Поділ підстав на групи за різними ознаками представлено таблиці 11.

Таблиця 11
Класифікація основ

Всі підстави, крім розчину аміаку у воді, є тверді речовини, що мають різне забарвлення . Наприклад, гідроксид кальцію Са(ОН) 2 білого кольору , гідроксид міді (II) Су(ОН) 2 блакитного кольору , гідроксид нікелю (II) Ni(OH) 2 зеленого кольору , гідроксид заліза (III) Fe(OH) 3 червоно- бурого кольору і т.д.

Водний розчин аміаку NH 3 Н 2 O, на відміну інших підстав, містить не катіони металу, а складний однозарядний катіон амонію NH - 4 і існує лише у розчині (цей розчин вам відомий під назвою нашатирного спирту). Він легко розкладається на аміак та воду:

Однак, якими б різними не були підстави, всі вони складаються з іонів металу та гідроксогруп, число яких дорівнює ступеню окиснення металу.

Всі підстави, і в першу чергу луги (сильні електроліти), утворюють при дисоціації гідроксид-іони ОН - , які і зумовлюють ряд загальних властивостей: м'якість на дотик, зміна забарвлення індикаторів (лакмусу, помаранчевого метилового і фенолфталеїну), взаємодія з іншими речовинами.

Типові реакціїпідстав

Першу реакцію (універсальну) було розглянуто в § 38.

Лабораторний досвід №23
Взаємодія лугів із кислотами

Запишіть два молекулярні рівнянняреакцій, сутність яких виражається наступним іонним рівнянням:

H + + ВІН - = Н 2 O.

Проведіть реакції, рівняння яких склали. Згадайте, які речовини (крім кислоти та луги) необхідні для спостереження за цими хімічними реакціями.

Друга реакція протікає між лугами та оксидами неметалів, яким відповідають кислоти, наприклад,

Відповідає

При взаємодії оксидів з основами утворюються солі відповідних кислот та вода:

Мал. 141.
Взаємодія луги з оксидом неметалу

Лабораторний досвід №24
Взаємодія лугів із оксидами неметалів

Повторіть досвід, який ви робили раніше. У пробірку налийте 2-3 мл прозорого розчину вапняної води.

Помістіть у неї соломинку для соку, яка виконує роль газовідвідної трубки. Обережно пропускайте через розчин повітря, що видихається. Що спостерігаєте?

Запишіть молекулярне та іонне рівняння реакції.

Мал. 142.
Взаємодія лугів із солями:
а – з утворенням осаду; б - з утворенням газу

Третя реакція є типовою реакцією іонного обміну і протікає тільки в тому випадку, якщо в результаті утворюється осад або виділяється газ, наприклад:

Лабораторний досвід №25
Взаємодія лугів із солями

У трьох пробірках злийте попарно по 1-2 мл розчинів речовин: 1-а пробірка - гідроксиду натрію та хлориду амонію; 2-я пробірка - гідроксиду калію та сульфату заліза (III); 3-я пробірка - гідроксиду натрію та хлориду барію.

Нагрійте вміст 1-ї пробірки та визначте по запаху один із продуктів реакції.

Сформулюйте висновок про можливість взаємодії лугів із солями.

Нерозчинні основи розкладаються при нагріванні на оксид металу та воду, що нехарактерно для лугів, наприклад:

Fe(OH) 2 = FeO + Н 2 O.

Лабораторний досвід №26
Отримання та властивості нерозчинних основ

У дві пробірки налийте по 1 мл сульфату розчину або хлориду міді (II). У кожну пробірку додайте по 3-4 краплі розчину натрію гідроксиду. Опишіть гідроксид міді (II), що утворився.

Примітка. Залишіть пробірки з отриманим гідроксидом міді (II) для наступних дослідів.

Складіть молекулярне та іонні рівняння проведеної реакції. Вкажіть тип реакції за ознакою «число та склад вихідних речовин та продуктів реакції».

Додайте в одну із пробірок з отриманим у попередньому досвіді гідроксидом міді (II) 1-2 мл соляної кислоти. Що спостерігаєте?

Використовуючи піпетку, помістіть 1-2 краплі отриманого розчину на скляну або порцелянову пластину і, використовуючи щипці тиглів, обережно випаруйте його. Розгляньте кристали, що утворюються. Позначте їхній колір.

Складіть молекулярне та іонні рівняння проведеної реакції. Вкажіть тип реакції за ознакою «число та склад вихідних речовин та продуктів реакції», «участь каталізатора» та «оборотність хімічної реакції».

Нагрійте одну з пробірок із отриманим раніше або виданим учителем гідроксидом міді () (мал. 143). Що спостерігаєте?

Мал. 143.
Розкладання гідроксиду міді (II) при нагріванні

Складіть рівняння проведеної реакції, вкажіть умову її перебігу та тип реакції за ознаками «число і склад вихідних речовин і продуктів реакції», «виділення або поглинання теплоти» та «оборотність хімічної реакції».

Ключові слова та словосполучення

1. Класифікація основ.
2. Типові властивості основ: взаємодія їх із кислотами, оксидами неметалів, солями.
3. Типова властивість нерозчинних основ: розкладання під час нагрівання.
4. Умови перебігу типових реакцій основ.

Робота з комп'ютером

1. Зверніться до електронної програми. Вивчіть матеріал уроку та виконайте запропоновані завдання.
2. Знайдіть в Інтернеті електронні адреси, які можуть бути додатковими джерелами, які розкривають зміст ключових слів і словосполучень параграфа. Запропонуйте вчителю свою допомогу у підготовці нового уроку - зробіть повідомлення по ключовим словамта словосполученням наступного параграфа.

1. Метал + Неметал. У цю взаємодію не вступають інертні гази. Чим вище електронегативність неметалу, тим з більшим числомметалів він реагуватиме. Наприклад, фтор реагує з усіма металами, а водень лише з активними. Чим ліворуч у ряді активності металів знаходиться метал, тим з більшим числом неметалів він може реагувати. Наприклад, золото реагує лише з фтором, літій – з усіма неметалами.

2. Неметал + неметал. У цьому найбільш негативний неметал виступає окислювачем, менше ЕО – відновником. Неметали з близькою електронегативністю погано взаємодіють між собою, наприклад, взаємодія фосфору з воднем і кремнію з воднем практично неможливо, оскільки рівновагу цих реакцій зміщено у бік утворення простих речовин. Не реагують з неметалами гелій, неон та аргон, інші інертні гази у жорстких умовах можуть реагувати з фтором.
Не взаємодіють кисень із хлором, бромом та йодом. З фтором кисень може реагувати за низьких температур.

3. Метал + кислотний оксид. Метал відновлює неметал із оксиду. Після цього надлишок металу може реагувати з неметалом, що вийшов. Наприклад:

2 Mg + SiO 2 = 2 MgO + Si (При нестачі магнію)

2 Mg + SiO 2 = 2 MgO + Mg 2 Si (При надлишку магнію)

4. Метал + кислота. Метали, що стоять у ряді напруг лівіше за водень, реагують з кислотами з виділенням водню.

Виняток становлять кислоти - окислювачі (сірчана концентрована і будь-яка азотна), які можуть реагувати з металами, що стоять у ряді напруг правіше водню, в реакціях не виділяється водень, а виходить вода і продукт відновлення кислоти.

Потрібно звернути увагу, що при взаємодії металу з надлишком багатоосновної кислоти може вийти кисла сіль: Mg +2 H 3 PO 4 = Mg (H 2 PO 4) 2 + H 2 .

Якщо продуктом взаємодії кислоти і металу є нерозчинна сіль, метал пасивується, оскільки поверхня металу захищається нерозчинною сіллю від дії кислоти. Наприклад, дія розведеної сірчаної кислоти на свинець, барій чи кальцій.

5. Метал + сіль. У розчині в цю реакцію вступають метал, що стоїть у ряді напруг правіше магнію, включаючи сам магній, але лівіше металу солі. Якщо метал активніший за магнію, то він реагує не з сіллю, а з водою з утворенням лугу, яка надалі реагує з сіллю. При цьому вихідна сіль і сіль, що виходить, повинні бути розчинними. Нерозчинний продукт пасивує метал.

Проте, із цього правила бувають винятки:

2FeCl 3 + Cu = CuCl 2 + 2FeCl 2 ;

2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 . Так як залізо має проміжний ступінь окислення, то його сіль вищого ступеняокислення легко відновлюється до солі в проміжного ступеняокислення, окислюючи навіть менш активні метали.

У розплавахряд напруг металів не діє. Визначити, чи можлива реакція між сіллю та металом, можна лише за допомогою термодинамічних розрахунків. Наприклад, натрій може витіснити калій з розплаву хлориду калію, оскільки більш леткий калій: Na + KCl = NaCl + K (Цю реакцію визначає ентропійний фактор). З іншого боку, алюміній отримували витісненням з хлориду натрієм: 3 Na + AlCl 3 = 3 NaCl + Al . Цей процес екзотермічний, його визначає ентальпійний фактор.

Можливий варіант, що сіль при нагріванні розкладається і продукти її розкладання можуть реагувати з металом, наприклад нітрат алюмінію та залізо. Нітрат алюмінію розкладається при нагріванні на оксид алюмінію, оксид азоту (IV ) і кисень, кисень та оксид азоту будуть окислювати залізо:

10Fe + 2Al(NO 3) 3 = 5Fe 2 O 3 + Al 2 O 3 + 3N 2

6. Метал + основний оксид. Так само, як і в розплавах солей, можливість цих реакцій визначається термодинамічно. Як відновники часто використовують алюміній, магній і натрій. Наприклад: 8 Al + 3 Fe 3 O 4 = 4 Al 2 O 3 + 9 Fe реакція екзотермічна, ентальпійний фактор); Al + 3 Rb 2 O = 6 Rb + Al 2 O 3 (Рубідій леткий, ентальпійний фактор).

8. Неметал + основа. Як правило, реакція йде між неметалом і лугом. Не всі неметали можуть реагувати з лугами: потрібно пам'ятати, що в цю взаємодію вступають галогени (по-різному в залежності від температури), сірка (при нагріванні), кремній, фосфор.

KOH + Cl 2 = KClO + KCl + H 2 O (на холоді)

6 KOH + 3 Cl 2 = KClO 3 + 5 KCl + 3 H 2 O (У гарячому розчині)

6KOH + 3S = K 2 SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O

2KOH + Si + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2

3KOH + 4P + 3H 2 O = PH 3 + 3KPH 2 O 2

1) неметал - відновник (водень, вуглець):

2 + З = 2СО;

2NO 2 + 4H 2 = 4H 2 O + N 2;

SiO2+C=CO2+Si. Якщо неметал, що вийшов, може реагувати з металом, використаним як відновник, то реакція піде далі (при надлишку вуглецю) SiO 2 + 2 C = CO 2 + Si С

2) неметал - окислювач (кисень, озон, галогени):

2С O + O 2 = 2СО2.

З O + Cl 2 = СО Cl 2 .

2 NO + O 2 = 2 N О 2 .

10. Кислотний оксид + основний оксид . Реакція йде, якщо сіль, що виходить, в принципі існує. Наприклад, оксид алюмінію може реагувати із сірчаним ангідридом з утворенням сульфату алюмінію, але не може реагувати з вуглекислим газом, оскільки відповідної солі не існує.

11. Вода + основний оксид . Реакція можлива, якщо утворюється луг, тобто розчинна основа (або мало розчинна, у разі кальцію). Якщо основа нерозчинна або мало розчинна, то йде зворотна реакція розкладання основи на оксид та воду.

12. Основний оксид + кислота . Реакція можлива, якщо сіль, що утворюється, існує. Якщо сіль, що виходить, нерозчинна, то реакція може пасивуватися через перекриття доступу кислоти до поверхні оксиду. У разі надлишку багатоосновної кислоти можливе утворення кислої солі.

13. Кислотний оксид + основа. Як правило, реакція йде між лугом та кислотним оксидом. Якщо кислотний оксид відповідає багатоосновній кислоті, може вийти кисла сіль: CO 2 + KOH = KHCO 3 .

Кислотні оксиди, що відповідають сильним кислотам, можуть реагувати і з нерозчинними основами.

Іноді з нерозчинними основамиреагують оксиди, що відповідають слабким кислотам, при цьому може вийти середня або основна сіль (як правило, виходить менш розчинна речовина): 2 Mg (OH) 2 + CO 2 = (MgOH) 2 CO 3 + H 2 O .

14. Кислотний оксид + сіль.Реакція може йти в розплаві та розчині. У розплаві менш леткий оксид витісняє із солі більш леткий. У розчині оксид, що відповідає сильнішій кислоті, витісняє оксид, що відповідає слабшій кислоті. Наприклад, Na 2 CO 3 + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + CO 2 , У прямому напрямку ця реакція йде в розплаві, вуглекислий газ більш леткий, ніж оксид кремнію; у зворотному напрямку реакція йде в розчині, вугільна кислота сильніша за кремнієву, до того ж оксид кремнію випадає в осад.

Можливе з'єднання кислотного оксиду з власною сіллю, наприклад, з хромату можна отримати дихромат, і сульфату – дисульфат, з сульфіту – дисульфіт:

Na 2 SO 3 + SO 2 = Na 2 S 2 O 5

Для цього потрібно взяти кристалічну сіль та чистий оксид, або насичений розчинсолі та надлишок кислотного оксиду.

У розчині солі можуть реагувати з власними кислотними оксидами з утворенням кислих солей: Na 2 SO 3 + H 2 O + SO 2 = 2 NaHSO 3

15. Вода + кислотний оксид . Реакція можлива, якщо утворюється розчинна або малорозчинна кислота. Якщо кислота нерозчинна або мало розчинна, то йде зворотна реакція розкладання кислоти на оксид і воду. Наприклад, для сірчаної кислоти характерна реакція отримання з оксиду та води, реакція розкладання практично не йде, кремнієву кислоту не можна отримати з води та оксиду, але вона легко розкладається на ці складові, а ось вугільна та сірчиста кислоти можуть брати участь як у прямих, так і зворотні реакції.

16. Основа + кислота. Реакція йде, якщо хоча б одна з реагуючих речовин розчинна. Залежно від співвідношення реагентів можуть виходити середні, кислі та основні солі.

17. Основа + сіль. Реакція йде, якщо обидві вихідні речовини розчиняються, а як продукт виходить хоча б один неелектроліт або слабкий електроліт (осад, газ, вода).

18. Сіль + кислота. Як правило, реакція йде, якщо обидві вихідні речовини розчиняються, а як продукт виходить хоча б один неелектроліт або слабкий електроліт (осад, газ, вода).

Сильна кислота може реагувати з нерозчинними солями слабких кислот (карбонатами, сульфідами, сульфітами, нітритами), при цьому виділяється газоподібний продукт.

Реакції між концентрованими кислотами і кристалічними солями можливі, якщо при цьому виходить летюча кислота: наприклад, хлороводень можна отримати дією концентрованої сірчаної кислоти на кристалічний хлорид натрію, бромоводень і йодоводород - дією ортофосфорної кислоти на відповідні солі. Можна діяти кислотою на власну сіль для отримання кислої солі, наприклад BaSO 4 + H 2 SO 4 = Ba (HSO 4) 2 .

19. Сіль+сіль.Як правило, реакція йде, якщо обидві вихідні речовини розчиняються, а як продукт виходить хоча б один неелектроліт або слабкий електроліт.

1) сіль не існує, тому що незворотно гідролізується . Це більшість карбонатів, сульфітів, сульфідів, силікатів тривалентних металів, а також деякі солі двовалентних металів та амонію. Солі тривалентних металів гідролізуються до відповідної основи та кислоти, а солі двовалентних металів – до менш розчинних основних солей.

Розглянемо приклади:

2 FeCl 3 + 3 Na 2 CO 3 = Fe 2 (CO 3 ) 3 + 6 NaCl (1)

Fe 2 (CO 3) 3+ 6H 2 O = 2Fe(OH) 3 + 3 H 2 CO 3

H 2 CO 3 розкладається на воду та вуглекислий газ, вода в лівій та правій частині скорочується і виходить: Fe 2 (CO 3 ) 3 + 3 H 2 O = 2 Fe (OH) 3 + 3 CO 2 (2)

Якщо тепер поєднати (1) і (2) рівняння та скоротити карбонат заліза, ми отримаємо сумарне рівняння, що відображає взаємодію хлориду заліза (III ) та карбонату натрію: 2 FeCl 3 + 3 Na 2 CO 3 + 3 H 2 O = 2 Fe (OH) 3 + 3 CO 2 + 6 NaCl

CuSO 4 + Na 2 CO 3 = CuCO 3 + Na 2 SO 4 (1)

Підкреслена сіль не існує через незворотний гідроліз:

2CuCO 3+ H 2 O = (CuOH) 2 CO 3 +CO 2 (2)

Якщо тепер поєднати (1) і (2) рівняння та скоротити карбонат міді, ми отримаємо сумарне рівняння, що відображає взаємодію сульфату (II ) та карбонату натрію:

2CuSO 4 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O = (CuOH) 2 CO 3 + CO 2 + 2Na 2 SO 4

13. Основні класи неорганічних сполук. Оксиди металів та неметалів. Номенклатура цих сполук. Хімічні властивості основних, кислотних та амфотерних оксидів.

Оксиди- З'єднання елемента з киснем.

Оксиди, що не утворюють кислот, основ і солей за звичайних умов, називаються не солеутворюючими.

Солеутворюючіоксиди поділяються на кислотні, основні та амфотерні (мають двоїсті властивості) . Неметали утворюють лише кислотні оксиди, метали – й інші й деякі кислотні.

Основні оксиди- це складні хімічні речовини, що належать до оксидів, які утворюють солі при хімічній реакції з кислотами або кислотними оксидами і не реагують з основами або основними оксидами.

Властивості:

1. Взаємодія з водою:

Взаємодія з водою з утворенням основи (або луги)

CaO+H2O = Ca(OH)2 (відома реакція гасіння вапна, при цьому виділяється велика кількість тепла!)

2. Взаємодія з кислотами:

Взаємодія з кислотою з утворенням солі та води (розчин солі у воді)

CaO+H2SO4 = CaSO4+ H2O (Кристали цієї речовини CaSO4 відомі всім під назвою "гіпс").

3. Взаємодія із кислотними оксидами: утворення солі

CaO+CO2=CaCO3 (Ця речовина відома всім - звичайна крейда!)

Кислотні оксиди- це складні хімічні речовини, що відносяться до оксидів, які утворюють солі при хімічній взаємодії з основами або основними оксидами та не взаємодіють із кислотними оксидами.

Властивості:

Хімічна реакція з водою CO 2 +H 2 O=H 2 CO 3 - це речовина - вугільна кислота - одна із слабких кислот, її додають у газовану воду для "бульбашок" газу.

Реакція з лугами (підставами): CO 2 +2NaOH=Na 2 CO 3 +H 2 O кальцинована сода або пральна сода.

Реакція з основними оксидами: CO 2 +MgO=MgCO 3 - сіль, що отримала - карбонат магнію - ще називається "гірка сіль".

Амфотерні оксиди- це складні хімічні речовини, що також відносяться до оксидів, які утворюють солі при хімічній взаємодії з кислотами (або кислотними оксидами) і основами (або основними оксидами). Найчастіше застосування слово "амфотерний" у нашому випадку відноситься до оксидів металів.

Властивості:

Хімічні властивості амфотерних оксидів унікальні тим, що можуть вступати в хімічні реакції, відповідні як основами і з кислотами. Наприклад:

Реакція з кислотним оксидом:

ZnO+H2CO3 = ZnCO3 + H2O - Речовина, що утворилася, - розчин солі "карбонату цинку" у воді.

Реакція з основами:

ZnO+2NaOH=Na2ZnO2+H2O - отримана речовина - подвійна сіль натрію та цинку.

14. Підстави. Номенклатура основ. Хімічні властивості основ. Амфотерні основи, реакції їх взаємодії з кислотами та лугами.

Підставами називаються речовини, в яких атоми металу пов'язані з гідроксигрупами.

Якщо речовина містить гідрокси-групи (ВІН), які можуть відщеплюватися (подібно до окремого "атома") в реакціях з іншими речовинами, то така речовина є основою.

Властивості:

Взаємодія з неметалами:

за нормальних умов гідроксиди не взаємодіють з більшістю неметалів, виняток - взаємодія лугів з хлором

Взаємодія з кислотними оксидами з утворенням солей: 2NaOH + SO 2 = Na 2 SO 3 + H 2 O

Взаємодія з кислотами - реакція нейтралізації:

з утворенням середніх солей: 3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O

умова освіти середньої солі- надлишок лугу;

з утворенням кислих солей: NaOH + H3PO4 = NaH2PO4 + H2O

умова утворення кислої солі – надлишок кислоти;

з утворенням основних солей: Cu(OH)2 + HCl = Cu(OH)Cl + H2O

Умова утворення основної солі - надлишок основи.

З солями основи реагують при випаданні осаду в результаті реакції, виділення газу або утворення малодисоціюючої речовини.

Амфотерниминазиваються гідроксиди, які виявляють основні і кислотні властивості залежно та умовами, тобто. розчиняються в кислотах та лугах.

До всіх властивостей основ додаються взаємодія з основами.

Це елементи І групи періодичної системи: літій (Li), натрій (Na), калій (K), рубідій (Rb), цезій (Cs), францій (Fr); дуже м'які, пластичні, легкоплавкі та легкі, як правило, сріблясто- білого кольору; хімічно дуже активні; бурхливо реагують із водою, утворюючи луги(Звідки назва).

Усі лужні метали надзвичайно активні, у всіх хімічних реакціяхвиявляють відновлювальні властивості, віддають свій єдиний валентний електрон, перетворюючись на позитивно заряджений катіон, виявляють єдиний ступінь окислення +1.

Відновлювальна здатність збільшується в ряду -Li-Na-K-Rb-Cs.

Усі сполуки лужних металів мають іонний характер.

Практично всі солі розчиняються у воді.

Низькі температури плавлення,

Малі значення щільностей,

М'які, ріжуться ножем

Внаслідок своєї активності лужні метали зберігають під шаром гасу, щоб запобігти доступу повітря та вологи. Літій дуже легкий і в гасі виринає на поверхню, тому його зберігають під шаром вазеліном.

Хімічні властивості лужних металів

1. Лужні метали активно взаємодіють із водою:

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

2Li + 2H 2 O → 2LiOH + H 2

2. Реакція лужних металів із киснем:

4Li + O 2 → 2Li 2 O (оксид літію)

2Na + O 2 → Na 2 O 2 (пероксид натрію)

K + O 2 → KO 2 (надпероксид калію)

На повітрі лужні метали миттєво окислюються. Тому їх зберігають під шаром органічних розчинників (гас та ін.).

3. У реакціях лужних металів з іншими неметалами утворюються бінарні сполуки:

2Li + Cl 2 → 2LiCl (галогеніди)

2Na + S → Na 2 S (сульфіди)

2Na + H 2 → 2NaH (гідриди)

6Li + N 2 → 2Li 3 N (нітриди)

2Li + 2C → Li 2 C 2 (карбіди)

4. Реакція лужних металів із кислотами

(Проводять рідко, йде конкуруюча реакція з водою):

2Na + 2HCl → 2NaCl + H 2

5. Взаємодія лужних металів із аміаком

(утворюється амід натрію):

2Li + 2NH 3 = 2LiNH 2 + H 2

6. Взаємодія лужних металів зі спиртами та фенолами, які виявляють у цьому випадку кислотні властивості:

2Na + 2C 2 H 5 OH = 2C 2 H 5 ONa + H 2;

2K + 2C 6 H 5 OH = 2C 6 H 5 OK + H 2;

7. Якісна реакціяна катіони лужних металів - фарбування полум'я в наступні кольори:

Li + - карміново-червоний

Na + – жовтий

K + , Rb + та Cs + – фіолетовий

Одержання лужних металів

Металеві літію, натрій і калій отримуютьелектролізом розплаву солей (хлоридів), а рубідій та цезій – відновленням у вакуумі при нагріванні їх хлоридів кальцієм: 2CsCl+Ca=2Cs+CaCl 2
У невеликих масштабах використовується також вакуум-термічне одержання натрію та калію:

2NaCl+CaC 2 =2Na+CaCl 2 +2C;
4KCl+4CaO+Si=4K+2CaCl 2 +Ca 2 SiO 4 .

Активні лужні метали виділяються у вакуум-термічних процесах завдяки своїй високій леткості (їх пари видаляються із зони реакції).

Особливості хімічних властивостей s-елементів І групи та їх фізіологічна дія

Електронна конфігурація атома літію 1s 2 2s 1 . У нього найбільший в другому періоді атомний радіус, що полегшує відрив валентного електрона і поява іона Li + зі стабільною конфігурацією інертного газу (гелію). Отже, його з'єднання утворюються з передачею електрона від літію до іншого атома та виникненням іонного зв'язку з невеликою часткою ковалентності. Літій - типовий металевий елемент. У вигляді речовини це лужний метал. Від інших членів І групи він відрізняється малими розмірами та найменшою, порівняно з ними, активністю. У цьому відношенні він нагадує розташований по діагоналі від Li елемент II групи магній. У розчинах іон Li+ сильно сольватований; його оточують кілька десятків молекул води. Літій за величиною енергії сольватації - приєднання молекул розчинника, що стоїть ближче до протону, ніж до катіонів лужних металів.

Малий розмір іона Li + , високий заряд ядра і всього два електрони створюють умови для виникнення навколо цієї частки досить значного поля позитивного заряду, тому в розчинах до нього притягується значна кількість молекул полярних розчинників і його координаційне число велике, метал здатний утворювати значне число літійорганічних сполук .

Натрієм починається 3-й період, тому у нього на зовнішньому рівні всього 1 , займає 3s-орбіталь. Радіус атома Na – найбільший у 3-му періоді. Ці особливості визначають характер елемента. Його електронна конфігурація 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 . Єдиний ступінь окиснення натрію +1. Електронегативність його дуже мала, тому в сполуках натрій присутній тільки у вигляді позитивно зарядженого іона і надає хімічному зв'язку іонного характеру. За розміром іон Na + значно більше, ніж Li + і сольватація його не така велика. Однак у розчині у вільному вигляді він не існує.

Фізіологічне значення іонів К+ та Na+ пов'язане з їх різною адсорбованістю на поверхні компонентів, що входять до складу земної кори. З'єднання натрію лише незначно схильні до адсорбції, в той час як сполуки калію міцно утримуються глиною та іншими речовинами. Мембрани клітин, будучи поверхнею розділу клітина - середовище, проникні для іонів К+, внаслідок чого внутрішньоклітинна концентрація К+ значно вища, ніж іонів Na+. Водночас у плазмі крові концентрація Na+ перевищує вміст у ній калію. З цією обставиною пов'язують виникнення мембранного потенціалу клітин. Іони К+ та Na+ – одні з основних компонентів рідкої фази організму. Їх співвідношення з іонами Са 2+ суворо виразно, яке порушення призводить до патології. Введення іонів Na+ в організм не надає помітного шкідливого впливу. Підвищення змісту іонів К + шкідливо, але у звичайних умовах зростання його концентрації ніколи не досягає небезпечних величин. Вплив іонів Rb+, Cs+, Li+ ще недостатньо вивчений.

З різних поразок, пов'язаних із застосуванням сполук лужних металів, найчастіше зустрічаються опіки розчинами гідроксидів. Дія лугів пов'язана з розчиненням у них білків шкіри та утворенням лужних альбумінатів. Луг знову виділяється в результаті їх гідролізу і діє більш глибокі шари організму, викликаючи появу виразок. Нігті під впливом лугів стають тьмяними та ламкими. Поразка очей, навіть дуже розведеними розчинами лугів, супроводжується як поверхневими руйнуваннями, але порушеннями глибших ділянок ока (райдужної оболонки) і призводить до сліпоті. При гідролізі амідів лужних металів одночасно утворюється луг та аміак, що викликають трахеобронхіт фібринозного типу та запалення легень.

Калій був отриманий Г. Деві практично одночасно з натрієм в 1807 при електролізі вологого гідроксиду калію. Від назви цього з'єднання - «їдке калі» і отримав своє найменування елемент. Властивості калію помітно відрізняються від властивостей натрію, що з різницею величин радіусів їх атомів та іонів. У сполуках калію зв'язок більш іонна, а у вигляді іона К+ він має меншу поляризуючу дію, ніж натрій, через великі розміри. Природна суміш складається з трьох ізотопів 39 К, 40 К, 41 К. Один із них 40 К ‑ радіоактивний і певна частка радіоактивності мінералів та ґрунту пов'язана з присутністю цього ізотопу. Його період напіврозпаду великий – 1,32 млрд. років. Визначити присутність калію у зразку досить легко: пари металу та його сполуки забарвлюють полум'я у фіолетово-червоний колір. Спектр елемента досить простий і доводить наявність 1е - на 4s-орбіталі. Вивчення його послужило однією з підстав знаходження загальних закономірностей у будові спектрів.

У 1861 р. щодо солі мінеральних джерел спектральним аналізомРоберт Бунзен виявив новий елемент. Його наявність доводилося темно-червоними лініями у спектрі, яких не давали інші елементи. За кольором цих ліній елемент і був названий рубідієм (rubidus-темно-червоний). У 1863 р. Р. Бунзен отримав цей метал і в чистому вигляді відновленням тартрату рубідії (виннокислої солі) сажею. Особливістю елемента є легка збудливість його атомів. Електронна емісія у нього виникає під впливом червоних променів видимого діапазону. Це з невеликою різницею в енергіях атомних 4d і 5s-орбіталей. З усіх лужних елементів, що мають стабільні ізотопи, рубідію (як і цезію) належить один із найбільших атомних радіусів і невеликий потенціал іонізації. Такі параметри визначають характер елемента: високу електропозитивність, надзвичайну хімічну активність, низьку температуруплавлення (39 0 C) та малу стійкість до зовнішніх впливів.

Відкриття цезію, як і рубідія, пов'язане із спектральним аналізом. У 1860 р. Р.Бунзен виявив дві яскраві блакитні лінії в спектрі, що не належать жодному відомому на той час елементу. Звідси походить і назва цезіус (caesius), що означає небесно-блакитний. Це останній елемент підгрупи лужних металів, який зустрічається у вимірних кількостях. Найбільший атомний радіус та найменші перші потенціали іонізації визначають характер та поведінку цього елемента. Він має яскраво виражену електропозитивність і яскраво виражені металеві якості. Прагнення віддати зовнішній 6s-електрон призводить до того, що всі реакції протікають виключно бурхливо. Невелика різниця в енергіях атомних 5d- та 6s-орбіталей обумовлює легку збудливість атомів. Електронна емісія у цезію спостерігається під впливом невидимих ​​інфрачервоних променів (теплових). Вказана особливість структури атома визначає хорошу електричну провідністьструму. Все це робить цезій незамінним у електронних приладах. У Останнім часомвсе більше уваги приділяється цезієвій плазмі як паливу майбутнього та у зв'язку з вирішенням проблеми термоядерного синтезу.

На повітрі літій активно реагує не тільки з киснем, але і з азотом і покривається плівкою, що складається з Li 3 N (до 75%) та Li 2 O. Інші лужні метали утворюють пероксиди (Na 2 O 2) та надпероксиди (K 2 O 4 або KO 2).

Перераховані речовини реагують із водою:

Li 3 N + 3 H 2 O = 3 LiOH + NH 3;

Na 2 O 2 + 2 H 2 O = 2 NaOH + H 2 O 2;

K 2 O 4 + 2 H 2 O = 2 KOH + H 2 O 2 + O 2 .

Для регенерації повітря на підводних човнах та космічних кораблях, в ізолюючих протигазах та дихальних апаратахбойових плавців (підводних диверсантів) використовувалася суміш «оксон»:

Na 2 O 2 +CO 2 =Na 2 CO 3 +0,5O 2;

K2O4+CO2=K2CO3+1,5O2.

В даний час це стандартна начинка патронів, що регенерують, ізолюючих протигазів для пожежників.
Лужні метали реагують при нагріванні з воднем, утворюючи гідриди:

Гідрид літію використовується як потужний відновник.

Гідроксидилужних металів роз'їдають скляний та порцеляновий посуд, їх не можна нагрівати і в кварцовому посуді:

SiO 2 +2NaOH=Na 2 SiO 3 +H 2 O.

Гідроксиди натрію і калію не відщеплюють воду при нагріванні до температур їх кипіння (понад 1300 0 С). Деякі сполуки натрію називають содами:

а) кальцинована сода, безводна сода, білизняна сода або просто сода - карбонат натрію Na 2 CO 3 ;
б) кристалічна сода - кристалогідрат карбонату натрію Na 2 CO 3 . 10H 2 O;
в) двовуглекисла або питна – гідрокарбонат натрію NaHCO3;
г) гідроксид натрію NaOH називають каустичною содою або каустиком.

Нам треба знати, що з неметалів, що згадуються в шкільному курсі:

C, N 2 , O 2 – не реагують із лугами

Si, S, P, Cl 2 , Br 2 , I 2 , F 2 - реагують:

Si + 2KOH + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2 ,
3S + 6KOH = 2K 2 S + K 2 SO 3 + 3H 2 O,
Cl 2 + 2KOH (холодний) = KCl + KClO + H 2 O,
3Cl 2 + 6KOH (гарячий) = 5KCl + KClO 3 + 3H 2 O

(аналогічно бром та йод)

4P + 3NaOH + 3H 2 O = 3NaH 2 PO 2 + PH 3

Органічна хімія

Тривіальні назви

Потрібно знати, які органічні речовинивідповідають назвам:

ізопрен, дивініл, вінілацетилен, толуол, ксилол, стирол, кумол, етиленгліколь, гліцерин, формальдегід, оцтовий альдегід, пропіоновий альдегід, ацетон, перші шість граничних одноосновних кислот (мурашина, оцтова, пропіонова) стеаринова кислота, пальмітинова кислота, олеїнова кислота, лінолева кислота, щавлева кислота, бензойна кислота, анілін, гліцин, аланін. Чи не плутайте пропіонову кислоту з пропеновой!! Солі найважливіших кислот: мурашиної – форміати, оцтової – ацетати, пропіонової – пропіонати, олійної – бутирати, щавлевої – оксалати. Радикал -CH=CH 2 називається вініл!!

Водночас і деякі неорганічні тривіальні назви:

Кухонна сіль(NaCl), негашене вапно (CaO), гашене вапно (Ca(OH) 2), вапняна вода (розчин Ca(OH) 2), вапняк (CaCO 3), кварц (він же кремнезем або діоксид кремнію – SiO 2), вуглекислий газ (CO 2), чадний газ(CO), сірчистий газ (SO 2), бурий газ(NO 2), питна або харчова сода (NaHCO 3), кальцинована сода (Na 2 CO 3), аміак (NH 3), фосфін (PH 3), силан (SiH 4), пірит (FeS 2), олеум (розчин) SO 3 концентрованої H 2 SO 4), мідний купорос (CuSO 4 ∙5H 2 O).

Деякі рідкісні реакції

1) Освіта вінілацетилену:

2) Реакція прямого окислення етилену в оцтовий альдегід:

Ця реакція підступна тим, що ми добре знаємо, як ацетилен перетворюється на альдегід (реакція Кучерова), а якщо в ланцюжку зустрінеться перетворення етилен → альдегід, це може нас поставити в глухий кут. Так от, мається на увазі ця реакція!

3) Реакція прямого окислення бутану в оцтову кислоту:

Ця реакція є основою промислового виробництва оцтової кислоти.

4) Реакція Лебедєва:

Відмінності фенолів від спиртів

Велика кількістьпомилок у таких завданнях!!

1) Слід пам'ятати, що феноли кислотніші, ніж спирти ( зв'язок О-Ну них більш полярна). Тому спирти не реагують із лугом, а феноли реагують і з лугом, і деякими солями (карбонати, гідрокарбонати).

Наприклад:

Завдання 10.1

Які з цих речовин реагують із літієм:

а) етиленгліколь; б) метанол; в) фенол; г) кумол; д) гліцерин.

Завдання 10.2

Які з цих речовин реагують із гідроксидом калію:

а) етиленгліколь; б) стирол; в) фенол; г) етанол; д) гліцерин.

Завдання 10.3

Які з цих речовин реагують із гідрокарбонатом цезію:

а) етиленгліколь; б) толуол; в) пропанол-1; г) фенол; д) гліцерин.

2) Слід пам'ятати, що спирти реагують з галогеноводородами (ця реакція йде по зв'язку С-О), а феноли немає (у них зв'язок С-О через ефект сполучення малорухливий).

Дисахариди

Основні дисахариди: сахароза, лактоза та мальтозамають однакову формулу C 12 H 22 O 11 .

Про них слід пам'ятати:

1) що вони здатні гідролізуватися на ті моносахариди, з яких складаються: цукроза– на глюкозу та фруктозу, лактоза– на глюкозу та галактозу, мальтоза– на дві глюкози.

2) що лактоза і мальтоза мають альдегідну функцію, тобто є відновлюючими цукрами (зокрема, дають реакції «срібного» та «мідного» дзеркала), а сахароза – невосстановляющий дисахарид, не має альдегідної функції.

Механізми реакцій

Сподіватимемося, що достатньо таких знань:

1) для алканів (у тому числі в бічних ланцюгах аренів, якщо ці граничні ланцюги) характерні реакції вільнорадикального заміщення (з галогенами), які йдуть по радикальному механізму (ініціювання ланцюга - утворення вільних радикалів, розвиток ланцюга, обрив ланцюга на стінках судини або при зіткненні радикалів);

2) для алкенів, алкінів, аренів характерні реакції електрофільного приєднання , які йдуть іонного механізму (через освіту пі-комплексу і карбокатіону ).

Особливості бензолу

1. Бензол на відміну інших аренів не окислюється перманганатом калію.

2. Бензол та його гомологи здатні вступати в реакцію приєднання з воднем. Але тільки бензол здатний також вступати в реакцію приєднання з хлором (тільки бензол і лише з хлором!). При цьому всі арени здатні вступати в реакцію заміщення із галогенами.

Реакція Зініна

Відновлення нітробензолу (або аналогічних сполук) в анілін (або інші ароматичні аміни). Ця реакція в одному з її видів майже неодмінно зустрінеться!

Варіант 1 – відновлення молекулярним воднем:

C 6 H 5 NO 2 + 3H 2 → C 6 H 5 NH 2 +2H 2 O

Варіант 2 - відновлення воднем, отриманим при реакції заліза (цинку) з соляною кислотою:

C 6 H 5 NO 2 + 3Fe + 7HCl → C 6 H 5 NH 3 Cl +3FeCl 2 + 2H 2 O

Варіант 3 – відновлення воднем, отриманим під час реакції алюмінію з лугом:

C 6 H 5 NO 2 + 2Al + 2NaOH + 4H 2 O → C 6 H 5 NH 2 +2Na

Властивості амінів

Чомусь властивості амінів запам'ятовуються найгірше. Можливо, це пов'язано з тим, що аміни вивчаються в курсі органічної хіміїостанніми, та його властивості не вдається повторити, вивчаючи інші класи речовин. Тому рецепт такий: просто вивчити всі властивості амінів, амінокислот та білків.