Sayansi ya kisasa ya kemikali inawakilisha matawi mengi tofauti, na kila moja yao, pamoja na msingi wake wa kinadharia, ina umuhimu mkubwa wa kutumika na wa vitendo. Chochote unachogusa, kila kitu karibu nawe ni bidhaa ya kemikali. Sehemu kuu ni kemia ya isokaboni na ya kikaboni. Wacha tuchunguze ni aina gani kuu za vitu zimeainishwa kama isokaboni na ni mali gani wanayo.
Makundi kuu ya misombo isokaboni
Hizi ni pamoja na zifuatazo:
- Oksidi.
- Chumvi.
- Viwanja.
- Asidi.
Kila moja ya madarasa inawakilishwa na aina mbalimbali za misombo ya asili ya isokaboni na ni muhimu katika karibu muundo wowote wa shughuli za kiuchumi na viwanda za binadamu. Tabia zote kuu za misombo hii, tukio lao katika asili na uzalishaji wao hujifunza katika kozi ya kemia ya shule bila kushindwa, katika darasa la 8-11.
Kuna meza ya jumla ya oksidi, chumvi, besi, asidi, ambayo inatoa mifano ya kila dutu na hali yao ya mkusanyiko na tukio katika asili. Mwingiliano unaoelezea sifa za kemikali pia unaonyeshwa. Walakini, tutaangalia kila moja ya madarasa kando na kwa undani zaidi.
Kundi la misombo - oksidi
4. Miitikio kama matokeo ya ambayo vipengele hubadilisha CO
Me +n O + C = Me 0 + CO
1. Maji ya kitendanishi: uundaji wa asidi (isipokuwa SiO 2)
CO + maji = asidi
2. Majibu yenye misingi:
CO 2 + 2CsOH = Cs 2 CO 3 + H 2 O
3. Mitikio na oksidi za msingi: malezi ya chumvi
P 2 O 5 + 3MnO = Mn 3 (PO 3) 2
4. Maoni ya OVR:
CO 2 + 2Ca = C + 2CaO,
Wanaonyesha mali mbili na kuingiliana kulingana na kanuni ya njia ya asidi-msingi (pamoja na asidi, alkali, oksidi za msingi, oksidi za asidi). Haziingiliani na maji.
1. Pamoja na asidi: malezi ya chumvi na maji
AO + asidi = chumvi + H 2 O
2. Kwa besi (alkali): malezi ya complexes ya hydroxo
Al 2 O 3 + LiOH + maji = Li
3. Mwitikio na oksidi za asidi: kupata chumvi
FeO + SO 2 = FeSO 3
4. Majibu na OO: malezi ya chumvi, fusion
MnO + Rb 2 O = chumvi mara mbili Rb 2 MnO 2
5. Athari za fusion na alkali na carbonates ya chuma ya alkali: malezi ya chumvi
Al 2 O 3 + 2LiOH = 2LiAlO 2 + H 2 O
Kila oksidi ya juu, inayoundwa na chuma au isiyo ya chuma, inapoyeyuka ndani ya maji, hutoa asidi kali au alkali.
Asidi za kikaboni na isokaboni
Katika maana ya classical (kulingana na nafasi za ED - electrolytic dissociation - Svante Arrhenius), asidi ni misombo kwamba dissociate katika mazingira yenye maji katika cations H + na anions ya mabaki ya asidi An -. Walakini, leo asidi pia imesomwa sana katika hali isiyo na maji, kwa hivyo kuna nadharia nyingi tofauti za hidroksidi.
Fomula za oksidi, besi, asidi, chumvi zinajumuisha tu alama, vipengele na fahirisi zinazoonyesha wingi wao katika dutu hii. Kwa mfano, asidi za isokaboni zinaonyeshwa na formula H + mabaki ya asidi n-. Dutu za kikaboni zina uwakilishi tofauti wa kinadharia. Kwa kuongezea ile ya nguvu, unaweza kuandika fomula kamili na iliyofupishwa ya kimuundo kwao, ambayo itaonyesha sio tu muundo na idadi ya molekuli, lakini pia mpangilio wa atomi, unganisho lao na kila mmoja na kazi kuu. kikundi cha asidi ya kaboksili -COOH.
Katika isokaboni, asidi zote zimegawanywa katika vikundi viwili:
- oksijeni-bure - HBr, HCN, HCL na wengine;
- zenye oksijeni (oxoacids) - HClO 3 na kila kitu ambapo kuna oksijeni.
Asidi za isokaboni pia zimeainishwa na uthabiti (imara au thabiti - kila kitu isipokuwa kaboni na kiberiti, kisicho na msimamo au kisicho na msimamo - kaboni na kiberiti). Kwa upande wa nguvu, asidi inaweza kuwa na nguvu: sulfuriki, hidrokloric, nitriki, perchloric na wengine, pamoja na dhaifu: sulfidi hidrojeni, hypochlorous na wengine.
Kemia ya kikaboni haitoi aina sawa. Asidi ambazo ni za kikaboni katika asili zinaainishwa kama asidi ya kaboksili. Kipengele chao cha kawaida ni uwepo wa kikundi cha kazi cha -COOH. Kwa mfano, HCOOH (formic), CH 3 COOH (acetic), C 17 H 35 COOH (stearic) na wengine.
Kuna idadi ya asidi ambayo inasisitizwa kwa uangalifu sana wakati wa kuzingatia mada hii katika kozi ya kemia ya shule.
- Solyanaya.
- Naitrojeni.
- Orthophosphoric.
- Hydrobromic.
- Makaa ya mawe.
- Iodidi ya hidrojeni.
- Kisulfuri.
- Acetic au ethane.
- Butane au mafuta.
- Benzoin.
Asidi hizi 10 katika kemia ni vitu vya msingi vya darasa linalolingana katika kozi ya shule na kwa ujumla katika tasnia na sanisi.
Tabia ya asidi ya isokaboni
Sifa kuu za kimwili ni pamoja na, kwanza kabisa, hali tofauti ya mkusanyiko. Baada ya yote, kuna idadi ya asidi ambayo ina fomu ya fuwele au poda (boric, orthophosphoric) chini ya hali ya kawaida. Idadi kubwa ya asidi isokaboni inayojulikana ni vimiminiko tofauti. Kiwango cha kuchemsha na kuyeyuka pia hutofautiana.
Acids inaweza kusababisha kuchoma kali, kwa kuwa wana uwezo wa kuharibu tishu za kikaboni na ngozi. Viashiria hutumiwa kugundua asidi:
- machungwa ya methyl (katika mazingira ya kawaida - machungwa, katika asidi - nyekundu),
- litmus (katika upande wowote - violet, katika asidi - nyekundu) au wengine wengine.
Sifa muhimu zaidi za kemikali ni pamoja na uwezo wa kuingiliana na vitu rahisi na ngumu.
| Wanaingiliana na nini? | Mwitikio wa mfano |
1. Kwa vitu rahisi - metali. Hali ya lazima: chuma lazima kiwe kwenye EHRNM kabla ya hidrojeni, kwani metali zilizosimama baada ya hidrojeni haziwezi kuiondoa kutoka kwa muundo wa asidi. Mmenyuko daima hutoa gesi ya hidrojeni na chumvi. | |
2. Pamoja na sababu. Matokeo ya mmenyuko ni chumvi na maji. Athari kama hizo za asidi kali na alkali huitwa athari za neutralization. | Asidi yoyote (nguvu) + msingi wa mumunyifu = chumvi na maji |
| 3. Kwa hidroksidi za amphoteric. Mstari wa chini: chumvi na maji. | 2HNO 2 + hidroksidi ya berili = Kuwa (NO 2) 2 (chumvi ya wastani) + 2H 2 O |
| 4. Kwa oksidi za msingi. Matokeo: maji, chumvi. | 2HCL + FeO = chuma (II) kloridi + H 2 O |
| 5. Kwa oksidi za amphoteric. Athari ya mwisho: chumvi na maji. | 2HI + ZnO = ZnI 2 + H 2 O |
6. Pamoja na chumvi zinazoundwa na asidi dhaifu. Athari ya mwisho: chumvi na asidi dhaifu. | 2HBr + MgCO 3 = bromidi ya magnesiamu + H 2 O + CO 2 |
Wakati wa kuingiliana na metali, sio asidi zote huathiri sawa. Kemia (daraja la 9) shuleni inajumuisha uchunguzi wa kina wa athari kama hizo, hata hivyo, hata katika kiwango hiki mali maalum ya asidi ya nitriki na sulfuriki wakati wa kuingiliana na metali huzingatiwa.
Hydroksidi: alkali, besi za amphoteric na zisizo na maji
Oksidi, chumvi, besi, asidi - madarasa haya yote ya vitu yana asili ya kawaida ya kemikali, iliyoelezwa na muundo wa kimiani ya kioo, pamoja na ushawishi wa pamoja wa atomi katika molekuli. Hata hivyo, ikiwa inawezekana kutoa ufafanuzi maalum sana kwa oksidi, basi hii ni vigumu zaidi kufanya kwa asidi na besi.
Kama vile asidi, besi, kulingana na nadharia ya ED, ni vitu vinavyoweza kuoza katika mmumunyo wa maji ndani ya cations za chuma Me n + na anions ya vikundi vya hidroksili OH - .
- Mumunyifu au alkali (besi kali zinazobadilisha rangi ya viashiria). Imeundwa na metali ya vikundi vya I na II. Mfano: KOH, NaOH, LiOH (yaani, vipengele vya vikundi vidogo tu vinazingatiwa);
- Kidogo mumunyifu au haipatikani (nguvu za kati, usibadili rangi ya viashiria). Mfano: hidroksidi ya magnesiamu, chuma (II), (III) na wengine.
- Molekuli (misingi dhaifu, katika mazingira yenye maji hutengana kwa kugeuza kuwa molekuli za ioni). Mfano: N 2 H 4, amini, amonia.
- Hidroksidi za amphoteric (onyesha mali mbili za msingi-asidi). Mfano: berili, zinki na kadhalika.
Kila kikundi kilichowasilishwa kinasomwa katika kozi ya kemia ya shule katika sehemu ya "Misingi". Kemia katika darasa la 8-9 inahusisha uchunguzi wa kina wa alkali na misombo isiyoweza kuyeyuka.
Tabia kuu za sifa za msingi
Alkali zote na misombo ya mumunyifu kidogo hupatikana katika asili katika hali ya fuwele imara. Wakati huo huo, halijoto yao ya kuyeyuka huwa ya chini, na hidroksidi zisizo na mumunyifu hutengana inapokanzwa. Rangi ya besi ni tofauti. Ikiwa alkali ni nyeupe, basi fuwele za besi zisizo na mumunyifu na za Masi zinaweza kuwa za rangi tofauti sana. Umumunyifu wa misombo mingi ya darasa hili inaweza kupatikana katika jedwali, ambalo linatoa fomula za oksidi, besi, asidi, chumvi, na inaonyesha umumunyifu wao.
Alkali inaweza kubadilisha rangi ya viashiria kama ifuatavyo: phenolphthalein - nyekundu, machungwa ya methyl - njano. Hii inahakikishwa na uwepo wa bure wa vikundi vya hydroxo katika suluhisho. Ndio maana besi zenye mumunyifu hafifu haitoi majibu kama hayo.
Tabia za kemikali za kila kikundi cha besi ni tofauti.
| Tabia za kemikali | ||
| Alkali | Besi zenye mumunyifu kidogo | Hidroksidi za amphoteric |
I. Kuingiliana na CO (matokeo - chumvi na maji): 2LiOH + SO 3 = Li 2 SO 4 + maji II. Kuingiliana na asidi (chumvi na maji): athari za kawaida za neutralization (tazama asidi) III. Wanaingiliana na AO kuunda mchanganyiko wa hydroxo wa chumvi na maji: 2NaOH + Me +n O = Na 2 Me +n O 2 + H 2 O, au Na 2 IV. Wanaingiliana na hidroksidi za amphoteric kuunda chumvi changamano cha hydroxo: Sawa na AO, tu bila maji V. Mwitikio pamoja na chumvi mumunyifu kutengeneza hidroksidi na chumvi zisizoyeyuka: 3CsOH + chuma (III) kloridi = Fe(OH) 3 + 3CsCl VI. Mwitikio pamoja na zinki na alumini katika mmumunyo wa maji kuunda chumvi na hidrojeni: 2RbOH + 2Al + maji = changamano na ioni ya hidroksidi 2Rb + 3H 2 | I. Inapokanzwa, zinaweza kuoza: hidroksidi isiyoyeyuka = oksidi + maji II. Athari na asidi (matokeo: chumvi na maji): Fe(OH) 2 + 2HBr = FeBr 2 + maji III. Wasiliana na KO: Me +n (OH) n + KO = chumvi + H 2 O | I. Mwitikio pamoja na asidi kuunda chumvi na maji: (II) + 2HBr = CuBr 2 + maji II. Jibu na alkali: matokeo - chumvi na maji (hali: fusion) Zn(OH) 2 + 2CsOH = chumvi + 2H 2 O III. Mwitikio na hidroksidi kali: matokeo ni chumvi ikiwa majibu yanatokea katika suluhisho la maji: Cr(OH) 3 + 3RbOH = Rb 3 |
Hizi ni mali nyingi za kemikali ambazo besi zinaonyesha. Kemia ya besi ni rahisi sana na inafuata sheria za jumla za misombo yote ya isokaboni.
Darasa la chumvi za isokaboni. Uainishaji, mali ya kimwili
Kulingana na masharti ya ED, chumvi zinaweza kuitwa misombo ya isokaboni ambayo hutengana katika suluhisho la maji katika cations za chuma Me +n na anions ya mabaki ya tindikali An n-. Hivi ndivyo unavyoweza kufikiria chumvi. Kemia inatoa ufafanuzi zaidi ya moja, lakini hii ndiyo sahihi zaidi.
Kwa kuongezea, kulingana na asili yao ya kemikali, chumvi zote zimegawanywa katika:
- Asidi (iliyo na cation ya hidrojeni). Mfano: NaHSO 4.
- Msingi (iliyo na kikundi cha hydroxo). Mfano: MgOHNO 3, FeOHCL 2.
- Kati (inajumuisha tu cation ya chuma na mabaki ya asidi). Mfano: NaCL, CaSO 4.
- Mara mbili (ni pamoja na cations mbili tofauti za chuma). Mfano: NaAl(SO 4) 3.
- Complex (hidroxo complexes, aqua complexes na wengine). Mfano: K2.
Njia za chumvi zinaonyesha asili yao ya kemikali, na pia zinaonyesha muundo wa ubora na kiasi wa molekuli.
Oksidi, chumvi, besi, asidi zina mali tofauti za umumunyifu, ambazo zinaweza kutazamwa kwenye meza inayolingana.
Ikiwa tunazungumza juu ya hali ya mkusanyiko wa chumvi, basi tunahitaji kugundua usawa wao. Zinapatikana tu katika hali ngumu, fuwele au poda. Aina ya rangi ni tofauti kabisa. Suluhisho za chumvi ngumu, kama sheria, zina rangi angavu, zilizojaa.
Mwingiliano wa kemikali kwa darasa la chumvi za kati
Wana mali sawa ya kemikali kama besi, asidi, na chumvi. Oksidi, kama tumechunguza tayari, ni tofauti na wao katika sababu hii.
Kwa jumla, aina 4 kuu za mwingiliano zinaweza kutofautishwa kwa chumvi za kati.
I. Mwingiliano na asidi (nguvu tu kutoka kwa mtazamo wa ED) na uundaji wa chumvi nyingine na asidi dhaifu:
KCNS + HCL = KCL + HCNS
II. Matendo pamoja na hidroksidi mumunyifu huzalisha chumvi na besi zisizo na maji:
CuSO 4 + 2LiOH = 2LiSO 4 chumvi mumunyifu + Cu(OH) 2 msingi usioyeyuka
III. Mwitikio na chumvi nyingine mumunyifu kuunda chumvi isiyoyeyuka na ile mumunyifu:
PbCL 2 + Na 2 S = PbS + 2NaCL
IV. Miitikio yenye metali iliyo katika EHRNM upande wa kushoto wa ile inayounda chumvi. Katika kesi hii, chuma kinachojibu haipaswi kuingiliana na maji chini ya hali ya kawaida:
Mg + 2AgCL = MgCL 2 + 2Ag
Hizi ni aina kuu za mwingiliano ambazo ni tabia ya chumvi za kati. Mchanganyiko wa chumvi ngumu, msingi, mbili na tindikali huzungumza wenyewe juu ya maalum ya mali ya kemikali iliyoonyeshwa.
Njia za oksidi, besi, asidi, chumvi zinaonyesha kiini cha kemikali cha wawakilishi wote wa madarasa haya ya misombo ya isokaboni, na kwa kuongeza, kutoa wazo la jina la dutu na mali yake ya kimwili. Kwa hiyo, tahadhari maalum inapaswa kulipwa kwa maandishi yao. Aina kubwa ya misombo hutolewa kwetu na sayansi ya kushangaza ya kemia. Oksidi, besi, asidi, chumvi - hii ni sehemu tu ya utofauti mkubwa.
Kabla ya kujadili mali ya kemikali ya besi na hidroksidi za amphoteric, hebu tufafanue wazi ni nini?
1) Besi au hidroksidi za msingi ni pamoja na hidroksidi za chuma katika hali ya oxidation +1 au +2, i.e. fomula ambazo zimeandikwa kama MeOH au Me(OH) 2. Hata hivyo, kuna tofauti. Kwa hivyo, hidroksidi Zn (OH) 2, Kuwa (OH) 2, Pb (OH) 2, Sn (OH) 2 sio besi.
2) Hidroksidi za amphoteric ni pamoja na hidroksidi za chuma katika hali ya oksidi +3, +4, na vile vile, isipokuwa, hidroksidi Zn(OH) 2, Be(OH) 2, Pb(OH) 2, Sn(OH) 2. Hidroksidi za metali katika hali ya oxidation +4 hazipatikani katika kazi za Uchunguzi wa Jimbo Moja, kwa hivyo hazitazingatiwa.
Tabia za kemikali za besi
Sababu zote zimegawanywa katika:
Tukumbuke kwamba berili na magnesiamu sio madini ya alkali duniani.
Mbali na mumunyifu katika maji, alkali pia hutengana vizuri sana katika miyeyusho ya maji, wakati besi zisizo na maji zina kiwango cha chini cha kujitenga.
Tofauti hii ya umumunyifu na uwezo wa kutenganisha alkali na hidroksidi zisizo na maji husababisha, kwa upande wake, kwa tofauti zinazoonekana katika mali zao za kemikali. Kwa hivyo, haswa, alkali ni misombo inayofanya kazi zaidi ya kemikali na mara nyingi huweza kuingia katika athari ambazo besi zisizo na maji hazifanyi.
Mwingiliano wa besi na asidi
Alkali humenyuka pamoja na asidi zote, hata dhaifu sana na zisizo na mumunyifu. Kwa mfano:
Besi zisizoyeyuka humenyuka karibu na asidi zote mumunyifu, lakini hazifanyiki na asidi isiyoyeyuka:
Ikumbukwe kwamba besi zote zenye nguvu na dhaifu zilizo na fomula ya jumla ya fomu Me(OH) 2 zinaweza kuunda chumvi za kimsingi wakati kuna ukosefu wa asidi, kwa mfano:
Mwingiliano na oksidi za asidi
Alkali huguswa na oksidi zote za asidi, kutengeneza chumvi na mara nyingi maji:
Besi zisizo na maji zina uwezo wa kuguswa na oksidi zote za juu za asidi zinazolingana na asidi thabiti, kwa mfano, P 2 O 5, SO 3, N 2 O 5, kuunda chumvi za kati:
Besi zisizoyeyuka za aina ya Me(OH) 2 hutenda ikiwa kuna maji yenye dioksidi kaboni ili kuunda chumvi za kimsingi. Kwa mfano:
Cu(OH) 2 + CO 2 = (CuOH) 2 CO 3 + H 2 O
Kwa sababu ya ajizi yake ya kipekee, besi zenye nguvu tu, alkali, huguswa na dioksidi ya silicon. Katika kesi hii, chumvi za kawaida huundwa. Mwitikio hautokei kwa besi zisizo na maji. Kwa mfano:
Mwingiliano wa besi na oksidi za amphoteric na hidroksidi
Alkali zote humenyuka pamoja na oksidi za amphoteric na hidroksidi. Ikiwa majibu yanafanywa kwa kuunganisha oksidi ya amphoteric au hidroksidi na alkali imara, majibu haya husababisha kuundwa kwa chumvi zisizo na hidrojeni:
Ikiwa suluhisho la maji ya alkali hutumiwa, basi chumvi tata ya hydroxo huundwa:
Katika kesi ya alumini, chini ya hatua ya ziada ya alkali iliyokolea, badala ya Na chumvi, Na 3 huundwa:
Mwingiliano wa besi na chumvi
Msingi wowote humenyuka na chumvi yoyote ikiwa tu masharti mawili yametimizwa kwa wakati mmoja:
1) umumunyifu wa misombo ya kuanzia;
2) uwepo wa mvua au gesi kati ya bidhaa za majibu
Kwa mfano:
Utulivu wa joto wa substrates
Alkali zote, isipokuwa Ca(OH) 2, ni sugu kwa joto na kuyeyuka bila kuoza.
Besi zote zisizo na maji, pamoja na Ca(OH) 2 ambayo huyeyuka kidogo, hutengana inapokanzwa. Joto la juu zaidi la mtengano wa hidroksidi ya kalsiamu ni karibu 1000 o C:
Hidroksidi zisizo na maji zina joto la chini sana la mtengano. Kwa mfano, hidroksidi ya shaba (II) hutengana tayari kwa joto zaidi ya 70 o C:
Kemikali mali ya hidroksidi amphoteric
Mwingiliano wa hidroksidi za amphoteric na asidi
Hidroksidi za amphoteriki humenyuka pamoja na asidi kali:
Hidroksidi za chuma za amphoteric katika hali ya oxidation +3, i.e. chapa Me(OH) 3, usigusane na asidi kama vile H 2 S, H 2 SO 3 na H 2 CO 3 kwa sababu ya ukweli kwamba chumvi ambazo zinaweza kutengenezwa kama matokeo ya athari kama hizo zinakabiliwa na hidrolisisi isiyoweza kutenduliwa. hidroksidi ya asili ya amphoteric na asidi inayolingana:
Mwingiliano wa hidroksidi za amphoteric na oksidi za asidi
Hidroksidi za amphoteric huguswa na oksidi za juu zaidi, ambazo zinalingana na asidi thabiti (SO 3, P 2 O 5, N 2 O 5):
Hidroksidi za chuma za amphoteric katika hali ya oxidation +3, i.e. chapa Me(OH) 3, usijibu ikiwa na oksidi za asidi SO 2 na CO 2.
Mwingiliano wa hidroksidi za amphoteric na besi
Ya besi, hidroksidi za amphoteric huguswa tu na alkali. Katika kesi hii, ikiwa suluhisho la maji la alkali linatumiwa, basi chumvi tata ya hydroxo huundwa:
Na wakati hidroksidi za amphoteric zimeunganishwa na alkali ngumu, analogues zao zisizo na maji hupatikana:
Mwingiliano wa hidroksidi za amphoteric na oksidi za msingi
Hidroksidi za amphoteriki hutenda zinapounganishwa na oksidi za alkali na madini ya alkali ya ardhini:
Mtengano wa joto wa hidroksidi za amphoteric
Hidroksidi zote za amphoteric haziyeyuki katika maji na, kama hidroksidi yoyote isiyoyeyuka, hutengana inapopashwa kwenye oksidi na maji inayolingana.
Moja ya madarasa ya vitu tata vya isokaboni ni besi. Hizi ni misombo inayojumuisha atomi za chuma na kikundi cha hidroksili, ambacho kinaweza kugawanywa wakati wa kuingiliana na vitu vingine.
Muundo
Besi zinaweza kuwa na kikundi kimoja au zaidi cha hydroxo. Fomula ya jumla ya besi ni Me(OH) x. Daima kuna atomi moja ya chuma, na idadi ya vikundi vya hidroksili inategemea valency ya chuma. Katika kesi hiyo, valency ya kundi la OH daima ni I. Kwa mfano, katika kiwanja cha NaOH, valency ya sodiamu ni mimi, kwa hiyo, kuna kundi moja la hidroxyl. Katika msingi Mg(OH) 2 valence ya magnesiamu ni II, Al(OH) 3 valence ya alumini ni III.
Idadi ya vikundi vya hidroksili inaweza kutofautiana katika misombo yenye metali ya valency ya kutofautiana. Kwa mfano, Fe(OH) 2 na Fe(OH) 3. Katika hali hiyo, valence inaonyeshwa kwenye mabano baada ya jina - chuma (II) hidroksidi, chuma (III) hidroksidi.
Tabia za kimwili
Tabia na shughuli za msingi hutegemea chuma. Misingi mingi haina harufu, yabisi nyeupe. Hata hivyo, baadhi ya metali hupa dutu rangi ya tabia. Kwa mfano, CuOH ni ya manjano, Ni(OH) 2 ni ya kijani isiyokolea, Fe(OH) 3 ni nyekundu-kahawia.
Mchele. 1. Alkali katika hali imara.
Aina
Msingi umegawanywa kulingana na vigezo viwili:
- kwa idadi ya vikundi vya OH- asidi moja na asidi nyingi;
- kwa umumunyifu katika maji- alkali (mumunyifu) na hakuna.
Alkali huundwa na metali za alkali - lithiamu (Li), sodiamu (Na), potasiamu (K), rubidium (Rb) na cesium (Cs). Kwa kuongezea, metali hai zinazounda alkali ni pamoja na madini ya alkali duniani - kalsiamu (Ca), strontium (Sr) na bariamu (Ba).
Vipengele hivi huunda misingi ifuatayo:
- LiOH;
- NaOH;
- RbOH;
- CsOH;
- Ca(OH) 2;
- Sr(OH)2;
- Ba(OH)2.
Misingi mingine yote, kwa mfano, Mg(OH) 2, Cu(OH) 2, Al(OH) 3, imeainishwa kuwa isiyoyeyuka.
Kwa njia nyingine, alkali huitwa besi kali, na alkali zisizo na maji huitwa besi dhaifu. Wakati wa kutengana kwa elektroliti, alkali huacha kikundi cha haidroksili haraka na huguswa haraka zaidi na vitu vingine. Misingi isiyoyeyuka au dhaifu haifanyi kazi kwa sababu usichangie kikundi cha hydroxyl.
Mchele. 2. Uainishaji wa besi.
Hidroksidi za amphoteric huchukua nafasi maalum katika utaratibu wa vitu vya isokaboni. Wanaingiliana na asidi na besi zote, i.e. Kulingana na hali, wanafanya kama alkali au asidi. Hizi ni pamoja na Zn(OH) 2 , Al(OH) 3 , Pb(OH) 2 , Cr(OH) 3 , Be(OH) 2 na besi zingine.
Risiti
Msingi hupatikana kwa njia mbalimbali. Rahisi zaidi ni mwingiliano wa chuma na maji:
Ba + 2H 2 O → Ba(OH) 2 + H 2.
Alkali hupatikana kwa kuguswa na oksidi na maji:
Na 2 O + H 2 O → 2NaOH.
Besi zisizo na maji hupatikana kama matokeo ya mwingiliano wa alkali na chumvi:
CuSO 4 + 2NaOH → Cu(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4.
Tabia za kemikali
Sifa kuu za kemikali za besi zimeelezewa kwenye jedwali.
|
Miitikio |
Nini kinaundwa |
Mifano |
|
Pamoja na asidi |
Chumvi na maji. Besi zisizoyeyuka humenyuka tu na asidi mumunyifu |
Cu(OH) 2 ↓ + H 2 SO 4 → CuSO 4 +2H 2 O |
|
Mtengano wa joto la juu |
Oksidi ya chuma na maji |
2Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + 3H 2 O |
|
Na oksidi za asidi (alkali humenyuka) |
NaOH + CO 2 → NaHCO 3 |
|
|
Na zisizo za metali (alkali ingiza) |
Chumvi na hidrojeni |
2NaOH + Si + H 2 O → Na 2 SiO 3 + H 2 |
|
Kubadilishana na chumvi |
Hidroksidi na chumvi |
Ba(OH) 2 + Na 2 SO 4 → 2NaOH + BaSO 4 ↓ |
|
Alkali na baadhi ya metali |
Chumvi ngumu na hidrojeni |
2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2 |
Kutumia kiashiria, mtihani unafanywa ili kuamua darasa la msingi. Wakati wa kuingiliana na msingi, litmus hugeuka bluu, phenolphthalein inageuka nyekundu, na machungwa ya methyl inageuka njano.
Mchele. 3. Mwitikio wa viashiria kwa besi.
Tumejifunza nini?
Kutoka kwa somo la kemia la daraja la 8 tulijifunza kuhusu vipengele, uainishaji na mwingiliano wa besi na vitu vingine. Misingi ni vitu ngumu vinavyojumuisha chuma na kikundi cha hydroxyl OH. Wao ni kugawanywa katika mumunyifu au alkali na hakuna. Alkali ni besi kali zaidi ambazo huguswa haraka na vitu vingine. Misingi hupatikana kwa kukabiliana na oksidi ya chuma au chuma na maji, pamoja na majibu ya chumvi na alkali. Besi huguswa na asidi, oksidi, chumvi, metali na zisizo za metali, na pia hutengana kwa joto la juu.
Mtihani juu ya mada
Tathmini ya ripoti
Ukadiriaji wastani: 4.5. Jumla ya makadirio yaliyopokelewa: 135.
Baada ya kusoma makala, utaweza kutenganisha vitu katika chumvi, asidi na besi. Nakala hiyo inaelezea pH ya suluhisho ni nini na ni mali gani ya jumla ya asidi na besi.
Kama metali na zisizo za metali, asidi na besi ni mgawanyiko wa vitu kulingana na sifa zinazofanana. Nadharia ya kwanza ya asidi na besi ilikuwa ya mwanasayansi wa Uswidi Arrhenius. Kulingana na Arrhenius, asidi ni darasa la vitu ambavyo, wakati wa kukabiliana na maji, hutengana (kuoza), na kutengeneza cation ya hidrojeni H +. Arrhenius besi katika suluhisho la maji hutengeneza OH - anions. Nadharia iliyofuata ilipendekezwa mnamo 1923 na wanasayansi Bronsted na Lowry. Nadharia ya Brønsted-Lowry inafafanua asidi kama vitu vinavyoweza kutoa protoni katika mmenyuko (unganisho wa hidrojeni huitwa protoni katika athari). Misingi, ipasavyo, ni vitu ambavyo vinaweza kukubali protoni katika majibu. Nadharia husika kwa sasa ni nadharia ya Lewis. Nadharia ya Lewis inafafanua asidi kama molekuli au ioni zenye uwezo wa kukubali jozi za elektroni, na hivyo kutengeneza viambishi vya Lewis (kiambatanisho ni kiwanja kinachoundwa kwa kuchanganya viitikio viwili bila kutengeneza bidhaa-badala).
Katika kemia ya isokaboni, kama sheria, asidi inamaanisha asidi ya Bronsted-Lowry, ambayo ni, vitu vinavyoweza kutoa protoni. Ikiwa wanamaanisha ufafanuzi wa asidi ya Lewis, basi katika maandishi asidi hiyo inaitwa asidi ya Lewis. Sheria hizi zinatumika kwa asidi na besi.
Kutengana
Kutengana ni mchakato wa mtengano wa dutu katika ioni katika miyeyusho au kuyeyuka. Kwa mfano, kutengana kwa asidi hidrokloriki ni mtengano wa HCl katika H + na Cl -.
Tabia za asidi na besi
Besi huwa na hisia ya sabuni kwa kugusa, wakati asidi kwa ujumla ladha ya siki.
Wakati msingi humenyuka na cations nyingi, mvua hutengenezwa. Wakati asidi humenyuka na anions, gesi kawaida hutolewa.
Asidi zinazotumiwa sana:
H 2 O, H 3 O +, CH 3 CO 2 H, H 2 SO 4, HSO 4 −, HCl, CH 3 OH, NH 3
Msingi unaotumika sana:
OH − , H 2 O , CH 3 CO 2 − , HSO 4 − , SO 4 2 − , Cl −
Asidi kali na dhaifu na besi
Asidi kali
Asidi kama hizo ambazo hujitenga kabisa katika maji, huzalisha katuni za hidrojeni H + na anions. Mfano wa asidi kali ni asidi hidrokloriki HCl:
HCl (suluhisho) + H 2 O (l) → H 3 O + (suluhisho) + Cl - (suluhisho)
Mifano ya asidi kali: HCl, HBr, HF, HNO 3, H 2 SO 4, HClO 4
Orodha ya asidi kali
- HCl - asidi hidrokloriki
- HBr - bromidi hidrojeni
- HI - iodidi hidrojeni
- HNO 3 - asidi ya nitriki
- HClO 4 - asidi ya perkloric
- H 2 SO 4 - asidi ya sulfuriki
Asidi dhaifu
Imeyeyushwa tu katika maji, kwa mfano, HF:
HF (suluhisho) + H2O (l) → H3O + (suluhisho) + F - (suluhisho) - katika mmenyuko kama huo zaidi ya 90% ya asidi haitenganishi:
= < 0,01M для вещества 0,1М
Asidi kali na dhaifu zinaweza kutofautishwa kwa kupima conductivity ya ufumbuzi: conductivity inategemea idadi ya ions, nguvu ya asidi, zaidi ya kutengwa ni, kwa hiyo, nguvu ya asidi, juu ya conductivity.
Orodha ya asidi dhaifu
- HF floridi hidrojeni
- H 3 PO 4 fosforasi
- H 2 SO 3 salfa
- H 2 S sulfidi hidrojeni
- H 2 CO 3 makaa ya mawe
- H 2 SiO 3 silicon
Misingi yenye nguvu
Misingi yenye nguvu hutengana kabisa katika maji:
NaOH (suluhisho) + H 2 O ↔ NH 4
Misingi yenye nguvu ni pamoja na hidroksidi za chuma za kwanza (alkali, metali za alkali) na pili (alkalinotherrenes, metali za alkali duniani).
Orodha ya besi kali
- NaOH hidroksidi ya sodiamu (caustic soda)
- hidroksidi ya potasiamu KOH (potashi caustic)
- LiOH hidroksidi ya lithiamu
- Ba(OH) 2 hidroksidi ya bariamu
- Ca(OH) 2 hidroksidi ya kalsiamu (chokaa iliyokatwa)
Misingi dhaifu
Katika athari inayoweza kubadilishwa mbele ya maji, huunda OH - ions:
NH 3 (suluhisho) + H 2 O ↔ NH + 4 (suluhisho) + OH - (suluhisho)
Msingi dhaifu zaidi ni anions:
F - (suluhisho) + H 2 O ↔ HF (suluhisho) + OH - (suluhisho)
Orodha ya misingi dhaifu
- Mg(OH) 2 hidroksidi ya magnesiamu
- Fe(OH) 2 chuma(II) hidroksidi
- Zn(OH) 2 hidroksidi ya zinki
- NH 4 OH hidroksidi ya amonia
- Fe(OH) 3 chuma(III) hidroksidi
Majibu ya asidi na besi
Asidi kali na msingi wenye nguvu
Mmenyuko huu unaitwa neutralization: wakati kiasi cha reagents kinatosha kutenganisha kabisa asidi na msingi, suluhisho linalotokana litakuwa la neutral.
Mfano:
H 3 O + + OH - ↔ 2H 2 O
Msingi dhaifu na asidi dhaifu
Aina ya jumla ya majibu:
Msingi dhaifu (suluhisho) + H 2 O ↔ Asidi dhaifu (suluhisho) + OH - (suluhisho)
Msingi wenye nguvu na asidi dhaifu
Msingi hujitenga kabisa, asidi hujitenga kwa sehemu, suluhisho linalosababishwa lina mali dhaifu ya msingi:
HX (suluhisho) + OH - (suluhisho) ↔ H 2 O + X - (suluhisho)
Asidi kali na msingi dhaifu
Asidi hujitenga kabisa, msingi haujitenganishi kabisa:
Kutengana kwa maji
Kutengana ni mgawanyiko wa dutu katika molekuli za sehemu yake. Sifa za asidi au msingi hutegemea usawa uliopo katika maji:
H 2 O + H 2 O ↔ H 3 O + (suluhisho) + OH - (suluhisho)
K c = / 2
Usawa wa kudumu wa maji katika t=25°: K c = 1.83⋅10 -6, usawa ufuatao pia unashikilia: = 10 -14, ambayo inaitwa mgawanyiko wa maji. Kwa maji safi = = 10 -7, kwa hiyo -lg = 7.0.
Thamani hii (-lg) inaitwa pH - uwezo wa hidrojeni. Ikiwa pH< 7, то вещество имеет кислотные свойства, если pH >7, basi dutu hii ina mali ya msingi.
Njia za kuamua pH
Mbinu ya ala
Kifaa maalum, mita ya pH, ni kifaa kinachobadilisha mkusanyiko wa protoni katika suluhisho kwenye ishara ya umeme.
Viashiria
Dutu inayobadilisha rangi katika safu fulani ya pH kulingana na asidi ya suluhisho; kwa kutumia viashiria kadhaa unaweza kufikia matokeo sahihi.
Chumvi
Chumvi ni kiwanja cha ioni kinachoundwa na cation nyingine isipokuwa H+ na anion nyingine isipokuwa O2-. Katika suluhisho dhaifu la maji, chumvi hutengana kabisa.
Kuamua mali ya asidi-msingi ya suluhisho la chumvi, ni muhimu kuamua ni ions gani zilizopo katika suluhisho na kuzingatia mali zao: ions za neutral zilizoundwa kutoka kwa asidi kali na besi haziathiri pH: haziachii H + au OH - ions katika maji. Kwa mfano, Cl -, NO - 3, SO 2- 4, Li +, Na +, K +.
Anions zilizoundwa kutoka kwa asidi dhaifu huonyesha sifa za alkali (F -, CH 3 COO -, CO 2- 3); miunganisho yenye mali ya alkali haipo.
Cations zote isipokuwa metali za kikundi cha kwanza na cha pili zina mali ya asidi.
Suluhisho la bafa
Suluhisho zinazodumisha kiwango chao cha pH wakati kiasi kidogo cha asidi kali au msingi thabiti kinaongezwa hasa:
- Mchanganyiko wa asidi dhaifu, chumvi yake sambamba na msingi dhaifu
- Msingi dhaifu, chumvi inayolingana na asidi kali
Ili kuandaa suluhisho la buffer la asidi fulani, ni muhimu kuchanganya asidi dhaifu au msingi na chumvi inayofaa, kwa kuzingatia:
- Masafa ya pH ambayo suluhisho la bafa litakuwa na ufanisi
- Uwezo wa suluhisho - kiasi cha asidi kali au msingi wenye nguvu ambao unaweza kuongezwa bila kuathiri pH ya suluhisho
- Haipaswi kuwa na athari zisizohitajika ambazo zinaweza kubadilisha muundo wa suluhisho
Mtihani:
1. Msingi + chumvi ya asidi + maji
KOH + HCl 
KCl + H2O.
2. Msingi + oksidi ya asidi 
chumvi + maji
2KOH + SO 2 
K 2 SO 3 + H 2 O.
3. Alkali + oksidi ya amphoteric / hidroksidi 
chumvi + maji
2NaOH (tv) + Al 2 O 3 
2NaAlO 2 + H 2 O;
NaOH (imara) + Al(OH) 3 
NaAlO 2 + 2H 2 O.
Mwitikio wa kubadilishana kati ya msingi na chumvi hutokea tu katika suluhisho (msingi na chumvi lazima iwe mumunyifu) na tu ikiwa angalau moja ya bidhaa ni mvua au elektroliti dhaifu (NH 4 OH, H 2 O)
Ba(OH) 2 + Na 2 SO 4 
BaSO4 
+ 2NaOH;
Ba(OH)2 + NH4Cl 
BaCl 2 + NH 4 OH.
Besi za chuma za alkali pekee isipokuwa LiOH ndizo zinazostahimili joto
Ca(OH)2 
CaO + H 2 O;
NaOH 
;
NH4OH 
NH 3 + H 2 O.
2NaOH (s) + Zn 
Na 2 ZnO 2 + H 2 .
ASIDI
Asidi kutoka kwa nafasi ya TED, dutu changamano huitwa kwamba hutengana katika miyeyusho kuunda ioni ya hidrojeni H +.
Uainishaji wa asidi
1. Kulingana na idadi ya atomi za hidrojeni zinazoweza kuondolewa katika suluhisho la maji, asidi imegawanywa katika ya pekee(HF, HNO2), ya msingi(H 2 CO 3, H 2 SO 4), ya kikabila(H3PO4).
2. Kulingana na muundo wa asidi, wamegawanywa katika bila oksijeni(HCl, H 2 S) na zenye oksijeni(HClO 4, HNO 3).
3. Kulingana na uwezo wa asidi kujitenga katika ufumbuzi wa maji, wamegawanywa katika dhaifu Na nguvu. Molekuli za asidi kali katika miyeyusho ya maji hutengana kabisa ndani ya ioni na utengano wao hauwezi kubatilishwa.
Kwa mfano, HCl 
H + + Cl - ;
H2SO4 
H++HSO 
.
Asidi dhaifu hutengana kwa kurudi nyuma, i.e. molekuli zao katika ufumbuzi wa maji hutengana katika ioni kwa sehemu, na zile za polybasic - hatua kwa hatua.
CH 3 COOH 
CH 3 COO - + H +;
1) H2S 
HS - + H + , 2) HS - 
H + + S 2- .
Sehemu ya molekuli ya asidi bila ioni moja au zaidi ya hidrojeni H+ inaitwa mabaki ya asidi. Malipo ya mabaki ya asidi daima ni hasi na imedhamiriwa na idadi ya H + ions iliyoondolewa kwenye molekuli ya asidi. Kwa mfano, asidi ya orthophosphoric H 3 PO 4 inaweza kuunda mabaki matatu ya asidi: H 2 PO. 
- ioni ya phosphate ya dihydrogen, HPO 
- ioni ya phosphate ya hidrojeni, PO 
- ioni ya phosphate.
Majina ya asidi isiyo na oksijeni yanaundwa kwa kuongeza mwisho - hidrojeni kwenye mzizi wa jina la Kirusi la kipengele cha kutengeneza asidi (au kwa jina la kikundi cha atomi, kwa mfano, CN - - cyan): HCl - asidi hidrokloriki (asidi hidrokloriki), H 2 S - asidi hidrosulfidi, HCN - asidi hidrocyanic (asidi hidrocyanic).
Majina ya asidi yenye oksijeni pia huundwa kutoka kwa jina la Kirusi la kipengele cha kutengeneza asidi na kuongeza ya neno "asidi". Katika kesi hii, jina la asidi ambayo kipengele iko katika kiwango cha juu cha oxidation huisha kwa "... ova" au "... ova", kwa mfano, H 2 SO 4 ni asidi ya sulfuriki, H 3 AsO. 4 ni asidi ya arseniki. Kwa kupungua kwa hali ya oxidation ya kipengele cha kutengeneza asidi, miisho hubadilika katika mlolongo ufuatao: "...naya"(HClO 4 - asidi ya perkloric), "...ish"(HClO 3 - asidi ya perkloric), "... nimechoka"(HClO 2 - asidi ya klorini), "... mbaya"(HClO ni asidi ya hypochlorous). Ikiwa kipengele kinaunda asidi kikiwa katika hali mbili tu za oksidi, basi jina la asidi inayolingana na hali ya chini ya oxidation ya kipengele hupokea mwisho "... safi" (HNO 3 - asidi ya nitriki, HNO 2 - asidi ya nitrous) .
Oksidi sawa ya asidi (kwa mfano, P 2 O 5) inaweza kuendana na asidi kadhaa zilizo na atomi moja ya kipengele fulani katika molekuli (kwa mfano, HPO 3 na H 3 PO 4). Katika hali kama hizi, kiambishi awali "meta..." huongezwa kwa jina la asidi iliyo na idadi ndogo ya atomi za oksijeni kwenye molekuli, na kiambishi awali "ortho..." huongezwa kwa jina la asidi iliyo na asidi idadi kubwa ya atomi za oksijeni kwenye molekuli (HPO 3 - asidi ya metaphosphoric, H 3 PO 4 - asidi ya orthophosphoric).
Ikiwa molekuli ya asidi ina atomi kadhaa za kitu kinachotengeneza asidi, basi kiambishi awali cha nambari huongezwa kwa jina lake, kwa mfano, H 4 P 2 O 7 - mbili asidi ya fosforasi, H 2 B 4 O 7 - nne asidi ya boroni.
H 2 SO 5 H 2 S 2 O 8
S H – O – S –O – O – S – O - H
H-O-O 
O O O
Asidi ya Peroxosulfuric Asidi ya Peroxosulfuric
Kemikali mali ya asidi
HF + KOH 
KF + H2O.
H2SO4 + CuO 
CuSO 4 + H 2 O.
2HCl + BeO 
BeCl 2 + H 2 O.
Asidi huingiliana na miyeyusho ya chumvi ikiwa hii itasababisha uundaji wa chumvi isiyoyeyuka katika asidi au asidi dhaifu (tete) ikilinganishwa na asidi ya awali.
H2SO4 + BaCl2 
BaSO4 
+2HCl;
2HNO3 + Na2CO3 
2NaNO3 + H2O + CO2 
.
H 2 CO 3 
H 2 O + CO 2.
H 2 SO 4 (diluted) + Fe 
FeSO 4 + H 2;
HCl + Cu 
.
Mchoro wa 2 unaonyesha mwingiliano wa asidi na metali.
ACID - KIOXIZI
Chuma katika safu ya voltage baada ya H 2
+
hakuna majibu
Metali katika safu ya voltage hadi N2
+ 
chumvi ya chuma + H 2 
kwa shahada ya min
H 2 SO 4 imejilimbikizia
Au, Pt, Ir, Rh, Ta
oxidation (s.o.)+
hakuna majibu
/Mq/Zn
kulingana na masharti
Metal sulfate katika max s.o.
+
+ +
Metali (nyingine)
+
+
+
HNO 3 imejilimbikizia
Au, Pt, Ir, Rh, Ta
+ 
hakuna majibu
Metali ya ardhi ya alkali/alkali
Metal nitrate katika max d.o.
Metal (nyingine; Al, Cr, Fe, Co, Ni inapokanzwa)
+
HNO 3 diluted
Au, Pt, Ir, Rh, Ta
+ 
hakuna majibu
Metali ya ardhi ya alkali/alkali
NH 3 (NH 4 NO 3)
Nitratemetal
la katika max s.o.
+ 
+
Metal (iliyobaki kwenye uwanja wa mafadhaiko hadi N 2)
NO/N 2 O/N 2 /NH 3 (NH 4 NO 3)
kulingana na masharti
+
Metal (iliyobaki katika safu ya mafadhaiko baada ya H 2)
Mtini.2. MWINGILIANO WA ASIDI NA METALI
CHUMVI
Chumvi - Hizi ni dutu ngumu ambazo hutengana katika suluhisho ili kuunda ioni zenye chaji (cations - mabaki ya msingi), isipokuwa ioni za hidrojeni, na ioni zenye chaji hasi (anions - mabaki ya tindikali), isipokuwa ioni za hidroksidi.