 kénatom (S) és 4 oxigénatom (O). Az egyenlet jobb oldalán: a BaSO 4 anyagban 1 báriumatom (Ba), 1 kénatom (S) és 4 oxigénatom (O), a HCl anyagban: 1 hidrogénatom (H) és 1 klóratom van. atom (Cl). Ebből következik, hogy az egyenlet jobb oldalán a hidrogén- és klóratomok száma feleannyi, mint a bal oldalon. Ezért az egyenlet jobb oldalán található HCl képlet elé a „2” együtthatót kell feltenni. Ha most összeadjuk a reakcióban részt vevő elemek atomjainak számát a bal és a jobb oldalon is, akkor a következő egyensúlyt kapjuk:

   

   Az egyenlet mindkét oldalán a reakcióban részt vevő elemek atomszáma egyenlő, ezért helyesen van összeállítva.

   

   Kémiai egyenlet és kémiai reakciók

   Amint azt már megtudtuk, a kémiai egyenletek a kémiai reakciókat tükrözik. A kémiai reakciók azok a jelenségek, amelyek során az egyik anyag a másikká alakul át. Sokféleségük között két fő típus különböztethető meg:

   1). Összetett reakciók
   2). Bomlási reakciók.

   A kémiai reakciók túlnyomó többsége az addíciós reakciók közé tartozik, mivel az egyes anyagok összetételében ritkán fordulhat elő változás, ha az nincs kitéve külső hatásoknak (oldódás, melegítés, fényhatás). Mi sem jellemez jobban egy kémiai jelenséget vagy reakciót, mint a két vagy több anyag kölcsönhatása során bekövetkező változások. Az ilyen jelenségek előfordulhatnak spontán módon, és a hőmérséklet növekedésével vagy csökkenésével, fényhatásokkal, színváltozásokkal, üledékképződéssel, gáznemű termékek felszabadulásával és zajjal járhatnak.

   Az érthetőség kedvéért bemutatunk több egyenletet, amelyek tükrözik az összetett reakciók folyamatait, amelyek során megkapjuk nátrium-klorid(NaCl), cink-klorid(ZnCl2), ezüst-klorid csapadék(AgCl), alumínium-klorid(AlCl 3)

   Cl 2 + 2Na = 2NaCl (4)

   CuCl 2 + Zn = ZnCl 2 + Cu (5)

   AgNO 3 + KCl = AgCl + 2KNO 3 (6)

   3HCl + Al(OH) 3 = AlCl 3 + 3H 2 O (7)

   A vegyület reakciói közül külön meg kell említeni a következőket: : helyettesítés (5), csere (6), és hogyan különleges eset cserereakciók – reakció semlegesítés (7).

   A szubsztitúciós reakciók közé tartoznak azok, amelyek során egy egyszerű anyag atomjai helyettesítik egy összetett anyag egyik elemének atomjait. Az (5) példában a cinkatomok helyettesítik a rézatomokat a CuCl 2 oldatból, míg a cink átmegy az oldható ZnCl 2 sóba, a réz pedig fémes állapotban szabadul fel az oldatból.

   A cserereakciók közé tartoznak azok a reakciók, amelyekben két összetett anyagok cserélje ki alkatrészeiket. A (6) reakció esetében az AgNO 3 és a KCl oldható sók mindkét oldat összeolvadásakor az AgCl só oldhatatlan csapadékát képezik. Ugyanakkor kicserélik az alkotóelemeiket - kationok és anionok. A NO 3 anionokhoz a K + kálium kationokat, a Cl - anionokhoz Ag + ezüst kationokat adnak.

   A cserereakciók speciális, speciális esete a semlegesítési reakció. A semlegesítési reakciók magukban foglalják azokat a reakciókat, amelyekben a savak bázisokkal reagálnak, ami só és víz képződését eredményezi. A (7) példában a sósav-HCl reakcióba lép az Al(OH)3 bázissal, és így AlCl3 sót és vizet képez. Ebben az esetben a bázisból származó alumínium Al 3+ kationokat a savból származó Cl - anionokkal cserélik ki. Mi történik a végén sósav semlegesítése.

   A bomlási reakciók közé tartoznak azok, amelyek során egy összetett anyagból két vagy több új egyszerű vagy összetett, de egyszerűbb összetételű anyag keletkezik. Példák a reakciókra azok, amelyek során az 1) bomlik. Kálium-nitrát(KNO 3) kálium-nitrit (KNO 2) és oxigén (O 2) képződésével; 2). Kálium-permanganát(KMnO 4): kálium-manganát (K 2 MnO 4) képződik, mangán-oxid(MnO 2) és oxigén (O 2); 3). Kalcium-karbonát ill üveggolyó; a folyamat során keletkeznek szénsavasgáz(CO2) és kalcium-oxid(CaO)

   2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2 (8)
   2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (9)
   CaCO 3 = CaO + CO 2 (10)

   A (8) reakcióban egy összetett és egy egyszerű anyag keletkezik egy összetett anyagból. A (9) reakcióban két összetett és egy egyszerű. A (10) reakcióban két összetett anyag van, de összetétele egyszerűbb

   Az összetett anyagok minden osztálya lebomlik:

   1). oxidok: ezüst-oxid 2Ag 2O = 4Ag + O 2 (11)

   2). Hidroxidok: vas-hidroxid 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O (12)

   3). Savak: kénsav H 2 SO 4 = SO 3 + H 2 O (13)

   4). Sók: Kálcium-karbonát CaCO 3 = CaO + CO 2 (14)

   5). Szerves anyag: a glükóz alkoholos fermentációja

   C 6 H 12 O 6 = 2 C 2 H 5 OH + 2CO 2 (15)

   Egy másik osztályozás szerint minden kémiai reakció két típusra osztható: a hőt felszabadító reakciókat ún hőtermelő, és a hő elnyelésével fellépő reakciók - endoterm. Az ilyen folyamatok kritériuma az a reakció termikus hatása. Az exoterm reakciók általában magukban foglalják az oxidációs reakciókat, pl. például az oxigénnel való kölcsönhatás metán égetése:

   CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + Q (16)

   és az endoterm reakciókhoz - a fentiekben már megadott bomlási reakciók (11) - (15). Az egyenlet végén lévő Q jel jelzi, hogy a reakció során hő szabadul fel (+Q) vagy nyel el (-Q):

   CaCO 3 = CaO+CO 2 - Q (17)

   Az összes kémiai reakciót figyelembe veheti az átalakulásukban részt vevő elemek oxidációs fokának változásának típusa szerint is. Például a (17) reakcióban az abban részt vevő elemek nem változtatják meg oxidációs állapotukat:

   Ca +2 C +4 O 3 -2 = Ca +2 O -2 + C +4 O 2 -2 (18)

   És a (16) reakcióban az elemek megváltoztatják oxidációs állapotukat:

   2Mg 0 + O 2 0 = 2Mg + 2 O -2

   Az ilyen típusú reakciók redox . Ezeket külön kell figyelembe venni. Az ilyen típusú reakciók egyenleteinek összeállításához használnia kell félreakciós módszerés jelentkezz elektronikus mérleg egyenlet.

   A különböző típusú kémiai reakciók bemutatása után továbbléphet a kémiai egyenletek összeállításának elvéhez, vagy más szóval az együtthatók kiválasztásához a bal és a jobb oldalon.

   A kémiai egyenletek összeállításának mechanizmusai.

   Bármilyen típusú ez vagy az kémiai reakció, rögzítésének (kémiai egyenletének) meg kell felelnie a reakció előtti és a reakció utáni atomszám egyenlőség feltételének.

   Vannak olyan (17) egyenletek, amelyek nem igényelnek kiegyenlítést, pl. együtthatók elhelyezése. De a legtöbb esetben, mint a (3), (7), (15) példákban, olyan intézkedéseket kell tenni, amelyek célja az egyenlet bal és jobb oldalának kiegyenlítése. Milyen elveket kell követni ilyen esetekben? Van valamilyen rendszer az esélyek kiválasztására? Van, és nem csak egy. Ilyen rendszerek a következők:

   1). Együtthatók kiválasztása megadott képletek szerint.

   2). Összeállítás a reagáló anyagok vegyértékei alapján.

   3). A reagáló anyagok elrendezése oxidációs állapotok szerint.

   Az első esetben feltételezzük, hogy a reakció előtt és után is ismerjük a reagáló anyagok képleteit. Például a következő egyenlet alapján:

   N 2 + O 2 → N 2 O 3 (19)

   Általánosan elfogadott, hogy amíg az elemek atomjai között egyenlőség nem jön létre a reakció előtt és után, az egyenlőségjelet (=) nem helyezzük el az egyenletben, hanem egy nyíllal (→) helyettesítjük. Most térjünk rá a tényleges beállításra. Az egyenlet bal oldalán 2 nitrogénatom (N 2) és két oxigénatom (O 2), a jobb oldalon pedig két nitrogénatom (N 2) és három oxigénatom (O 3) található. A nitrogénatomok számát tekintve nem kell kiegyenlíteni, de az oxigén tekintetében az egyenlőséget kell elérni, hiszen a reakció előtt két, a reakció után három atom vett részt. Készítsük el a következő diagramot:

   reakció előtt reakció után
   O 2 O 3

   Határozzuk meg a megadott atomszámok legkisebb többszörösét, ez „6” lesz.

   O 2 O 3
   \ 6 /

   Osszuk el ezt a számot az oxigénegyenlet bal oldalán 2-vel. Megkapjuk a „3” számot, és beletesszük a megoldandó egyenletbe:

   N 2 + 3O 2 → N 2 O 3

   Az egyenlet jobb oldalán lévő „6” számot is elosztjuk „3-mal”. Megkapjuk a „2” számot, és beletesszük a megoldandó egyenletbe is:

   N 2 + 3O 2 → 2N 2 O 3

   Az oxigénatomok száma az egyenlet bal és jobb oldalán egyenlő lett, egyenként 6 atommal:

   De a nitrogénatomok száma az egyenlet mindkét oldalán nem felel meg egymásnak:

   A bal oldali két atomból, a jobb oldali négy atomból áll. Ezért az egyenlőség eléréséhez meg kell duplázni a nitrogén mennyiségét az egyenlet bal oldalán, az együtthatót „2”-re állítva:

   Így a nitrogénben egyenlőség figyelhető meg, és általában az egyenlet a következőképpen alakul:

   2N 2 + 3О 2 → 2N 2 О 3

   Most az egyenletben nyíl helyett egyenlőségjelet tehet:

   2N 2 + 3О 2 = 2N 2 О 3 (20)

   Mondjunk egy másik példát. A következő reakcióegyenletet adjuk meg:

   P + Cl 2 → PCl 5

   Az egyenlet bal oldalán egy foszforatom (P) és két klóratom (Cl 2), a jobb oldalon pedig egy foszforatom (P) és öt oxigénatom (Cl 5) található. A foszforatomok számát tekintve nem kell kiegyenlíteni, de a klór tekintetében az egyenlőséget kell elérni, hiszen a reakció előtt két, a reakció után pedig öt atom volt jelen. Készítsük el a következő diagramot:

   reakció előtt reakció után
   Cl 2 Cl 5

   Határozzuk meg a megadott atomszámok legkisebb többszörösét, ez „10” lesz.

   Cl 2 Cl 5
   \ 10 /

   Osszuk el ezt a számot a klóregyenlet bal oldalán 2-vel. Szerezzük meg az „5” számot, és tegyük a megoldandó egyenletbe:

   P + 5Cl 2 → PCl 5

   Az egyenlet jobb oldalán lévő „10” számot is elosztjuk „5”-tel. Megkapjuk a „2” számot, és beletesszük a megoldandó egyenletbe is:

   P + 5Cl 2 → 2РCl 5

   Az egyenlet bal és jobb oldalán a klóratomok száma egyenlő, egyenként 10 atommal:

   De a foszforatomok száma az egyenlet mindkét oldalán nem felel meg egymásnak:

   Ezért az egyenlőség eléréséhez meg kell duplázni a foszfor mennyiségét az egyenlet bal oldalán a „2” együttható beállításával:

   Így megfigyelhető a foszfor egyenlősége, és általában az egyenlet a következőképpen alakul:

   2Р + 5Cl 2 = 2РCl 5 (21)

   Egyenletek összeállításánál vegyértékek szerint meg kell adni vegyérték meghatározásés állítsa be a leghíresebb elemek értékeit. A vegyérték az egyik korábban használt fogalom, jelenleg számos iskolai programok nem használt. Segítségével azonban könnyebb megmagyarázni a kémiai reakciók egyenletek felállításának alapelveit. A vegyértéket úgy kell érteni azoknak a kémiai kötéseknek a száma, amelyeket egy atom másik vagy más atomokkal képes létrehozni . A vegyértéknek nincs jele (+ vagy -), és római számok jelzik, általában a kémiai elemek szimbólumai felett, például:

   Honnan származnak ezek az értékek? Hogyan használjuk őket kémiai egyenletek írásakor? Numerikus értékek Az elemek vegyértékei egybeesnek a D. I. Mengyelejev kémiai elemeinek periódusos rendszerében szereplő csoportszámukkal (1. táblázat).

   

   Más elemekhez vegyértékértékek lehetnek más értékek is, de soha nem nagyobbak, mint annak a csoportnak a száma, amelyben találhatók. Ezenkívül a páros csoportszámok (IV és VI) esetén az elemek vegyértékei csak páros értékeket vesznek fel, a páratlanoknál pedig páros és páratlan értékük is lehet (2. táblázat).

   

   Természetesen vannak kivételek egyes elemek vegyértékértékei alól, de ezeket a pontokat minden esetben általában megadják. Most fontoljuk meg általános elv adott vegyértékek alapján kémiai egyenletek összeállítása bizonyos elemekre. Leggyakrabban ez a módszer elfogadható egyszerű anyagok vegyületeinek kémiai reakcióinak egyenleteinek felállítása esetén, például oxigénnel való kölcsönhatás esetén ( oxidációs reakciók). Tegyük fel, hogy egy oxidációs reakciót kell megjelenítenie alumínium. De ne felejtsük el, hogy a fémeket egyes atomok (Al) jelölik, a nemfémeket pedig a benne található atomok gáz halmazállapotú– „2” - (O 2) indexekkel. Először írjuk fel az általános reakciósémát:

   Al + О 2 → AlО

   Jelenleg még nem tudni, melyik helyes írás alumínium-oxidnak kell lennie. És pontosan ebben a szakaszban lesz segítségünkre az elemek vegyértékeinek ismerete. Az alumínium és az oxigén esetében tegyük ezeket az oxid várható képlete fölé:

   III II
   Al O

   Ezt követően ezeknél az elemszimbólumoknál a „keresztet” a megfelelő indexeket alulra helyezzük:

   III II
   Al 2 O 3

   Egy kémiai vegyület összetétele Al 2 O 3 meghatározva. A reakcióegyenlet további diagramja a következő formában jelenik meg:

   Al+ O 2 → Al 2 O 3

   Már csak a bal és a jobb oldali részét kell kiegyenlíteni. Ugyanúgy járjunk el, mint a (19) egyenlet összeállításánál. Egyenlítsük ki az oxigénatomok számát úgy, hogy megtaláljuk a legkisebb többszörösét:

   reakció előtt reakció után

   O 2 O 3
   \ 6 /

   Osszuk el ezt a számot az oxigénegyenlet bal oldalán 2-vel. Szerezzük meg a „3” számot, és tegyük bele a megoldandó egyenletbe. Az egyenlet jobb oldalához tartozó „6” számot is elosztjuk „3-mal”. Megkapjuk a „2” számot, és beletesszük a megoldandó egyenletbe is:

   Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

   Az alumínium egyenlőségének eléréséhez az egyenlet bal oldalán módosítani kell a mennyiségét az együttható „4”-re állításával:

   4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

   Így megfigyelhető az alumínium és az oxigén egyenlősége, és általában az egyenlet végső formáját veszi fel:

   4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 (22)

   A vegyérték módszer segítségével megjósolhatja, hogy egy kémiai reakció során milyen anyag képződik, és hogyan fog kinézni a képlete. Tegyük fel, hogy a vegyület nitrogénnel és hidrogénnel reagált a megfelelő III és I vegyértékekkel. Írjuk fel az általános reakciósémát:

   N 2 + N 2 → NH

   A nitrogén és a hidrogén esetében tegyük a vegyértékeket a vegyület várható képlete fölé:

   Mint korábban, ezekhez az elemszimbólumokhoz „kereszt”-on-„kereszt” tegyük alább a megfelelő indexeket:

   III I
   NH 3

   A reakcióegyenlet további diagramja a következő formában jelenik meg:

   N 2 + N 2 → NH 3

   Jól ismert módon egyenlítve, a hidrogén „6”-os legkisebb többszörösén keresztül megkapjuk a szükséges együtthatókat és az egyenlet egészét:

   N 2 + 3H 2 = 2NH 3 (23)

   Egyenletek összeállításánál aszerint oxidációs állapotok reagensek esetén emlékeztetni kell arra, hogy egy adott elem oxidációs állapota a kémiai reakció során befogadott vagy leadott elektronok száma. Oxidációs állapot a vegyületekben Alapvetően numerikusan egybeesik az elem vegyértékértékeivel. De jelben különböznek egymástól. Például hidrogén esetében a vegyérték I, az oxidációs állapot pedig (+1) vagy (-1). Oxigén esetében a vegyérték II, az oxidációs állapot pedig -2. A nitrogén vegyértékei I, II, III, IV, V, az oxidációs állapotok pedig (-3), (+1), (+2), (+3), (+4), (+5) stb. Az egyenletekben leggyakrabban használt elemek oxidációs állapotát a 3. táblázat tartalmazza.

   

   Összetett reakciók esetén az egyenletek oxidációs állapotok szerinti összeállításának elve ugyanaz, mint a vegyértékek szerinti összeállításnál. Adjuk meg például a klór oxigénnel történő oxidációjának egyenletét, amelyben a klór +7 oxidációs állapotú vegyületet képez. Írjuk fel a javasolt egyenletet:

   Cl 2 + O 2 → ClO

   Helyezzük a megfelelő atomok oxidációs állapotát a javasolt ClO vegyület fölé:

   A korábbi esetekhez hasonlóan megállapítjuk, hogy a szükséges összetett képlet a következő formában lesz:

   7 -2
   Cl 2 O 7

   A reakcióegyenlet a következő formában lesz:

   Cl 2 + O 2 → Cl 2 O 7

   Ha egyenlítjük az oxigénnel, megtaláljuk a legkisebb többszöröst kettő és hét között, ami egyenlő „14-gyel”, végül megállapítjuk az egyenlőséget:

   2Cl 2 + 7O 2 = 2Cl 2 O 7 (24)

   Kicserélési, semlegesítési és szubsztitúciós reakciók összeállítása során az oxidációs állapotok esetében kissé eltérő módszert kell alkalmazni. Egyes esetekben nehéz kideríteni: milyen vegyületek keletkeznek összetett anyagok kölcsönhatása során?

   Hogyan lehet megtudni: mi fog történni a reakció folyamatában?

   Valóban, honnan tudja, hogy egy adott reakció során milyen reakciótermékek keletkezhetnek? Például mi képződik a bárium-nitrát és a kálium-szulfát reakciója során?

   Ba(NO 3) 2 + K 2 SO 4 → ?

   Talán BaK 2 (NO 3) 2 + SO 4? Vagy Ba + NO 3 SO 4 + K 2? Vagy valami más? Természetesen a reakció során a következő vegyületek keletkeznek: BaSO 4 és KNO 3. Honnan ismert ez? És hogyan kell helyesen írni az anyagok képleteit? Kezdjük azzal, amit a legtöbbször figyelmen kívül hagynak: a „cserereakció” fogalmával. Ez azt jelenti, hogy ezekben a reakciókban az anyagok egymással megváltoztatják az alkotórészeiket. Mivel a cserereakciók többnyire bázisok, savak vagy sók között mennek végbe, a fémkationok (Na +, Mg 2+, Al 3+, Ca 2+, Cr 3+), H + ionok ill. OH -, anionok - savmaradékok, (Cl -, NO 3 2-, SO 3 2-, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3-). Általában a cserereakció a következő jelöléssel adható meg:

   Kt1An1 + Kt2An1 = Kt1An2 + Kt2An1 (25)

   Ahol Kt1 és Kt2 fémkationok (1) és (2), An1 és An2 pedig a megfelelő anionok (1) és (2). Ebben az esetben figyelembe kell venni, hogy a reakció előtt és után a vegyületekben mindig a kationok vannak az első helyen, és az anionok a második helyen. Ezért ha a reakció bekövetkezik kálium kloridÉs ezüst nitrát, mindkettő oldott állapotban

   KCl + AgNO 3 →

   akkor a folyamat során a KNO 3 és az AgCl anyagok képződnek, és a megfelelő egyenlet a következő alakot veszi fel:

   KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl (26)

   A semlegesítési reakciók során a savak protonjai (H +) hidroxil-anionokkal (OH-) egyesülve vizet (H 2 O) képeznek:

   HCl + KOH = KCl + H 2 O (27)

   A fémkationok oxidációs állapotát és a savas maradékok anionjainak töltéseit az anyagok (savak, sók, bázisok vízben való) oldhatóságának táblázatában tüntettük fel. A vízszintes vonal fémkationokat, a függőleges vonal pedig a savmaradékok anionjait mutatja.

   

   Ennek alapján egy cserereakció egyenletének felállításakor először a bal oldalon kell megállapítani az ebben a kémiai folyamatban felvett részecskék oxidációs állapotát. Például fel kell írnia egy egyenletet a kalcium-klorid és a nátrium-karbonát kölcsönhatására. Készítsük el ennek a reakciónak a kezdeti diagramját:

   CaCl + NaCO 3 →

   Ca 2+ Cl - + Na + CO 3 2- →

   A már ismert „kereszt” művelet végrehajtása után meghatározzuk a kiindulási anyagok valódi képleteit:

   CaCl 2 + Na 2 CO 3 →

   A kationok és anionok cseréjének elve (25) alapján előzetes képleteket állítunk fel a reakció során képződő anyagokra:

   CaCl 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 + NaCl

   Tegyük a megfelelő töltéseket kationjaik és anionjaik fölé:

   Ca 2+ CO 3 2- + Na + Cl -

   Anyagképletek helyesen írva, összhangban a kationok és anionok töltésével. Hozzunk létre egy teljes egyenletet, kiegyenlítve a bal és a jobb oldalát a nátrium és a klór esetében:

   CaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 + 2NaCl (28)

   Egy másik példaként itt a bárium-hidroxid és a foszforsav közötti semlegesítési reakció egyenlete:

   VaON + NPO 4 →

   Helyezzük a megfelelő töltéseket a kationok és anionok fölé:

   Ba 2+ OH - + H + PO 4 3- →

   Határozzuk meg a kiindulási anyagok valós képleteit:

   Ba(OH)2 + H3PO4 →

   A kationok és anionok cseréjének elve (25) alapján előzetes képleteket állítunk fel a reakció során képződő anyagokra, figyelembe véve, hogy a cserereakció során az egyik anyagnak szükségszerűen víznek kell lennie:

   Ba(OH) 2 + H 3 PO 4 → Ba 2+ PO 4 3 + H 2 O

   Határozzuk meg a reakció során képződött só képletének helyes jelölését:

   Ba(OH) 2 + H 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 + H 2 O

   Kiegyenlítjük a bárium egyenletének bal oldalát:

   3Ba (OH) 2 + H 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 + H 2 O

   Mivel az egyenlet jobb oldalán az ortofoszforsav-maradékot kétszer vettük, (PO 4) 2, így a bal oldalon is meg kell duplázni a mennyiségét:

   3Ba (OH) 2 + 2H 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 + H 2 O

   Továbbra is meg kell egyeznie a hidrogén- és oxigénatomok számával a víz jobb oldalán. Mivel a bal oldalon az összes hidrogénatom száma 12, a jobb oldalon szintén tizenkettőnek kell megfelelnie, ezért a víz képlete előtt szükséges állítsa be az együtthatót„6” (mivel a vízmolekulában már 2 hidrogénatom van). Az oxigén esetében is megfigyelhető az egyenlőség: a bal oldalon a 14, a jobb oldalon a 14. Tehát az egyenletnek a helyes írott formája van:

   3Ba (OH) 2 + 2H 3 PO 4 → Ba 3 (PO 4) 2 + 6H 2 O (29)

   Kémiai reakciók lehetősége

   A világ sokféle anyagból áll. A köztük zajló kémiai reakciók változatainak száma is felbecsülhetetlen. De ha ezt vagy azt az egyenletet papírra írtuk, azt mondhatjuk, hogy egy kémiai reakció felel meg? Van egy tévhit, hogy ha helyes állítsa be az esélyeket az egyenletben, akkor a gyakorlatban is megvalósítható lesz. Például ha vesszük kénsav oldatés tedd bele cink, akkor megfigyelheti a hidrogénfejlődés folyamatát:

   Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 (30)

   De ha rezet csepegtetünk ugyanabba az oldatba, akkor a gázfejlődés folyamata nem figyelhető meg. A reakció nem kivitelezhető.

   Cu+ H 2 SO 4 ≠

   Ha tömény kénsavat veszünk, az reakcióba lép a rézzel:

   Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O (31)

   A (23) reakcióban a nitrogén és a hidrogén gázok között megfigyeljük termodinamikai egyensúly, azok. hány molekula egységnyi idő alatt ammónia NH 3 képződik, amelyből ugyanannyi bomlik vissza nitrogénre és hidrogénre. A kémiai egyensúly eltolódása nyomás növelésével és hőmérséklet csökkentésével érhető el

   N2+3H2=2NH3

   Ha veszed kálium-hidroxid oldatés öntsd rá nátrium-szulfát oldat, akkor nem lesz változás, a reakció nem lesz megvalósítható:

   

   KOH + Na 2 SO 4 ≠

   Nátrium-klorid oldat brómmal való kölcsönhatás során nem képződik bróm, annak ellenére, hogy ez a reakció szubsztitúciós reakciók közé sorolható:

   NaCl + Br 2 ≠

   Mi az oka az ilyen eltéréseknek? A lényeg az, hogy nem elég csak helyesen meghatározni összetett képletek, ismerni kell a fémek savakkal való kölcsönhatásának sajátosságait, ügyesen használni az anyagok oldhatósági táblázatát, ismerni kell a helyettesítési szabályokat a fémek és halogének tevékenységsorában. Ez a cikk csak a legalapvetőbb elveket ismerteti együtthatók hozzárendelése a reakcióegyenletekhez, Hogyan ír molekuláris egyenletek , Hogyan meghatározza a kémiai vegyület összetételét.

   A kémia, mint tudomány rendkívül sokrétű és sokrétű. A fenti cikk a ben lezajló folyamatoknak csak egy kis részét tükrözi való Világ. Típusok, termokémiai egyenletek, elektrolízis, folyamatokat szerves szintézisés még sokan mások. De erről majd a következő cikkekben.

   weboldalon, az anyag teljes vagy részleges másolásakor a forrásra mutató hivatkozás szükséges.