Tulong sa Tele2, mga taripa, mga tanong

Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency Ministry Agrikultura Russian Federation Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University na pinangalanang N.I. Vavilov" PANGKALAHATANG CHEMISTRY maikling kurso ng mga lektura para sa mga mag-aaral sa unang taon Direksyon ng pagsasanay 110400.62 Agronomi Profile ng pagsasanay Agronomi Saratov 2011 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency UDC 54 BBK 24 R99 Mga Tagasuri: Doctor of Chemical Sciences, Propesor ng ang Department of Ecology » Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Technical University" T.I. Gubina Doctor of Technical Sciences, Propesor ng Department of Biotechnology at Chemistry ng Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University" L.A. Fomenko R99 pangkalahatang kimika: isang maikling kurso ng mga lektura para sa mga mag-aaral sa unang taon sa direksyon ng pagsasanay 110400.62 "Agronomy" / Compiled by: G.E. Ryazanova // Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University". – Saratov, 2011. – 97 p. Ang isang maikling kurso ng mga lektura sa disiplina na "General Chemistry" ay pinagsama-sama alinsunod sa programa ng disiplina at inilaan para sa mga mag-aaral sa larangan ng pag-aaral 110400.62 "Agronomy". Ang isang maikling kurso ng mga lektura ay naglalaman ng teoretikal na materyal sa mga pangunahing isyu ng pangkalahatang kimika. Naglalayon sa pagpapaunlad ng kaalaman ng mga mag-aaral tungkol sa mga pangunahing batas ng mga phenomena ng kemikal, sa paggamit ng kaalamang ito upang maunawaan ang mga prosesong nagaganap sa kalikasan at upang malutas ang mga problema sa kapaligiran. Ang materyal ay nakatuon sa mga isyu ng propesyonal na kakayahan ng hinaharap na mga espesyalista sa agrikultura. UDC 54 BBK 24 Ryazanova G.E., 2011 Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University", 2011 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency Panimula Ang Chemistry ay isa sa mga natural na disiplina ng agham. Pinag-aaralan niya ang istraktura, mga katangian at pagbabago ng mga sangkap bilang resulta ng mga reaksiyong kemikal. Ang modernong kimika ay binubuo ng maraming mga seksyon, ang mga hangganan sa pagitan nito ay arbitrary. Ang batayan ng pangkalahatang (teoretikal) na kimika ay ang teorya ng atomic-molecular, ang teorya ng istruktura ng mga atomo at molekula, ang teorya ng periodicity, ang teorya ng mga bono ng kemikal, ang teorya ng mga solusyon, ang teorya ng redox reactions, ang teorya ng mga kumplikadong compound, kinetika ng kemikal, at thermodynamics ng mga prosesong kemikal. Ang kaalaman sa pangkalahatang kimika ay pangunahing para sa pag-aaral ng iba pang mga disiplina ng kemikal, gayundin para sa kasunod na pag-aaral ng kimika ng agrikultura, agham ng lupa, pisyolohiya ng halaman, at proteksyon ng halamang kemikal. Ang Chemistry ay isang agham na hindi mapaghihiwalay na nauugnay sa mga aktibidad sa paggawa ng tao. Ang kalidad ng kaalaman sa pangkalahatang kimika ay nagbibigay-daan sa amin upang theoretically maunawaan ang mga problema na nauugnay sa pag-aayos ng epektibong chemicalization ng agrikultura. 3 Copyright OJSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Lecture 1 MGA BATAYANG KONSEPTO AT MGA BATAYANG BATAS NG CHEMISTRY 1.1. Kabilang sa mga layunin ng pag-aaral ng disiplinang Chemistry mga likas na agham, iyon ay, mga agham tungkol sa kalikasan, tungkol sa mundo sa paligid natin. Ang Chemistry ay isang pangkalahatang edukasyon at hindi isang espesyal na disiplina, ngunit ito ay may malaking kahalagahan para sa mga manggagawang pang-agrikultura. Ito ay bumubuo ng mahalagang bahagi ng ideolohikal at propesyonal na bagahe ng sinumang espesyalista sa agrikultura. Tinutukoy nito ang mga layunin ng pag-aaral ng kimika: Upang makakuha ng kaalaman sa kemikal, na isang mahalagang bahagi ng unibersal na agham at kultura; Master ang mga pamamaraan ng pag-aaral ng kimika. Gamit ang halimbawa ng mga phenomena ng kemikal, bumuo ng mga kakayahan sa intelektwal at kakayahang mag-isip nang lohikal; Unawain ang kahalagahan ng kimika para sa agrikultura at ekolohiya, at tumanggap ng propesyonal na patnubay. 1.2. Kahalagahan ng Chemistry para sa Agrikultura Ang Chemistry ay may malaking kahalagahan para sa agrikultura. Ang pinakamahalagang kadahilanan sa pagtindi ng produksyon ng agrikultura ay ang chemicalization ng agrikultura (ang terminong ito ay ipinakilala ni D.N. Pryanishnikov noong 1924). Ang kemikalisasyon ng agrikultura ay ang paggamit ng mga kemikal at proseso upang mapataas ang pagkamayabong ng lupa, pataasin ang kahusayan sa produksyon at produktibidad ng paggawa sa agrikultura. Kabilang dito ang: Ang paggamit ng mga mineral na pataba na naglalaman ng mga sustansya ng halaman. Ito ay: – Ang pinakamahalagang macroelement – ​​nitrogen, phosphorus, potassium (NPK); – Microelements – magnesium, iron, copper, zinc, molibdenum, sulfur, boron, atbp. Chemical reclamation, na lumilikha ng kapaligirang kanais-nais para sa mga halaman. Ito ay: – liming ng acidic soils (CaCO3), atbp.; – gypsuming ng alkaline saline soils (gypsum – CaSO4∙2H2O), atbp. Mga produktong proteksyon ng kemikal na halaman. Ito ay: – mga pestisidyo (para sa mga peste at sakit); – mga herbicide (para sa pagkontrol ng damo), atbp. Mga regulator ng paglago ng halaman. Ang ibig sabihin ng biotechnology ay: microbiological fertilizers, enzymes, vitamins, atbp. Ang bisa ng chemicalization sa agrikultura ay nakasalalay sa kultura ng pagsasaka. D.N. Sinabi ni Pryanishnikov: "Ang kawalan kinakailangang kaalaman hindi mapapalitan kahit ng labis na pataba.” Kaya, kung ang mga dosis at timing ng paglalagay ng pataba ay nilabag, ang mga problema sa kapaligiran ay lumitaw at ang metabolismo ng halaman ay nagambala. Ang hindi tamang pagpapatupad ng chemical reclamation ay nagpapalala sa pagkamayabong ng lupa. 4 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency 1.3. Paksa ng Chemistry Ang pag-aaral ng kimika ay dapat magsimula sa pag-unawa sa kung ano ang kimika. Sa kasalukuyan, mayroong ilang dosenang mga kahulugan ng paksa ng kimika na iminungkahi ng iba't ibang mga may-akda. Magkaiba sila sa bawat isa sa katumpakan ng kahulugan at mga aspeto ng diskarte sa isyu. Ang tanong na ito kung minsan ay nagiging kontrobersyal. Magbigay tayo ng ilang mga kahulugan. Ang Chemistry ay isang agham na nag-aaral ng mga proseso ng pagbabago ng mga sangkap, na sinamahan ng mga pagbabago komposisyong kemikal at mga istruktura. Ang kimika ay ang agham ng mga kemikal na compound ng mga atom (mga kemikal na sangkap at ang kanilang mga pagbabago. ... Ang pagkakaroon ng isang kemikal na bono sa isang sangkap ay ang pangunahing pamantayan kung ito ay kemikal. (O.S. Sirotkin) Ang Chemistry ay ang agham na nag-aaral ng mga proseso ng pagbabago ng komposisyon at istraktura ng mga anyo ng matter ng matter, ang mga material carrier na kung saan ay mga atoms (V.E. Komarov) Assignment para sa pansariling gawain: kilalanin ang kahulugan ng paksa ng kimika ng iba't ibang mga may-akda (F. Engels, D. I. Mendeleev, N. L. Glinka, O. S. Zaitsev, N. N. Semenov, D. N. Knyazev, atbp.) at piliin ang pinaka naaayon sa iyong pag-unawa sa isyung ito. DI. Naniniwala si Mendeleev: "Ang mga atomo ay mga kemikal na yunit ng bagay na hindi nabubulok sa pamamagitan ng kemikal na paraan." Ang materyal na carrier ng isang kemikal na sangkap (ang pinakamaliit na butil nito) ay isang atom. 1.4. Dialectics ng mga pangunahing konsepto at batas ng chemistry Ang Chemistry ay batay sa pang-eksperimentong data na nakuha ng maraming henerasyon ng mga siyentipiko iba't-ibang bansa. Ang batayan ng pangkalahatang (teoretikal) kimika ay ang teorya ng atomic-molecular, ang doktrina ng periodicity, ang teorya ng istruktura ng mga atomo at molekula, ang teorya ng mga bono ng kemikal, ang teorya ng mga solusyon, ang teorya ng redox reactions, ang teorya ng mga kumplikadong compound, kinetika ng kemikal, at thermodynamics ng mga prosesong kemikal. Teorya ng atomic-molecular , na siyang karaniwang batayan hindi lamang ng kimika, kundi maging ng lahat ng natural na agham, ay nilikha mula noong ika-18 siglo at patuloy na umuunlad sa kasalukuyang panahon. Ito ay batay sa mga pangunahing batas ng kimika, ang mga batas ng stoichiometry (mula sa Greek stoicheion - elemento). Ang Stoichiometry ay isang sangay ng kimika na nag-aaral ng kaugnayan sa pagitan ng dami ng mga reactant na pumapasok sa isang reaksyon at ng dami ng mga reactant na nabuo bilang resulta ng reaksyon. Ang mga coefficient sa harap ng mga formula ng mga sangkap sa mga equation ng mga reaksyong kemikal ay tinatawag na stoichiometric coefficients. Ang kaalaman ng mga tao ay hindi isang bagay na nagyelo. Ang mga ito ay tumutugma sa estado ng agham sa isang tiyak na yugto ng pag-unlad at maaaring magbago, dahil ang agham ay isang bukas na sistema na nagsusumikap para sa isang lalong totoo, malalim at kumpletong pagmuni-muni ng mga natural na phenomena. Ang isang halimbawa nito ay ang pagbabago ng mga ideya tungkol sa mga pangunahing batas ng kimika sa iba't ibang yugto ng pag-unlad ng agham. Ang batas ng konserbasyon ng masa ay natuklasan ng mahusay na siyentipikong Ruso na si M.V. Lomonosov (1748-1756): 5 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Ang masa ng mga sangkap na pumasok sa reaksyon ay katumbas ng masa ng mga sangkap na nabuo bilang resulta ng reaksyon. Anuman sa kanya, ang batas na ito ay nakumpirma noong 1789 ng Pranses na chemist na si A.-L Lavoisier. : 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O Malaki ang kahalagahan nito para sa mga solusyon sa mga praktikal na isyu, dahil pinapayagan ka nitong kalkulahin ang kinakailangang halaga ng mga panimulang sangkap upang makuha ang nais na mga produkto sa isang pang-industriyang sukat. Noong ikadalawampu siglo, nilinaw ang batas na ito. Ang pangkalahatang batas ng kalikasan ay ang batas ng konserbasyon ng enerhiya: Ang enerhiya ay hindi nagmumula sa wala at hindi nawawala nang walang bakas, ngunit dumadaan lamang mula sa isang anyo patungo sa isa pa sa mahigpit na tinukoy na dami. Ang lumikha ng teorya ng relativity, si A. Einstein (1905), ay pinatunayan ang kaugnayan sa pagitan ng masa at enerhiya: E = mc2 Samakatuwid, sa panahon ng mga reaksyong exothermic kapag inilabas ang init o mga reaksyong endothermic kapag nasipsip ang init, ang masa ng mga produkto ng reaksyon ay ay bahagyang mas mababa o mas malaki kaysa sa masa ng mga panimulang sangkap ayon sa equation: ∆E = ∆mc2 Batay dito, ang sumusunod na pormulasyon ng Law of Conservation of Mass ay mas tumpak: Para sa mga exothermic reactions, ang masa ng mga substance na pumasok sa reaksyon ay katumbas ng kabuuan ng masa ng mga produkto ng reaksyon at ang mass na katumbas ng enerhiya na inilabas. Para sa isang endothermic na reaksyon, ang masa ng mga sangkap na pumapasok sa reaksyon ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng masa ng mga produkto ng reaksyon at ang mass na katumbas ng hinihigop na enerhiya. Dahil sa mga kemikal na reaksyon ang pagbabago sa masa na dulot ng paglabas o pagsipsip ng init ay napakaliit, maaari itong maipagtalo na ang batas ng konserbasyon ng masa ay nasiyahan sa mataas na katumpakan. Ang nilalaman ng batas ng pananatili ng komposisyon ay nagbago din. Batas ng katatagan ng komposisyon (J. Proust (1801-1808), France): Ang bawat compound ng kemikal ay may pare-parehong komposisyon, anuman ang paraan ng paghahanda nito. Ang Batas ni Proust ay mahalaga. Kinumpirma niya ang pagkakaroon ng mga molekula at ang indivisibility ng mga atomo. Naging kalaban ni Proust si Berthollet (France). Nagtalo si Berthollet na ang komposisyon ng isang sangkap ay nakasalalay sa paraan ng paghahanda nito. Si Proust ay suportado ng mahusay na English chemist na si John Dalton at ang ideya ni Berthollet ay tinanggihan. Napagtibay na ngayon na ang batas ng constancy ng komposisyon ay may bisa lamang para sa mga sangkap na may istrukturang molekular. 6 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Ang komposisyon ng mga substance na may non-molecular structure ay depende sa paraan ng kanilang paghahanda (oxides, sulfides ng transition metals, feldspar, atbp.). Ang ideya ni Berthollet ay kasalukuyang batayan ng agham ng mga kemikal na materyales, na gumagamit ng tiyak na pagtitiwala sa komposisyon ng istraktura at mga katangian ng materyal sa paraan ng paghahanda nito. Ngayon ang mga sangkap ng pare-pareho ang komposisyon ay tinatawag na daltonides, at ang mga sangkap ng variable na komposisyon ay tinatawag na berthollides bilang parangal sa mga siyentipiko kung saan ang pagbabalangkas ng batas ng patuloy na komposisyon ay ang paksa ng debate. Noong 1811, natuklasan ni Amadeo Avogadro (Italy) ang isang batas na tumanggap ng pagkilala makalipas ang 50 taon (1860). Batas ni Avogadro: Ang pantay na dami ng iba't ibang gas sa ilalim ng parehong mga kondisyon (p at t) ay naglalaman ng parehong bilang ng mga molekula. Ang unang corollary ng batas ni Avogadro: Ang isang nunal ng anumang gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay sumasakop sa 22.4 litro. Ang pangalawang corollary ng batas ni Avogadro: Ang molar mass ng isang gas ay katumbas ng produkto ng relatibong density ng isang gas sa isa pang gas (D) ng molar mass ng isa pang gas: Mgas = 2DN 2, Mgas = 29Dair Avogadro itinatag: - mga molekulang puno ng gas mga simpleng sangkap binubuo ng dalawang atomo (H2, O2, N2, Cl2); – 1 mole ng anumang substance ay naglalaman ng 6.023 1023 atoms o molecules (Avogadro’s number). Ang batas ng mga katumbas ay binuo nina W. Richter (1793) at W. Wollaston (1807) nang independyente sa isa't isa: Ang mga sangkap ay tumutugon sa isa't isa sa mga dami na proporsyonal sa kanilang mga katumbas. Ang batas ng mga katumbas ay batay sa konsepto ng "katumbas ng kemikal". Ang katumbas ng kemikal ay isang tunay o may kondisyong particle ng isang substance na katumbas ng isang hydrogen cation sa isang partikular na acid-base reaction o isang electron sa isang ibinigay na redox reaction. Ang equivalence factor f'eq ay kinakalkula batay sa stoichiometric coefficients ng isang partikular na reaksyon. Ang equivalence factor ay isang numero na nagsasaad kung anong fraction ng isang tunay na particle ang katumbas ng isang hydrogen cation sa isang partikular na acid-base reaction o isang electron sa isang ibinigay na redox reaction. Ang equivalence factor ay isang walang sukat na dami. Ang equivalence factor ay maaaring katumbas ng isa o mas mababa sa isa. Halimbawa: a) H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O; feq(H 2 SO 4) = b) H2SO4 + KOH = KHSO4 + H2O; feq(H 2 SO 4) = 1 1 2 Ang mga stoichiometric na kalkulasyon ay malawakang ginagamit upang magsagawa ng mga prosesong kinasasangkutan ng mga kemikal na sangkap. 7 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Mga pangunahing probisyon ng atomic-molecular na pagtuturo: – ang mga substance ay binubuo ng mga molekula; – ang mga molekula ay binubuo ng mga atomo; – ang mga molekula at atomo ay nasa isang estado ng patuloy na paggalaw. Ang atom ay ang pinakamaliit na electrically neutral na particle ng isang kemikal na elemento. Ang molekula ay ang pinakamaliit na electrically neutral na particle ng isang kemikal na substance. Sa kasalukuyan, ang yunit ng pagsukat para sa dami ng bagay ay ang MOL. Ang mole ay ang dami ng isang substance na naglalaman ng kasing dami ng mga structural units gaya ng mga atom na nasa 0.012 kg ng carbon 12C. Ang mole ay isang dami ng substance na naglalaman ng 6.02 1023 (Avogadro's number) formula units (molecules o atoms). Para sa mga kalkulasyon, ginagamit ang mga sumusunod na ratios: m nM n m M M m , n kung saan ang m ay ang masa ng sangkap, g; M – molar mass, g/mol; n – dami ng sangkap, mol. SA modernong punto Mula sa view, ang istraktura ng mga kemikal na sangkap ay maaaring magkakaiba: molecular (methane CH4, ammonia NH3), atomic (diamond), ionic (salts), radical (Cl, H). Ang isang sangkap ay maaaring binubuo ng mga macromolecules o isang kumplikadong kumbinasyon ng iba't ibang mga particle. Ang modernong kimika ay batay sa prinsipyo ng walang katapusang pagkakaiba-iba ng husay ng materyal na mundo. Ang mga sangkap na may iba't ibang mga istraktura ay sumusunod sa iba't ibang mga batas. 1.5. Paraan para sa pag-aaral ng kimika Ang malalim na pag-unawa sa mga phenomena ng kemikal ay posible lamang mula sa pananaw ng pilosopiya, kapag inilalapat ang mga teorya at kategorya nito. Ang pilosopiya ay ang pag-ibig sa karunungan (philosophia - Greek). Ang pinakamahalagang teorya ng pilosopiya ay dialectics. Dialectics - Mga kategorya ng pilosopiya, ang doktrina ng pinaka-pangkalahatang batas ng Matter, kilusan, kontradiksyon, kalikasan, lipunan at pag-iisip, dami at kalidad, sanhi at epekto Ang Matter ay isang pilosopiko na kategorya upang italaga ang layunin na realidad. Mga uri ng bagay Ang matter ay isang uri ng matter na nailalarawan sa pamamagitan ng rest mass m ≠ 0; Ang kemikal na substance ay isang uri ng substance na ang materyal na carrier ay mga atomo; Field – isang uri ng bagay na may zero rest mass (magnetic, electromagnetic, gravitational field) m = 0; Ang vacuum ay isang espesyal na estado ng bagay. Walang mga particle sa loob nito (kawalan ng laman), ngunit ang "mga virtual na particle" ay nagmumula sa panandaliang pagbabago-bago ng enerhiya. Sa malakas na mga patlang, lumilitaw ang mga tunay na particle. Ang plasma ay isang espesyal na estado ng bagay sa napakataas na temperatura (> 7000). Ang isang uri ng gas ay nabuo mula sa elementarya na mga particle, nuclei, at mga ion. 8 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency BEC (gaseous Bose-Einstein condensate) ay isang bagong estado ng bagay sa napakababang temperatura. Mga espesyal na katangian: bumagal ang liwanag sa V = 17 m/sec, bilang malapit sa umiikot na black hole. Larawan 1.1. Mga anyo ng paggalaw ng bagay (f.m.) Larawan 1.2. Mga uri ng paggalaw Pagguhit. 1.3. Ebolusyon ng di-organikong bagay 9 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Mga ugnayang sanhi-at-epekto sa mga phenomena ng kemikal Ang prinsipyo ng determinismo: ang mga totoong phenomena ay lumitaw, umuunlad at natural na nawasak, bilang resulta ng pagkilos ng ilang mga sanhi . Larawan 1.4. Simple causality diagram Figure 1.5. Mga ugnayang sanhi-at-epekto sa mga katangian ng ilang hydroxides Paraan para sa pag-aaral ng mga phenomena ng kemikal Eksperimento Pagmamasid Pagmomodelo ng mga reaksiyong kemikal Ang induction ay isang paraan ng pangangatwiran mula sa partikular hanggang sa pangkalahatan. Ang pagbabawas ay isang paraan ng pangangatwiran mula sa pangkalahatan hanggang sa tiyak. Pangkalahatang tuntunin dapat ilapat sa paglutas ng mga partikular na problema. Ang pagkakatulad ay isang paraan ng pag-unawa kung saan, batay sa pagkakapareho ng isang katangian ng mga bagay na kemikal, ang isang konklusyon ay iginuhit tungkol sa kanilang pagkakapareho sa iba pang mga katangian. Kaya, alam ang formula ng orthophosphoric acid, maaari mong isulat ang formula ng orthoarsenic acid. Ang pagsusuri ay ang paghihiwalay ng isang kemikal na sangkap o chemical phenomenon sa mga bahaging bahagi nito (mga katangian, katangian). 10 Copyright OJSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Ang Kniga-Service Agency Synthesis ay ang kumbinasyon ng mga aspeto, katangian, katangian ng isang kemikal na substance o chemical phenomenon sa iisang kabuuan. Ang isang konsepto ay isang kaisipan tungkol sa isang bagay o ang mga katangian nito Ang isang paghatol ay ang pagpapatakbo ng mga konsepto. Mga lohikal na paraan ng pag-iisip Subukan nating ilapat ang nakuhang kaalaman upang malutas ang isang propesyonal na isyu. Upang gawin ito, inilalapat namin ang: – mga konsepto tungkol sa mga katangian ng mga kemikal na sangkap; - paraan ng pagbabawas; – mga kategoryang “sanhi-bunga”; – lohikal na anyo ng pag-iisip: konsepto → paghatol → hinuha. Gawain: Mabisa ba ang paggamit ng CuSO4 microfertilizer sa alkaline soils? CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4 natutunaw hindi matutunaw 1. Mga konsepto: Ang CuSO4 ay isang natutunaw na asin. Ang Cu(OH)2↓ ay isang mahinang hindi matutunaw na base. 2. Paghuhusga: Ang mga natutunaw na sangkap lamang ang magagamit para sa pagsipsip ng mga halaman. Sa alkaline soils, ang natutunaw na CuSO4 ay nagiging hindi matutunaw na Cu(OH)2↓ at nagiging hindi naa-access sa mga halaman. 3. Konklusyon: Ang paggamit ng CuSO4 sa alkaline soils ay hindi angkop. Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili 1. Magbigay ng kahulugan ng kimika na tumutugma sa iyong pagkaunawa sa isyung ito. 2. Paghambingin ang pag-unawa sa batas ng konserbasyon ng masa noong ika-18 at ika-21 siglo. 3. Tukuyin ang uri ng pag-unlad (pag-unlad o pagbabalik sa mga reaksiyong kemikal): H2CO3 = CO2 + H2O CaO + CO2 = CaCO3 4. Batay sa paraan ng pagkakatulad, isulat ang mga formula para sa arsenic at selenic acid. 5. Ilapat ang paraan ng pagbabawas upang ipaliwanag ang kawalan ng bisa ng FeSO4 microfertilizer sa alkaline soils. 6. Paano mo naiintindihan ang mga salita ng D.N. Pryanishnikova: "Ang kakulangan ng kinakailangang kaalaman ay hindi mapapalitan kahit na ng labis na mga pataba"? 11 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency MGA SANGGUNIAN Pangunahing 1. Glinka, N.L. Pangkalahatang kimika /N.L. Glinka – M.: KNORUS, 2009. – 752 p. 2. Knyazev, D.A. Inorganikong kimika/D.A. Knyazev, S.N. Smarygin. – M.: Bustard, 2004. – 592 p. 3. Ryazanova, G.E. Pangkalahatan at di-organikong kimika. Mga talahanayan at diagram / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University", 2006 - 284 p. Karagdagang 1. Egorov, V.V. Kimika sa kapaligiran. /V.V. Egorov. – St. Petersburg: Lan Publishing House, 2009. – 192 p. 2. Naydysh, V.M. Mga konsepto ng modernong natural na agham. /V.M. Naydysh. – M.: AlfaM; INFRA-M, 2004, – 622 p. 3. Sirotkin, O.S. Ang Chemistry ay nasa lugar. / O.S. Sirotkin // Chemistry at buhay. – 2003. - No. 5. – P. 26. 4. Mineev V.G., Sa pagtatanggol ng nitrates at phosphates. / V.G. Mineev // Chemistry at buhay. – 2008. No. 5. – P. 20. 5. http://www.xumuk.ru/encyclopedia/2/2994.html 12 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency Lecture 2 MODERNONG PAGTUTURO TUNGKOL SA ISTRUKTURA NG ATOM 2.1. Dialectics ng mga ideya tungkol sa istraktura ng atom Sa klasikal na kimika mayroong mga ideya tungkol sa dalawang uri ng microparticle - mga atomo at molekula. Hanggang sa ika-19 na siglo, may ideya ang agham na ang atom ay hindi mahahati at hindi naglalaman ng mga bahaging bahagi. SA huli XIX mga siglo, natuklasan ng mga physicist ang mga katotohanan na nagpapatunay sa pagiging kumplikado ng istraktura ng atom (ang pagtuklas ng electron, cathode rays, ang phenomenon ng radioactivity). Noong 1911, ang Nobel Prize laureate na si Ernest Rutherford, batay sa isang serye ng mga eksperimento sa pagkalat ng mga particle sa pamamagitan ng manipis na mga metal plate, ay nagmungkahi ng isang nuklear (planetary) na modelo ng istraktura ng atom. Ang Planetary Modelo ng Atom ni Rutherford Ang isang atom ay binubuo ng isang nucleus na may positibong charge at mga electron na may negatibong charge na umiikot sa paligid ng nucleus. Mga kontradiksyon ng modelo ni Rutherford 1. Bakit matatag ang atom? Ayon sa mga batas ng klasikal na pisika, ang isang elektron, kapag gumagalaw sa paligid ng isang nucleus, ay dapat maglabas ng enerhiya at maubos ito sa loob ng 10-8 segundo. at bumagsak sa kaibuturan. 2. Kung ang isang electron ay naglalabas ng enerhiya sa isang tuluy-tuloy na stream, ang isang tuloy-tuloy na spectrum ay dapat na tumutugma dito. Gayunpaman, ang spectrum ay may linya. Bakit? Sa pagtugon sa mga problemang ito, iminungkahi ni Niels Bohr ang isang teorya noong 1913 na pinagsama ang nukleyar na modelo ng atom ni Rutherford sa quantum theory ng liwanag ni Planck. Ang pangunahing ideya ni Bohr (napaka-bold): Ang paggalaw ng isang elektron sa isang atom ay hindi sumusunod sa mga batas ng klasikal na pisika. Iba't ibang batas ang nalalapat sa macrocosm at microcosm. Ang mga postula ni Bohr 1. Ang isang electron sa isang atom ay gumagalaw hindi sa alinman, ngunit sa isang tiyak na nakatigil na orbit at hindi naglalabas ng enerhiya. 2. Ang paglabas ng enerhiya sa mga bahagi (quanta) ay nangyayari lamang kapag ang isang electron ay gumagalaw mula sa isang orbit patungo sa isa pang teorya ni Bohr ay hindi maipaliwanag ang ilang mahahalagang katangian ng atom. Noong 20s ng ika-20 siglo, nilikha ang isang quantum mechanical theory ng istruktura ng atom. Ang teorya ay batay sa ideya ni Louis de Broglie (1924): Ang electron ay may dual particle-wave properties, i.e. mga katangian ng parehong mga particle at alon nang sabay-sabay. 13 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Ang isang electron bilang isang particle ay may masa at nagpapakita ng sarili bilang isang solong kabuuan. Ang mga katangian ng alon ng isang electron ay ipinahayag sa mga kakaibang paggalaw nito, sa interference at diffraction ng electron. Ang equation ng de Broglie ay sumasalamin sa dualismong ito: λ = h/m, kung saan ang h ay pare-pareho ng Planck; m - masa ng butil; - bilis ng butil. Si E. Schrödinger (Austria, 1926) ay bumuo ng isang equation na ang solusyon ay nagpapahintulot sa isa na mahanap ang electron wave function Ψ(x, y, z), na tumutugma sa amplitude ng three-dimensional na proseso ng wave. Schrödinger equation (Austria, 1926) ψ x2 2 ψ у2 ψ z2 2 2 8π 2 m (E V)ψ h2 0, nasaan ang wave function; x, y, z – mga coordinate ng three-dimensional na espasyo. Ang halaga 2 ay tumutugma sa posibilidad na makahanap ng isang electron sa iba't ibang mga punto sa circumnuclear space. Ang paglutas ng Schrödinger equation ay nagbibigay-daan sa amin upang mahanap ang electron orbital. Iminungkahi ni Van den Broek (Holland, 1912): Ang singil ng nucleus ng isang atom ng anumang elemento ay numerikal na katumbas ng atomic number ng elemento sa periodic table. Ang napakatalino na intuitive na hula na ito ay nakumpirma sa eksperimento noong 1913 ni Moseley (England). 2.2. Modernong quantum mechanical model ng istruktura ng atom Ang atom ay may kumplikadong istraktura. Binubuo ito ng isang positibong sisingilin na nucleus, na naglalaman ng mga proton at neutron, at mga negatibong sisingilin na mga electron, na gumagalaw sa paligid ng nucleus. Ang isang electron sa isang atom ay gumagalaw na may napakalaking variable na bilis. Hindi alam ang trajectory ng kanyang paggalaw. Ang elektron ay gumagalaw nang magulo, random, na bumubuo ng isang electron cloud (electron orbital). Ang electron orbital ay isang rehiyon ng espasyo sa paligid ng nucleus ng isang atom kung saan ang paggalaw ng elektron ay malamang. Ang pag-uugali ng isang elektron sa isang atom ay nailalarawan sa prinsipyo ng kawalan ng katiyakan ng Heisenberg: para sa isang microparticle sa atomic scale imposibleng sabay na ipahiwatig ang mga coordinate at angular momentum na may pantay na katumpakan. Quantum number Ang paglalarawan ng estado ng isang electron sa isang atom ay tinutukoy ng apat na quantum number. Ang pangunahing quantum number n ay nagpapakilala sa reserbang enerhiya ng isang elektron sa isang naibigay na antas at ang distansya nito mula sa nucleus. Naaayon sa electronic level number. Tumatanggap ng mga halaga ng mga integer: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ... 14 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Ang pangalawang (orbital) quantum number l ay nagpapakilala sa orbital angular momentum na elektron. Tinutukoy ang spatial na hugis ng electron cloud (orbital). Tumatanggap ng mga halaga ng integer mula 0 hanggang n–1. Ang mga numerong halaga (0, 1, 2, 3) ay mayroon mga pagtatalaga ng liham(s, p, d, f). Talahanayan 2.1 – Orbital quantum number at hugis ng mga orbital 0 1 2 3 Orbital shape Spherical Dumbbell Dalawang crossed dumbbells Kahit na mas kumplikadong hugis l (s) (p) (d) (f) Ang mga electron na may parehong hugis ng electron orbitals ay bumubuo ng mga sublevel sa isang ibinigay na antas ng enerhiya. Ang bilang ng mga sublevel sa isang antas ay tumutugma sa numero ng antas. Talahanayan 2.2 – Pagdepende sa bilang ng mga sublevel sa bilang ng mga antas n (antas) 1 2 3 4 l (mga sublevel) S s, p s, p, d s, p, d, f Magnetic quantum number m Nailalarawan magnetic properties electron, na nakadepende sa direksyon ng lokasyon ng electron cloud sa kalawakan. Tumatanggap ng mga halaga ng integer sa loob ng magnitude ng side quantum number, parehong positibo at negatibo, kabilang ang 0 (zero). Talahanayan 2.3 - m Relasyon sa pagitan ng mga halaga ng pangalawang at magnetic quantum na numero Mga halaga m 0 (isa) 1, 0, –1 (tatlo) 2, 1, 0, –1, –2 (lima) 3, 2 , 1, 0, –1 , –2, –3 (pito) l 0 1 2 3 Ang bilang ng mga halaga ng magnetic quantum number Nm ay maaaring kalkulahin gamit ang formula: Nm = 2l +1, kung saan ang l ay ang halaga ng side quantum number. Talahanayan 2.4 – Bilang ng mga orbital sa mga sublevel Sublevel s p D f Bilang ng mga orbital – (isa) – – – (tatlo) – – – – – (lima) – – – – – – – (pito) 15 Copyright OJSC “CDB “BIBKOM ” & Kniga-Service Agency LLC Ang spin quantum number ay nagpapakilala sa sariling angular momentum ng electron. Kinukuha ang mga halaga h 1 1 + at – (sa mga yunit). 2 2 2 Ang prinsipyo ng Pauli Ang isang atom ay hindi maaaring magkaroon ng dalawang electron na may parehong halaga ng lahat ng apat na quantum number. Corollary: Ang isang orbital ay maaaring maglaman ng maximum na dalawang electron na may magkasalungat na spins. Talahanayan 2.5 – Pinakamataas na bilang ng mga electron sa antas n N 1 2 2 8 3 18 4 32 Nn = 2n2, kung saan ang n ay ang antas ng numero (pangunahing numero ng quantum). Talahanayan 2.6 – Pinakamataas na bilang ng mga electron sa sublevel l N1 0(s) 2 kung saan ang l ay isang side quantum number. 1(p) 6 2(d) 10 3(f) 14 N1 = 2(2l + 1), Prinsipyo ng pinakamababang enerhiya Ang isang electron sa isang atom ay sumasakop sa isang posisyon na may pinakamababang dami ng enerhiya sa antas at sublevel nito; energetically paborable at matatag para dito. 1s< 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p < 7s < 5f < 6d < 7p Рисунок 2.1. Схема расположения энергетических подуровней в многоэлектронном атоме 16 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Правило Хунда Устойчивому состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором величина суммарного спина электронов максимальна. Это условие выполняется, если электроны заполняют все свободные орбитали сначала по одному, а затем происходит пополнение каждой орбитали вторым электроном. Пример: Рисунок 2.2. Последовательность заполнения электронами р – подуровня Правила В.М. Клечковского 1. Уровни и подуровни атомов заполняются электронами в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел (n+l). 2. При одном и том же значении суммы (n+l) электроны заполняют орбитали с меньшим п, но с большим l. 2.3. Электронные формулы элементов На основе принципа Паули, принципа минимальной энергии, правила Хунда, представлений об энергетических уровнях и подуровнях составляются электронные формулы элементов. Электронные формулы показывают распределение электронов на энергетических уровнях и подуровнях. При составлении электронной формулы сначала пишут цифру, соответствующую номеру энергетического уровня, на который поступает электрон. Затем пишут букву, соответствующую подуровню и справа наверху, в виде показателя, обозначают число электронов на данном подуровне. Примеры: I период (один энергетический уровень) Электронная формула: Н 1S1 Электронно-графическая формула: Водород Н №1 +1 (заряд ядра) 1ē 1-й S - элемент 1 S Степень окисления водорода: +1 (Н2О, NH3, HCl) Исключение: степень окисления водорода – 1 в соединениях с очень активными металлами (NaH, KH). 17 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Водород Водородное пламя создает t = 2800o Восстановитель Источник, переносчик и концентратор энергии Получение аммиака, жидкого топлива, твердых жиров Экологически чистое топливо будущего Схема 2.1. Значение и применение водорода Элементы, у которых электроны заполняют s - подуровень, называются s– элементами. Первые два элемента любого периода являются s–элементами. Не Гелий Не №2 +2 (заряд ядра) 1S2 1 S первый уровень завершен 2å 2-й S - элемент Гелий – инертный газ. Гелий Дирижабли с гелиевым наполнением Теплоноситель ядерных реакторов В медицине: гелиевый воздух лечит бронхиальную астму, применяется для водолазов В электронике: жидкий гелий – среда для сверхпроводников Схема 2.2. Значение и применение гелия (инертный, легкий) Литий Li №3 +3 (заряд ядра) 3ē 1-й S - элемент II период (два энергетических уровня) Li 1S2 2S1 (валентный уровень) Литий – активный щелочной металл. Степень окисления: +1. Формулы соединений: Li2O → LiOH. Литий В атомной технике: теплоноситель, растворитель соединений урана Для кондиционирования воздуха применяют соли лития В медицине: для лечения психических расстройств Схема 2.3. Значение и применение лития 18 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Be 1S2 2S2 Бериллий Ве №4 +4 (заряд ядра) 4ē 2-й S - элемент (валентный уровень) Бериллий – амфотерный металл. Соединения: ВеО → Ве(ОН)2 Н2ВеО2 Бериллий Материалы космической, ракетной и авиационной техники Бериллий токсичен ПДК в воздухе – 0,001 мг/м3 Для человека, животных вреден: рахит, ослабление костной ткани, отек легких Для растений безвреден Схема 2.4. Значение и применение бериллия При получении энергии извне (при нагревании) атомы переходят в возбужденное состояние. При этом электронная пара распаривается и электрон переходит в свободную орбиталь подуровня в пределах своего номера уровня. В 1S22S22р1 Электронно-графическая формула Бор (валентный уровень) №5 +5 (заряд ядра) 5ē 1-й р - элемент Бор Бороводородное топливо, военная техника, легирование стали Важнейший микроэлемент, влияет на белковый и углеводный обмен Схема 2.5. Значение и применение бора Бор – первый р – элемент второго периода. Элементы, у которых электроны заполняют р – подуровень, называются р – элементами. Последние 6 элементов любого периода (кроме первого и седьмого) являются р – элементами. 19 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Свойства s – и р – элементов У s– и р– элементов электроны заполняют внешний уровень от 1 до 8. Химические свойства элементов меняются быстро, от металлических к неметаллическим и до инертного газа. Количество электронов на внешнем уровне у s– и р– элементов соответствует номеру группы, в которой находится элемент. У s– и р– элементов валентными являются электроны внешнего уровня. Главные подгруппы образуют s– и р– элементы. Правила нахождения степени окисления элемента 1. Отрицательная степень окисления элемента (неметалла) равна числу электронов, которое он принимает для завершения внешнего уровня до 8 электронов. 2. Положительные степени окисления элемента равны (обычно, есть исключения) числу неспаренных электронов в нормальном и возбужденном состоянии атома, которые он отдает. Вопросы для самоконтроля 1. Определите понятие «атом». 2. Из чего состоит атом? 3. Какие частицы входят в ядро атома? 4. Что общего и что различного у электронов атома углерода? 5. Сформулируйте основную идею Нильса Бора, Луи де Бройля. 6. Что такое электронная орбиталь? 7. Сколько орбиталей на s –, p –, d –, f – подуровнях? 8. Как проявляется в строении атомов элементов принцип минимальной энергии? 9. Как вы понимаете принцип Паули? 10. Объясните, как вы понимаете правило Хунда. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Основная 1. Глинка, Н.Л. Общая химия /Н.Л. Глинка – М.: КНОРУС, 2009. – 752 с. 2. Князев, Д.А. Неорганическая химия/Д.А. Князев, С.Н. Смарыгин – М.: Дрофа, 2004. – 592 с. 3. Рязанова, Г.Е. Общая и неорганическая химия. Таблицы и схемы /Г.Е. Рязанова. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2006 – 284 с. Дополнительная 1. Клинский, Г.Д. Неорганическая химия /Г.Д. Клинский, В.Д. Скопинцев. – М: Изд-во МСХА, 2001. – 384 с. 2. Гельфман, М.И. Неорганическая химия /М.И. Гельфман, В.П. Юстратов. – СПб.: Издво «Лань», 2009. – 528 с. 3. Неорганическая химия (биогенные и абиогенные элементы): Уч.пособие / под ред. В.В. Егорова. – СПб.: Изд-во «Лань, 2009. – 320 с. 4. ru.wikipedia.org 20 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Лекция 3 ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА 3.1. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева – основа современной химии Периодический закон и периодическая система Д.И. Менделеева – величайшее достижение химической науки. Открытие закона и создание периодической системы – результат длительной и напряженной работы великого русского ученого Д.И. Менделеева. Периодический закон: Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов Д.И.Менделеев (1869) Менделеев считал, что «Будущее не грозит периодическому закону разрушением, а только надстройки и развитие обещает». Периодический закон был открыт в XIX веке. В ХХ веке С.А. Щукарев сказал: «Постижение полного смысла системы представляет собой задачу бездонной глубины, к решению которой человек будет вечно стремиться, как к одной из недосягаемых и непостижимых до конца истин». Периодический закон (современная формулировка) Свойства элементов, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов В периодической системе в предельно краткой форме сконцентрированы обширные химические знания. Периодическую систему элементов следует рассматривать в конкретных условиях пространства и времени. При сверхвысоких температурах атом лишается электронов, высокое давление меняет их расположение в атомах. При этих условиях атомы перестают подчиняться периодическому закону. Периодическая система элементов является графическим (табличным) выражением периодического закона Система – это строгая математическая категория, означающая упорядоченное множество. Для установления связи между множествами функций используют представление о матрице. Матрица – это прямоугольная таблица, состоящая из строк и столбцов. 21 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Таблица 3.1. Периодическая система mga elemento ng kemikal D.I. Mendeleev 22 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency Ang periodic table ay isang uri ng matrix. Ang mga elemento nito ay mga elemento ng kemikal. Ang mga linya ay mga tuldok. Ang mga hanay ay mga pangkat. Ang periodic table ay sumasalamin sa katotohanan na ang mga indibidwal na elemento ng kemikal ay kumakatawan sa isang nakaayos na hanay ng mga elemento, na napapailalim sa mga panloob na relasyon. Ang bawat elemento ng kemikal ay isang natural na hakbang sa pagbuo ng isang sangkap, at hindi isang random na pagbuo. Pag-uuri ng mga elemento ng kemikal Pagkuha ng mga sangkap na may ibinigay na mga katangian Pagkumpirma ng mga batas ng pilosopiya Mga tool para sa pag-iintindi ng karagdagang pananaliksik Pana-panahong batas Agrochemistry Geological exploration ng mga mineral Pananaliksik sa espasyo Medisina, industriya ng parmasyutiko Scheme 3.1. Ang kahulugan ng pana-panahong batas "Ang buhay na bagay sa karaniwang komposisyon nito ay konektado sa lupa at itinatayo ang mga selula nito mula sa mga elemento ayon sa parehong mga batas kung saan ang bagay ay binuo mula sa mga materyales o atmospera ng Araw at mga bituin." A.E. Fersman Ang pana-panahong sistema ng mga elemento ay kinabibilangan ng 118 kasalukuyang natuklasang elemento, na matatagpuan sa 7 panahon at 8 pangkat. 3.2. Istruktura ng Periodic Table Ang bawat elemento ng kemikal ay may serial number. Ang atomic number ay katumbas ng: ang singil ng atomic nucleus; bilang ng mga proton sa nucleus; ang kabuuang bilang ng mga electron sa isang neutral na atom. Ang panahon ay isang pahalang na serye ng mga elemento na nagsisimula sa mga s-elemento (alkali metal) at nagtatapos sa mga p-elemento (noble gases). Sa panahon, ang panlabas na antas ng elektroniko ay binuo mula 1 hanggang 8 mga electron. Ang nakumpletong panlabas na antas ay naglalaman ng 8 electron. Ang numero ng panahon ay tumutugma sa bilang ng mga antas ng enerhiya sa atom. Ang Panahon I ay naglalaman lamang ng dalawang elemento (isang hilera). Ang pangalawa at pangatlong yugto ay naglalaman ng 8 elemento bawat isa. Ang mga yugto I, II at III ay tinatawag na "maliit na mga yugto" (isang hanay). Ang mga yugto IV, V at VI (mga pangunahing yugto) ay binubuo ng dalawang hanay. 23 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Ang grupo ay isang patayong pagkakasunod-sunod ng mga elemento na may parehong uri ng electronic configuration. Ang pangkat ng mga elemento ay naglalaman ng dalawang subgroup: pangunahing (A) at pangalawa (B). Ang mga pangunahing subgroup ay nabuo ng s - at p - elemento. Ang mga side subgroup ay bumubuo ng d - elemento. Ang bilang ng mga electron (ē) sa panlabas na antas ng enerhiya ng mga elemento ng pangunahing mga subgroup ay katumbas ng numero ng pangkat. Ang bilang ng mga electron sa panlabas na antas ng enerhiya ng mga elemento ng mga side subgroup ay 2, anuman ang numero ng grupo. Ang mga pana-panahong pagbabago sa elektronikong istruktura ng mga atomo ng mga elemento ay nagdudulot ng mga panaka-nakang pagbabago sa mga katangian ng kemikal ng mga elemento, gayundin ang mga kumplikadong compound na kanilang nabuo. Ang kahalagahan ng periodic table para sa paglutas ng mga problemang pang-edukasyon Gamit ang periodic table, maaari mong makilala ang mga kemikal na katangian ng isang elemento. Upang gawin ito, kailangan mong gamitin ang mga numero ng periodic system bilang isang code na nagpapakita ng istraktura ng atom at ang mga katangian ng elemento. 3.3. Algorithm para sa mga pangkalahatang katangian ng isang elemento atom 1. Ordinal na numero ng elemento (No.). 2. Charge ng nucleus ng isang atom (Z). 3. Ang bilang ng mga proton sa nucleus ng isang atom (p+). 4. Relative atomic mass (Ar). 5. Bilang ng mga neutron sa nucleus ng isang atom (hindi). 6. Kabuuang bilang ng mga electron sa isang atom (ē). 7. Numero ng panahon → bilang ng mga antas ng enerhiya. 8. Numero ng pangkat, subgroup (pangunahin o gilid) → numero ē sa panlabas na antas ng atom. 8.1. Ang pangunahing subgroup → numero ē sa panlabas na antas ay katumbas ng numero ng pangkat. 8.2. Ang side subgroup number ē sa panlabas na antas ay 2, anuman ang numero ng pangkat (o 1). 9. Suriin kung ang isang elemento ay metal o di-metal (numero ē sa panlabas na antas). 10. Tukuyin kung saang elektronikong pamilya kabilang ang elemento (s, p o d) at aling ranggo sa mga elemento ng elektronikong pamilyang ito. 11. Gumawa ng electronic formula, i-highlight ang mga valence electron. 11.1. Para sa isang elemento ng pangunahing subgroup - mga electron ng panlabas na antas. 11.2. Para sa isang elemento ng side subgroup - mga electron ng panlabas na antas at d - ang sublevel ng penultimate na antas. 12. Lumikha ng mga electron graphic formula (batay sa panuntunan ni Hund), ipakita ang distribusyon ng mga valence electron sa mga antas at sublevel sa normal at nasasabik na mga estado. 13. Pangalanan ang mga estado ng oksihenasyon ng elemento. 14. Isulat ang mga formula ng pinakamahalagang compound na tumutugma sa mga estado ng oksihenasyon ng elemento (oxides, hydroxides, hydrogen compounds). 15. Ilarawan ang mga katangian ng pinakamahalagang compound. 24 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency 16. Ibunyag ang kahalagahan ng elemento at mga compound nito para sa mga halaman, para sa agrikultura, para sa industriya. Mga Halimbawa: Nitrogen N 1) No. 7 9) Non-metal (tumatanggap ng ē, ngunit maaari ring magbigay ng 2) +7 (nucleus charge) 3) 7р+ 10) 3rd р – elemento 4) Ar = 14 11) Electronic formula: 5 ) 7no 1s22s22p3 valence level 6) Total 7 ē 7) II period – dalawang energy level 12) Electron graphic formula: 8) V group, pangunahing subgroup – 5 ē excitation ay imposible sa external level 13) Oxidation states: – 3, +1 , +2, +3, +4, +5. 14) Mga pormula ng pinakamahalagang compound 3 1 N H3 → ammonia NH4OH → NH4Cl, NH4NO3, (NH4)SO4 ammonium hydroxide ammonium salts Ammonium mineral fertilizers Mga compound ng oxygen: 2 2 1 2 walang malasakit na mga oxide N 2 2 → NO – NO 3 N 2 O3 → nitrous acid 4 2 brown gas N O2 – 5 2 НNO3 → N 2 O5 → nitric acid salts - nitrites – NaNO2 salts - nitrates – KNO3, Ca(NO3)2, NH4NO3 nitrate nitrogen fertilizers (nitrate) Nitrogen ay ang pinakamahalagang macroelement. Phosphorus Р Р 1s22s22p63s23р3_ valence level Electron-graphic formula ng nucleus) nt na antas Nakasaad sa oksihenasyon: -3, +3, +5 25 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency Ang pinakamahalagang phosphorus compounds 3 1 3 2 3 RN 3; P2 H 4 P2 O 3 2 P2 O 5 → H3PO4 → salts - phosphates → H3PO3 → salts-phosphites phosphorous acid Mga anyo ng phosphoric acid: HPO3 - meta - H3PO4 - ortho - H4P2O7 - pyro - Na3PO4 Na2HPO4 NaH2PO4 Na2HPO4 Caphorus 2 – calcium dihydrogen phosphate (superphosphate) CaHPO4∙2H2O – calcium hydrogen phosphate (precipitate) Ca3(PO4)2 ↓ - calcium phosphate (phosphate flour) Ang posporus ang pinakamahalagang macronutrient. d – mga elemento ng malalaking panahon Sa malalaking panahon (4, 5, 6, 7), 10 d – ang mga elemento ay ipinakilala sa pagitan ng s- at d- elemento, kung saan pinupuno ng mga electron ang d – sublevel ng pangalawang antas mula sa labas. Ang lahat ng d-element, anuman ang numero ng pangkat, ay may dalawang electron sa panlabas na antas (o isang electron kung ang electron leakage ay nangyari). Samakatuwid, ang mga elemento ng d ay nagpapakita ng mga katangian ng metal. Sa d-element, ang valence electron ay ang mga electron ng dalawang antas - ang panlabas na antas at ang d-sublevel ng penultimate na antas, iyon ay, (n – 1)d at nSnP. Ang d–element ay bumubuo ng mga side subgroup ng periodic table. Karamihan sa mga d - metal ay may ilang mga estado ng oksihenasyon, kaya ang kanilang mga compound ay nagpapakita ng mga katangian ng redox. Ang mga oxide at hydroxides ng d-element ay may basic, amphoteric o acidic na katangian depende sa antas ng oksihenasyon ng d-element na bumubuo sa kanila. d– ang mga metal ay mahusay na mga ahente sa pagpapakumplikado at bumubuo ng mga matatag na kumplikadong compound. d – mga metal manganese, kobalt, tanso, sink ay mahahalagang elemento ng bakas. Ang mga sulpate ng mga metal na ito ay ginagamit bilang microfertilizers, na ginagamit para sa pre-sowing treatment ng mga buto at foliar feeding ng mga halaman. Halimbawa: Iron Fe Fe 1s22s22p63s23р63d64s2 valence level No. 26 26 ē 6th d-element Electron graphic formula Mga estado ng oksihenasyon ng Fe: +2, +3, +6. 26 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Ang pinakamahalagang compounds 2 Fe O → Fe(OH)2 pangunahing basic oxide properties 3 H3FeO3 → ferrite salts KFeO2 Fe2 O3 → Fe(OH)3 mahina mahina amphoteric amphoteric properties ng Н2О НFeO2 6 Fe O3 → acidic properties ng H2FeO4 → iron acid K2FeO4 salt-ferrates (oxidizing agents) Ang iron ay isang mahalagang trace element. 3.4. Periodicity ng mga pagbabago sa mga katangian ng mga elemento at kanilang mga compound Pana-panahong nagbabago ang mga katangian ng mga elemento ng kemikal. Pana-panahong nagbabago: atomic radii (R); enerhiya ng ionization (potensyal ng ionization I); electron affinity (E) electronegativity (χ) χ=I+E o χ= I E . 2 Ang radii ng mga atomo (R) sa isang panahon ay bumababa sa pagtaas ng atomic number (horizontal periodicity). Dahilan: Ang singil ng atomic nucleus ay tumataas, ngunit ang bilang ng mga antas ng enerhiya sa isang panahon ay pare-pareho. Kung mas maliit ang radius, mas mahirap para sa atom na ibigay ang mga electron (nababawasan ang mga katangian ng metal). Sa mahabang panahon ang mga sumusunod ay sinusunod: 1. d – compression (pagbaba ng radius sa hilera ng d – mga elemento); 2. f - compression (pagbaba ng radius sa hilera ng f - mga elemento); a) sa panahon VI - lanthanide compression; b) sa panahon ng VII - actinoid compression. Sa mga grupo, habang tumataas ang serial number, tumataas ang radii ng mga elemento (ang pangunahing pattern). Dahilan: Pagtaas sa bilang ng mga antas ng enerhiya. Bunga: Tumaas na kakayahang mag-abuloy ng mga electron → tumaas na mga katangian ng metal. Talahanayan 3.2 - Normal na pagbabago sa radius sa pangkat ng IA Element R, nm Li 0.155 Na 0.189 K 0.236 Rb 0.248 Ang mga katangian ng metal ng mga elemento ay tumataas. 27 Cs 0.268 Fr 0.280 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Talahanayan 3.3 - Paglabag sa pattern ng mga pagbabago sa R ​​dahil sa f - compression sa IB group Element R, nm Cu 0.128 Ag 0.144 Au 0.144 Sa pangalawang subgroup , bumababa ang mga elemento ng metallic properties (ang impluwensya ng lanthanide compression). Ang enerhiya ng ionization ay ang enerhiya na kinakailangan upang alisin ang isang elektron mula sa isang atom. Ang potensyal ng ionization I ay ang pinakamaliit na boltahe (sa electron volts) na dapat ilapat sa isang atom upang alisin ang isang elektron mula dito. Ang potensyal ng ionization I ay nagpapakilala sa metal at pagbabawas ng mga katangian ng mga elemento. E0 = E+ + ē atom ion Pangkalahatang pattern: Sa mga panahon na tumataas ang atomic number, tumataas ang potensyal ng ionization. Ang halaga ng I ay umabot sa pinakamataas nito sa pagtatapos ng panahon. Pangkalahatang pattern: Ang mga potensyal ng ionization sa mga grupo ay bumababa sa pagtaas ng atomic number. Paglabag sa pangkalahatang pattern: (impluwensya ng antas ng pagpuno ng sublevel). Ang mga sublevel na ganap na napuno o kalahating napuno ng mga electron ay ang pinaka-stable (I tumaas). Talahanayan 3.4 - Impluwensiya ng antas ng pagpuno ng sublevel sa potensyal ng ionization Element Valence electron I, eV N 2s22p3 14.53 O 2s22p4 13.61 Talahanayan 3.5 - Impluwensiya ng lanthanide compression sa potensyal ng ionization Element R, nm I, eV Cu 70.748 .57 Au 0.144 9.22 Ang electron affinity (E, eV) ay ang enerhiyang inilalabas kapag ang isang electron ay idinagdag sa isang atom na nagpapakilala sa mga di-metal, oxidizing na katangian ng mga elemento. Pangkalahatang pattern: Sa panahon na tumataas ang atomic number, tumataas ang electron affinity. Sa isang grupo, habang tumataas ang atomic number, bumababa ang electron affinity. 28 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Talahanayan 3.6 - Pagbabago sa halaga ng electron affinity sa pangkat VII - A Element E, eV F 3.62 Cl 3.82 Br 3.54 J 3.24 Electronegativity (χ) ay ang kakayahan ng mga atom sa isang molekula upang makaakit ng mga electron sa kanilang sarili. Ang isang sukatan ng electronegativity ay itinuturing na enerhiya na katumbas ng kabuuan ng ionization energies (I) at electron affinity (E) χ = I+E. Karaniwang ipinapalagay na ang Li 1. Karaniwan, ang hangganan sa pagitan ng mga metal at di-metal ay 2 (o 1.7). nonmetal na metal 2< 2 χ >2 Larawan 3.1. Karaniwang hangganan ng mga metal at di-metal Talahanayan 3.7 - Electronegativity ng mga atom ng ilang elemento Element χ Na 1.01 Mg 1.23 Al 1.47 metal Ge 2.02 Cl 2.83 F 4.10 non-metal Pana-panahong nagbabago ang mga katangian ng kemikal ng mga elemento. Sa panahon, ang mga katangian ng mga elemento ay nagbabago mula sa metal tungo sa non-metallic at sa inert (noble) na gas. Pana-panahong nagbabago ang mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento. Ang estado ng oksihenasyon ay ang singil ng isang atom sa isang tambalang karaniwang ipinapalagay na ionic. Ang pinakamataas na estado ng oksihenasyon ay ang pinakamalaking positibong halaga nito. Ito ay katumbas ng numero ng pangkat. Mga Pagbubukod: O, F, Fe, Cu, Ag, Au. Ang pinakamababang estado ng oksihenasyon ay pinakamaliit na halaga kanya. Ang lahat ng iba pang mga estado ng oksihenasyon ay intermediate o intermediate. Ang estado ng oksihenasyon ay may (+) o (–) na tanda. Ang patuloy na oksihenasyon ay nagsasaad: 1) alkali metal ng I A-group: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr: +1 2) metal ng II A-group: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra: + 2 3 ) Al: +3 4) H: +1 (exception: NaH hydrides) 5) O: – 2 (exception: OF2) 6) Ang oxidation state ng atom ay zero (ang atom ay electrically neutral) 7) Ang ang estado ng oksihenasyon ng molekula ay zero (ang molekula ay neutral sa kuryente) neutral). Pana-panahong nagbabago ang valency ng mga elemento. Ang Valence ay sinusukat sa pamamagitan ng bilang ng mga kemikal na bono kung saan ang isang partikular na atom ay konektado sa iba pang mga atomo. Walang sign si Valence. Ang mga halaga ng estado ng oksihenasyon at valence ay maaaring hindi magkatugma. 29 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Talahanayan 3.8 – Oxidation state at valence ng nitrogen sa NH3 at NH4Cl Substance NH3 NH4Cl Oxidation state ng nitrogen –3 –3 Valency ng nitrogen 3 4 Ang mga katangian ng mga elemento ng kemikal ay nakakaapekto sa mga katangian ng kanilang mga kaukulang kumplikadong koneksyon. Scheme 3.2. Mga katangian ng mga katangian ng mga elemento Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili 1. Ibigay ang pagbabalangkas ng periodic law ng D.I. Mendeleev. Ipaliwanag kung paano mo ito naiintindihan. 2. Ihambing ang atomic na istraktura at mga katangian ng anumang macroelement at microelement. 3. Ipaliwanag kung bakit ang mga noble gas ay hindi gumagalaw at ang mga alkali metal ay aktibo. 4. Paghambingin ang radii ng mga atom at potensyal ng ionization. 1) sosa at potasa; 2) oxygen at fluorine. 5. Magbigay ng mga halimbawa ng pag-asa ng mga katangian ng mga kumplikadong compound sa mga katangian ng mga elemento na bumubuo sa kanila. MGA SANGGUNIAN Pangunahing 1. Glinka, N.L. Pangkalahatang kimika /N.L. Glinka – M.: KNORUS, 2009. – 752 p. 2. Knyazev, D.A. Inorganikong kimika/D.A. Knyazev, S.N. Smarygin – M.: Bustard, 2004. – 592 p. 3. Ryazanova, G.E. Pangkalahatan at di-organikong kimika. Mga talahanayan at diagram / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University", 2006 - 284 p. 30 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency Karagdagang 1. Inorganic chemistry (biogenic at abiogenic na elemento): Textbook / ed. V.V. Egorova. – St. Petersburg: Lan Publishing House, 2009. – 320 p. 2. Guzey, L.S. Pangkalahatang kimika / L.S. Guzey, V.N. Kuznetsov, A.S. Guzey. – M.: Publishing house. Moscow State University, 1999. - 333 p. 3. Agafoshin, N.P. Periodic law at periodic system D.I. Mendeleev. / N.P. Agafoshin - M.: Edukasyon, 1973. - 208 p. 4. Dmitriev, S.N. Pagkilala sa kemikal at pag-aaral ng mga katangian ng mga superheavy metal. Ebolusyon ng periodic system D.I. Mendeleev / S.N. Dmitriev – Abstract ng mga ulat ng XVIII Mendeleev Congress on General and Applied Chemistry: Sa 5 volume. ; v.1. – M.: Granitsa, 2007. – P. 47. 31 Copyright JSC “CDB “BIBKOM” & LLC “Agency Kniga-Service” Lecture 4 MANIFESTATION NG PERIODIC LAW SA ACID-BASE PROPERTIES NG INORGANIC COMPOUNDS 4.1. Genetic na relasyon ng mga pangunahing klase ng inorganic compound Mayroong isang malaking bilang ng mga inorganic compound sa kalikasan na nabibilang sa isang maliit na bilang ng mga pangunahing klase ng inorganic compound. Ang mga oxide at hydroxides ay naiiba sa antas kung saan sila nagpapakita ng mga pangunahing o acidic na katangian. Ang mga hydroxide ay nag-iiba sa lakas ng electrolyte. Ang bawat sangkap, bilang karagdagan, ay mayroon ding sariling mga indibidwal na katangian. Kinakailangang malinaw na isipin ang dialectic na ito ng mga kemikal na katangian ng mga elemento upang maisip ang dialectic ng mga kemikal na katangian ng mga kumplikadong compound. Ang mga katangian ng mga pangunahing klase ng mga inorganikong compound ay nakakatulong upang maunawaan ang pana-panahong batas at nagpapahintulot sa amin na umasa dito bilang isang maaasahang pundasyon ng kaalaman. Sa lahat ng mga phenomena at proseso ng kalikasan, may mga magkasalungat, kapwa eksklusibo, magkasalungat na mga hilig. Ang mga magkasalungat na uso na ito ay makikita sa mga katangian ng mga metal na atom na maaaring mag-abuloy ng mga electron, at sa mga katangian ng mga non-metal na atomo na maaaring makakuha ng mga electron. Habang nagiging mas kumplikado ang komposisyon ng mga sangkap, patuloy na lumilitaw ang mga magkasalungat na uso na ito. Ang mga karaniwang metal at elemento ng transisyon sa mga mababang estado ng oksihenasyon ay bumubuo ng mga pangunahing oksido, habang ang mga tipikal na nonmetals at mga elemento ng paglipat sa mga estado ng mataas na oksihenasyon ay bumubuo ng mga acidic na oksido na may magkasalungat na katangian. Sa karagdagang komplikasyon ng komposisyon ng mga sangkap, ang mga hydroxides ay nabuo, na may mga base na naaayon sa mga pangunahing oksido, at mga acid na naaayon sa mga acidic na oksido. Ang mga base at acid ay kabaligtaran din sa mga katangian. Kaya, ang isang pagbabago sa komposisyon ng mga sangkap ay humahantong sa isang pagbabago sa kanilang mga katangian. Ang kaibahan sa mga katangian ng mga metal at di-metal ay tumutukoy sa kaibahan sa mga katangian ng parehong mga basic at acidic oxide at mga base at acid. Ito ay patunay na ang mga katangian ng mga kumplikadong sangkap ay nasa dialectical na pagdepende sa mga katangian ng mga atomo ng mga elemento, at, samakatuwid, sila ay magkakaugnay at magkakaugnay. Ang pagbuo ng kemikal na anyo ng paggalaw ng bagay ay ipinahayag sa komplikasyon ng komposisyon at mga katangian ng mga sangkap. Sa katunayan, ang periodic law ay naglalaman ng ideya na ang mga katangian ng mga kumplikadong compound ay nakasalalay sa mga katangian ng mga elemento kung saan sila nabuo. Samakatuwid, dapat asahan, halimbawa, na ang mga metal ng iba't ibang aktibidad ay tumutugma sa mga kumplikadong compound na naiiba sa mga katangian mula sa bawat isa, at ang mga metal at di-metal na sa panimula ay naiiba sa bawat isa ay tumutugma sa mga kumplikadong compound na lubhang naiiba mula sa. isa't isa. Ang mga kumplikadong compound ay nabuo mula sa mga simpleng sangkap. Ang pinakasimpleng mga kumplikadong compound ay mga oxide. Ang mga oxide ay mga kumplikadong sangkap na binubuo ng dalawang elemento, ang isa ay oxygen. Kapag ang molekula ng oksido ay kumplikado sa pamamagitan ng pagdaragdag ng tubig (direkta o hindi direkta), ang mga hydroxide ay nakuha. Ang pagkakaroon ng mga pangunahing klase ng inorganic compounds ay sumasalamin sa pag-unlad ng inorganic na bagay. 32 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency Scheme 4.1. Genetic na relasyon ng mga pangunahing klase ng inorganic compound at mga antas ng pagbuo ng isang kemikal na substance Talahanayan 4.1 - Mga antas ng pagbuo ng isang kemikal na substance 4 3 2 1 Salts Hydroxides Oxides Mga atom ng elemento Ang mga kemikal na phenomena ay nailalarawan sa pamamagitan ng panloob na hindi pagkakapare-pareho. Ito ang dahilan ng pagkakaiba-iba ng mga katangian ng kemikal at ang imposibilidad na ipaliwanag ang mga ito sa loob ng balangkas ng pinakamahusay na mga scheme nang walang anumang mga pagbubukod na lampas sa balangkas na ito. 4.2. Mga kemikal na katangian ng mga oxide, base, acids at salts Basic oxides Basic oxides ay kumplikadong mga sangkap na binubuo ng isang metal at oxygen, kung saan ang mga base ay tumutugma bilang hydroxides. Talahanayan 4.2 – Mga pattern ng pagbuo ng mga metal Mga kemikal na katangian ng mga pangunahing oksido Ang mga pangunahing oksido ay tumutugon: 1) na may mga acidic na oksido: Na2O + CO2 = Na2CO3; 2) na may mga acid: CaO + H2SO4 = CaSO4 + H2O; 3) na may tubig (mga oksido ng mga pinaka-aktibong metal lamang - alkali at alkaline na lupa) tumutugon: CaO + H2O = Ca(OH)2 CuO + H2O 33 ay hindi gumagana Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Acidic oxides Ang Acidic Oxides ay mga kumplikadong sangkap na binubuo ng isang non-metal at oxygen, kung saan ang mga acid ay tumutugma bilang hydroxides. Talahanayan 4.3 – Mga pattern ng pagbuo ng mga di-metal Mga kemikal na katangian ng mga acid oxide Ang acid oxide ay tumutugon: 1) na may mga pangunahing oksido: SO3 + Na2O = Na2SO4; 2) na may mga base: CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O; 3) na may tubig: SO3 + H2 O = H2SO4. Mga Base Ang mga base ay mga sangkap na binubuo ng isang metal at hydroxyl group na OH–. Ang mga base ay mga sangkap na naghihiwalay upang bumuo ng mga hydroxide ions na OH–. Napaka-aktibong mga metal na alkali (pangkat 1, pangunahing subgroup: Na, K, atbp.) Ang mga alkaline na metal na lupa (pangkat 2, pangunahing subgroup: Ca, Sr, Ba) ay bumubuo ng mga matibay na base (alkalis). NaOH, KOH , Ca(OH)2, Ba(OH)2). Mga mababang-aktibong metal (lahat maliban sa alkali at alkaline na lupa): Al, Zn, Cu, Fe, Pb ay bumubuo ng mga mahinang base. Ang mga ito ay hindi gaanong natutunaw sa tubig at bahagyang humiwalay: (Cu(OH)2↓, Fe(OH)3↓). Ang mas aktibong mga metal na may mas mababang antas ng oksihenasyon ay bumubuo ng mas malalakas na base 2 3 Fe (OH)2 > Fe (OH)3 Paghahanda ng matibay na base 1) oxide na may tubig: CaO + H2O = Ca(OH)2; 2) metal na may tubig: 2Na + H2O = 2NaOH + H2; 3) electrolysis ng solusyon sa asin: NaCl, KCl. 34 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Paghahanda ng mga mahihinang base Salt ng isang mababang-aktibong metal na may alkali: FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2↓ + Na2SO4. Mga kemikal na katangian ng mga base Ang mga base ay tumutugon: 1) na may mga acid (reaksyon ng neutralisasyon): 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O; 2) na may mga acid oxide: 2NaON + CO2 = Na2CO3 + H2O; 3) na may mga asin (kung may namuo): 2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2 ↓ + Na2SO4. Panuntunan: Ang mga natutunaw na asin ng mga low-reactive na metal ay tumutugon sa matibay na base. Propesyonal na kakayahan: Ang paggamit ng microfertilizers CuSO4, FeSO4, MnSO4, atbp. sa alkaline soils ay hindi epektibo, dahil sila ay nagiging hindi matutunaw. Amphoteric hydroxides Ang amphoteric hydroxides ay may dalawahang katangian - parehong mga base at acid sa parehong oras. Tumutugon sila sa parehong mga acid at base. Talahanayan 4.4 – Mga metal na bumubuo ng amphoteric hydroxides (panloob na hindi pagkakapare-pareho ng mga katangian) Mga Elemento ng Pangkat Katayuan ng oksihenasyon I Au +3 II Be, Zn +2 III Al +3 IV Ge, Sn, Pb +2; +4 VI Cr +3 Mga amphoteric na katangian ng zinc hydroxide Zn(OH)2: amphoteric. Zn(OH)2 ↓+ H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O base acid Sa natutunaw: amphote. Zn(OH)2 + 2NaOH = H2ZnO2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O acid base sodium zincate Sa solusyon: Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2 o Na Metals na may parehong estado ng oksihenasyon (+2) ay bumubuo ng amphoteric hydroxides na may katulad na mga katangian: Zn (OH)2, Be(OH)2, Ge(OH)2, Zn(OH)2, Pb(OH)2 Amphoteric properties ng aluminum hydroxide: amphote. 2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6H2O base acid 35 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Sa natutunaw: amphote. Al(OH)3 + NaOH → H3AlO3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O acid base H2O sodium metaaluminate metaaluminum acid HAlO2 Sa solusyon: Al(OH)3 + 3NaOH = Na3 o Na o Na Mga metal na may parehong estado ng oksihenasyon (+3) na anyo amphoteric hydroxides na may katulad na katangian: Al(OH)3, Cr(OH)3, Au(OH)3. Mga Acid Ang mga asido ay mga kumplikadong compound na naghihiwalay upang bumuo ng mga hydrogen cation na H+ (mga proton). Talahanayan 4.5 - Mga acid at asin Pangalan ng acid Hydrochloric (hydrochloric) Nitric Formula ng acid Acid residue Pangalan ng asin Mga halimbawa ng salts HCl Cl – Chlorides NaCl HNO3 Nitrates Sulfates hydrosulfates Phosphates hydrophosphates dihydrogen phosphates sulfites hydrosulfites sulfites hydrosulfides3NO sulfites hydrosulfites 4 (PO4)2 CaHPO4 Ca(H2PO4)2 Na2SO3 NaHSO3 Na2S NaHS Na2CO3 NaHCO3 Na2SiO3 NaHSiO3 NaNO2 Cyanides KCN Sulfur H2SO4 Phosphorus H3PO4 Sulfur H2SO3 Hydrogen sulfide H2S Coal H2CO3 Siliconus Hydrogen NO4–H2CO3 Siliconus Hydrogen NO4 SO4–H2CO3 Siliconus Hydrogen NO4–Nitro 42– H2PO4– SO32– HSO3 – S2– HS– CO32– HCO3– SiO32– HSiO3– NO2– HCN CN– Mga kemikal na katangian ng mga acid Ang mga acid ay nakikipag-ugnayan sa: 1) mga base 2HCl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2H2O; 2) mga pangunahing oksido H2SO4 + CaO = CaSO4 + H2O; 3) mga asing-gamot (kung may nabuong precipitate o gas): 36 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency a) H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl, b) 2HCl + CaCO3 = CaCl2 + CO2 + H2O; 4) Pakikipag-ugnayan ng mga acid sa mga metal Ordinaryong (typical) acids H Cl, H 2 SO4. (detalyado). Ang oxidizing agent ay H+. Ang mga acid ay tumutugon sa mga metal upang maglabas ng hydrogen. Isang serye ng mga boltahe ng mga metal: Li, K, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H Cu, Hg, Ag, Pt, Au Mga metal na matatagpuan sa isang serye ng mga boltahe hanggang sa hydrogen displace hydrogen mula sa mga ordinaryong acid. Sa dilute H2SO4, ang oxidizing agent ay hydrogen cations H+ (tinatanggap nila ang mga electron at binabago ang estado ng oksihenasyon). 0 2 H 2 SO4 Z n abd. 0 2 2е Zn Zn 0 2е 2H 0 Zn SO4 H2 ok H2 1 1 ay hindi pumunta. H 2 SO 4 Cu r dil. 6 5 5 Oxidizing acids: H2 S O4, H N O3, H N O3 conc. conc. div. 6 5 Ang oxidizing agent ay isang acid-forming element: S, N. Ang mga oxidizing acid ay tumutugon sa mga metal nang hindi naglalabas ng hydrogen. Ang mga oxidizing acid ay maaari ring tumugon sa Cu, Hg, Ag (nang hindi naglalabas ng hydrogen). Ang concentrated H2SO4 ay tumutugon sa mga metal nang hindi naglalabas ng hydrogen (ang oxidizing agent ay ang SO 42 ion, ibig sabihin, S). 0 2е Cu sol 6 S 2 Cu 2е ok l 4 S 1 1 Ang concentrated sulfuric acid H2SO4 passivates Al, Fe, Cr: 3H2SO4 + 2Fe → Fe2O3 + 3SO2 + 3H2O conc. pelikula 37 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Mga katangian ng nitric acid Ang nitric acid ay may mga katangian ng oxidizing. 5 Sa nitric acid, ang oxidizing agent ay NO3 ions (Tumatanggap ang N ng mga electron, binabago ang estado ng oksihenasyon). Kapag ang nitric acid ay tumutugon sa mga metal, hindi inilalabas ang hydrogen. Ang puro HNO3 ay kadalasang nagiging brown gas NO2. 5 4 HNO3 NO 2 kayumangging dulo HNO3 pumasa sa Al, Fe, Cr. conc. HNO 3 Al Al 2 O 3 NO 2 conc. H 2O HNO3 film dissolves Cu, Hg, Ag: conc. HNO 3 Cu conc. Cu NO 3 2 NO 2 H 2O Talahanayan 4.6 - Interaksyon ng nitric acid sa mga metal 5 HNO3 dil. mababang aktibo Cu, Ag, Pb metal ng katamtamang aktibidad Mg, Zn napakaaktibo Na, K, Ca 2 3 NO N2 ;N2 O HNO 3 Cu Cu(NO 3) 2 NO H 2O HNO 3 Zn Zn(NO 3) 2 N 2 H 2O dil. div. HNO 3 Na dil. NaNO 3 NH 3 H 2 O o HNO 3 Na dil. 3 NH 3, NH 4 NO 3 0 NaNO 3 NH 4 NO 3 H 2 O Ang mga produkto ng interaksyon ng dilute acid sa mga metal ay nakadepende sa aktibidad ng metal at sa antas ng dilution ng nitric acid. Kung mas aktibo ang metal, mas nabawasan ang produkto ng pagbabago nito. Kadalasan maraming mga produkto ang nabuo nang sabay-sabay. Tinutukoy ng kinetics ng proseso ang bentahe ng pagbuo ng isa sa kanila. 38 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Salts Ang mga asin ay mga electrolyte na naghihiwalay sa mga metal na cation at anion ng acid residue. Ang mga medium salt ay binubuo ng metal at acid residue. 1 Halimbawa: Na 3 PO 43 – sodium phosphate. Ang mga acid salts (hydrosalts) ay binubuo ng isang metal cation at isang complex anion na naglalaman ng hydrogen at isang acid residue. 1 Halimbawa: Na 2 HPO 42 – sodium hydrogen phosphate. Ang mga pangunahing asin (hydroxo salts) ay binubuo ng isang kumplikadong cation na naglalaman ng isang metal at isang hydroxyl group, at isang acid residue anion. 2 Halimbawa: AlO H Cl 41 – aluminum hydroxychloride. Mga kemikal na katangian ng mga asin Ang mga asin ay tumutugon: 1) na may mga base (kung may nabuong precipitate): FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCl; 2) na may mga acid (kung may namuo o gas na inilabas): AgNO3 + HCl = AgCl + HNO3, Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O; 3) na may mga asin (kung may namuo): Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl 4) na may mga metal (mas aktibo kaysa sa metal na bumubuo ng asin): CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4. 4.3. Periodicity ng mga pagbabago sa acid-base properties ng mga kemikal na substance Ang acid-base properties ng complex compounds ay nakasalalay sa mga katangian ng mga elemento kung saan sila nabuo: 1. Ang mga katangian ng mga elemento sa mga period ay nagbabago mula sa metal tungo sa non-metallic. Alinsunod dito, ang mga katangian ng mga kumplikadong compound (oxides at hydroxides) ay pana-panahong nagbabago mula sa basic hanggang acidic. 2. Ang mga aktibong metal (alkali at alkaline earth) ay bumubuo ng matibay na base (alkalis); 3. Ang mga hindi gaanong aktibong metal ay bumubuo ng mga mahihinang base; 4. Ang mas aktibong mga metal na may mas mababang estado ng oksihenasyon ay tumutugma sa mas malakas na mga base; 5. Ang mas aktibong nonmetals na may mas mataas na estado ng oksihenasyon ay tumutugma sa mas malakas na mga acid; 6. Ang mga aktibong nonmetals ay tumutugma sa mga malakas na acid. 39 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency 4.4. Mga tanong ng propesyonal na kakayahan 1. Ang superphosphate Ca(H2PO4)2 ay hindi ipinapayong gamitin sa alkaline na mga lupa, dahil ito ay nagiging hindi matutunaw na Ca3(PO4)2: Ca(H2PO4)2 + 2Ca(OH)2 = Ca3(PO4)2↓ + 4H2O soluble alkaline medium insoluble 2. Phosphorite flour Ca3(PO4)2 ay ginagamit sa acidic soils, kung saan ito ay unti-unting nagiging soluble calcium dihydrogen phosphate: Ca3 (PO4)2 + H3PO4 → Ca(H2PO4)2 insoluble acidic medium soluble 3. Ang mga microfertilizers (CuSO4, MnSO4 atbp.) ay hindi ipinapayong gamitin sa alkaline soils, dahil nagiging insoluble compound ang mga ito: CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4 soluble alkaline insoluble medium 4. Kapag lime acidic soils, limestone CaCO3 o dolomite harina CaCO3 MgCO3 ay idinagdag sa lupa. Sa acidic na lupa, ang mga proseso ay maaaring mangyari dahil sa kung saan ang kaasiman ng lupa ay bumababa: +H+ Ca2+ + CO2 + H2O a) CaCO3 +H+ Ca(HCO3)2 → Ca2+ + HCO 3 b) Limestone CaCO3 ay nakikipag-ugnayan sa mga H+ cations ng soil absorption complex ( PPK): N PPK N CaCO 3 PPK Ca 2 CO 2 H 2O 5. Kapag nag-gypsum ng alkaline saline soils, idinaragdag ang gypsum CaSO4 2H2O sa lupa. Sa lupa ng soda salinization, ang mga sumusunod na proseso ay nagaganap: a) Na 2 CO3 CaSO4 CaCO3 Na 2SO 4 nagpapabuti sa lupa - madali itong nahuhugasan ng ulan, irigasyon b) PPC Na Na CaSO 4 PPC Ca 2 Na 2 SO 4 ay madaling mahugasan Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili 1. Ilista ang mga pangunahing klase ng mga inorganic compound sa pagkakasunud-sunod ng kanilang pagiging kumplikado. 2. Gamit ang genetic diagram, ipaliwanag ang mga kemikal na katangian ng bawat klase ng mga inorganic compound. 3. Ipaliwanag ang algorithm para sa pag-compile at pagsuri ng mga formula ng mga kumplikadong kemikal na sangkap. Magbigay ng halimbawa. 4. Kumpletuhin ang mga equation ng mga posibleng reaksyon: 1) CaO + H2O → 6) NaOH + Zn(OH)2 → 2) CuO + H2O → 7) Na2SO4 + KCl → 3) Cu + HCl → 8) Na2SO4 + BaCl2 → 4 ) Cu + HNO3 (conc.) → 9) CaCO3 + HCl → 5) NaOH + Ca(OH)2 → 10) CaCO3 + H2SiO3 → 5. Gumuhit ng genetic diagram ng mga pangunahing klase ng inorganic compound. 40 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency 6. Isulat ang mga formula ng mga sumusunod na compound: sodium sulfate, aluminum chloride, calcium phosphate, calcium dihydrogen phosphate, copper nitrate, aluminum hydroxychloride, aluminum hydrosulfate, sodium hydrosulfide. 7. Magbigay ng halimbawa ng pag-asa ng mga katangian ng acid-base ng isang kemikal na tambalan sa mga katangian ng elementong bumubuo nito 8. Ipaliwanag kung bakit hindi angkop na gumamit ng superphosphate at microfertilizers (manganese sulfate, copper sulfate) sa mga alkaline na lupa. . 9. Anong mga proseso ang maaaring mangyari sa lupa sa panahon ng chemical reclamation ng a) acidic soils b) alkaline soils 10. Aling microfertilizer FeSO4 o ZnSO4 ang mas madaling maabsorb sa alkaline soils? MGA SANGGUNIAN Pangunahing 1. Ryazanova, G.E. Pangkalahatan at di-organikong kimika. Mga talahanayan at diagram / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University", 2006 - 284 p. 2. Ryazanova, G.E. Inorganic at analytical chemistry / G.E. Ryazanova - Saratov: Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University", 2006. - 172 p. Karagdagang 1. Klinsky, G.L. Inorganic chemistry / G.L. Klinsky, V.D. Skopintev. – M.: Publishing house. MSHA, 2001. – 384 p. 2. Egorov, V.V. Kimika sa kapaligiran. /V.V. Egorov. – St. Petersburg: Lan Publishing House, 2009. – 192 p. 3. Vlasov, V.M. Mga pagkakamali na humahantong sa pagsabog. / V.M. Vlasov // Chemistry at buhay. – 2006. – Bilang 7. – p. 60. 4. http://www.online-knigi.com/biologiya/agrohimiya-uchebnik-skachat.html 41 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Talahanayan 4.7 - Mga katangian ng mga elemento ng III na panahon at kaukulang im oxides and hydroxides Element R ng atom R ng ion J, eV Properties Na 0.189 0.80 5.14 active metal Oxide Na2O basic oxide Hydroxide NaOH strong base Mg 0.160 0.740 7.65 less active metal MgO weak basic oxide Mg(OH)2 0.074 Kd (dissociation constant) Al 0.143 0.570 5.99 kahit na hindi gaanong aktibo amphoteric metal Al2O3 amphoteric oxide Al(OH)3 mahinang base na may amphoteric (dual - parehong basic at acidic) 4 10-13 (acid. ) 1.38 10-9 (basic) 42 Si 0.134 0.390 8.15 bahagyang aktibo non-metal SiO2 mahina acidic oxide H2SiO3 mahina acid, hindi matutunaw sa tubig P 0.130 0.350 10.49 mas aktibo non-metal oxide P2O2 katamtamang acidic P2O2 katamtamang acid. 10-10 7.52 10-3 S 0.104 0.290 10.36 active nonmetal SO3 strongly acidic oxide H2SO4 strong acid Cl 0.999 0.260 13.01 very active nonmetal Cl2O7 strongly acidic oxide Design HClO4 at very strong acid KEMIKAL PAGBUBUKSI 5.1. Mga modernong ideya tungkol sa pagbubuklod ng kemikal Sa ilalim ng mga ordinaryong kondisyon, kakaunti ang mga sangkap na binubuo ng mga indibidwal na atomo. Ito ay mga inert gas (halimbawa, helium He). Ang natitirang mga sangkap ay binubuo ng mas kumplikadong mga particle (molecular, molekular ions, radicals). Ang molekula ay isang koleksyon ng mga atomo na may ilang mga katangiang katangian. Ang mga katangian ng isang molekula ay nakasalalay sa lakas ng mga bono ng kemikal at ang geometry ng molekula. Ang geometry ng isang molekula ay ang spatial na istraktura ng molekula, na tinutukoy ng mga anggulo ng bono at ang mga haba ng bono ay nabuo mula sa mga atomo kung saan nangyayari ang isang kemikal na bono. Mayroong iba't ibang mga kahulugan ng konsepto ng "chemical bond". Ang kemikal na bono ay ang kababalaghan ng pagsasama ng mga atomo sa mga molekula (L.S. Guzei). Ang isang kemikal na bono ay ang pakikipag-ugnayan ng mga atomo, na humahantong sa pagbuo ng mga molekula at kristal ng simple at kumplikadong mga sangkap at tinitiyak ang kanilang katatagan (D.A. Knyazev). Ang kemikal na bono ay isang hanay ng mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga electron at nuclei, na humahantong sa pagsasama ng mga atomo sa mga molekula (Yu.A. Ershov). Ang teorya ng kemikal na bono ay isang sangay ng kimika kung saan ang mga katangian ng mga bono ng kemikal ay ginagamit upang ilarawan ang mga katangian ng mga compound ng kemikal. Sa kasalukuyan, walang pinag-isang teorya ng pagbubuklod ng kemikal. Mayroong ilang mga teorya ng chemical bonding (valence bond method, molecular orbital method, crystal field theory). 5.2. Mga pangunahing prinsipyo ng valence bond method (VBC) W. Heitler at F. London (1927) Ang isang kemikal na bono ay isinasagawa ng dalawang electron na may magkasalungat na mga spin. Ang chemical bond ay two-electron, two-center, localized. Ang isang kemikal na bono na isinasagawa ng mga pares ng elektron ay tinatawag na covalent. Sa kasalukuyan, ang paraan ng valence bond ay mahalaga para sa isang husay na pag-unawa sa katangian ng mga kemikal na bono 5.2.1. Mga mekanismo ng pagbuo ng isang covalent bond Mekanismo ng palitan Ang isang kemikal na bono ay nabuo dahil sa overlap ng dalawang one-electron orbital (Fig. 1). Larawan 5.1. Scheme ng overlap ng atomic electron clouds ayon sa exchange mechanism Kapag nabuo ang chemical bond, bumababa ang energy ng system, na umaabot sa minimum. 43 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Donor-acceptor na mekanismo ng pagbuo ng bono Ang kemikal na bono ay nabuo kapag ang dalawang-electron na orbital ng isang atom ay nagsasapawan sa libreng orbital ng isa pang atom. Larawan 5.2. Scheme ng overlap ng mga atomic electron orbitals ayon sa mekanismo ng donor-acceptor . Sa kasong ito, ang donor ay ammonia nitrogen, na mayroong non-bonding electron pair, at ang acceptor ay hydrogen cation, na mayroong libreng orbital. Ang mga compound ng ammonium - NH4NO3 (ammonium nitrate), (NH4)2SO4 (ammonium sulfate), NH4Cl (ammonium chloride), NH4H2PO4 at (NH4)2HPO4 (ammophos) - ay mahalagang mineral fertilizers. Ang kanilang produksyon sa industriya ay batay sa mga reaksyon: HCl → NH4Cl: NH3 + HNO3 → NH4NO3 2 NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 NH3 + H3PO4 → NH4H2PO4 2 NH3 + H3PO4 → (NH4.2HPO4: NH4.2HPO4: NH3. Covalent bond Kapag nabuo ang isang kemikal na bono, ang enerhiya ng system ay bumababa at umabot sa pinakamababa. Ang pagbuo ng isang chemical bond ay isang exothermic na proseso. Ang isang covalent bond ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na katangian: Ang haba ng bono ay ang distansya sa pagitan ng nuclei sa molekula. Kung mas maikli ang haba ng bono, mas malakas ang bono ng kemikal. Ang enerhiya ng bono ay ang enerhiya na inilabas sa panahon ng pagbuo ng isang kemikal na bono (kJ/mol). Kung mas mataas ang nagbubuklod na enerhiya, mas malakas ang bono. Ang saturation ng bono ay ang kakayahan ng mga atomo na bumuo ng isang tiyak na limitadong bilang ng mga covalent bond. 44 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency Scheme 5.1. Mga katangian ng mga covalent bond 5.2.3. Mga uri ng mga bono ng kemikal - ang isang bono ay nabuo kapag ang mga orbit ng elektron ay nagsasapawan sa isang linya na nagkokonekta sa mga sentro (nuclei) ng mga atomo. Larawan 5.3. Scheme of formation-bond Ang mga orbital ay nagsasapawan nang malalim, na tinitiyak ang maximum na energy gain. Kung ang isang solong (iisang) bono ay nangyayari sa pagitan ng dalawang mga atomo, kung gayon ito ay isang bono. Ang -bond ay nabuo sa pamamagitan ng magkakapatong na mga p-orbital na matatagpuan patayo sa pangunahing linya ng bono. Larawan 5.4. Scheme of -bond formation Dalawang lugar ng overlap ang lumitaw, sa magkabilang panig ng tuwid na linya na nagkokonekta sa nuclei ng mga atomo. Ang π bond, na hindi gaanong malakas kaysa sa - bond, ay unang nasisira. Ang isang π bond ay nabubuo lamang kapag ang isang - bond ay naroroon. Malaki ang pagkakaiba ng mga koneksyong ito. Sa paligid ng koneksyon, posible ang libreng pag-ikot ng ehe. Imposible ang pag-ikot sa paligid ng π bond, dahil mayroon itong dalawang magkasanib na rehiyon. 45 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Multiplicity of chemical bonds Ang covalent bond na isinasagawa ng isang electron pair ay tinatawag na single. Ang multiplicity ng isang kemikal na bono ay ang bilang ng mga pares ng elektron na bumubuo ng mga bono (doble o triple bond). Ang mga katangian ng mga kemikal na sangkap, ang kanilang aktibidad, ay nakasalalay sa bilang ng mga pares ng elektron na bumubuo ng mga bono ng kemikal sa mga molekula. Kaya, ang mga unsaturated hydrocarbon na may doble o triple bond (alkenes o alkynes) ay na-oxidized ng potassium permanganate, nagpapadilim ng bromine na tubig, at ang mga saturated hydrocarbon na may isang bond na may unbranched chain ay hindi pumapasok sa mga ganoong reaksyon sa ilalim ng normal na kondisyon. 5.2.4. Mga uri ng kemikal na bono Covalent nonpolar bond Ang isang covalent nonpolar bond ay nabuo sa pagitan ng magkaparehong mga atomo ng parehong elemento na may parehong electronegativity. Non-polar molecules ng mga simpleng substance: H2, O2, N2, Cl2 H + H H:H electron pair is located symmetrically Covalent polar bond Ang covalent polar bond ay nabuo sa pagitan ng mga atomo ng iba't ibang elemento na may iba't ibang electronegativity. HCl, H2O, NH3, H2S Kung mas polar ang isang molekula, mas reaktibo ito karaniwan. Ang polariseysyon ay ang pag-aalis ng nag-uugnay na ulap ng elektron. Ang isang sukatan ng polarisasyon ay ang mabisang atomic charges (q). Maraming simetriko na binuong molekula ng mga kumplikadong sangkap ay non-polar, bagaman ang mga bono sa pagitan ng mga ito ay polar: CH4, CCI4, SO3, BeCl2, CO2, C6H6 O=C=O 8.99∙10-30 C∙m ← → 8.99∙10- 30 C ∙m Ang electric dipole moment sa pagitan ng mga singil ay katumbas ng produkto ng dipole charge at ang distansya = ql (C∙m) Ang mga electric dipole moment ay mga vector quantity, samakatuwid ang dipole moments ng mga bono sa isang molekula ay summed up bilang mga vector. . 5.2.5. Degree ng ionicity ng isang bond 1. Ang kinakalkula na theoretical charge ng isang atom sa isang molecule ay katumbas ng oxidation state 1 1 HF 1 2 H2 O 46 3 1 N H3 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency 2. Ang epektibong singil ng isang atom sa isang molekula ay nagpapakilala sa displacement electron density at natutukoy sa eksperimentong paraan. 0.42 0.42 0.18 0.18 0.05 0.05 H F H Cl H I Ang antas ng ionicity i (%) ay katumbas ng ratio ng epektibong qeff at ang nakalkulang qcalc charge ng atom. qeff i 100%. q calc Talahanayan 5.1 – Degree ng ionicity i(%) ng ilang compound ng kemikal Substance HF LiF NaCl NaF RbCl i (%) 42 84 90 97 99 Ang antas ng ionicity ay katumbas ng pagkakaiba sa electronegativity Δχ ng mga atom na bumubuo ng isang ibinigay na bono . Ang halaga Δχ = 1.7 ay kumbensyonal na kinuha upang tumugma sa antas ng ionicity ng mga bono, katumbas ng 50%. Karaniwang ipinapalagay na ang mga bono na may Δχ >1.7 at i >50% ay ionic, at ang mga bono na may Δχ<1,7 и i <50% - ковалентными полярными. Степень ионности в неполярных молекулах (H2, O2, Cl2) равна нулю. Внесистемной единицей дипольного момента является Дебай (Д). 1Д = 3,33∙10-30 Кл∙м Если дипольный момент молекулы равен нулю, то молекула является неполярной. Если дипольный момент молекулы отличен от нуля, то молекула является полярной. Таблица 5.2 – Зависимость типа химической связи от величины μ (Д) Дипольный момент (Д) Тип химической связи 0 До 4Д 4-11Д неполярная полярная ионная Ионная связь Ионная связь является предельным случаем ковалентной полярной связи. Ионная связь – это химическая связь между ионами, осуществляемая электростатическим притяжением Ионная связь образуется между элементами с резко противоположными свойствами (активными металлами и неметаллами) 47 Ионная связь – это предельно поляризованная связь Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Свойства ионной связи ненаправленность ненасыщаемость соединения с ионной связью легко диссоциируют образуются твердые тела с ионным кристаллическим строением Под действием полярных молекул растворителя происходит электролитическая диссоциация электролитов. Чем более полярна химическая связь, тем легче идет диссоциация. Диссоциация легче всего идет по ионной связи. Таблица 5.3 – Условное деление вещества на полярные и ионные Степень ионности i XA - XB > 50 % < 50% > 1,7 < 1,7 (Д) Тип вещества > 4-11 > 0-4 ionic polar 5.2.6. Hybridization ng atomic orbitals Hybridization ay ang paghahalo ng iba't ibang atomic orbitals, na humahantong sa kanilang pagkakahanay sa hugis at enerhiya. Larawan 5.5. Scheme ng hybridization ng valence orbitals Ang bilang ng hybrid orbitals na nabuo ay katumbas ng bilang ng mga inisyal na atomic orbitals na kalahok sa hybridization. Ang pinakasimpleng mga kaso ng hybridization ay nangyayari kapag ang s- at p-orbitals ay pinaghalo. 1. Sa sp - hybridization, dalawang orbital ang pinaghalo - s (hugis ng bola) at p (hugis ng dumbbell). Sa kasong ito, ang dalawang hybrid na orbital ay nabuo, na may hugis ng isang asymmetric dumbbell. Ang mga ito ay matatagpuan sa parehong linya sa isang anggulo ng 180 °. Tinutukoy nito ang geometry ng mga molekula na may sp-hybridization ng gitnang atom. Ang molekula na ito ay may linear na istraktura. 48 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Ang isang halimbawa ay ang BeF2 molecule, kung saan mayroong sp - hybridization ng beryllium atom sa excited na estado. Larawan 5.6. Diagram ng isang linear molecule BeF2 2 2. Sa panahon ng sp - hybridization, tatlong orbital ang pinaghalo - isa s at dalawang p - orbitals. Sa kasong ito, tatlong hybrid na orbital ang nabuo. Ang mga ito ay matatagpuan sa parehong eroplano at nakatuon sa isang anggulo ng 120 ° sa bawat isa. Ang ganitong uri ng hybridization ay tumutugma sa geometry ng isang patag na tatsulok. Ang isang halimbawa ay ang boron fluoride molecule BF3. Larawan 5.7. Diagram ng isang triangular na molekula ng BF3 3. Sa panahon ng sp3 hybridization, apat na hybrid na orbital ang nabuo. Naka-orient ang mga ito sa isang anggulo na 109°28" sa isa't isa, pinahaba hanggang sa vertices ng tetrahedron. Ang isang halimbawa ay ang CH4 methane molecule, na may hugis ng isang tetrahedron. Figure 5.8. Diagram ng isang tetrahedral methane molecule 4. Sa mga molekula ng ammonia NH3 at tubig H2O, nagaganap din ang sp3 - hybridization ng mga atomo ng nitrogen at oxygen Ang anggulo ng bono sa mga molekulang ito ay malapit sa tetrahedral, ngunit hindi katumbas nito sa molekula ng NH3 107.3° Ang pagbaluktot ng anggulo ng tetrahedron ay nangyayari dahil sa impluwensya ng isang non-bonding orbital Sa molekula ng tubig, ang anggulo ng bond ay 104.5°. 5.9. Diagram ng impluwensya ng mga non-bonding orbital sa geometry ng mga molekula 49 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency 5.2.7 , na isinasagawa gamit ang malayang gumagalaw na mga electron (electron gas). Ang mga tampok na istruktura ng mga metal ay humantong sa mga katangian tulad ng electrical conductivity, thermal conductivity, ductility, at metallic luster. Ang pinakakaraniwang kristal na sala-sala ng mga metal ay kubiko at nakasentro sa mukha. Ang konsepto ng nagbubuklod na enerhiya ay hindi nalalapat sa mga metal na bono dahil sa kanilang multicenter na kalikasan. 5.2.8. Hydrogen bond Ang hydrogen bond ay isang bono sa pagitan ng hydrogen na nakagapos sa isang atom ng isang malakas na electronegative na elemento at isang atom ng parehong elemento ng isa pa (o pareho) na molekula. Ang hydrogen bonding ay dahil sa: 1. Electrostatic attraction sa pagitan ng proton at polar group. 2. Interaksyon ng donor-acceptor. Intermolecular hydrogen bond: 1. H2O association; (H2O)2; (H2O)5; (H2O)n Hydrogen bonds Scheme 5.2. Ang impluwensya ng mga bono ng hydrogen sa mga katangian ng mga kemikal na sangkap 5.3. Ang konsepto ng molecular orbital method (1928-1932) R. Mulliken American physical chemist Mulliken Robert Sanderson. Para sa kanyang pag-aaral ng mga bono ng kemikal at mga elektronikong istruktura ng mga molekula gamit ang molecular orbital method, siya ay ginawaran ng Nobel Prize sa Chemistry (1966). 50 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Mga pangunahing probisyon ng molecular orbital method Ang molekula ay isang set na binubuo ng nuclei at electron, kung saan ang bawat electron ay gumagalaw sa larangan ng lahat ng iba pang electron at lahat ng nuclei. Ang isang kemikal na bono ay maaaring hindi lamang dalawang-electron, kundi pati na rin tatlong-electron, multielectron at multicenter. Ang paraan ng molecular orbitals ay ang paraan ng atomic orbitals na pinalawak sa isang molekula. Ang molecular orbital ay isang linear na kumbinasyon ng mga atomic orbital. Ang molecular orbital wave function ay nakuha sa pamamagitan ng pagdaragdag o pagbabawas ng atomic wave function. Ang bonding orbital ay isang orbital na ang wave function ay nakuha sa pamamagitan ng pagdaragdag ng wave functions ng atomic orbitals. Ito ay may mas kaunting enerhiya kaysa sa isang atomic orbital. Ang isang antibonding orbital ay isang orbital na ang wave function ay nakuha sa pamamagitan ng pagbabawas ng wave functions ng atomic orbitals. Ito ay may mas maraming enerhiya kaysa sa isang atomic orbital. Larawan 5.10. Scheme ng pagbuo ng mga molecular orbitals sa hydrogen molecule H2 Ang paraan ng molecular orbitals ay mas kumplikado kaysa sa paraan ng valence bonds. Gayunpaman, ginagawang posible ng paggamit nito na ipaliwanag ang ilang mga katangian ng mga sangkap na hindi maipaliwanag gamit ang mga valence bond (halimbawa, ang mga paramagnetic na katangian ng oxygen). Intermolecular na pakikipag-ugnayan Ang mga katangian ng isang sangkap ay nakasalalay hindi lamang sa mga katangian ng mga indibidwal na molekula, kundi pati na rin sa kanilang mga asosasyon. Sa estado ng gas, ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula ay mahina, kaya ang mga katangian ng mga indibidwal na molekula ay pinakamahalaga. Sa likido at solidong estado, ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula ay napakahalaga. Ang unibersal na intermolecular interaction na pwersa ay tinatawag na mga puwersa ng van der Waals. 51 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Mayroon silang 4 na bahagi: orientation forces (sa pagitan ng mga polar molecule); inductive forces (sa pagitan ng polar at non-polar molecules); mga puwersa ng pagpapakalat; enerhiya ng pagtanggi ng mga shell ng elektron. Ang praktikal na kahalagahan ng intermolecular na pakikipag-ugnayan ay mahusay. Naiimpluwensyahan nila ang pisikal at kemikal na mga katangian ng mga sangkap. Upang matukoy ang mga ito, ginagamit ang mga diskarte batay sa mga batas ng klasikal na pisika at teoretikal na quantum chemical na pamamaraan. Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili 1. Ano ang chemical bond? 2. Magbigay ng mga halimbawa ng mga substance na may non-polar, polar at ionic bonds. 3. Ipaliwanag ang pagpapakita ng mekanismo ng donor-acceptor ng pagbuo ng bono gamit ang halimbawa ng mga kemikal na katangian ng ammonia. 4. Ipaliwanag ang geometry ng mga molekula na may SP3 - hybridization ng gitnang atom (CH4, NH3, H2O). 5. Paghambingin ang mga katangian ng covalent at ionic bond. 6. Ang mga sangkap na may anong uri ng chemical bond na pinakamadaling maghiwalay? 7. Ilang π bond ang mayroon sa isang sulfuric acid molecule? 8. Paano nagbabago ang polarity ng isang kemikal na bono sa seryeng HCl –––––– NaCl? MGA SANGGUNIAN Pangunahing 1. Glinka, N.L. Pangkalahatang kimika /N.L. Glinka – M.: KNORUS, 2009. – 752 p. 2. Knyazev, D.A. Inorganikong kimika/D.A. Knyazev, S.N. Smarygin – M.: Bustard, 2004. – 592 p. 3. Ryazanova, G.E. Pangkalahatan at di-organikong kimika. Mga talahanayan at diagram / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University", 2006 - 284 p. Karagdagang 1. Klinsky, G.D. Inorganic na kimika /G.D. Klinsky, V.D. Skopintev. – M: Publishing house MCHA, 2001. – 384 p. 2. Gelfman, M.I. Inorganikong kimika / M.I. Gelfman, V.P. Yustratov. – St. Petersburg: Lan Publishing House, 2009. – 528 p. 3. http://www.xumuk.ru/encyclopedia/2/2994.html 4. ru.wikipedia.org 52 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Lecture 6 MODERNONG TEORYA NG MGA SOLUSYON 6.1. Pag-uuri ng mga dispersed system Ang dispersed system ay isang sistema kung saan ang isang substance ay pantay na ipinamamahagi sa anyo ng mga particle sa loob ng isa pang substance. Ang dispersed phase (DP) ay isang pinong hinati na sangkap. Ang dispersion medium (DS) ay isang substance kung saan ang dispersed phase ay ipinamamahagi. Talahanayan 6.1 - Pag-uuri ng mga dispersed system ayon sa antas ng dispersion Coarsely dispersed system Colloidal system Mga tunay na solusyon Ang sumusunod na kahulugan ng solusyon ay kasalukuyang tinatanggap: Ang mga solusyon ay homogenous, thermodynamically stable na mga sistema ng variable na komposisyon, na binubuo ng isang dissolved substance, solvent at mga produkto ng kanilang pakikipag-ugnayan. Ang solvent ay nangingibabaw sa dami. Ang solute ay naroroon sa mas kaunting dami. Ang paglusaw ng isang sangkap ay sinamahan ng mga thermal effect: Talahanayan 6.2 - Thermal effect ng proseso ng dissolution Endothermic process (heat absorption) - breaking of bonds ΔH1 > 0 Exothermic process (heat release) - pagbuo ng mga bagong bond (solvation, hydration ΔH2< 0 общий тепловой эффект: ΔН = ΔН1 + ΔН2 53 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Правило: Подобное растворяется в подобном. Полярные вещества – в полярных растворителях HCl – в H2O полярн. полярн. Неполярные вещества – в неполярных растворителях I2 – в бензоле неполярн. неполярн. 6.2. Способы выражения состава растворов Концентрация раствора – это величина, характеризующая содержание растворенного вещества в определенном массовом или объемном количестве раствора или растворителя. Таблица 6.3 – Способы выражения состава растворов 6.3. Концентрация почвенного раствора и осмос Осмос – это односторонняя диффузия молекул растворителя через полупроницаемые мембраны. Движущими силами осмоса являются: переход в состояние с более низким уровнем энергии; выравнивание концентраций по обе стороны мембраны; увеличение энтропии (неупорядоченности системы). Величина осмотического давления черноземов при орошении составляет 0,5-5,0 МПа, а солонцов в засушливых районах 5-17 МПа. 54 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Таблица 6.4 – Осмотическое давление растительной клетки 6.4. Растворы электролитов 6.4.1. Водные растворы Важнейшим растворителем является вода. Водные растворы имеют огромное значение для живых организмов, в них проходят биохимические процессы. Распространение в природе и применение в промышленности и сельском хозяйстве. Таблица 6.5 – Биологическая роль воды Свойства воды 1. Молекула воды имеет угловую конфигурацию, так как имеет место SP3 – гибридизация электронных орбиталей атома кислорода 2. Электрический дипольный момент μ = 6,17∙10-30 Кл∙м (очень большой) 3. Диэлектрическая проницаемость = 81 (высокая) 4. Молекула воды полярна. 5. Степень ионности связи = 33% 6. Вода - уникальный растворитель. 55 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 7. Молекулы воды образуют водородные связи; вступают в диполь – дипольные и ион-дипольные взаимодействия. В жидком состоянии молекулы воды ассоциированы: (Н2О)2; (Н2О)3; (Н2О)4; (Н2О)х. В kristal na sala-sala yelo, ang bawat oxygen atom ay konektado sa 4 na oxygen atoms ng 4 na molekula ng tubig sa pamamagitan ng apat na hydrogen bond. May mga cavity sa pagitan ng mga molekula ng tubig. Larawan 6.1. Epekto ng impormasyon sa isang kristal ng tubig 6.4.2. Teorya ng electrolytic dissociation Ang mga konsepto ng "electrolytes" at "non-electrolytes" ay kilala na noong ika-19 na siglo. Ang mga electrolyte ay mga sangkap na ang mga solusyon (o natutunaw) ay hindi nagsasagawa ng electric current. Ang mga nonelectrolytes ay mga sangkap na ang mga solusyon (o natutunaw) ay hindi nagsasagawa ng electric current. Para sa pangkalahatang (colligative) na mga katangian ng mga non-electrolyte na solusyon, natuklasan ang batas ng Raoult–van't Hoff: ang pagbaba sa saturated vapor pressure sa itaas ng solusyon, pagtaas ng boiling point, pagbaba ng freezing point ay proporsyonal. sa molar na konsentrasyon ng solusyon. Napag-alaman na ang mga solusyon sa electrolyte ay hindi sumusunod sa batas ng Raoult–van’t Hoff. Para sa mga electrolyte, ang lahat ng colligative properties ay mas mahalaga. Halimbawa, para sa KCl ≈ 2 beses, para sa BaCl2 ≈ 3 beses. Ang problema ay lumitaw: bakit ganito? Noong 1887, iminungkahi ni S. Arrhenius (Sweden) ang teorya ng electrolytic dissociation. Ang electrolytic dissociation ay ang agnas ng mga molekula sa mga ions sa ilalim ng impluwensya ng isang solvent (para sa mga may tubig na solusyon - sa ilalim ng impluwensya ng tubig). Ang mga ion ay mga particle na may singil. Ang mga cation ay may singil (+). Ang mga anion ay may singil (–). Ang mga electrolyte ay mga sangkap na nagsasagawa ng kasalukuyang kasama ng kanilang mga ion. 56 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Mas malaki ang colligative properties ng mga electrolyte solution dahil sa panahon ng dissociation, tumataas ang bilang ng mga particle ng natunaw na substance. HCl = H+ + Cl– 1 particle 2 particles Si Arrhenius ay isang tagapagtaguyod ng pisikal na teorya ng mga solusyon, na nagsasaad na ang solute ay hindi nakikipag-ugnayan sa solvent. DI. Nilikha ni Mendeleev ang teorya ng kemikal ng mga solusyon (1887). Pinatunayan niya na ang isang solute at isang solvent ay nakikipag-ugnayan upang bumuo ng mga solvates (para sa mga may tubig na solusyon - hydrates). Ang mga ito ay berthollides. I.A. Pinagsama ni Kablukov ang pisikal na teorya ng Arrhenius at ang kemikal na teorya ng Mendeleev. Ang teorya ng electrolytic dissociation ay tumaas sa isang bago, mas mataas na antas Ang pangunahing sanhi ng dissociation ay solvation (hydration). Ang ilang mga ion ay lubos na na-hydrated. Kaya, ang enerhiya ng hydration ng hydrogen cation (proton) ay mataas: H+: H+ + H2 O: = H3O+ acceptor donor hydronium cation Walang mga libreng H+ cation sa isang may tubig na solusyon ang mga ito ay na-convert sa malakas na hydronium cation H3O+; 6.4.3. Mga quantitative na katangian ng electrolytic dissociation Mayroong dalawang quantitative na katangian ng electrolytic dissociation - ang antas ng dissociation at ang dissociation constant. 1. Ang antas ng electrolytic dissociation () ay ang ratio ng bilang ng mga molekula na nahati sa mga ion sa kabuuang bilang ng mga molekula ng natunaw na sangkap. Ang antas ng dissociation ay sinusukat sa mga fraction ng isang yunit o bilang isang porsyento: O 1 o O 100%. (%) = Diss 100%. Commun Ang antas ng dissociation ay depende sa: ang likas na katangian ng dissolved substance (mga sangkap na may ionic at highly polar na uri ng mga kemikal na bono ay pinakamahusay na naghihiwalay); sa likas na katangian ng solvent (sa halaga ng dielectric constant nito); sa konsentrasyon ng solusyon (kapag ang solusyon ay natunaw, ang antas ng dissociation ay tumataas); sa temperatura; mula sa pagkakaroon ng mga ions ng parehong pangalan (bumababa ang antas ng dissociation). 57 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Talahanayan 6.6 – Depende sa lakas ng electrolyte sa antas ng dissociation at dissociation constant (Kd) Degree ng dissociation () 30% 3% Lakas ng electrolyte Kd 30%< 3% >10-2 Malakas 10-2 – 10–4 Katamtaman< 10–4 слабый 2. Константа диссоциации Кд находится на основании закона действия масс для слабых электролитов. КА ↔ К+ + А. Кд = . Кд не зависит от концентрации. 6.4.4. Свойства сильных электролитов Сильные электролиты в растворе диссоциированы полностью. Движение ионов стеснено притяжением друг к другу ионов с противоположными зарядами. Каждый ион окружен «ионной атмосферой», состоящей из противоположно заряженных ионов, которая тормозит его движение. Поэтому все свойства растворов электролита, зависящие от концентрации, проявляются не в соответствии с полной диссоциацией электролита, а в меньшей степени. Для оценки состояния ионов в растворе применяют величину, называемую активностью (а). Активность иона – это его условная, эффективная концентрация, в соответствии с которой он действует при химических реакциях. Активность иона (а) равна его концентрации (с), умноженной на коэффициент активности f: a = f∙C. Коэффициент активности иона зависит от его заряда и от ионной силы раствора I. Ионная сила раствора равна полусумме произведения концентраций всех находящихся в растворе ионов на квадрат их заряда: I 1 C1 Z 12 2 C 2 Z 22 ... C n Z n2 . Если вместо значений концентраций пользоваться значениями активности, то закон действия масс можно применить и к сильным электролитам. При этом можно получить значения констант диссоциации сильных кислот. Это дает возможность сравнивать свойства не только слабых, но и сильных электролитов (Kд>10–2 – malakas; Kd<10–4 – слабые; Kд = 10–2 – 10–4 – средние). 58 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Таблица 6.7 – Константы диссоциации некоторых электролитов при 25оС в водных растворах Слабые электролиты Сильные электролиты Электролит Кд Электролит Угольная кислота Н2СО3 К1 = 4,5∙10-7 Сероводородная кислота К1 = 6∙10-8 К2 = 4,7∙10 К2 = 1∙10 -11 -14 К1 = 8∙10-3 Ортофосфорная кислота К2 = 6∙10 -8 К3 = 1∙10-12 Кд Азотная кислота НNO3 Кд = 43,6 Хлороводородная кислота HCl 1∙107 Бромоводородная кислота HBr 1∙109 Йодоводородная кислота HJ 1∙1011 Упрощенно можно применить к электролитам более простую классификацию, разделив их на две группы – сильные и слабые. При этом все электролиты, не являющиеся сильными, относятся к слабым. 6.4.5. Типы электролитов Сильные электролиты диссоциируют практически полностью, необратимо. Слабые электролиты диссоциируют частично, обратимо. Таблица 6.8 – Сильные и слабые электролиты Кислоты HCl HBr Hl HNO3 H2SO4 HClO4 Основания Соли Гидроксиды Практически активных – все щелочных и (растворимые) щелочноземельных NaCl металлов KNO3 CuSO4 NaOH FeCl3 KOH Al2(SO4)3 Ca(OH)2 ZnSO4 Ba(OH)2 59 Кислоты Основания Вода H2CO3 H2SiO3 H2SO3 H2S HCN H3PO4 Органические кислоты Гидроксиды малоактивных металлов и гидроксид аммония Cu(OH)2↓ Fe(OH)3↓ Zn(OH)2 NH4OH(р-р) H2O Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 6.4.6. Диссоциация электролитов Таблица 6.9 - Диссоциация кислот, оснований и солей Диссоциация кислот Кислотность определяется присутствием ионов водорода Н+ Диссоциация оснований Щелочность среды определяется присутствием гидроксид-ионов ОН– Диссоциация солей 60 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 6.4.7. Реакции в растворах электролитов Реакции в растворах электролитов идут в сторону образования прочных, устойчивых соединений, являющихся осадком, газом или слабым электролитом. При составлении молекулярно-ионных уравнений реакций сильные электролиты записывают в виде отдельных ионов, а слабые – в виде молекул. Пример: 1. Молекулярное уравнение реакции CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + 2NaCl сильн. сильн. слаб. сильн. 2. Полное молекулярно-ионное уравнение реакции Cu2+ + 2Cl– + 2Na+ + 2OH– = Cu(OH)2↓ + 2Na+ + 2Cl– 3. Сокращенное молекулярно-ионное уравнение Cu2+ + 2OH– = Cu(OH)2↓ 6.4.8. Гидролиз солей Гидролиз – это обменное взаимодействие соли с водой. Гидролизу подвергаются соли, при взаимодействии которых с водой образуется хотя бы одно прочное, устойчивое соединение, являющееся слабым электролитом (или сложный, малодиссоциирующий ион). Гидролизу подвергаются соли, содержащие катион слабого основания или анион слабой кислоты или то и другое вместе (AlCl3, Na2CO3, Al2S3). Гидролизу не подвергаются соли, содержащие катионы сильного основания и анионы сильной кислоты (NaCl, K2SO4, KNO3). Периодический закон Д.И. Менделеева может быть применен к свойствам растворов. Периодический закон помогает понять взаимосвязь между свойствами атомов элементов и свойствами систем, содержащих ионы этих элементов. Так, например, изменение теплоты гидратации катионов металлов является функцией потенциалов ионизации атомов этих металлов. Чем больше заряд катиона металла и меньше радиус, тем более сильнее электрическое поле он создает, сильнее подвергается гидролизу. Поэтому гидролиз по катиону Al3+ идет, а гидролиз по катионам Na+ и K+ не идет. Алгоритм составления уравнений гидролиза 1. Составить уравнение диссоциации соли. Выявить ион, образующий слабое основание или слабую кислоту: AlCl3 = Al3+ + 3Cl- катион слабого основания 2. Составить сокращенное молекулярно-ионное уравнение по иону слабого электролита. Определить реакцию среды: Al3+ + HOH ↔ AlOH2+ + H+ кислая среда 61 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 3. Составить молекулярное уравнение гидролиза: AlCl3 + HOH ↔ AlOHCl2 + HСl Чем слабее основание или кислота, образующие соль, тем сильнее идет гидролиз. Степень гидролиза (h) - это отношение концентрации соли, подвергшейся гидролизу (Сгидр.) к общей концентрации соли в растворе (Ссоли): h= С гидр С соли 100% . Константа гидролиза (Kг) выводится на основании константы равновесия (Kр) CN– + HOH ↔ HCN + OH– Kp = ; Кг = . Управление процессом гидролиза Усиливают гидролиз: разбавление; нагревание; удаление продуктов гидролиза (осадок, газ). Подавляет гидролиз добавление одного из продуктов гидролиза. Значение гидролиза для почвы Систематическое применение в качестве удобрения солей аммония увеличивает кислотность почвы: 1) NH4Cl = NH4+ + Cl–; слаб. 2) NH4+ + HOH ↔ NH4OH + H+; кислая среда 3) NH4Сl + HOH ↔ NH4OH + HCl. 6.4.9. Ионное произведение воды. Водородный показатель рН Диссоциация воды: H2O ↔ H+ + OH – слабый электролит Константа диссоциации: Kр = на основании закона действия масс [ H 2 O] Ионное произведение воды при 25оС: = 10–14 Для воды и разбавленных растворов электролитов произведение концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов есть величина постоянная. 62 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Из этого следует: 1. Нейтральная среда а) = [ОH–] 2. Кислая среда >10–7(10–6, 10–5, 10–3) b) ∙ = 10–14 c) 2 = 10–14 10 14 d) [H] 2 e) = 10–7 – sa isang neutral na kapaligiran 3 . alkalina na kapaligiran< 10–7(10–8, 10–9, 10–10) Таблица 6.10 – Реакция среды Среда , моль/л Нейтральная 10-7 Кислая >10-7 -6 (10 , 10-5, 10-3) Alkaline > 10–7 -8 (10 , 10-9, 10-10) Ang antas ng acidity o alkalinity ng isang solusyon ay nailalarawan sa konsentrasyon ng hydrogen Hydrogen index Ang kaasiman o alkalinity ng isang solusyon ay maaaring matukoy ng halaga ng pH. Ang pH ay ang negatibong decimal logarithm ng konsentrasyon ng mga hydrogen ions. pH = - log - molar concentration ng hydrogen cations, o mas tiyak pH = - log a H a H - aktibong konsentrasyon ng hydrogen cations. = 10-pH Hydroxyl index Ang hydroxyl index pH ay ang negatibong decimal logarithm ng konsentrasyon ng mga hydroxide ions. pOH = - log = 10–pOH Mga formula para sa paglutas ng mga problema 1) ∙ = 10–14; 4) pH + pOH = 14; 2) pH = – log; 5) = 10–pH; 3) pOH = – log[ОH–]; 6) = 10–pH. + 63 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency Figure 6.1. Scheme ng mga pagbabago sa pH kapag nagbabago ang kapaligiran Talahanayan 6.11 - Halaga ng acidity ng kapaligiran Soil Chernozem Podzolic Solonchak pH Plant Optim. pH Solution pH Patatas 4.5-6.3 Dugo 7.4 3.5-6 Repolyo 7.8-7.4 Gastric juice 1.7 8-9 Beetroot 7.0-7.5 Tubig sa gripo 7.5 7 6.4.10. Ang kahalagahan ng mga solusyon Ang mga solusyon ay laganap sa kalikasan, ginagamit sa teknolohiya, at may malaking kahalagahan sa mga buhay na organismo. Talahanayan 6.12 - Mga solusyon sa electrolyte sa kalikasan Mga likas na tubig ng mga ilog, lawa, dagat, karagatan Mga solusyon sa lupa Mga biyolohikal na likido at mga tisyu ng mga buhay na organismo Ang mga solusyon sa electrolyte ay ginagamit sa teknolohiya upang makakuha ng mahahalagang compound ng kemikal (mga acid, base, asin), mga mineral na pataba. Sa biology, ang papel ng mga solusyon ay mahusay dahil ang lahat ng mga proseso ng cellular ay nagaganap sa may tubig na mga solusyon. Ang mga halaman ay sumisipsip ng mga macro- at micronutrients mula sa may tubig na mga solusyon sa lupa. Pinapayagan ka ng likido na lumikha ng multifunctional na kontrol at mga sistema ng impormasyon. Ang mga prototype ng naturang sistema ay buhay na selda at ang utak ng tao. Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili 1. Ano ang electrolytic dissociation? 2. Magbigay ng mga halimbawa ng malakas at mahinang electrolyte. 3. Bakit hindi lahat ng asin ay sumasailalim sa hydrolysis? 4. Kalkulahin ang pH at pOH ng isang 0.0001 mol/L na solusyon sa KOH. 5. Paano sugpuin ang hydrolysis ng FeCl3? 6. Paano maghanda ng 3 kg ng 6% NaCl solution? 7. Bakit minsan ginagamit ang iron sulfate FeSO4∙7H2O para sa chemical reclamation ng bahagyang alkaline na mga lupa? 8. Bakit hindi epektibo ang paggamit ng microfertilizers CuSO4, FeSO4 sa alkaline soils? 9. Paano magbabago ang pH ng lupa sa sistematikong paggamit ng ammonium nitrate NH4NO3? 10. Bakit nalalanta ang mga halaman kapag masyadong mataas ang konsentrasyon ng mga asin sa lupa? 64 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency MGA SANGGUNIAN Pangunahing 1. Glinka, N.L. Pangkalahatang kimika /N.L. Glinka – M.: KNORUS, 2009. – 752 p. 2. Knyazev, D.A. Inorganikong kimika/D.A. Knyazev, S.N. Smarygin – M.: Bustard, 2004. – 592 p. 3. Ryazanova, G.E. Pangkalahatan at di-organikong kimika. Mga talahanayan at diagram / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University", 2006 - 284 p. Karagdagang 1. Egorov, V.V. Kimika sa kapaligiran. /V.V. Egorov. – St. Petersburg: Lan Publishing House, 2009. – 192 p. 2. Ryazanova, G.E. Inorganic at analytical chemistry / G.E. Ryazanova - Saratov: Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University", 2006. - 172 p. 3. http://www.ecology-portal.ru/publ/1-1-0-124 65 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Lecture 7 REDOX REACTIONS 7.1. Modernong teorya redox reactions (ORR) 7.1.1. Ang kahalagahan ng mga proseso ng redox Ang mga proseso ng redox ay kabilang sa pinakamahalagang proseso sa mundo sa paligid natin. Ang mga pagbabagong-anyo ng maraming elemento at compound sa kalikasan ay nauugnay sa isang hanay ng mga sunud-sunod na reaksyon ng redox. Paghinga, pag-renew ng sarili ng mga katawan ng protina, photosynthesis, pagsipsip ng pagkain ng mga hayop, pagsipsip ng carbon dioxide at ilang macro- at microelement ng mga halaman, atbp. – lahat ay batay sa redox reactions. Ang pinakamahalaga ay ang mga katangian ng redox ng lupa, kung saan ang isang cycle ng mga pagbabagong-anyo ng sangkap ay patuloy na nangyayari, na nakapagpapaalaala sa metabolismo sa isang buhay na organismo. Ang sirkulasyon sa likas na katangian ng pinakamahalagang "mga elemento ng buhay" - nitrogen, sulfur, carbon - ay nauugnay sa mga proseso ng redox. Parehong sa lupa at sa mga halaman, ang mga elementong ito ay sumasailalim sa mga pagbabagong redox. Sa kaso ng paglabag sa mga rekomendasyong nakabatay sa siyentipiko para sa paggamit ng mga pataba ng nitrogen (mga rate ng pataba, mga dosis ng aplikasyon, tiyempo, hindi isinasaalang-alang ang dinamika ng komposisyon ng lupa, mga kondisyon ng temperatura, regulasyon ng irigasyon) ang mga kondisyon ay nilikha para sa pagkagambala sa balanse ng ekolohiya, pagkalason sa mga produktong pang-agrikultura na may mga nitrates at nitrite dahil sa imposibilidad ng normal na pagbawas ng nitrates sa ammonia. Talahanayan 7.1 - Ang kahalagahan ng ORR para sa mga halaman Pinagmulan ng mga mapagkukunan ng enerhiya para sa mga buhay na organismo Assimilation ng ilang mga nutrients ng mga halaman Pagbuo ng humus sa lupa, pagtaas ng pagkamayabong nito ORR Mga proseso ng pagbabago ng nutrients sa lupa (iron, manganese, nitrogen, sulfur) Ang siklo ng "mga elemento ng buhay" sa kalikasan ( nitrogen, carbohydrate, sulfur) Ang mga reaksyon ng redox ay may malaking kahalagahan sa teknolohiya. Ginagamit ang mga ito upang makakuha ng mga metal sa industriya, upang makagawa ng mga acid, phosphorus, halogens, hydrogen, atbp. Sa tulong ng mga reaksiyong redox, nakukuha ang enerhiya na ginagamit sa teknolohiya ng sasakyan, rocket, at aviation. Maraming mga problema sa kapaligiran sa ating panahon ang nauugnay sa mga reaksyon ng redox, halimbawa, polusyon sa atmospera na may nitrogen at sulfur oxides, basurang pang-industriya at ang posibilidad na ma-convert ang mga ito sa mga sangkap na may kapaki-pakinabang na aplikasyon. Ang pag-aaral ng mga proseso ng redox ay lumilikha ng batayan para sa pag-unawa 66 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency isang numero kumplikadong isyu inorganic chemistry, organic, physical, biological, agronomic chemistry, soil science at mga espesyal na disiplina. Talahanayan 7.2 – Intrasubject at intersubject na koneksyon ng teorya ng ODD 7.1.2. Ang mga pangunahing probisyon ng teorya ng ORR Ang mga reaksyon ng redox ay mga reaksyon kung saan nagbabago ang mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento dahil sa paglipat ng mga electron mula sa isang atom patungo sa isa pa. Ang pagbabawas ay ang proseso ng pagkakaroon ng mga electron sa pamamagitan ng isang atom, ion o molekula ng isang sangkap. Ang oksihenasyon ay ang proseso ng pagkawala ng mga electron sa pamamagitan ng isang atom, ion o molekula ng isang sangkap. Ang ahente ng pagbabawas ay isang particle (atom, ion, molecule) na nag-donate ng mga electron. Ang oxidizing agent ay isang particle (atom, ion, molecule) na nakakakuha ng mga electron. Sa panahon ng pagbabawas, bumababa ang estado ng oksihenasyon ng elemento. Sa panahon ng oksihenasyon, ang estado ng oksihenasyon ng elemento ay tumataas. Ang proseso ng redox ay ang pagkakaisa ng dalawang magkasalungat na proseso. Isang ahente ng pagbabawas (na-oxidized) -e– – +e B ahente ng pag-oxidize (nabawas) Ang pinakamahalagang ahente ng pagbabawas 2 Mga Metal, H2; N B r; H ako ; NaBr; K I ; H2S2; Na2S2; FeSO4; CO. Ang pinakamahalagang ahente ng oxidizing ay Halogens (F2, Cl2, Br2, I2), oxygen O2; HNO3 (conc. at diluted), H2SO4 (conc.), KMnO4, K2Cr2O7. Ang mga katangian ng redox ng mga sangkap ay nagbabago sa pana-panahon. 67 Copyright OJSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Sa panahon na may pagtaas sa serial number, ang mga katangian ng mga elemento ay nagbabago mula sa metal tungo sa non-metallic, samakatuwid, mula sa pagbabawas sa oxidizing. Sa pangkat mula sa itaas hanggang sa ibaba, ang mga katangian ng metal ng mga elemento ay tumataas, at, dahil dito, ang mga katangian ng pagbabawas (ang kakayahang mag-abuloy ng mga electron). Panuntunan ng balanse ng electron Ang bilang ng mga electron na ibinigay ng reducing agent ay dapat na katumbas ng bilang ng mga electron na tinatanggap ng oxidizing agent. 7.1.3. Pagkalkula ng estado ng oksihenasyon ng isang elemento Katayuan ng oksihenasyon Ang sumusunod na konsepto ng estado ng oksihenasyon ay kasalukuyang tinatanggap: Ang estado ng oksihenasyon ay ang kondisyong singil ng atom ng isang elemento, na kinakalkula sa pagpapalagay na ang molekula ay binubuo ng mga ion. Ang mga sumusunod na kahulugan ng estado ng oksihenasyon ay maaaring imungkahi: Ang estado ng oksihenasyon ay ang kondisyonal na singil ng isang atom ng isang elemento sa isang tambalang pormal na tinatanggap bilang ionic. Ang numero ng oksihenasyon ay ang nominal na singil ng isang atom sa isang hypothetical na molekula na binubuo ng mga ion. Gamit ang konsepto ng estado ng oksihenasyon, gusto naming suriin kung paano nagbabago ang singil ng isang elemento kapag ang mga atom nito ay sumuko o nakakuha ng mga electron. Sa dami, ang estado ng oksihenasyon ay tinutukoy ng bilang ng mga electron na ibinigay o tinanggap ng isang atom. Mga pangunahing tuntunin: 1. Ang estado ng oksihenasyon ng isang elemento sa estado ng atom ay zero 2. Ang molekula ay neutral sa kuryente 3. Ang estado ng oksihenasyon ng isang elemento sa mga molekula ng mga simpleng sangkap ay zero. maliban sa H 2 2 2 sa Na + H hydride); O (pagbubukod ng O sa O F 2); pangkat IA metal (Na+, K+); mga metal ng pangkat IIA (Ca+2, Ba+2), aluminyo Al+3 (III A-group). Katayuan ng oksihenasyon: 2 metal ay maaari lamang maging positibo: Na 2 O, C aO; 2 6 ng isang nonmetal ay maaaring maging positibo o negatibo: H 2 S, S O 3; mas electronegative nonmetal sa isang tambalan ng dalawang nonmetals – 6 2 negatibo: S O 3 ; ay katumbas ng zero kung ang bilang ng mga electron sa atom ay katumbas ng singil ng nucleus; positibo kung ang bilang ng mga electron sa atom ay mas mababa sa singil ng nucleus; negatibo kung ang bilang ng mga electron ay mas malaki kaysa sa singil ng nucleus; Ang magnitude at tanda ng estado ng oksihenasyon ay nakasalalay sa istraktura ng atom. 68 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Algorithm para sa pagkalkula ng hindi alam na estado ng oksihenasyon sa isang molekula 1. Italaga ang mga kilalang estado ng oksihenasyon ng mga elemento; 2. Gumawa ng equation para sa algebraic sum ng mga estado ng oksihenasyon ng lahat ng elemento, na katumbas ng zero (isinasaalang-alang ang bilang ng mga atomo ng bawat elemento); 3. Hanapin ang hindi alam na estado ng oksihenasyon sa pamamagitan ng paglutas ng equation. Halimbawa: Hanapin ang oxidation number ng Mn sa KMnO4 Solution: KMnO4 +1 + x + 4(-2) = 0 x = +8 –1 = +7 Sagot: Ang oxidation number ng manganese sa KMnO4 ay + 7. Para mahanap ang numero ng oksihenasyon sa isang kumplikadong ion, kailangan mong lutasin ang isang algebraic equation. Halimbawa: Hanapin ang estado ng oksihenasyon ng nitrogen sa N O3 X 2 Solusyon: x + 3(-2) = -1 (N O3) x = -1 + 6 = +5 Sagot: Ang estado ng oksihenasyon ng nitrogen sa NO 3 ay + 5. Electronic equation Ang mga electronic equation ay sumasalamin sa mga proseso ng oksihenasyon ng isang reducing agent dahil sa donasyon ng mga electron dito at pagbabawas ng oxidizing agent dahil sa pagdaragdag ng mga electron. Upang mag-compile ng isang elektronikong equation, ang estado ng oksihenasyon ng isang elemento sa mga panimulang at panghuling estado nito ay dapat ihambing. Talahanayan 7.3 – Mga pangunahing konsepto para sa pagbuo ng mga elektronikong equation 0 Mga Halimbawa: 1. S 2e 2 0 S 1. Na e 3 2 4 2. Fe e Fe 2. S 2e 6 3. S 8e 2 2 S 3. S 8e 69 1 Na 6 S 6 S Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency 7.1.4. Algorithm para sa pagkilala sa mga katangian ng redox ng mga kumplikadong compound 1. Kalkulahin ang estado ng oksihenasyon ng elemento na tumutukoy sa mga katangian ng redox ng molekula ng substansiya; 2. Rate elektronikong istraktura atom sa isang naibigay na estado ng oksihenasyon, ang pagkakaroon ng mga electron ng valence; 3. Gumawa ng mga konklusyon tungkol sa posibilidad ng pagpapakita ng pagbabawas o pag-oxidizing ng mga katangian. Talahanayan 7.4 – Pagsusuri sa mga katangian ng redox ng mga kumplikadong compound Elektronikong istruktura ng isang atomic particle Pinakamataas na positibong estado ng oksihenasyon 5 H N O3 Walang valence electron N+5)0 ē 1s22s02p0 NH 3 3 Nakumpleto ang panlabas na antas ng elektronikong N 3)8 ē 1s22s22p8 3 K N O2 Presensya ng mga valence electron N+3)2 ē 1s22s22p0 Mga katangian ng HNO3 - nag-o-oxidize lamang ng negatibong NH3 - nagpapababa lamang ng intermediate na KNO2 at nagpapababa at nag-oxidize 7.1.5. Mga uri ng reaksyon ng redox Intermolecular oxidation-reduction reactions Intramolecular oxidation-reduction reactions Ang reducing agent at ang oxidizing agent ay may disparity Ang oxidizing agent at ang reducing agent ay mga constituents ng parehong molekula Mga Disproportionation reactions (self-oxidation-self-reduction) Ang oxidizing agent at ang reducing agent ay iisang elemento Reactions comporportionation (averaging) Reductant at oxidizing agent - mga atom ng isang elemento na may iba't ibang antas ng oksihenasyon ay bahagi ng magkakaibang molekula 70 Copyright OJSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency 7.2. Algorithm para sa pagbuo ng mga equation para sa redox reactions 7.2.1. Algorithm para sa pagbuo ng ORR equation gamit ang electronic balance method 1. Gumuhit ng isang reaction scheme (isulat ang mga formula ng mga panimulang sangkap at mga produkto ng reaksyon; 2. Ipahiwatig ang mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento na nagbago sa panahon ng reaksyon; 3. Gumuhit ng mga electronic equation na sumasalamin sa mga proseso ng oksihenasyon ng ahente ng pagbabawas at pagbabawas ng ahente ng pag-oxidizing 4 4 ang equation ng reaksyon sa harap ng mga katumbas na sangkap 6. I-equalize para sa metal na hindi nagbago ng oxidation state 9. I-equalize para sa oxygen Mga Halimbawa: 7.2.2 Pag-compile ng ORR equation gamit ang electron-ion method (kalahati -pamamaraan ng reaksyon) Ang paraan ng kalahating reaksyon ay ginagamit upang mahanap ang mga koepisyent ng mga reaksyong redox na nagaganap sa mga solusyon Sa pamamaraang ito, ang mga singil ng mga ahente ng oxidizing at pagbabawas , at hindi ang mga estado ng oksihenasyon ng mga elemento. Panuntunan ng pagkakapantay-pantay ng mga singil Ang mga kabuuan ng mga singil sa kaliwa at kanang bahagi ng electron-ion equation ng proseso ng redox ay dapat na pantay. Algorithm para sa pagbuo ng ORR equation gamit ang electron-ionic method (half-reaction method) 1. Gumuhit ng molecular scheme ng reaksyon: KI + KMnO4 + H2SO4 → I2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O 2. Tukuyin ang oxidizing agent, pagbabawas ahente at mga produkto ng kanilang pagbabago: KI + KMnO4 + H2SO4 → I2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O medium 71 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency 3. Gumuhit ng mga electron-ion equation (half-reactions) para sa oksihenasyon at mga proseso ng pagbabawas. Suriin ang kabuuan ng mga singil sa kaliwa at kanang bahagi ng equation. Kung ang kabuuan ng mga singil ng mga paunang particle ay mas malaki kaysa sa kabuuan ng mga singil ng mga produkto ng reaksyon, pagkatapos ay idagdag ang kaukulang bilang ng mga electron sa kaliwang bahagi ng equation (kung mas mababa, ibawas ang mga ito). Halimbawa: 4. Hanapin ang mga coefficient para sa reducing agent, ang oxidizing agent at ang mga produkto ng kanilang pagbabago: 5. Ilagay ang mga coefficient sa molecular equation diagram: 6. Equalize para sa metal na hindi nagbago ng singil (potassium). 7. Suriin kung may acid residues. 8. Suriin kung may hydrogen. 9. Tingnan kung may oxygen. Talahanayan 7.5 – Scheme para sa absorption ng nitrates ng mga halaman Electronic equation Electron-ionic equation 72 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Mga salik na nakakaimpluwensya sa redox reactions 1. Kalikasan ng reducing agent at oxidizing agent 2. Temperatura. 3. Miyerkules. 4. Konsentrasyon ng oxidizing agent at reducing agent. 7.3. Mga katangian ng redox ng mga compound ng mga biogenic na elemento Ang pinakamahalagang elemento ng biogenic - nitrogen, iron, manganese, sulfur, atbp. ay nagpapakita ng mga katangian ng redox sa panahon ng mga reaksyon sa buhay na selula ng isang organismo ng halaman at sa lupa. Ang pinakamahalaga sa buhay ng mga halaman ay ang mga reaksyon na nauugnay sa mga pagbabagong redox ng "mga metal ng buhay" - bakal, mangganeso, tanso, molibdenum, kobalt. Kaya, ang bakal ay bahagi ng mga enzyme na kasangkot sa synthesis ng chlorophyll, na gumaganap ng isang mahalagang papel sa paghinga at metabolismo ng enerhiya ng mga selula; Ang mangganeso ay kasangkot sa pagbawas ng nitrates, molibdenum sa proseso ng nitrogen fixation, atbp. Ang lupa ay naglalaman ng redox system Fe3+/Fe2+, manganese compounds sa oxidation states +2, +3, +4. Kung may kakulangan ng mangganeso sa lupa, ginagamit ang mga pataba ng mangganeso - MnSO4 at KMnO4. Mga katangian ng potassium permanganate KMnO4 7 K Mn O4 – malakas na oxidizing agent 7 Mn)0 – oxidizing agent, walang valence electron (tanging tumatanggap ng mga electron) 0 7 Mn)3d 5 4s 2 7å Mn)3d 0 4s 0 7 Ang papel ng medium para sa oxidizing properties ng KMnO4 (Mn ) Ang kurso ng redox reaction ay depende sa kapaligiran. Maaari mong kontrolin ang redox reaction sa pamamagitan ng pagsukat ng pH ng kapaligiran. Ang konsentrasyon (aktibidad) ng mga hydrogen cation H+ ay mahalaga para sa mga naturang reaksyon na nagaganap sa kanilang paglahok. Ang mga hydrogen ions ay nakikibahagi sa mga reaksyon na may oxygen-containing oxidizing agent (KMnO4, K2Cr2O7). Kinukuha nila ang oxygen mula sa oxidizing agent, na nagpapadali sa proseso ng pagbawas. Larawan 7.1. Mga katangian ng potassium permanganate KMnO4 sa iba't ibang kapaligiran Ang isang acidic na kapaligiran, kung saan mataas ang konsentrasyon ng H+, ay ang pinaka-kanais-nais 7 para sa mga reaksyong kinasasangkutan ng KMnO4. Sa ilalim ng mga kundisyong ito, ang Mn ay pinakamalalim na nabawasan; malaking bilang ng mga electron. 73 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Acidic na kapaligiran (paborable, maraming H+) Neutral na kapaligiran (hindi gaanong paborable, mas kaunting H+) Alkaline na kapaligiran (hindi pabor) 7.4. Mga potensyal na redox. Direksyon ng ORR Ang mga katangian ng redox ng isang sangkap ay nailalarawan sa pamamagitan ng halaga ng karaniwang potensyal na redox na E0. Ang karaniwang electrode redox potential (E0) ay ang potensyal ng isang redox system na sinusukat na may kaugnayan sa isang karaniwang hydrogen electrode, sa kondisyon na ang ratio ng mga aktibidad ng oxidized at nabawasang mga form ay katumbas ng pagkakaisa. Paano higit na halaga E0, mas malakas ang oxidizing agent ng substance. Kusang nagaganap ang isang proseso sa partisipasyon ng isang mas malakas na ahente ng oxidizing, iyon ay, sa 0 EMF = Eok Evost > 0 Ang pagbabago ng mga kondisyon ay nakakaapekto sa direksyon ng proseso. 74 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Halimbawa: HClO4 + Br2 + H2O ↔ HClO3 + HBrO3 mas malakas na oxidizing agent Ang reaksyon ay nangyayari sa partisipasyon ng mas malakas na oxidizing agent Nernst equation RT a ok a H ln E=E + nF a ibalik ang 0 o m 0.059 a ok a H E=E + . ln n a restore 0 Ang pagtaas sa konsentrasyon ng oxidizer ay tumataas ang E. Ang pagtaas sa konsentrasyon ng H+, ang pagbabago sa pH ng medium ay maaaring magbago ng direksyon ng reaksyon (kung ang Eok at Evost ay may malapit na halaga). Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili 1. Ano ang reduction, oxidation, reducing agent, oxidizing agent? 2. Kalkulahin ang estado ng oksihenasyon ng Mn sa KMnO4. 3. Ihambing ang mga algorithm para sa paghahanap ng mga coefficient para sa exchange reaction at para sa redox reaction. 4. Ipaliwanag ang pagkakaiba ng mga katangian ng redox para sa NH3 at HNO3. 5. Hanapin ang mga koepisyent para sa reaksyong KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O 6. Bumuo ng mga electronic (o electron-ion) na equation na tumutugma sa uptake ng sulfur ng mga halaman: SO 42 → SO 23 → S 2 MGA SANGGUNIAN Pangunahing 1. Glinka, N.L. Pangkalahatang kimika /N.L. Glinka – M.: KNORUS, 2009. – 752 p. 2. Knyazev, D.A. Inorganikong kimika/D.A. Knyazev, S.N. Smarygin – M.: Bustard, 2004. – 592 p. 3. Ryazanova, G.E. Pangkalahatan at di-organikong kimika. Mga talahanayan at diagram / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University", 2006 - 284 p. 4. Ryazanova, G.E. Inorganic at analytical chemistry / G.E. Ryazanova - Saratov: Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University", 2006. - 172 p. Karagdagang 1. Inorganic chemistry (biogenic at abiogenic elements): Textbook / inedit ni prof. V.V. Egorova. – St. Petersburg: Lan Publishing House, 2009. – 320 p. 2. Klinsky, G.D. Inorganic na kimika /G.D. Klinsky, V.D. Skopintev. – M: Publishing house MCHA, 2001. – 384 p. 75 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Lecture 8 COMPLEX CONNECTIONS 8.1. Maikling kasaysayan ng mga kumplikadong compound (CS) Ang kasaysayan ng mga kumplikadong compound ay maaaring hatiin sa apat na panahon. I period (mula sa sinaunang panahon hanggang sa simula ng ika-18 siglo) Application ng mga kumplikadong compound: mahalagang bato (emerald, garnet, turkesa); natural na mga tina (indigo, lila, safron); paglilinis ng ibabaw ng mga metal para sa paghihinang ng balat; pagtanggap ng tinta. II panahon (simula ng ika-18 siglo hanggang 1893) Synthesis ng mga kumplikadong compound; Isang pagtatangka na ipaliwanag ang istraktura at mga katangian ng CS. III panahon (1893-1940) Paglikha, pagbibigay-katwiran at tagumpay ng teorya ng koordinasyon ni Alfred Werner (Switzerland). IV na panahon (mula 1940 hanggang sa kasalukuyan) Pagbuo ng teorya ng koordinasyon gamit ang mga nagawa ng kimika, pisika at matematika. Sa Russia, ang kimika ng mga kumplikadong compound ay nabuo sa isang orihinal na paraan: ang gawain ay nauuna sa mga nakamit sa Europa, ngunit hindi gaanong kilala sa mundong pang-agham. Gayundin ang M.V. Pinag-aralan ni Lomonosov ang paglusaw ng mga asing-gamot sa mga puspos na solusyon, at ang P.B. Natuklasan ni Bagration (ang pamangkin ng kumander) ang reaksyon para sa industriyal na produksyon ng ginto. Yu.V. Si Lermontova (pangalawang pinsan ng makata) ay nagsagawa ng paghihiwalay ng mga metal ng pangkat ng platinum. DI. Mendeleev, L.A. Chugaev, N.S. Ipinakilala ni Kurnakov ang kimika ng mga kumplikadong compound modernong mga anyo . I.I. Chernyaev, A.A. Grinberg, V.V. Lebedinsky, K.B. Nagsagawa si Yatsimirsky ng karagdagang pag-unlad ng teorya ng mga kumplikadong compound. M.V. Lomonosov P.B. Bagration 76 Yu.V. Lermontov Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency D.I. Mendeleev L.A. Chugaev N.S. Kurnakov I.I. Chernyaev V.V. Lebedinsky A.A. Greenberg Problemadong sitwasyon - sa kalagitnaan ng ika-19 na siglo, ang impormasyon tungkol sa hindi pangkaraniwang mga reaksiyong kemikal at mga compound ay naipon na. Halimbawa 1: Bakit madaling matunaw ang AgCl, na hindi matutunaw sa tubig, sa ammonia NH3? AgCl + 2 NH3 white precipitate Cl solution Ang reaksyon ay natuklasan ni I. Glauber noong 1648. Halimbawa 2: Bakit tumutugon ang CuSO4 sa pamamagitan ng pagsasama sa ammonia NH3? CuSO4 + 4NH3 SO4 blue solution blue-violet solution Ang reaksyon ay natuklasan ni Andrei Libavi noong 1597. Butlerov A.M. naniniwala na "Ang mga katotohanan na hindi maipaliwanag ng mga umiiral na teorya ay ang pinakamahalaga para sa agham na ang kanilang pag-unlad ay dapat na pangunahing inaasahan na umunlad sa malapit na hinaharap." 8.2. Ang teorya ng koordinasyon ni Werner at mga modernong ideya Ang salitang “komplikado” (Latin) ay masalimuot; kumbinasyon. Noong 1893, iminungkahi ng Swiss scientist na si Alfred Werner ang teorya ng koordinasyon upang ipaliwanag ang pagbuo ng mga kumplikadong compound. Ang teoryang ito ay ang pangunahing isa sa kimika ng mga kumplikadong compound sa kasalukuyang panahon. Sa paglipas ng panahon, ang mga ideya tungkol sa mga puwersang kumikilos sa pagitan ng mga particle na bumubuo ng mga kumplikadong compound ay nagbabago at nagiging mas tumpak. Ang mga tanong na nagpapaliwanag sa mga katangian ng mga kumplikadong compound ay napakasalimuot. 77 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Ipinakilala ni Werner ang konsepto ng main at secondary valency, ngunit hindi ipinaliwanag ang kanilang dahilan at pagkakaiba. Sa kasalukuyan, iba't ibang mga teorya ang ginagamit upang ipaliwanag ang istraktura at katangian ng mga kumplikadong compound: ang paraan ng mga molecular orbitals; teorya ng patlang ng kristal; teorya ng ligand field; valence bond method (VBC). Ang paraan ng mga valence bond ay nagbibigay ng mga husay na sagot sa mga tanong sa loob ng balangkas ng mga visual na representasyon. Mula sa punto ng view ng MBC: ang pangunahing valence ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagbuo ng ionic (o covalent) na mga bono; pangalawang valence - isang covalent bond na nabuo sa pamamagitan ng mekanismo ng donor-acceptor. Mayroong iba't ibang mga kahulugan ng mga kumplikadong compound. Ipakita natin ang isa sa mga ito, batay sa paraan ng valence bond. Ang mga kumplikadong compound (CC) ay mga kumplikadong compound na may mas mataas na pagkakasunud-sunod, na nailalarawan sa pagkakaroon ng mga covalent bond na lumitaw sa pamamagitan ng mekanismo ng donor-acceptor. 8.2.1. Komposisyon ng mga molekula ng mga kumplikadong compound 1. Ang complexing agent ay sumasakop sa isang sentral na lugar sa molekula ng isang kumplikadong tambalan. Ang pinaka-karaniwang complexing agent ay mga metal cation. Malakas na complexing agent: 3 2 0 2 2 cations at d-metal atoms ng side subgroups (Fe, Fe, Fe, Cu, Ag, Zn) 3 2 2 p-metal cations (Al, Sn, Pb). Ang mga mahihirap na ahente ng pagkumplikado ay mga kasyon ng alkali at alkaline na mga metal na lupa. Gayunpaman, sa mga nabubuhay na organismo ay nakikilahok sila sa pagbuo ng CS. 2. Ang complexing agent ay nag-coordinate ng mga LIGANDS sa paligid nito (mga ion ng magkasalungat na singil o neutral na mga molekula) Anion: F-(fluoro-), Cl– (chloro-), NO2– (nitro-), CN– (cyano-), SO32– (sulphito- ), OH– (hydroxo-) Mga neutral na molekula: NH3 (ammin-), H2O (aqua-), atbp. 3. Ang numero ng koordinasyon ng isang complexing agent (CCN) ay ang bilang ng mga ligand na nauugnay sa complexing agent . Ang coordination number ng complexing agent ay karaniwang dalawang beses sa oxidation number ng complexing agent. 78 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Talahanayan 8.1 – Pag-asa ng numero ng koordinasyon sa antas ng oksihenasyon ng complexing agent Oxidation degree ng complexing agent KCC +1 (Ag) 2 2 2 4 (3.6) + 2 (Cu, Fe ) 3 3 6 (4) +3 (Fe, Al) 4. Ang complexing agent, kasama ang mga ligand, ay bumubuo sa panloob na globo ng koordinasyon ng complex compound, o isang complex ion. Kapag nagsusulat ng isang formula, ito ay nakapaloob sa mga square bracket. Ang singil (estado ng oksihenasyon) ng inner sphere ay katumbas ng algebraic na kabuuan ng mga estado ng oksihenasyon ng complexing agent at ligand. 5. Ang panloob na globo ng CS ay konektado sa panlabas na globo nito. Ang komposisyon ng panlabas na globo, depende sa singil ng kumplikadong ion, ay maaaring magsama ng parehong mga anion ng acidic residues at metal cations (halimbawa, alkali). Ang singil sa outer sphere ay katumbas ng magnitude at kabaligtaran ng sign sa charge sa inner sphere. Talahanayan 8.2 - Mga halimbawa ng pag-compile ng mga formula ng mga kumplikadong compound Halimbawa 1. Bumuo ng formula ng tetraammine copper (II) chloride 2 [Cu (NH 3) 04 ] complexing agent ligands Halimbawa 2: Bumuo ng formula ng sodium tetrahydroxycinate 2 2 Cl 2 Na 2 [ Zn (OH) 4 ] 2 panlabas na kumplikadong ligand collaborator panlabas na kapaligiran CCC CCC panloob na koordinasyon globo panloob na koordinasyon globo 8.2.2. Nomenclature ng complex compounds Kapag binubuo ang pangalan ng complex compound, dapat mong: 1. Pangalanan muna ang anion. 2. Sa pangalan ng panloob na globo ng koordinasyon, ilista mula kanan hanggang kaliwa ang lahat ng bahagi nito. 2.1. Pangalanan ang bilang ng mga ligand gamit ang Greek numerals (1 – mono, 2 – di, 3 – tatlo, 4 – tetra, 5 – penta, 6 – hexa) 2.2. Pangalanan ang mga ligand (unang anion, pagkatapos ay mga molekula) F–(fluoro-), Cl–(chloro-), Br–(bromo-), CN–(cyano-), H2O(aqua-), NH3(ammin-) . 2.3. Pangalanan ang complexing agent. Ipahiwatig ang estado ng oksihenasyon nito gamit ang mga Roman numeral sa panaklong. Kung ang panloob na globo ng koordinasyon ay isang (+) cation, gamitin pangalang Ruso complexing agent sa genitive case. 79 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Halimbawa: +Cl– diammine silver chloride (I) Kung ang internal coordination sphere ay isang anion (–), gamitin ang Latin na pangalan ng complexing agent na may dulong “at” . K3 –3 potassium hexacyanoferrate (III) 8.3. Ang pagbubuklod ng kemikal sa mga kumplikadong compound ay kumplikado suliraning pang-agham. Upang ipaliwanag ang pagbuo, istraktura at mga katangian ng mga kumplikadong compound, maraming mga teorya ang ginagamit - teorya ng ligand field, teorya ng crystal field, at ang paraan ng valence bond. Ang teorya ng patlang ng kristal ay inilapat sa mga ionic complex. Isinasaalang-alang nito ang mga puwersang electrostatic at hindi isinasaalang-alang ang mga puwersa ng covalent. Ipinapalagay ng teorya ng ligand field na ang pagbuo ng mga kumplikadong compound ay nangyayari kapwa dahil sa mga puwersang electrostatic at dahil sa mga covalent na interaksyon kapag ang mga orbital ng gitnang ion at mga ligand ay nagsasapawan. Ang pamamaraan ng valence bond ay batay sa pag-aakalang ang pagbubuklod ng kemikal sa mga kumplikadong compound ay nangyayari sa pamamagitan ng nag-iisang pares ng electron ng mga ligand at libreng orbital ng complexing agent. Upang linawin ang husay na bahagi ng mga isyu, ang lahat ng tatlong teorya ay minsan ginagamit. Ang teorya ng mga bono ng kemikal sa mga kumplikadong compound ay nangangailangan karagdagang pag-unlad at pagpapabuti. Ang valence bond method (MVM) ay ang pinaka-visual. Ayon sa MBC, ang kemikal na bono sa pagitan ng complexing agent at mga ligand ay nangyayari sa pamamagitan ng mekanismo ng donor-acceptor. Halimbawa: Paano nabubuo ang 3+ coordination sphere? 1) Pagbuo ng complexing ion Al3+: 2). Ang oxygen atom sa isang molekula ng tubig ay may mga pares ng electron na hindi nagbubuklod at maaaring gumanap ng papel ng isang donor. 80 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Ang mga pares ng elektron ay naka-orient sa espasyo sa isang anggulo na 90° (apat sa isang eroplano, dalawa pang patayo dito). Ang resultang coordination sphere ay may hugis ng octahedron Figure 8.1. Scheme ng pagbuo ng ion 3+ CN = 2 sp CN = 3 sp2 Dumbbell Triangle Square –3 – 2- sp2d CN = 4 sp3 CN = 5 sp3d CN = 6 sp3d2 Tetrahedron Trigonal bipyramid Octahedron +2 2+ sd3 Figure 8.2. Geometry ng coordination spheres ng mga complex 8.4. Electrolytic dissociation ng mga kumplikadong compound Ang mga kumplikadong compound na mga electrolyte ay naghihiwalay sa dalawang yugto. Unang yugto. Ang pangunahing dissociation ay ang paghihiwalay ng CS sa panloob at panlabas na mga globo. Sinusunod nito ang uri ng malakas na electrolytes, dahil ang panloob at panlabas na mga globo ng CS ay konektado sa pamamagitan ng isang ionic bond. K3 = 3K+ + 3– Ikalawang yugto. Ang pangalawang dissociation ay ang dissociation ng inner sphere ng CS (complex ion). Ito ay sa uri ng mahina electrolytes, hindi gaanong mahalaga. 3- ↔ Fe3+ + 6CN– Katatagan ng mga kumplikadong compound. Ang katatagan ng mga kumplikadong compound ay nailalarawan sa pamamagitan ng kawalang-tatag na pare-pareho ng kumplikadong ion Kn. Ang instability constant Kn ng isang kumplikadong tambalan ay hinango batay sa batas ng mass action. Ang Kn ay ang ratio ng produkto ng konsentrasyon ng mga ion na nabuo sa panahon ng paghihiwalay ng isang kumplikadong ion, sa isang antas na katumbas ng mga coefficient sa equation ng dissociation ng isang kumplikadong ion, sa konsentrasyon ng kumplikadong ion. 81 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Halimbawa: Lumikha ng mga expression para sa instability constant para sa tetraammine copper (II) sulfate SO4. Pangunahing dissociation: SO4 = 2+ + SO42– Pangalawang dissociation: 2+ ↔ Cu2+ + 4NH3 4 Kn = Kung mas maliit ang halaga ng Kn, mas matatag ang complex ion. Talahanayan 8.3 – Intability constants ng ilang complex ions Complex ion + 2+ 2+ 34– 2– – Кн 7.2∙10–8 3.5∙10–10 2.1∙10–13 1.0∙10–44 1 ,0∙10–37 ∙10–6 1.0∙10–21 Ang mga sobrang hindi matatag na kumplikadong compound ay dobleng asin: (K2SO4∙Al2(SO4)3) – potassium alum 2KCl∙CuCl2∙2H2O – double chloride (NH4 )2SO4∙Fe2 –SO4)3∙ Mohr's salt o NH4 Fe(SO4)2∙12H2O Sa anyo ng mga kumplikadong compound, ang mga double salt ay umiiral lamang sa solid state. Sa solusyon sila ay ganap na naghihiwalay. Halimbawa: Dissociation ng Mohr's salt NH4Fe(SO4)2 = NH4+ + Fe3+ + 2SO42. Exchange reactions involving complex compounds Paghahanda ng Prussian blue (Prussian blue) F. Diesbach (1704) 3 1 4 Fe Cl 3 3K 4 1 4 Fe 4 3 3 4 12KCl. Ang kahulugan at aplikasyon ng mga kumplikadong compound Ang mga kumplikadong compound ay gumaganap ng mahahalagang tungkulin sa mga buhay na organismo at ginagamit sa industriya, agrikultura, at upang malutas ang mga problema sa kapaligiran. 82 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Talahanayan 8.4 - Ang kahulugan ng mga kumplikadong compound Mga kumplikadong compound Para sa paggawa ng mga siksik at matibay na metal coatings Para sa paghihiwalay ng mga elemento ng bihirang lupa Magsagawa ng mga tiyak na function sa mga buhay na organismo (respirasyon, photosynthesis, enzymatic catalysis) Sa analytical chemistry - para sa pagpapasiya ng maraming elemento Sa agrikultura - upang labanan ang calcareous chlorosis ng mga halaman, upang matunaw ang iron carbonates at hydroxides, upang maalis ang kakulangan sa zinc Upang malutas ang mga problema sa kapaligiran, upang makakuha ng madaling neutralisahin na mga complexing agent Hemoglobin Isinasagawa ang paglipat ng oxygen mula sa baga hanggang sa mga tisyu. Ito ay may natatanging kahalagahan para sa buhay ng katawan ng tao. Chlorophyll Isang intracomplex compound ng magnesium ion na may kumplikadong mga organikong ligand. Ito ay may kakaibang kahalagahan para sa mga halaman (para sa photosynthesis). Figure 21. Scheme ng pagpapakita ng mga katangian ng donor ng nitrogen sa mga biomolecule na naglalaman ng metal Ang mga metal na buhay (iron, zinc, molybdenum, copper, manganese) ay mga complexing agent sa mga molecule ng maraming enzymes na catalyze redox process: peroxidase, catalase (iron) ; carboxypeptidase (sink); xanthine oxidase (molybdenum at iron). Sa kasalukuyan, ang isang bagong direksyon ng kimika ay lumitaw - bioinorganic chemistry, na nag-explore sa kakanyahan ng mga mahahalagang pagpapakita ng buhay bilang metabolismo, pagmamana, kaligtasan sa sakit, pag-iisip, memorya. 83 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Ang mga molekula ng maraming enzyme ay binuo ayon sa uri ng intra-complex compound, kung saan ang papel ng mga complexing agent ay ginagampanan ng "life metals" - iron, copper, manganese , molibdenum, kobalt. Ang pagtitiyak ng aktibidad ng enzyme ay nakasalalay sa kung aling metal ang kumplikadong ahente sa mga molekula ng protina. Kasabay nito, ang papel ng mga kumplikadong compound sa nutrisyon ng mineral ng mga halaman ay pinag-aaralan. Ito ay itinatag na ang pagsipsip ng mga microelement at ang pag-aayos ng atmospheric nitrogen ay nangyayari sa pakikilahok ng mga kumplikadong ahente. Noong 1964 M.E. Volpin at V.B. Nakagawa si Schur ng isang pagtuklas sa Institute of Organoelement Compounds. Ginawa nila ang molecular nitrogen sa isang kumplikadong tambalan sa ilalim ng normal na mga kondisyon, nang walang pag-init. Napag-alaman na sa pagkakaroon ng mga compound ng bakal, molibdenum at vanadium, ang nitrogen ay isinaaktibo at kumikilos bilang isang ligand, na bumubuo ng mga kumplikadong compound na nabubulok ng tubig sa ammonia. Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili 1. Ang konsepto ng isang komplikadong tambalan. 2. Sumulat ng pormula para sa complex compound kung ang complexing agent ay 3+ Al at ang ligand ay OH ions. 3. Kumpletuhin ang reaction equation: CuSO4 + NH3 → 4. Isulat ang reaction equation: FeCl3 + K4 → 5. Tukuyin ang coordination number at oxidation state ng complexing agent sa SO4 compounds. 6. Sumulat ng expression para sa instability constant ng complex compound K3. MGA SANGGUNIAN Pangunahing 1. Glinka, N.L. Pangkalahatang kimika /N.L. Glinka – M.: KNORUS, 2009. – 752 p. 2. Knyazev, D.A. Inorganikong kimika/D.A. Knyazev, S.N. Smarygin – M.: Bustard, 2004. – 592 p. 3. Ryazanova, G.E. Pangkalahatan at di-organikong kimika. Mga talahanayan at diagram / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University", 2006 - 284 p. Karagdagang 1. Inorganic chemistry (biogenic at abiogenic elements): Textbook / inedit ni prof. V.V. Egorova. – St. Petersburg: Lan Publishing House, 2009. – 320 p. 2. Ugay, Ya.A. Pangkalahatan at di-organikong kimika /Ya.A. Ugai. – M.: Higher School, 2004. – 528 p. 3. Lensky, A.S. Panimula sa bioinorganic at biophysical chemistry / A.S. Lensky. – M.: Higher School, 1989. – 256 p. 84 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Lecture 9 CHEMICAL KINETICS. CHEMICAL EQUILIBRIUM 9.1. Ang konsepto ng chemical kinetics Ang kemikal na kinetics ay ang pag-aaral ng mga rate at mekanismo ng mga reaksiyong kemikal. Pinag-aaralan ng mga kinetika ng kemikal ang takbo ng isang reaksyon sa paglipas ng panahon, pinag-aaralan ang mga salik na nakakaimpluwensya sa bilis ng isang reaksiyong kemikal, at nagbibigay ng impormasyon tungkol sa mekanismo ng reaksyon. Karamihan sa mga reaksiyong kemikal ay dumaan sa ilang mga intermediate na yugto. Ang mga intermediate stage ay tinatawag na elementary stages. Ang mekanismo ng reaksyon ay ang kumpletong pagkakasunud-sunod ng lahat ng mga elementarya nitong yugto. Ang rate ng isang reaksyon ay tinutukoy ng rate ng pinakamabagal (paglilimita) na yugto ng reaksyon. Mekanismo ng reaksyon para sa synthesis ng hydrogen iodide Stage 1 Stage 2 Stage 3 Stage 4 (mabilis) (mabagal) Kabuuang equation ng reaksyon: H2 + I2 2HI Reaksyon ng sodium thiosulfate na may sulfuric acid Kabuuang equation ng reaksyon Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + S + H2O Stage 1 Na2S2O3 + H2SO4 = H2S2O3 + Na2SO4 (mabilis) 2nd stage H2S2O3 = H2SO3 + S ↓ (mabagal) 3rd stage H2SO3 = SO2 + H2O (mabilis) 9. 2. Rate ng isang kemikal na reaksyon Ang rate ng isang kemikal na reaksyon ay ang bilang ng mga aktibong banggaan sa pagitan ng mga molekula na humahantong sa pagbuo ng isang produkto ng reaksyon bawat yunit ng dami o bawat yunit ng ibabaw bawat yunit ng oras. Ang rate ng isang kemikal na reaksyon ay sinusukat sa pamamagitan ng pagbabago sa konsentrasyon ng isa sa mga tumutugon na sangkap sa bawat yunit ng oras. Ginagamit ang mga konsepto ng average at instantaneous reaction rate. Ang average na rate ng reaksyon ay natutukoy sa pamamagitan ng pagbabago sa konsentrasyon sa isang takdang panahon: 85 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency ΔС Δt Vav Ang tunay (agadan) na halaga ng rate ng reaksyon ay kinakalkula bilang limitasyon sa na ang average na bilis ay may kaugaliang Δt → 0 , i.e. bilang derivative ng konsentrasyon sa paglipas ng panahon: dС dt Vist. Ang tanda + o – ay depende sa kung ang pagbabago sa konsentrasyon ng kung aling sangkap - ang orihinal o ang produkto - ay ginagamit para sa mga kalkulasyon. Kung ang konsentrasyon ng sangkap na pumapasok sa reaksyon ay ginagamit, ang rate ng reaksyon ay magkakaroon ng minus sign (-), dahil ang konsentrasyon nito ay bumababa sa panahon ng reaksyon. Rate ng reaksyong kemikal Konsentrasyon C, mol/l Larawan 9.1. Pag-asa ng mga pagbabago sa konsentrasyon sa oras ng reaksyon 9.3. Mga salik na nakakaimpluwensya sa bilis ng isang kemikal na reaksyon Scheme 9.1. Ang impluwensya ng kinetic factor sa rate ng isang kemikal na reaksyon 86 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Talahanayan 9.1 – Ang kahalagahan ng likas na katangian ng mga tumutugon na sangkap para sa posibilidad at aktibidad ng reaksyon Au + HCl = ginagawa hindi nangyayari Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 Ang reaktibidad ay ang kakayahan ng mga molecule ng isang substance na lumahok sa mga reaksyon sa isang tiyak na bilis. 9.3.1. Ang impluwensya ng konsentrasyon sa bilis ng reaksyon Batas ng pagkilos ng masa (K. Guldberg at P. Waage (1864-1867 Norway): Ang rate ng elementarya na yugto ng isang reaksiyong kemikal (V) ay proporsyonal sa produkto ng mga konsentrasyon ng molar ng ang mga reacting substance (C) ay tumaas sa kapangyarihan ng kanilang stoichiometric coefficients aA + bB = cC + dD V = KC àÀ C b , kung saan ang K ay ang reaction rate constant ay depende sa katangian ng mga reactant at sa ang temperatura, ngunit hindi nakasalalay sa kanilang konsentrasyon sa kinetic equation, dahil ang surface area ay halos pare-pareho, at ang mga substance ay tumutugon lamang sa surface yugto ng isang multi-stage na reaksyon. Ang paglalapat ng batas ng mass action upang kalkulahin ang rate ng reaksyon nang hindi isinasaalang-alang ang multi-stage na mekanismo ay hahantong sa mga maling resulta. Mga Halimbawa 1. Homogeneous reaction 4HCl(g) + O2(g) 2H2O(g) + 2Cl2(g) 4 Para sa forward reaction 1 = K1C HCl CO 2 Para sa reverse reaction 2 = K2C 2H 2O C Cl2 2 2. Heterogenous reaction Fe3O4( sov) + H2(g) 3FeO(s) + H2O(g) Para sa forward reaction V1 = K1 CH 2(r) Para sa reverse reaction V2 = K2 C H2O(g) 87 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Agency Book-Service" 9.3.2. Epekto ng temperatura sa bilis ng reaksyon 1. Ang tuntunin ni Van't Hoff Para sa bawat 10 degrees tumataas ang temperatura, tumataas ang rate ng reaksyon ng 2-4 beses: Vt 2 = Vt 1 t1 t 2 10 Vt 2 ; Vt1 Δt 10 γ, nasaan ang koepisyent ng temperatura, kumukuha ng mga halaga mula 2 hanggang 4. Ang panuntunan ni Van't Hoff ay tinatayang. Naaangkop ito para sa isang tinatayang pagtatasa ng epekto ng mga pagbabago sa temperatura sa mga pagbabago sa mga rate ng reaksyon sa isang maliit na hanay ng temperatura. 2. Para sa higit pa tumpak na kahulugan ang impluwensya ng temperatura sa rate ng isang kemikal na reaksyon sa isang malawak na hanay ng temperatura, ang Arrhenius equation ay inilapat: K = Ae Ea /RT, kung saan ang K ay ang rate constant; A – pare-pareho; e – base ng natural logarithm; Ea - activation energy; R - pare-pareho ng gas; T - ganap na temperatura. Ang Swedish scientist na si Svante Arrhenius ay lumikha ng teorya ng electrolytic dissociation noong 1887, at noong 1889 iminungkahi niya ang isang bagong sukatan ng reaktibiti ng mga compound - activation energy. Ang equation na ipinakilala niya sa chemical kinetics ay ginamit nang higit sa 100 taon upang pag-aralan ang mga rate at mekanismo ng mga reaksyon. Ang mga pangunahing probisyon ng activation theory ng S. Arrhenius: Ang rate ng reaksyon ay nakasalalay sa bilang ng mga aktibong molekula, at hindi sa kanilang kabuuang bilang. Ang mga aktibong molekula lamang ang tumutugon. Ang enerhiya ng pag-activate Ea ay ang enerhiya na dapat ibigay sa mga molekula upang mailipat ang mga ito sa aktibong estado (para sa 1 mole ng isang substansiya Mas mababa ang enerhiya ng pag-activate, ang). mas bilis mga reaksyon. Upang ang mga panimulang materyales ay makabuo ng mga produkto ng reaksyon, kinakailangan upang mapagtagumpayan ang hadlang ng enerhiya na Ea. Upang gawin ito, ang mga panimulang sangkap ay kailangang sumipsip ng enerhiya na kinakailangan upang masira ang umiiral na mga bono ng kemikal. Ang mga bagong kemikal na bono ay hindi agad nabubuo. Una, nabuo ang isang intermediate transition state (activated complex) na may pinakamataas na enerhiya ng system. Pagkatapos ito ay nasira at ang mga molekula ng produkto ng reaksyon ay nabuo na may mga bagong kemikal na bono, at ang enerhiya ay inilabas. Ang isang reaksyon ay exothermic kung ang dami ng enerhiya na inilabas ay mas malaki kaysa sa activation energy. Sa pagkakaroon ng isang katalista, bumababa ang enerhiya ng pag-activate at tumataas ang rate ng reaksyon. 88 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency Figure 9.2. Energy diagram ng reaksyon 9.3.3. Ang impluwensya ng mga katalista sa bilis ng isang kemikal na reaksyon Ang mga katalista ay mga sangkap na nakakaapekto sa bilis ng isang reaksyon, ngunit hindi natupok sa panahon ng kurso nito. Ang mga positibong katalista ay nagpapataas ng rate ng reaksyon dahil binabawasan nila ang enerhiya ng pag-activate. Ang mga negatibong katalista (inhibitor) ay nagpapababa ng bilis ng isang kemikal na reaksyon. Ang catalysis ay isang pagbabago sa bilis ng mga reaksiyong kemikal sa ilalim ng impluwensya ng mga katalista. Ang mga reaksyong catalytic ay mga reaksyong nagaganap sa ilalim ng impluwensya ng mga katalista. Ang mga catalytic reactions ay may malaking papel sa paggawa ng kemikal at biochemistry. 90% ng lahat ng produksyon ng industriya ng kemikal ay gumagamit ng mga katalista (produksyon ng ammonia, nitric acid, sulfuric acid, goma, atbp.). Ang mga katalista ay ginagamit sa pagsunog ng gasolina at paggamot ng wastewater. Ang mga high-tech na halaman ng ammonia ay gumagamit ng mas kaunting enerhiya at gumagawa ng mas kaunting basura kaysa sa mga tradisyonal na halaman. Ang catalysis ay maaaring homogenous o heterogenous. Sa homogeneous catalysis, ang mga reagents at ang catalyst ay nasa parehong estado ng pagsasama-sama Sa heterogenous catalysis, isang solid catalyst ang ginagamit, at ang mga reagents ay bahagi ng isang solusyon o pinaghalong gas. Sa pagkakaroon ng isang katalista, ang reaksyon ay nagpapatuloy nang mas mabilis dahil ang aktibong kumplikadong nabuo kasama ang pakikilahok nito ay may mas mababang enerhiya sa pag-activate kaysa sa kawalan ng isang katalista. Sa kasalukuyan, ang mga bagong catalyst ay ginagawa gamit ang mga nanocomposition, semiconductor na materyales, at mga kumplikadong compound. Ang malaking pansin ay binabayaran sa mga nanocomposite catalyst na naglalaman ng mataas na dispersed na mga metal o mga metal oxide na nagpapatatag sa isang zeolite matrix na mayroong nakaayos na three-dimensional na istraktura ng mga pores (channel) na may sukat na molekular (0.3 - 1.2 nm). Mayroon silang malawak na hanay ng mga aplikasyon dahil sa kanilang catalytic selectivity, acid resistance at thermal stability. 89 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Catalysis ay nagaganap sa mga biological system. Karamihan sa mga reaksiyong kemikal na nagaganap sa mga buhay na organismo ay mga reaksyong catalytic. Biological catalysts - ENZYMES - lumahok sa mga proseso ng metabolismo ng protina, pinapagana ang conversion ng starch sa asukal, at pinabilis ang mga reaksyon ng redox. "Ang paghahambing sa biocatalysis ay nagpapakita na, sa kabila ng malalaking tagumpay, malayo pa rin tayo sa pagsasamantala sa lahat ng mga posibilidad na nabuksan sa usaping ito sa catalysis. Nagtuturo ito ng kahinhinan” (S.Z. Roginsky). Kinakailangan na mag-imbak ng mga produkto ng pananim sa mababang temperatura, dahil pinapabagal nito ang mga hindi gustong proseso ng enzymatic. Maraming mga sangkap na ginagamit sa pagbibihis ng binhi ay hindi pinapagana ang mga enzyme at pinapatay ang mga hindi gustong mikroorganismo. Ipinapaliwanag ng mga kinetika ng kemikal ang mga mekanismo ng mga reaksyon sa isang buhay na selula. Ang mga pamamaraan ng genetic engineering ay mga pamamaraan para sa pagkontrol sa mga rate ng biochemical reactions. 9.4. Ang konsepto ng mga oscillatory na reaksyon Ang mga oscillatory na reaksyon ay mga reaksyon kung saan ang konsentrasyon ng mga intermediate compound at ang rate ng reaksyon ay sumasailalim sa mga pagbabago, na maaaring pana-panahon. Tinawag ng Nobel laureate na si Ilya Prigogine ang pagtuklas ng mga oscillatory reaction na isang siyentipikong gawa noong ika-20 siglo. Ang tagumpay ay na sa ikadalawampu siglo posible na patunayan na ang mga oscillatory na reaksyon ay umiiral, dahil bago iyon ay tinanggihan sila. Ang impormasyon tungkol sa mga oscillatory na reaksyon ay nasa mga archive ng ika-17–19 na siglo. Aklat na "Theory of Oscillations" ni A.A. Andronova, A.A. Sina Witta at S.E. Inilathala si Khairina noong 1937. OO. Inilathala ni Frank-Kamenetsky ang aklat na "Diffusion and Heat Transfer in Chemical Kinetics" noong 1947. Ang mga gawang ito ay makabago, ngunit hindi sila tinanggap at ibinaon sa limot. Noong 1951 B.P. Natuklasan at inilarawan ni Belousov ang isang visual na oscillatory na reaksyon, nagmungkahi ng mga ideya tungkol sa mga pangunahing sandali ng mekanismo nito, ngunit ito ay tinanggihan. Pagkaraan ng 10 taon, ang pag-aaral ng oscillatory reactions ay ipinagpatuloy ng isang grupo ng mga siyentipiko na pinamumunuan ni A.M. Jabotinsky. Ito ay napatunayan sa eksperimento at matematika na ang mga oscillatory na reaksyon ay posible. Ang reaksyon ng Belousov-Zhabotinsky ay nakakuha ng katanyagan sa buong mundo. Maraming mga gawa ang nakatuon sa pang-eksperimentong at pag-aaral ng modelo ng reaksyon ng Belousov-Zhabotinsky, dahil ginagawang posible na obserbahan ang mga tampok ng mga kumplikadong proseso ng self-organization sa isang simpleng sistema ng kemikal at nagbibigay-daan para sa iba't ibang uri ng kontrol. Ang mga resulta ng pag-aaral ng reaksyon ng Belousov-Zhabotinsky ay nagbigay ng isang malakas na puwersa sa pagbuo ng mga bagong seksyon. modernong agham , bilang synergetics, thermodynamics ng nonequilibrium na mga proseso. Pinag-aaralan ng Synergetics ang mga proseso ng self-organization sa mga open nonequilibrium system. Itinuturo sa iyo ng Synergetics na makita ang mundo sa isang bagong paraan. Ang mga synergetics ay nagpapakita kung paano maaaring kumilos ang kaguluhan bilang isang mekanismo ng ebolusyon, kung paano maaaring lumitaw ang kaayusan mula sa kaguluhan. Pinapayagan ka nitong tingnan ang mundo bilang isang solong at napakakomplikadong sistema, na umuunlad ayon sa mga batas ng nonlinear dynamics. Kinakailangang pag-aralan ang iba't ibang proseso - mababaligtad at hindi maibabalik, ekwilibriyo at hindi balanse, deterministiko at di-tiyak, na nagaganap sa mga phenomena na may iba't ibang antas ng pagiging kumplikado. 90 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency 9.5. Balanse ng kemikal. Mga posibilidad para sa pagkontrol ng mga proseso ng kemikal 9.5.1. Konsepto ng chemical equilibrium Ang mga reaksyong kemikal ay nahahati sa dalawang grupo: 1. Ang mga reversible reactions ay mga reaksyon na nagpapatuloy sa dalawang magkasalungat na direksyon: N2 + 3H2 2NH3 2. Ang mga irreversible na reaksyon ay nagpapatuloy sa isang direksyon: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 Chemical equilibrium - Ito ay isang estado ng isang sistema ng mga tumutugon na sangkap kung saan ang mga rate ng pasulong at pabalik na mga reaksyon ay pantay. Para sa isang nababaligtad na reaksyon sa isang naibigay na temperatura, ang ratio ng produkto ng mga konsentrasyon ng equilibrium ng mga produkto ng reaksyon sa produkto ng mga konsentrasyon ng balanse ng mga panimulang sangkap na itinaas sa kapangyarihan ng kanilang mga stoichiometric coefficient ay isang pare-parehong halaga na tinatawag na equilibrium constant ( Kp). Ang paggamit ng batas ng mass action para sa isang reversible reaction ay nagpapahintulot sa atin na makuha ang equilibrium constant na Kp. Ang equilibrium constant ay nagpapakita kung gaano karaming beses ang rate ng pasulong na reaksyon ay mas malaki kaysa sa rate ng reverse reaction sa isang naibigay na temperatura at sa pare-parehong konsentrasyon ng lahat ng kalahok na sangkap na katumbas ng pagkakaisa. Ang mga konsentrasyon ng mga sangkap na itinatag sa ekwilibriyong kemikal ay tinatawag na ekwilibriyo. Ang mga ito ay ipinahiwatig ng mga pormula ng mga tumutugon na sangkap na nakapaloob sa mga square bracket. Para sa reaksyon aA + bB V1 = K1[A]a [B]b; cC + dD V2 = K1[C]c [D]d Sa equilibrium, V1 = V2. Pagkatapos K1[A]a [B]b = K1[C]c [D]d Kr = K1 K2 Kp = [C]C [D]d . [A]a [B]b Ang equilibrium constant na Kp ay nakasalalay sa likas na katangian ng mga reactant at sa temperatura, ngunit hindi nakasalalay sa konsentrasyon. Ang Kr ay isang walang sukat na dami. 9.5.2. Ang Prinsipyo ng Le Chatelier Noong 1901, ang Pranses na chemist na si Henri Louis Le Chatelier ay bumuo at nag-patent ng isang paraan para sa synthesizing ammonia mula sa nitrogen at hydrogen. Sa pag-aaral ng mga kondisyon kung saan nangyayari ang reaksyong ito, natuklasan niya at binabalangkas ang prinsipyo kung saan natutukoy ang direksyon ng pagbabago sa balanse ng kemikal kapag binabago ang konsentrasyon ng mga reactant, temperatura at presyon (para sa mga reaksyon). Talahanayan 9.2 – Prinsipyo ng Le Chatelier Halimbawa: 2CO2 + 568 kJ/mol 2CO + O2 ∆Н = – 568 kJ/mol Mga kondisyon para sa paglipat ng equilibrium patungo sa produkto: 1. Pagtaas ng konsentrasyon ng O2 2. Pagtaas ng presyon 3. Pagbaba ng temperatura 9.5.3. Mga elemento ng thermochemistry Ang prinsipyo ni Le Chatelier ay bunga ng pangalawang batas ng thermodynamics. Ang pagbabago sa ekwilibriyong kemikal na may mga pagbabago sa temperatura ay nauugnay sa enerhiya ng mga reaksiyong kemikal. Ang mga tanong na ito ay pinag-aralan sa kurso ng pisikal na kimika sa seksyong "Thermodynamics ng mga proseso ng kemikal". Ang pag-aaral ng impluwensya ng temperatura sa paglipat ng balanse ng kemikal ay dapat isagawa gamit ang mga konsepto ng thermochemistry - isang sangay ng chemical thermodynamics. Ang Thermochemistry ay isang sangay ng chemical thermodynamics na nag-aaral ng thermal effect ng mga kemikal na proseso. Ang mga reaksiyong exothermic ay mga reaksyong naglalabas ng init. Ang mga endothermic na reaksyon ay mga reaksyong may kinalaman sa pagsipsip ng init. Ang thermochemical equation ng isang reaksyon ay isang equation na tumutukoy sa thermal effect ng isang reaksyon. Ang thermal effect ng isang reaksyon ay ang dami ng init na inilabas o nasipsip sa bawat 1 mole ng isang substance. Dalawang anyo ng pagsulat ng mga thermochemical equation ang ginagamit: 1. Ang init ay nagpapakilala ng mga pagbabago sa kapaligiran sa panahon ng reaksyon (thermochemical effect ng reaksyon Q). Sa kasong ito, para sa isang exothermic na reaksyon, ang thermal effect Q ay ipinahiwatig sa kanang bahagi ng equation na may plus sign (+), dahil ang init ay inilabas sa kapaligiran. 92 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Para sa isang endothermic na reaksyon, ang thermal effect Q ay ipinahiwatig na may minus sign (–), dahil ang init ay sinisipsip mula sa kapaligiran: 2H2 + O2 = 2H2O + 571 kJ/mol (exo ); N2 + O2 = 2NO – 180.5 kJ/mol (endo) 2. Ang thermal effect ng isang reaksyon ay sumasalamin sa mga pagbabago sa sistema ng mga reactant mismo (thermodynamic thermal effect ng isang reaksyon). Sa kasong ito, ginagamit ang konsepto ng enthalpy change ΔH. Ang enthalpy H ay ang reserbang enerhiya ng isang sangkap sa pare-pareho ang presyon at temperatura. Para sa isang exothermic na reaksyon ΔH< 0, так как система теряет теплоту и запас еѐ энергии уменьшается (знак –). Для эндотермической реакции ΔН > 0, dahil ang sistema ay sumisipsip ng init at tumataas ang reserbang enerhiya nito (+ sign): 2H2 + O2 = 2H2O; ΔHo = – 571 kJ/mol (exo) N2 + O2 = 2NO; ΔHo = 180.5 kJ/mol (endo) Ang thermal effect ng reaksyon ay karaniwang ibinibigay para sa mga karaniwang kondisyon: normal na presyon 101.3 kPa (1 atm) at temperatura 298 K (ΔHo). Ang thermochemical effect ng reaksyon ay katumbas ng magnitude at kabaligtaran ng sign sa thermodynamic thermal effect: Q = – ΔН. 9.6. Mga posibilidad para sa pagkontrol ng mga proseso ng kemikal Ang pagkakaroon ng mga reversible reaction ay isang pagpapakita ng batas ng pagkakaisa at pakikibaka ng mga magkasalungat na gumagana sa kalikasan. Ang pag-unawa sa batas na ito sa espesipikong pagpapakita nito ay may malaking praktikal na kahalagahan para sa pinakamainam na kontrol ng mga proseso ng kemikal sa mga paborableng kondisyon, para sa pagpapatupad ng kahusayan at kalidad ng produksyon. Talahanayan 9.3 - Mga salik ng kinetic at thermodynamic na nakakaimpluwensya sa proseso ng kemikal Reaksyon ng kemikal Kalikasan ng mga tumutugon na sangkap Mga thermodynamic na kadahilanan: pagbabago ng balanse, posibilidad ng reaksyon Ang mga kinetic na kadahilanan na nakakaimpluwensya sa rate ng reaksyon (kalikasan ng sangkap, konsentrasyon, temperatura, presyon) Posibilidad ng magkasalungat aksyon 93 Panlabas na kapaligiran ng reaksyon Copyright JSC "CDB "BIBKOM" & LLC "Agency Kniga-Service" Ang kontrol sa mga reaksiyong kemikal ay posible lamang batay sa pag-unawa sa mga batas na kanilang sinusunod. Ito ay dapat na nakabatay sa kaalaman sa mga kemikal na kinetika at thermodynamics - pareho ang klasikal na thermodynamics ng mga proseso ng ekwilibriyo ng mga nakahiwalay na sistema, at ang modernong thermodynamics ng mga bukas na sistemang hindi balanse kung saan posible ang mga phenomena ng self-organization. Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili 1. Magbigay ng mga halimbawa ng mga reaksyon na nagaganap sa mataas at mababang bilis. 2. Tukuyin ang activation energy. 3. Paano magbabago ang bilis ng reaksyon kapag pinainit mula 20° hanggang 50° kung ang koepisyent ng Van't Hoff ay 2? 4. Kalkulahin ang koepisyent ng van’t Hoff kung, kapag ang temperatura ay nagbago mula 20° hanggang 50°, ang bilis ng reaksyon ay tumataas ng 27 beses. 5. Ang konsentrasyon kung aling mga sangkap ang hindi kasama sa expression para sa rate at equilibrium constant ng reaksyon: FeO3 + 3CO 2Fe + 3CO2 6. Anong mga salik ang makakatulong sa paglilipat ng equilibrium ng reaksyon patungo sa pagbuo ng produkto ng reaksyon: 2H2 + O2 = 2H2O + 571 kJ/mol. ∆Н = – 571 kJ/mol MGA SANGGUNIAN Pangunahing 1. Knyazev, D.A. Inorganikong kimika/D.A. Knyazev, S.N. Smarygin – M.: Bustard, 2004. – 592 p. 2. Glinka, N.L. Pangkalahatang kimika /N.L. Glinka – M.: KNORUS, 2009. – 752 p. 3. Ryazanova, G.E. Pangkalahatan at di-organikong kimika. Mga talahanayan at diagram /G. E. Ryazanova. – Saratov: Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University", 2006 - 284 p. Karagdagang 1. Barkovsky, E.V. Pangkalahatang kimika: Kurso ng mga lektura /E.V. Barkovsky, S.V. Tkachev. – Minsk: BSMU, 2009. – 132 p. 2. Trubetskov, D.I. Panimula sa teorya ng self-organization ng mga bukas na sistema. /DI. Trubetskov, E.S. Mchedlova, L.V. Krasichkov. – M.: Publishing house ng physical at mathematical literature, 2002. – 200 p. 3. Ruzavin, G.I. Mga problema ng simple at kumplikado sa ebolusyon ng mga agham. //G.I. Ruzavin. - Mga tanong ng pilosopiya. – 2008. Blg. 3. – p. 102. 94 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency BIBLIOGRAPHICAL LIST 1. Agafoshin, N.P. Periodic law at periodic system D.I. Mendeleev. / N.P. Agafoshin - M.: Edukasyon, 1973. - 208 p. 2. Barkovsky, E.V. Pangkalahatang kimika: Kurso ng mga lektura /E.V. Barkovsky, S.V. Tkachev. – Minsk: BSMU, 2009. – 132 p. 3. Vlasov, V.M. Mga error na humahantong sa isang pagsabog / V.M. Vlasov // Chemistry at buhay. – 2006. – Bilang 7. p. 60. 4. Gelfman, M.I. Inorganikong kimika / M.I. Gelfman, V.P. Yustratov. - St. Petersburg: Publishing house "Lan", 2009. - 528 p. 5. Glinka, N.L. Pangkalahatang kimika /N.L. Glinka – M.: KNORUS, 2009. – 752 p. 6. Guzey, L.S. Pangkalahatang kimika / L.S. Guzey, V.N. Kuznetsov, A.S. Guzey. – M.: Moscow State University Publishing House, 1999. – 333 p. 7. Dmitriev, S.N. Pagkilala sa kemikal at pag-aaral ng mga katangian ng mga superheavy metal. Ebolusyon ng periodic system D.I. Mendeleev / S.N. Dmitriev – Abstract ng mga ulat ng XVIII Mendeleev Congress on General and Applied Chemistry: Sa 5 volume; v.1. – M.: Granitsa, 2007. – P. 47. 8. Egorov, V.V. Kimika sa kapaligiran. /V.V. Egorov. – St. Petersburg: Lan Publishing House, 2009. – 192 p. 9. Klinsky, G.D. Inorganic na kimika /G.D. Klinsky, V.D. Skopintev. – M: Publishing house MCHA, 2001. – 384 p. 10. Knyazev, D.A. Inorganikong kimika/D.A. Knyazev, S.N. Smarygin – M.: Bustard, 2004. – 592 p. 11. Lensky, A.S. Panimula sa bioinorganic at biophysical chemistry / A.S. Lensky. – M.: Higher School, 1989. – 256 p. 12. Mineev, V.G. Sa pagtatanggol ng nitrates at phosphates / V.G. Mineev // Chemistry at buhay. – 2008. No. 5. – P. 20. 13. Naydysh, V.M. Mga konsepto ng modernong natural na agham. /V.M. Naydysh. – M.: Alfa-M; INFRA-M, 2004, – 622 p. 14. Inorganic na kimika (biogenic at abiogenic na elemento): Textbook / ed. V.V. Egorova. – St. Petersburg: Lan Publishing House, 2009. – 320 p. 15. Ruzavin, G.I. Mga problema ng simple at kumplikado sa ebolusyon ng mga agham. //G.I. Ruzavin. - Mga tanong ng pilosopiya. – 2008. Blg. 3. – p. 102. 16. Ryazanova, G.E. Inorganic at analytical chemistry / G.E. Ryazanova - Saratov: Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University", 2006. - 172 p. 17. Ryazanova, G.E. Pangkalahatan at di-organikong kimika. Mga talahanayan at diagram / G.E. Ryazanov. – Saratov: Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Saratov State Agrarian University", 2006 - 284 p. 18. Sirotkin, O.S. Chemistry sa lugar nito / O.S. Sirotkin // Chemistry at buhay. – 2003. - No. 5. – P. 26. 19. Trubetskov, D.I. Panimula sa teorya ng self-organization ng mga bukas na sistema. / D.I. Trubetskov, E.S. Mchedlova, L.V. Krasichkov. – M.: Publishing house ng physical at mathematical literature, 2002. – 200 p. 20. Ugai, Ya.A. Pangkalahatan at di-organikong kimika /Ya.A. Ugai. – M.: Higher School, 2004. – 528 p. 95 Copyright OJSC "CDB "BIBKOM" & LLC "Agency Kniga-Service" NILALAMAN Panimula................................ ... ................................................... ......... ......................................... .. 3 Lecture 1. Pangunahing konsepto at mga batayang batas ng kimika..................................... .... 4 1.1. Mga Layunin ng Pag-aaral ng Disiplina................................................ ................ ............................... 4 1.2. Ang kahalagahan ng kimika para sa agrikultura................................................ ............. ........ 4 1.3. Paksa ng kimika................................................ ........ .............................................. ......... 5 1.4 . Dialectics ng mga batayang konsepto at batas ng kimika...................................... ........ 5 1.5. Mga Paraan sa Pag-aaral ng Chemistry................................................ .......... .................................. 8 Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili .................. ................................ ........................ .................. 11 Mga Sanggunian...... ................................ .................... .................................... ................ . 12 Lektura 2. Makabagong pagtuturo tungkol sa istruktura ng atom.................................. ... ................ 13 2.1. Dialectics ng mga ideya tungkol sa istruktura ng atom...................................... ........... 13 2.2. Modernong quantum mechanical model ng istruktura ng atom.................................. 14 2.3. Mga elektronikong pormula ng mga elemento................................................. ..... ............... 17 Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili ........................ ............ ...................................... .................. 20 Mga Sanggunian................................ ...................... ................................ ....................... 20 Lektura 3. Pana-panahong batas at periodic system D.I. Mendeleev................................................. ....................................................... ........ 21 3.1 . Pana-panahong batas at pana-panahong sistema ng mga elemento D.I. Mendeleev – ang batayan ng makabagong kimika................................................. ......... ... 21 3.2. Istraktura ng periodic table................................................ ........................ 23 3.3. Algorithm para sa mga pangkalahatang katangian ng isang elemento ng atom............................................ ........ 24 3.4. Dalas ng mga pagbabago sa mga katangian ng mga elemento at kanilang mga compound.................. 27 Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili............... ..................... ................................ ........................ ..... 30 Mga Sanggunian................ .................................... ................ .......................................... .. 30 Lektura 4. Pagpapakita ng ang periodic law sa acid-base properties ng inorganic compounds...................................... ........... ........................ 32 4.1. Genetic na relasyon ng mga pangunahing klase ng inorganic compounds....... 32 4.2. Mga kemikal na katangian ng mga oxide, base, acid at salts...................................... 33 4.3. Dalas ng mga pagbabago sa mga katangian ng acid-base ng mga kemikal....................................... ............. ..................................... ................... 39 4.4. Mga tanong ng propesyonal na kakayahan................................................ ..................... .. 40 Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili..................... .............................. ................... ................. 40 Mga Sanggunian......... ...................... ................................. ................ .................. 41 Lektura 5. Chemical bond.......... ................ ......................................... .......... ............ 43 5.1. Mga modernong ideya tungkol sa pagbubuklod ng kemikal................................................ ....... 43 5.2. Mga Batayan ng pamamaraan ng valence bond (MVM) W. Heitler at F. London (1927) ............................... ... ................................................... 43 5.2.1 . Mga mekanismo ng pagbuo ng covalent bond................................................ ....... 43 5.2.2. Covalent bond................................................. ... ................................ 44 5.2.3. Mga uri ng mga bono ng kemikal................................................ ..................... ........ 45 5.2.4. Mga uri ng mga bono ng kemikal................................................ ..................... .......................... 46 5.2 .5. Degree ng bond ionicity.............................................. ..................... ....................... 46 5.2.6. Hybridization ng atomic orbitals................................................ ...... ...... 48 5.2.7. Koneksyon ng metal................................................ ........ ............................... 50 5.2.8. Hydrogen bond................................................ ... ................................... 50 5.3. Ang konsepto ng molecular orbital method...................................... ........................ 50 96 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency Mga Tanong para sa pagpipigil sa sarili.... ................................................. ....... .......................... 52 Mga Sanggunian............... ....................................................... ............. ....................... 52 Lektura 6. Makabagong teorya ng mga solusyon...... ........................ ....................... ........................ 53 6.1. Pag-uuri ng mga disperse system................................................ ..................... ................... 53 6.2. Mga paraan ng pagpapahayag ng komposisyon ng mga solusyon................................................ ....... .............. 54 6.3. Konsentrasyon at osmosis ng solusyon sa lupa................................................. ....... ...... 54 6.4. Mga solusyon sa electrolyte................................................ ... .................................... 55 6.4.1. Mga solusyon sa tubig................................................ ........ .............................................. .55 6.4.2. Teorya ng electrolytic dissociation.............................................. ................... .. 56 6.4.3. Dami ng mga katangian ng electrolytic dissociation...................................... .................... ................................ .......................... .......... 57 6.4.4. Mga katangian ng malalakas na electrolyte................................................ ..................... ............... 58 6.4.5. Mga uri ng electrolyte ................................................ .... .................................... 59 6.4.6. Dissociation ng electrolytes................................................ .... ....................... 60 6.4.7. Mga reaksyon sa mga solusyon sa electrolyte................................................ .... ............. 61 6.4.8. Hydrolysis ng mga asin................................................. .... .................................................... 61 6.4. 9. Ionic na produkto ng tubig. Hydrogen pH................................... 62 6.4.10. Ang kahulugan ng mga solusyon................................................ ..... .................................. 64 Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili..... ......... ................................................ ................ ........................ 64 Mga Sanggunian..... .............................. ................... ...................................... ................ ........... 65 Lektura 7. Redox reactions.................. ............... ............ 66 7.1. Modernong teorya ng redox reactions (ORR) ...... 66 7.1.1. Ang kahalagahan ng mga proseso ng redox........................ 66 7.1.2. Mga pangunahing probisyon ng teorya ng OVR. ................................................... ...... .......... 67 7.1.3. Pagkalkula ng estado ng oksihenasyon ng isang elemento............................................ .......... .68 7.1.4. Algorithm para sa pagkilala sa mga katangian ng redox ng mga kumplikadong compound......................................... ........................................... 70 7.1.5 . Mga uri ng reaksyon ng redox................................................ ...... 70 7.2. Algorithm para sa pagbuo ng mga equation ng redox reactions............................................. ......... ......................................... ............... ........................ 71 7.2.1. Algorithm para sa pag-compile ng OVR equation gamit ang electronic balance method....................................... ............. ..................................... ................... 71 7.2.2. Pagguhit ng ORR equation gamit ang electron-ion method (half-reaction method) ................................. ................... ................................ ......................... .... 71 7.3. Mga katangian ng redox ng mga compound ng mga biogenic na elemento............................................. ......... ......................................... ............... ....................... 73 7.4. Mga potensyal na redox. Direksyon ng ODD......................... 74 Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili................ .................... ................................ .......................... ...... 75 Mga Sanggunian................ ................................... ................ ......................................... ......... 75 Lecture 8. Complex compounds.................................... ........ ............................... 76 8.1. Isang Maikling Kasaysayan ng Mga Kumplikadong Compound (CC) ......................................... ........... 76 8.2. Ang teorya ng koordinasyon ni Werner at mga modernong ideya................................ 77 8.2.1. Komposisyon ng mga molekula ng mga kumplikadong compound................................................ ........ 78 8.2.2. Nomenclature ng mga kumplikadong compound.............................................. ..................... 79 8.3. Ang pagbubuklod ng kemikal sa mga kumplikadong compound................................................ ....... .. 80 8.4. Electrolytic dissociation ng mga kumplikadong compound.................................... 81 Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili... ... ................................................... ......... ....................... 84 Mga Sanggunian................ .................... ................................ .......................... ............................ 84 97 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Lecture 9. Chemical kinetics. Balanse ng kemikal. ......................................... 85 9.1. Ang konsepto ng kinetika ng kemikal ................................................ ....... ........................ 85 9.2. Rate ng chemical reaction................................................ ..................... ................................ ...... 85 9.3. Mga salik na nakakaimpluwensya sa bilis ng isang kemikal na reaksyon................................................ .......... 86 9.3.1. Ang impluwensya ng konsentrasyon sa bilis ng reaksyon................................................ ........... 87 9.3. Ang impluwensya ng temperatura sa rate ng reaksyon................................................. ......... 88 9.3.3. Ang impluwensya ng mga katalista sa bilis ng mga reaksiyong kemikal.................................... 89 9.4. Ang konsepto ng oscillatory reactions................................................................ .................... .................... 90 9.5. Balanse ng kemikal. Mga posibilidad para sa pagkontrol ng mga proseso ng kemikal................................................. .................... ................................ .......................... ............................ ... 91 9.5.1. Ang konsepto ng chemical equilibrium ................................................ ....... ............ 91 9.5.2. Prinsipyo ng Le Chatelier................................................ .......... ................................... 91 9.5.3. Mga Elemento ng thermochemistry................................................ .... ........................ 92 9.6. Mga posibilidad para sa pagkontrol ng mga proseso ng kemikal................................................. ....... 93 Mga tanong para sa pagpipigil sa sarili.... ................................. ....................... .............................. ....... 94 Mga Sanggunian.................. ....................... ................................ ................. ................... 94 Bibliograpiya........... .................. ...................................... ............ ................... 95 Mga Nilalaman................... .......... ................................................... ............................................ 96 98

Ang manwal ay inilaan para sa mga mag-aaral, aplikante at guro. Binabalangkas ng manwal ang mga modernong batayan ng kimika sa maikli, ngunit nagbibigay-kaalaman at malinaw na paraan. Ito ang mga pangunahing kaalaman na dapat maunawaan ng bawat nagtapos sa high school at talagang dapat malaman para sa sinumang nakikita ang kanyang sarili bilang isang chemistry, medikal, o biologist na estudyante ng ika-21 siglo.

Teorya ng atomic-molecular.
Ang teorya ng atomic-molecular ng istraktura ng bagay ay lumitaw bilang isang resulta ng mga pagtatangka ng mga siyentipiko na lutasin ang dalawang pangunahing isyu. 1) Ano ang binubuo ng mga sangkap? 2) Bakit naiiba ang mga sangkap at bakit ang ilang mga sangkap ay maaaring magbago sa iba? Ang mga pangunahing probisyon ng teoryang ito ay maaaring mabalangkas tulad ng sumusunod:
1. Ang lahat ng mga sangkap ay binubuo ng mga molekula. Ang molekula ay ang pinakamaliit na particle ng isang substance na may mga katangiang kemikal nito.
2. Ang mga molekula ay binubuo ng mga atomo. Ang atom ay ang pinakamaliit na particle ng isang elemento sa mga kemikal na compound. Ang iba't ibang elemento ay tumutugma sa iba't ibang mga atomo.
3. Sa panahon ng mga reaksiyong kemikal, ang mga molekula ng ilang mga sangkap ay nababago sa mga molekula ng iba pang mga sangkap. Ang mga atomo ay hindi nagbabago sa panahon ng mga reaksiyong kemikal.

Isaalang-alang natin sa madaling sabi ang kasaysayan ng paglikha at pag-unlad ng atomic-molecular theory.
Naimbento ang mga atomo sa Greece noong ika-5 siglo. BC e. Ang pilosopo na si Leucippus ay nagtaka kung ang bawat piraso ng bagay, gaano man kaliit, ay maaaring hatiin sa mas maliliit na piraso. Naniniwala si Leucippus na bilang isang resulta ng naturang paghahati ay makakakuha ng isang maliit na butil na ang karagdagang paghahati ay magiging imposible. Tinawag ng estudyante at pilosopo ni Leucippus na si Democritus ang maliliit na particle na ito na "mga atomo." Naniniwala siya na ang mga atomo ng bawat elemento ay may espesyal na sukat at hugis at ipinapaliwanag nito ang mga pagkakaiba sa mga katangian ng mga elemento. Ang mga sangkap na nakikita at nararamdaman natin ay mga compound ng mga atomo ng iba't ibang elemento, at sa pamamagitan ng pagbabago sa likas na katangian ng tambalang ito, ang isang sangkap ay maaaring mabago sa isa pa. Si Democritus ay lumikha ng atomic theory sa halos modernong anyo nito. Gayunpaman, ang teoryang ito ay bunga lamang ng pilosopikal na pagmuni-muni, hindi kinumpirma ng mga eksperimentong obserbasyon.

TALAAN NG MGA NILALAMAN
Paunang Salita 3
BAHAGI 1. THEORETICAL CHEMISTRY 5
KABANATA 1. Pangunahing konsepto at batas ng kimika 5
§ 1.1. Paksa ng kimika 5
§1.2. Teorya ng atomic-molecular 7
§ 1.3. Batas ng konserbasyon ng masa at enerhiya 10
§ 1.4. Pana-panahong Batas 12
§ 1.5. Pangunahing Konsepto ng Chemistry 14
§ 1.6. Stoichiometric ratios sa kimika 18
§ 1.7. Mga batas sa gas 19
KABANATA 2. Estruktura ng atom 22
§ 2.1. Pagbuo ng mga ideya tungkol sa kumplikadong istruktura ng atom 22
§ 2.2. Quantum number ng mga electron 25
§ 2.3. Pamamahagi ng mga electron sa mga atomo 28
§ 2.4. Mga pagbabagong radioactive 33
§ 2.5. Periodicity ng mga katangian ng mga atomo ng mga elemento 37
KABANATA 3. Pagbubuklod ng kemikal at istruktura ng molekular 41
§ 3.1. Ang katangian ng chemical bond 41
§ 3.2. Covalent bond 44
§ 3.3. Ionic bond 48
§ 3.4. Koneksyon ng metal 50
§ 3.5. Intermolecular chemical bond 51
§ 3.6. Valence at estado ng oksihenasyon 55
§ 3.7. Spatial na istraktura ng mga molekula 58
KABANATA 4. Estado ng bagay 63
§ 4.1. Mga katangiang katangian ng mga gas, likido at solid 63
§ 4.2. Mga phase diagram ng mga sangkap 66
§ 4.3. Mga gas 68
§ 4.4. Mga likido 70
§ 4.5. Mga kristal na sangkap 73
§ 4.6. Iba't ibang hugis pagkakaroon ng mga sangkap 80
KABANATA 5. Epekto ng enerhiya ng mga reaksiyong kemikal 81
§ 5.1. Paglabas at pagsipsip ng enerhiya sa mga reaksiyong kemikal 81
§ 5.2. Mga reaksyong exothermic at endothermic. Batas ng Thermochemical ng Hess 87
KABANATA 6. Mga kinetika ng mga reaksiyong kemikal 93
§ 6.1. Pangunahing konsepto at postulate ng kinetika ng kemikal 93
§ 6.2. Epekto ng temperatura sa bilis ng reaksyon 97
§ 6.3. Catalysis 99
KABANATA 7. Ekwilibriyong kemikal 103
§ 7.1. Pagpapasiya ng estado ng ekwilibriyo 103
§ 7.2. Chemical equilibrium constant 105
§ 7.3. Paglipat sa chemical equilibrium. Prinsipyo 108 ng Le Chatelier
§ 7.4. Sa pinakamainam na kondisyon para sa pagkuha ng mga sangkap sa isang pang-industriyang sukat 111
KABANATA 8. Mga Solusyon 114
§ 8.1. Paglusaw bilang isang prosesong physicochemical 114
§ 8.2. Mga salik na nakakaapekto sa solubility ng mga substance 117
§ 8.3. Mga paraan upang ipahayag ang konsentrasyon ng mga solusyon 121
KABANATA 9. Electrolytic dissociation at ionic na reaksyon sa mga solusyon 122
§ 9.1. Electrolytes at electrolytic dissociation 122
§ 9.2. Degree ng dissociation. Malakas at mahinang electrolyte. Dissociation constant 123
§ 9.3. Ionic reaction equation 126
§ 9.4. Hydrolysis ng mga asin 128
KABANATA 10. Mga pangunahing uri ng mga reaksiyong kemikal 129
§ 10.1. Simbolismo at pag-uuri ng mga katangian ng mga reaksyon 129
§ 10.2. Pag-uuri ayon sa bilang at komposisyon ng mga reagents at mga produkto ng reaksyon 131
§ 10.3. Pag-uuri ng mga reaksyon ayon sa mga katangian ng bahagi 136
§ 10.4. Pag-uuri ng mga reaksyon ayon sa uri ng mga particle na inilipat 137
§ 10.5. Nababaligtad at hindi maibabalik na mga reaksiyong kemikal 138
KABANATA 11. Mga proseso ng redox 140
§ 11.1. Mga reaksyon ng redox 140
§ 11.2. Pagpili ng mga stoichiometric coefficient sa OVR 144
§ 11.3. Mga karaniwang potensyal OVR 148
§ 11.4. Electrolysis ng mga solusyon at natutunaw ng mga electrolyte 152
BAHAGI II. INORGANIC CHEMISTRY 154
KABANATA 12. Pangkalahatang katangian ng mga di-organikong compound, ang kanilang pag-uuri at katawagan 154
§ 12.1. Mga oxide 155
§ 12.2. Mga base (metal hydroxides) 158
§ 12.3. Mga asido 160
§ 12.4. Mga asin 165
KABANATA 13. Hydrogen 168
§ 13.1. Atomic na istraktura at posisyon sa periodic table D.I. Mendeleeva 168
§ 13.2. Mga kemikal na katangian ng hydrogen 171
§ 13.3. Produksyon ng hydrogen at paggamit nito 173
§ 13.4. Mga hydrogen oxide 174
KABANATA 14. Halogens 178
§ 14.1. Mga pisikal na katangian ng mga halogens 178
§ 14.2. Mga kemikal na katangian at paggawa ng mga halogens 180
§ 14.3. Hydrogen halides, hydrohalic acid at ang mga asin nito 185
§ 14.4. Mga halogen compound na naglalaman ng oxygen 187
KABANATA 15. Chalcogens 190
§ 15.1. Pangkalahatang katangian 190
§ 15.2. Mga simpleng sangkap 191
§ 15.3. Mga compound ng sulfur 196
KABANATA 16. Nitrogen subgroup 204
§ 16.1. Pangkalahatang katangian 204
§ 16.2. Mga katangian ng mga simpleng sangkap 205
§ 16.3. Ammonia. Phosphine. Phosphorus halides 207
§ 16.4. Mga nitrogen oxide. Nitric at nitrous acids 210
§ 16.5. Phosphorus oxides at acids 214
KABANATA 17. Carbon subgroup 218
§ 17.1. Pangkalahatang katangian 218
§ 17.2. Karbon 219
§ 17.3. Mga carbon oxide 223
§ 17.4. Carbonic acid at mga asin nito 226
§ 17.5. Silikon 228
§ 17.6. Silicon compounds na may oxidation state +4 230
§ 17.7. Mga silikon na compound na may estado ng oksihenasyon -4 233
KABANATA 18. Mga katangian ng s-metal at ang kanilang mga compound 234
§ 18.1. Pangkalahatang katangian 234
§ 18.2. Mga kemikal na katangian ng mga metal 236
§ 18.3. Mga compound ng s-metal 239
KABANATA 19. Aluminum at boron 240
§ 19.1. Pangkalahatang katangian 240
§ 19.2. Mga katangian at paghahanda ng mga simpleng sangkap 242
§ 19.3. Boron at aluminum compound 247
KABANATA 20. Mga pangunahing transisyon na metal 249
§ 20.1. Pangkalahatang katangian 249
§ 20.2. Chromium at mga compound nito 251
§ 20.3. Manganese at mga compound nito 253
§ 20.4. Iron triad 255
§ 20.5. Produksyon ng bakal at bakal 258
§ 20.6. Copper at mga compound nito 261
§ 20.7. Zinc at ang mga compound nito 263
§ 20.8. Pilak at mga compound nito 264
KABANATA 21. Noble gases 265
§ 21.1. Pangkalahatang katangian 265
§ 21.2. Mga compound ng kemikal mga noble gas 267
§ 21.3. Paglalapat ng mga noble gas 269
BAHAGI III. ORGANIC CHEMISTRY 271
KABANATA 22. Mga pangunahing konsepto at pattern sa organikong kimika 271
§ 22.1. Paksa ng Organic Chemistry 271
§ 22.2. Pag-uuri ng mga organikong compound 272
§ 22.3. Nomenclature ng mga organic compound 274
§ 22.4. Isomerismo ng mga organikong compound 278
§ 22.5. Mga elektronikong epekto at reaktibiti ng mga organikong compound 279
§ 22.6. Pangkalahatang katangian 281
KABANATA 23. Mga saturated hydrocarbon 283
§ 23.1. Alkana 283
§ 23.2. Cycloalkanes 286
KABANATA 24. Alkenes at alkadienes 289
§ 24.1. Alkenes 289
§ 24.2. Diene hydrocarbons 293
KABANATA 25. Alkynes 295
§ 25.1. Pangkalahatang katangian 295
§ 25.2. Paghahanda at mga kemikal na katangian 296
KABANATA 26. Arenas 300
§ 26.1. Pangkalahatang katangian 300
§ 26.2. Paghahanda at mga kemikal na katangian 303
§ 26.3. Mga orientant (deputies) ng una at pangalawang uri 308
KABANATA 27. Alkohol at mga phenol 310
§ 27.1. Pangkalahatang katangian 310
§ 27.2. Mga monohydric na alkohol 311
§ 27.3. Mga polyhydric na alkohol 315
§ 27.4. Phenols 316
KABANATA 28. Aldehydes at ketones 321
§ 28.1. Pangkalahatang katangian 321
§ 28.2. Mga paraan para makakuha ng 323
§ 28.3. Mga katangian ng kemikal 324
KABANATA 29. Mga carboxylic acid 327
§ 29.1. Pag-uuri, katawagan at isomerismo 327
§ 29.2. Monobasic saturated carboxylic acids 334
§ 29.3. Monobasic unsaturated carboxylic acids 339
§ 29.4. Mga mabangong carboxylic acid 342
§ 29.5. Dibasic carboxylic acids 343
KABANATA 30. Mga functional na derivative ng mga carboxylic acid 345
§ 30.1. Pag-uuri ng mga functional derivatives 345
§ 30.2. Carboxylic acid anhydride 346
§ 30.3. Carboxylic acid halides 348
§ 30.4. Amides ng mga carboxylic acid 350
§ 30.5. Ester 352
§ 30.6. Mga taba 353
KABANATA 31. Carbohydrates (asukal) 357
§ 31.1. Monosaccharides 357
§ 31.2. Mga indibidwal na kinatawan ng monosaccharides 363
§ 31.3. Oligosaccharides 366
§ 31.4. Polysaccharides 368
KABANATA 32. Amines 371
§ 32.1. Mga saturated aliphatic amines 371
§ 32.2. Aniline 375
KABANATA 33. Amino acids. Mga peptide. Mga protina 377
§ 33.1. Mga amino acid 377
§ 33.2. Peptides 381
§ 33.3. Mga protina 383
KABANATA 34. Mga heterocyclic compound na naglalaman ng nitrogen 387
§ 34.1. Mga heterocycle na may anim na miyembro 387
§ 34.2. Mga compound na may limang miyembro na singsing 390
KABANATA 35. Mga nucleic acid 393
§ 35.1. Nucleotides at nucleosides 393
§ 35.2. Istraktura ng mga nucleic acid 395
§ 35.3. Biyolohikal na papel ng mga nucleic acid 398
KABANATA 36. Mga sintetikong high-molecular compound (polymer) 400
§ 36.1. Pangkalahatang katangian 400
§ 36.2. Mga plastik 402
§ 36.3. Hibla 404
§ 36.4. Mga goma 405
Inirerekomendang pagbabasa 410.

Sa nakalipas na dekada, halos lahat ng nangungunang unibersidad sa Russia ay lumipat sa isang sistema ng nakasulat mga pagsusulit sa pasukan sa kimika. Ito ay lumabas na ang karamihan sa mga mag-aaral at mga aplikante ay ganap na hindi malulutas ang mga problema. Samakatuwid, kami ay, tila, ang una sa Russia na dumating sa konklusyon na ang isang mahusay na aklat-aralin sa kimika para sa mga mag-aaral sa high school at mga pumapasok sa mga unibersidad, bilang karagdagan sa mga teoretikal na seksyon, ay dapat maglaman ng isang malaking hanay ng mga problema at ilarawan ang mga pangunahing pamamaraan para sa paglutas sa kanila.
N. E. Kuzmenko at V. V. Eremin ay naglathala ng isang libro na ang pinaka kumpletong libro ng problema sa kimika para sa mga mag-aaral at mga aplikante hanggang ngayon. Ang mga gawain ay pinagsama-sama para sa lahat ng pangunahing mga seksyon ng kurikulum ng paaralan, pati na rin para sa pinakamahalagang aspeto ng mga programa sa kimika para sa mga pumapasok sa mga nangungunang unibersidad sa Russia. Ang mga sagot o tagubilin para sa mga solusyon ay ibinibigay para sa lahat ng problema, at ang mga detalyadong solusyon ay ibinibigay para sa 300 pamantayan o mga problema sa pagsusulit.
Hindi namin itinakda sa aming sarili ang gawain na ipakita dito ang mga resulta ng aming pagsusuri sa mga aklat-aralin na inilathala noong nakaraang dekada. Sabihin na lang natin na, kung isasaalang-alang ang lahat ng nasa itaas, nakarating na tayo sa kumbiksyon ng pangangailangang lumikha ng isang aklat-aralin na naglalaman ng mga maikling paliwanag ng mga pangunahing phenomena ng kemikal, konsepto, batas at teorya. Kaya naman ang pamagat ng aklat - "Isang Maikling Kurso sa Chemistry".
Ang pagtatanghal na ito ng materyal ay nagpapahintulot sa mga may-akda, kapag isinasaalang-alang ang mga partikular na compound ng kemikal, na madalas na ipahiwatig kung aling klase ng mga sangkap ang kanilang kinabibilangan, upang ang karamihan sa kanilang mga katangian ay maging malinaw. Kasabay nito, ginagawang posible na magbayad ng espesyal na pansin sa mga reaksyon na nagbibigay-diin sa sariling katangian ng isang partikular na sangkap, sa mga reaksyon na may malaking praktikal na kahalagahan. Sa kasong ito, ang pansin ay nakatuon, bilang panuntunan, sa kimika ng mga proseso, at hindi sa kanilang teknolohiya.
Napansin din namin na kapag ipinakita ang materyal sa pangalawa ("Inorganic chemistry") at pangatlo ("Organic chemistry") na mga seksyon ng manwal, bilang panuntunan, ang mga bagong teoretikal na konsepto ay hindi na ipinakilala, ngunit binibigyang diin ang pagtatanghal ng bagong kemikal na katotohanan kasama ang kanilang obligadong paliwanag batay sa mga teoretikal na konsepto na ipinakita sa unang seksyon. Mahalagang tandaan na ang manwal ay naglalaman ng isang detalyadong index na nagpapadali sa pagtatrabaho sa aklat.
Ang libro ay inihanda ng mga empleyado ng Faculty of Chemistry ng Moscow Pambansang Unibersidad sila. M. V. Lomonosov (Propesor N. E. Kuzmenko at Associate Professor V. V. Eremin) at Moscow medikal na akademya sila. I. M. Sechenova (propesor, akademiko ng Russian Academy of Education V. A. Popkov). Ch. 2 - 4, 9, 11 - 16, 18 - 20 at 22 - 28 na isinulat ni N. E. Kuzmenko, ch. 1, 21, 32 - 36 - V.V Eremin, ch. 10, 29 - 31 - V. A. Popkov; Ch. Ang 5 - 8 at 17 ay isinulat ni N. E. Kuzmenko at V. A. Popkov.

Paunang Salita
BAHAGI I. THEORETICAL CHEMISTRY
KABANATA 1. Pangunahing konsepto at batas ng kimika
§ 1.1. Paksa ng kimika
§ 1.2. Teorya ng atomic-molecular
§ 1.3. Batas ng konserbasyon ng masa at enerhiya
§ 1.4. Pana-panahong batas
§ 1.5. Pangunahing konsepto ng kimika
§ 1.6. Stoichiometric ratios sa kimika
§ 1.7. Mga batas sa gas
KABANATA 2. Istraktura ng atom
§ 2.1. Pag-unlad ng mga ideya tungkol sa kumplikadong istraktura ng atom
§ 2.2. Mga numero ng electron quantum
§ 2.3. Pamamahagi ng mga electron sa mga atomo
§ 2.4. Mga pagbabagong radioactive
§ 2.5. Periodicity ng mga katangian ng mga atom ng mga elemento
KABANATA 3. Chemical bonding at molecular structure
§ 3.1. Kalikasan ng chemical bond
§ 3.2. Covalent bond
§ 3.3. Ionic na bono
§ 3.4. Koneksyon ng metal
§ 3.5. Intermolecular chemical bonds
§ 3.6. Valency at estado ng oksihenasyon
§ 3.7. Spatial na istraktura ng mga molekula
KABANATA 4. Estado ng bagay
§ 4.1. Mga katangian ng mga gas, likido at solido
§ 4.2. Mga phase diagram ng mga sangkap
§ 4.3. Mga gas
§ 4.4. Mga likido
§ 4.5. Mga kristal na sangkap
§ 4.6. Iba't ibang anyo ng pagkakaroon ng mga sangkap
KABANATA 5. Epekto ng enerhiya ng mga reaksiyong kemikal
§ 5.1. Paglabas at pagsipsip ng enerhiya sa mga reaksiyong kemikal
§ 5.2. Mga reaksyong exothermic at endothermic. Batas ng thermochemical ni Hess
KABANATA 6. Kinetics ng mga reaksiyong kemikal
§ 6.1. Mga pangunahing konsepto at postulate ng kinetika ng kemikal
§ 6.2. Epekto ng temperatura sa rate ng reaksyon
§ 6.3. Catalysis
KABANATA 7. Ekwilibriyong kemikal
§ 7.1. Pagpapasiya ng estado ng balanse
§ 7.2. Patuloy na balanse ng kemikal
§ 7.3. Paghahalo ng ekwilibriyong kemikal. Prinsipyo ni Le Chatalier
§ 7.4. Sa pinakamainam na kondisyon para sa pagkuha ng mga sangkap sa isang pang-industriya na sukat
KABANATA 8. Mga Solusyon
§ 8.1. Paglusaw bilang isang pisikal at kemikal na proseso
§ 8.2. Mga salik na nakakaapekto sa solubility ng mga sangkap
§ 8.3. Mga paraan ng pagpapahayag ng konsentrasyon ng mga solusyon
KABANATA 9. Electrolytic dissociation at ionic na reaksyon sa mga solusyon
§ 9.1. Electrolytes at electrolytic dissociation
§ 9.2. Degree ng dissociation. Malakas at mahinang electrolyte. Dissociation pare-pareho
§ 9.3. Ionic reaksyon equation
§ 9.4. Hydrolysis ng mga asin
KABANATA 10. Mga pangunahing uri ng mga reaksiyong kemikal
§ 10.1. Simbolismo at pag-uuri ng mga katangian ng mga reaksyon
§ 10.2. Pag-uuri ayon sa bilang at komposisyon ng mga reagents at mga produkto ng reaksyon
§ 10.3. Pag-uuri ng mga reaksyon ayon sa mga katangian ng phase
§ 10.4. Pag-uuri ng mga reaksyon ayon sa uri ng mga particle na inilipat
§ 10.5. Nababaligtad at hindi maibabalik na mga reaksiyong kemikal
KABANATA 11. Mga proseso ng redox
§ 11.1. Mga reaksyon ng redox
§ 11.2. Pagpili ng mga stoichiometric coefficient sa OVR
§ 11.3. Mga karaniwang potensyal ng OVR
§ 11.4. Electrolysis ng mga solusyon at natutunaw ng mga electrolyte
BAHAGI II. INORGANIC CHEMISTRY
KABANATA 12. Pangkalahatang katangian ng mga di-organikong compound, ang kanilang pag-uuri at katawagan
§ 12.1. Mga oksido
§ 12.2. Mga base (metal hydroxides)
§ 12.3. Mga asido
§ 12.4. Mga asin
KABANATA 13. Hydrogen
§ 13.1. Atomic na istraktura at posisyon sa periodic table ng D. I. Mendeleev
§ 13.2. Mga kemikal na katangian ng hydrogen
§ 13.3. Produksyon ng hydrogen at paggamit nito
§ 13.4. Mga hydrogen oxide
KABANATA 14. Halogens
§ 14.1. Mga pisikal na katangian ng mga halogens
§ 14.2. Mga katangian ng kemikal at paggawa ng mga halogens
§ 14.3. Hydrogen halides, hydrohalic acids at ang kanilang mga asin
§ 14.4. Mga halogen compound na naglalaman ng oxygen
KABANATA 15. Chalcogens
§ 15.1. pangkalahatang katangian
§ 15.2. Mga simpleng sangkap
§ 15.3. Mga compound ng asupre
KABANATA 16. Nitrogen subgroup
§ 16.1. pangkalahatang katangian
§ 16.2. Mga katangian ng mga simpleng sangkap
§ 16.3. Ammonia. Phosphine. Phosphorus halides
§ 16.4. Mga nitrogen oxide. Nitric at nitrous acids
§ 16.5. Phosphorus oxides at acids
KABANATA 17. Subgroup ng carbon
§ 17.1. pangkalahatang katangian
§ 17.2. Carbon
§ 17.3. Mga carbon oxide
§ 17.4. Carbonic acid at mga asin nito
§ 17.5. Silicon
§ 17.6. Silicon compounds na may oxidation state +4
§ 17.7. Mga compound ng silikon na may estado ng oksihenasyon -4
KABANATA 18. Mga katangian ng 5-metal at ang kanilang mga compound
§ 18.1. pangkalahatang katangian
§ 18.2. Mga kemikal na katangian ng mga metal
§ 18.3. 5-metal compounds
KABANATA 19. Aluminum at boron
§ 19.1. pangkalahatang katangian
§ 19.2. Mga katangian at paghahanda ng mga simpleng sangkap
§ 19.3. Mga compound ng boron at aluminyo
KABANATA 20. Mga pangunahing transisyon na metal
§ 20.1. pangkalahatang katangian
§ 20.2. Chromium at mga compound nito
§ 20.3. Manganese at mga compound nito
§ 20.4. bakal na triad
§ 20.5. Produksyon ng bakal at bakal
§ 20.6. Copper at mga compound nito
§ 20.7. Zinc at ang mga compound nito
§ 20.8. Pilak at mga compound nito
KABANATA 21. Noble gases
§ 21.1. pangkalahatang katangian
§ 21/2. Mga kemikal na compound ng mga noble gas
§ 21.3. Paglalapat ng mga marangal na gas
BAHAGI III. ORGANIC CHEMISTRY
KABANATA 22. Mga pangunahing konsepto ng regularidad sa organikong kimika
§ 22.1. Paksa ng Organikong Kimika
§ 22.2. Pag-uuri ng mga organikong compound
§ 22.3. Nomenclature ng mga organic compound
§ 22.4. Isomerismo ng mga organikong compound
§ 22.5. Mga elektronikong epekto at reaktibiti ng mga organikong compound
§ 22.6. pangkalahatang katangian
KABANATA 23. Mga saturated hydrocarbon
§ 23.1. Alkanes
§ 23.2. Mga cycloalkane
KABANATA 24. Alkenes at alkadienes
§ 24.1. Alkenes
§ 24.2. Diene hydrocarbons
KABANATA 25. Alkynes
§ 25.1. pangkalahatang katangian
§ 25.2. Paghahanda at mga katangian ng kemikal
KABANATA 26. Arenas
§ 26.1. pangkalahatang katangian
§ 26.2. Paghahanda at mga katangian ng kemikal
§ 26.3. Mga orientant (deputies) ng una at pangalawang uri
KABANATA 27. Alcohols at phenols
§ 27.1. pangkalahatang katangian
§ 27.2. Mga monohydric na alkohol
§ 27.3. Mga polyhydric na alkohol
§ 27.4. Phenols
KABANATA 28. Aldehydes at ketones
§ 28.1. pangkalahatang katangian
§ 28.2. Mga paraan ng pagkuha
§ 28.3. Mga katangian ng kemikal
KABANATA 29. Mga carboxylic acid
§ 29.1. Pag-uuri, nomenclature at isomerism
§ 29.2. Mga monobasic na saturated carboxylic acid
§ 29.3. Monobasic unsaturated carboxylic acids
§ 29.4. Mga mabangong carboxylic acid
§ 29.5. Dibasic carboxylic acids
KABANATA 30. Mga functional na derivative ng mga carboxylic acid
§ 30.1. Pag-uuri ng mga functional derivatives
§ 30.2. Carboxylic acid anhydride
§ 30.3. Carboxylic acid halides
§ 30.4. Amides ng mga carboxylic acid
§ 30.5. Ester
§ 30.6. Mga taba
KABANATA 31. Carbohydrates (asukal)
§ 31.1. Monosaccharides
§ 31.2. Mga indibidwal na kinatawan ng monosaccharides
§ 31.3. Oligosaccharides
§ 31.4. Mga polysaccharides
KABANATA 32. Amines
§ 32.1. Mga saturated aliphatic amines
§ 32.2. Aniline.
KABANATA 33. Amino acids. Mga peptide. Mga ardilya
§ 33.1. Mga amino acid
§ 33.2. Mga peptide
§ 33.3. Mga ardilya
KABANATA 34. Mga heterocyclic compound na naglalaman ng nitrogen
§ 34.1. Mga heterocycle na may anim na miyembro
§ 34.2. Mga compound na may limang miyembro na singsing
KABANATA 35. Mga nucleic acid
§ 35.1. Nucleotides at nucleosides
§ 35.2. Istraktura ng mga nucleic acid
§ 35.3. Biological na papel ng mga nucleic acid
KABANATA 36. Mga sintetikong high-molecular compound (polymer)
§ 36.1. pangkalahatang katangian
§ 36.2. Mga plastik
§ 36.3. Mga hibla
§ 36.4. Mga goma

M.: Higher School, 2002. - 415 p.

Ang manwal ay inilaan para sa mga mag-aaral, aplikante at guro. Binabalangkas ng manwal ang mga modernong batayan ng kimika sa maikli, ngunit nagbibigay-kaalaman at malinaw na paraan. Ito ang mga pangunahing kaalaman na dapat maunawaan ng bawat nagtapos sa high school at talagang dapat malaman para sa sinumang nakikita ang kanyang sarili bilang isang chemistry, medikal, o biologist na estudyante ng ika-21 siglo.

Format: pdf

Sukat: 1 3.4 MB

I-download: drive.google

Format: djvu

Sukat: 5 MB

I-download: yandex.disk

TALAAN NG MGA NILALAMAN

Paunang Salita ...................... 3

BAHAGI 1. THEORETICAL CHEMISTRY ............ 5

KABANATA 1. Pangunahing konsepto at batas ng kimika.......... 5

§ 1.1. Paksa ng kimika................... 5

§1.2. Teoryang atomiko-molekular............ 7

§ 1.3. Batas ng konserbasyon ng masa at enerhiya.......... 10

§ 1.4. Pana-panahong batas............... 12

§ 1.5. Pangunahing konsepto ng kimika......................... 14

§ 1.6. Stoichiometric ratios sa kimika........ 18

§ 1.7. Mga batas sa gas........................ 19

KABANATA 2. Estraktura ng mga atom................. 22

§ 2.1. Pagbuo ng mga ideya tungkol sa kumplikadong istruktura ng atom.... 22

§ 2.2. Quantum number ng mga electron............ 25

§ 2.3. Pamamahagi ng mga electron sa mga atomo.......... 28

§ 2.4. Mga pagbabagong radioactive............ 33

§ 2.5. Periodicity ng mga katangian ng mga atomo ng mga elemento....... 37

KABANATA 3. Ang pagbubuklod ng kemikal at istraktura ng molekular......... 41

§ 3.1. Ang katangian ng chemical bond............... 41

§ 3.2. Covalent bond................... 44

§ 3.3. Ionic bonding................... 48

§ 3.4. Metal bond............... 50

§ 3.5. Intermolecular chemical bonds......... 51

§ 3.6. Valency at oxidation state........... 55

§ 3.7. Spatial na istraktura ng mga molekula......... 58

KABANATA 4. Estado ng bagay................ 63

§ 4.1. Mga katangiang katangian ng mga gas, likido at solid... 63

§ 4.2. Mga phase diagram ng mga substance............ 66

§ 4.3. Mga gas...................... 68

§ 4.4. Mga likido................... 70

§ 4.5. Mga kristal na sangkap............... 73

§ 4.6. Iba't ibang anyo ng pagkakaroon ng mga substance...... 80

KABANATA 5. Mga epekto sa enerhiya ng mga reaksiyong kemikal...... 81

§ 5.1. Paglabas at pagsipsip ng enerhiya sa mga reaksiyong kemikal... 81

§ 5.2. Mga reaksyong exothermic at endothermic. Thermochemical

Batas ni Hess................... 87

KABANATA 6. Kinetics ng mga reaksiyong kemikal............ 93

§ 6.1. Mga pangunahing konsepto at postulate ng kinetika ng kemikal... 93

§ 6.2. Ang impluwensya ng temperatura sa bilis ng reaksyon........ 97

§ 6.3. Catalysis................... 99

KABANATA 7. Ekwilibriyo ng kemikal............... 103

§ 7.1. Pagpapasiya ng estado ng ekwilibriyo......... 103

§ 7.2. Chemical equilibrium constant.......... 105

§ 7.3. Paglipat sa chemical equilibrium. Prinsipyo ng Le Chatelier.. 108

§ 7.4. Sa pinakamainam na kondisyon para sa pagkuha ng mga sangkap sa pang-industriya

sukat................... 111

KABANATA 8. Mga solusyon.................... 114

§ 8.1. Paglusaw bilang prosesong pisikal at kemikal....... 114

§ 8.2. Mga salik na nakakaapekto sa solubility ng mga substance...... 117

§ 8.3. Mga paraan ng pagpapahayag ng konsentrasyon ng mga solusyon...... 121

KABANATA 9. Electrolytic dissociation at ionic na reaksyon sa mga solusyon . 122

§ 9.1. Electrolytes at electrolytic dissociation...... 122

§ 9.2. Degree ng dissociation. Malakas at mahinang electrolyte. Dissociation constant....... 123

§ 9.3. Mga equation ng ionic na reaksyon......................... 126

§ 9.4. Hydrolysis ng mga asin................... 128

KABANATA 10. Mga pangunahing uri ng mga reaksiyong kemikal.......... 129

§ 10.1. Simbolismo at pag-uuri ng mga katangian ng mga reaksyon.... 129

§ 10.2. Pag-uuri ayon sa bilang at komposisyon ng mga reagents at mga produkto ng reaksyon.................................. 131

§ 10.3. Pag-uuri ng mga reaksyon ayon sa mga katangian ng phase..... 136

§ 10.4. Pag-uuri ng mga reaksyon ayon sa uri ng mga particle na inilipat... 137

§ 10.5. Nababaligtad at hindi maibabalik na mga reaksiyong kemikal..... 138

KABANATA 11. Mga proseso ng redox....... 140

§ 11.1. Mga reaksyon ng redox....... 140

§ 11.2. Pagpili ng mga stoichiometric coefficient sa OVR.... 144

§ 11.3. Mga karaniwang potensyal ng OVR.......... 148

§ 11.4. Electrolysis ng mga solusyon at natutunaw ng electrolytes..... 152

BAHAGI II. INORGANIC CHEMISTRY........... 154

KABANATA 12. Pangkalahatang katangian ng mga inorganikong compound, ang kanilang pag-uuri at katawagan.154

§ 12.1. Mga Oksido......................... 155

§ 12.2. Mga base (metal hydroxides) ......... 158

§ 12.3. Mga acid................... 160

§ 12.4. Mga asin......................... 165

KABANATA 13. Hydrogen.................... 168

§ 13.1. Atomic na istraktura at posisyon sa periodic table D.I.

Mendeleev................... 168

§ 13.2. Mga kemikal na katangian ng hydrogen........... 171

§ 13.3. Produksyon ng hydrogen at paggamit nito........ 173

§ 13.4. Mga hydrogen oxide............... 174

KABANATA 14. Halogens................... 178

§ 14.1. Mga pisikal na katangian ng mga halogens........... 178

§ 14.2. Mga kemikal na katangian at paggawa ng mga halogens....... 180

§ 14.3. Hydrogen halides, hydrohalic acid at ang mga asin nito 185

§ 14.4. Mga halogen compound na naglalaman ng oxygen...... 187

KABANATA 15. Mga Chalcogens .................. 190

§ 15.1. Pangkalahatang katangian............... 190

§ 15.2. Mga simpleng sangkap............ 191

§ 15.3. Mga compound ng sulfur................ 196

KABANATA 16. Subgroup ng nitrogen................. 204

§ 16.1. Pangkalahatang katangian......................... 204

§ 16.2. Katangian ng mga simpleng substance......................... 205

§ 16.3. Ammonia. Phosphine. Phosphorus halides........ 207

§ 16.4. Mga nitrogen oxide. Nitric at nitrous acids...... 210

§ 16.5. Phosphorus oxides at acids............ 214

KABANATA 17. Subgroup ng carbon............... 218

§ 17.1. Pangkalahatang katangian......................... 218

§ 17.2. Karbon......................... 219

§ 17.3. Mga carbon oxide................... 223

§ 17.4. Carbonic acid at mga asin nito............ 226

§ 17.5. Silikon................... 228

§ 17.6. Mga silikon na compound na may estado ng oksihenasyon +4..... 230

§ 17.7. Mga silikon na compound na may estado ng oksihenasyon -4..... 233

KABANATA 18. Ari-arian s-mga metal at ang kanilang mga compound .......... 234

§ 18.1. Pangkalahatang katangian......................... 234

§ 18.2. Mga kemikal na katangian ng mga metal.......... 236

§ 18.3. Mga koneksyon s-mga metal............... 239

KABANATA 19. Aluminyo at boron.................. 240

§ 19.1. Pangkalahatang katangian......................... 240

§ 19.2. Mga katangian at paghahanda ng mga simpleng sangkap........ 242

§ 19.3. Mga compound ng boron at aluminyo............ 247

KABANATA 20. Mga pangunahing metal sa paglipat............ 249

§ 20.1. Pangkalahatang katangian......................... 249

§ 20.2. Chromium at mga compound nito......................... 251

§ 20.3. Manganese at mga compound nito......................... 253

§ 20.4. Triad na bakal......................... 255

§ 20.5. Produksyon ng bakal at bakal............ 258

§ 20.6. Copper at mga compound nito................... 261

§ 20.7. Zinc at ang mga compound nito......................... 263

§ 20.8. Pilak at ang mga tambalan nito......................... 264

KABANATA 21. Mga marangal na gas ................ 265

§ 21.1. Pangkalahatang katangian......................... 265

§ 21.2. Mga kemikal na compound ng noble gases....... 267

§ 21.3. Paglalapat ng mga marangal na gas........... 269

BAHAGI III. ORGANIC CHEMISTRY............ 271

KABANATA 22. Mga pangunahing konsepto at prinsipyo sa organikong kimika.. 271

§ 22.1. Paksa ng organikong kimika............ 271

§ 22.2. Pag-uuri ng mga organikong compound........ 272

§ 22.3. Nomenclature ng mga organic compound........ 274

§ 22.4. Isomerismo ng mga organikong compound......... 278

§ 22.5. Mga elektronikong epekto at reaktibiti ng mga organikong compound....... 279

§ 22.6. Pangkalahatang katangian......................... 281

KABANATA 23. Mga saturated hydrocarbon............. 283

§ 23.1. Alkanes......................... 283

§ 23.2. Mga Cycloalkane................... 286

KABANATA 24. Alkenes at alkadienes............... 289

§ 24.1. Alkenes......................... 289

§ 24.2. Diene hydrocarbons......................... 293

KABANATA 25. Alkynes.................... 295

§ 25.1. Pangkalahatang katangian......................... 295

§ 25.2. Paghahanda at mga kemikal na katangian.......... 296

KABANATA 26. Mga arena .................... 300

§ 26.1. Pangkalahatang katangian............... 300

§ 26.2. Paghahanda at mga kemikal na katangian.......... 303

§ 26.3. Mga orientant (deputies) ng una at pangalawang uri.... 308

KABANATA 27. Alkohol at phenols................. 310

§ 27.1. Pangkalahatang katangian......................... 310

§ 27.2. Mga monohydric na alkohol...................311

§ 27.3. Mga polyhydric alcohol......................... 315

§ 27.4. Phenols.......................... 316

KABANATA 28. Aldehydes at ketones............... 321

§ 28.1. Pangkalahatang katangian......................... 321

§ 28.2. Mga paraan ng pagkuha ng ............... 323

§ 28.3. Mga katangian ng kemikal............... 324

KABANATA 29. Mga carboxylic acid............... 327

§ 29.1. Classification, nomenclature at isomerism....... 327

§ 29.2. Monobasic saturated carboxylic acids..... 334

§ 29.3. Monobasic unsaturated carboxylic acids.... 339

§ 29.4. Mga mabangong carboxylic acid......... 342

§ 29.5. Dibasic carboxylic acids.......... 343

KABANATA 30. Mga functional na derivative ng mga carboxylic acid..... 345

§ 30.1. Pag-uuri ng mga functional derivatives...... 345

§ 30.2. Anhydride ng carboxylic acids........... 346

§ 30.3. Carboxylic acid halides........ 348

§ 30.4. Amides ng carboxylic acids.............. 350

§ 30.5. Mga Ester............................. 352

§ 30.6. Mga taba.......................... 353

KABANATA 31. Carbohydrates (asukal)................ 357

§ 31.1. Monosaccharides......................... 357

§ 31.2. Mga piling kinatawan ng monosaccharides....... 363

§ 31.3. Oligosaccharides................... 366

§ 31.4. Polysaccharides................... 368

KABANATA 32. Amines.................... 371

§ 32.1. Saturated aliphatic amines.......... 371

§ 32.2. Aniline................... 375

KABANATA 33. Mga amino acid. Mga peptide. Mga ardilya............ 377

§ 33.1. Mga amino acid................... 377

§ 33.2. Peptides................... 381

§ 33.3. Mga protina................... 383

KABANATA 34. Mga heterocyclic compound na naglalaman ng nitrogen...... 387

§ 34.1. Mga heterocycle na may anim na miyembro............ 387

§ 34.2. Mga compound na may limang miyembro na singsing.......... 390

KABANATA 35. Mga nucleic acid............... 393

§ 35.1. Nucleotides at nucleosides.............. 393

§ 35.2. Istruktura ng mga nucleic acid............ 395

§ 35.3. Biyolohikal na papel ng mga nucleic acid........ 398

KABANATA 36. Mga sintetikong high molecular weight compound (polymer).