close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

2654 zommerk akkumulyator znaniy po himii k.zommer

код для вставкиСкачать
К.ЗОММЕР й 3
АККУМУЛЯТОР
ЗНАНИЙ ПО ХИМИИ
K LA U S SO M M ER
WISSENSSPEICHER
CHEMIE
DAS WICHTIGSTE
BISZUM ABTTUR
IN SnCHWORTEN
UND OBERSICHTEN
Volk und Wissen
Volkseigener Verlag Berlin
1975
К. ЗОММЕР
АККУМУЛЯТОР
ЗНАНИЙ ПО ХИМИИ
2-е издание
Перевод
с немецкого
канд. хим. наук
П. Б. Т Е Р Е Н Т Ь Е В А
Под редакцией
профессора
В. М . ПОТАПОВА
ЕЙ
ь-аз
Б Б К 24
3*3
УДК 64 ♦66
Зоммер К»
3 -9 3
Аккумулятор знаний по химии. Пер с нем. 2-е изд. — М.:
Мир, 1984. — 294 с., ил.
2-е издание справочного и учебного пособияфнаписанного ав­
тором из ГД Р ( 1-е издание вышло в издательстве "Мир" в 1977 г.).
В книге сконцентрированы основные положения по химии. Много
внимания уделено "химическому языку" — формулам и уравне­
ниям, разнообразным химическим расчетам. Широко используют­
ся кинетические и термодинамические представления. Подзаголо­
вок, приведенный автором в оригинале, — "Данные, необходимые
при подготовке к экзаменам на аттестат зрелости и при поступле­
нии в вуз" — точно отражает назначение книги и круг ее читателей
— преподавателей и учащихся средней школыц
3 1601000000*246
93 - 84, ч. 1
041 (01)-64
ББК 24
54
Редакция литературы по химии
Перевод на русский язык, "Мир", 1977, 1984
Содержание
Предисловие .................................................................... . .
Предисловие автора
.............. ..
1. Основные понятия химии. . | ...........................................
1.1. Химия и ее разделы .................................. ..
1.2. Классификация вещ еств......................................
1.3. Химические символы..................................
2. Строение вещества. Периодическая система элементов
2.1. Основные частицы, составляющие вещество . . . .
2.2. Периодическая система элементов......... .............
2.3. Химическая связь ..................... ......................• •
2.4. Валентность элемента ....................... .................
3. Химическая реакция.....................................I ...............
3.1. Основные сведения о химических реакциях.........
3.2. Превращение энергии при химических реакциях . .
3.3. Течение химической реакции........................... ....
3.4. Катализ......... ' . . . . . ................ ..
3.5. Виды химических реакций............. . . т ...............
3.6. Химические реакции в водных растворах............
3.7. Электрохимические реакции . . . . . . . . ^......... ..
4. Химические расчеты....................... ...............................
4.1.
4.2.
4.3.
4.4.
Важнейшие величины и единицы . . .....................
Расчеты состава смесей вещ еств.......................
Расчеты по уравнениям химических реакций . . . .
Определение брутто-формулы соединения...........
9
10
11
11
12
18
28
28
41
48
58
61
61
63
68
74
75
80
89
97
97
112
121
130
с
5. Элементы и неорганические соединения
5.1. Таблица химических :
5.2. Номенклатура неорганических соединений..........
5.3. Водород и первая гла вная подгруппа периодичеР І/л Й
РМ РФ РКЛКІ
-
_ -
-
-
5.4. Вторая главная подгруппа период.ической системы
5.5. Третья главная подгруппа периодіической системы
5.6. Четвертая главная подгруппа пер•иодической сио
5.7.
5.8.
5.9.
5.10.
5.11.
Пятая главная подгр>'ппа периодаіческой системы
Шестая главная подгр>уппа периодической системы
системы
Седьмая главная подігруппа периодической
Г•
Восьмая главная под]группа перис►дической системы
Побочные подгруппы периодической системы . . .
6. Органические и высокомолекулярные соединения . . . . . .
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
6.6.
6.7.
6.8.
6.9.
6.10.
Основы органической химии ...............................
Номенклатура органических соединений.......... ..
Углеводороды....................................................
Галогенпроизводные углеводородов . . . . . . . . .
Кислородные производные углеводородов
6.5.1. Спирты и фенолы........................ ..
6.5.2. Альдегиды ............................... ..
6.5.3. Кетоны ......................................................
6.5.4. Карбоновые кислоты............................... ..
Амины, амиды кислот, нитросоединения . . . . . .
Сложные эфиры и жиры.................
Углеводы...........................................................
Белки ........................ ......................... ..
Пластмассы, эластомеры, химические волокна
7. Химические эксперименты ...................................... ..
7.1.
7.2.
7.3.
7.4.
Общие правила проведения экспериментов . . . .
Правила техники безопасности ...........................
Лабораторное оборудование............ ..
Методы работы и приборы для проведения экспе­
риментов .................................... ..
7.4.1. Разделение вещ еств................. ............. ..
217
219
224
228
228
7.4.2. Улавливание гаэо в................ .................
7.4.3. Проведение реакций ................................
7.5. Качественные реакции....................................
8. Техническая химия .........................................................
8.1. Сырье для химических производств .....................
8.2. Общие принципы и методы производства........... ..
8.3. Основные химические производства . ..................
8.3.1. Производство металлов........... ............... ..
8.3.2. Производство основных неорганических про*
дуктов.............. ........................................
8.3.3. Переработка угля и нефти................
8.3.4. Производство основных органических соеди*
нений................ .......................................
8.3.5. Технология производства высокомолекуляр­
ных соединений ................................ ..
8.4. Промышленные продукты ..............................
8.5. Химическая промышленность ........................... ..
Приложения
......................................................................
Таблица электронных конфигураций атомов в основном
состоянии ...........................................................
Важнейшие исследования и открытия в области химии
Предметный указатель
-Книга К . Зоммера принадлежит к числу учебных пособий нового ти*
па, получивших распространение в ГД Р за последние годы. Это крат*
кие конспекты*справочники, которые можно условно назвать "акку*
муляторами знаний". В данной книге материал 6»летнего курса хи*
мии (7 —12 классы, общий объем учебников более 800 страниц) сжат
почти в три раза.
В школьном курсе химии ГД Р и соответственно в этой книге кине*
тические и термодинамические представления и связанные с ними
количественные характеристики веществ и процессов используются
шире, чем в курсе химии нашей средней школы. Часть же, посвящен*
ная органической химии, наоборот, несколько проигрывает — в на*
шем отечественном учебнике более глубоко раскрываются основные
закономерности органических реакций.
Для читателя, задумывающегося над вопросами преподавания химии
в средней школе, книга Зоммера интересна именно возможностью
сопоставления традиций нашей средней школы с содержанием и по*
строением курса химии в школах Г Д Р. Эго дает возможность по*но*
вому взглянуть на хорошо знакомый материал, увидеть новое в ста*
ром и привычном, подумать о новых методических подходах.
Преподаватели химии средней школы, несомненно, извлекут большую
пользу из знакомства с книгой Зоммера. Ею, конечно, заинтересу*
ются и учащиеся. Однако эта категория читателей должна предета*
вить себе ясно, что изучать химию по книге Зоммера нельзя. Она
может служить кратким справочником для того, кто уже знает хи*
мию, и использоваться как конспект при повторении знакомого ма*
териала. Здесь краткость текста, выразительность подачи материа*
ла становятся ценной особенностью книги.
В. Потапов
В предлагаемой книге в сжатой и наглядной форме изложены знания
по химии, в том объеме, который должен получить школьник в процес­
се ее изучения в школе. В книгу включены также важнейшие величи*
ны и константы, которые могут потребоваться для разнообразных |
химических расчетов. Вне зависимости от последовательности изу- 1
чения курса в школе весь материал разбит на смысловые разделы и
отнесен к определенным ключевым словам, которые в наборе выде* |
лены жирным шрифтом. Примеры отмечены красным квадратом
При пользовании этой книгой важно быстро ориентироваться и легко
находить нужный материал. Эта возможность создается специальным
оформлением.
Уже в начале книги дается ее содержание, где красным шрифтом вы­
делены номера и названия всех восьми глав и приложения, а обычным
шрифтом приведены номера разделов. В тексте, наоборот, красным
цветом даны названия разделов, поскольку каждая глава начинается
с новой полосы и найти ее нетрудно. Во внешнем верхнем углу к аж*
дой страницы указан соответствующий номер раздела.
Чтобы получить исчерпывающую информацию в определенной облас*
ти, часто приходится использовать несколько ключевых слов. Отсыл4
ки к ним с указанием страниц выделены специальным знаком (t См.
такж е).
В качестве приложения в конце книги приведена периодическая
система элементов Д.И.Менделеева в виде таблиц двух форм — с
короткими периодами и с длинными периодами.
Все это позволяет использовать книгу как своеобразный справочник по основам химии.
К . Зоммер
I. Основные понятия химии
{.1. Химия и ее разделы
Химия
Наука о веществе, его строении, свойствах и реакциях, приводящих
к получению новых веществ. Химия делится на разделы, которые от*
личаются по своим задачам и методам работы, но связаны между со*
бой и имеют ряд пограничных областей.
Важнейшие разделы
Раздел
Неорганическая
химия
Органическая
химия
Теоретическая,
общая и физиче
ская химия
Предмет исследования
| Элементы и их соединения (за исключением
углеродсодержащих соединений, которые изу*
чает органическая химия)
Соединения углерода (за исключением оксидов
углерода, угольной кислоты и ее солей, карби*
дов и некоторых других простых соединений
углерода)
I Строение вещества, физические явления и за
кономерности химических реакций
Термохимия
Превращение энергии при химических реакциях
Электрохимия
Взаимосвязь между химическими реакциями
и электрическими явлениями
Химическая
технология
Применение химических знаний и методов ра
боты к технологическим производственным
процессам и необходимое для этого промыш*
ленное оборудование
1 .2
Продолжение таблицы
Предмет исследования
Раздел
1
Аналитическая
химия
Качественное и количественное определение 1
веществ
1
Препаративная
химия
Получение веществ
Биохимия
Химические реакции в живых организмах
1
1.2. Классификация веществ
Вещество
частиц одного или нескольких химических
жидком или газообразном состоянии
имеет массу и объем.
Схема классификации
Вещества
Цинк
Азот
Серная кислота
Бензол
Воздух
Смеси веществ
Воздух
Химические
элементы
Цинк
Азот
Металлы
Серная кисло
Бензол
Неметаллы
Цинк
Химические
соединения
Азот
Чистое вещество
состоящее
состоит
Неорганические
соединения
Серная кислота
Бензол
1.2
Смесь веществ
Вещество, состоящее из частиц нескольких веществ.
Во,
Воз
частиц
Химический элемент*
Вещество, все атомы которого имеют один и тот же
заряд ядра.
Все атом ы хим ически™ ^ ЛРМРНТЯ \/Г ПОПЛПО МКІАІЛт rtnnnп
О
Металл
Элемент, характерным свойством которого является хорошая тепло*
проводность, электропроводность и металлический блеск. С разных
точек зрения металлы подразделяются на отдельные виды.
Принцип
деления
Виды металлов
Плотность
Легкие металлы
Тяжелые металлы
(р < 5 г/см3)
> 5 г/см8)
Натрий (р = 0,97 г/см8) ■ Хром (р = 7,19 г/см8)
Магний (Р = 1,74 г/см8)
Железо (р = 7,86 г/Ьм8)
Температура
плавления
Легкоплавкие металлы
(т. пл. < 1000
Калий (т. пл. = 63,5
Пинк ( т. пл. = 232
Тугоплавкие металлы
(т. пл. > 1000 °С )
Медь (т. пл.= 1083 °Q
Железо (т. пл.= 1535°С
Химическая
стойкость
Благородные металлы (не
реагируют с кислотами с
выделением водорода)
Серебро, золото
Неблагородные метал*
лы (реагируют с кисло*
тами, выделяя водород)
Натрий, калий
t См. также: Металлы и неметаллы в периодической системе элемен*
тов (стр. 42 —43).
*В практике средней школы ГД Р не проводят различия между
понятиями элемента и простого вещества. Почти всюду, где в этой
книге говорится о химическом элементе, правильнее было бы гово*
рить о простом веществе. — Прим. ред.
Неметалл
Элемент, не имеющий никаких или имеющий лишь некоторые признаки металла. Неметаллы в большинстве случаев обладают низкой тел
ло* и электропроводностью.
!
■
Хлор, азот, сера, кислород, фосфор, водород.
периодической
тов (стр. 42-43).
Полуметалл
Элемент, проявляющий свойства как металла, так и неметалла. Полу­
металлы в большинстве случаев имеют металлическую и неметалли­
ческую аллотропные модификации.
Бор, кремний, германий, мышьяк, селен.
t См. также: Металлы и неметаллы в периодической системе элемен­
тов (стр. 42 —43); Модификация (стр. 38).
Химическое соединение
между
бой элементов, массы которых находятся в определенном (стехио*
метрическом) соотношении.
Химическое соединение образуется при реакции из элементов, или
из других соединений, или из соединений и элементов. Оно имеет
свойства, отличные от свойств веществ, из которых ОНО по*
4
лучено
t См. также: Химическая реакция (стр. 61)
Некоторые виды неорганических соединений
Название
Формула
Оксид
Оксид алюминия
Кислот а
Серная кислота
H 2SO4
Основание
Гидроксид кальция
Са(ОН)
Соль
Хлорид натрия
NaCI
неорганических соединений (сгр
Некоторые виды органических соединении
Название
Формула
Угдеводоро;
Бензол
Спирт
Метанол
сн3он
Альдегид
Этаналь (ацетальдегид)
СН3СНО
Кетон
Диметилкетон (ацетон)
СНзОСНз
Карбоновая
кислота
Метановая кислота
(муравьиная кислота)
нсоон
С бн б
t См. также: Номенклатура органических соединений (стр. 175-184).
О код
Химическое соединение, состоящее из какого*либо элемента и
кислорода.
Кислотный оксид — оксид неметалла, образующий с водой кислоту,
например диоксид углерода (углекислый газ) СО .
Основной оксид - оксид металла, образующий с водой основание, на
пример оксид кальция СаО.
О
Амфотерный оксид — оксид, реагирующий
алюминия 2 8
См. также: Свойства оксидов (стр. 42); Названия
Кислота
Химическое соединение, диссоциирующее в водном растворе (или в
расплаве) на положительно заряженные ионы водорода и отрицатель
но заряженные ионы кислотного остатка (определение Арре*
ниус а ).
H,so4
2 Н4 + SO/-
серная кислота
с н .с о о н
Н* + СН.СОО-
становая (уксусная)
кислота
отдающее
ны) (определение Бренстеда).
■
H N O ,3 = ± N O ,-+ H*
н,о* г=±н,о + н*
кислота
основание'
ион водорода
t См. также: Названия (стр. 140); Диссоциация (стр. 82).
Основание
Химическое соединение, диссоциирующее в водном растворе (или в
расплаве) на свободные положительно заряженные ионы металла и
отрицательно заряженные ионы гидроксила (определение Ар»
рениуса).
■
NaOH
Na+ + ОН"
гидроксид натрия
Ca(OH)g
Са*+ + 2 ОН-
гидроксид кальция
Химическое соединение, принимающее в растворе протоны (опре
деление Бренстеда).
NH, + H+jggjg NH4+
Cl- 4-н+ -— » н а
основа- ион
кислота
ние
водорода
t См. также: Название (стр. 139); Диссоциация (стр. 82).
Соль
Химическое соединение, диссоциирующее в водном растворе (или
в расплаве) на свободные положительные ионы металла (или ионы
аммония) и отрицательно заряженные ионы кислотного остатка (оп*
ределение Аррениуса)
NaNO,
7—»
No* + NOs-
нитрат натрия
n h «c i
n h 4+ +
c i-
хлорид аммония
t См. также: Названия (стр. 140); Диссоциация (стр. 82).
16
. •
Соединение, образующееся при присоединении молекул или ионо
другим атомам или ионам. Комплексные соединения состоят из
комплексных ионов и противоионов.
Си(ОН), + A N H ,-- ► [Co(NHt) J ,+ + 2 ОНкомплексный катион
противоион
[Cu(NH,)J(O H),
тетрамминмедь(П) гидроксид
АдО + 4 No* + 2 S.O,*--- ►3 No* + [Ag(SeO ,)J*- + No* + Ch
противоион комплексный анион
NoUAg(S.O,)J
дитиосульфатоаргентат натрия
t См. также: Комплексные ионы (стр. 36); Названия (стр. 141);
Высокомолекулярные вещества
Смеси одинаковых по химическому составу макромолекул, которые
имеют разную величину и реагируют как одно целое.
■
■
Природные высокомолекулярные вещества:
полисахариды, полипептиды; натуральный каучук.
Синтетические высокомолекулярные вещества:
пластмассы, эластомеры, химические волокна.
t См. также: Макромолекулы (стр. 37).
3 8 6 6 ' / Iь
І
БИБЛИОТЕКА
(
Павло/Арского І
№ДУСТҒИйы:огоинститут*
1.3. Химические символы
Символ
Знак химического элемента
Информация, которую дает символ
Химический элемент
отвечающее
1 молю химического элемента (при*
близительно 6•10 28 частиц)
Масса 1 моля химического эле*
мента
Элемент сера
Количество вещества, содер
жащееся
(при*
близительно 6*10м атомов
серы)
32 г серы
элементы
система элементов (приложение).
Периодическая
Способ написания символа
А том .хлора
Без указания внешних электронов
атома или иона
С указанием точками внешних
электронов атома или иона (напи
сание в электронной форме)
С указанием спаренных (в виде
черточек) и неспаренных (в виде
точек) внешних электронов атома
или иона (написание в электронной
форме)
Формула
соединения
мула составляется из символов элементов
••
Ион хлора
оное число, число протонов
атомов
м
Массовое число
Число атомов
Символ
атома
уълерода
Мшгсофош
число
If
Чнсап
в
щротоноф
Символ
вона
Формула
молакалш
амслошоаа
кальция
СсI
Заряд
иона
О,
Чтела
ттамт*
Информация,
которую дает формула
Химическое соединение (и состав*
ляющие его элементы) или эле*
соотношение
ся входящие
частицы
Соединение диоксид углерода
(состоит из углерода и кисло*
со­
отношении 1:2
Количество вещества, отвечающее
вещества
аI молю химического соединения
щееся в 1 моле диоксида углеро*
элемента (примерно 6*Ю33 чао да (примерно 6* 10я молекул
тиц)
диоксида углерода)
Масса вещества, содержащего
1 моль химического соединения
или элемента
44 г диоксида углерода
Для соединений с ионной связью формула дает количественное соот*
ношение ионов и состав сложного иона.
Формула СаС1а указывает, что в соединении хлорид кальция ионы
кальция и ионы хлора находятся в соотношении 1:2.
■ Хлорид
натрия
Без указания внешних
электронов у атомов или
ионов
С указанием внешних элек
тронов у атомов или ионов
(написание в электронной
форме)
С указанием спаренных и
неспаренных внешних элек­
тронов у атомов или ионов
(написание в электронной j
форме)
Виды формул
Суммарная формула — простейший вид формулы. Дает возможность
судить о составе вещества, однако ничего не говорит о видах связи
атомов или ионов, а также о структуре вещества.
*
■
CaCI,
суммарная формула (брутто-формула)
хлорида кальция
С.Н.
суммарная формула пропана
Структурная формула - формула, используемая для изображения
молекулы,с указанием связей между атомами. Говорит не только о
составе, но и о структуре молекулы, однако не дает представления
о пространственном расположении атомов.
■ н-н
структурная формула водорода
н н н н
н-с^с 1 1
I i^ T T " 4
н н н н
структурная формула бутана
Упрощенная структурная формула — упрощенный способ написания
структурной формулы, используемый прежде всего при изображении
молекул более сложных органических соединений.
О
сн,—сн,—сн,—c f
хон
упрошенная структурная формула бутановой (масляной) кислоты
сн,—сн,—
упрошенная структурная формула пропаиаля (пропионового альдегида)
Составление формулы (последовательность действий)
Составление формул для соединений из двух элементов, каждый из
которых выступает лишь в одном валентном состоянии
Последовательность действий
Составление фор­
мулы оксида
алюминия
I. Находим символы элементов, из которых
состоит
2. Устанавливаем валентности входящих в
состав соединения элементов
3. Рассчитываем наименьшее общее кратное
найденных значений валентности
Устанавливаем, во сколько раз найденное
наименьшее общее кратное больше соот­
ветствующего значения валентности
В 2 раза
В 3 раза
Это дает численное выражение соотноше­
ния числа атомов элементов в молекуле
соединения
5. Пишем суммарную формулу
А12°3
Составление формул для соединений, диссоциирующих в воде на ноны
■ Составление фодоулы
сульфата алюминия
Последовательность действий
1. Пишем знаки ионов, из которых состо­
ит соединение
А1а+
so »4
2. Устанавливаем валентности (величины за­ III
ряда) ионов, из которых состоит создаете? * А18+
и
s o a-
Это дает численное выражение соот­
ношения числа ионов каждого вида в
данном соединении
I
|
4
Зо Рассчитываем наименьшее общее крат­
ное найденных значений валентности
4. Устанавливаем, во сколько раз найден­
ное наименьшее общее кратное больше
валентности каждого из ионов
I
6
В 2 раза
2
А1а
5. Пишем суммарную формулу
1
В 3 раза
«
3
(S 0 4)a
1
A la(S O J
Уравнение реакции
дающий
реакции качественных и количественных изменениях
Информация, которую дает
уравнение реакции
Исходные соединения и конечные
продукты реакции
СН +2 0
в процессе
+ 2 Н „0
кислородом
диоксида
воды
Число молей реагирующих и обра­
зующихся веществ
1 моль метана реагирует с 2 моля­
ми кислорода с образованием 1 моля диоксида углерода и 2 молей
Массы реагирующих и образую­
щихся веществ
16 г метана реагируют с 64 г
кислорода с образованием 44 1
диоксида углерода и 36 г воды
t См. также: Расчеты массы вещества (стр. 121).
Обычно при написании уравнения реакции коэффициенты реакции
представляют собой наименьшие целые числа. Однако возможно так­
же такое изображение уравнения реакции, при котором с целью упро­
щения расчетов коэффициенты при некоторых компонентах реакции
будут дробными.
2 SO, +
О, *— ►2 SO,
или
SO, + 4-О, т - » SO,
Способы написания уравнения реакции
Способ
■
С помощью суммарных (брут­
то) формул
2 NO + О ,-- ►2 NO,
С помощью структурных фор­
мул
2 N —О + О ,-- ►2 О —N —О
С изображением внешних элек­ 2 : N :: О : + *6 :-- ►2 :0 : :N : :0 :
••
тронов (написание в электрон­
:0 '
••
ной форме)
С изображением спаренных и
неспаренных внешних элект­
ронов
2 1N —ОІ + -OI-- ►2 |0 = N = 0 |
С указанием степени окисле­
ния (окислительного числа)
+2 -2
•
2N 0 + 0 ,
Изображение в ионной форме
в общем виде
в сокращенном виде
1о+4 -1
— ► 2 N О,
Во1* + 2 CI- + 2 Н+ + SO,*--- ►
BoSO, 4- 2 Н+ + 2 CIВо*+ + SO,*--- ►BeSO,
Составление уравнения реакции (последовательность рассуждений)
1. Расчет коэффициентов уравниванием числа атомов. (Способ при*
меняется лишь для составления уравнений реакций, в которых каж­
дый из входящих в состав соединения элементов выступает только
в одном валентном состоянии.)
Последов ательность
действий
■ Окисление метана
1. Пишем символы
или формулы реа
гирующих и обра­
зующихся соеди­
нений
2. Находим коэффи­
циенты реакции
(наименьшие коли
1 моль углерода
в 1 моле метана
1 моль углерода
в 1 моле диоксида
углерода
принимающих учас­
тие в реакции)
4 атома водород
в 1 моле метана
2 атома водорода
в 1 моле воды
Вывод:
2 * 2 =4 атома волос
2 моля атомарного
кислорода в 1 моле
молекулярного кис*
4 моля атомарного
кислорода в 1 моле
диоксида углерода и
2 молях воды
Проверяем, оди­
наковое ли число
атомов каждого
из элементов име­
ется в обеих час*
тях уравнения
2 * 2 =4 моля атомар
ного кислорода
СОв + 2 Н „0
3. Составляем пол
ное уравнение
реакции
и
2. Расчет коэффициентов с помощью уравнений с несколькими неиз­
вестными. (Способ применяется лишь для реакций, в которых число
элементов, входящих в состав реагирующих веществ, по крайней ме*
ре на единицу меньше, чем число искомых коэффициентов в уравнении.)
Последовательность действий
■ Обжиг пирита
1. Пишем формулы или симво
лы реагирующих веществ
и продуктов реакции
2. Обозначаем в общем виде
неизвестные коэффициенты
3. Составляем уравнения из
неизвестных коэффициен­
тов для каждого элемента
4. Один из неизвестных коэфф
циентов произвольно прирав
ниваем к единице
5. Рассчитываем при этом уело*
вии все остальные коэффици­
енты
*=1
6. Приводим найденные величины X == 1
1
к общему знаменателю
иЯ
Ш2
V == 2
11
У=
к
7. Подставляем полученные зна- L fe S , + 110
■
^
чения в уравнение
н
X == к
и
V == 2
н
V ==8
и
У ==11
♦2Fe20 3 + 8S02
3. Расчет коэффициентов с использованием окислительного числа.
(Способ применяется лишь для реакций, в которых происходит пере
нос электронов.)
Последовательность действий
1. Пишем символы или форму
лы всех реагирующих ве*
ществ и продуктов реакции
Сг.О, + K N O , + N a ,C O ,
N a ,C r0 4 + K N O , + С О ,
I•
2. Обозначаем в общем виде
х C r,0 8 + у K N O , -f z N afC O ,
k N a aC r0 4 + n K N O j -f m C O f
неизвестные коэффициенты
+3
+5
3. Находим степени окисле*
ния и пишем их над симво* х Сг,0, + у K N O , + z N a ,C O , -- ►
+
6
*
+
3
лами элементов, меняющих
k N a ,C r0 4 + л K N O t + т СО*
в ходе реакции свое валент­
ное состояние
4. Определяем разницу в чис­ С г: *4“ 3 ■ -f 6
потеряно 3 электрона:—3 е~
ле электронов для соответ­
N : + 5 -- ► + 3
ствующей окислительно*
получено
2
электрона:
+
2
восстановительной пары
I 5. Находим коэффициент,
1
уравнивающий число полу*
Сг:
+
3
ченных и потерянных
N: +5
электронов
6. Подставляем найденные
значения в уравнение
+6
+3
Разница
Коэффи циент
- 3 •+ 2 *-
к = 2
у =3
C rtO , + 3 K N O , 4- г N a ,C O ,--- *•
1
2 N a ,C r0 4 + 3 K N O , + т С О ,
7. Устанавливаем путем
сравнения оставшиеся не*
известные коэффициенты
2 = 2
т = 2
8. Подставляем все найден*
ные коэффициенты в урав­
нение реакции
I
+ 3 + 5
Сга03 + 3KN 03 + 2Na2C03--- ►
+6
+ 3
2Ыа2с Ю 4 + 3KNOa + 2С 03
1
Уравнение диссоциации
Способ изображения, отражающий качественные и количественные
изменения, происходящие в процессе диссоциации вещества.
■
СаСІ,
Са,+ + 2 СИ
t См. также: Диссоциация (стр. 82).
Составление уравнения диссоциации (последовательность действий)
Последовательность действий
Уравнение диссоциации
хлорида кальция
]. Пишем формулу химического соеди
н е н и я _________________________
2. Определяем число катионов и их
з а р я д __________________________
3. Определяем число анионов и их
заряд_________________________
4. Составляем уравнение диссоциации 1 СаС
I
2. Строение вещества
Периодическая система элементов
2.1 Основные частицы,
составляющие вещество
1»
Модели атома
Дают наглядное представление о строении атома; изображают реаль­
но существующий атом с точки зрения некоторых существенных его
свойств; учитывают сложное движение и области нахождения элек­
тронов, а также энергетические соотношения.
Модель - упрощенное и наглядное изображение сложной системы;
она воспроизводит лишь определенные, важные для правильного по­
нимания стороны предмета или явления; дает искусственное схема­
тическое представление действительности. Знания, полученные при
рассмотрении модели, распространяются на аналогичные случаи.
Атомы
Я
Частицы, из которых построены молекулы. Они не могут быть раз­
ложены на более мелкие части с помощью химических реакций. Ато­
мы состоят из ядра и оболочки. Число электронов (отрицательно за­
ряженные частицы) в атомной оболочке атома равно числу протонов
(положительно заряженные частицы), содержащихся в ядре. В целом
атом электронейтрален.
1
Ядро атома
|
Часть атома, находящаяся в его центре и заряженная положительно;
в ядре сосредоточена основная масса атома. Ядро состоит из нукло­
нов (протонов и нейтронов). Сумма числа протонов и нейтронов в
атоме называется массовым числом.
і
Число протонов + Число нейтронов = Массовое число
Массовое число изотопа хлора ®®С1
17
18
ЧИСЛО
число
нейтронов
протонов
массовое
число
Протоны
Положительно заряженные частицы (относительная масса округлен­
но равна 1) ядра атома. Каждый элемент имеет свое специфическое
число протонов. Оно определяет общий положительный заряд ядра
и место элемента в периодической системе. Число протонов равно
порядковому номеру элемента.
Число протонов = Заряд ядра = Порядковый номер элемента
Нейтроны
I
I
|
Входящие в состав ядра электрически нейтральные частицы (с массой, примерно равной массе протона). Число нейтронов в ядрах одного и того же элемента может быть различным.
IHt
Электроны
Отрицательно заряженные частицы (с массой, равной примерно
*/іаэв массы протона), двигающиеся с очень большой скоростью во­
круг ядра в оболочке атома. Число электронов в оболочке атома рав­
но числу протонов в ядре атома.
I
[
Число
= Заряд = Число
= Порядковый номер
протонов ядра
электронов
элемента
[ Атомная оболочка
I
[
Содержит все принадлежащие данному атому электроны. Электроны
в атомной оболочке распределены согласно своей энергии. Электро­
ны с близкими энергиями располагаются на соответствующих энер­
гетических уровнях, которые обозначаются арабскими цифрами. Об­
ласти наиболее вероятного местонахождения электрона называются
электронными орбиталями.
На каждом энергетическом уровне может находиться строго опреде­
ленное число электронов, максимально 2я 2.
■
Энергетический
уровень п
1
2
3
*
Максимальное
число электроно
2-1» = 2
2 •2* = 8
2 3* = 18
2 •4* = 32
Энергетические уровни подразделяются в свою очередь на подуров­
ни s, Pf d и f. Электроны, расположенные на этих подуровнях, обо­
значаются как s-, р-, </-, f- электроны.
Обозначение
Максимальное
энергетическогоі число электро'
уровня
I но
Распределение Обозначение
числа электронов электронов по
«уровням
подуровням
2
1
Is
2
6
1
**
2р________
Л
1
I
^
эр
3d
I
45
6
10
2
6
10
14
4Р
4d
4f
Ниже приведена схема подразделения энергетических уровней на
подуровни
4
[
§
і чшм
йИ
\ S
J
І
8
I
а
в*
4р
3d
4s
Зр
3s
Ш
2
а
1
Энергети­
ческие
уровни
Подуровни
Схемы энергетических уровней действительны лишь для атомной
о олочки основного состояния атома, т*е« для атома, не получавше
го извне добавочной энергии. При получении дополнительной энер­
гии атомы переходят в возбужденное состояние.
f См. также: Гибридизация (стр. 34).
Вероятность местопребывания электронов
Вероятность нахождения электрона в определенном месте простран*
ства вокруг атомного ядра. Обозначается радиальной вероятност­
ной плотностью.
Атом водорода
Радиальная
вероятностная
плотность
,
Расстояние от центра атома см
Радиальная вероятностная плотность
электрона в основном состоянии Is.
Радиальная
вероятностная
плотность
Расстояние от центра атома, си
Радиальная вероятностная плотность
электрона в возбужденном состоянии 2 s.
Область наибольш ей вероятности
нахождения электрона в осн ов­
ном состоянии I s (плоскость х —у).
Область наибольш ей вероятности
нахождения электрона в воз­
буж денном состоянии 2 s (п л ос­
кость %—у).
Радиальная
вероятностная
плотность
Расстояние от центра атома. см
Радиальная вероятностная плотность
электрона в возбужденном состоянии
2 Р„-
Область наибольш ей вероятности
нахождения электрона в возбуж ­
денном состоянии 2 р (плоскость
Х-У).
Орбиталь
Область атомной оболочки, вероятность пребывания электрона в
которой достигает 90%, характеризуется определенным энергетиче­
ским уровнем; на ней может находиться не более двух электронов.
Энергетическим уровням 1, 2, 3 и 4 могут принадлежать, помимо од­
ной s-орбитали, соответственно три р*, пять </*и семь /-орбиталей.
t См. также: Электронная конфигурация (приложение); Атомная
оболочка (стр. 29).
..
/
У
l s -Орбит аль
Орбитали р-, d- и /-типа имеют более сложную форму, чем s-ор­
битали.
Щ г О рбит аль
2ру -Ор6италь 2рх - Орбиталь
t См. также: Перекрывание орбиталей (стр. 48 - 53).
Спин
Свойство электрона; до сих пор объясняется как способность элеі
рона вращаться вокруг своей оси, однако все попытки эксперимен
тально обнаружить такое вращение остались безуспешными.
Согласно современному состоянию знаний, спин электрона нельзя
свести к известным явлениям. Наглядное обозначение ориентации
занятой электронами
и
Электронная конфигурация
Занятие (заселение) орбиталей электронами. Электроны занимают
прежде всего уровни с наименьшей энергией.
Ш Электронные конфигурации атомов в основном состоянии.
Символ
Заселенность орбиталей
Электронная
конфигурация
t См. также: Электронная конфигурация (приложение)
Гибридизация
Я
Превращение орбиталей различных энергетических уровней и раз­
личной формы в одинаковые гибридные орбитали.
Атом углерода в основном состоянии
11
1
1
11 ш Е
и г 2 s 2 2РІЦ 2Р°
•
Атом углерода в возбужденном состоянии
ft
11
ш
Is2
2s* 2pl 2р‘ 2р‘
Гибридизация 2s- и 2р- орбиталей атома углерода под влиянием
атомов другого реагирующего вещества в 2sр^гибридные орбита­
ли
H i IШt I
II
f§
h f Һ 2 Һ J Һл
X
sp3-Гибридная орбиталь
I См. также: Перекрывание гибридных орбиталей (стр. 48 —53).
Внешние электроны
Электроны внешних орбиталей атома в основном состоянии. Они в
значительной мере определяют химические свойства элемента.
Изотопы
Атомы одного и того же элемента, имеющие одинаковое число про­
тонов, но разное число нейтронов. Изотопы элемента отличаются
по массовому числу.
■
Углерод gC: 6 протонов, 6 нейтронов, 6 электронов.
Углерод ^С: 6 протонов, 7 нейтронов,6 электронов,
t См. также: Нейтроны (стр. 29).
Ионы
Положительно или отрицательно заряженные частицы; обладают по*
движностью в водных растворах кислот, оснований и солей. Ионы
образуются из атомов или групп атомов путем принятия или отдачи
электронов. По характеру заряда их разделяют на анионы и катионы.
Атом натрия
Ион натрия
Ш
3s*
Г1—1'1
□«V Л
Js °
| t i| u | u
2?
И
2s2
РЧ
2s2
Is2-
Атом хлора
1' ' e I
ш
2s2
2р‘
т
ш
Is 1
Ш
3s2
|N |U |U
Хлорид*ион
|W lN | 1 1
Зр5
|н |м |н
2р*
Ш
ш
ш
шяш
аЛ
ш
3s2
|м |м |м |
Зр 6
|N |M |N |
И
2s2
И
Is 2
Ш
Is 2
t См. также: Ионное взаимодействие (стр. 54).
I Анионы
I
Отрицательно заряженные ионы.
Ij
■ ахлорид-ион
простой ион
СН.СОО-
so,»-
он-
ацетат-ион
сульфат-ион
гидроксид-ион
составные ион*
Катионы
1
Положительно заряженные ионы.
■
No*
Mg,+
NH«+
ион натрия
ион магния
ион аммония
> ... ■■■■■—'
■I и. .1 ■
простые ионы
' 'ЗІ
составной ион
Биполярные ионы (цвиттер-ионы)
"
Ионы, имеющие два противоположных заряда
■
СОО-
УЯМ Ш
I
■
СН«—N Н*+
ион гликокола (2-аминоэтановой,
или 2-амииоуксусной кислоты)
I
|
i
t См. также: ^-Аминокислоты (стр. 210); Диссоциация (стр. 82).
Комплексные ионы
^
Ионы, образованные присоединением молекул или ионов к другим
атомам или ионам; составные части комплексных соединений.
Центральный ион - ион, к которому присоединено определенное чж>
ло молекул или ионов. При этом образуется комплексный ион.
Лиганд - молекула или ион, присоединяющиеся к центральному иону
комплексного иона.
■
Координационное число - число, указывающее количество лигандов,
которое способен присоединить к себе центральный ион. Зависит от
величины лиганда и центрального иона. Чаще всего встречающиеся
координационные числа: 2, 4, 6, 8.
При реакции раствора сульфата меди(И) с раствором аммиака обра*
зуется имеющее глубокую синюю окраску комплексное соединение
меди, состоящее из иона тетрамминмеди и сульфат-иона.
H,N
Cu*4+ SO«,_ + 4 NHt
NH,
Си
/ \
H,N
NH,
i+
+ so«*
Центральный
ион
чЛиганд
t См. Также: Комплексные соединения (стр. 17); Константа нестой­
кости комплекса (стр. 87); Названия (стр. 141).
Молекула
Наименьшая частица химического соединения или элемента. Состо­
ит не менее чем из двух атомов. С помощью химических реакций
молекула может быть разложена на составные части,
t См. также: Структура (стр. 38).
Макромолекула
Молекула, образовавшаяся из большого числа (до многих тысяч)
одинаковых или различных малых молекул. Относительная масса
макромолекул больше 10 ООО.
t См. также: Высокомолекулярные вещества (стр. 17).
Диполь
В целом электронейтральная молекула, в которой "центры тяжести"
положительного и отрицательного заряда разделены.
Молекула воды как диполь
Центр тяжести
отрицательного
заряда
Центр тяжести
положительного
заряда
%
ш
Структура
Структурными признаками являются пространственное расположе­
ние частиц и наличие определенных связей между ними.
Частицы твердых веществ в большинстве случаев располагаются
в решетках, например в показанных ниже атомной, ионной, металли*
ческой или молекулярной решетке.
Элементы и соединения могут находиться в различных видимых
формах, модификациях. Модификации обусловлены различным рас*
положением атомов в решетке,
•.
Молекулы многих элементов и соединений имеют форму цепочки
или кольца.
■
Атомная решетка
П ростран ствен ное р асп ол ож ен и е
атомов угл ер ода в реш етк е алмаза.
Упрощенная м одель атом ной реш етки
алмаза.
t См. также: Атомная связь (стр. 48); Алмаз (стр. 151).
П ростран ствен ное р а сп ол ож ен и е
атомов углер ода в атом н ой реш ет­
ке графита.
Упрощенная м одель атом ной р еш ет­
ки графита.
Ион натрия
Ион н а т р и я
Ион хлора
Ион хлора
Пространственное расположение
ионов в ионной решетке хлорида
натрия.
Упрощенная модель ионной решетки
хлорида натрия.
t См. также: Ионное взаимодействие (стр. 54).
iV
Металлическая решетка
Пространственное расположение
ионов меди в металлической решет
ке меди.
Упрощенная модель металлической
решетки меди.
t См. также: Металлическая связь (стр. 56).
Цепная форма молекулы
М одель молекулы гексадекановой(пальмитиновой) кислоты.
t См. также: Цепные соединения углерода (стр. 171)
Модель молекулы пластической серы.
Циклическая форма молекулы
М одель м олекулы бен зола
I См. также: Циклические соединения углерода (стр. 171).
М од ел ь молекулы серы S
2.2. Периодическая система элементов
Закон периодичности
Закон, на котором основана периодическая
система элементов
(Д.И. Менделеев, 1869 г.): периодическое изменение строения атом*
ной оболочки элементов определяет периодичность изменения свойств
элементов.
Графическое изображение периодической системы элементов
■
Таблица, в которой в основу упорядочения химических элементов по­
ложено строение их атомов; для каждого элемента дает определенные
характеристики.
Сведения, которые можно получить о каждом элементе из таблицы
периодической системы элементов, приведенной в настоящей книге.
Порядковый
(атом ны Г I
номер
Электроотрицательность
'— ■
Название^
О тносительная
ато м н ая масса
Символ
t См. также: Периодическая система элементов (приложение).
Порядковый (атомный) номер
Число, означающее место элемента в ряду других элементов периоди­
ческой системы.
Порядковый = Численный = Число
= Число
номер
заряд ядра протонов
электронов
t См. также: Электронная конфигурация (приложение).
Периоды
Горизонтальные ряды периодической таблицы.
Элементы, атомы которых в основном состоянии имеют одно и то же
число заполненных оболочек, стоят в одном и том же периоде. Ха*
рактеристики периода:
Число заполнен- = Обозначение внеш- = Номер
ных оболочек
ней оболочки
периода
Группы
Вертикальные ряды (колонки) в периодической системе. Каждая груп*
па разделяется на главную и побочную подгруппы.
Все элементы периодов 1 — 3 являются элементами главных подгрупп
В периодах с 4*го по 7*й содержатся элементы как главных, так и
побочных подгрупп.
!f
Элементы, имеющие одинаковое число внешних электронов, стоят в
одной и той же главной подгруппе.
t|
Число внешних электронов = Номер главной подгруппы
t См. также: Периодическая система элементов (приложение).
Периодичность изменения строения атомов элементов
В периоде число внешних электронов атомов элементов главных под*
групп постепенно изменяется с возрастанием величины заряда ядра.
При переходе от одного периода к последующему число внешних
электронов меняется скачкообразно.
V»
t
•е*
н
5
1
аг
ъ
*
со
0
1
1 2 \3 4 5 6 7 8 9 10 171213И 15161718 1920Л 32333435
1-и перш
2-и период
риощ 2-й
3-й период
4-й период
-и период
Таким образом, число внешних электронов в атомах элементов глав*
ных подгрупп в таблице в целом меняется периодически с возраста*
нием заряда ядра.
Металлы и неметаллы
В главных подгруппах с увеличением порядкового номера уменьшают*
ся неметаллические свойства и увеличиваются металлические свой*
ства. В периодах с увеличением порядкового номера металлические
свойства уменьшаются, а неметаллические свойства возрастают.
IV
5
3
■
І Й Li В
Na
6
14
115
ЛІ
Mg
0
F
I10
Ne
Ся
Ga
*17
118
Cl
s
53
I
Ar
<0
с:
Kr
*8
<
&
0
<Ь
Г *
i
32
31
16
P
S
к
N
9
С
13
20
VI
8
I7
В
Be
\ш р Щ 12
V
133
34
As
Ge
36
35
Se
В Г
37
49
Rb 1
55
Sr
87
Sn
In
56
ШСя I
[51
50
В<1
Sb
|54
а*
S3
1
Te
X
I 83 9 0 I 84
82
Tl
53
52
Pb
: Bf
85
e
5
86
Rn
P°
A
t
88
4
1
I
Металлы Элементы с металл. Неметаллы
и неметалл. свойствами
Металлические свойства возрастают
Неметаллические свойства возрастают
►
Свойства оксидов элементов главных подгрупп
Внутри каждого периода с возрастанием порядкового номера осла­
бевают основные свойства оксидов элементов главных подгрупп
(за исключением элементов первого периода). Одновременно усили­
ваются их кислотные свойства.
В каждой главной подгруппе (за исключением V I I I ) с увеличением
порядкового номера элемента возрастают основные свойства окси­
дов и уменьшаются кислотные свойства.
В главных подгруппах (с II по V I) содержатся также элементы, ок­
сиды которых имеют амфотерные свойства.
Амфотерные соединения проявляют как основные, так и кислотные
свойства в зависимости от того, реагируют ли они соответственно
с кислотой или основанием.
Гидроксид алюминия А1(0Н)3 .
t См. также: Периодическая система элементов (приложение); Амфотерность (стр. 83); Гидроксид алюминия (стр. 150).
V
IV
VI
6
1
г
ii
J ii
114
20
131
Ga
16
P
33
[32
Ge
F
°
15
Si
Al
I
s
As
35
[49
50
Sn
In
[81
51
82
T!
Pb
53
£
о
>
23
[36
* Se
52
Sb
83
Н
О
Ar
Cl
В
37
1О
fie
17
34
8
Ъ
!
B
1N
Cj
9
Z
Ф
I6
8
7
о
I5
I
£
0
*
3
g.
[53
Te
84
Щ B*
Г
О
Г
8
|5 4
1
X
85
Po
К
*
Е
о
-О
e
86
At
I
Rn
88
Основные
АмФотерные Кислотные
оксиды
оксиды
оксиды
Основные свойства оксидов возрастают
Кислотные свойства оксидов возрастают
Номер главной подг руппы и валентность
Номер главной
подгруппы
Кислородные со*
единения
Na20 | СаО |А120 3 | С02 | N О
S 0 3|C I20
Высшая валент*
ность по отноше»
нию к кислороду
Водородные со
единения
Валентность по
отношению к во
дороду
NaH I CaH2|A IH 3 | СН4 | NHg | S H 2 ІСІН
(H „S) (H CI)
Периодичность изменения химических и физических свойств
элементов главных подгрупп
Изменение
Свойство
Металлические
свойства
Неметаллические
свойства
Высшая валентность
по отношению к
кислороду
в главных
подгруппах
в периодах
Возрастают ^
Возрастают
«4—
л
Возрастают
А
|
Возрастают
Возрастает
Постоянна
1
VII
Возрастает
Валентность по отно­
шению к водороду
Постоянна
Заряд ядра
Возрастает
1
▼
Электроотрицатель­
ность
В основном
возрастает
|
|
Плотность
В основном
возрастает
I
у
Температура плавле­
ния и кипения металлов
В основном
возрастает
'fr
■
Температура плавле­
ния и кипения неме­
таллов
В основном
возрастает
I
т
1
IV
1
Возрастает
—>
Возрастает
Возрастает
1
IV
VII
Периодичность изменения химических свойств элементов
побочных подгрупп
Атомы элементов побочных подгрупп в большинстве своем имеют
на внешней орбитали два s-электрона; они различаются лишь по за*
нятости внутренних </- и (или) /-орбиталей.
той же группы сильно возрастает от I группы к IV , а затем быстро
уменьшается при переходе от IV группы к V II.
подгруппы
но четко выражается при сравнении второго элемента главной под*
группы и первого элемента побочной подгруппы.
Химические свойства элементов побочных подгрупп как.внутри пе*
риода, так и внутри группы меняются в значительно меньшей степе­
ни, чем у элементов главных подгрупп.
В различных соединениях элементы побочных подгрупп часто имеют
разную степень окисления.
В противоположность соединениям элементов главных подгрупп вну­
три побочной подгруппы возрастает стабильность соединений, в кото
рых элементы находятся в высших степенях окисления. Многие эле­
менты побочных подгрупп в водных растворах образуют окрашенные ионы.
0
$
а
2
а
*
о
•О
S
с
QJ
а
Элементы побочных подгрупп
Н аиболее часто встречаю щ иеся степ ен и окисления (о к и сл и т ел ь н ы е чис
ла) обозначены красными кружочками.
Оксиды элементов побочных подгрупп, расположенные на приведен*
ном рисунке выше горизонтальной линии, обладают кислотными
свойствами, тогда как оксиды этих элементов в низких степенях
окисления имеют основные свойства.
Зависимость химических свойств элементов главных подгрупп
от их физических свойств
Радиус иона меньше радиуса атома, если ион образован путем отда*
чи электрона, и соответственно больше, если ион образован путем
принятия электрона. Внутри группы с возрастанием порядково*
го номера ионный радиус увеличивается. Для ионов или полярных
молекул, таких, как гидроксиды или молекулы бескислородных кис*
лот, с увеличением порядкового номера элемента внутри группы
растет расстояние между центрами зарядов, таким образом умень*
шается сила их взаимного притяжения. В соответствии с этим при
повышении порядкового номера в группе увеличивается степень дис*
социации таких соединений, что означает усиление основных или
кислотных свойств.
Периодическая система элементов и строение атома
Положение элемента в периодической системе определяется строе*
нием его атома.
Для каждого элемента наблюдается следующая связь.
Положение в
таблице
Порядковый номер
Номер главной под*
группы (для элемен*
тов главной под*
группы)
Номер периода
■ Сера
16
VI
3
Характеристика
строения атома
= Число протонов
= Заряд ядра
= Число электронов
■ Сера
16
16
16
= Число внешних
электронов
6
= Число электронных
оболочек
3
2.3. Химическая связь
Атомная (ковалентная) связь
Химическая связь, создаваемая общей электронной парой (перекрывание орбиталей); может образоваться как между одинаковыми, так
и между различными атомами. Характерна преимущественно для
неметаллов. Вещества, имеющие атомную связь, часто достроены
из молекул. Твердые вещества с атомной связью, состоящие из мо*
лекул, имеют молекулярную решетку. Твердые- вещества с атомной
связью, состоящие из атомов, имеют атомную рвшвшку.
t См. также: Атомная решетка (стр. 38).
а-связь—вероятность нахождения электрона
иняюшей два атома
о-Связь
Характер перекрывания
S-S-
1
Перекрывание двух s-орби­
талей
-Ш Ь
р -р -
шШ щ И Н Н
п—
-и
sp3-s-
1
-L
‘
1 Перекрывание двух р- орби­
талей
I
Перекрывание одной
5р3-орбитали и одной s-ор­
битали
I
1
ст-Свяэь
ар*-
s-p-
Характер перекрывания
Перекрывание двух sp ^ор­
биталей
Перекрывание одной s-ор­
битали и одной р*орбитали
-Связь —вероятность нахождения электрона в симметричном положении
по отношению к плоскости, которая перпендикулярна линии,
соединяющей два атома
77
Характер перекрывания
Перекрывание двух
Р -орбиталей
Перекрывание двух
Ру «орбиталей
Молекула водорода: s—s-a-связь между двумя атомами
н-н
водорода
Молекула хлора: р-р-а* связь между двумя атомами хлора
CI-CI
Молекула метана: четыре sp3— s-а-связи между атомом углерода
и атомами водорода
Н
Молекула этана: шесть sp3—s-a-связей между атомами углерода и
атомами водорода и одна sp3—sp3-a*cBH3b между двумя атомами
углерода (простая связь)
I I
Н Н
\
/
Молекула хлористого водорода) s-p-а- связь между атомом водо­
рода и атомом хлора
Н -С ІІ
Молекула жилена: четыре s p 2- s - a - связи между атомами углерода
и атомами водорода, а также одна s p 2—s p 2- o - связь и одна р р - W
связь между двумя атомами углерода (двойная связь)
Н
\с
/ с
н
н
с
н
П л о ско сть
6-связи
П л о ск о сть
л-связи
Плоскость гг-связи перпендикулярна плоскости, в которой расположены
а-связи.
Молекула ацетилена: две s p - s - a-связи между атомами углерода и
атомами водорода, одна s p - 5р-а*связь, одна р-р-тт-связь
и
одна
4S £
Р у —р у *чг-связь между двумя атомами углерода (тройная связь)
НСнСН
П л о ско сти
я связей
Н
н
н
СГ- Связи
П лоскости я-связеи перпендикулярны друг другу.
Молекула бутадиена: шесть s p 2- s - а-связей между атомами угле*
рода и атомами водорода, три s p 2- s p 2- a - связи меж^у четырьмя ат
мами углерода, а также перекрывание четырех 2р2«орбиталей (две
двойные связи)
77- Элект ро н н ая плотность в молекуле бутадиена расп ределен а сверху и снизу
от плоскости (7-связей.
Молекула бензола: шесть sp2—s-ст-связей между атомами углерода
и водорода, а также шесть sp2—sp2-ст-связей и иерекрывание шести
р2-орбиталей, образующих тг-электронный секстет между атомами
углерода
г
/
\
\
/
/
\
\
/
\
/
\
/
\
Плоскость
6-связей
\
/
тг-Электронная плотность в м ол е­
куле
бензола
распределена
по
обе
я- электронный,
стороны от плоскости а-свя зей .
секстет
Ионная связь (ионное взаимодействие)
Химическая связь, образованная в результате электрического при*
тяжения двух разноименно заряженных ионов. Образуется преиму*
щественно между металлом и неметаллом. Твердые вещества, по*
строенные из ионов, называются ионными кристаллами. Простран*
ственное расположение ионных кристаллов называется
ионной *
решеткой.
Ш
[Ма] +
+
[ІСІІ]-
-- ►
[No]* [|a|j-
Na+
+
Cl-
-- ►
NaCI
t См. также: Ионная решетка (стр. 39) •
Атомная
lif
■
Особая форма связи; переходная форма между атомной и ионной свя­
зями* Образуется в результате различной силы притяжения связую*
Щих электронов ядрами связанных атомов* .Молекулы с такой связью
имеют значительную полярность.
См. также: Диполь ( стр* 37) •
Т
(+) (->
н—си
Модель молекулы хлористого
водорода.
Формула хлористого водорода в элект­
ронном виде с указанием места локали­
зации зарядов в молекуле.
Н
(+>
н—о|
(- )
М одель молекулы воды
%
Формула воды в электронном виде с
указанием места локализации зарядов
в молекуле.
■
Схема перехода от атомной связи к ионной (ионному взаимодействию)
Атомная связь
Атомная связь
с частично ионным
характером
/
I Маi
V
Ионная связь
(ионное взаимо
действие)
к
■
f
а
*
ш
Координационная связь
предо
Особая шоома атомной связи. Связывающая
ставляется одной из реагирующих частиц: обозначается в формуле
стрелкой.
Ион аммония*
И
Н—N| + Н*
Н
аммиак
н
+
I
Н—N -*>Н
I
• н
ион аммония
•После образования координационной связи N-H ее уже невоз*
можно отличить от трех ранее имевшихся связей N- -Н: все четыре
атома Н в ионе NH+ связаны одинаково — с помощью пары элект­
ронов. — Прим. рео.
Тетрамминцинк*ион (тетраммиакат цинка)
Н
4 Н— N | +
Zn*+
Н
аммиак
ион цинка
тетрам минцинк-ион
t См. также: Комплексные соединения (стр. 36); Комплексные
ионы (с т р .17).
Металлическая связь
Химическая связь, образующаяся в результате электрического при*
тяжения между ионами металла и свободными электронами. На*
личие свободных электронов определяет электропроводность металлов
Ионы металла расположены в металлической решетке.
t См. также: Металлическая решетка (стр. 39).
■ Модель металлической связи у натрия
Ион натрия
Электрон
+
+
+
о
Использование таблицы электроотрицательности для
определения вида химической связи
Атомная связь, ионная связь и металлическая связь являются вида*
ми химической связи. Между этими граничными формами химической
связи имеются переходные формы. С помощью таблицы электроотри*
цательности можно (за немногими исключениями) определить, пре*
обладает ли в связи между двумя элементами главной подгруппы
атомная связь или ионное взаимодействие.
t См. также: Периодическая система элементов (приложение).
Из различий между значениями электроотрицательности обоих эле»
ментов главной подгруппы следует: Различие < 1,7 означает пре­
имущественно атомную связь, различие > 1,7 соответствует пре­
имущественно ионной связи (ионному взаимодействию).
Название
химического
соединения
Хлористый
водород
Формула и различие
Вид химиче­
в величинах электро­
ской связи
отрицательности
CI
3.0
Н
2.1
Строение
соединения
Атомная
Молекула
Атомная
Молекула
0,9
Вода
О
На
2.1
3.5
Ш
Хлорид
натрия
1,4
Na
0,9
CI
3,0
Ионная
Ионный
кристалл
О
3,5
Ионная
Ионный
кристалл
*
2.1
Оксид
кальция
Са
1,0
2.5
Сравнение характера химической связи
Сравнение
Атомная связь
Ионная связь
Металлическая
связь
По способу об- Обобщенная
разования
пара электро­
нов
связи
Взаимное притяжение разноименно заряженных ионов
Притяжение
ионов металлов
и свободных
электронов
По характеру
принимающих
в образовании
связи атомо
или ионов
Преимущественно неметаллы
Ионы металла
Преимущест­
и свободные
венно ионы
металла и не-| электроны
металла
По строению
вещества
Ионный крис­
Молекула, мо­
лекулярная или талл (ионная
кристалличе­
атомная
ская решетка)
шетка
Кристалл метал
ла (металличе­
ская решетка)
2.4. Валентность элемента
валентность
Число, показывающее, сколько атомов водорода может связать или
заместить в соединении атом данного элемента.
Т См. также: Номер главной подгруппы и валентность (стр. 44).
Валентность указывается римской цифрой вверху справа от сим­
вола элемента*.
Na1 одновалентный натрий
Fe 1 1трехвалентное железо
В воде кислород двухвалентен, так как оди н агом кислорода связывает два
атома водорода.
В оксиде м еди м едь двухвалентна, так как она замещает два атома водорода
*в отечественной литературе часто ставят римскую цифру в
скобках за символом элемента, например Na(l), F e (lll). — Прим. ред.
Валентность элемента в химическом соединении может быть найде­
на исходя из химической формулы, если известна валентность
других элементов.
Степень окисления (окислительное число)
Знак и величина заряда свободных элементов или элементов в их
соединениях, если при этом каждую частицу элемента условно пред­
ставить в виде иона. Степень окисления обозначается арабской
цифрой с указанием перед ней знака заряда (положительного или
отрицательного).
■
+*
-2
S
о,
При расчетах следует учитывать, что коэффициенты перед символом
или формулой, а также подстрочные индексы в формулах относятся
также к степени окисления, указанной над символом.
Условия, принятые для определения степени окисления
Условие
Свободные элементы
•
•
Со, CI,
Степень окисления = ±0
!
«
Элементы в соединениях
Степень окисления = Валентность
металлы
Степень окисления = + 1
водород
Степень окисления = —2
кислород
+2 -2
Си О
+» -2
Н, О
Простые ионы
Степень окисления = Электриче­
ский заряд
+1
N a+
-1
Вг-
Составные ионы
Сумма степеней окисления
элементов = Электрический
заряд
-3 +1
N Н«+
Молекулы соединений3 Сумма степеней окисления
всех элементов
Электрически нейт*
ральные атомные
группировки органи*
ческих соединений
Сумма степеней окисления
всех элементов = О
соединений с ионными связями в соответствии с форму
лой основой для расчета являются численные соотношения ионов.
Т
Q*i. также: Составление уравнения реакции (стр. 26).
Заряд иона и валентность
Численная величина заряда иона соответствует валентности (стехиометрической) соответствующего элемента.
————
Cl
Mg
At
S
Величина электрического
заряда иона
1
2
3
2
1
Написание иона
Na+
A l3+
s 2-
C l~
CO
to
k
2
-------------------------------
Na
+
Символ элемента
Валентность соответству* I
ющего элемента
II
III
II
I
Указание валентности
Mg"
Mg(ll)
A l1"
Al(lll)
S"
C l1
Cl(l)
Na'
Na(l)
t См. также: Эффективная валентность (стр. 106).
S(ll)
3. Химическая реакция
3.1. Основные сведения
о химических реакциях
#
Химическая реакция
Процесс, при котором происходит превращение вещества; при этом
образуются новые соединения с новыми свойствами. Вещества,
вступающие в реакцию,'называются исходными веществами. Полу*
чающиеся в результате реакции соединения называются продукта­
ми реакции. Все принимающие участие в реакции вещества называ­
ются реагирующими веществами.
Сущность химической реакции заключается в следующем: перераспределяются атомы и ионы или происходит превращение этих час*
тиц; перестраивается химическая связь (образование, разрыв и
изменение химической связи); при этом часто происходит перерас»
пределение электронов; изменяется энергия (изменяется энергосо*
держание отдельных веществ).
t См. также: Превращение энергии (стр. 63).
| Реакция
2 N o-
|а - С 1 |
+
----►
2 [No]+[|CI|]~
Частицы
Атомы (ионы в
металлической
решетке)
Молекулы
Ионы в ионной
решетке
Вид хими*
ческой
связи
Металличе*
ская связь
Атомная связь
Ионная связь (ион­
ное взаимодействие
преобладает)
Распреде­
ление внеш­ Ш
них элект­ З з 1
ронов
t 1
□
|П |
\п \п
3s2
3pi Sp* 3p\ 3s°
E l
3s2
Ш И Ш
Зр* Зр£ З р і
Химическая система
g
Совокупность частиц и существующих между ними взаимодействий.
В случае химической реакции система включает сумму всех исход*
ных соединений и продуктов реакции, а также происходящие между
ними взаимодействия. Система является изолированной (замкнутой),
если между ней и прилегающими системами отсутствует обмен как '
веществами, так и энергией.
?
Н, + I, -7 —*- 2 НI
Д Н = —6,2 ккал/моль
При реакции образования иодистого водорода система состоит из
молекул водорода, иода и иодистого водорода, а также из взаимо*
действия между ними, заключающегося в разрыве, образовании или
изменении химических связей и сопутствующих этим процессам из*
менений энергии, в данном случае — поглощения тепла.
■В
t См. также: Химическое равновесие (стр. 72).
Гомогенные системы
Системы, в которых реагирующие частицы не разделены друг от дру­
га какими*либо граничными поверхностями, а составляют одно еди*
ное целое.
НЯНЯ I
1Ш
■
он- + Н+
N, + 3 Н,
н ,о
± 2 NH
Гетерогенные системы
Системы, в которых реагирующие вещества разделены граничными
поверхностями.
Zn + 2 Н *---- ►Zn*+ + Н,
С “f* 0 | — ►с о ,
Условия протекания реакций
Условия, от которых зависит химическая реакция, характеризуют
следующие параметры: температура, давление, концентрация. Па­
раметры показывают свойства вещества в данных условиях. Хи­
мическая реакция осуществима, если исходные вещества находятся
в определенных состояниях.
Параметр
Смысл параметра
Температура
Средняя кинетическая энергия всех частиц
Давление
Величина силы давления на единицу поверх­
ности:
F
р
Концентрация
S
Доля данного вещества (массы, объема или
количества вещества) во всей массе, объе­
ме или количестве вещества
t См. также: Концентрация (стр. 108).
Закон сохранения массы
При любой химической реакции суммарная масса исходных веществ
равна суммарной массе продуктов реакции (М.В. Ломоносов, 1744г.,
Лавуазье, 1785 г.).
Св(ОН)
+
CO t
*
44 г
74 г
+
СаСО,
н во
18 г
100 г
ч ■■■■■
118 г
СН4
+
118 г
а,
71 г
16 г
*
CH.CI
+
50,5 г
87 г
HCI
36,5 г
87 г
3.2. Превращение энергии
при химических реакциях
Превращение энергии
Преобразование энергии в процессе реакции. Виды энергии: тепло*
вая, электрическая, энергия электромагнитного излучения, механи*
ческая, химическая.
Запас энергии (энергосодержание)
Энергия, содержащаяся в химической системе; сумма энергий всех
частей системы.
Внутренняя энергия и - запас энергии химической системы при по*
стоянном объеме.
Энтальпия Һ — запас энергии химической системы при постоянном
давлении; сумма внутренней энергии и и работы изменения объема pi
Һ — и + р ■V
Абсолютное значение запаса энергии химической системы в общем
случае измерить нельзя, однако можно определить изменение запа*
са энергии.
1
Изменение запаса энергии
Разница между запасами энергии химической системы при ее пере*
ходе из состояния 1 в состояние 2.
Изменение внутренней энергии Ли — изменение запаса энергии хи­
мической системы при постоянном объеме
Ли = и, — о,
Оно происходит в результате совершения работы о, а также приня­
тия или отдачи тепла q ( 1*й закон термодинамики)
До as q + о
Совершение работы, как правило, является работой изменения объе*
ма о = — р • Д V, тогда
Ди = q —р ■Д V
Изменение энтальпии Дft — изменение внутренней энергии химиче*
ской системы при постоянном давлении
ЛҺ = Һ, — Һ,
ДА ==Ди + р •ДУ
i См. также: Закон Гесса (стр. 67).
Молярная теплота реакции Q
Энергия (изменение внутренней энергии), полученная или отданная
в результате химическои реакции, поскольку в большинстве случа*
ев энергия проявляется в виде тепла; молярную теплоту относят
к количеству вещества, соответствующему уравнению реакции, и
выражают* в килокалориях на моль (ккал/моль).
* По системе СИ энергетические величины выражают в килоджоу­
лях: 1 ккал = 4,19 кДж. Полезно пояснить также, что размерность
ккал/моль или кДж/моль означает для теп лот реакций (и соответ­
ственно ДН) отнесение не к 1 молю, а к молярным количествам ве­
ществ, отвечающим уравнению реакции. — Прим. ред.
Молярная энергия реакции ДU. Молярная теплота реакции при по
стоянном объеме
Q —р ■
' ДV
AU
при ДУ = О, Ди
St
Q
АН
стоянном давлении
ДН = Д U + р - Л У
После дифференцирования получаем
dH = dU + р ■ dV + V • dp
Подставляя равенство.для d U = d Q — р • dV, получим
dH « dQ + V • dp
ДН = Q + V • Др
при Др = О, ДЯ = О
Если в реакции принимают участие только твердые или только жид*
кие вещества, то изменение объема исчезающе мало. В этом случае
величиной р •dV можно пренебречь, тогда изменение внутренней
энергии ДU практически соответствует изменению энтальпии
A U ъ ДН
| См. также: Расчеты молярной энтальпии реакции (стр. 125).
Эндотермические и экзотермические реакции
Эндотермическими реакциями называются химические реакции, про*
текающие с поглощением тепла. Внутренняя энергия исходных ве­
ществ меньше внутренней энергии конечных продуктов.
Экзотермическими реакциями называются химические реакции, про*
текающие с выделением тепла. В этом случае внутренняя энергия
исходных веществ больше внутренней энергии продуктов реакции.
Химическая
реакция
Молярная энтальпия
реакции
Эндотермическая
ДН = +а ккал/моль
Экзотермическая
= —Ь ккал/моль
2 СО
СО„ + С
ДЯ = +41,2 ккал/моль
с + оа= со2
ДН = -94,0 ккал/моль
Молярная теплота образования связи @0gp
Молярная теплота реакции, выделяющаяся при синтезе соединения
из элементов, в расчете на 1 моль продукта реакции.
Молярная энергия образования Д^0бр — молярная теплота образова­
ния при постоянном объеме.
Молярная энтальпия образования
— молярная теплота обра­
зования при постоянном давлении
соеди
нения из элементов, тождественно количеству тепла, выделяющего
ся при разложении этого соединения на те же элементы. Это поло­
жение действительно для всех химических реакций.
НдО
А#0бр = —21,6 ккал/моль
Нд + 4-0
Л#0бр = +21,6 ккал/моль
НдО
I См. также: Расчеты молярной теплоты образования (стр. 124)
Молярные энтальпии образования некоторых соединений
Молярная энтальпи
образования Д# 05р
ккал/моль
Соединение
Формула
Агрегатное
состояние
Оксид натрия
Ма20
Твердое
-100,26
Хлорид натрия
NaCI
іердое
- 98,52
Карбонат натрия
Т вердое
-269,9
Гидроксид калия
Na2c o 3
КОН
Твердое
-102,02
Хлорид калия
К Cl
Т вердое
•104,1
Твердое
-143,9
Оксид магния
Оксид кальция
СаО
Т вердое
-151,7
Гидроксид кальция
Са(ОН)
Твердое
-236,0
Хлорид кальция
СаС12
Твердое
-190,3
Карбонат кальция
СаСО
Твердое
-289.5
Оксид алюминия
Твердое
-400,0
Оксид азота
Газообразное
Диоксид азота
Г азообраз*
+
21,6
+8,03
Агрегатное
состояние
Молярная энтальпия
образования M 0g_ J
ккад/моль
Пентоксид фосфора pao s
Твердое
-360
Оксид углерода
СО
Диоксид углерода
(углекислый газ)
С02
Газообраз­
ное
Газообраз­
ное
Диоксид кремния
Si0 2
Диоксид серы
(сернистый газ)
со
Соединение
N
О
Триоксид серы
(серный ангидрид)
Формула
S °a
Хлористый водород HCI
Бромистый водород
H
B
r
Йодистый водород
н
Вода
Вода
Сероводород
Аммиак
|
Твердое
Газообраз­
ное
Твердое
j Газообраз­
ное
Газообраз­
ное
Газообраз­
ное
-26,84
-94,03
-203.3
-70,9
-106
-21,89
-8.3
+6,2
н 2о
Жидкое
-68,4
Н 2°
Газообраз­
ное
-57 8
H 2S
Газообраз­
ное
-5,3
NH3
Газообраз­
ное
-1 1
Закон Гесса
Изменение энтальпии зависит только от исходного и конечного со*
стояний, но не зависит от способа и пути превращения исходного
соединения в продукт реакции {Гесс, 1840 г.).
t См. также: Изменение энтальпии (стр. 64); Расчеты молярной эн­
тальпии реакции (стр. 125).
Энергия активации
химической
ме сверх ее внутренней энергии, для осуществления данной реакции,
t См. также: Активация (стр. 69).
3.3. Течение химической реакции
Предпосылки протекания химической реакции
Наличие частиц исходных веществ.
Беспорядочное движение частиц.
Схематическое изображение беспорядочн ого движ ения частиц
Эффективное соударение частиц.
Э ф ф ективное соударение частиц.
ее
ее
Неэффективное соударение частиц.
Наличие минимального запаса энергии у реагирующих веществ
t См. также: Внутренняя энергия (стр. 63).
68
Взаимодействие частиц, сопророждающееся превращением вещества,
делится на два этапа: активация и собственно превращение.
Активация — сообщение частицам такого количества энергии, что
при их эффективном соударении происходит разрыхление связей и
образование веществ в активированном состоянии.
Превращение — образование из веществ в активированном состоя*
нии соединений в основном состоянии (продуктов реакции).
а
а
«U
85
О
О
с
о
«о
н
Энергия акт ивации
I
HI
HI
А кт ивация
Превращение
Координата реакции
Е
Вещество
в активи­
рованном
состоянии
Запас
энергии
Эндотермическое
:• превращение
Вещество,
полученное
в результате
эндотермичес­
кой реакции
Энергия
активации
Теплота
эндотермической
реакции
Вещество
в исходном
состоянии
до реакции
*Экзотермическое
^^превращение
\
Теплота
экзотермической
______ реакции
Вещество,
полученное
в результате
экзотермичес­
кой реакции
Зависимость запаса энергии вещества от направления
тимической реакции
Скорость реакции v
Частное от деления изменения концентрации на время, необходимое
для этого изменения; указывает на течение химической реакции.
Т См. также: Течение реакции (стр. 69).
t
с
"У
Дс
dc
At
dt
Скорость реакции зависит от концентрации реагирующих веществ
и от температуры.
С увеличением концентрации увеличивается число возможных эффек­
тивных соударений Z, что соответствует увеличению скорости
реакции v.
1
3
6
W
15
Для реакции А + В —►С*+ D имеем
Z**cA
Z a Cg
g
...
Z * C A 'C,
¥ Ш к • сА • св
Коэффициент пропорциональности А называется константой ско­
рости реакции .
При увеличении температуры реакции на 10 ° С скорость реакции
увеличивается в 2-3 раза.
f См. также: Химическое равновесие (стр. 72).
Обратимые реакции
Реакции, при которых образующиеся продукты реакции могут реаги­
ровать друг с другом, давая снова исходные вещества.
Прямая реакция (п.р )
О
О
II
II
СН 3 —с - о н
этановая
(уксусная)
кислота
+ н - о - с 2н5
этанол
сн 3—с - о —с 2н5+ н 2о
этиловыи эфир
этановой (иксус
ной) кислоты
Обратная реакция ( о . р )
вода
Химическое равновесие
Особое состояние химической системы. Химическое равновесие на*
блюдается для любой обратимой реакции, протекающей в замкнутом
объеме при определенных условиях реакции. Оно устанавливается,
когда скорость прямой реакции (*п#р) и скорость обратной реакции
(*о.р) Равны. В этом случае в системе при постоянных условиях .
устанавливается определенное постоянное соотношение между кон­
центрациями исходных веществ и продуктов реакции.
кп.р = *о.р»
vn.p ^ О
^п.р = * і сХсВ
У
|
О
.
р
*
1
г
2
*
С
С
I
,
л
4
I
.
ш
0
Для химического равновесия
*п.р = *о.р»
гп.р ^ ®
k i'c A c B = k *
cc
е
С
■
C
D
*
1
_
cd
If
р
а
в
н
Время установления равновесия — время от начала обратимой реак­
ции до момента установления равновесия.
Положение химического равновесия - достигнутые при равновесии
соотношения концентраций реагирующих веществ; оно неизменно для
данного химического равновесия.
Признаки химического равновесия
Наличие в реакционной смеси одновременно как исходных веществ,
так и продуктов реакции.
Неполное превращение всех реагирующих веществ; содержание их
в смеси в определенных концентрациях.
Неизменность концентраций реагирующих веществ при химическом
равновесии.
Возможность подхода к химическому равновесию с обеих сторон.
Закон действия масс
Частное от деления произведения концентраций продуктов реакции
на произведение концентраций исходных веществ является величи­
ной постоянной, зависящей от температуры ( Гулъдберг и Вааге,
1867 г.).
Для реакции А + В
се *ср
К равн
сА *св
С +D
Для реакции а А + /SB
су *•
уС + 5D
Кравн
Константа равновесия ^равн зависит от температуры. Размерность
константы равновесия может быть различной.
N, + 3 Н, «= * 2 NH,
NHt
Схт * С3
N, -Ht
Кравн
Концентрация реагирующих веществ выражается в молях на литр
(моль/л). Размерность константы данного равновесия: л2/моль2.
Химическое равновесие между газообразными веществами выража­
ется с помощью парциальных давлений р. реагирующих в газовой
среде веществ. В этом случае константа равновесия обозначается К .
Принцип Jle Шателье
Изменение условий реакции системы, находящейся в химическом
равновесии, вызывает сдвиг положения этого равновесия, противо
действующий изменению условий реакции (Jle Шателье, 1884 г.).
Изменение условий
реакции
повышение
Температура
понижение
повышение
Давление
понижение
повышение
Концентрация
понижение
Влияние на сдвиг положения
равновесия
Увеличивает скорость эндотермической
реакщи
Увеличивает скорость экзотермической
реакции
Увеличивает скорость реакции, протекаю­
щей с уменьшением объема
Увеличивает скорость реакций, протекаю*
щей с увеличением объема
Увеличивает скорость реакции, использую*
щей вводимое вещество
Увеличивает скорость реакции, протекаю*
щей с образованием вещества, концентра*
ция которого понижается
3 .4 . К а т а л и з
... j
Катализатор
M
I
Вещество, которое принимает участие в реакции, уменьшая (или уве
личивая) при этом энергию активации как прямой, так и обратной
реакции, уменьшающее (или увеличивающее) время установления
равновесия, не влияющее, однако, ни на положение равновесия, ни *
на теплоту реакции. По окончании реакции катализатор остается не*
изменным.
Многие катализаторы проявляют специфическое действие.
Запас
энергии
Н,0
2V2
Координата реакции
2 н,о+а
Частицы и энергия при хим ической реакции, протекаю щ ей в присутствии
и в отсутствие катализатора.
Катализ
Действие катализатора на химическую реакцию. Положительным ка­
тализом называют ускорение реакции, отрицательным катализом * —
замедление реакции.
Связь между концентрацией и временем прямой и обратной реакций в присут­
ствии и в отсутствие катализатора.
Биокатализаторы
Катализаторы, принимающие участие в биохимических процессах.
■ Энзимы, гормоны, витамины.
Биокатализ
Катализ биохимических процессов.
■ Пищеварение, биологическое окисление, ассимиляция в процессе фо­
тосинтеза, спиртовое брожение, уксуснокислое брожение.
3.5. Виды химических реакций
Окислительно-восстановительные реакции
В узком смысле — реакции, при которых происходит переход кисло­
рода от одного реагирующего вещества к другому.
И l t | 0 | + 2 А І---- ►2 Ғе + А120 8
‘ Отрицательный катализ называют также ингибированием, а
отрицательные катализаторы — ингибиторами. - Прим. ред.
В более широком понимании — реакции, при которых происходит из»
мене ние степени окисления элементов, входящих в состав реагирую*
щих веществ.
—1 0
—1 0
2 B r- + С І ,---- ►2 С І- + Вг,
О
-1
С1, + 2 е - -----►2 С1~
-1
О
2 Вг- —2 е~ ---- > Вг,
Составными частями окислительно*восстановительной реакции яв»
ляются окисление и восстановление.
Окисление — в узком смысле — реакция, при которой реагирующее
вещество присоединяет кислород; в более широком понимании — реак
ция, при которой степень окисления элемента увеличивается.
Восстановление - в узком смысле — реакция, при которой происхо­
дит отнятие кислорода; в более широком понимании — реакция, при
которой степень окисления элемента уменьшается
Восстановление
Ш
Ч
•'
Н Я
I
СиО
+
окислитель
СН3—СНО
----- ►
Си
+
СНо— с о о н
восстанови
тель
Окисление
Восстановление
±0
Zn
+1 —1
+
2НС1
+2 -1
----- ► ZnCl2 +
±0
Н2
восстаокислитель
повитель
Окисление
Окислитель — в узком смысле — вещество, отдающее кислород, в
более широком понимании — реагирующее вещество, степень окисле*
ния которого в процессе реакции уменьшается, В окислительно-воо
восстанавливается
осстановитель — в узком смысле
кисло
более широком понимании — реагирующее вещество, степень
окисления которого в процессе реакции увеличивается. В окислитель
но-восст ановительных реакциях восстановитель окисляется.
t См. также: Степень окисления (стр. 59); Составление уравнения
реакции (стр. 22 —23).
Реакции с переносом протона
Реакции, в которых происходит обмен протоном между реагирующими веществами.
Нейтрализация раствора гидроксида натрия соляной кислотой: взаи*
модействие иона водорода с гидроксил-ионом с образованием моле­
кулы воды
Ыа* + О Н - + Н* + Cl-
Н+ + ОН-
Н , 0 + N a+ + С К
Н ,0
t См. также: Нейтрализационное титрование (стр. 238); Расчеты
(стр. 119).
Гидролиз — реакция солей с водой (процесс, обратный нейтрали­
зации)
2 N a+ + СО,*- + Н+ + ОН
н с о ,- + 2 N a+ + ОНшелочная реакция
каобонат натрия
2 Н+ + 2 O H - + Zn** + 2 Cl-
Zn(OH), + 2 Н* + 2 CI
кислотная реакция
хлорид цинка
t См. также: Гидролиз (стр. 88); Степень гидролиза (стр. 89)
Реакция хлористого аммония с раствором гидроксида натрия
NH4+ + С |- + N a+ + о н NH«* + OH-
Na* + Cl“ + NH, + Н.О
NH, + H.O
Реакции, сопровождающиеся выпадением осадка
Многочисленные реакции, при которых в растворе происходит взаи­
модействие ионов труднорастворимых солей, причем последние выпа­
дают в осадок
Ag* + N O r + К* + C l- Ад* + C l" =
AgCI + К* + N O ;
AgCI
t См. также: Метод осаждения в качественном анализе (стр. 239).
Замещение
■
Замена в соединении атомов или групп атомов на другие атомы или
группы атомов.
Хлорирование
СН 4 + С І ,-----►СН.СІ + НСІ
метан
■
■
монохлорметан
(хлористый метил)
*
К реакциям замещения относятся также реакции конденсации и по­
ликонденсации.
!
“
*
Реакции конденсации — реакции замещения, при которых выделяется
низкомолекулярный продукт, в большинстве случаев вода.
Процесс этерификации при взаимодействии метановой кислоты с
этанолом
ч:
,;
о
о
II
II
Н - С - О Н + H - 0 - C . H , і= > Н—С —О —с,н* + н , о
метановая
(муравьиная)
кислота
этанол _
(этиловый
спирт)
этиловый эфир метановой
(муравьиной) кислоты
(этилформиат)
Реакцию, обратную этерификации, также можно считать реакцией
замещения.
Поликонденсация - реакция замещения, при которой образуются вы
сокомолекулярные вещества; равновесие, при котором образуются
высокомолекулярные
это ступенча­
тая реакция.
ОН
л
ОН
f п НСНО ^
СН2-
+ лҚ О
п
фенол
метаналь
(формальдегид)
фенопласт
(фенолформальдегидная
смола)
f См. также: Получение фенопластов (стр. 259).
Присоединение
Реакции, при которых взаимодействие двух или более молекул при*
водит к образованию одной молекулы, за счет кратной связи по край
ней мере одной из молекул.
Гидрирование
С Н .-С
\н
кат.
+ н,
*> C H .- C H .- O H
этаналь
(уксусный альдегид)
этанол
Галогенирование
С Н ,=С Н , + В г,---- ►C H .B r-C H .B r
этен
(этилен)
1,2-дибромэтан
Гидратация
кат.
С Н =С Н + Н.О
СН,
<
этин
(ацетилен)
этаналь
Реакциями присоединения являются также следующие процессы.
Димеризация — присоединение, при котором взаимодействие по край­
ней мере двух одинаковых молекул, содержащих кратные связи, при­
водит к образованию молекулы нового соединения.
♦ С Н ,- С Н - С Н ,- С
ОН
этаналь
этаналь
З-оксибутаналь-1
Полимеризация - присоединение, при котором большое число моле­
кул, содержащих кратные связи, взаимодействуют друг с другом с
образованием макромолекулы.
Цепная реакция — реакция, состоящая из многих частичных реакций,
продолжающих сами себя
начало цепи (инициирование)
R • + С Н ,= С Н ,---- ►R - C H .- C H , •
рост цепи
R - C H ,- C H , • + л С Н ,~С Н ,
---- ►R -C H f - C H ,- ( C H ,- C H J n_l - C H l -C H ,*
З .б
обрыв цепи
R - C H a- C H 1 - ( C H t - C H J n. 1 - C H i - C H t - + • R
---- ► R - C H t - C H I - ( C H t - C H 1 )n_1 - C H 1 - C H , - R
■
п С Н ,=С Н ,---- ►( -С Н ,- С Н ,- )„
этен
(этилен)
полиэтилен
#
t См. также: Производство полиэтилена (стр. 259).
Элиминирование (отщепление)
■
Реакция, при которой от молекулы отщепляется два или более ато*
мов или атомных группировок без их замены другими.
Дегидрирование
кат.
С Н ,-С Н , —£ с н ^ с н , + н ,
3
этан
этен
водород
3.6. Химические реакции
в водных растворах
Раствор
Название
раствора
Частицы
Размер частиц, см
Истинный
Молекулы или ионы
10-7
Коллоидный
Макромолекулы или
агрегаты молекул
0
1
-J
1
о
1
Смесь, в которой частицы какого-либо твердого, жидкого или газо*
образного вещества равномерно распределены между молекулами
жидкого вещества.
По величине частиц растворенного вещества различают истинные и
коллоидные растворы. По количеству растворенного вещества в оп*
ределенном количестве растворителя различают разбавленные, кон­
центрированные и насыщенные растворы.
Растворимость
Концентрация насыщенного раствора. Растворимость твердых ве*
ществ, как правило, растет с повышением температуры, тогда как
растворимость газов при этом уменьшается.
Название раствора
Характеристика
Разбавленный
Содержит очень мало растворенного
вещества
Концентрированный
Содержит много растворенного ве»
щества
Насыщенный
Раствор, в котором при данной темпе'
ратуре данное вещество больше не
растворяется
Растворимость некоторых солен при 2° С (в красных клетках приведено
количество вещества в граммах, растворяющееся при насыщения, в 10 0 г
воды при 760 мм рт. ст.)
Анионы
■ Катион
СГ
Вг“
1“
N03-
so*-
с о !'
Na+
35.8
90,5
184,0
88,0 19,4
21.6
NH+_______
29.7
77.0
172,0
187,7 75.4
100,0
Са 2+
74.5
142,0
204,0
Ваа+
37.5
70. Ө
104,0
122,0
170,0
1,5-10“ *
127,0 0.2
9,0 2.5-Ю- 4 1,7-10~*
—
122,0 21,0
Си2+
+
О)
<
Zn2+
1,5-10“ * 1.4*10“ ® 0,3-10-е 218,0 0,8
327.0 54,0
432,0
447,0
367,0
о.з-ю-'8
6-ю -6
Скорость растворения
Скорость процесса растворения зависит от растворяемых веществ,
состояния их поверхностей, температуры растворителя и концентра­
ции конечного раствора.
Растворитель
Жидкое вещество, в котором растворяются другие вещества. Наибо*
лее важным растворителем является вода.
Растворенное вещество
Вещество, которое растворилось в растворителе. Легко растворимы.
считают
творяющиеся в данном объеме растворите*
Трудно растворимыми считают вещества,
оряющиеся в данном объеме растворителя.
Диссоциация
Процесс, при котором под влиянием полярных молекул воды образу
ютея свободно движущиеся ионы.
Диссоциация ионных кристаллов
NaCI
7
—» N a+ + Cl~
CaCI,
Са1+ + 2 Cl-
Диссоциация молекул веществ, имеющих атомную связь с частично
ионным характером
HCI
Н + + CI-
н*о I—»н+ + он- ■ -
. т В НI
I
f См. также: Уравнение диссоциации (стр. 27).
Г идратация
Процесс, протекающий при растворении вещества в воде. При этом
в результате взаимодействия воды с веществом происходит разру­
шение ионной кристаллической решетки, полярные молекулы воды
окружают катионы и анионы, уменьшая таким образом взаимодей*
ствие между ионами.
П олож ительны е ионы (слева) и отри ц ательн ы е ионы (справа), окруженные
гидратной оболочкой.
*
* р р .Жгг-l
j
т
Амфотерность
■
Свойство соединения реагировать с кислотами как основание, а с
основаниями — как кислота.
Гидроксид алюминия.
Основные свойства
А1(ОН), + 3 Н+ + 3 С І - ---- ►А1»+ + 3 СІ- + 3 Н ,0
хлорид алюминия
Кислотные свойства
AI(OH), + Na+ + о н - -- *•Na* + [At(OH)J~
алюминат натрия*
t См, также: Амфотерные свойства оксидов (стр. 43),
Константы диссоциации Ка и К ь
Константы равновесия для реакций диссоциации кислот и оснований.
Каждая кислота и основание имеют определенное значение констан­
ты. Оно не зависит от концентрации, однако увеличивается с ростом
температуры.
Щ * * СХ“ _
„
— Қд f
СНХ
св+ • с о н -
_
wя
Свои
Константа диссоциации для кислот называется кислотной констан­
той Ка , а для оснований — основной константой К ь .
t См. также: Диссоциация (стр. 82); Химическое равновесие (стр.72).
■
Кислотные и основные константы наиболее важных кислот и оснований
Кислота или
основание
Формула
Кислотная или основная
константа при 25 °С , моль/л
Соляная кислота
HCI
ш
Серная кислота
Haso,
108 ( 1-я ступень диссоциации)
Азотная кислота
HNO,
2.1- Ю 1
♦Алюминат натрия реально существует в дегидратированной форме
NaAI0 2. — Прим . ред.
|
Серная кислота
H 2s o 4
1,2-Ю- 3 (2*я ступень диссо­
циации)
Фосфорная кислота
Н 3Р0 4
1. 1-10~2 ( 1*я ступень диссоциации)
Фтористоводородная
кислота
HF
2.4-10~*
Этановая (уксусная)
кислота
с н 3со о н
шшк
Угольная кислота
н 2с о 3
3*10 7 ( 1-я ступень диссо­
циации)
Синильная кислота
HCN
4.8-10~10
Фенол
с 6н 8он
1.2 -1 0 -10
Этанол
с 2н 5он
Ю -1 в
Гидроксид аммония
(аммиачная вода)
м н 3-н3о
1.8-10“ *
Анилин
C 6 H 5N H 2
І
Кислотная или основная
константа при 25 С, моль/л
О
Формула
00
•
Кислота или
основание
3,8-Ю~ 10
Диссоциация воды
Некоторая небольшая часть молекул воды (1 молекула из 550 мил­
лионов) диссоциирует на ионы водорода (протоны) и гидроксид-ионы
Н.О
н ++ ОН-
Согласно закону действия масс,
сн+■сону
-------- - к равн
сн,о
сн+•сон- — Кравн ' си,о
Концентрация воды несравненно больше концентраций гидроксидионов и протонов, и поскольку она практически не меняется, то ее
полагают постоянной. Тогда
сн* ’ еон- ® Кн,о
84
Ионное произведение воды
Произведение концентрации ионов водорода и гидроксид*иона постоян*
но для всех реакций, протекающих в водных растворах при постоян*
ной температуре; с повышением температуры оно растет.
сн* "Сон- = Кн,о
Кн,о= 1 *Ю-«* моль2/л2 (при 22 °С )
Зависимость ионного произведения воды от температуры
Температура, °С
Ионное произведение воды
Кн 0 , моль2/л2
0
0.13’Ю-14
20
0,86-10-1 4
25
1,0 -1 0 -‘4
40
3.8-Ю- 14
60
12.6 -Ю- 14
80
34-10- 14
100
74-10" 14
-_
-
Величина pH
Отрицательный логарифм (десятичный) величины концентрации во*
дородных ионов, выраженной в молях на литр.
pH = — Ifl ец*
pH < 7 кислая реакция
pH = 7 нейтральная реакция
pH > 7 щелочная реакция
t См. также: Области применения индикаторов (стр. 240); Расчеты
с использованием величины pH (стр. 120).
Степень диссоциации а
'Частное от деления концентрации диссоциированных молекул с на
исходную концентрацию вещества в растворе q,
с
а *■*—
Сф
--j
Степень диссоциации увеличивается при разбавлении раствора элект­
ролита (закон разбавления Оствальда) и также изменяется с ростом
температуры. При добавлении одноименных ионов степень диссоциа­
ции уменьшается. Для электролитов, распадающихся в растворе на
два иона, степень диссоциации связана с константой диссоциации
следующим соотношением:
с • 0&
Kd — ~z1—“
— а
—
Сильные и слабые кислоты и основания
Сила кислоты или основания может быть определена по величине кис­
лотной или основной константы или же по их степени диссоциации.
Сила кислоты
или основания
Кислотные константы К
или основные константы
К к . моль/л
Степень
диссоциации а
Сильные
Средней силы
Слабые
Очень слабые
Степень диссоциации а для 1 н. раствора различных
при 18 °С .
Сильная кислота: азотная кислота
Ка = 1,2 моль/л,
а = 0,82
Кислота средней силы: фтористоводородная
Ка = 3,5*10-4 моль/л,
а = 0,07
Слабая кислота: этановая (уксусная) кислота
Ка = 1,8‘ Ю -8 моль/л,
а = 0,004
Очень слабая кислота: сероводородная кислота
Ка = 1, 1»10-12 моль/л,
а = 0,0007
кислот
Буферные растворы
■
Раствор слабой кислоты или основания с добавлением соли соответ­
ствующей кислоты или основания. При добавлении к буферному
раствору значительного количества сильной кислоты или сильного
основания величина pH раствора меняется незначительно.
Смесь уксусной кислоты и ацетата натрия.
Смесь аммиака и хлорида аммония.
t См. также: Расчеты по уравнениям химических реакций (стр. 121).
Константа нестойкости комплекса лгп
Константа диссоциации комплексного соединения; указывает на сте­
пень распада комплексного иона в водном растворе
_
|
САв+•с&н, _ „
----------
—
C[Ag(NHj,]+
Константа образования комплекса кк
Величина, обратная константе нестойкости комплекса KD
В
Константы образования комплекса различных комплексных соединений
Равновесная реакция
Ag+ + 2 S aO i j | §
[Ag(S20 3)2] 3'|
Константа образования
комплекса кА
4-1013 л 2/моль2
Ag+ + 2 N H 3 % }A g (N H 3)2P
1.3-Ю 7 л2/моль2
Cu2+ + 4 N H , 3=s [Cu(NH8)4]2+
2' 1018 л4/мрль4
Zn2t + 4 N H , ■*=£ [2n(N H 8)4]3+
109 л 4/моль4
t См. также: Комплексные соединения (стр. 17); Комплексные ионы
(стр. 36).
Произведение растворимости
Произведение концентраций ионов, образующихся из труднораство­
римого соединения; при постоянной температуре величина постоян­
ная, но увеличивается с ростом температуры.
св+ •с%- = LBX
Произведения растворимости при 25°С
Формула
соединения
Произведение
растворимости
Формула
соединения
Произведение
растворимости
-19
4-10
моль2/л2
AgCI
1.6» 10
CaSO.4
6 , М О м о л ь 2/л2
CuS
4-Ю -®8 моль2 /л2
PbSO 4
2-10-8 моль2/л2
Са(ОН)
BaSO
1 ,М 0 - 1Омоль2/л2
Fe(OH)
3,1'Ю -5 моль8/л3
-is
4.8-10
моль8/л3|
4
CaCO
0 моль2/л1 FeS
4.8 -Ю-в моль2/л2
Ғе(ОН) 8
4-10
-3 8
моль4/л4
Гидролиз
Реакция, при которой часть растворенных катионов или анионов со­
ли (или и те, и другие) взаимодействует с водой с образованием недиссоциированной кислоты или недиссоциированного основания. Как
следствие этого, такого рода растворы уже не являются нейтраль­
ными.
Реакция
Значения
pH
К « *6
Простая
диссоциация
кп
5
к.
а
о
К
■
-7.0
Хлорид натрия
-9 ОО
а
к ь -*00
Гидролиз, приводящий к
кислой реакции раствора
Ка > 4
<7,0
Хлорид аммония
Гидролиз, приводящий к
щелочной реакции раст­
вора
Ка < 4
>7.0
Ацетат натрия
Полный гидролиз
Ка ~ Ч
-7,0
Ацетат аммония
к«-о
\ Кь-* 0
Степень гидролиза /3 дает представление о том, какая часть моле
кул растворенной в воде соли гидролиэована
Р
Степень гндролнза растворов некоторых солей
Соль
Формула
Ацетат натрия
NaOOCCH
Концентрация,
Моль/л
Степень гидро­
лиза /3, моль/л
1
Ацетат натрия
NaOOCCH
Карбонат
натрия
Na2CO,
1
Сульфит натрия
Na2S0 3
Хлорид аммония
NH Cl
1
1
Хлорид алюми*
ния
A IC I.
1
10
4
-2
f См. также: Гидролиз (стр. 77).
3.7. Электрохимические реакции
Электролиты
Вещества, водные растворы (или расплавы) которых содержат под*
вижные ионы и вследствие этого проводят электрический ток.
Истинные электролиты — электролиты, содержащие ионы уже в крис*
таллической решетке. К ним относятся, в частности, соли и гидрок­
сиды металлов.
Ne*
[ В ]
No» + [|С1|]
Потенциальные электролиты - электролиты, образующие ионы лишь
при реакции с молекулами воды. Сюда относятся, например, кисло*
ты и большая часть органических оснований.
Н
I
H -O I +
н
I
н -о -н
0
+[ ]
Неэлектролиты
Вещества, водные растворы (или расплавы) которых не содержат
подвижных ионов и поэтому не проводят электрический ток*
Спирты, альдегиды, углеводы, сложные эфиры.
Способность к ионизации (упругость растворения)
Свойство металлов при погружении в растворитель переходить в
него в виде положительно заряженных ионов; различно для каждо*
го металла.
Если металл соприкасается с раствором, то положительно заряжен­
ные ионы металла переходят в раствор до тех пор, пока не устано­
вится равновесие между ними и образующимся в результате такого
перехода потенциалом металла.
Двойной электрический слой
Двойной слой на поверхности раздела металла и раствора, между ко*
торыми возникает разность потенциалов.
Комбинация металла (металлическая фаза) с раствором его ионов
(фаза раствора) называется электрохимическим металлическим элек
тродом. Обе фазы содержат одни и те же ионы металла, проходящие
через границу фаз.
Медь/раствор соли меди(И); обозначается символом Cu/Cu2+.
Металл
Вода
Электролит
ш
м2 +
Электродный потенциал
Относительная разность потенциалов в электрохимическом металли
ческом электроде между металлической фазой и фазой раствора.
Стандартный металлический электрод
Электрод сравнения для нахождения стандартного потенциала: ме­
талл, погруженный в 1 М раствор своей соли при 25 °С и 760 мм рт. ст.
Стандартный водородный электрод
Относительный электрод для определения стандартного потенциала:
платиновая пластинка, погруженная в 1 М раствор соляной кислоты
и омываемая водородом при 25 °С и 760 мм рт. ст.
"
Е0
+ = ± 0.00 В
H3(Pt)/2H+
Стандартный потенциал металла
Потенциал между стандартным металлическим электродом и стан­
дартным водородным электродом.
Zn
Fe
•ш в
0,000в
Нг
Условный
ш в
Со
нулевой
потенциал
0,30В
Ag
+
Стандартные потенциалы по сравнению с водородным электродом (условный
нулевой потенциал).
Электрохимический ряд напряжения металлов
Ряд металлов, расположенных в порядке уменьшения их стандарт­
ных потенциалов.
Металлический
(стандартный)
электрод
Стандартный
потенциал,В
Металлический
(стандартный)
электрод
Стандартный
потенциал, В
L i/ L i+
-3,01
Na/Na+
-2.71
К/К +
-2,92
Mg/Mg2+
-2,38
Са/Са2+
- Z 84
Mn/Mn 2+
- 1.Ю
Металлический
(стандартный)
электрод
Стандартный
потенциал,В
Металлический
(стандартный)
электрод
Стандартный
потенциал,В
Z n/Z п 2+
-0,76
Н/Н+
±0,000
Сг/Сг8+
-0.56
Cu/Cu2+
+0,34
F e/F е2+
-0,44
Ад/Ад+
+0,80
Ni/Nia+
-0,23
Нд/Нд2+
+0,85
Sn/Sn24
-0,14
Au/Au 8+
+ 1.4
Pb/Pb 2+
-0,13
Гальванический элемент
Комбинация двух электрохимических электродов; предназначен для
превращения химической энергии в электрическую.
Элемент медь/цинк: Zn/Zn2+ //Си2+/Си (+)
Медь
Цинк
Раствор
сульфата
Раствор
сульфата
цинка
меди(Д)
Примерно напряжение ячейки элемента медь/цинк можно рассчи
тать с помощью таблицы электрохимических стандартных потен*
циалов
Д£°
£°Cu/Cuf+
сО
^Zn/Zn1*
ДЕ° — +0,34 В - (-0,76 В)
Реакции, протекающие на электродах,представляют собой реакцию
ячейки
2п
___►Zn,+ + 2 е~
Си** + 2 е ~ ---- » С и
I
Электродные
j
РСаКЦИИ
С и 1*** + Z I» ----- ►Z n e+ + С и
■
Реакция ячейки
Первичный элемент - гальванический элемент с необратимой реак­
цией ячейки.
Элемент Лекланше.
ж*
Цинковая '
гильза
Диоксид•
марганца
Раствор
хлорида
аммония
в желатине
Угольный штифт:
Цинковая гильза:
электродная реакция
электродная реакция
2 N H / + 2 е - ---- ►2 NH, + Н,
Z n ----- ►Z n 14 + 2 е -
последующая реакция
последующая реакция
Н, + 2 М пО,---- ►М п,0, + Н ,0
Zn** +
U N H , ----- ►[Z n (N H t) J 1+
Вторичный элемент — гальванический элемент с обратимой реакци*
ей ячейки.
Свинцовый аккумулятор.
винец
Разбавленная
серная
кислота
Плюс-пластина:
Минус-пластина:
разрядка
РЬ4+ + 2 е - — ■■
> РЬ2+
зарядка
РЬа+ +
SO*~ -1
PbSO«
разрядка
РЬ ^ г;------ * Pbs+ + 2 е зарядка
РЬ2+ + s o 4*- Z
PbSO
Электрохимическая коррозия
Протекающие на поверхности нежелательные разрушения металла и
легирующих добавок в результате электрохимических реакций с окру*
жающими их веществами.
Локальный элемент
Гальванический элемент с коротко замкнутыми электродами; действу
ет только внутри очень небольшого пространства, например вокруг
какого-либо другого металла, находящегося в следовых количествах
на металлическом изделии. Металл с более низким стандартным по*
тенциалом растворяется, а на втором металле ионы разряжаются.
Электролит
Цинк
^М ед ь
За счет загрязнения цинка на его поверхности образуется локальны й элемент.
94
Вода
Никель
Железо
Местное разрушение никелированнои поверхности стали приводит к образова
нию локального элемента.
Коррозионный элемент
Гальванический элемент с коротко замкнутыми электродами, со*
стоящий только из одного металла.
■ Ржавчина на железе.
Образование оксида железа(И) в поверхностном слое пленки воды
на железе
2 Ғе + О , ---- »• 2 ҒеО
электродная реакция Ғе < * Ғе*+ + 2 е~
последующая реакция Ғе,+ + 2 ОН
* Ғе(ОН),
окисление гидроксида железа
k Ғе(ОН)8 + 0 8---- ►2 НаО + 2 Fe,Og • Н„0
Электролиз
Химическое разложение электролита под действием электрического
тока. При электролизе положительные ионы (катионы) двигаются к
катоду, а отрицательные ионы (анионы) — к аноду, при этом на элект*
родах эти ионы разряжаются.
*
Электролиз раствора хлорида меди(І I )
реакция на аноде
реакция на катоде
Си** + 2 е~
о
Си
га­
га 0
г а + г •а,
Законы Фарадея
Первый закон Фарадея. При пропускании электрического тока через
раствор или расплав электролита количества выделившихся на элект*
родах веществ п прямо пропорциональны силе пропущенного тока /
и времени t
Я '■**' / •t
Второй закон Фарадея. При равном количестве пропущенного элект*
ричества массы двух выделившихся различных веществ (т1 и т „ )
о т н о с я т с я как частные от деления их молекулярных масс (М ) на
валентность ионов (г )
т , : т ,
М,
М,
t См. также: Расчеты с помощью закона Фарадея (стр. 129).
4. Химические расчеты
4.1. Важнейшие величины и единицы
Сводка основных величин и единиц
Название
величины
Длина
Площадь
Объем
Время
Скорость
Ускорение
Обоз* Единицы
наче» измерения
ние
в фор­1
мулах
1
5
у
t
V
а
Масса
Плот ность
т
Сила
F
Давление
е
р
Сокра­ Связь с основной
щен­ единицей
ное
обоз­
наче­
ние
метр
квадратный метр
кубический метр
литр
м
м2
м3
л
Основная единица
I м2 = 1 м* 1 м
1 ма = 1 м» 1 м • 1 м
1 л = 0.001 м 8
секунда
метр в секунду
метр на секунду в квадрате
с
м/с
м/с2
Основная единица
1 М/С = 1 М’ С" 1
1 м/с3= 1 м *с“®
килограмм
килограмм на
кубический метр
Основная единица
кг
кг/м3 1КГ/М 8 = 1К Г ' М -8
ньютон,
килограмм-сила
ньютон на квад­
ратный метр
паскаль
техническая
атмосфера
физическая
атмосфера
н
кгс
Н/м2
1 Н = 1 кг • м • с“ а
1 кгс = 9.80665 Н
Па
ат
1 Па = Н/м3
1 ат = 104 кгс/ма
атм
1 атм = 101325 НДіа=
Ы 101325 Па
Название
величины
Обоз* Единицы
наце­ измерения
нке в
форму­
лах I
|
Сокра­ Связь с основной
щенное единицей
обозна­
чение
миллиметр
ртутного стол
ба
= 1 торр =
атм =
= 9,80665 Па
Работа
Энергия
ньютон-метр
джоуль
ватт*секунда
килограмм-сила
метр
1 Н- м = 1 Дж
1 Дж = 1 В т •с
1 Вт* с = 1 кгс*м2/са
1кгс*м =9,80665 Н* м
Мощность
Сила тока
ампер
Напряжение
вольт
Сопротивление
I R
Основная единица
10м = 1
Электрический | Q
заряд
(количество
электричества)!
Температура11 I Т
Количество
тепла (тепло­
та реакции,
внутренняя
энергия, эн­
тальпия)
(ампер-секунда)
градус Кельвина К
градус Цельсия °С
калория
Гкал
Основная единица
1 кал = 4,1868 Н* м
= 4,1868 Дж
Разность температур измеряется в градусах (сокращенно — г р я д
Название
величины
Обоз
наче*
ние в
Атомная мас­
са (относитель
ная)
Молекулярная
масса (отно­
сительная)
Молярное коли-j п
чество веще­
ства
Число эквива- И
лентов
Молярная мас­
са (грамм-мо­
лекула)
Молярный
объем
Единицы
измерения
Сокра- Связь с основной
щенное единицей
обозна­
чение
моль
моль
моль
моль
грамм на
моль
г/моль
Основная единица
литр на моль
Приставки для обозначения кратных и дольных величин
Значение
10
Обозначение
(биллион)
Ю 9 (миллиард)
гига
10® (миллион)
мега
103 (тысяча)
Ю а (сто)
гекто
10
(десять)
1 0 (десятая)
дека
10~а (сотая)
санти
10-8 (тысячная)
милли
ц
10“ ® (миллионная)
10“° (миллиардная)
нано
10" ® (биллионная)
пико
Сокращение
Молярная масса и плотность некоторых элементов
и соединений
Название
Азот
Символ или
формула
Молярная мао Плотность
ca (округлен* (округленно)
но) M, г/моль при 20 °С , г/см
N2
28
1,251 г/л
Азота диоксид
no2
46
1.49 (0°)
Азота оксид
Азотная кислота
NO
HN 0 3
30
63
1.340 г/л
Алюминий
Al
27
2,70
Алюминия оксид
AlsOs
102
3.90
Алюминия сульфат
a i 2‘(S0 4)3
342
2.71
Аминобензол
(анилин)
C 6H 5NH2
93
1,02
Аммиак
NH 3
17
0.77 г/л
Аммония нитрат
n h 4n o 3
80
1,73
Аммония сульфат
(NH 4) 2s0 4
132
1.77
Аммония хлорид
Ацетилен
NH4Cl
C 2H 2
Барий
Ва
Бария хлорид
ВаС12
Бензальдегид
с 6н 9сно
Бензол
Бром
V
V
CeHe
Вг2
Бромистый водород НВг
Вода
Водород
Водорода пере­
кись
Глюкоза
н 20
Н2
Н2°2
12^6
mm
,§1
1.51
53.5
1,54
26
1,475 г/л
137
208
106
78
160
81
18
2
34
180
3.65
3,09
1.05
0,88
3.14
2,17
0,089 г/л
1,46
1,54
Название
Символ или Молярная мао
формула
са (округлен*
но) М, г/моль
Плотность
(округленно)
при 20 °С , г/см3
Железо
Ғе
56
7,86
Железа(! 1) оксид
ҒеО
72
5.70
5,24
Железа(И) сульфид
ҒеаОз
FeS
160
88
4,84
Железа(Ш) хлорид
FeClg
162.5
2.80
Иодистый водород
'а
HI
254
4,94
5,79 г/л
Калий
К
39
0,86
Калия бихромат
к 2с ю 7
294
2,69
Калия бромид
KBr
119
2.75
Калия гидроксид
кон
56
2,04
138
2,43
101
2.11
158
1
2,70
Железа(Ш) оксид
Иод
Калия карбонат
Калия нитрат
Калия перманганат
Калия хлорат
K 2c o 3
KN03
KMnO
.
ГШ
4
KClOg
128
122.5
2,32
Калия хлорид
КСІ
74,5
1,98
Кальций
Са
40
1,54
Кальция гидроксид
Са(ОН)2
74
2,23
Кальция карбид
СаС 2
1 64
2,22
Кальция карбонат
СаСО,U
СаО
100
56
2,93
3.40
136
2,96
Кальция фосфат
CaSO.4
Са3(Р04)2
310
3.14
Кальция хлорид
СаСІ2
111
2.15
Кальция оксид
Кальция сульфат
Кислород
Кремний
Кремния диоксид
(кварц)
о2
Si
32
1,429 г/л
28
2.33
Si0 2
60
2,65
1
Название
Символ или Молярная мао
формула
ca (округленно)
M, г/моль
Плотность
(округленно)
при 20 °С, г/см8
Магний
Mg
24
1.74
Магния оксид
MgO
40
3,65
Магния сульфат
MgS04
120
2.66
Магния хлорид
MgCI2
95
2,32
Медь
Си
63.5
8.92
Меди(ІІ) оксид
CuO
79.4
6.45
Меди(И) сульфат
CuSO,4
159.5
3.61
Меди(И) хлорид
CuCI2
134.5
3.05
Метан
0
1 снч
16
0.717 г/л
Метаналь (формаль­
дегид)
сн 20
30
0.82
Метановая (муравьи­
ная) кислота
HCOOH
46
1.23
Метанол
CHgOH
32
0,79
Монохлорэтан
C 2H5CI
64,5
0.92
Натрий
Na
23
0.97
Натрия гидроксид
NaOH
40
2.13
Натрия карбонат
Na 2C0 8
106
2.53
Натрия нитрат
NaNOg
85
2.25
Натрия сульфат
Na 2S04
142
2.69
Натрия хлорид
NaCI
58.5
2.16
123
1.20
Октадекановая
C ^ C O O H 284
(стеариновая) кис­
лота
Октадецен-9-овая I C „H 83CX)OH 282
(олеиновая) кислота
0,84
Нитробензол
Олово
C 6 H 5N ° 2
Sn
119
0.89
7.28
Название
Символ или Молярная мас­
са (округлен­
формула
но) М, г/моль
Пропан
С 3Н |
Пропанол*1
Плотность
(округленно)
при 20 °С , г/см8
2.019 г/л
0,80
'■
■
■С SH 7ОН
Пропанон (ацетон) | (СН )„СО
0,79
Ртуть
200.5
13,59
Ртути(Н) оксид
216.5
11,14
271.5
5,42
Ртути(И) хлорид
(сулема)
HgCI
11,34
Свинец
Свинца нитрат
Свинца(П) оксид
3 '2
РЬО
Свинца( 11, ГV) оксид Pb 30 4
Сера (ромбическая)
4.53
IS
223
9.53
685
9,10
2,06
Сероводород
1,83
1,529 г/л
Серы диоксид
2,920 г/л
Серы триоксид
2.75
Серная кислота
H 2S04
10,5
Серебро
Серебра нитрат
AgNO
4,35
Терефталевая
кислота
q,H4(COOH)2
1,51
Тетрахлорметан
CCI
1.60
Углерод (алмаз)
3,51
Углерода диоксид
1,977 г/л
Углерода оксид
1.250
Углерода сульфид
fсероуглерод)
1,26
Название
Символ или
формула
Фенол
с 6н 5он
94
1.05
Фосфор (белый)
р
31
1,82
Фосфора пентоксид
р2о 5
142
2,11
Фосфорная кислота
Н зрО<
С 6Н4(СООН)
98
1,88
166
1,59
Фталевая кислота
Хлор
Хлористый винил
с '2
С 2Н 3С1
Хлористый водород НСІ
Молярная мае- Плотность
са (округленно) (округленно)
М, г/моль
I при 20 °С , г/(см
71
3,214 г/л
62.5
0.97 (-13 ° С )
1,639 г/л
7.19
Хром
Сг
36.5
52
Цианистоводород*
нал кислота
HCN
27
0,69
Zn
65
7,13
ZnO
81
5,47
136
2.91
Шинк
Цинка оксид
1Цинка хлорид
ZnCI 3
Эган
[Эганаль (ацетальдегид)
Этанол
Эгановая кислота
(уксусная)
Этен (этилен)
30
1,356 г/л
сн щ
ясно
ц
44
0,79 (13 °С )
с ан 5он
сн 8соон
46
0.79
60
1.05
с ан 4
28
1,260 г/л
Абсолютная атомная масса
■
Истинная масса атома элемента, выраженная в граммах.
Абсолютная масса атома углерода: 1,99* 10-аа г.
ж
Относительная атомная масса А
Частное от деления абсолютной атомной массы элемента на одну
двенадцатую часть абсолютной атомной массы изотопа углерода “ С.
Показывает, во сколько раз масса данного элемента больше одной
двенадцатой части атомной массы изотопа углерода “ С.
Атомная масса магния
д
■
к •10-** ■12 г
-- -------------------------- =
2 •10-*» г
24
Так как большинство элементов состоит из нескольких изотопов,
то атомная масса элементов пропорциональна процентному содержа*
нию каждого из этих изотопов в смеси.
Хлор на 75% состоит из изотопа 3,*С1 и 25% изотопа 3^CL поэто*
му округленно атомная масса хлора равна 35,5
А - 0,7Ь •35 + 0.25 •37 = 35.5
t См. также: Периодическая система элементов (приложение).
Относительная молекулярная масса М
Частное от деления абсолютной массы молекулы соединения или
элемента на одну двенадцатую часть абсолютной массы атома изо*
топа углерода 12С , Сумма атомных масс всех элементов молекулы.
Постоянная Лошмидта N L (число Авогадро N A )
Природная константа, указывающая число молекул в одном моле
вещества
Nl =Na = 6.023-1028 моль" 1
Постоянная Лошмидта является коэффициентом пропорциональности,
связывающим число частиц N и молярное количество вещества п.
N = Nr • я
Молярное количество вещества п
Величина, характеризующая число частиц*. Частное от деления чис*Под частицами подразумеваются молекулы, атомы, ионы, ра­
дикалы, электроны и другие элементарные частицы и составные
части формулы (т.е. совокупность входящих в формулу атомов, так­
же и в тех случаях, когда в действительности молекул нет).
ла частиц N на число Лошмидта N L
N
п = __
Выражается в молях.
Моль
Единица количества вещества — 1 моль — содержит количество час­
тиц, численно равное числу атомов углерода в 12 г изотопа углеро*
да 12С, примерно 6 *1023 частиц.
■
1 моль
1 моль
1 моль
6 •1023
углерода С содержит 6*1023 атомов углерода.
хлора С 12 содержит 6 •Ю 23 молекул хлора.
хлорида натрия NaCI содержит 6 *ДО23 ионов натрия
ионов хлора.
и
Число эквивалентов п экв
Произведение количества вещества в молях на эффективную валент*
ность г. В данном случае под эффективной валентностью понимают
число молей атомарного водорода, эквивалентное в реакции 1 молю
реагирующего вещества
"экв я г *п
Вещество
Серная кислота
Гидроксид нат»
рия
Формула
H2S04
NaOH
Хлорид железа(ІІІ) FeCI3
Гидроксид каль­
ция
Са(ОН)2
Эффектив* Количе*
Число эквива­
ная ва»
ство веще- лентов
лентносгь ства, моль
2
1
2-1 моль = 2
1
1
1 -1 моль = 1
3
1
3 *1 моль = 3 I
2
2.
І
2
моля- 1
2
Молярная масса (грамм-молекула) М
Частное от деления массы вещества в граммах на количество веще
ства в молях. Единицы измерения - грамм на моль
т
■
■
Молярная масса хлора М = 71 г/моль.
Молярная масса хлорида натрия NaCI М = 58,8 г/моль.
Молярная масса численно равна относительной атомной или относи*
тельной молекулярной массе вещества.
t См. также: Молярная масса (стр. 99); Атомная масса элементов
(стр. 133-137).
Молярный объем VM
Частное от деления числа литров вещества на число молей. Едини*
ца измерения литр на моль. Для газообразных веществ при нормаль*
ных условиях равен 22,4 л/моль
V
ум
у
п
Вещество
Водород
Формула
на
Молярная
масса,
г/моль
Молярный
объем,
л/моль
2
22,4
22.4
Диоксид серы
9° 3
64
Метан
сн 4
с 2н4
16
22.4
28
22,4
Этилен
Связь между молярной массой, молярным объемом и плотностью
(массой литра) р
I
Гл
ш
р
где р — плотность (г/л); М - молярная масса (г/моль); V — моляр*
ный объем (л/моль).
■
Плотность, молярная масса и молярный объем некоторых газов
Вещество
Плотность р при
норм, уел., г/л
Водород
Кислород
Азот
Диоксид угле­
рода
0,089
1,429
1.251
1,977
Молярная мае* Молярный объ­
са М, г/моль ем VM, л/моль
2
32
28
44
22,4
22,4
22.4
22,4
Расчет плотности СО
Р=
М
Ум
р.
-1
28 г-моль-_
24,4
_ 126, г/л
л* моль-1
Расчет молярного объема водорода
К
ум I- —М
р
т,
2 г*моль -1
. ,
------------- =22,4 л/моль
0,089 г*моль-1
Расчет молярной массы кислорода
М = р* V,м
М = 1,429 г * л -1 *22,4 л»моль-1 = 32 г/моль
t См. также: Молярная масса (стр. 106).
Концентрация
Доля вещества (выраженная его массой, объемом или числом молей)
в массе, объеме или молярном количестве смеси.
Важнейшие величины: массовый процент, объемный процент, моляр­
ный процент, молярность, нормальность.
t См. также: Закон действия масс (стр. 72).
Массовый процент с мас>о/
Процентная доля массы вещества, содержащаяся в общей массе
смеси веществ. Указывает количество граммов вещества в 100 г
смеси.
пг
о
/
=
мас.%
т
. 100,
m и т см выражают в граммах
см
Общая
масса
Содержание каждого из компо­
нентов
10 мас.%*ный раствор
хлорида натрия
100 г
10 г хлорида
натрия
5 мас.%*ный раствор
нитрата серебра
100 г
24 мас.%*ный раствор
гидроксида натрия
100 г
Смесь
90 г воды
95 г воды
5 г нитрата
I серебра
76 г воды
24 г гидроксида
натрия
f См. также: Расчеты с использованием массовых процентов (стр. 113).
Объемный процент с об^
Процентная доля объема вещества, содержащаяся в общем объеме
смеси. Указывает количество миллилитров вещества в 100 мл объ­
ема смеси
V
со б .% = т ~ • 100'
см
Смесь
V и см выражают в миллилитрах
Общий
объем
47 об.%-ный раствор ме­ 100 мл
танола
100 мл
10 об.%*ный раствор
этановой (уксусной)
кислоты
100
мл
20 об.%-ный раствор
Объем каждого из компонентов
47 мл метанола
53 мл воды
10 мл этановой
кислоты
90 мл воды
20 мл пропанола
80 мл воды
пропанола
f См. также: Расчеты с использованием объемных
(стр. 114).
процентов
Молярный процент
РҢ Д
Процентная доля числа молей вещест а в смеси. Указывает число
молей вещества в 100 молях смеси
Т1
мол.%
. 100,
п см
Смесь
п и дсм выражают в молях
Общее ко­
личество
смеси
Содержание каждого из
компонентов
3 мол. %-ный раствор
хлорида натрия
100 молей
2 мол. %*ный раствор
гидроксида калия
100 молей I 2 моля гидрокси­
да калия
3 моля хлорида
натрия
1
97 молей
воды
98 молей
воды
процентов
Молярное количество вещества (стр. 105).
Молярность
т
Частное от деления числа молей растворенного вещества на объем
раствора, выраженный в литрах. Указывает число молей вещества
в 1 л раствора. Единицы измерения — моль на литр (М)
п
V
где п - количество растворенного вещества в молях; V - объем
раствора в литрах.
Раствор
Объем
Количество растворен
ного вещества
1 М раствор гидроксида натрия
1 моль гидроксида
натрия
0,2 М раствор серной кислоты
0,2 моля серной кислоты
2 М раствор нитрата калия
2 моля нитрата калия
t См. также: Расчеты с использованием молярности (стр. 115); Мо
лярное количество вещества (стр. 105).
Частное от деления числа эквивалентов растворенного вещества на
объем раствора в литрах. Указывает число эквивалентов вещества
(полученных из значений эффективной валентности) в 1 л раствора.
- _ пэкв
е
т
■
---------------------
V
г 'П
С
ш
---------
V
где пчкв — число эквивалентов растворенного вещества; V - объ­
ем раствора в литрах; я — число молей растворенного вещества;
г — эффективная валентность растворенного вещества.
Объем
Количество
растворенного
вещества
Число эквивален­
тов растворенного
вещества
1 Не соляная
кислот а
I л
1 моль
Ь 1 моль - 1
2 н. серная кис­
лота
1л
1 моль
2# 1 моль - 2
0,1 н. гидроксид
кальция
1л
0,05 моля
2* 0,05 моля » 0,1
Раствор
-
.................................................................................................................................................................................................................................
........................................................
t См. также: Расчеты с использованием нормальности (стр. 116);
Число эквивалентов (стр. 106).
Постоянная Фарадея F
Произведение элементарного заряда е на число Лошмидта NL.
F ш e N i = 1,6* 10—19 А*с*6,023* 1023 моль-1 = 9,65*104 А*с*моль“ '
Число Фарадея является коэффициентом пропорциональности между
общим зарядом Q одинаковых ионов (Q = / •t ) и количеством экви*
валентов л_к
It = Ғ' «экв
t См. также: Расчеты с использованием закона Фарадея (стр. 129)
4.2. Расчеты состава смесей веществ
Расчеты соотношений веществ при их смешивании
При расчете необходимых соотношений двух растворов известной
концентрации (в массовых или молярных процентах) для получения
нового раствора заданной концентрации используют уравнение см е­
шивания
т jCj+ тп^с J - (и | + fflg) <?к »
где mj и т 2—количество граммов раствора 1 и 2; с t и с 2 — кон
центрация этих растворов в массовых или молярных процентах; ск
концентрация конечного раствора после смешивания в массовых
или молярных процентах.
t См. также: Массовый процент (стр. 109).
20 г 37%*ного раствора соляной кислоты смешивают со 100 г воды
Какова концентрация полученного раствора?
m jCj + m e
ск =
cK =
= (m , + m 2 ^ c K
(m i + w3)
20 г -37%+ 100 г -0 _ _740
=
20 г + 100 г
6,2
120
с к = 6,2%
При разбавлении 20 г 37%-ной соляной кислоты 100 г воды
ется 120 г 6,2%-ной соляной кислоты.
Ф
Уравнение смешивания применяют также в виде правила креста
■■■■■■■
Масса более
Процентная
концентрация
более концентри­
рованного исходного раствора
С- &
Процентная
концентрация
раствора, .
полученного
после смешения
Процентная
концентрация
более разбавлен­
ного исходного
раствора
с- Ъ
а~ с
а-с
концентрирован
нс&Ь и&содного
раствора
Соотношение,
необходимое
для приготов­
ления смеси
Масса более
разбавлен ного
исходного
раство
смешивании
раствором необходимо получить 30%-ный раствор. Какие количества
каждого
40
30
V /
30
/ \
20
40
20
=
10
10:10 = 1:1
30 = 10
Следует смешать 1 массовую часть 40%-ного раствора с 1 массо­
вой частью 20%-ного раствора.
Расчеты с использованием массовых процентов
Расчеты с использованием массовых процентов проводят с помощью
соотношения
т
мас.%
тсм
. 100,
концентрация раствора в массовых процентах; т
где Смас.%
масса смеси в
масса растворенного вещества в граммах; т см
граммах.
f См, также: Массовый процент (стр. 109).
Сколько граммов нитрата серебра содержится в 175 г его 5 мас.%ного раствора?
мас.% = —
- ЮО
и см
т см *смас.%
т — ———— . -.....
100
5* 175 г
д71-п
т = --------------- = 0 , 7 5 Г
100
В 175 г 5 мас.%-ного раствора нитрата серебра содержится 8,75 г
нитрата серебра.
Расчеты с использованием объемных процентов
Расчеты с использованием объемных процентов проводят с помощью
соотношения
у
о
/
=
—
•
100
,
обЛ
0
Vсм
где c 0g « — концентрация растворенного вещества в объемных про
центах;
V — объем растворенного вещества в миллилитрах; Vсм
объем смеси в миллилитрах,
f См. также: Объемный процент (стр. 109).
Сколько миллилитров 35 об. %-ного раствора метанола можно полу­
чить из 175 метанола?
c o6.% = J - -100
*см
’'ом- —
• 100
об.%
К
см
175 МЛ-100
М мл
35
Из 175 мл метанола можно получить 500 мл 35 об.%-ного раствора
метанола.
Расчеты с использованием молярных процентов
Расчеты с использованием молярных процентов проводят с помощью
соотношения
'мол.% ~
• 10°>
см
где с МОЛ' 0/ — концентрация смеси в молярных процентах; п — ко*
личество вещества в молях; лсм — количество смеси в молях,
t См, также: Молярный процент (стр. 109).
Какова моль-процентная концентрация раствора, содержащего 16 мо­
лей хлорида калия в 80 молях воды?
с
о/ = -1 — • 100
мол.%
й
л
с
м
--------------------------------------------------
16 молей* 100
1£J 7
см п о/ = ------------ S
мол.%
(16+ 80) молей
Раствор, содержащий 16 молей хлорида калия в 80 молях воды, имеет концентрацию 16,7 мол.%.
Расчеты с использованием молярности
Расчеты с использованием молярности проводят с применением со­
отношения
П
см = — ’
V
ГДе сщ — молярная концентрация раствора в молях на литр; л — ко­
личество растворенного вещества в молях; V — объем раствора в
литрах.
t См. также: Молярность (стр. 110).
Сколько молей хлористого водорода содержат 5 л его 3 М раствора?
П
см = у
п = CM*V
п = 3 моль'л -1 •5 л = 15 молей
5 литров 3 М раствора хлористого водорода содержат 15 молей хло­
ристого водорода.
В большинстве случаев при расчетах с использованием молярности
исходят из пропорций, связывающих молярность и молярную массу
(метод подстановки).
где с м — концентрация раствора в молях на литр; М — молярная
масса растворенного вещества в граммах на моль; т — масса
растворенного вещества в граммах; л — количество растворенно*
го вещества в молях; V — объем раствора в литрах.
Рассчитайте молярность 2 л раствора, содержащего 73 г хлористо*
го водорода.
т
W
73 г
см =
= 1 моль/л
36,5 г ’ моль-® *2 л
Раствор, 2 л которого содержат 73 г хлористого водорода, являет
ся одномолярным (1 М).
Расчеты с использованием нормальности
Расчеты с использованием нормальности проводят с помощью со­
отношения
п экв
сп =
V
или
П •2
=
где с _ концентрация в молях на литр; п - количество растворен*
ного вещества в молях; пчкв — число эквивалентов растворенного
вещества; z - эффективная валентность растворенного вещества;
V — объем раствора в литрах,
t См. также: Нормальность (стр. 111).
■
Какова нормальность 3 л раствора, содержащего 6 молей гидрокси*
да кальция?
л•г
,
£ 6м олей' 2 . 4 моль/л
"
3Л
Раствор, содержащий в 3 л 6 молей гидроксида кальция, является
четырехнормальным (4 н.).
В большинстве случаев при расчетах с использованием нормально*
сти исходят из пропорций, связывающих нормальность и молярную
массу.
где с — концентрация раствора в молях на литр; п — количество
растворенного вещества в молях; г — эффективная валентность
растворенного вещества; V — объем раствора в литрах; М — моляр*
ная масса растворенного вещества в граммах на моль; т - масса
растворенного вещества в граммах.
■ Сколько граммов безводного карбоната натрия требуется для полу*
чения 900 мл его 0,2 н. раствора?
сп =
т- z
M- V
c--M-V
m=
m=
0,2 моль •л 1 •106 г •моль-1 •0,9 л
- 9,54 г
2
Для получения 900 мл 0,2 н. раствора требуется 9,54 г безводного
карбоната натрия.
Расчеты с использованием плотности
Многие расчеты, относящиеся к растворам, проводят с использова­
нием соотношений, связывающих упомянутые выше величины с
плотностью
т см
Р=
V
где р — плотность раствора в граммах на миллилитр; т см - мае
са раствора в граммах; V — объем раствора в миллилитрах.
Рассчитаем нормальность 14,7 мае. %-ного раствора гидроксида
калия, плотность которого 1,135 г/мл.
Плотность
Нормальность
m>z
Ря ' м - v
__
“
|
1
п
Я ‘Смос.%-г
М -100
Массовый процент
1,135 г*л
*1000* 14,7*1
.
.
С ш —---------------- ---- - 3 моль/л
56 г •моль-1 • 100
14,7%‘ный раствор гидроксида калия, имеющий плотность 1,135г/мл,
является примерно трехнормальным (3 н.).
Расчеты концентрации с использованием данных титрования
Концентрация раствора может быть определена исходя из потребо­
вавшегося для его титрования объема раствора с известной нор­
мальностью. Поскольку концентрации этих двух растворов обратно
пропорциональны их объемам, то
а
Ч
т—
у
■
сп ' а
С Ш— — ,
%
V
■
где с_ — концентрация исследуемого раствора в молях на литр;
*
с — концентрация раствора, используемого для титрования, в мо­
лях на литр; а — объем раствора, пошедшего на титрование в мил­
лилитрах ; V - объем исследуемого (титруемого) раствора в миллилитрах.
На титрование 10 мл азотной кислоты потребовалось 4,8 мл 1 н.
раствора едкого натра. Какова концентрация раствора азотной кис­
лоты?
сл - а
Ч с
**
—
,
1 м о л ьч - ' •4.8 мл _ М 8 м0№/л
10 мл
Азотная кислота имеет нормальность 0,48 (0,48 н.).
f См. также: Нейтрализационное титрование (стр. 238).
Расчеты массы вещества с использованием данных титрования
Масса растворенного вещества может быть вычислена на основании
данных титрования. При расчетах следует исходить из преобраэо-
ванного соотношения, связывающего нормальность и молярную мае*
су (см. стр. 116—117).
Ш«
cn -M ‘ V
-
гтг"ч '~т ггатсітді ш МО'ТШЙ-ЯЙ' J
г
Подставляя в это соотношение значения сп , связанные с данными титрования, получим
сп • я • в
где тх - масса растворенного вещества в исследуемом растворе
в граммах; сп - концентрация раствора, используемого для титро­
вания, в молях на литр; М — молярная масса растворенного веще­
ства в определяемом растворе в граммах на моль; г — эффектив­
ная валентность растворенного вещества в исследуемом растворе;
— объем раствора, пошедшего на титрование, в миллилитрах.
На титрование пробы раствора серной кислоты было затрачено
16,8 мл 0,1 н. раствора гидроксида натрия. Сколько граммов сер­
ной кислоты содержалось в пробе?
сп * М' а
тх =
тх =
0,1 моль*л " 1 * 98 г « моль" 1 * 16,8 л
0,082 г
2 * 1000
В пробе содержалось примерно 0,082 г серной кислоты,
f См. также: Нейтрализационное титрование (стр. 238).
Расчеты с использованием величины pH
использованием величины dH пооводят с помощью соот­
ношения
pH « —lg сн+
См
Концентрация водородных ионов с н+ составляет
Каково значение pH раствора?
pH - —lg <2•10“ *) -
2 - lg 10
pH = -0,3010 + 1 - 0,6990
pH раствора равен примерно 0,7«
pH раствора 3,5; какова концентрация водородных ионов?
-Ig с н+
Ig
= 3,5
я —3,5
Ig сн+ » 0,5 - 4,0
с н+ = 3 , 1 6 - Ю - 4
Концентрация водородных ионов в растворе равна 3,16* Ю -4 моль/л.
Буферный раствор содержит уксусную кислоту СН8СООН {Ка *
= 1,8 •Ю -6 моль/л) и ацетат натрия CH 3COONa. Концентрация
каждого из компонентов равна 0,1 н. В этом случае значение pH
рассчитывают по формуле
« С Н .С О О Н
pH = -Ig Ка - I g --- 2-----
с с н 8с о о
-1
10
pH = - lg (l, 8 * 10“ 6)- Ig т ^ г
10
= 4,74
pH такого буферного раствора равен 4,74.
t См. также: Величина pH (стр. 85); Буферные растворы (стр. 87),
4.3. Расчеты по уравнениям
химических реакции
четы массы вещ ества при химическои реакции
Массы веществ, участвующих в реакции, рассчитывают исходя из
величин их молярных масс.
FeaOj
1 моль* 160 г «моль-1 - 160 г
2 Fe
2 моль * 56 г •моль- 1 = 112 г
Величина молярной массы вещества численно равна его относитель­
ной молекулярной или относительной атомной массе.
f См. также: Молярное количество вещества (стр. 105); Молярная
масса (стр. 106).
Последовательность действий
■ Сколько граммов оксида же
леза(Ш) должно прореагиро­
вать с алюминием, чтобы of
разовалось 560 г железа?
1. Пишем уравнение реакции
2. Пишем над формулами задан
ные и искомые значения
3. Пишем под формулами этих
же соединений количества в
граммах, рассчитанные исхо*
дя из их молекулярных масс
и числа молей (коэффициент
тов в уравнении)
4. Составляем
5. Вычисляем
6. Формулируем результат
Для получения 560 г железа не-1
обходимо 800 г оксида железаОІП
Связь между массами веществ при химической реакции
Массы реагирующих в процессе химической реакции веществ связа­
ны друг с другом линейной зависимостью
п> ■ к ш |
Коэффициент пропорциональности к рассчитывают из соотношения
т
Исходный
продукт 1
a
j
i
Исходный
продукт 2
3
т1
Продукт
реакции 1
а,М,
Продукт
реакции 2
где т2 — искомая масса; т , - заданная масса; а, и о2 “ коэффициенты в уравнении реакции; М , и Д#2 — молярные массы
т
т1
а хМх
а
М2
а1
м1
• т
м
а
1
Расчеты объемов
при химических реакциях
Объемы реагирующих в процессе химической реакции веществ вы­
числяют исходя из молярных количеств этих веществ и молярных
объемов.
со3
1 моль •22,4 л •моль-1 *» 22,4 л
t См. также: Молярное количество вещества (стр. 105); Молярный
объем (стр. 107).
Последовательность действий
Сколько литров диоксида уг­
лерода выделится при взаи­
модействии соляной кислоты
с 50 г карбоната кальция?
1. Пишем уравнение реакции
СаСО. +2HCI =CaCL, +НаО +СО,
2. Пишем над формулами задан
ные и искомые величины
СаСО +2HCI = СаСІа +Ң,0 + СО,
3. Пишем под формулами этих
же соединений их весовые
и объемные количества, рас*
считанные исходя из их мо­
лярных масс и числа молей
(коэффициентов в уравнении)
4. Составляем пропорцию
СаС03 + 2 HCI = СаС1а + Н30 + СО>
22*4 л
100 Г
“ so
100
5. Вычисляем пропорцию
v
50
у
V
22,4__________________
50 г •22,4 л
100 г
6. Формулируем результат
Из 50 г карбоната кальция обр а
зуется 11,2 л диоксида углерода
Расчеты молярной теплоты образования соединения
При расчетах молярной теплоты образования соединения исходят
из того, что количество выделившегося при калориметрических из*
мерениях тепла Q х равно теплоте образования соединений Q2 с об
ратным знаком
Q j = Д Т- w
Q0 = -ДА/обр
т
м
д Т * *0 в -Д Н обр
д нобр
m
М
m
где Д Г — изменение температуры калориметра в градусах; w — вод­
ное число калориметра в калориях на градус; Д H Qgp — молярная
энтальпия образования соединения в килокалориях на моль; m — мас­
са продукта реакции в граммах; М — молярная масса продукта реак­
ции в граммах на моль.
Рассчитаем молярную энтальпию ооразования сульфида железа(І I)
исходя из следующих данных:
Масса сульфида
железа(П), г
Молярная масса
сульфида желе*
за(Н), г/моль
Водное чис
ло W,
ккал/град
Изменение тем
пературы А Г,
град
7.0
88
0.96
2
Ь Н обр
град" •2 град • 88 г •моль
-1
ккал/моль
7г
Молярная энтальпия образования сульфида железа(И) А Я 0бр ”
= —24.1 ккал/моль.
| См. также: Молярная теплота образования (стр. 66).
Расчеты молярной энтальпии реакции
Молярная энтальпия реакции может быть рассчитана исходя из мо*
лярных энтальпий образования соединений с использованием зако­
на Гесса: молярная энтальпия реакции А Н равна алгебраической
сумме молярных энтальпий образования продуктов реакции минус
алгебраическая сумма молярных энтальпий образования исходных
■
соединений.
Рассчитаем молярную энтальпию реакции
3 C + 2 F e aO a - 4Fe + 3COa.
с + оа = соа
2 ғ е + - Оа = Ғ е 3Оа
д «обр - - 94'03 ккал/моль
обр “ ~ 195»2 ккад/моль
ДН = 3 (- 94,03 ккал/моль) - 2 (-195,2 ккал/моль) - -282,09 ккал/моль + 390,4 ккал/моль - +108,31 ккал/моль
3 С + 2 Ғө3Оя - 4 Ғ е + 3 СОа,
М = +108,31 ккал/моль
t См. также: Молярная теплота реакции (стр. 64); Закон Гесса
(стр. 67).
Расчеты с помощью закона действия масс
Расчеты с помощью закона действия масс проводят по приводимой
ниже схеме (по Якелю).
t См. также: Закон действия масс (стр. 72); Химическое равновеси
(стр. 72).
Последовательность действия ори расчетах равновесия без изменения
(Ai/- 0)
общего числа молен ве
2. Пишем под формулами уравнения заданные молярные количе*
ства исходных веществ
-іаходим молярные количества веществ, прореагировавших до
іостижения равновесия; расчет проводим на основании уравнеіия реакции и заданных условий равновесия
4. Находим фактически находящиеся в равновесии молярные коли
чества веществ
ычисляемого кон-
Пишем уравнение
кретного случая
моляр ных
веществ, находящихся в равновесии
7. Рассчитываем неизвестную величину
8. Формулируем результат
При нагревании 2,94 моля иода с 8,10 моля водорода до 448 ° С раВ'
новесие устанавливается, когда образуется 5,64 моля иодистого
водорода. Какова величина Крдои?
1. Н 2
I
2 HI
2 . 8,10 моля
2,94 моля
0 молей
3. ЁіЁІ. моля
2
4. (8,10 - 2,82) моля
5.28 моля
5,64
моля
= 5,64 моля
2
(2,94 - 2,82) моля
0,12 моля
5.64 моля
5.64 моля
с2
5. К
Н|
сн
на “ м»2
РЭВН
g £
(5,64 моля)
5f28 моля *0,12 моля
равн
7. *•
. « У - й З ! . 50.2
равн
(0,63 моля)»
8. Константа равновесия равна 50,2.
На основании найденного значения ^оавн рассчитайте процентную
долю иодистого водорода, которая разлагается при нагревании 1 мо­
ля иодистого водорода на иод и водород.
1. 2 HI
н2
+ *2
0 молей
0 молей
2. 1 моль
3. х молей
X
■молей+ — молей
7
2
4. (1 - х) молей
X
молей
1
— молей
2
са
5. К равн
.
*с|
(1 — ж)а молей
6. 50,2 = І
'
ха
молей
4
7.
х а = (1 - *)а
4
12.55 х а = 1 - 2 х + х
11.55 *а + 2 * - 1 = 0
—2 ± у/ 4 + 46
X
---------------------------------
*•*
2*11,55
8. Доля разложившегося на иод и водород иодистого водорода со»
Последовательность действий при расчетах равновесий с изменением
общего числа молей веществ (ДіЖ))
Пишем под формулами уравнения заданные молярные количе* ства исходных веществ
laxодим молярные количества веществ, прореагировавших до
остижения равновесия; расчет проводят на основании уравие*
ия реакции и заданных условий равновесия
, 1 . Находим фактически находящиеся в равновесии молярные коли
чества веществ
4.2. Суммируем все найденные таким образом количества веществ,
находящихся в равновесии
4.3. Рассчитываем объем находящихся в равновесии веществ (ис­
пользуя соотношение рУ = R Tn, где п —число молей вещества)
Пишем уравнение закона действия масс для вычисляемого ков
кретного случая
6.
Подставляем в него найденные эначежя молярных кондекградей
Вычисляем неизвестную величину
8.
Формулируем результат
Рассчитаем значение К
н при реакции смеси 10 об.% диоксида
серы и 90 об.% кислорода при 575 ° С и 1 атм, если известно, что
при этих условиях 90% диоксида серы превратилось в триоксид серы.
1 . 2 SOa
+
2 . 10 молей
3.
9 молей
4.1 1 моль
4.2
Пв
4.3 v .
1 МОЛЬ
RT" i
Р
2 SO,
90 молей
0 молей
4,5 моля
9 молей
+ 85,5 моля—* 9 молей
+ 85,5 моля + 9 молей = 95,5 моля
V
95,5 моля •0,082 атм •л •848 град
1 атм* град •моль
= 6641 л
9 молей \ 2
6
. кравн
G641 л
/ 1 моль\2
85,5 моля
6641 л У
7. К
равн
6641 л
(9 молей)2 • (6641 л)2 •6641 л
92*6641 л
(1 моль)2 • 85,5 моля •(6641 л)2
1* 85,5 моля
= 6291 л/моль
8» Константа равновесия равна 6291 л/моль.
Расчеты с помощью закона Фарадея
Вычисление количеств веществ, выделившихся на электродах при
электролизе растворов, осуществляется на основе закона Фарадея
и определения молярной массы.
Закон Фарадел
Грамм-молекула
/ , | = Ғ *пэкв
М=—
П
ИЛИ
или
I* # » Ғ*П*2
п ■“
т
где т — масса выделившегося на электроде вещества в граммах;
/ - сила тока в амперах; t - время в секундах; М - молярная мас­
са в граммах на моль; F - постоянная Фарадея в ампер-секундах
на моль; z - эффективная валентность.
ячейке при силе тока 100 ООО А, если выход по току 17 = 80%.
г/моль
А« с •моль
l - t ' M' T )
т -------------------F'Z
_
\ i
ЮО 000 А* 24« 3600 с •27 г -моль" 1 •0,8 = g44 Q0()
р
96 500"А •с •моль- 1 • 3
т = 644 кг
При электролизе в электролитической ячейке при выходе по току
80% и силе тока 100 000 А за сутки выделяется около 644 кг алю*
миния.
*'
4
f См. также: Закон Фарадея (стр. 96); Постоянная Фарадея (стр. 111).
4.4. Определение брутто-формулы
соединения
Для определения брутто*формулы химического соединения исполь­
зуют данные его качественного и количественного элементного
анализа. Это осуществляется в следующей последовательности.
Последовательность
1. Проводим качественный
анализ вещества
Обнаружены: углерод
водород
кислород
2. Проводим количественный
элементный анализ веще*
ства (гравиметрическим
методом)
Навеска вещества: 0,047 г
Найдено: 0,132 г углекислого газ
0,027 г воды
3. Рассчитываем процентное
содержание в навеске всех
составляющих элементов
76,6 мас.% С
6,4 мас.% Н
17,0 мас.% О
4. Рассчитываем соотношение
атомов в формуле
Определяем относительную
молекулярную массу (на*
пример, по Майеру)
6. Составляем формулу со*
единения, исходя из кай*
денных молекулярной мае
сы и соотношения атомов
7. Формулируем результат
Навеска вещества: 0,141 г
Найденный объем при нормальны:
условиях: 35,4 мл
Молекулярная масса: 89
<с„н,0)„
при л - 1 молекулярная масса 94
при л = 2 молекулярная масса 188
при л » 3 молекулярная масса 282
Экспериментально найденная вели
чина 89 позволяет считать, что
Исследованное вещество имеет
формулу СвН вО
Бруттоформула соединения еще не дает представления о его строе­
нии. Последнее может быть установлено на основании дальнейших
химических и физических исследований.
Химические методы установления строения основываются на про­
ведении с помощью реагентов таких реакций, которые позволяют
судить о наличии определенных атомных группировок (функциональ­
ных групп) или ионов в молекуле исследуемого соединения.
Физические методы установления строения получают все большее
развитие. С их помощью устанавливается не только строение иссле*
дуемого соединения, но также оказывается возможным определить
детали структуры молекулы, например размеры молекулы, атомные
расстояния и углы между связями. Физические методы определения
строения имеют не только большие возможности по сравнению со
старыми методами классической химии, но также позволяют значи­
тельно сократить время исследования. В случае же сложно постро­
енных молекул старые методы установления строения вообще бес­
сильны.
t См. также: Формула (стр. 18 —22).
I
5. Элементы и неорганические
соединения
\
5.1. Таблица химических элементов
Число прото- Число нейтро­
нов = порядко нов (наиболее
вый номер
часто встре­
чающееся)
Название
элемента
Атомная м
са (относи­
тельная)3
Азот
Актиний
Алюминий
Америций
Аргон
Астат
Барий
Бром
Ванадий
Висмут
Водород
Вольфрам
Гадолиний
Галлий
|Ga
I 31__________ I W , 40
| yu__________
Округленно. Числа, приведенные в круглых скобках, соответству­
ют атомной массе наиболее долгоживущего изотопа, т.е. наиболее
известного изотопа соответствующего элемента.
_________
I
Название
элемента
Гелий
Германий
Гольмий
Диспрозий
Железо
Золото
Иттрий
Кадмий
Калий
Калифорний
Кальций
Кислород
Кобальт
Кремний
Криптон
Ксенон
Курчатовий
Кюрий
Лантан
Литий
Лоуренсий
Лютеций
Магний
число прото­ Число нейтроАтомная
нов =порядко­ нов (наиболее
масса (отн
вый номер
часто встречаю- сительная)
щееся)
Название
элемента
Сим*
вол
Число прото­ Число нейтро*
нов = порядао» нов (наиболее
часто ветре*
вый номер
Атомғ
масса
сител
чающееся)
Марганец
Медь
Менделевий
Молибден
Мп
Си
Md
Мо
Мышьяк
Натрий
Неодим
As
Na
25
29
101
42
33
11
60
N
d
30
55
63,5
34; 36
(256)
155
56; 53; 50; 54; 96
58
75
42
23
12
82; 84; 86; 83; 144
85
Неон
Нептуний
Никель
Ne
Np
Ni
ю
93
28
Ниобий
Нобелий
Олово
Nb
(No)
Sn
41
102
50
10; 12; 11
20
144
30; 32; 34; 33;
36
52
152
70; 68; 66; 69;
(237)
59
93
(254)
119
67
Осмий
Os
76
116; 114; ИЗ;
190
112; 111
Палладий
Pd
46
78
Платина
P
t
Плутоний
Полоний
Pu
Po
94
84
Празеодим
Прометий
Протактиний
Радий
Pr
Pm
Pa
Ra
59
61
91
88
60; 62; 59; 64;
58
117; 116; 118;
120; 114
148
126; 127; 128;
130; 131
82
86
140
135; 136; 138;
140
106
195
(242)
209
141
(147)
(231)
(226)
Название
элемента
Радон
Рений
Родий
Ртуть
Сим*
вол
j Rn
Re
Rh
Hg
Рубидий
Рутений
Самарий
Число прото­
нов = порядко
вый номер
86
I 133; 134;
75
45
80
112 ; 110
1
Rb
Ru
Число нейтро* Атомная
нов (наиболее масса (отно­
часто ветре» сительная п
чающееся)
37
44
I Sm
6
136
j (222 )
186
58
122; 120; 119;
12 1 ; 118
48; 50
58; 60;57; 55;
56
90; 92; 85; 87;
1
85,5
86
126; 124; 125;
P
b
8
3
200,5
2
Свинец
0
1
1
0
1
1
5
0
207
2
122
Se
Селен
Сера
Серебро
Скандий
Стронций
Сурьма
Таллий
Тантал
Теллур
46; 44; 42; 48;
4
S
1
Ag
Sc
Sr
1 Sb
T
l
T
a
Те
Тербий
Технещй
Титан
Tb
Tc
Ti
Торий
Тулий
Углерод
Уран
Th
Tm J
С
U
1Фермий
34
Fm
6
47
21
38
51
81
73
52
65
4
3
22
90
69
6
92
79
3
16; 18; 17
60; 62
24
3
2
108
45
50; 48; 49; 46 | 87,5
70; 72
122
124; 122
204
108
181
78; 76; 74; 73;
127,5
72
94
159
56
(99)
26; 24; 25; 27;
48
28
142
232
100
169
6; 7
146; 143; 142
238
100__________ I 153
1
2
j (253)
j
5.2
Продолжение таблицы
Название
элемента
Сим­
вол
Фосфор
Франций
Фтор
Хлор
Хром
Цезий
Церий
Цинк
Р
Fr
F
CI
Сг
Cs
Се
Zn
15
87
9
17
24
55
58
30
Цирконий
Zr
40
Эйнштейний
Эрбий
Es
Er
99
0
Число прото­
нов =поряд­
ковый номер
68
Число нейтро­
нов (наиболее
часто ветре*
чающееся)
16
136
10
18; 20
28; 29; 26; 30
78
82; 84; 80; 78
34; 36; 38; 37;
40
50; 54; 52; 51;
56
155
98; 100; 99;
102; 96
Атомная
масса (относи'
тельная)3
31
(223)
19
35,5
52
133
140
65
91
(254)
167
t См. также: Электронная конфигурация элементов (приложение).
5.2. Номенклатура неорганических
соединений
Названия соединений из двух элементов (бинарные соединения)
Общее правило* — название соединения, состоящего из двух эле­
ментов, строится из названий каждого из них.
'
Первым называют элемент с большей электроотрицательностью,
добавляя к латинской основе окончание *ид. Вторым называют (в
родительном падеже) элемент с меньшей электроотрицательностью.
f См. также: Периодическая система элементов (приложение).
♦Существуют международные правила номенклатуры, однако все
же в отдельных странах названия заметно различаются, поэтому
ниже указан порядок образования названий, принятый у нас в ли­
тературе по химии для средней школы. - Прим. ред.
соединениях
Название
элемента
Название эле*
мента в соеди­
нении
■ Название
соединения
Формула
■ Фс
Фтор
Фторид
Фторид кальция
СаҒ3
Хлор
Бром
Хлорид
Хлорид меди ( 1)
Бромид серебра
Си Cl
Иод
Иодид
Кислород
Бромид
AgBr
Nal
Оксид
ИодиД натрия
Триоксид серы
Сера
Сульфид
Сульфид железа(ІІ)
FeS
Азот
У глерод
Нитрид
Нитрид магния
Mg3N
Карбид
Карбид кальция
CaCa
80 .
Если оба элемента могут образовывать друг с другом несколько
соединений, то соотношение, в котором они находятся, или валент­
ность элемента с меньшей электроотрицательностью, если послед­
ний имеет переменную валентность, также отражается в на­
звании.
Названия соединений, содержащих металл и неметалл, состоят из.
названия неметалла (элемента с большей электроотрицательностью),
образованного добавлением к латинской основе окончания -ид-,
названия металла (элемента с меньшей электроотрицательностью);
валентности (степени окисления) металла, которая указывается рим*
ской цифрой в круглых скобках.
■
Соединение железа с хлором
Формула: ҒеСІ
Валентность (степень
окисления) металла
Название неметалла
с окончанием -ид
Название металла
Хлорид
Железо
ОН)_________________
* ---------- —
-d
.
Хлорид железа(Ш)
Если же оба эти элемента образуют друг с другом лишь одно соед
нение, то валентность не указывается.
Название соединений из двух неметаллов состоит из:
греческого числительного, указывающего число атомов (или моле­
кул) элемента с меньшей электроотрицательностью;
названия элемента с меньшей электроотрицательностью;
греческого числительного, указывающего число атомов (или моле­
кул) элемента с большей отрицательностью;
названия этого элемента, образованного добавлением к латинской
основе окончания -ид.
Соединение фосфора с кислородом
Формула: Р_0
2 5
Число атомов
первого элемен
та (с меньшей
электроотрица­
тельностью)
Название пер­
вого элемента
(с меньшей
электроотри­
цательностью)
Число атомов
второго элемен­
та (с большей
электроотрица­
тельностью)
Название второ­
го элемента (с
большей электро­
отрицательностью)
с окончанием -ид
Фосфор
пент(а)
Оксид
а
Дифосфорпентоксид
аЧасто употребляют название "пятиокись фосфора" и "пентоксид
фосфора". — Прим. ред.
Если в соединении содержится лишь один атом элемента с большей
электроотрицательностью, то числительное, указывающее его ко­
личество, в названии опускается.
Греческие числительные
1
мон(о)
2 - ДИ
3 - три
4 - тетр(а)
5 - пент(а)
6 - гекс(а)
7 - гепт(а)
8 - окта
Названия оснований
Название оснований (гидроксидов металлов) состоит из слова
| "гидроксид" - названия гидроксильного остатка и названия метал­
ла, из которого образован ион металла, в родительном падеже.
I Если данный металл может образовывать гидроксиды в различном
валентном состоянии, то его валентность (степень окисления) ука*
N. зывается римской цифрой в круглых скобках после названия ме­
талла.
Формула
основания
Название
Название
гидроксильного металла
остатка
Гидроксид
Валентность (сте
пень окисления)
металла
Железо
Гидроксид железа(Ш)
Са(ОН)
Гидроксид
Гидроксид кальция
Названия кислот и солей
Для неорганических кислот, как правило, систематические названия
отсутствуют.
Название солей состоит из:
названия иона кислотного остатка;
названия металла, из которого образуется ион металла (или из на­
звания иона аммония), в родительном падеже,
валентности (степени окисления) металла (если она переменна), ко­
торая указывается римской цифрой в круглых скобках.
Формула
соли
CuS0 4
Ионы
Название кис* Название
лотного остат­ металла
ка
j
Валентность
(степень
окисления)
Сиа+
Сульфат
(11)
s o 24
К NO,
К+
NCT
3
■
Медь
Сульфат меди(11 )
Нитрат
Калий
Нитрат калия
Если элемент образует бескислородную кислоту и кислоты с различ
ным содержанием атомов кислорода, то названия ионов кислотных
остатков имеют окончание -ид для безкислородных кислот, -ип —
для кислородных кислот с меньшим содержанием кислорода и -am —
для кислородных кислот с большим содержанием кислорода.
Сульфид-ион — кислотный остаток сероводородной кислоты HaS.
Сульфат-ион — кислотный остаток сернистой кислоты H 2SO„.
Сульфая-ион — кислотный остаток серной кислоты H 2SO .
Название кислотных остатков
Кислотный остаток
Кислота
название
Фтористоводородная
(плавиковая)
Хлористоводородная
(соляная)
Хлорноватая
Бромистоводородная
Иодистоводородная
Сероводородная
Сернистая
формула
название
Фторид-ион
НСІ
Хлорид-ион
нею
Хлорат-ион
НВг
Бромид-ион
Иодид-ион
Гидросульфид-ион
H 2so 3
Сульфид-ион
Гидросульфит-ион
Сульфит-ион
Серная
H 2S°4
Гидросульфат-ион
Сульфат-ион
Азотная
HN0 3
Нитрат-ион
Азотистая
HN0 2
Нитрит-ион
Фосфорная
Н 3Р 0 4
Дигидрофосфат-ион
Гидрофосфат-ион
Фосфат-ион
Угольная
формула
н 2с о 3
СЮ
2-
н 2р° ;
НРОГ
PQ 3-
Гидрокарбонат-ион
Карбонат-ион
Названия комплексных соединений
Название комплексных соединений составляют из названия комп­
лексного иона и названия противоиона. При этом катион называют
первым, а затем следует название (через дефис) аниона.
Название комплексного иона строится из:
греческого числительного, указывающего число лигандов;
названия лиганда (анионные лиганды получают окончание -о, ней­
тральные называют так же, как и молекулы);
названия центрального иона (если это катион, то название не ме­
няется, если это анион, то прибавляется окончание -on),
валентности (степени окисления), которая указывается римской
цифрой в круглых скобках.
Для наглядности каждая составная часть комплексного иона выде­
ляется круглыми и квадратными скобками.
■ Комплексное соединение с комплексным катионом [Cu(NH3)4]SQ
Анион
(противоион)
Катион (комплексный ион)
число
лигандов
название
лиганда
название
центрально*
го иона
степень
окисления
центрально*
го иона
тетр(а)
Аммин
Медь
(II)
Сульфат
Тетрамминмедь(11)*сульфат
■
Комплексное соединение с комплексным анионом Na 3[Ag(S203)2]
Анион (комплексный ион)
Катион
(противоион)
название
название
число
централь­
лигандов
лиганда
ного иона
I
Натрий
Тиосульфа
степень окис­
ления централь
ного иона
Аргентат
Нат рий-ди(т иосульфат о)аргент ат (I)
Названия некоторых важнейших лигандов
S 20 j “ - тиосульфато
н чО - акво
N H ,-а м м и н *
О н- -ги д р о к со
N0 “ —нитрито
F -
CN- —циано
so2- - сульфато
с Г - хлоро
ЛЛ
Щ
-ф то р о
*В противоположность названиям других лигандов название "аммин"
(аммиак как лиганд) не имеет окончания -о (в отличие от органи­
ческих аминов пишется через два "м ").
W
5.3. Водород и первая главная подгруппа
периодической системы
Водород
Символ: Н, формула: Н2; бесцветный газ, без запаха. Имеет наи­
меньшую из всех газов плотность (р = 0,089 г/л).
При сильном охлаждении превращается в бесцветную жидкость, ко­
торая при дальнейшем охлаждении застывает в твердое вещество.
Слабо растворим в воде, легко реагирует с кислородом, сгорая в
нем голубоватым пламенем с выделением большого количества теп­
ла и образованием воды
2 Н, + О , — ►2 Н ,0 ДН = — 115,6 ккал/моль
Смесь водорода с кислородом (гремучий газ) реагирует при нагрева­
нии. Смесь водорода с хлором (хлорный гремучий газ) взрывается
уже при освещении солнечным светом. Восстанавливает многие
вещества.
t См. также: Обнаружение водородных ионов (стр. 240); Примене­
ние (стр. 260).
Элементы первой главной подгруппы (щелочные металлы)
Элемент
Символ
Атомная масса
Плотность
Температура плав
ления (т. пл.), °С
Температура кипе­
ния (т. кип.), °С
Реакция с кисло
родом
Облегчается
CsOH
Основание
Основные свой
ства оксидов
Увеличиваются
Элемент
Символ
Литий
Li
Электроотрицатель­
ность
Натрий Калий
Na
к
1,0
0,9
0,8
Рубидий
НЬ
0,8
Цезий
С»
0,7
1
1 (+1 )
Валентность (сте­
пень окисления) по
отношению к кисло­
роду
1 (+1 )
1 (+1 )
1 (+1 )
1 (+1 )
Валентность (сте­
пень окисления) по
отношению к водо­
роду
« (- 1 )
К - 1)
М - 1)
К-1)
1 (- 1)
Натрий
Символ: N a ; серебристо-белый, очень мягкий металл, энергично
взаимодействует с кислородом, быстро окисляясь на воздухе. Бур­
но реагирует с водой с выделением водорода и образованием гидро­
ксида натрия
2 No + 2 Н , 0 ---- ►2 No++ 2 О Н " + Н,
Хранится под слоем керосина.
Гидроксид натрия (едкий натр)
Формула: NaOH; белое кристаллическое вещество, расплывающееся
на воздухе; сильная щелочь. Легко растворяется в воде с выделени­
ем тепла. Раствор — едкий натр. Хранится в пластмассовых бутыл­
ках.
t См. также: Применение (стр. 261).
Карбонат натрия (сода)
Формула: Na2C 0 3; бесцветные, прозрачные кристаллы, в безводном
виде — белый порошок. Легко растворим в воде; водный раствор
имеет вследствие гидролиза щелочную реакцию.
t См. также: Применение см. (стр. 261).
Гидрокарбонат натрия (питьевая сода)
Формула: NaHCOg; белый кристаллический порошок, разлагающийся
при нагревании
2 N a H C O ,----- - N a ,C O , + Н, 0 + С О ,
В воде растворим несколько хуже, чем карбонат натрия; водный
раствор вследствие гидролиза имеет щелочную реакцию.
Нитрат натрия (натриевая селитра)
Формула: NaN03; бесцветные, расплывающиеся на воздухе кристал*
лы; растворим в воде; при нагревании выделяет кислород, образуя
нитрит натрия
2 N a N O , ----- ►2 N o N O t + О ,
4Һ
*
Хлорид натрия (поваренная соль)
Формула: NaCI; бесцветные кубические кристаллы, расслаивающие*
ся по граням куба; легко растворим в воде, причем растворимость
почти не зависит от температуры.
t См. также: Структура (стр. 39); Применение (стр. 244).
Калий
Символ: К; серебристо-белый мягкий металл; энергично реагирует
с кислородом, легко окисляется на воздухе. Бурно реагирует с во­
дой с образованием гидроксида калия и выделением водорода, кото­
рый самовозгорается. Хранится под слоем керосина.
Гидроксид калия (едкое кали)
Формула: КОН; белое кристаллическое, расплывающееся на возду­
хе и очень едкое вещество; легко растворим в воде с выделением
большого количества тепла. Раствор — калийная щелочь. Хранится
в пластмассовых бутылках.
Карбонат калия (поташ)
Формула: К2СОа; белый порошок, легко растворимый в воде; раст­
вор вследствие гидролиза имеет щелочную реакцию.
Нитрат калия (калийная селитра)
Формула: KNOa; бесцветные кристаллы или кристаллический поро­
шок; легко растворим в воде; при нагревании отдает кислород, об-
разуя при этом нитрит калия. Взрывает в смеси с горючими веще­
ствами.
Хромат калия
Формула: К2 СЮ4; желтые кристаллы; растворим в воде; раствор в
кислой среде обладает сильными окислительными свойствами
С г0 4*~ +
8
Н+ + 3 е - ---- ►Сг*+ + 4 HtO
В подкисленном растворе изменяет желтую окраску на оранжевую
вследствие превращения в бихромат-ион
2 С Ю 4*- + 2 Н+ ---- * С г ,0 71- + Н.О
Бихромат калия
Формула: К 2Сг207; оранжевые кристаллы; легко растворим в воде;
в кислой среде раствор проявляет сильные окислительные свой­
ства
' -\ ■>
1§
C rs0 7*- + 14 Н+ +
6
е - -----►2 Сг*+ + 7 Н20
Раствор имеет кислую реакцию вследствие частичного превраще­
ния в хромат-ион
Сга0 72- + Н20 * = £ 2 С Ю 4*- + 2 Н+
Перманганат калия
Формула: КМп04; темно-фиолетовые кристаллы с металлическим
блеском; легко растворим в воде с образованием интенсивно окра­
шенного фиолетового раствора. Сильный окислитель; восстанавли­
вается в нейтральном, слабощелочном или слабокислом растворе
до марганца(ІУ), а в сильнокислом растворе — до марганца(И)
М п04- + 4 Н + + 3 е - ---- ►МпО, + 2 Н ,0
М п04- + 8 Н + + 5 е - ---- ►Мп*+ + к HtO
5.4. Вторая главная подгруппа
периодической системы
Элементы второй главной подгруппы
(щелочноземельные элементы)
Элемент
Символ
Берипий
Кальций Стронций
Са
Sr
Атомная масса
Плотность
Температура плав
ления (т. пл.), °С
Температура кипе
ния (т. кип.), °С
Реакция с кисло
родом
Основание
Основные свойства
оксидов
Облегчается
Ве(ОН)2 Мд(ОН)д CalOH^ Sr(OH)
Увеличиваются
Электроотрицатель
ность
Валентность (сте­
пень окисления) по
отношению к кисло
роду
Валентность (сте­
пень окисления) по
отношению к водо­
роду
Магний
Символ: Mg; серебристо-белый, блестящий металл, почти не изме­
няющийся в сухой атмосфере; при поджигании горит очень ярким,
белым пламенем; реагирует с кислотами с выделением водорода,
образуя соли.
Оксид магния
Формула: МдО; белый, пушистый порошок; реагирует медленно с
водой, образуя гидроксид магния; поглощает из воздуха влагу и
углекислый газ.
Кальций
Символ: Са; серебристо-белый, мягкий металл; энергично взаимо­
действует с кислородом, окисляясь на воздухе; реагирует с водой
энергичнее, чем магний, но медленнее, чем щелочные металлы
Са + 2 Н .О ---- ►Са»+ + 2 ОН~ + Н,
Хранится под слоем керосина или парафинового масла.
Оксид кальция (обожженная,или негашеная известь)
Формула: СаО; белое вещество в виде комков или порошка. Энергич­
но реагирует с водой с выделением большого количества тепла, об­
разуя гидроксид кальция.
t См. также: Получение (стр. 252); Применение (стр. 261).
Гидроксид кальция (гашеная известь)
Формула: Са(ОН)2; белый, едкий порошок; растворим в воде. Раст­
вор — известковая вода. Взвесь — известковое молоко.
f См. также: Получение (стр. 253).
Карбонат кальция (известняк, мел)
Формула: СаС03; белый, плохо растворимый в воде порошок; при
нагревании разлагается (обжиг извести).
f См. также: Применение (стр. 243).
Карбид кальция
Формула: СаС 2 ; в чистом виде — белое кристаллическое вещество;
бурно реагирует с водой с выделением большого количества тепла,
причем образуется ацетилен
С аС , + 2 Н ,0 — ►СаНа + Со(ОН ) 2
А Н = — 34 ккал/моль
t См. также: Получение (стр. 256); Применение (стр. 265).
Сульфат кальция
Формула: CaSO (содержит кристаллизационную воду); белый крис­
таллический порошок, трудно растворимый в воде. При осторожном
нагревании образуется обожженный гипс, при взаимодействии с во­
дой застывающий с увеличением объема. При нагревании до 500 —
600 °С образуется безводный гипс, уже не взаимодействующий с водой.
f См. также: Применение (стр. 242).
5.5. Третья главная подгруппа
периодической системы
Элементы третьей главной подгруппы (подгруппа бора)
..............................
Элемент
Символ
Бор
в
Алюминий Галлий
АІ
Ga
Индий
In
Таллий
TI
Атомная масса
10,81
26,98
69,72
114,82
204,37
2,70
5,91
7,31
11,83
660
29,8
156
303
2000
2300
1457
Ga30 3
*П2®3
" А
Плотность р, Г/fcM8 2,34
2400
Температура плав­
ления (т. пл.), °С
"
Температура кипе­
ния (т. кип), °С
Оксид
т 1.....
2550
2500
1 "
в 2о 3
А|2о 3
У вөличиваются
Основные свойства
оксидов
Электроотрицатель­
ность
"
1,0
"
...............
*
"
*
1.5
1,6
1.7
1.8
Высшая валентность ІІҢ+3)
(степень окисления)
по отношению к кис­
лороду
ІЩ+3)
IM(+3)
ІІҢ+3)
ІЩ+3)
Валентность (степень 111(-3)
окисления) по отноше­
нию к водороду
II 1(—3)
1II (—3)
1Н(—3)
111(-3)
Алюминий
Символ: Al; серебристо-белый металл; пластичный, не очень твер­
дый; имеет хорошую электропроводность; окисляется на воздухе,
причем оксидная пленка предохраняет металл от дальнейшего окис­
ления. Освобожденный от оксидной пленки алюминий реагирует с
сильными кислотами, а также с сильными основаниями с образов^
нием солей (амфотерносгь).
f См. также: Получение (стр. 248); Применение (стр. 263).
Оксид алюминия
Формула: А1а0 3; белый порошок, плохо растворим в воде; реагиру­
ет с сильными кислотами, а также с сильными основаниями с обра­
зованием солей (амфотерность). В кристаллическом состоянии с
кислотами не реагирует.
Гидроксид алюминия
Формула: А1(ОН)3; выпадает из растворов в виде объемистого же­
леобразного осадка; реагирует с сильными кислотами и сильными
основаниями с образованием солей (амфотерность).
5.6. Четвертая главная подгруппа
периодической системы
Элементы четвертой главной подгруппы (подгруппа углерода)
Элемент
Символ
У глерод
С
Кремний Германий Олово
Ge
Sn
Si
Атомная масса
12,01
28,09
72,59
118,69
207,19
Плотность р,
г/см 8
Алмаз
3,51
Графит
2,25
2,33
5,35
7,28
11,34
Температура
плавления
(т. пл.), °С
Алмаз
3540
Графит
3800
1413
958
232
327
Свинец
РЬ
СЬинец
Pb
Элемент
Символ
Углерод
С
Кремний
Si
Германий Олово
Ge
Sn
Температура
кипения
(т. кип.), ®С
4347
2630
2730
2350
1750
Диоксид
со2
SiOa
GeOa
Sn02
Pb02
Увелич иваются
Кислотные свой­
ства оксидов
1,8
1,8
1.8
1.8
Высшая валент­ IV(+4)
ность (степень
окисления) по
отношению к
кислороду
1V(+ 4)
IV(+4)
IV(+4)
1V(+ 4)
Валентность
(степень окис­
ления) по отно­
шению к водо­
роду
1V(—4)
IV(—4)
IV(-4)
IV(—4)
Электроотрица­
тельность
2,5
1V(—4)
У глерод
Символ: С; модификации: алмаз, графит.
Алмаз — сильно светопреломляющие блестящие кристаллы от бес­
цветных до темных; самое твердое среди природных минералов ве­
щество, однако проявляющее хрупкость. Устойчив к действию кис­
лот и щелочей; в чистом кислороде сгорает до диоксида углерода
(углекислого газа).
Графит — серая чешуйчатая масса, жирная на ощупь; очень мягкая,
легко пачкает; хорошо проводит тепло и электричество. Проявляет
высокую устойчивость к повышенной температуре; устойчив к дей­
ствию большинства химических реагентов; в чистом кислороде сго­
рает до диоксида углерода (углекислого газа). При сгорании бога-
тых углеродом соединении при недостатке воздуха образуется сажа
(микроскопические кристаллы графита).
t См. также: Структура (стр. 38).
Оксид углерода (окись углерода)
Формула: СО; бесцветный газ, не имеющий запаха; плотность мень­
ше воздуха (р р 1,25 г/л); слабо растворим в воде; при вдыхании
вызывает смерть от удушья; горит с образованием диоксида угле­
рода (углекислого газа)
2 СО + О*---- > 2 СО*
t См. также: Получение (стр. 254); Применение (стр. 267).
Диоксид углерода (углекислый газ)
Формула: С0 2; бесцветный газ, без запаха; тяжелее воздуха (р =
«=
» 1,977 г/л); негорюч, не поддерживает горения; вызывает удушье.
В воде растворяется, частично с ней реагируя с образованием уголь­
ной кислоты. Под давлением превращается в бесцветную жидкость,
которая при охлаждении застывает (сухой лед); при взаимодействии
с углеродом восстанавливается до оксида углерода (окиси угле­
рода).
t См. также: Определение (стр. 239).
Угольная кислота
Формула: Н 2 С03; существует только в водных растворах; легко раз­
лагающаяся слабая кислота. Диссоциирует в две стадии
1-я стадия Н 2С 0 3^ Н + + H CO J
2*я стадия НСО7^2 Н+ + СО,2Образует соли — карбонаты, из которых вытесняется менее летучи­
ми кислотами. При нагревании разлагается.
Дисульфид углерода (сероуглерод)
Формула: CS2; бесцветная, сильно светопреломляющая жидкость;
при хранении на свету приобретает отвратительный запах. Сильный
нервный яд; легко испаряется (т. кип. 46 °С ); огнеопасен; слабо
растворим в воде; смешивается с большинством органических раст-
ворителеи; сгорает с выделением тепла
CS, + 3 0 , ---- т СО, + 2 SO,
Смесь сероуглерода с воздухом взрывоопасна.
Кремний
Символ: Si; коричневый порошок или темно-серые, очень твердые
кристаллы; однако обе формы не являются аллотропными модифи­
кациями; с другими элементами реагирует лишь при высоких темпе­
ратурах; устойчив к действию кислот, но реагирует с сильными ос­
нованиями с образованием силикатов и водорода.
Диоксид кремния
Формула: SiOa; белое кристаллическре вещество, встречающееся
также в виде хорошо выраженных бесцветных кристаллов (горный
хрусталь, кварц); обладает высокой твердостью; устойчив к действию
большинства кислот; реагирует с гидроксидами щелочных метал­
лов с образованием силикатов и воды.
t См. также: Применение (стр. 243).
Олово
Символ: Sn; серебристо-белый, блестящий металл; имеет среднюю
твердость, большую эластичность, при сгибании издает хрустящий
звук (оловянный крик); при комнатной температуре устойчив по от­
ношению к воздуху и воде; при сильном нагревании сгорает ярким
белым пламенем до оксида олова(ІУ) SnOa; реагирует с разбавлен­
ными растворами сильных кислот с выделением водорода и образо­
ванием солей; при нагревании с растворами гидроксидов образуют­
ся соли оловянной кислоты — станнаты и водород.
t См. также: Применение (стр. 263).
Свинец
Символ: РЬ; голубовато-белый, блестящий металл, на воздухе вслед­
ствие окисления — серый; обладает умеренной твердостью, большой
эластичностью; при нагревании на воздухе окисляется до оксида
свинца(Н); устойчив к действию серной кислоты, но реагирует с
азотной кислотой с образованием нитрата свинца(Н).
f См. также: Определение ионов
(стр. 263).
свинца
(стр. 239); Применение
5.7. Пятая главная подгруппа
периодической системы
Элементы пятой главной подгруппы
(подгруппы азота)
Элемент
Символ
Азот
N
Фосфор
Р
Мышьяк
As
Сурьма
Sb
Висмут
Bi
Атомная
масса
14,007
30,97
74,92
121,75
208,98
Плотность р, 0,00125
г/см 3
Белый
1,82
Красный
2,36
Серый
5,72
Желтый
1,97
9,80
Серая
6,69
Желтая
(не опред.)
Температу- -2 1 0
ра плавления
(т. пл.), °С
Белый 44,1 Серый 817 Серая 630 271
Красный
при 36 ат
590
Температу­
ра кипения
(т. кип.), °С
-195,8
Белый 280 Серый суб­ Серая
Красный
лимирует
1635
сублимиру­ при 633
ет при 416
Пентоксид
м 2о 5
сильно
кислот­
ный
^ S2^5
Р2 ° 5
КИСЛОТНЫЙ КИСЛОТНЫЙ слабо
кислотный
Кислота
Кислотные
свойства
оксидов
нмо3
НзР°4
Н зAsO 4
—
Увеличиваются
1560
основной
—
Сурьма
Элемент
Символ
Висмут
Электроотри
цательность
Степень
окисления в
соединениях
Валентность
по отноше­
нию к водоВысшая ва­
лентность
по отноше­
нию к кисло
Азот
Символ: N, формула: N ; бесцветный газ, без запаха, немного лег­
че воздуха (р = 1,251 г/л); негорюч, не поддерживает горения; ма­
ло растворим в воде; при понижении температуры при повышенном
давлении сжижается. В нормальном состоянии химически инертен.
Реагирует при повышенных давлении и температуре с водородом
с образованием аммиака
N, + 3 Н,
2 NH,
АН = -2 2 ккал/моль
Азот окисляется только при очень высоких температурах,
t См. также: Воздух (стр. 245).
Оксид азота
Формула: N0; бесцветный газ, слабо растворимый в воде; опасный
дыхательный яд; не горит и не поддерживает горения. На воздухе
моментально реагирует с кислородом с образованием диоксида
азота
2 NO + О, — »• 2 NO,
Диоксид азота
Формула: N 0 ; красно-бурый газ; реагирует с кислородом и водой
с образованием азотной кислоты
к N O , + О, + 2 Н ,0 -- ►к HNO,
Опасный дыхательный яд; растворим в концентрированной азотной
кислоте (красная дымящая азотная кислота).
Азотная кислота
Формула: HNOg.
Разбавленная азотная кислота — бесцветная жидкость без запаха;
реагирует с неблагородными металлами с выделением водорода;
образует соли — нитраты.
t См. также: Определение нитрат-ионов (стр. 240).
Концентрированная азотная кислота — бесцветная жидкость; разла­
гается на свету уже при комнатной температуре
k H N O ,---- ►2 Н,0 + к NO , + О,
Образующийся при этом диоксид азота остается в растворе, вслед­
ствие чего кислота имеет цвет от желтого до красного. Сильный
окислитель; легко воспламеняющиеся вещества при соприкоснове­
нии с ней загораются; вследствие окислительного действия реаги­
рует даже с более благородными металлами с образованием солей
3 Си + 2 H N O , -- *•3 СиО +- Н,0 + 2 NO
СоО + 2 H N O ,---- ►Cu(NO,), + Н,0
При соприкосновении с белками окрашивает их в желтый цвет (ксан
топротеиновая реакция); со спиртами образует сложные эфиры
С,Н«(ОН), 4-2 H N O , -- ►С,Н«(0 -N O ,), + 2 Н,0
t См. также: Применение (стр. 260).
Аммиак
Формула: NH8; бесцветный газ с резким запахом; горит в кисло­
роде
* N H , + 3 0 , ----- ►2 N , + 6 Н .О
В присутствии катализатора окисляется до оксида азота и воды
К8Т.
к N H , + 5 0 , ----- ►к N O + 6 Н , 0
.
|
*
Ц,
М *
if
аЫ і
Легко растворим в воде, частично с ней реагирует
N H , + Н ,0
N H 4* + О Н -
Раствор называется аммиачной водой (нашатырный спирт); амми­
ак и аммиачная вода реагируют с кислотами с образованием солей
(соли аммония).
f См. также: Получение (стр. 252); Применение (стр. 260); Опреде­
ление (стр. 240).
Сульфат аммония
Формула: (NH4) 2S04; бесцветные кристаллы. Легко растворим в
воде; при нагревании разлагается на гидросульфат аммония и ам­
миак
(N H 4) , S 0 4 ----- ►NH«HSO« + N H ,
Хлорид аммония (нашатырь)
Формула: NH4CI; белое кристаллическое вещество; легко раство­
ряется в воде; при нагревании разлагается
NH4C I-- ►NH, + HCI
Реагирует с менее летучими основаниями, выделяя свободный ам­
миак
NH4* + он-
NH, + Н,0
f См. также: Определение ионов аммония (стр. 240).
Фосфор
Символ: Р; модификации: белый фосфор, красный фосфор.
Белый фосфор — воскообразное вещество, трудно растворимое в
воде, легко растворяется в сероуглероде. Энергично реагирует с
кислородом; самовозгорается при 50 ° С, а в виде мелкого порошка уже при комнатной температуре; на воздухе образует белый дам
(пентоксид фосфора), в темноте светится. Сильный яд, едок. На
свету медленно превращается в красную модификацию. Хранится в
темноте под слоем воды.
Красный фосфор — темно-красный порошок; плохо растворим в во­
де и сероуглероде. Менее реакционноспособен, чем белый фосфор.
Загорается лишь при 400 °С ; в темноте не светится; ядовит; часто
загрязнен белым фосфором.
t См. также: Модификации (стр. 38).
Дифосфорпентоксид
Формула: Р 20 5; белый рыхлый порошок; бурно с шипением реагиру­
ет с водой, образуя фосфорную кислоту
р20 5 + З Н 20 -» 2 Н 3Р 0 4
Фосфорная кислота
Формула: Н 3Р04 ; бесцветная жидкость, без запаха; в зависимости
от концентрации — от подвижной до сиропообразной жидкости или
даже твердого вещества. Кислота средней силы, диссоциирует
1*я стадия Н 3Р045=ЬН+ + Н 2РО“
2*я стадия Н 3РО~*±Н+ + НР02“
3-я стадия НРС)2
~*±
Н+
+
РО34
4
Образует соли — фосфаты.
Мышьяк
Символ: A s; модификации: желтый неметаллический мышьяк, серый
металлический мышьяк.
Желтый мышьяк - кристаллическая масса с чесночным запахом;
ядовит; легко растворим в сероуглероде; неустойчив, на свету или
при нагревании превращается в серую модификацию.
Серый мышьяк — кристаллическое, слоистое вещество, очень хруп­
кое; проводит электрический ток; в сухом воздухе устойчив, но во
влажном воздухе окисляется до оксида мышьяка(111 ).
Висмут
Символ: Ві; красновато-белый, блестящий металл; обладает незна­
чительной твердостью, хрупкий; при нагревании на воздухе окисля­
ется до оксида висмута(111 ).
5.8. Ш естая главная подгруппа
п ер и оди ч еск ой си стем ы
Элементы шестой главной подгруппы (халькогены)
Элемент
Символ
Кислород
О
Сера
S
Селен
Se
Теллур
Те
Атомная масса
15,999
32,06
78,96
127,60
Металл
4,82
Неметалл
4,47
Металл
6,25
Неметалл
в
Плотность р,
г/см3
Ромбиче­
ская 2,06
0,0014
6,0
Температура
(т. пл.), °С
-219
Ромбиче­
ская 113
220
452
Температура
кипения
(т. кип.), °С
-183
445
685
1390
so2
Se0 2
H 2Se0 3
Те02
Se° 3
H 2Se04
Те03
Диоксид
Кислота
Триоксид
Кислота
Кислотные свой­
ства оксидов
h 2so 3
Щщ
. —
'
'
s° 3
H 2S° 4
Увеличиваются
Н 2Те03
Н 6Те0 6
Селен
Элемент
Символ
Теллур
Те
Электроотрица­
тельность
Степень окисле­
ния в соединени
ях
Высшая валент
ность по отно­
шению к кислоВысшая валент­
ность по отноше
нию к водороду
Кислород
Символ: О, формула: 0 2; бесцветный газ, без вкуса и запаха; не­
много тяжелее воздуха (р = 1,429 г/л); мало растворим в воде; не
горит, но поддерживает горение и взаимодействует с горящим веще­
ством (окисление).
t См. также: Окислительно-восстановительные реакции (стр. 75);
Воздух (стр. 245).
Сера
Символ: S; твердое желтое вещество; обладает незначительной твер­
достью, хрупкое; в воде практически не растворяется, но легко рас­
творимо в сероуглероде; сгорает голубым пламенем до диоксида
серы; при нагревании взаимодействует с металлами с образованием
сульфидов, а с водородом образует сероводород.
В «
f См. также: Структура (стр. 40);
Применение (стр. 260).
Сероводород
Формула: H 2S: бесцветный газ с крайне неприятным запахом; очень
опасный дыхательный яд; растворим в воде; причем немного диссо-
циирует (сероводородная кислота)
1*я стадия HaSs=* Н+ + HS~,
2-я стадия HS- з=ьН+ + S2~
Реагирует с растворами солей тяжелых металлов с образованием
труднорастворимых солей — сульфидов-, горит на воздухе голубова­
тым пламенем
2 H,S + 3 0 , ---- * 2 Н ,0 + 2SO ,
Диоксид серы
Формула: SO.; бесцветный газ с резким запахом (р = 2,926 г/л);
дыхательный яд; негорюч и не поддерживает горения. Взаимодейству­
ет с кислородом с образованием триоксида серы
2 SO, + О ,
2 SO,
В воде растворим, частично с ней реагируя с образованием сернис­
той кислоты
SO, + Н ,0
H.SO,
Щ
Реагирует с оксидами и гидроксидами металлов с образованием со­
лей.
t Ом. также: Получение (стр. 250).
Триоксид серы
Формула: SO ; бесцветные иглы, плавящиеся уже при 17 °С ; очень
энергично реагирует с водой с образованием серной кислоты и вы*
делением большого количества тепла; на воздухе образует густой
белый туман, который с трудом растворяется в воде, лишь медлен*
но превращаясь в серную кислоту.
f См. также: Получение (стр. 251).
Сернистая кислота
Формула: H 3S03; существует лишь в водных растворах; бесцветная
жидкость; имеет разкий запах диоксида серы; слабая кислота; при
нагревании разлагается
2 Н* + SO,*- 7 —* Н.О + SO,
Образует соли — сульфиты.
Серная кислота
Формула: H 2S0 4.
r ssJ
Разбавленная серная кислота — бесцветная жидкость, не имеющая
запаха; сильная кислота, диссоциирует в две стадии
1*я стадия H oS0 ззй Н+ + HSO~ ,
2-я стадия HSO7
^
Н
++
SO24
4
Реагирует с неблагородными металлами с выделением водорода; об­
разует соли — сульфаты.
Концентрированная серная кислота — бесцветная маслянистая жид­
кость, без запаха; р = 1,8 г/см8; сильно едкая. Смешивается с во­
дой с выделением большого количества тепла. ( Следует лить кисло­
ту в в о д у ! ). Вследствие ярко выраженных окислительных свойств
взаимодействует также и с благородными металлами с образовани­
ем солей.
*
" ,
-■
■
■
:
t См. также: Определение сульфат-иона (стр. 239);
(стр. 251); Применение (стр. 261).
Получение
Селен
Символ: Se; модификации: серый металлический селен, красный не­
металлический селен.
Серый селен — черно-серое кристаллическое вещество; практиче­
ски нерастворим в сероуглероде; слабо проводит электрический
ток, увеличивая электропроводность при освещении (селеновый фо­
тоэлемент).
Красный селен — красное кристаллическое или аморфное вещество;
растворим в сероуглероде; при нагревании
выше 100 ° С превра­
щается в серый селен.
,,
5.9. Седьмая главная подгруппа
периодической системы
Элементы седьмой главной подгруппы (галогены)
Элемент
Символ
Атомная масса
Плотность р у
г /с м 3
1,51
(при темпе­
ратуре кипе­
ния)
1,57
(при темпе­
ратуре ки­
пения)
Температура плавле­
ния (т. пл.), °С
Температура кипе­
ния (т. кип.)» °С
Цвет при комнатной
температуре
Зеленовато* Желто-зе­
леноватый
желтый
Цвет в газообраз­
ном состоянии
Зеленовато
желтый
Красно- Сине­
черный
бурый
Желто-зеле­ Красно- Фиолето*
бурый
вый
ный
Электроотрицатель
ность
Степень окисления
в соединениях
Валентность по от­
ношению к водороду
Высшая валентность
по отношению к кислороду
ф
Реакция с металла-
Облегчается
Облегчается
Хлор
I
Символ: Cl*, формула: С12; желто-зеленый газ с резким запа- 1
хом*, тяжелее воздуха ( р = 3,214 г/л) *, не горит и не поддержи- ]
вает горения*-, сильнейший дыхательный яд^ влажный хлор ока- |
зывает дезинфицирующее и отбеливающее действие*, растворим в
воде*, уже при низких температурах реагирует с большинством
I
элементов с выделением большого количества тепла и в ряде слу-1
чаев с возгоранием. Смесь хлора с водородом (хлорный гремуI
чий газ) при освещении солнечным светом взрывается с образо- I
ванием хлористого водорода
I
Н2 + С 12— »2 HCI
t См. также: Применение (стр. 261).
Хлористый водород
Формула: HCI; бесцветный газ с резким запахом; дыхательный яд;
сильно поглощает влагу, образуя на воздухе туман; в водном раство­
ре диссоциирует (сильная кислота — соляная), образует соли — х л о ­
риды.
t См. также: Определение хлорид-ионов (стр. 239).
Бром
Символ: В г, формула Вг ; темно-бурая жидкость, образующая уже
при комнатной температуре красно-бурые пары с очень неприятным
запахом. Опаснейший дыхательный яд; вызывает удушье и сильные
ожоги; в воде растворим меньше, чем хлор. Реагирует с большин­
ством элементов, в ряде случаев с возгоранием; взаимодействует
с водородом, образуя бромистый водород.
Бромистый водород
Формула: НВг; бесцветный газ с удушливым запахом; ядовит; энер­
гично поглощает влагу, образуя на воздухе туман; в водном раство-
* Утверждение, что хлор не поддерживает горения, не вполне точно:
например, метан горит в хлоре. — Прим. ред.
I
ре сильно диссоциирует (сильная кислота —бромистоводородная);
образует соли — бромиды.
t См. также: Определение бромид-ионов (стр. 239).
Иод
Символ: I, формула ( в газообразном агрегатном состоянии): 12;
сине-черные пластинчатые кристаллы с металлическим блеском; при
нагревании образует фиолетовые едкие пары, при охлаждении кото­
рых получают твердый иод; ядовит; слабо растворим в воде: йодная
вода (желтая окраска); растворим в спирте: настойка иода (корич­
невая окраска); реагирует с водородом с образованием иодистого
водорода.
Йодистый водород
Формула: HI; бесцветный газ; ядовит; энергично поглощает влагу;
на воздухе образует туман; в водном растворе сильно диссоцииру­
ет; сильная, но легко разлагающаяся кислота (иодистоводородная);
образует соли — иодиды.
f См. также: Определение иодид-ионов (стр. 239).
5.10. Восьмая главная подгруппа
периодической системы
Элементы восьмой главной подгруппы (инертные,или
благородные, газы)
Элемент
Символ
Гелий
Не
Пеон
Ne
Аргон
Аг
Криптон Ксенон
Кг
Хе
Атомная масса
4,003
20,18
39,95
83,80
131,30
Плотность р, гД;м3
0,00018
0,0009
0,00178
0,0037
0,00589
Температура плав­
ления (т. пл.), °С
-272,1
-248,6
-189,4
-157
- 111,8
Температура кипе­
ния (т. кип.), °С
-268,9
-246,0
-185,8
-152,9
-107,1
5.11.Побочные подгруппы периодической системы
Элементы первой побочной подгруппы (подгруппа меди)
" .
Элемент
Символ
Медь
Си
Атомная масса
63,54
| 107,87
196,97
Плотность р, г,/см3
8,92
I 10,50
19,30
Температура плавления
(т. пл.), °С
1083
960,5
Температура кипения
(т. кип.),°С
2550
Степень окисления в соеди­
нениях
+2
+1
Серебро
Ад
Золото
Аи
1063
2700
I 2200
І +1
+3
+1
Медь
Символ: Си; красноватый до желто-красного металл; относительно
мягкий, тугоплавкий и пластичный; обладает очень высокой электрои теплопроводностью; на воздухе поверхностный слой окисляется до
оксида меди(1), а при нагревании - до оксида меди(Н); реагирует
с окисляющими кислотами с образованием солей.
t См. также: Структура (стр. 39); Получение (стр. 263).
Оксид меди(П)
Формула: СиО; черный аморфный порошок, практически нерастворим
в воде; устойчив при нагревании на воздухе; легко восстанавливает­
ся органическими веществами; реагирует с кислотами с образовани­
ем солей меди(М).
Сульфат меди(п)
Формула: CuSO ; голубые, содержащие воду кристаллы; растворим
в воде; при нагревании превращается в бесцветный порошок безвод­
ной соли; при сильном нагревании разлагается
2 C uSO .---- ►2 СиО + 2 SO, + О.
Серебро
Символ: Ад; белый блестящий драгоценный металл, относительно
мягкий, исключительно пластичный; прекрасный проводник тепла и
электричества; устойчив по отношению к воздуху, влаге и неокисляю
щим кислотам; реагирует с серой или сероводородными соединения­
ми с образованием сульфида серебра, а с окисляющими кислотами
дает соли серебра,
t См. также: Применение (стр. 263).
Нитрат серебра
Формула: AgNO.; бесцветные кристаллы; чувствителен к свету; легко растворим в воде; едкий (адский камень, ляпис).
f См. также: Определение хлорид-ионов (стр. 239).
Хлорид серебра
Формула: AgCI; белое вещество, трудно растворимое в воде; реагиру­
ет с растворами аммиака с образованием комплексных соединений;
на воздухе медленно разлагается.
Золото
Символ: Аи; желтый мягкий драгоценный металл; высокопластичен;
хороший проводник тепла и электричества; устойчив по отношению
к воздуху, воде и большинству химических реагениов; взаимодейству
ет с сильными окислителями, такими, как хлорная вода и царская
водка, а также с комплексообразующими соединениями, например
раствором цианида калия.
Элементы второй побочной подгруппы (подгруппа цинка)
........................... ..... ............................... ..........................................................—
Элемент
Символ
Пинк
Zn
Кадмий
Cd
Ртуть
І Hg
Атомная масса
65,37
112,40
200,59
Плотность р, г/см8
7,13
8,64
13,59
Температура плавления
(т. пл.), °С
419,4
320,9
-38,8
Температура кипения
( т. кип.), °С
907
767
356,9
ш ш т ш т ^т т т т т ^т т ш яш ш т т \
Степень окисления в соеди­
нениях
4.9
т*
+2
+2
+1
Цинк
-V
Символ: Zn; голубовато-белый металл; мягкий, ломкий, однако при
температурах от 100 до 150 °С легко тянется и вальцуется; выше
205 °С снова становится ломким. На воздухе устойчив, поскольку
покрывается тонкой оксидной пленкой, предохраняющей металл- от
дальнейшего окисления. При нагревании до температуры кипения сг<
рает ярким голубовато-белым пламенем с образованием белого ды­
ма оксида цинка; неустойчив по отношению к водяным парам; реаги­
рует с кислотами с образованием солей и выделением водорода.
t См. также: Получение (стр. 250); Применение (стр. 263).
Ртуть
Символ: Нд; серебристо-белый, блестящий, единственный жидкий пр:
комнатной температуре металл; обладает низкой электропроводнос­
тью, значительно увеличивающейся при температуре застывания;
сильный яд. На воздухе проявляет устойчивость; не реагирует с
большинством разбавленных кислот, однако медленно взаимодей­
ствует с разбавленной азотной кислотой; с окисляющими кислотами
образует соли; реагирует также с серой и галогенами; со многими
металлами дает сплавы (амальгамы).
Оксид ртути(П)
Формула: НдО; красный кристаллический или желтый аморфный по­
рошок; плохо растворим в воде; раствор имеет слабо щелочную реак­
цию. Легко восстанавливается; при нагревании выше 400 °С разла­
гается на ртуть и кислород. Реагирует с кислотами с образованием
солей и воды.
Элементы четвертой побочной подгруппы (подгруппа хрома)
Элемент
Символ
Хром
Сг
Молибден
Мо
Вольфрам
W
Атомная масса
51,996
95,94
183,85
Плотность р, г/см 3
7,19
10,2
19,3
Температура плавления
(т. пл.), °С
1900
2600
3400
Элемент
Символ
'Ш ИННВНЯВ
Хром
Молибден
Сг
Мо
Вольфрам
W
Температура кипения
(т. кип.), °С
2300
4800
6000
Степень окисления в
соединениях
+6
+6
+6
+5
+4
+3
+5
+4
+3
+5
+4
+3
+2
+2
+2
Хром
Символ: Сг; серебристо-белый до стального голубого цвета металл;
очень твердый, тугоплавкий, пластичный. Устойчив на воздухе и в
воде, сгорает лишь в кислородном пламени. Не реагирует с азотной
кислотой и смесями окисляющих кислот, но медленно взаимодейству­
ет с соляной, бромистоводородной и серной кислотами средней кон­
центрации.
t См. также: Применение (стр. 263).
Элементы седьмой побочной подгруппы (подгруппа марганца)
Рений
Re
Элемент
Символ
Марганец
Мп
Технеций
Тс
Атомная масса
54,94
(99)
186,2
Плотность р, г/см 3
7,21
11,50
20,9
Температура плавления
(т. пл.), °С
1244
2200
3150
Температура кипения
(т. кип.), °С
2100
—
5500
Наиболее часто ветречающаяся степень окис­
ления в соединениях
+7
—
•
Щ,шХжг&Ш +7
+6
+6
+4
+3
+4
+3
+2
+2
Оксид марганца(іУ) (пиролюзит)
Формула: Мп02; черный порошок; выше 530 °С разлагается; при
сильном накаливании превращается в Мпд0 4; амфотерен; реагирует
с кислотами с образованием крайне нестойких солей марганца(1\/)
МпО, + к H C I---- ►МпС1« + 2 Н ,0
При реакции с основаниями образует соли марганцоватистой кисло­
ты Н 2Мп0 3
МпО, + С а(О Н ),-----►СаМпО, + Н.О
Элементы восьмой побочной подгруппы (подгруппа железа)
Элемент
Символ
Железо
Fe
Атомная масса
Плотность р, г/см 3
Температура плавления
(т. пл.), °С _______________
Температура кипения
(т. кип.), °С ______________
Степень окисления в соеди
нениях
железо
Символ: Ғ е; серебристо-белый, блестящий металл; относительно
мягкий и тугоплавкий, пластичный; обладает сильно выраженными
ферромагнитными свойствами. Неблагородный металл, ржавеет во
влажном воздухе; разлагает при нагревании водяные пары. При на­
каливании на воздухе окисляется до оксида железа(Ш), а в чистом
кислороде — до Fe 304; реагирует с разбавленными кислотами с об­
разованием солей и выделением водорода.
Т См. также: Получение (стр. 247 —248); Применение (стр. 262).
Сульфид железа(Н)
Формула: F eS; кристаллическая от металлически блестящей до жел­
то-серой масса. В воде растворяется плохо; плавится; реагирует с
кислотами с образованием солей и сероводорода
FeS + 2 Н+-- *•Fe*++ H,S
6. Органические
и высокомолекулярные
соединения
6.1. Основы органической химии
[ Цепные соединения углерода
|
Вещества, в молекулах которых атомы углерода связаны между собой в цепи.
'
Неразветвленные цепи: бутан
снэ—СН 2—СН 2—СН 3
структурная формула
сокращенная структурная
формула
Разветвленные цепи: метилпропан (изобутан)
?
н н н
н
н
н
структурная формула
СН.-СН-СН
I
сн
сокращенная структурная
формула
\ См. также: Структура, цепная форма молекул (стр. 39); Названия
(стр. 175-179).
Циклические соединения углерода
Вещества, в молекулах которых связанные между собой атомы уг­
лерода образуют кольца.
циклогексан
условные формулы бензола
бензол
f См. также: Структура (стр. 40); Названия (стр. 182-184)
Насыщенные соединения углерода
Соединения, в молекулах которых атомы углерода связаны между
собой только простыми (одинарными) связями
н н н
нн
I
I I I
н н н
пропан
I
I
II
- он
нн
этанол
н н н
I I I
н—с—с—с—с
| | | ^он
н н н
бутановая (масляная) кислота
Т См. также: Простая связь (стр. 50).
Ненасыщенные соединения углерода
Соединения, в молекулах которых атомы углерода связаны между
собой только кратными (двойными, тройными) связями или кратны­
ми и одинарными связями.
н н н
с=с—с—н
н
н
н—с=с—н
н н н н
I
с=с—с=с
н
н
пропен (пропилен)
этин (ацетилен)
бутадиен-1,3 ((дивинил)
t См. также: Двойная связь (стр. 51); Тройная связь (стр. 52).
Гомологический ряд
Р яд химически сходных соединений, в котором формулы двух
следующих друг за другом соединений отличаются на группу СН2.
Некоторые свойства членов гомологического ряда вследствие общ-
ности их структуры сходны между собой. Различие же в молекуляр­
ных массах и строении членов гомологического ряда обусловлива­
ет определенную разницу и в свойствах этих соединений. Члены од­
ного гомологического ояда называются гомологами .
Гомологиче­
ский ряд
1 атом
углерода
2 атома
углерода
3 атома
углерода
Алканы
СН4
метан
с2н6
этан
С 3Н 8
пропан
Алканолы
СН3ОН
метанол (мети
ловый спирт)
С2Н5ОН
этанол (этило
вый спирт)
С 3Н7ОН
пропанол (пропи
ловый спирт)
Алканали
НСНО
метаналь (фор
мальдегид)
СН3СНО
этаналь (ацет
альдегид)
С 2Н5СНО
пропаналь (пропионовый аль­
дегид)
Алкановые
кислоты
НСНО
метановая
(муравьиная)
кислота
СН3СООН
этановая
(уксусная)
кислота
С 2Н5СООН
пропановая
(пропионовая)
кислота
Алкены
С 2Н4
этет (этилен)
С 3Н6
пропен (пропилен)
Алкины
С 2Н 2
этин
(ацетилен)
С 3Н 4
пропин
(метилацетилен)
f См. также: Названия (стр. 175-181).
Изомерные соединения углерода
Вещества, имеющие равное число одинаковых атомов (одина­
ковая брутто-формула)>, но отличающиеся друг от друга строением
молекул. Разница в строении молекул служит причиной отличий и
в свойствах соединений. Явление образования изомерных соедине­
ний называется изомерией. Изомерию может обусловливать не­
сколько факторов.
Различия в строении углеродной цепи: С .Н 12
СН
СН
пентан
СН-
СН,—СН—СН,—СН,
I
СН,
2-метилбутан
СН,
2,2-диметилпропан
Различия в положении кратной связи: С.Н
S' '8
СН,=С=СН—CHt—СН,
кум м у лир о ванные двойные связи
пентадиен-1,2
СН,=СН—СН=СН—СН,
сопряженные двойные связи
пентадиен-1,3
СН,=СН—СН,—СН=СН 2 изолированные двойные связи
пентадиен-1,4
Различия в кратности связей ; С 4Н
сн=с~сн,~снэ
сн,=сн-сн=сн,
бутин-1
бутадиен-1,3
Р азличия в положении заместителей: С 2Н 4Вг2, С 6Н 4(СН3)
Н Н
I I
Вг—С—С—Вг
I I
н н
1,2-дибромэтан
1,2-диметилбензол
орто -положение
н н
I I
Вг—С—С—Н
I I
Вг Н
1,1- дибром етан
1,3- диметил бензол
мета - положение
1,4- диметил бензол
пара- положение
Производные
I
Соединения, молекулы которых образованы путем замены некото­
рых имеющихся в них атомов или атомных групп на другие атомы
или атомные группы.
Некоторые производные этана
c 2Hsci
монохлорэтан
С 2Н 4В г2
дибромэтан
галогенпроизводны е
C 2H sOH
этанол
СН3—сно
кислородные производные
этаналь
CHj-COOH
этановая кислота
Функциональные группы
Атомные группировки, в значительной мере определяющие химиче­
ские свойства соединений
-ОН оксигруппа
-СНО альдегидная группа
^С=0 оксогруппа
СООН карбоксильная группа
-N H
аминогруппа
-N O
нитрогруппа
Радикалы
щ
f
Атомные группировки, углеродный атом которых имеет неспа­
ренный электрон. Они образуются путем расщепления в молекуле
простой углерод-углеродной или углерод-водородной связи и в
большинстве случаев крайне неустойчивы.
Названия радикалов с неспаренным электроном имеют окончание
-ил. Общий символ: R* (R —)
Алкилы — радикалы, производные от молекул алканов.
•Общая формула: С Н 2п + 1
сн3
^2^5
С зН 5
метил
этил
пропил
(метан СН4)
(этан С 2Н6)
(пропан С 3Н8)
6.2.Номенклатура органических соединений
Систематические названия
■
Названия, составленные по единым правилам; дают представление
о составе и структуре соединений.
Упрощенная
Систематическое
структурная формула
название
СН,=С—с н = с н ,
I
сн .
2-Метилбутадиен-1,3
■
Исторически образовавшиеся названия; в большинстве случаев не
связаны со структурой соединения; часто используются в науке й
промышленности.
Упрощенная
Тривиальное
структурная формула
название
Изопрен
С Н ,= С —С Н = С Н ,
I
сн,
Названия углеводородов с неразветвленной цепью
Систематические названия углеводородов с неразветвленной цепью
состоят из:
корня слова, указывающего число атомов углерода в молекуле;
окончания, характеризующего типы связей между атомами уг­
лерода;
арабских цифр (отделенных дефисом), указывающих положение крат­
ных связей. (Предварительно все углеродные атомы нумеруются,
начиная с того конца цепи, к которому кратная
связь бли­
же)
Н азвание
соединения
Значение
Структурная
формула
Окончание
|
Корень слова
(число атомов
углерода)
вид связи
положение
связи
Бут
ен
1
Бутен -1
Неразветвленная Ненасыщенное
У первого
цепь из четырех соединение, одна атома
атомов углерода двойная связь
углерода
Н Н Н Н
1
1
1
1
1
Н Н
или С Н 2= С Н -С Н 2- С Н 3
Число атомов
углерода в цепи
Корень
названия
1
2
Корень
Число атомов
углерода в цепи названия
11
12
мет
эт
проп
бут
пент
гекс
гепт
окт
нон
дек
3
4
5
6
7
8
9
1°
13
14
15
16
17
18
19
20
ундек
додек
тридек
тетрадек
пентадек
гексадек
гептадек
октадек
! нонадек
эйкоз
I
Окончания названии
кончание Значение
Название
гомологиче­
ского ряда
Насыщенные сое­ Алканы
динения, прос­
тые связи между
атомами угле­
рода
Ненасыщенные
соединения, од­
на двойная связь
между двумя
атомами углеро­
да
Алкены
СН 3-СН2-СН
пропан
СН^СН2
этен (этилен)
■
Название
гомологиче­
ского ряда
Окончание Значение
(а) диен
Ненасыщенные Алкадиены
соединения, две
двойңые связи
между атомами
углерода
СН 2=СН—сн=сн 2
бутадиен-1,3
-
N>C=C—С=С<^
л
1 1я
х
ИН
Ненасыщенные Ал кины
соединения, од­
на тройная
связь между
двумя атомами
углерода
С Н = С -С Н 2- С Н 2- С Н 3
пентин-1
—С ^С —
Названия углеводородов с разветвленной цепью
Разветвленные углеводороды с протяженной цепью в основе назва­
ния имеют наименование неразветвленного углеводорода, соответ­
ствующего самой длинной цепочке в молекуле (главная цепь). Пе­
ред основой названия указывают положения, число и наименование
углеводородных остатков, представляющих боковые цепи. В соот­
ветствии с этим систематическое название разветвленных углево­
дородов состоит из:
арабских цифр (отделенных дефисом), указывающих положение уг­
леводородных остатков;
V >
греческих числительных, указывающих число одинаковых углеводо­
родных остатков;
наименования углеводородных остатков, образующих боковые
цепи;
наименования главной цепи.
п -..... —
Положение
Число угле­ Название уг­
углеводород- ! водородных леводородных
остатков, об­
ных остатков остатков
разующих бо­
ковые цепи
"■
Название
2,4соединения
Значение
ДИ
Метил
Название
углеводо­
рода глав­
ной цепи
Пентан
2,4-Диметилпентан
Один алкил у Два
второго ато­
ма углерода;
один алкил у
четвертого
атома угле­
рода
Метил
|
5 углерод­
ных ато­
мов обра­
зуют в мо­
лекуле са­
мую длин­
ную нераз
в ет влен­
ную угле­
родную
цепь
1
2
3
4
5
СН,—с н - ■сн,—СН—СН,
1
сн,
сн*
Структур­
ная фор­
мула
Названия атомных группировок, представляющих собой боковые це­
пи (углеводородные остатки), образуются из корня названия угле­
водорода (от которого они произведены) и окончания -ил, Соответ­
ственно произведенные от алканов атомные группы называются штили.
Помимо систематических названий, употребляются также и более
старые названия;
n-соединения (нормальные соединения) — содержат неразветвленную углеродную цепь
■
С Н ,- С Н ,- С Н ,- С Н ,^ С Н ,
пентан (н-пентан)
изосоединения — содержат разветвленную углеродную цепь
■
CHt - C H - С Н .- С Н ,
F L , . -§ Щ В
.
..... ,
.. .: . J „ . ;
C H S 2-метилбутан (изопентан)
I
Названия производных цепных углеводородов с функциональными
группами в молекуле
Систематические названия важнейших производных цепных углево-
дородов с функциональными группами в молекуле состоят из:
названия углеводорода с тем же числом атомов углерода;
греческих числительных, указывающих число функциональных
групп;
окончаний, характеризующих вид содержащихся в молекуле функцио­
нальных групп;
арабских цифр (отделенных дефисом), указывающих положение функ­
циональных групп.
Число функ­ Окончание Положение
циональных (вид функ­ функциональ­
циональной ной группы
групп
группы)
Н азвание уг­
леводорода
ол
Название
соедине­
ния
Бутан
Значение
Гидро­
НеразветвОдна
ксильная
ленный насы­
группа
щенный угле­
водород; 4
атома углерода
1
н н н н
1 1 1 1
н—с —с —с —с —о н
1 1 1 1
н н н н
-1
Бутанол-1
У первого
атома уг­
лерода
Л
Структур­
ная фор­
мула
ИЛИ СН3-С Н 2-С Н 2-СН2ОН
ол
Н азвание
Пропан
Три
t ~•~^~ .—~.—
.—
‘-■
—
—
■
—
_—
—
—
—
соединения
Проп антриол-1.2,3
-1,2,3
^
Значение
%
Структур­
ная фор­
мула
Неразвеггвленный насыщен­
ный углеводо­
род; 3 атома
углерода
Три
1 Гидро­
ксильная
группа
ЕіІІІяШіІІИУЯаЁ^
СНі—СН—СНі
1
1
1
ОН ОН ОН
У первого,
второго и
третьего
атомов уг­
лерода
Нумерация углеродных атомов начинается от того конца цепи,у ко­
торого стоит функциональная группа или к которому она ближе.
4
■
3
2
1
СН,—СН,—СН—СН,
ОН
Если соединение содержит две различные функциональные группы,
то вторая функциональная группа указывается в названии как при­
ставка. Перед ней ставят арабские цифры (отделенные дефисом),
указывающие положение группы,и греческие числительные, позво­
ляющие судить о числе таких функциональных групп.
Вторая функциональная Название уг­
леводорода
группа
Название
соединения
положение
вид
2-
Амино
Этан
Первая функ­
циональная
группа
Кислотная
(-овая кислота)
2-Аминоэтановая кислота
•
Значение
Структур­
ная фор­
мула
У второго
атома уг­
лерода
%’ "7’
Амино­
группа
НеразветвКарбоксиль­
ленный насы­ ная группа
щенный угле­
водород; 2
атома угле­
рода
СН,—СО о н
1
NH,
Название в
приставке
Название в
окончании
-О Н
Окси
ол
-с < °
хн
Формил
(апьдо)
аль
Карбонильная
группа
/ \
Функциональная группа
Оксо
I он
Карбоксильная
группа
-С < °
хон
Карбокси
I овая кислота
Аминогруппа
Нитрогруппа
Хлор (фтор,
бром, иод)
nh2
Амино
Нитро
Хлор(фтор,
бром,иод)
I амин
полное название
Гидроксильная
группа
Альдегидная
группа
формула
о
II
и
NOj
Cl(F, Вт. 1)
хлорид(фторид,
I бромид, йодид)
Названия гомологов и производных бензола
Для гомологов и производных бензола используют преимуществен­
но тривиальные названия. Систематические названия этих соедине­
ний состоят из:
названия заместителя (в приставке или окончании);
названия-основного углеводорода — бензола.
Название за­
местителя
(приставка)
Название основ­ Название за­
ного углево­
местителя
дорода
(окончание)
Название сое­
динения
Амино
Бензол
Значение
Одна амино­
группа как
заместитель
Структурная
формула
Аминобензол
( анилин)
Основной угле­
водород - бен­
зол
О""
Название за­
местителя
(приставка)
Название основ­ Название за­
местителя
ного углево­
(окончание)
дорода
Бензол
Н азвание
соединения
Карбоновая
кислота
Бензолкарбоновая кислота
(бензойная кислота)
Основной уг­
леводород —
бензол
Значение
Структурная
формула
Одна карбо­
ксильная группа
как заместитель
СООН
I
Названия гомологов и производных бензола с несколькими замести­
телями состоят из:
арабских цифр (отделенных дефисом), указывающих местоположе­
ние заместителя (ставятся перед приставкой или после окончания)
1,2-полож ение
(орто- полож ение)
1,3-положение
{л ета-п о л о ж ен и е)
1,4-положение
(пара- положение)
греческих числительных перед названием заместителей, позволяю­
щих судить о их числе;
названий заместителей (перед основой названия или после нее);
названия основного углеводорода — бензола.
Положение
Число зазаместителей местителе
Н азвание
соединения
Значение
Название
заместите
лей
ди________ [
Название
основного
углеводо­
рода
Метил______ Бензол -
1,3-Диметилбензол
(л-ксилол)
По одному
Два одиназаместителю ковых зау первого и
местителя
третьего ато­
мов углерода
Заместитель Основной
— метильная углеводо­
группа
род - бен
зол
Структур
ная фор­
мула
Название ос­ Число за­
Название за­ Положение
новного уг­
местителей местителей
заместителей
леводорода
Название
соедине­
ния
Бензол
ДИ
Карбоновая
кислота
(фталевая кислота)
Значение
Структур­
ная фор­
мула
Основной уг­ Два замес­ Карбоксиль­ У первого и
леводород — тителя
ная группа второго ато­
бензол
как замес­
мов углерода
титель
соон
СООН
6.3. Углеводороды
Характеристика углеводородов
Соединения, состоящие из углерода и водорода, различающиеся ха­
рактером связей, числом атомов в молекулах, а также строением
молекул.
Общая
формула
Название
Характерные структурные
особенности
Алканы
(парафины)
Построены из цепей, насыщены;
с„н2я+2
молекулы содержат только прос­
тые (одинарные) связи между ато­
мами углерода, а также атомами
углерода и водорода
Алкены
(олефины)
Построены из цепей, не насыще­
ны; молекулы содержат наряду с
простыми связями также и двойную связь между двумя атомами
углерода
Алкины
(ацетилены)
Построены из цепей, не насыще­
ны; молекулы содержат наряду с
простыми связями также и трой­
ную связь между двумя атомами
углерода
C»H2n_ 2
Ііиклоалканы
(нафтены)
Построены циклически, насыще­
ны; молекулы содержат только
простые связи между атомами
углерода, а также между атомами
углерода и водорода
с *н 2в
Ароматические
углеводороды
Построены циклически, связи по
типу бензола С6Н6. Молекулы со­
держат только простые связи на­
ряду с секстетом электронов, об­
щим для шести атомов углерода
C„H 2n_ 6
и др.
| С„Н2П
н
М одель молекулы и формула метана.
н с с
н2с=сн2
СН 4
М одель м олекулы и упрощ енная формула этилена.
Н
НСпСН
М одель молекулы и упрощ енная фор* М одель молекулы и условная формула
мула ацетилена.
бензола.
Тривиальное
название
Метан
Этан
Пропан
Бутан
Упрощенная струк­
турная формула
СН4
СН*
СН,—СН,
с н ,- с н ,- с н ,
С Н ,- С Н ,- С Н ,- С Н ,
С.Н.
С.Н.
С|Нц
Этилен
Пропилен
Бутилен
Изобутилен
С.Н*
С.Н,
С4Н,
С.Н,
сн,=
сн,==СН-СН,
сн,==СН-СН,-СН,
т
X
и
II
Этен
П ропен
Бутен-1
1-Метилпропен
Бруттоформула
=С-СН,
0
1
т
II
Систематиче­
ское название
С.Н.
С.н.
щ
X
и
II
X
и
1
X
и
п
2-Метилбутадиен-1,3
Бутадиен
(дивинил)
Изопрен
II
*
X
и
Бутадиен-1,3
о
X
т
II
СН,
=С—СН=СН,
1
СН, _
1
Систематиче­ Т ривиальное
ское название название
IБ руттоI формула
Этин
Пропин
Бутин-1
Б утин-2
С,Н,
Ацетилен
Метилацетилен С,Н«
Этилацетилен С,Н,
Циклопропан
Триметилен
Диметилацетилен
Упрощенная струк­
турная формула
сн=сн
сн=с-сн,
с4н.
СН = С -С Н ,-С Н ,
С Н ,-С = С -С Н ,
С,Н,
СН,
\ /
СН,
Гексаметилен
Циклогексан
С.Н,,
СН, СН,
I
I
СН, СН,
СН,
Бензол
С.Ң
Метилбензол
Толуол
ОН,
Винилбензол
Стирол
С,Н,
’еакции углеводородов
Типичными реакциями всех углеводородов являются реакции окис­
ления и замещения. Для ненасыщенных углеводородов типичны
также реакции присоединения (частично к ним склонен и бензол).
Полное окисление
I С Н ,+ 2 0,
*>СО, + 2 Н ,0
метан
2 СМ. + 5 О,
А СО, + 2 Н ,0
ацетилен
f См. также: Окисление (стр. 76)
Замещение
СН4 + C l,---- ►CH.CI + HCI
метан
монохлорметан
I
кат.
4 В г.— ►
бензол
бромбензол
t См. также: Замещение (стр. 78).
Присоединение
С Н ,= С Н , + В г,---- ►С Н .В г-С Н .В г
этен
V
1.2-дибромэтан
(ОТ
СН = СН + HCI — :> СН, = СНС1
этин
монохлорэтен
(эинил хлорид)
П С Н 1 = С Н 1 ----- ►[ —С Н , —С Н , —] п
этен
(полимеризация )
полиэтилен
t См. также: Присоединение (стр. 78).
Метан
Формула: СН4 ; бесцветный газ без запаха; горюч, сгорает до угле­
кислого газа и воды; с двойным объемом кислорода или с десяти­
кратным объемом воздуха образует очень сильно взрывчатую смесь;
реагирует с галогенами с образованием галогенпроизводных и галогеноводорода (замещение).
Природный
Этен (этилен)
Формула: С 2Н 4 ; бесцветный газ со сладковатым запахом; горит яр­
ким, слабо коптящим пламенем; с кислородом образует взрывчатые
смеси; вследствие наличия в молекуле двойной связи очень реак­
ционноспособен.
| См. также: Двойная связь (стр. 51).
ш (ацетилен)
Формула: С 2Н 2; бесцветный газ, почти без запаха. Немного раство­
рим в воде, очень хорошо растворим в ацетоне. Горит ярким, силь­
но коптящим пламенем; с кислородом или воздухом образует силь­
но взрывчатые смеси. Вследствие наличия в молекуле тройной свя188
зи крайне реакционноспособен (прежде всего в реакциях присоеди­
нения).
f См. также: Тройная связь (стр. 52); Получение (стр. 257).
эензол
формула: С6Н6; подвижная бесцветная жидкость со специфическим
запахом; почти нерастворим в воде; является хорошим растворите­
лем для жиров, масел, смол и других органических веществ; р =
= 0,88 г/см3. Уже при комнатной температуре образует легко вос­
пламеняющиеся пары; горит ярким, сильно коптящим пламенем; па­
ры ядовиты. При соответствующих условиях реакции не проявляет
свойств ненасыщенного соединения, однако в присутствии опреде­
ленных катализаторов способен вступать в реакции замещения и
присоединения.
| См. также: Связь (стр. 53); Применение (стр. 265).
6.4.Галогенпроизводные углеводородов
Характеристика галогенпроизводных
Производные углеводородов, содержащие в качестве заместителя
по меньшей мере один атом галогена в молекуле.
н
Модель молекулы монохлорэтена (винилхлорида).
Систематическое
название
Монохлорметан
Дихлорметан
Трихлорметан
Тетрахлорметан
Монохлорэтан
Монохлорэтен
Монобромметан
Тривиальное
название
Метилхлорид
Метиленхлорид
Хлороформ
Четыреххлористый
углерод
Этилхлорид
Винилхлорид
Метилбромид
Упрощенная струк­
турная формула
СН3С1
СН,С12
CHCI,
СС1„3
С ,Н 5С1
СН2=СН-С1
СН3Вг
Трихлорметан (хлороформ)
Формула: СНС13; жидкость со сладковатым запахом; негорюч, на
свету медленно реагирует с кислородом с образованием фосгена
СОС12 (ядовит) и хлористого водорода. В воде мало растворим;
прекрасный растворитель для смол, жиров и других веществ. Пары
трихлорметана обладают наркотическим действием.
Тетрахлор метан (четыреххлористый углерод)
Формула: СС14; бесцветная жидкость с эфирным запахом; негорюч,
гасит пламя (однако при этом образуется фосген). Плохо растворим
в воде; хороший растворитель для жиров, масел, смол и восков. Па­
ры обладают наркотическим действием.
Монохлорэтилен (винилхлорид)
Формула: СН2=СН—СІ; при комнатной температуре газообразен;
полимеризуется
пСН,=СНС1-- ►(—СН.-СНСІ—)„
винилхлорид
поливинилхлорид
5
Iм
Характеристика кислородных производных
Производные углеводородов, содержащие по kj
кислорода в функциональной группе молекулы.
Оксипроизводные
Альдегиды
Кетоны
мере один атом
Карбоновые кислоты
О
с,н7—он
.о
С.Н.-С <Г
СН,
< VV-c\
пропанол
пропаналь
пропанон
пропановая кислота
фенол
бензальлегид
бензофенон
о
он
бензойная кислота
t См. также: Производные (стр. 175).
Реакции кислородных производных
С помощью реакций дегидрирования, окисления или гидрировакислородные
быть превращены
друг в друга.
I
дегидрирование*
t
R—C H .— О Н ч
лО
R—c f
гидрирование>
4«
окисление
хон
спирт, содержащий
альдегид
гидроксильную группу
на конце цепи*
дегидрирование
► R a- c = o
гидрирование
I
карбоновая
кислота
Rb
спирт, содержащий
гидроксильную группу
в середине цепи
I
I
I
I
кетон
Реакции наиболее ярко выражены у низших гомологов. У высших же
гомологов свойства углеводородов проявляются сильнее, чем свойства функциональных групп.
f См. также: Окисление (стр, 76); Элиминирование (стр. 80),
6.5.1. Спирты и фенолы
■Характеристика спиртов* и фенолов
I
I
Кислородные производные углеводородов, содержащие в молекуле одну или несколько гидроксильных групп -ОН
жн
Модель молекулы метанола.
Модель молекулы фенола.
* Спирты с OH-группой на конце цепи называются первичными,
спирты с OH-группой в середине цепи - вторичными, спирты с
OH-группой в месте разветвления —третичными. - Прим. ред.
Название
Характеристика структурных особенностей
Алканоды
Построены из цепей; насыщены; одна гидроксиль­
ная группа в молекуле
Алкантриолы
Построены из цепей, насыщены, три гидроксиль­
ные группы в молекуле
**
Фенолы
Построены циклически — производные бензола,
содержащие по крайней мере одну гидроксильную
группу в бензольном ядре
f См. также: Названия (стр. 179— 184).
Систематиче­ Т ривиальное
ское название название
Метанол
Упрощенные структурные
формулы
|сн3он | СН3-ОН
1с2н5он СНз-СН2-ОН
Этиловый
спирт
Пропанол
Пропиловый
С 3Н 7ОН
спирт
т
1
Г лицерин
С ,Н 5(ОН), СНа- С Н - С Н а
1
1
1
Пропантриол-1,2,3
1
0
X
1
О
X
■
!
_____________
0
X
W
1
о
X
Щю
Этанол
он он
Фенол
Карболовая
кислота
он
С6Н 5ОН
С
Г
”
Реакции спиртов
Типичными реакциями спиртов являются реакции окисления, элими
нирования ( дегидрирования' и этерификации.
Полное окисление
Я
2 С Н .-О Н + 3 0 , ---- ►2 СО , + 4 Н.О
метанол
С Н ,-С Н ,-О Н + 3 0 , ---- ►2 с о , + з н ,о
этанол
ft
I С Н ,-С Н ,-С Н ,-О Н
мт
УуО
----►C H ,- C H ,- C f + н,
хн
пропанол-1
пропаналь
кат.
сн,—сн—он
сн,
— ►сн,—с=о + н,
сн,
пропанол-2
пропанон
f См. также: Элиминирование (стр. 80).
Эперифинация
О
I
С Н .- С - О Н
этановая кислота
+ Н -О -С Н ,
метанол
О
I
СН,—С —О —сн, +
н,о
метиловый эфир
этановой кислоты
f См. также: Замещение (стр. 78).
Метанол
Формула:
СН,ОН;
бесцветная
жидкость
с
характерным
запахом;
го!
’Щ
:I
рит светло-голубым пламенем; растворим в воде и других раствори­
телях; является растворителем для смол и других веществ; очень
ядовит.
] См. также: Получение (стр. 257); Применение (стр. 265).
Ітанол (этиловый спирт)
Формула: С 2Н 5ОН; бесцветная жидкость с характерным запахом;
легко воспламеняется, горит слабо светящимся пламенем. Раство­
рим в воде, бензине и бензоле. В качестве составной части алкоголь­
ных напитков даже в небольших количествах понижает чувствитель­
ность органов чувств человека; вреден для здоровья.
t См. также: Получение (стр. 257, 258); Применение (стр« 264).
ллицерин
название
(ОН) -СН(ОН)
"пропантриол-1,2,3"; бесцветная маслянистая жидкость, без запаха
сладкий на вкус, смешивается с водой или этанолом в любых соот­
ношениях; этерифицируется неорганическими и органическими кис­
лотами.
\ См. также: Жиры (стр. 204)«
Фенол
Формула: С6Н5ОН; бесцветные, легко расплывающиеся кристаллы,
приобретающие на воздухе уже через некоторое время красноватук
окраску; имеет специфический запах. В воде растворим слабо, но
хорошо растворим в этаноле; ядовит; обладает едким действием:
слабо кислую реакцию
+ Н+
f См. также: Применение (стр. 265).
6.5.2. Альдегиды
Характеристика альдегидов
производные углеводородов, молекулы которых содерО
альдегидную группу -С
Н
М одель м олекулы этаналя (ацетальдегида)
Системати
ческое
название
Тривиальное Упрощенные структурные
название
Метаналь
Формаль
Дегид
НСНО
Этаналь
Ацет аль­
дегид
СН.-СНО СН.-С
Пропаналь
Пропионовый альдегид
Системати­
ческое
название
Тривиальное Упрощенные структурные
название
формулы
Бутаналь
Масляный
альдегид
С3Н7-СНО СН3-С Н 2-С Н 2- С
^н
О
X
Горькое мин­ С 6Н5СНО
дальное
масло
V
о
Бензальдегид
'еакции альдегидов
Для альдегидов типичными являются реакции присоединения водоро­
да (гидрирование, восстановление) и окисления.
Присоединение водорода
ю т.
<
0
+ н , — ►С Н . - О Н
н
метанол
метаналь
О
с н ,- с /
+ н , — *- С Н , - С Н , - О Н
н
этанол
этаналь
f См. также: Присоединение (стр. 78).
1
Полное окисление
,
+50
I 2C M ,-C f
*• 4 С О , + 4 Н , 0
этаналь
f См. также: Окисление (стр. 76).
Каталитическое окисление до карбоновых кислот
I
2 H -C f
кат
О
+ О,
2 Н
<
Н
н
метановая кислота
метши ль
„о
2 C ,H ,- C f
_ “т
О
+ 0 . ----- - 2 С . Н ,
он
беюальдегид
Г
?!
бензойная кислота
■
Формула: НСНО; бесцветный газ с резким запахом; легко раство­
рим в воде, обычно в продажу поступают 35-40%-ные растворы. Реа­
гирует с белками с образованием трудно растворимых, часто твер­
дых веществ. Обладает дезинфицирующим действием. Восстанавли­
вает фелингову жидкость и аммиачные растворы солей серебра;"
вследствие наличия функциональной группы очень реакционноспо­
собен.
Поликонденсация с фенолом
ОН
I
п
+ ПНСНО
+ пН ,0
Л
фенопласт
t См. также: Применение (стр. 266).
Этаналь (ацетальдегид)
Формула: СН3СНО; подвижная бесцветная жидкость со своеобраз­
ным запахом; т. кип. 20°С; горюч. Легко растворим в воде, этано­
ле, бензоле. Восстанавливает фелингову жидкость и аммиачные
растворы солей серебра; вследствие наличия функциональной груп­
пы очень реакционноспособен.
f См. также: Применение (стр. 264).
Бензальдегид
Формула: СбН 5-СНО ; бесцветная маслянистая жидкость с запахом
горького миндаля. Слабо растворим в воде. Восстанавливает амми­
ачные растворы солей серебра, но не восстанавливает фелингову
жидкость; на воздухе окисляется до бензойной кислоты; присоеди­
няет гидросульфит натрия с образованием трудно растворимого
кристаллического соединения.
6.5.3. Кетоны
Характеристика кетонов
Кислородные производные углеводородов, молекулы которых содер­
жат оксогруппу ) С=0.
Модель молекулы пропанона.
Системати­
ческое
название
Пропанон
Бутанон
Бензофенон
Тривиальное
:название3
Упрощенные структурные
формулы
Ацетон
СН3-СО-СН3 CH 3-C-CH,
Диметилкетон
11
О
с 2н5—
со—
сн3СН,—СН,—С—СНМетилэтилкетон
1
О
Дифенилкетон C 6HsCO-C 6Hs
Crk)
а Точнее, это тоже систематические названия, но составлен­
ные по иным правилам (по радикально-функциональной номенкла­
туре). - Прим. ред.
(
I
|ропанон (ацетон)
Формула: С Н .С О С Н ,; бесцветная жидкость с приятным освежающим запахом; легко испаряется, т. кип. 56° С, огнеопасен. Смеши­
вается в любых соотношениях с водой, этанолом и другими органи­
ческими растворителями; является растворителем для многих орга­
нических веществ. Горит ярким пламенем. Гидрируется с образова­
нием пропанола-2
сн.-со-сн,
СН.-СН(ОН)-СН,
6.5.4. Карбоновые кислоты
Характеристика карбоновых кислот
Кислородные производные углеводородов, молекулы которых содерО
одну или несколько карбоксильных груш -С
II
ОН
М м м ь мочехулы муравьиной кислоты. Модель молекулы аланина.
X арактерные структурные
особенности
Одна карбоксильная группа в молекул
ве карбоксильные группы в молекул
• менее одной гидроксильной группы
не менее одной карбоксильной групI в молекуле
Не мсиее одной аминогруппы и и
нее одной карбоксильной группы
молекуле
'Мс т е м а т и чесжое
шшттш ИДЯ!:Д назв) пег
Шттотвт
■ неjo
t
а
Угштотшл
птс л о т
У прошенная структурная
формула
Муравьиная
кислота
Уксусная
кислота
СН,
Систематическое
название
Тривиальное
название3
Бутановая
кислота
Масляная кислота
Г ексадекановая
кислота
Пальмитиновая
кислота
Октадекановая
кислота
Стеариновая
кислота
Пропеновая
кислота
Акриловая
кислота
Бензолкарбоновая Бензойная
кислота
кислота
Этандиовая
кислота
Щавелевая
кислота
Бензолдикарбоновая-1,2 кислота
Фталевая кислота
Б ензолдикарбоновая-1,4 кислота
Терефталевая
кислота
Упрощенная структурная
формула
о
С Н ,-С Н ,-С Н ,-С
он
о
сн,-(сн,)м- с /
он
о
CH,-(CH1)M- C f
он
о
сн,=сн
он
о
он
ноос-соон
ООН
соон
соон
/
ноос
2-Оксипропановая
кислота
2-Аминоэтановая
кислота
Молочная
кислота
Г ликокол
2-Аминопропановая Аланин
кислота
СН,
<хон
°
он
сн,
I
NH,
О
ОН
О
СН,
NH,
\ ОН
^Тривиальные названия кислот употребительнее систематических;
они также служат основой для построения более сложных названий
поэтому ниже при рассмотрении отдельных представителей класса
кислот им даны именно тривиальные названия. - Прим. ред. ______
Диссоциация и реакции карбоновых кислот
Диссоциация
нсоон
нсоо- + н*
муравьиная
кислота
формиат-ион
С Н .-С О О Н
СН.-СОО- + н+
уксусная кислота
ацетат-ион
С,Н*(СООН),
С.Н4(СОО),•- + 2 Н ♦
фталевая кислота
фталат~ион
f См. также: Диссоциация (стр. 82).
Образование солей
2 н* +
г нсоо- + zn
* Zn*+ + 2 Н С О О - + H ,f
муравьиная кислота
формиат цинка
Са*+ + (О О С -С О О )»оксалат-ион
(СОО)аСа
оксалат кальция
f См. также: Соль (стр. 16).
Этерификация
СН,—СО—ОН
+ H -0 -C .H ,
с н ,-с о -о -с ,н , +
уксусная кислота
этанол
пН О О С
С О О Н + л Н О —С Н ,—С Н ,—ОН
терефталевая
кислота
Н .О
этиловый эфир уксусной
кислоты (этилацетат)
гликоль (этандиол)
ос
с о -о -с н ,-с н ,-о
+ п Н,0
полиэфир
t См. также: Замещение (стр. 78).
,?
равьиная (м етановая) кислота
Формула: НСООН; подвижная бесцветная жидкость с резким заг
Смешивается с водой и этанолом в любых соотношениях. Сильно
кая; при попадании на кожу вызывает волдыри. Образует соли - формиаты; обладает восстановительным действием, поскольку соде]
также и альдегидную группу
H -c < °
NO H
Р азложение
кони. H gS04
нсоон-----------►со + н,о
Окисление
2 НСООН + О ,----►2 Н,0 + 2 СО,
f См. также: Применение (стр. 265).
ссусная (этановая) кислота
Формула: СН.-СООН; прозрачная бесцветная жидкость с резким запахом; ниже температуры плавления (т. пл. 16,6°С) похожи на лед
масса (поэтому концентрированную уксусную кислоту называют так­
же ледяной уксусной кислотой). Растворима в воде, этаноле; 10%-ный
водный раствор поступает в продажу под названием "столовый ук­
сус", а 40-30%-ный раствор - под названием "уксусная эссенция";
сильно едкая. Образует соли - ацетаты, диссоциирует.
f См. также: Получение (стр. 258); Применение (стр. 264).
Щавелевая
НООС-СООН
лы без запаха; ядовита; растворима в воде. Обладает восстанови­
тельными свойствами, окисляясь при этом с образованием углекис
лого газа и воды; диссоциирует; образует соли — оксалаты.
Окисление
2 НООС-СООН + О ,----►4 СО, + 2 Н,0
I
I Терефталевая
(СООН)
бо растворима в воде и этаноле; диссоциирует. Образует соли — терефтвлаты; реагирует с алкандиолами с образованием полиэфиров.
6.6. Амины, амиды кислот, нитросоединения
Характеристика аминов
Азотсодержащие органические соединения, являющиеся л
ми аммиака; один или больше атомов водорода в аммиак* заменены
на углеводородный остаток.
Характеристика амидов кислот
Производные карбоновых кислот, в молекулах которых гидроксиль- !
ная группа в карбоксильной группе замещена аминогруппой
Характеристика нитросоединений
Производные углеводородов, содержащие в молекуле одну иди
несколько нитрогрупп.
Название
Упрощенные структурные формулы
Метиламин
сн3мн2
Аминобензол (анилин)
c 6h sn h 2
c h 3- n h 2
Диамид угольной
кислоты (мочевина)
CO(NH2)2
J1актам е-аминокапро­
новой кислоты (е-капролактам)
HN(CH2) sCO
Нитробензол
c 6h 5n o 2
Q rn nh2
1
5I
CH2-C H 2-C H 2
1
J> N H
CH2—CH2—с
0 " " '
Аминобензол (анилин)
Формула: C6H 5-NH2; бесцветная, слегка маслянистая жидкость,
быстро темнеющая на воздухе; т. пл. - 6 ,2 °С. Обладает специфиче­
ским запахом, в воде растворим мало, но неограниченно смешива­
ется со многими органическими растворителями. Пары анилинд ядо­
виты.
Диамид угольной кислоты (мочевина)
Формула: CO(NH2) 2; кристаллы в виде призм, легко растворяется
в воде и этаноле. Исключительно слабое основание, но все же реа­
гирует с кислотами с образованием солей; при нагревании с раство­
рами гидроксидов металлов расщепляется; при сухой перегонке обра­
зуется аммиак и биурет.
IК
'
!Щ
:К'.\ v'^Т^л . ^
=
1ч:;Г‘.
V
Расщепление
нагревание
CO(NH,), + 2 NoOH---------- ►Ы<цСО, + 2 NH,
Разложение
нагревание
2 CO(NH,),---------- ►H ,N —С О —N H —С О —NH, + NH,
бнурет
.
I
(актам с-аминокапроновой кислоты (е-капрол актам)
tl
I
/N H
Формула: (СН2)5 | • белое вещество, растворимо в воде. В при\С 0
сутствии катализаторов превращается в поликапролактам, имею­
щий цепное строение макромолекулы.
f См. также: Полиамиды (стр. 216).
Іитробензол
Формула: C6Hs - N 0 2; желтоватая жидкость с запахом, похожим на
запах горького миндаля. В воде растворяются лишь следы нитробен­
зола; растворим в этаноле и бензоле. Пары нитробензола ядовиты.
Атомарным водородом восстанавливается до анилина
C ,H ,-N O , + 6 Н ---- ►С ,Н ,—NH, + 2 Н ,0
; ■ *•
аминобенэол
(анилин)
-А
>.7.Сложные эфиры и жиры
(арактеристика сложных эфиров
Вещества, получающиеся в результате конденсации кислот со спир­
тами (химическое равновесие).
Модель молекулы этилового эфира
уксусной кислоты (этилацетата).
Характеристи
состоящих из смесей сложных эфиров
карбоновыми кислотами (прежде всег<
алкановыми и апкеновыми кислотами)
СН,—О—ОС—ra
I
СН—О—ОС—RB
СН,—О—ОС—Rc
М одель м олекулы слож ного эф ира из глицерина и м асляной кислоты .
Жиры, представляющие собой при комнатной температуре жидкие
вещества, называются жирными маслами. Они отличаются по струк­
туре и свойствам от минеральных масел (углеводородов).
Наиболее часто в жирах встречаются этерифицированные гексадекановая (пальмитиновая) кислота С 15Н31-СООН, октадекановая
(стеариновая) кислота С , 7Н35-СООН и октадеценовая (олеиновая)
кислота С 17Нзз-СООН.
. 8. Углеводы
арактеристика углеводов
Группа природных веществ, имеющих общую формулу С„(Н20 )т
(многие из этих веществ макромолекулярны).
Н азвание
Характерные особенности
Моносахариды Простые углеводы; по числу угле- Глюкоза,
"I , I родных атомов в молекуле разлифруктоза
*
Ічают мриозы, пентозы, гексозы и
Е И И Ш р Щ щ Зт.Д-; при обработке кислотами не
расщепляются
Олигосахариды Сложные углеводы, молекулы кото- Мальтоза,
рых состоят из 2 и более (до 10)
сахароза
t
j моносахаридных остатков (углево^
^
|ды, состоящие из двух моносаха;
|ридных остатков называются дисахаридами); при обработке кислотами расщепляются на молекулы
моносахаридов
Полисахариды 1Сложные углеводы, молекулы коКрахмал,
& I Т0РЫХ состоят более чем из 10 мо- целлюлоза
ИЯ в & а ч ^ . “• j носахаридов; при обработке кислотами расщепляются с образовалиIf *' '1 ем большого числа молекул моноИ Ш В Ш Ш ужИ сахаридов
люкоза (виноградный сахар)
Моносахарид, формула: С 6Н 120 6; белый порошок без запаха;
сладкая на вкус. В воде легко растворима, но очень мало раствори­
ма в этаноле. Молекула может иметь цепное или циклическое строе­
ние*.
•Способность веществ существовать
в виде нескольких находя­
щихся в равновесии, переходящих друг в друга форм называют тауто­
мерией. — Прим. ред.
циклическая форма
(а-глю коза)
цепная (альдегидная)
форма
циклическая форма
(0-глюкоза)
Структурные формулы в перспективном изображении
СН.,ОН
СН2ОН
\Л V
■
циклическая форма
(а-глюкоза)
.
цепная (альдегидная)
форма
I
I
н
он
циклическая форма
(В-глюкоза)
нагревании глюкоза превращается
имеющую
окисляется
симости от условий реакции в различные карбоновые кислоты
СООН
ОН
соон
он
I
ОН
ОН
CH.OH
глюконовая кислота
он
он
соон
сахарная кислота
н—с—он
I
но—с—н
I
н—с—он
он
I
соон
глюкуроновая кислота
ахароза (тростниковый сахар)
Дисахарид, формула: C u H,,On ;
бесцветные
денцовый сахар) или белый кристаллический порошок (кристалличесладкий
восстанавливающими
ствами; при осторожном нагревании превращается в коричневую
приятного вкуса массу (карамельный сахар); при кипячении с раз­
бавленными кислотами разлагается на глюкозу и фруктозу (фрукто­
вый сахар).
Расщепление
С м Н м О „ + Н .О
* с.нио. + с,нио.
глюкоза
фруктоза
Дальтоза (солодовый сахар)
В
Дисахарид, формула: С 12Н и Оп ; тонкие бесцветные кристаллы, сл;
кие на вкус; легко растворяется в воде, но очень мало растворима
кислотами
разлагается на глюкозу.
Расщепление
СцН^Оц + н,о
2 CfHuOf
глюкоза
(р ах мал
в
Полисахарид, формула: (С6Н 10О5)„; тонкий белый порошок без запа­
ха и вкуса. Плохо растворим в холодной воде, частично растворим и
? частично набухает в нагретой до 60—80
(крахмальный
I
химическому составу: состоит из двух высо­
амилопекяина
комолекулярных веществ
лы амилозы построены из остатков а-глюкозы, связанных
I
собой в положениях 1,4 атомами кислорода, причем вся по
винтообразной
СНоОН
Формула амилозы
с н 2он
Структура молекул амилозы.
Молекулы амилопектина также состоят из остатков а - глюкозы, свя­
занных, однако, кислородными мостиками в разветвленные цепи. Прі
этом в основной цепи остатки связаны в положениях 1,4, а в боковой
цепи — в положениях 1,6
с н 2о н
с н 2он
Формула амилопектина.
Структура молекул амилопектина.
С Н 2ОН
Раствор
нагревании с разбавленными
ми крахмал расщеі
Расщепление
(С.НмО,)п + п Н.О
п С|НиО |
{еллюлоза
Полисахарид, формула: (СбН 10О5)„; белое твердое вещество без цвекипящей
собой смесь различных
связанные
мостиками в положениях 1,4; образует палочкообразные микрокрис­
таллы. упорядоченные вдоль оси волокон.
СНоОН
с н 2он
СН2ОН
Формула целлюлозы.
>
... ...о
*'
О
t
Структура молекул целлюлозы.
*Автор имеет в виду смесь мак
ния, но разной величины. — Црим , ре
одинакового строе-
Целлюлоза устойчива к действию разбавленных щелочей; путем
комбинированной обработки концентрированными и разбавленными
неорганическими кислотами ее можно постепенно расщепить; реа­
гирует с концентрированными безводными кислотами с образова­
нием сложных эфиров (эфир с азотной кислотой - нитрат целлюло­
зы, эфир с уксусной кислотой — ацетат целлюлозы).
~
t См. также: Поименнний
/г .т п
6.9. Белки
Характеристика белков
Высокомолекулярные соединения, построенные в основном
пептидов; расщепляются до 2-аминокислот (а-аминокислот)
настоящего времени известные проявления жизни связаны
ками.
Диссоциация и реакции «-аминокислот
Диссоциация
В щелочных растворах
Қ С -С О О Н + ОН"
ІЗГІ: н,с—coo- -}-н,о
NH,
NHt
анион
В кислых растворах
Н*С—СООН + Н* 5H ± H tC—СО ОН
NH,
NH,*
катион
В нейтральных растворах
НХ—СООН
NH,
Н,с—C O O "
NH/
биполярный ион
(цвитгер-иои;
ля Я-аминокислот типичными являются реакции образования солей
и реакции замещения.
Образование соли
Н .С-СО О - + No*
I
NH,
H,C—СООН + СГ
NH,*
Ң.С—COO No
I
NH,
*>H,C—CO OH
I
NH,CI
Замещение (образование пептида)
H.N—СН,—СООН + H —NH—СН,—СООН
H,N —СН,—СО—NH —СН,—СООН + Н,0
дипептид
| См. также: Замещение (стр. 78).
мипептиды
Соединения, молекулы которых состоят из более чем 10 с аминокис­
лотных остатков, связанных между собой пептидной связью
Модель молекулы дипептида
эбственно белки (протеины)
Простые белки, включающие только остатки а-аминокислот
азвание
Фибриллярные
белки
(склеропротеи-
Глобулярные
белки
Характерные особенности
Полипептидные цепи, образующие волокна или
спирали; наибольшая составная часть их —
простые аминокислоты; в большинстве своем
плохо растворимы в воде
Полипептидные цепи, образующие клубки; мень­
шая часть их состоит из простых аминокислот­
(сферопротеииы) ных остатков; в большинстве случаев раство­
римы в воде
Различают три вида структуры белков.
Первичная структура — характеризует аминокислотный состав и
последовательность связи а-аминокислотных остатков в полипептк
ной цепи
П ервичная структура пептидны х цепей инсулина (каж дая ам инокислота обозначеі
первыми тремя буквами ее названия, например Г л и - глицин. А ла - аланин, Вал
валин и т. д і.
- .ЗШ
1
Вторичная структура - объемная структура самой полипептидной
цепи (волокнистая, спиралеобразная, клубкообразная).
© -C H -R
(N)-NH
© -с о
Структура полипептидной цепи молекулы белка в ф орм е спирали (основной
скелет без боковых цепей).
Структура полипептидной цепи молекулы белка в форме изогнутого листа.
Третичная структура — объвмнов расположение всех полипептидных
цепей внутри молекулы белка.
| См. также: Реакции а*аминокислот (стр. 210 —211)*
Іротеиды
Сложные белки, содержащие в макромолекуле помимо белковой так
же еще и небелковую часть. Подразделяются на подгруппы соглас­
но типу небелковой части.
Полипептидная цепь молекулы миоглобина, содержащая остатки молекул 153
различных аминокислот и небелковый остаток (показан красным цветом).
6.10
Название
Непептидная часть
Фосфопротеиды
| Примеры и области
нахождения
Казеин молока
Фосвитин яичного желгк
Хромопротеиды
Красящие вещества Гемоглобин
Миоглобин
Нуклеопротеиды
Нуклеиновые
кислоты
Основные компоненты
ядра и цитоплазмы
клетки
Г ликопрот ейды
У глеводы
Вещества, входящие в
состав слизистых оболо­
чек, основа опорных и
соединительных тканей
Л ипопротеиды
Липоиды (вещества В плазме крови; в желт- I
жировой природы)
ке яиц; как составная
часть клеток, особенно
клеточных мембран
t
Д
6.10.Пластмассы, эластомеры, химические волокна
Пластмассы
способом высокомолекулярные вещества
поддающиеся
Т ермопласты
вергающиеся пластической обработ
ке преимущественно при нагревании
Поливинилхлорид, полиэтилен, полис
ДУРОПЛаСТЫ — пластмассы плягтгиии
их обработки, однакакого-либо novroго воздействия становящиеся
Фенопласты, аминопласты.
Эластомеры (каучуки)
Существующие в природе или
комолекулярные вещества, обладающие резиноподобными свойствами
Натуральный каучук, синтетический каучук, резина.
♦Термопласты в отечественной литературе называют Термопластич­
ными пластмассами, дуропласты - термореактивными. - Прим. ред.
Химические волокна
Н|
Полученные синтетическим путем высокомолекулярные вещества,
сформованные в виде волокон и используемые для изготовле­
ния текстильных
изделий. Различают две формы химичес­
ких волокон.
Бесконечное (непрерывное) волокно - искусственный шелк и корд,
используемые для изготовления шелковистых тканей и для техниче­
ских целей.
Штапельное волокно представляет собой коротко разрезанные волок­
на (штапельки), служащие для изготовления тканей типа хлопчатобу­
мажных и шерстяных; часто используется в качестве добавки к при­
родным волокнам — хлопку и шерсти.
■
I Полиакрилонитрильные волокна (вольприла, дралон, орлон, нитрон).
Полиамидные волокна (дедерон, найлон, перлон, капрон).
Полиэфирные волокна (гризутен, элана, тревира, терилен, лавсан).
f См. также: Высокомолекулярные вещества (стр. 17); Полимериза­
ция (стр. 79); Поликонденсация (стр. 78).
<>енопласты
Дуропласты; в зависимости от степени поликонденсации — вещества
от бесцветного до бурого и красно-бурого цвета. Не имеют запаха и
вкуса, однако вследствие наличия следов свободного фенола физиологически не безвредны. Устойчивы по отношению к воде, слабым
кислотам и основаниям, органическим растворителям. Обладают низ­
кой электро- и теплопроводностью; р = 1,25 г/см3; прочность на раз­
рыв 500 кгс/ см2, прочность на сжатие 3000 кгс/ см2, не воспламеня­
ются, при нагревании обугливаются. Свойства могут изменяться пу­
тем добавления красителей и наполнителей.
■я
| См. также: Получение (стр. 259); Применение (стр. 266).
Іоливинилхлорид (ПВХ)
Термопласт; в зависимости от степени полимеризации — вещество от
белого до красно-бурого цвета; без запаха и без вкуса; не оказыва­
ет никакого физиологического воздействия. Устойчив к действию воды,
слабых кислот и оснований, а также большинства органических рас­
творителей. Обладает очень низкой электро- и теплопроводностью;
Р I 1,38 г/см3; прочность на разрыв 550 кгс/см2; прочность на сжа­
тие 700 кгс/ см2. Медленно разлагается под действием света Труд­
но воспламеняем; температура размягчения 75-80° С Свойства мо-
гут изменяться при добавлении пластификаторов, пенообразовате;
красителей, других полимеров и стабилизаторов.
f См. также: Получение (стр. 259); Применение (стр. 266).
Полиамиды
Термопласты; прозрачные и непрозрачные вещества от белого до
желтоватого цвета; без вкуса и запаха; не обладающие каким-либо
физиологическим действием. Устойчивы к действию воды, разбав­
ленных кислот и органических растворителей. Обладают низкой
электро- и теплопроводностью; р = 1,13 г/см 3; прочность на раз­
рыв 500-800 кгс/ см2, прочность на сжатие 1100 кгс/ см2. Эластич­
ны; воспламеняются; температура размягчения 215—250° С; легко
вытягиваются в нити.
f См. также: Применение (стр. 266).
Полиэтилен
Термопласт; вещество от белого до желтоватого цвета; не имеет
вкуса, запаха и не проявляет какого-либо физиологического дей­
ствия. Устойчив по отношению к действию воды, оснований, кислот
(за исключением азотной кислоты), растворов солей, жиров и жир­
ных масел; неустойчив к действию галогенов, органических раство­
рителей и минеральных масел. Обладает низкой электро- и тепло­
проводностью; р = 0,92-0,97 г/см 3; прочность на разрыв
185290 кгс/ см2; эластичен; возгорается; температура размягчения
110—135° С. Свойства сильно зависят от способа получения и могут
изменяться при введении наполнителей, других полимеров и краси­
телей.
f См. также: Получение (стр. 259); Применение (стр. 267).
Полистирол
Термопласт; бесцветное прозрачное вещество без запаха и вкуса,
не проявляющее физиологического действия. Устойчив к действию
воды, кислот, оснований и органических растворителей. Имеет низ­
кую электро- и теплопроводность; р = 1,08-1,09 г/см 3; прочность
на разрыв 300 кгс/ см2; прочность на сжатие 1000 кгс/ см2. Хруп­
кий; горючий; температура размягчения 75° С. Свойства могут ме­
няться при добавлении других полимеров, пенообразователей, плас­
тификаторов и красителей.
Химические эксперименты
.1. Обшие правила проведения экспериментов
Іодготовка эксперимента
1. Продумайте задачу, которую ставит Ваш эксперимент, представь­
те себе, какую цель он преследует.
2. Представьте себе, каким образом можно решить поставленную
задачу.
3. Подумайте, с какими закономерностями Вы встретитесь при про­
ведении эксперимента в выбранных условиях.
4. Продумайте, какие опасности могут встретиться при выполнении
эксперимента и какие следует принять меры предосторожности.
\ См. также: Правила техники безопасности (стр. 219).
5. Выберите наиболее целесообразные приборы и сделайте их эскиз.
| См. также: Методы работы и приборы (стр. 228).
6. Подготовьте требуемое оборудование и реактивы.
7. Соберите и опробуйте прибор.
8. Продумайте, какие стадии включает эксперимент и что при этом
можно будет наблюдать.
Проведение эксперимента и обработка полученных данных
1. Проведите эксперимент, наблюдая за его ходом.
2. Разберите прибор и уберите все продукты реакции.
3. Зарегистрируйте в протоколе (журнале) результаты наблюдений,
а при количественных исследованиях и найденные величины.
4. Объясните или обсчитайте результаты эксперимента: запишите
и объясните протекавшие реакции, сделайте на основании единич­
ных наблюдений обобщающие выводы.
5. Приведите в порядок рабочее место, вымойте использованные
приборы, после чего вымойте руки.
Протокол эксперимента
Название эксперимента
Задача и цель
Литература
Подготовка эксперимента:
приборы или их сочетание
реактивы
источники опасности
меры предосторожности
Проведение эксперимента
наблюдения
найденные величины
Итоги:
уравнения реакций
расчет необходимых величин на основании данных эксперимента
Обобщения
7.2
'.2. Правила техники безопасности
)бщие правила
Опыты в школе требуют особой внимательности и тщательности вы­
полнения. Прежде всего следует соблюдать следующие правила
Содержать рабочее место в чистоте и порядке.
Тщательно и заботливо ухаживать за аппаратурой и приборами.
О любых неисправностях или поломках следует обязательно сооб­
щить учителю.
Быть дисциплинированным, внимательно следить за объяснения­
ми учителя и выполнять все письменные наставления и ука­
зания.
В случае возникновения каких-либо неясностей обязательно зада­
вать вопросы.
Своевременно выяснять, какие опасности могут встретиться в про­
цессе проведения эксперимента с данными веществами.
Всегда работать только с небольшими количествами веществ.
Начинать эксперимент только тогда, когда станет ясно, что и как
надо делать.
Иметь защитный фартук или халат для предохранения одежды.
Принимать все указанные в руководстве меры предосторожности
(надевать защитные очки, работать под тягой, за защитным экра­
ном и т.д.).
О любых ранениях немедленно сообщать учителю.
В случае неожиданных происшествий сохранять спокойствие и стро­
го выполнять указания учителя.
Знать местонахождение огнетушителя и аптечки.
Соблюдать правила предосторожности при обращении с реак­
тивами.
В школьных экспериментах нельзя применять взрывчатые вещества
и яды 1-го разряда. Яды 2-го и 3-го разрядов, а также огнеопасные
вещества могут быть использованы лишь под руководством учителя.
Меры предосторожности при обращении с реактивами
Не хранить реактивы в посуде, применяющейся для содержания пи­
щевых продуктов (например, бутылках из-под пива, банках из-под
повидла и т.д.).
Посуда, в которой сохраняются реактивы, должна иметь отличи­
тельные признаки.
Серная
кислота
кони..
H2S04
Яды 1-го разряда
Яды 2-го
и 3-го разрядов
Огнеопасные
вещества
Все обычные
реактивы
Реактивы не следует брать руками. После окончания экспер
тов руки следует тщательно вымыть.
В лаборатории не следует ни пить, ни есть. Не разрешается
использовать лабораторную посуду под продукты питания.
Нельзя пробовать реактивы на вкус, за исключением тех сл;
когда это делается по указанию учителя I
При определении запаха следует воздух с парами веществ подгонять к носу взмахом ладони!
Проводить эксперимент таким образом, чтобы исключить действие
вредных для здоровья газов на окружающих людей. Лучше всего
работать под тягой.
При работе с огнеопасными веществами следить, чтобы поблизості
не было открытого огня или сильно нагретых предметов (нагретых
плиток, горящего газа и т.д.К
Посуду с огнеопасными веществами сразу после их использования
следует плотно закрыть и убрать в безопасное место.
Первая помощь при ожогах или несчастных случаях
в процессе работы с реактивами
Происшествие
Первая помощь
Попадание едких
ществ на кожу
Попадание едких
ществ в глаза
Промыть большим количеством воды
Попадание едких ве­
ществ в рот и пище­
варительные органы
Промыть большим количеством воды
При попадании кислот: пить кашицу из
окиси магния
| При попадании щелочей: пить раствор ли
монной кислоты или очень разбавленный
раствор уксусной кислоты
Происшествие
Первая помощь
Отравление твер
Вызвать рвоту, например выпив 1%-ный
раствор сульфата меди(ІІ)
Отравление газами
Пострадавшего немедленно вывести на
свежий воздух
Ожоги
Не обрабатывать водой!
Волдыри от ожогов не вскрывать!
В любом случае пострадавшего после оказания первой помощи не­
медицинское
Яды
Вещества, даже
ма человека Они могут оказывать внешнее воздействие или же
попадать в организм через органы пищеварения, дыхания, попадаті
через раны или проникать через кожу человека Однако и многие
другие реактивы и химические вещества, не попавшие в список пепечисленных ниже ядов, также могут быть вредными для здоровья.
Подразделение
1-й разряд
Важнейшие представители
Мышьяк и его соединения
Фосфор (также и красный
фосфор)
эфиры фосфорной кислоты, обладаюинсектици
сульфида
ртути)
Синильная кислота и ее соли
2-й разряд
Бром
Фтористоводородная кислота
Бромэтан
Нитробензол
Трибромметан
Трихлорметан
Соединения урана
Подразделение
Важнейшие представители
3-й разряд
Аминобензол (анилин)
Растворы аммиака, имеющие концентрацию
более 10%
**
Соединения сурьмы
Уксусная кислота (от 80%-ной)
Соединения бария
Соединения свинца
Бромистоводородная кислота (от 15%-ной\
Хлорная кислота и ее соли
Хромовая кислота и ее соли
Соединения золота
Р астворимые гексацианоф ерраты
Иод
Соединения кадмия
Гидроксид калия
Гидроксид калия, растворы
Сероуглерод
Крезолы
Соединения меди
Формальдегид
Муравьиная кислота
5%-ного
Гидроксид натрия
Гидроксид натрия, растворы от 5%-ного
Нитриты
Щавелевая кислота и ее соли
Пентанол (амиловый спирт)
Фосфорная кисло га (от 50%-ной)
Азотная кислота (от 15%-ной)
Соляная кислота (от 15%-ной)
Серная кислота (от 15%-ной)
Соли серебра (за исключением хлорида,
бромида и иодида)
Соединения стронция
Соли цинка
Соли олова
I
I
I
I
I
I
I
Ядовитые газы
Важнейшие представители
4
Пары аминобензола (анилина^
Аммиак
Пары бензола
Хлор
Хлористый водород
Фтор
Окись углерода
Пары нитробензола
Пары ртути
Сернистый газ
Сероводород
Диоксид азота
Оксид азота
Пары четыреххлористого углерода
Огнеопасные вещ ества
Вещества, имеющие низкую температуру воспламенения.
Вещество
Класс опасности
Диэтиловый эфир
Бензол
Сероуглерод
Легкий бензин
Метилбензол (толуол)
Бутанол-1 (бутиловый спирт)
Легкий петролейный эфир
Скипидар
Аминобензол (анилин)
Бензальдегид
Нитробензол
Этаналь (ацетальдегид)
Этанол (этиловый спирт)
Метанол (метиловый спирт)
Пропанол-1 (пропиловый спирт)
Ацетон
Уксусная кислота
А-!
А-1
А-1
А-1
А-1
А-И
А-ІІ
А-ІІ
А-1II
А-1II
А-Ill
В-1
В-1
в-і
В-1
В-1
в-и
Взрывчатые вещества
Вещества, легко реагирующие со взрывом
Водород с воздухом или кислородом
Хлор с водородом
Метан с воздухом или кислородом
Оксид углерода с воздухом или кислородом
Магистральный газ с воздухом или кислородом
Ацетилен с воздухом или кислородом
Пары огнеопасных веществ в смеси с возду
хом или кислородом
Смеси газов
Хлораты с горючими веществами
Нитраты с горючими веществами
Натрий или калий с водой
7.3. Лабораторное оборудование
Тигельные
щипцы
Держатель
для пробирок
Ложка
для сжига
ния
Шпатель
Асбестовая
сетка
■
Ч
Газовая
горелка
Спиртовка
Треножник
Фарфоровый
треугольник
Штатив для пробирок
Подставка
для пробирки
Подставка для
сосуда для полумикроработ
О
Ерш
для мытья
пробирок
Штатив
И И
Штативное
кольцо
Муфта
S B
Лапка
Криглодонная
колба
Пневматическая
ванна
Промывалка
для газов
Пробирка
для полумикроработ
Плоскодонная
колба
Мерный
цилиндр
Аппарат
Киппа
Цилиндр
Шприц
Колба
Эрленмейера
Iконическая)
Промьі'
валка
Хлоркальциевая
( осушительная)
трубка
Пипетка
Палочка
Ступка
с пестиком
Трубка
оля ежи
гания
Коническая
воронка
Чашка для
испарения
Фарфоровая
лодочка
Капельная
воронка
Капельнища
Кристаллизатор
И
И
Часовое
стекло
Фильтрующая трубка
(пш£%һ°вЬІІІ
тигель
Пластинка
с углублениями
для капельных
проб
Б ут ы лка
с узким
горлом
Банка
с широким
горлом
Банка
с пипеткой
7.4. Методы работы и приборы дли проведения
экспериментов
Термометр
S
7.4.1. Разделение веществ
Испарение водного раствора
Чашку для испарения наполняют раствором не более чем наполовину.
При непрерывном перемешивании палочкой раствор нагревают на
маленьком пламени. Горелку убирают после того, как большая часть
растворителя испарилась. Оставшаяся часть быстро испаряется са­
ма за счет тепла, накопленного чашкой.
Фильтрование
Сложенный фильтр кладут в соответствующей величины коническую
смачивают
дой. Фильтруемую жидкость наливают в воронку по стеклянной па­
лочке, причем наполняют воронку жидкостью так, чтобы она не до­
ходила до края фильтра на 1 см. Доливать фильтруемую жидкость
следует после того, как большая часть первой порции профильтру­
ется. Скошенный конец воронки должен прилегать к стенке
стакана.
Отфильтро­
вываемое
вещество
Ф ильтр
из ваты
Фильтрат
ерегон ка
Перегонную колбу наполняют не более чем наполовину. Перед на­
гревом жидкости в колбе необходимо присоединить к отводной труб­
ке нисходящий холодильник, причем вода в нем должна идти на­
встречу стекающей жидкости (принцип противотока). Температуру
отходящих паров измеряют термометром (обратите внимание на его
пределы измерений)., причем его шарик должен быть опущен до уров­
ня отводной трубки. Колбу с жидкостью вначале нагревают большим
пламенем, а после начала кипения — маленьким пламенем. Для рав­
номерного кипения в колбу должны быть помещены кипятильники.
При фракционной перегонке следует предусмотреть смену прием­
ных сосудов при переходе от одного предела температур к другому.
Для перегонки горючих жидкостей не следует применять открытое
пламя!
Термометр
Выход
охлаждающей
воды
Вход
4 АГ
охлаждающей
воды
Перегон­
ная колба
Жидкость
Кипятильники
Холодильник
Приемник
Дистиллят
Очистка и осушение газов
Газы перед использованием обычно очищают и сушат. Жидкие осу­
шающие или очищающие вещества помещают в промывалки для газов,
а твердые - в осушительные трубки. В первом случае газ пропуска­
ют в трубку, конец которой опущен в осушительную жидкость. Выде­
ляющиеся ядовитые или вредные газы должны быть поглощены или
выпущены под тягу. Однако горючие газы не следует выпускать под
тягу.
Промывная
жидкость
ІГа з
Промывная
жидкость
I Этилен
1. Вода
2. Раствор гидрок­
сида натрия
Сжечь (предва­
рительно — про­
ба на гремучий
газ!)
Ацетилен
1. Раствор гидрок
сида натрия
2. Раствор би­
хромата калия и
серной кислоты
Сжечь (предва­
рительно — про­
ба на гремучий
газ!)
Хлор
Н асы щенный
раствор перманганата калия
Осушительная
жидкость
Способ
обезвреживания
Р
Хлористый
1водород
Углекислый
I газ
Концентрированная сеоная
кислота или
ХЛорид кадьция
Пропустить че­
рез натронную
известь
Концентрирован­ Пропустить че­
ная серная кис­ рез натронную
лота или хлорид известь
кальция
Вода
Концентрирован*
ная серная кис­
лота или хлорид
кцльция
Если необходи­
мо, пропустить
через натрон­
ную известь
Оксид
углерода
/
Раствор гидрок­ К ПНТТРНТПИПП ҒЧЯН^
ная серная кис­ рительно—про­
сида натрия
лота ңли хлорид ба на гремучий
кальция
I газ!)
Кислород
Вода
Д
\
и
п
ц
и
п
і
U
F
I
U
U
D
a
n
i
Концентрирован­
ная серная кис­
лота или хлорид
кальция
1
v
/
W
Л
O
С
l i k
М
Ь
п п о г т о о
I i p t / Д и с і *
Газ
Промывная
жидкость
Осушительная
жидкость
Способ
обезвреживания
Концентрирован­ Пропустить че­
ная серная кис- рез натронную
лота ңли хлорид известь
Сернистый
газ
КҢЛЬЦИЯ
Водород
1. Насыщенный Концентрирован* Сжечь (предва­
раствор перман­ ная серная кис­ рительно — про­
ба на гремучий
ганата калия
лота
газ!)
2. Раствор гидрок-!
сида калия
7.4.2. Улавливание газов
#
Улавливание газов путем вытеснения воздуха
При улавливании газов, плотность которых меньше плотности воз­
духа, открытый конец сосуда, в котором собирают газ, должен
быть обращен вниз. Для сбора тяжелых газов, напротив, открытый
конец сосуда должен быть обращен вверх. Га з следует пропускать
в сосуд достаточно продолжительное время. С вредными или ядови­
тыми газами необходимо работать под тягой.
t См. также: Ядовитые газы (стр. 223).
Воздух
Газ
Газ
Га
Воздух
1 [улавливаемый газ
Плотность р, г/л
Аммиак
Водород
0,77
0,089
Хлор
Хлористый водород
Углекислый газ
Сернистый газ
3,214
1,639
1,977
2,926
Іневматическое улавливание газов
{собирание над жидкостью)
Сосуд для улавливания заполняют запирающей жидкостью. Количе­
ство жидкости в пневматической ванне должно быть таким, чтобы
ванна могла вместить и всю жидкость из сосуда для улавливания
газа. После окончания процесса собирания газа трубку, через ко­
торую пропускали газ, сразу убирают, чтобы жидкость не попала
в сосуд, в котором выделялся газ. При проведении школьных экспе­
риментов следует вместо пневматической ванны и большого цилинд­
ра использовать маленькие приборы. В качестве запирающих жид­
костей следует применять лишь такие, в которых растворимость
собираемых газов достаточно мала.
Па
... к
Улавливаемый газ
Запирающая жидкость
Ацетилен
Этилен
' _*
Оксид углерода
Метан
Кислород
Азот
Оксид азота
Водород
Вода
.
*t
Концентрированный раствор
хлорида натрия
.
Хлор
Углекислый газ
Сероводород
7.4.3. Проведение реакций
Выделение газов при нагревании веществ
Твердые вещества нагревают в пробирках, а жидкие — в кругло­
донных колбах, причем в последнем случае не следует жидкость
нагревать слишком сильно, чтобы вместе с газом не начал обра­
зовываться пар.
Твердое
исходное
вещество
Газ
Газ
\шши/
Жидкость
(Н»СО«)
угольная
кислота
2НдО
оксид ртутиКИ)
—►н,о
+ СО,
вода
ДИОКСИД
углерода
—-►2 Нд
+ о,
ртуть
кислород
взаимодеиствии
гвердого вещ ества с жидкостью
Жидкость медленно прикапывают к твердому веществу. В случае
если к прибору присоединена промывная склянка, необходимо
использовать приспособления для выравнивания давления, чтобь
выделяющийся газ не смог пробулькивать через кран капельной
воронки.
Zn
ЦИНК
+ 2 Н* + 2 Clсоляная кислота
+ 2Н.О
карбид кальция
FeS
сульфид
железа (II)
вода
+ 2 Н+ + 2 а соляная кислота
Znf* + 2CI- + Н ,
хлорид цинка
Со(ОН>
гидроксид кальция
водород
+ С.Н,
ацетилен
Ft** +2CI- + H,S
хлорид желеэа(ІІ)
сероводород
Реакция между газообразным и жидким веществами
Газообразное вещество пропускают в жидкость* Газоподводящая
трубка должна быть достаточно глубоко опущена в жидкость, чтобы
выходящие пузырьки газа, проходя через жидкость, успевали бы с
ней прореагировать. Однако в случае газов, очень легко поглощае­
мых жидкостью, трубку не следует погружать глубоко.
Газ
\Ш
1 Вш 1
.
Жидкость
о
и
т
+
диоксид
углерода
SO,
+
сернистый газ
cos
диоксид
углерода
-
-
- —
______
Ж идко cm ь Н И
Са(ОН),
---- ►СаСО,
+ н ,о
гидроксид
кальция
карбонат
кальция
вода
н,о
— ►2 Н + + S O ,* -
вода
+
HsO
сернистая кислота
^
вода
н вс о ,
угольная
кислота
Реакция между газообразным
ізное вещество пропускают над твердым веществом, нахов трубке для сожжения. Твердое вещество помещают в тр>
фарфоровую лодочку или насыпают просто в виде слоя, зас обеих сторон стеклянной ватой. В большинстве случаев
іердое
Твердое вещество
Газ
Твердое вещество
Газ
NSWH///
а CI,
+
хлор
2 Na
2 NoCI
натрий
хлорид натрия
* SO,
+ S
О,
сернистыи газ
сера
кислород
м
о
и
+
диоксид
углерода
±2 СО
С
углерод
оксид углерода
Электролиз раствора
В раствор опускают два электрода, соединенных с источником тока
В электрическую цепь может быть включен какой-либо измеритель­
ный прибор или просто лампа накаливания. Если необходимо соби­
рать выделяющийся при электролизе газ, то-процесс следует осу­
ществлять в U-образной трубке, имеющей отводы.
+
_YY
+
О -
Газ
Электроды
Раствор
Раствор
Нейтрализационное титрование
концентрацию
ра кислоты или основания количественно определяют добавлением
раствора известной концентрации (нормальный, или титрующий, раствор).
Определенное количество (10 мл) анализируемого раствора помеща­
ют в стакан или широкогорлую коническую колбу Эрленмейера и до­
бавляют туда несколько капель индикатора. Затем к раствору в кол­
бе медленно прикапывают из бюретки титрующий раствор до тех пор»
покажет
лизации
покачивать, чтобы жидкость в ней перемешивалась* По окончании
реакции кран бюретки закрывают и по шкале бюретки устанавливают
объем раствора, пошедший на титрование. Исходя из количества за-
Титрующий
раствор
Титруемый
{анализируемый )
раствор
траченного раствора известной концентрации, рассчитывают массу
анализируемого вещества.
t См. также: Расчеты концентрации и массы вещества с использова­
нием данных титрования (стр. 119).
7.5. Качественные реакции
■
Окраска пламени (предварительная проба)
Окраска пламени горелки при внесении в него анализируемого ве­
щества на предварительно прокаленной палочке или проволочке.
*
Металл
Литий
Цвет
пламени
Красный Желтый Фиоле­
товый
Натрий
Калий
Кальций
Барий
Кирпично- Желто! красный зеленый
Медь
Зеленый
Точное определение может быть сделано лишь с помощью спектро­
скопа.
I
етод осаждения (реакции с выпадением осадка)
Многочисленные химические реакции, при которых в растворе встре­
чаются ионы трудно растворимых солей, выпадающих в осадок.
Наблюдаемая качественная
реакция
Определяемые Реагент
ионы
Ионы свинца
Осадок: черный сульфид свища
Сероводород
Pb2+ + S2-
Бромид-ионы
PbS
Раствор нитрата се Осадок: желтоватый бромид
серебра
ребра в азотной
Ад++ Вг~ 5£Т±АдВг
кислоте
растворим в концентрирован­
ном растворе аммиака
-J
Хлорид-ионы
Иодид-ионы
Раствор нитрата
серебра в азотной
кислоте
Раствор нитрата
серебра в азотной
кислоте
Осадок: белый хлорид серебра
Ag+ + CI-5=*AgCI
растворим в концентрирован­
ном растворе аммиака
Осадок: желтый иодид серебра
Ag+ + I-
5 =^ Ад|
1растворим в концентрирован­
ном растворе аммиака
Карбонат-ионы Раствор гидрокси­
да кальция
(диоксид
Раствор гидрокси­
углерода)
да бария
Сульфат-ионы Р аствор хлорида
бария в соляной
кислоте
Сульфид-ионы Раствор ацетата
свинца
Раствор нитрата
свинца
Осадок: белый карбонат кальци:
Са2+ + СО2-
СаС03
Осадок: белый карбонат бария
Ва2+ + СО2-
ВаС03
Осадок: белый сульфат бария
В а2+ + SO2-
BaS04
Осадок: черный сульфид свинца
Pb2+ + S2" * = * PbS
Цветные реакции
Химические реакции, при которых сливание растворов (или опускание
в раствор индикаторной бумажки) приводит к появлению окраски.
Определяемые
ионы
Наблюдаемая качественная
реакция
Реагент
....................................
Гидроксид-ионы
(избыток)
Лакмус
Фенолфталеин
Универсальная ин­
дикаторная бумага
Окраска: синяя
Окраска: красная (малиновая)
Окраска: различная; pH оп-1
ределяют путем сравнения
со шкалой окрасок
Ионы водорода
(избыток)
Лакмус
Метиловый оранже­
вый
Универсальная ин­
дикаторная бумага
Окраска: красная
Окраска: красная
Серная кислота,
сульфат железа(1П,
концентрированная
серная кислота
Возникновение кольца суль
фата нитроэожелеза(11)
F e (N 0 )S 0 4. Окраска: от
фиолетовой до коричневой
Нитрат-ионы
Окраска: различная; pH оп­
ределяют путем сравнения
со шкалой окрасок
Области применения индикаторов
щ ш ш т . I
I
I
Метиловый оранжевый
Метиловый красный
•Лакмус
Фенолфталеин
Определение аммиака и иона аммония
Определяемое
вещество
Реагент
Наблюдаемая качественная
реакция
Аммиак
Соляная кислота
Белый дым хлорида аммония
NH3 + HCI—* NH4CI
Ионы аммония
Гидроксид-ионы
Запах аммиака
4......... . - -
--------
—
-
-
ачественные реакции для и
рганических соединений
ипределяемые
соединения
Реагент
Наблюдаемые качественные
реакции
Алканали
Фу ксинсернистая
кислота
Окраска: красно-фиолетовая
(вследствие образования прс
дукта присоединения)
Белки
Концентрированная Окраска: желтая; при добав­
лении раствора основания —
азотная кислота
оранжевая (ксантопротеиновая реакция)
Раствор белка
Раствор гидроксида Окраска: красно-фиолетовая
калия; раствор су ль (биуретовая реакция)
j фата меди
Вещества с
кратными
*Бром
связями
Щ Ш .
^ 2
Реактив Байера—
Вагнера (раствор
перманганата калия)
Обесцвечивание вследствие
образования продуктов при­
соединения
Выпадение коричневых хлопь
ев оксида марганца(1\/)
При нагревании образуется
Вещества с вое- Реактив Фелинга
становительными [раствор свежеосаж кирпично-красный осадок окси­
свойствами
денного гидроксида да меди(1)
меди(1П в растворе
ВИННОЙ кислоты]
Свежеприготовлент
: ный аммиачный
Шрфк
•. ; раствор нитрата
Н и И Н ^ Н Ш В Іш серебра
При нагревании раствор ок­
рашивается в черный цвет
вследствие выпадения мелке
дисперсного серебра; сереб­
ряное зеркало на стенках
Крахмал
Раствор иода в
иодиде калия
Окраска: синяя
Целлюлоза
Раствор иодида в
хлориде цинка
Окраска: синяя
8. Техническая химия
8.1.Сырье для химических производств
Минеральное сырье
Источник сырья
Состаі
Применение
Ангидрит
Сульфат кальция CaS04
Сырье для производ­
ства серной кислоты
и сульфата аммония
Апатит
Фосфорсодержащий мине­
рал; содержит фосфат
кальция Са3(Р0 4)2 (в рас­
чете на дифосфорпентоксид
около 42%)
Сырье для производ­
ства фосфорных
удобрений, фосфор­
ной кислоты и фос­
фора
Боксит
Алюминиевая руда; содер­ Сырье для производ­
ства алюминия
жание алюминия от 50 до
70%, считая на А120 3; сре­
ди прочих соединений алю­
миния содержит гидроксид
А1(ОН)3, оксидгидроксид
АЮ (О Н ); примеси: оксид
железа(111), диоксид крем­
ния
Свинцовый
блеск
Свинцовая руда; содержа­
ние свинца до 86%, состоит
преимущественно из суль­
фида свинца PbS
Калийные соли
Калийные и магниевые ми­ Удобрение; сырье для
нералы соляных залежей;
получения гидроксид
содержат хлорид калия,
калия, карбоната ка-
Сырье для выделения
свинца и получения
сернистого газа (ди­
оксида серы)
8.1
Источник сырья
Состав
Применение
хлорид магния, хлорид
натрия, сульфат магния
и немного бромидов
лия, взрывчатых ве­
ществ, других соеди­
нений калия и брома
Известняк
Карбонат кальция; загряз­ Сырье для производ­
нен глиной, оксидами же­ ства извести, цемента!
леза, диоксидом кремния стекла и карбида каль
ция; флюс при произ­
и другими веществами
водстве стали; удоб­
рение; вспомогатель­
ное вещество при полу­
чении целлюлозы
Медистые
сланцы
Битумсодержащий рассланцованный мергель;
содержание меди от 0,6
до 3%, содержит сульфид­
ные медные руды (С u^eS J
CuFeS2, Cu2S), сульфиды
других металлов (железа,
цинка, свинца, серебра и
пр.), а также ряд других
соединений
Магнитный
железняк
Оксидная железная руда; Сырье для производ­
ства чугуна,' добавка
содержание железа 50—
70%; состоит в основном при производстве
стали (выплавка)
из оксида железа(11, 111)
Сырье для производ­
ства меди, в процес­
се которого получают
также ряд побочных
продуктов, например
серную кислоту, се­
ребро, свинец, герма­
ний и селен
Fe30 4
Пирит
Сульфидная железная ру­ Сырье при производ­
стве диоксида серы
да; содержание железа
33—45%, содержание серы и чугуна
32-48%; состоит из суль­
фида железа(ІI ) F eS2
Кварцевый песок Диоксид кремния SIO
Сырье для производ­
ства стекла, а также
для получения цемен­
та
8.1
Состаі3
Источник сырья
Применение
«
Сырье для произволства чугуна
Красный желез­
няк (гематит>
Оксидная железная руда;
содержание железа 35—
60%, состоит из оксида
железа(ИҺ Fe20 3
Каменная соль
Минерал соляных залежей; Сырье для производ­
состоит из хлорида натрия ства карбоната натри
гидроксида натрия,
NaCI
хлора, соляной кисло­
ты и других реагенто
используют при прои'
водстве мыла, в ка­
честве добавки в пи­
щу, как консервирую­
щее вещество
Цинковая
обманка
Цинкон)ая руда; состоит из Сырье для производ­
сульф|>іда цинка Z nS с при- ства цинка и серной
месью сульфида железа(| 1) кислоты
FeS
Органическое сырье
Источник сырья
Состав
Природный газ
Смесь газообразных ве­
Горючий бытовой газ;
ществ; в основном состоит сырье для нефтехими­
из метана; содержание ме­ ческих производств
тана достигает 95% СН4
Нефть
Смесь цепных и цикличе­
ских углеводородов; в сы­
рой нефти содержание уг­
лерода 80-87%, содержа­
ние водорода 9-14%
Применение
Сырье для получения
моторных топлив,
смазочных масел, па­
рафинов, нефтяного
кокса, а также основ­
ное сырье нефтехими­
ческих производств 1
8.1
Продолжение таблицы
Применение
Источник сырья Состав
Каменный уголь Минеральный уголь; в без­ Сырье для получения
водном угле около 83% С кокса и газа; топливо
и 5% Н; содержание воды
от 2 до 20%, горючих ве­
ществ примерно 90%
Бурый уголь
|Минеральный уголь; в без­
водном угле примерно
68% С и 5% Н ; содержание
воды около 55%,горючих
веществ до 40%
Сырье для газифика­
ции, коксования и дру-j
гих химико-техноло­
гических процессов;
топливо
Пищевые продукты;
Смесь сложных эфиров,
состоящих из глицерина и сырье для производ­
цепных карбоновых кислот ства мыла, красок,
косметических средств
и глицерина
Растительные
материалы (дре­
весина, хлопко­
вый пух, солома)
Растительная целлюлозная Сырье для производ­
ткань; обезвоженная дре­ ства древесного угля,
весина содержит целлюло­ целлюлозы, этилово­
зу (до 50%), сопутствующие го спирта, клеев,
полисахариды и другие ве­ крахмальных веществ
смолы
щества
]ырье из воздушной и водной среды
Применение
Источник
Воздух
Н20; содержит в
растворенном со­
стоянии многие
неорганические со­
ли и газы
Очищающее вещество, растворителі
теплоноситель (пар), хладоагент;
сырье для производства гашеной из
вести, синтез-газа, ацетилена, эти­
лового спирта; используется для
расщепления жиров и углеводов
Основные компо­
ненты: 78,1 об.%
азота,20,9 об.%
кислорода
Сырье для проведения реакций с кис­
лородом и азотом; хладоагент
8.2. Общие принципы и методы производства
Непрерывный процесс
Вид химико-технологического процесса, при котором исходное
сырье непрерывно подается в реакционные аппараты, химические
реагируют
юдится
| См. также: Производство чугуна (стр. 247); Обжиг извести (стр.25
Контактный способ производства серной кислоты (стр. 251); Синтез
аммиака (стр. 252); Производство водяного газа (стр. 254).
Периодический (прерывный) процесс
Вид химико-технологического процесса, при котором смешивание
реагирующих веществ, реакция и выделение продуктов реакции сле­
дуют друг за другом и периодически повторяются через определен­
ные промежутки времени.
Принцип противотока
Принцип химико-технологического процесса, при котором различные
вещества двигаются навстречу друг другу. Противоток применяют с
целью создания оптимальных условий для обмена веществ или энергий.
| См. также: Контактный способ производства серной кислоты
(стр. 251); Синтез аммиака (стр. 252).
Принцип цикличности процесса
Принцип химико-технологического процесса, при котором непрореа­
гировавшие и возвращенные из процесса исходные или вспомогатель­
ные вещества снова направляют в аппарат. Применение этого прин­
ципа способствует более полному и рациональному использованию
веществ. Чаще всего принцип используют в непрерывных процессах.
t См. также: Синтез аммиака (стр. 252).
Принцип кипящего слоя
Химико-технологический процесс, при котором газообразные исход­
ные вещества продувают через отверстия снизу аппарата, а находя­
щиеся в нем твердое исходные вещества при этом как бы "кипят” ,
находясь все время во взвешенном состоянии. При этом реакции про­
текают в самом кипящем слое.
f См. также: Производство диоксида серы (стр. 250); Производство
водяного газа (стр. 254).
I
.3. Основные химические производства
.3.1. Производство металлов
роизводство чугуна
Сырье: железная руда.
Вспомогательные вещества: кокс, воздух, добавки.
Химическая реакция: содержащийся в руде оксид железа восстанав
ливается оксидом углерода
♦ 2 Ғе + 3 СО,
F e,0, + 3 СО
дн
8.0 ккал/моль
Кокс сгорает до углекислого газа, при этом выделяется тепло, не­
обходимое для расплавления железа, шлаков, а также для проведе­
ния самой реакции.
94,0 ккал/моль
АН
* СО.
С + О,
Углекислый газ восстанавливается коксом до оксида углерода
СО, + C J
2 СО
АН = +41,2 ккал/моль
Реакционный аппарат: доменная печь
Устройство
для ввода шихты
Колошниковый
газ
I
Железная
рида, кокс,
сюбавки*
Доменная
печь
І
В
Шлак
Чугун
Общие принципы: непрерывность производства [однако шихтовка (за­
сыпание шихты) и выпуск чугуна все-таки периодические], противотел
Основной продукт: чугун.
Ж
Побочные продукты: шлак, колошниковый газ.
Производство стали
^ *
Сырье: жидкий чугун и воздух или оксиды железа и металлолом.
Вспомогательные вещества: добавки (например, обожженная из­
весть) .
*
Химическая реакция: содержащиеся в жидком чугуне в виде приме­
си сопутствующие элементы окисляются пропускаемым кислородом
(или воздухом) и с помощью добавленных оксидов удаляются в виде
шлака.
Основной продукт: сталь.
Побочные продукты: шлак, отходящий газ.
f См. также: Применение (стр. 262).
Алюмотермический способ производства железа
Сырье: оксид железа, порошок алюминия.
Вспомогательные вещества: воспламеняющие (инициирующие) ве­
щества.
Химическая реакция: смесь порошка алюминия с оксидом железа
помещается в тигель и поджиганием инициируется реакция
3 Fe,04 + 8 А І-- ►9 Ғе + 4 А140 ,
Д Н = —811 ккал/моль
Основной продукт: расплавленное железо.
Побочный продукт: шлак.
Производство алюминия электролизом расплава
Сырье: оксид алюминия.
Вспомогательные вещества: криолит, угольные электроды.
Химическая реакция: раствор оксида алюминия в расплавленном
криолите подвергается электрическому разложению
Катод:
2 А1»+ + 6 «- — ►2 АІ
Анод:
3 О*-
2С
►СО -j- СО, •+
■6 в**
AltO, + 2 С --- *>2 AI + СО + СО,
Реакционный аппарат: электролитическая ванна
^
Анод
Подвод
тока
Криолит
I
криолита
Железный
кожух
■
1
Расплавлен­
ный электро
лит
Катод
Алюминий
Уголь
шш
Застывшии
электролит
Подвод
тока
1
1
Основной продукт: алюминий.
Побочный продукт: отходящий газ.
\ См. также: Свойства (стр. 150); Применение (стр. 263).
Производство меди (сухой способ)
Сырье: медистые сланцы.
Вспомогательные вещества: воздух, добавки (кокс и кварц), сульфат
меди, серная кислота.
Химическая реакция: обогащенная руда обжигается в специальных
многоподовых -печах и разделяется в шахтных печах на шлак и мед­
ный штейн. Последний обрабатывается в барабанных печах, при этом
образуется сырая медь и содержащие диоксид серы отходящие газы
2 Cu,S + 3 0 , -- ►2 Со,О + 2 SO,
А Н *= - 9 3 ккал/моль
2 Си,О + Cu,S — ►6 Си + SO,
АН - +30 ккал/моль
Сырая медь очищается рафинированием с помощью электролиза.
Основной продукт: электролитическая медь.
Побочные продукты: газы, содержащие диоксид серы, пыль (содер­
жит свинец, цинк, рений и другие элементы), колошниковый газ, шлак,
анодный шлам (содержит селен, серебро, золото и другие элементы).
Производство цинка (мокрый способ)
I
Сырье: цинковая обманка
I
Вспомогательные вещества: воздух, серная кислота, цинковая пыль I
сульфат цинка
|і I
Химическая реакция: цинковая обманка обжигается, затем обожжен-1
ный материал обрабатывается серной кислотой. Полученный раствор I
сульфата цинка очищается от сопутствующих элементов и далее под I
вергается электролизу.
Щ 1
Основной продукт: электролитический цинк.
I
Побочные продукты: содержащие диоксид серы газы, остатки (содер-1
жат медь, кобальт, кадмий, индий и другие элементы).
I
| См. также: Свойства (стр. 168); Применение (стр. 263).
I
8.3.2. Производство основных неорганических
продуктов
I
Производство диоксида серы из сульфидных руд
I
I
Сырье: сульфидные руды (например, пирит), воздух.
I
Химическая реакция: сульфидные руды окисляются в специальных I
аппаратах (например, во вращающихся печах обжига, печах с кипя- I
щим слоем и т.д.) при температуре около 650°С
U FeS, + 11 О , -----►2 Fe2O s -+ 8 SO s
А Н = —822 ккал/моль
Продукты: содержащие диоксид серы газы обжига и огарки (напри­
мер, оксиды железа).
I
f См. также: Свойства (стр. 161).
1
Производство диоксида серы из ангидрита
Сырье: ангидрит или гипс, песок, глина, уголь.
Вспомогательные материалы: кокс, воздух.
Химическая реакция: исходные вещества нагреваются во вращающих­
ся печах до 1200°С. При этом сульфат кальция реагирует с углеро­
дом
2 C aS 04 + С -----►2 CaO + IS O , + С О ,
А Н = +130 ккал/моль
Из оксида кальция, песка и глины образуется цементный клинкер.
Продукты: содержащие диоксид серы газы, цементный клинкер.
Контактный способ производства серной кислоты
Сырье: содержащие диоксид серы газы, воздух.
Вспомогательные вещества: вода, серная кислота, катализаторы.
Химическая реакция: очищенный и осушенный газообразный диоксид
серы в смеси с воздухом пропускается в специальном аппарате над
смешанным ванадиевым катализатором при температуре 450°С, при
этом протекает реакция
кат.,450 ° С
2SO, + О, «
-±
2SO ,
АН
45,2 ккал/моль
пропускают
ную кислоту, а при последующем добавлении воды к этому раствору
получают серную кислоту.
Реакционный аппарат: контактная печь с теплообменником
Катализатор
Предварительно
нагретый
синтез-газ
Диоксид
серы, кисло­
роду азот
Триоксид
серыукисло­
роду азот
Контактная
печь
Теплообменник
принципы: непрерывный процесс, противоток,
ой продукт: серная кислота.
Синтез аммиака
Сырье: смесь азота и водорода.
Вспомогательные вещества: катализаторы.
газов
зованием аммиака
кат., 500 °С , 200ат
N, + 3 Н,
ДН
— — 2 NH,
22,0 ккал/моль
Реакционный аппарат: контактная печь
А зот , водород
< 0 4 Стальная
оболочка
Предвари­
тельно
нагретый
синтез-газ
Циркуля­
ционный
насос
Нагреватель
Дополни^
тельный
впуск холод­
ного газа
Катализатор !
Холодильник
Теплообменник
Общие принципы: непрерывность процесса, теплообмен, цикличность.
Основной продукт: аммиак.
f См. также: Свойства (стр. 157); Применение (стр. 260).
Обжиг извести
Сырье: известняк.
Вспомогательные вещества: кокс, воздух.
Химическая реакция: известняк термически разлагается в шахтных
печах при температуре около 1000° С. Необходимое для этого тепло
получается при сжигании кокса
СаСО,
СаО + С О ,
А Н = +42.7 ккал/моль
С + О,
СО,
АН
94,0 ккал/моль
Общие принципы: непрерывность процесса (однако как загрузка
осуществляются
чески), противоток.
Реакционный аппарат
Известняк,
кокс
Углекислый
газ
Нагрев
обжигаемого
материала
Зона обжига
Ю00°С
Предварительный
нагрев воздуха
Обожженная
известь
Воздух
л
I
Основной продукт: обожженная известь.
Побочный продукт: углекислый газ.
| См. также: Свойства (стр. 148); Применение (стр. 261).
Гашение извести
Сырье: обожженная известь, вода.
реакция: обожженная известь в гасящем
гирует с водой
СоО + Н ,0 — •>С о(О Н )£
А Н - -15 ккал/моль
Продукт: гашеная известь (пушонка).
8.3.3. Переработка угля и нефти
Коксование угля
«
Сырье: уголь.
Вспомогательные вещества: воздух, горючий газ.
Химическая реакция: нагревание угля в отсутствие воздуха приво­
дит к его термическому разложению и химическому превращению.
Основные продукты: кокс, горючий газ.
Побочные продукты: деготь, аммиачная вода, бензол.
f См. также: Применение (стр. 268).
Производство воздушного газа
Сырье: воздух, кокс или уголь.
Химическая реакция: реакция кислорода с раскаленным углем
С + О, — ►СОг
А Н = —94.0 ккал/моль
СОг + С 1 — *2 СО
А Н = +41,2 ккал/моль
Основной продукт: воздушный газ.
f См. также: Применение (стр. 267).
Производство водяного газа
Сырье: уголь или кокс, вода, кислород.
Химическая реакция: водяные пары (вместе с небольшим количеством
кислорода) реагируют с раскаленным углем
С + Н ,0 — »-С0 + Н,
АН *= +31,4 ккал/моль
С + О, — ►С02
АН = —94,0 ккал/моль
Реакционный аппарат: генератор Винклера
Смесь водяного
и воздушного газов
f
m
Уголь
Форсунки
A
9
to
*I
Воздуходувка
Кислород
или воздух
Общие принципы: непрерывность процесса, кипящий слой
Основной продукт: водяной газ.
f См. также: Применение (стр. 267).
Іереработка нефти
1
Сырье: нефть.
Переработка: первоначально от нефти отделяют сопутствующие ве­
щества
(песок,
воду)
и
газообразные
алканы.
Очищенную
нефть
на­
\
> гревают в трубчатых печах и подвергают разгонке (или вакуумной
перегонке) на фракции с определенными пределами температур кипения.
#
Газойль
Легкий
бензин
Тяжелый
бензин
Веретенное
масло
Машинное
масло
Цилиндровое
масло
Кубовый
остаток
(асфальт)
Керосин
Сырая
нефть
Газойль
Кубовый
остаток
Трубчатая Перегонная
печь
колонка (нормаль­
но* давление)
Трубчатая
печь
Перегонная
колонка (вакуум)
Продукты: легкий бензин, тяжелый бензин, керосин, газойль, сма>
эочные масла, асфальт.
I
Крекинг
Сырье: высококипящие нефтяные фракции.
Вспомогательные вещества: катализаторы.
Химическая реакция: при температуре около 500° С и давлении от
5 до 80 ат молекулы углеводородов расщепляются (каталитически
или термически) на более мелкие молекулы
■
С,Н It
С и »»
С*Н
С,Н4
С
+ 2 С2Н4 + С,И,
Iл
с ,н и
алкай
С.И.
+с
СН «
Ш Ш І
алкены
углерод
более низкокипящих углеводородов (топливо
нефтехимии)
8.3.4.Производство основных органических соединений
Производство карбида кальция
Сырье: обожженная известь, кокс.
Химическая реакция: исходные вещества — обожженная известь и
кокс — при температуре около 2000° С реагируют между собой с
образованием карбида кальция и оксида углерода
СоО + З С
С о С ,+ СО
ДН
+112 ккал/моль
Реакционный аппарат: электропечь
Электроды
Железный
кожух
Футеровка
из шамотного
Обожженная
известь, кокс
кирпиче
Расплавлемпъп
карбид
Выпускное
отверстие
(лётка )
Застывший
карбид
Угольные
пластины
Общие принципы: непрерывность процесса.
Основной продукт: карбид кальция.
Побочный продукт: оксид углерода.
| См. также: Свойства (стр. 148); Применение (стр. 265).
[роизводство ацетилена
Сырье: карбид кальция, вода.
Химическая реакция: карбид кальция в закрытых сосудах вводится
во взаимодействие с водой
СаС, + 2 Н ,0 -- ►Са(ОН), + С*Н,
ДН = - 3 4 ккал/моль
Основной продукт: ацетилен.
Побочный продукт: гидроксид кальция.
f См. также: Свойства (стр. 188).
Синтез метанола
Сырье: оксид углерода, водород.
Вспомогательные вещества: катализаторы.
Химическая реакция: синтез-газ при температуре около 370° С и дав­
лении до 200 ат восстанавливается каталитически (в качестве ката­
лизаторов используют оксиды цинка и хрома) до метанола
I
жат.
СО ■
+
•2 Н. 7 — » СН - о н
*-•*
АН = -2 1 ,7 ккал/моль
Основной продукт: метанол.
\ См. также: Свойства (стр. 193); Применение (стр. 265).
Производство этанола брожением (спиртовое брожение)
Сырье: крахмал, целлюлоза, сахар, фруктовые соки или отработан­
ные щелока целлюлозных производств.
Вспомогательные вещества: дрожжевые ферменты, вода.
Реакции: сырье превращают вначале в сбраживаемые сахара. Затем
сахарсодержащие растворы с добавлением дрожжей сбраживают при
температуре 25° С в бродильных котлах в течение нескольких дней
С ,Н и О ,
2 С ,Н ,- О Н + 2 С О ,
Из полученного таким образом этанолсодержащего раствора отгоняют
чистый этанол.
8.3
I
M
Основной продукт: этанол.
Побочные продукты: дрожжи, углекислый газ, более высокомолекуляр­
ные спирты.
• ■: Ж
\
Синтез этанола
Сырье: этилен, вода
?
Вспомогательные вещества: катализаторы.
Химическая реакция: к этилену каталитически присоединяется вода
-К Ч , - /Д
СН,=СН, + Н.О -j— t CHs- C H ,- O H
Основной продукт: этанол.
f См. также: Свойства (стр. 193); Применение (стр. 264).
Производство уксусной кислоты брожением
(уксуснокислое брожение)
Сырье: этанолсодержащие жидкости (вино, забродившие соки), кис­
лород (воздух).
Вспомогательные вещества: ферменты уксуснокислых бактерий.
Химическая реакция: этанол биокаталитически окисляется до ук­
сусной кислоты
пт,
|Я Я jЯ Н --В
С Н .-С Н .-О Н + о , ---- » СН з-СО О Н I н ,о
Основной продукт: уксусная кислота
f См. также: Свойства (стр. 201); Применение (стр. 264).
Выделение целлюлозы (сульфитный способ)
Сырье: древесина, гидросульфит кальция.
Вспомогательные вещества: вода
Химическая реакция: измельченную древесину в смеси с варочной
кислотой (раствор гидросульфита кальция) нагревают в автоклаве
при температуре около 130° С и давлении до 3 ат.
Полученную целлюлозную кашицу отделяют от варочной кислоты,
очищают, отбеливают и обезвоживают.
Основной продукт: целлюлоза
Побочный продукт: отработанный сульфитный щелок.
<
i
3.5. Технология производства высокомолекулярных
соединений
роизводство поливинилхлорида (ПВХ)
Сырье: ацетилен, хлористый водород.
Вспомогательные вещества: катализаторы.
Химическая реакция: ацетилен каталитически реагирует с хлористым
водородом с образованием винилхлорида
НС в СН + НСІ — * СН, - СНСІ
виннлхлорид
Виннлхлорид под влиянием катализатора полимериэуется
к&Т
л СН, - СНСІ — # .(- С Н ,-С Н С І-)л
поливинилхлорид
После распылительного высушивания полученной эмульсии получает­
ся порошок ПВХ.
Основной продукт: порошок ПВХ.
f См. также: Свойства (стр. 215); Применение (стр. 266).
Производство полиэтилена
Сырье: этилен.
Вспомогательные вещества: катализаторы.
Химическая реакция: этилен полимеризуется под влиянием катали­
заторов
'
л СН, *» СН, ^ * ( - С Н , - С Н , - ) л
полиэтилен
Основной продукт: полиэтилен.
\ См. также: Свойства (стр. 216); Применение (стр. 267).
Производство фенопластов
Сырье: фенол, метаналь (формальдегид).
Вспомогательные вещества: катализаторы.
Химическая реакция: исходные вещества перемешивают с катали­
затором и выдерживают до окончания реакции конденсации, а пер­
вой ступени конденсации синтезируются макромолекулы, имеющие
цепочечное отроение (резолы); на второй ступени конденсации р
зуются поперечные связи, в результате чего получают
емнопостроенные вещества (резитолы).
Основной продукт: фенольная смола (затвердевает лишь после даль,
нейшей переработки — резит).
І
f См. также: Свойства (стр. 215); Применение (стр. 266).
Синтез каучука
Сырье: различные углеводороды и другие вещества.
Вспомогательные вещества: катализаторы.
Химическая реакция: из исходных веществ в несколько стадий син­
тезируется бутадиен-1,3, который затем полимеризуется с образо­
ванием синтетического каучука
полимеризация
'
п С Н , = С Н —С Н = С Н , ------------------►( —С Н 2—С Н = С Н - С Н * - ) *
бутадиеновый каучук
Часто бутадиен-1,3 сополимеризуют с другими веществами, такими,
как стирол, аіфилонитрил и др.
Основной продукт: синтетический каучук.
f См. также: Резина, применение (стр. 266).
8.4.Промышленные продукты
Основные неорганические химикаты
Неорганические соединения, производимые промышленностью и яв­
ляющиеся в свою очередь сырьем для многих химико-технологиче»
ских процессов.
Название
Состав
Применение
Азотная
кислота
HN03
Производство удобрений, красите­
лей, лаков, пластмасс, лекарствен­
ных и взрывчатых веществ, а также
химических волокон
Аммиак
NH3
Производство азотной кислоты,
удобрений, соды; хладоагент
н2
Синтез аммиака, углеводородов,
метанола, соляной кислоты и т.д.
Применяется при автогенной сварке
и резке металлов
Водород
Название
Обожженная
известь
Состав
Применение
NaOH
гидроксид
натрия
Производство мыла и реактивов;
вспомогательное вещество при про­
изводстве целлюлозы и для очистки
жиров и минеральных масел
Добавка при производстве стали;
СаО
оксид кальция вспомогательное вещество при изго­
товлении сахара и получении соды;
сырье для производства гашеной из­
вести и карбида кальция; удобрение
Производство сероуглерода, красите­
лей, лекарственных и дезинфицирую­
щих препаратов, а также ядохимикатов; вулканизующий агент при произ­
водстве резины
ф
Производство удобрений, красителей,
химических волокон, пластмасс, ле­
карственных веществ; используется
при подготовке руд, очистке нефти;
осушитель
Серная
кислота
Na2C03
карбонат
натрия
Производство мыла, стекла, соедине
ний натрия, удобрений
Производство пластмасс, красителей,
лекарственных веществ, ядохимика­
тов; дезинфицирующее и отбеливаю­
щее средство
jfe:
Металлы и сплавы металлов
f См. также: Металл (стр. 13).
Железосодержащие металлы
Название
Состав
Чугун
Сплав железа с углеро­
дом, содержащий около
4% углерода:
серый ч угун
белый ч угун
Применение
Чугунное литье
Сырье для производства
стали
У глеродистые Сплавы железа с углеро­ Производство стальных
дом; содержание углеро­ изделий путем литья, валы
стали
цовки, протягивания или
да до 1,7%
ковки
Легированные Сплавы железа с углеро­
дом и легирующими до­
стали
бавками, улучшающими
отдельные свойства:
марганец до 14% (изно­
соустойчивость);
хром до 13% (твердость,
устойчивость к ржавле­
нию)
никель 25-36% (вязкость
почти никакого
нагревании)
18% (туговольфр*
плавкость);
(твердость
химическая
тойчивость)
Производство рельсов
Производство инструмен­
тов и шарикоподшипников
Изготовление измеритель­
ных приборов
Оборудование для протяж­
ки стали
Изготовление коленчатых
валов, осей и химической
аппаратуры
Другие металлы
Название
Применение
электропромышленности; п
жборов, сосудов, профилей
Алюминий
различных
мии: в спл
Свинец
В сплавах: материал для защиты от радиоактивного
излучения; производство кабелей и труб; для изго­
товления свинцовых аккумуляторов
Хром
Легирующая добавка; в качестве покрытия поверхзащиты
износа)
Медь
Электропроводящий материал в электропромышленно9 ти; при изготовлении труб для нагревания и охлаж­
дения в аппаратах для химической промышленности;
легирующая добавка
Марганец
Легирующая добавка
Никель
Легирующая добавка; в качестве покрытия поверхности других металлов (против коррозии и износа);
пластинки аккумуляторов; изготовление радиоламп
Серебро
Легирующая добавка; изготовление драгоценностей,
приборов, зеркальных
фотографии
ключателей, серебряных сое,
Цинк
В качестве покрытия поверхности жести, трубок,
проводов, гвоздей и других мзделий из сплавов же­
леза Производство жести, батарей для карманных
фонариков; легйрующая добавка
Олово
Легирующая добавка; в качестве покрытия поверх­
ности стальной жести (белая жесть)
т
-й---
Титан
Конструкционный материал; изготовление химической
аппаратуры
Сплавы
Название
Состав
Применение
Бронза
70-96% меди
30-4% олова
Изготовление деталей, находя­
щихся под большой нагрузкой,
и арматуры
Константан
60% меди
40% никеля
Электрические сопротивления
Латунь
54-90% меди
46-10% цинка
Производство проволоки, жести,
профилей, арматуры, деталей
для электропромышленности
60% меди
22% никеля
18% цинка
Материал для медицинских и точ­
ных механических приборов
86% меди
4% цинка
10% олова
Производство деталей машин
Томпак
(красное литье'
Основные органические химиі
Органические соединения, пр<
ляющиеся сырьем для многих
Название
Состав
Применение
Ацетальдегид СН ,СН О
Промежуточный продукт при произ­
водстве синтетического каучука,
этанола, уксусной кислоты, краси­
телей и лекарственных веществ
Этанол
Растворитель, горючее, ракетное
с,н.он
топливо, сырье для многих химико­
технологических процессов
(этиловый
спирт)
У ксусная
кислота
СН.СООН
Производство химических волокон,
негорючих пленок, красителей, ле­
карственных препаратов, парфюмер^
ных продуктов, растворителей; пи­
щевое и консервирующее вещество
Название
Применение
Б ензол
Растворитель; добавка к моторным
топливам; производство ядохимика­
тов, химических волокон, красителей,
лекарственных препаратов, моющих
веществ, синтетического каучука
Мочевина
Производство аминопласгов, медика
ментов; добавка к животным кормам
Карбид
кальция
Производство цианамида кальция,
пластмасс, синтетического каучу­
ка, химических волокон, раствори
телей, медикаментов, этанола, ук
сусной кислоты
рующее и консервирующе
производство пластмасс
Формаль
дегид
Метанол
Муравьиная
кислот а
НСООН
Смесь твер­
дых углево­
дородов
Фенол
Клетчатка
Почти чистая
целлюлоза
Пластмассы, эластомеры, химические волокна
Название
Состав
Аминопласты | Продукты поликон­
денсации аминов
(или мочевиньО и
формальдегида
Применение
Производство лаков, клеев,
замазок, слоистых пластиков,
прессующихся составов и изо­
лирующих материалов
Резина
Синтетический или
природный каучук,
вулканизованный
серой; эластичен
Шины для различных транс­
портных средств, плащи и за­
щитная одежда; приводные рем
ни, предметы массового по­
требления
Фенопласты
Продукты поликон­
денсации фенола
(или его гомологов)
с формальдегидом
Производство лаков, литьевой
смолы, клеев, замазок, слоис­
тых пластиков, прессовочных
масс
Поливинил­
хлорид
Продукт полимериза­ Производство арматуры, труб,
ции винилхлорида
аппаратуры для химических
производств, упаковочного ма­
териала
домашнего
обихода, пластин, пленок, по­
крытий для пола, шлангов; изо-]
ляционный материал для элект-|
ротехнической промышленности
Полиакрилонитрил
Продукт полимери­ Химическое волокно (вольпризации акрилонитрила ла, нитрон)
Полиамиды
Продукты полимери­
зации е-аминокапро­
новой кислоты
(капролактама) или
других веществ
Изготовление деталей для хи­
мической промышленности,
предметов массового потребле]
ния, мебели, армату ры, домашних1
■
приборов, пленок, канатов,
химических волокон (найлон,
капрон, дедерон)
Название
Состав
Применение
Полиэтилен
| Продукт полимериза-|Изготовление бытовых изде­
лий, упаковочных материалов,
ции этилена
труб, шлангов; изолирующий
материал в электротехнике
Полистирол
| Продукт полимериза Изготовление бытовых издеции стирола
лий, игрушек, упаковочных
материалов, деталей оборудо­
вания для химической про­
мышленности
химические
215).
Горючие газы
Согласно самому определению, это - газы, используемые для полу
чения тепловой энергии.
Название
Состав
Газы коксования Около 35% водорода
Около 20% оксида угле­
бурого угля
рода
Около 15% метана
Около .18% углекислого
газа
Около 11% азота______
Водяной газ
Применение
Бытовой газ,
промышленный газ
Окрло 30% оксида угле­
рода
Около 60% азота
Около 5% углекислого
Промышленный газ
Около 50% водорода
Около 40% оксида угле­
рода
Промышленный газ
Название
1
Состав
Применение
Газы коксования Около 50% водорода
Около 30% метана
каменного угля
Около 10% оксида угле­
рода
Бытовой газ,
промышленный газ
Природный газ
Промышленный газ,
бытовой газ
До 95% метана
Ш
,
Моторные топлива
Горючие вещества, используемые в двигателях внутреннего сгорания.
Применение
Название
Состав
Дизельное
топливо
Смесь алканов и цикличе­ Моторное топливо для
ских углеводородов с тем­ дизельных моторов
пературами кипения от
190 до 345°С
Карбюраторное
топливо
Смесь алканов (от пента- Моторное топливо для
на до додекана) и цикли­ автомобилей
ческих углеводородов с
антидетонаторными до­
бавками
8.5.Химическая промышленность*
Отрасль промышленности, в которой осуществляются химико-техноло­
гические процессы, производящие разнообразные товары и продукты,
необходимые народному хозяйству и населению.
Подразделение химической промышленности на отрасли
Отрасли химической промышленности
Переработка калийных и каменных солей
Переработка угля, нефти и газа
Тяжелый неорганический синтез
Тяжелый органический синтез
Отрасли горной и основхимической промыш­
ленности
*При переводе этого раздела опущены некоторые данные, пред­
ставляющие интерес только для ГД Р. — Прим. р е д .
Фармацевтическая химия
Производство пластмасс
Производство резины и асбеста
Производство химических волокон
Отрасли промышленнос­
ти пластмасс, синтети­
ческих волокон и каучуков
Промышленность специальных химических
и химико-технологических продуктов
Комбинат
Предприятие, в котором сырье используется для получения целого
ряда продуктов или в котором отдельные производства и цехи связа­
ны друг с другом сходными технологическими схемами и продукция
одного цеха является сырьем для другого цеха. Организация комби­
натов позволяет лучше и полнее использовать сырье, организовать
непрерывность производства, снизить себестоимость продукции в
результате концентраций и лучшей координации производства.
Научно-техническая революция при социализме
Закономерный процесс переворота производительных сил в социалис­
тическом обществе, означающий превращение науки в непосредствен­
ную производительную силу, а также качественное изменение мате­
риально-технической базы народного хозяйства, места и роли чело­
века в процессе производства.
Важнейшие признаки научно-технической революции:
развитие ядерной и атомной энергетики;
увеличение механизации, частичная или полная автоматизация про­
изводства;
постепенная химизация народного хозяйства;
перестройка способов обработки информации и документации с исполі
зованием современных электронных вычислительных машин;
развитие социалистической научной организации производства и ее
связь с крупнейшими научными исследованиями.
Химизация народного хозяйства
Внедрение достижений химии и химической технологии во все отрас­
ли народного хозяйства.
Совет экономической взаимопомощи (СЭВ)
Основанная в 1949 г. международная организация социалистических
государств с целью осуществления экономического сотрудничества.
Задачи СЭВ в области химии и химической промышленности:
координация народнохозяйственных планов с целью специализации
и координации производств;
координация инвестиционных планов (планов вложения средств) и совместных инвестиций;
координация исследовательских и конструкторских работ;
обмен конструкторскими и проектными разработками;
долгосрочное планирование многостороннего товарооборота
В 1971 г. принята комплексная программа социалистической эконо­
мической интеграции.
Углехимия
■
Основная область технической химии, использующей в качестве ос­
новного сырья бурый и каменный уголь. Цель состоит в облагоражи­
вании угля и дальнейшей переработке получаемых при этом продук­
тов.
Коксование, газификация, сухая перегонка, гидрирование при высо­
ком давлении.
Нефтехимия
■
Основная область технической химии, использующей в качестве
сырья нефть и природный газ.
Производство пластмасс, химических волокон, удобрений, моющих
веществ.
«о
конфигурация атомов в основном
Электронная
Приложения
состоянии
т
гн сч со ^ ю со
C
MC
MC
MC
MC
MС
МС
М
г см со ^ ю со
-1
см см см см см см см
«о
см
а>
LL
а э со C J
oS
c£
s
*=?
О
CL
3SS •=?
Ф H
s s
Cl cl 4 о
s Ф О C- CO
t=? CO CO >> <
tfowdan
см см см см см см см см
см см см см см см см см I см см см см см см см см
ф
см
сосососососососо
15 <
s
S
Du
g S о
e*
О
CL
О
jc
2 2 -0* cd а о
2 cd о а- о сч а о аз ^ й
"5
о
s
<^6*ОХ<
о
СО^ІЛСО^СООІ*-1
2 tfоийәц
«J 05— _
— w
Z! 5<c/) 0LcnCJ <
см со rf* lO со
g Иоибәц
оо
Продолжение таблицы
n n
г-н N со Т
Г
» |Л С
О
М NN N М М N
#
m
m m
*
n
m n
л
.
m
С
Осо со со со со со со со со
C4MNNC4NMMNC4
С
Оrf* ш со
о о о о о о о о о
О
О
Ю ІЛ
О
ОС
ОС
со со со со со со со со со со С
N N N
о о о о о о о
о о
о О О О
о о о о
г-
о о о о о о
со со со со со со со со со со
NN NN N N N N N N
о о о о о о о о о
О со со со со со со со со со со
Осо С
со со со со со со со со со со С
NC4MNNNNMMM
N N N
N N N N N N N N N N
со со со со со со со со со со со со со I со со со со со со со со со со
N N N N N N N N N N N N N
N N N N N N N N N N
N N N N N N N N N N N N N
N N N N N N N N N N
Р u^. <
пU —
е (/)(/)
.о
t E£
QC
° 5
®
(fl С
О t*
ІЛ ІЛ ІЛ
05 О ^
N «
^*
ІЛ со со со со со
Продолжение таблицы
со С
ОС
ОС
ОС
О t- ^
t4
*l> t4
* t>"
9 $OMd#y
t4
*
О
СO
OС
ОО
С CC COO
P
t ,
, Т Ш М і^ К
«о
Ш
_
* * * * * * * * * * * * * * *
м сч N м w
см
см
СОСОСОСОСОСОСОСОСОСОСОСОСО со со со со со
ю
fH
о о о о о
О О О о о о о о1™
о
о
«
со со со со со со со со со со со СО со со со со со со
С
МС
О^
СО
см см см см см см см
10
11
12
13
14
cmcmcmcmcmcmcmcmcmcmcm
05
смсмсмсмсмсмсмемсмсмсм
см см см см см см см
Tt«
•ЧГ
о
о о о о
о о о о о о
о
СОСОСОСОСОСОСОСОСО coco со со С
Осо со со со
см см см см
счсчсчсчсчсчсчсчсч см см см см см
см см см см
см см см см см см
10
10
10
о
о^■4
оfH о о
о о оГ-н о о о о о о
о»н ян
со со со со со со со со со со со со со со со со со со
см см см см см см см см
со со со со со со со со со со С
Осо со со со со со со
см см см см см см см см см см см см см см см см см см
•о
счсчсчсчсчсчсчсчсчсчсчсчсч см см см см см
ь. С
О -
и_ ОС <
CL
C
L з £ с
^ (/}
1
< и ш и ш
S
«
1§
X х
CD
S ш
©
<
Ю
3S
о
О ф «5
S
£
н
S
о5 *=5 о cd
ш
« а: эк л
° ~ ^Д &
*5G “S*
сх У
ф
С
£
S
S
3
ЩШЩШШЩШ
щ
О. р , е sd а* S ю >> сх
a* cd к о рил® *г’ 2 2 ф сйэа- й) а) о со >>
■ © • о - с н о ^ ж е с ^ с о ^ с п •Ө* 2 X Р=3 *
Ct
ос
І
£2-
а
S
S
а
3
а
О
ОО О •—
iCMCO^tOCOfr-COO О ^
2 2
0000000)0305050:0)05050505 О О О О О
5
І ІГОИЙӘП
с
с
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
ТАБЛИ Ц А
подгруппа
главная побочная
IV группа
подгруппа
ІП группа
подгруппа
П группа
подгруппа
водоро;
5
9.В1
2,0
2
3
1.S
м Na
19
I20
39.10
1КАЛЬЦИЙ
КАЛИЙ
29
____________ МЕДЬ
« .« 7
1
38
*>•
31
КАДМИЙ
56
17 Cs
6
I
79 196.97
Ң Аи
I
1 ЦЕЗИЙ
о.»
[223]
Свойства
оксидов:
La
ГАФНИЙ
182
204.37
... X I
831
217.19
11.9 К
[висм
1СВИНЕЦ
104 [260]
и ДС
(Ки>
КУРЧХГОВИЙ
АКТИНИЙ
140.12
в
59
140,91
1.1
Щ
ЦЕРИЙ
ПРАЗЕОДИМ
91 ^
7
Название
%
j
|м Р Ь
j ТАЛЛИЙ
Порядковый
номер
кислот ные
1 1
72 171.41
” Hf
ЛАНТАН
амфотерные
□
Благородные
ЦИРКОНИЙ
[226]
основные
Zr
м
5 7 *1 3 8 .9 1
1РАДИЙ
ФРАНЦИЙ
ү
СҮРЬІ
09 Ra
7 и рг
40 ял
1
88.91
ОЛОВО
1
РТУТЬ
ЗОЛОТО
I
ИНДИЙ
v
19 H g
№
ПУЩ}
11 In
80 200.59 181
188
е
51 1
Ва
БАРИЙ
I33
j ГЕРМАНИЙ
114,82
[
137.34
1
50 пм!
'}* Sn
49
d
|Ф0С»
72,59
ИТТРИЙ
'•’ C
г41
ТИТАН
'»О
1 ГАЛЛИЙ
112*40
и
22 47.901
.3 Т |
I32
1.3
j
132.91
к
1
Й .72
39
48
Ag
СЕРЕБРО
87
I
СКАНДИЙ
67.62
107.87
28,09
1,1Sc
СТРОНЦИЙ
РУБИДИЙ
[55
1
_________ ЦИНК
|Ш Т
КРЕМНИЙ j
21 «3* 1
65.371
с
Si
1
AI
Sr
47
И4
ИД
28,98
Щ
38
[УГЛЕРОД
18 Zn '■‘ G a
61 Rb
5
30
63.541
** Си
37
40.08
10 Са
” к
2,5
АЛЮМИНИЙ
МАГНИЙ
НАТРИЙ
4
13
24.31
22.919
в
|7|
12Л |
[в
БОР
БЕРИЛЛИЙ
11
и л
1.5 Ра
ПРОТАК­
ТИНИЙ
Атомная масса
Электроотрицательность
1
60
144Д4
61
tW 7] |<
« Nd Pm
НЕОДИМ
и I
ПРОМЕТИЙ j САМ*
5НТ0В Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА
[МИ ПЕРИОДАМИ)
подгруппа
главная
побочная
ппа
группа
VII группа
ппа
подгруппа
подгруппа
■ і ючная главная побочная главная побочна .ГЕЛИЙ
fSjMS
11.996
|Ю щ
3.5
.0
КИСЛОРОД
ФТОР
НЕОН
ям
2,5
СЕРА
ХЛОР
S IJ 4
■ *ДИЙ
24 s u n I
*■' С Г і
25
ХРОМ
МАРГАНЕЦ 1
3 4 п.к
м
[БРОМ
42
7.1 р о
11 Ғе '»Со
'•
Ni
ЖЕЛЕЗО
НИКЕЛЬ
КОБАЛЬТ
________________ 1 КРИПТОН
МОЛИБДЕН
ТЕХНЕЦИЙ [ __________
РУТЕНИЙ
53 us*
ы
27
83.881
” М о
101.07
45
102.91
46
Ю6.4
” Ru “ Rh !3 Pd
РОДИЙ
ПАЛЛАДИЙ
77
78
|54 идо
1
Хе
I КСЕНОН
74
289
58.71
44
ТЕЛЛУР
АЛ
28
43 ! » ] I
w Тс
Те
■
58.93
55,85
Кг
K J4
52 177,11
тм
26
136
79.91
" В г
СЕЛЕН
v
1
^МпІ
1
35
54.94
I83JB5
75
186.2
V
'■» R e
ВОЛЬФРАМ
РЕНИЙ
76
190.2
192.2
195.0 9
*•*Os « 1г ** P t
I
ОСМИЙ
ИРИДИЙ
ПЛАТИНА
8 6 (222]
ПОЛОНИЙ
■7 0
173.04
71 П4.97
” Yb 12 Lu
1ИТТЕРБИЙ ЛЮТЕЦИЙ
102
[75S]
(No)
НОБЕЛИЙ
103
[256]
Lr
Л0УРЕНСИЙ
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА! I
I
главная
подгруппа
( ТАБЛИЦА С I
IV
\
VII
VI
побочная побочная побочная побочная
54.94 26
22 47,90 23 » .9 4 24 51.996
Ti
1.6 V
1.6
ТИТАН
ВАНАДИЙ
ХРОМ
40
41
42
1,5
1.4
91,22
92.91
Сг
9 5 J4
1.8
поб
55.85127
ҒеГ
МАРГАНЕЦ
ЖЕЛЕЗО
43
44
[9 9 ]
191J7
2 Ru
Zr w Nb "Мо ,J Tel2
I
ЦИРКОНИЙ
НИОБИЙ
МОЛИБДЕН
ТЕХНЕЦИЙ
72
73
74 is3js
и W
75
ВОЛЬФРАМ
РЕНИЙ
178.49
3 Hf
160.95
15 Та
ТАНТАЛ
ГАФНИЙ
1.9
I
РУТЕНИЙ
2.2
РОД 1
= "1
7
7
I
Re м Os
1S8.2
76
190,2
ОСМИЙ
2,2
■
ИРИ
Я
89 * * [ 2 2 7 1 104 [260]
I
К1УРЧ1ДТ0ВИ
Свойства
оксидов:
Атомная
масса
основные
А
58
140.12
1.1
Се
в
Порядковый
номер
* *
90
А
Электроотрицательность
140.91
Н
232.04
ТОРИЙ
59
М
ПРАЗЕОДИМ
7 1” ТҺ
Символ
Название
газы
Н
ЦЕРИЙ
амфотерные
кислотные
*л
91 J» iJ 92
цг
Ра
ПРОТАК­
ТИНИЙ
УРАН
93 [ 237] 94f
и и N p ІР
НЕПТУНИЙ ПЯУ-
238.03
и
1
1
В д. и. МЕН
ПЕРИОДАМИ
VJH
Равная
подгруппа
ш
IV
главная главна
ж
ил/б
V
пп
V
1
главная
12,61
I4.W 7
I
.- * Ь
(5,37
IЦИНК
pAgp Cd
СЕРЕБРО I Кадмий
■^'*«180 w f t
4
золото
72,5™
w
‘""МП
II
III
III
A
I
n2»4014Q
49
U H g
РТУТЬ
^ДРГОН
33 I
Brl
r
I
* ШНИЙ l u u ,,,L ‘" '
Н
і ч 15о
ІеЛ nut I
інм
индий
[зд C l f
!ф о с ф о р
Cub Zn__
121.75
Р Sn
________олово
w n w f f i и?,»
,J
Til"
Pb
тдллнй
[СУРЬМД
£РОц
1,9
М
Кг
I КРИПТОН
152 til,so 53 «s.»
54 ізі.зв
M
ь
ІТЕЛЛУР
|°<* 2И.и|84
м
| ВИСМУТ
20!
н
ІЛОЛОНИЙ
КСЕН0И ,
ftb
г
I2 I0 J1 8 6
щ
У
ктдт
64 Wjs|65 імиійй"'— г-__________
''АД0ЛИНИМТЕРБИТЙ ьI «Г ^У |І^HҒo lҒ
U FV
2
^
а т“ “ '
—
7
^ ™ Ф т ш П , . г. Ғ г
69 іба.м§70 173 nil
1.2Т « . I , * , 1 71 »*Л7
ТтР’
1 ум».? і^и
^ТТЕРбИЙ ІЛЮ ТҒІши
Т
М
Ш
і, ң
щ
ш
т
■
■
_________________
С
і
Г
&
І
Ғ
1
*
^
ВК
~
бЁРКіШ РЛИФОР
L
-
ІМ
20.lT
4.0
2.5
^ 1 3 2
".9981 Ю
30.97
побочная nofinuuo ГАДЮАШНИЙ1
Н .М І3 0
I
ртСЛОРОД
И і 26^1^21$$
1.5
15.999
3,5
__________ [УГЛЕРОД
JJ
»
£ ^ вная главияJ rCBJ
|3.0
I
VII
^ и м іііо з М
ЗЙНШТЕЙ- .
'ННЙ
ІФЕРМИЙ
[^ Ш й коурЕНСНЙ
Важнейшие исследонании и открытия
в области химии
1744
1777
1785
Около
1800
1801
1811
1815
1824
1828
Открытие закона сохранения массы русским ученым Михаилом
Васильевичем Ломоносовым (1711—1765 гг.).
f См. также: Закон сохранения массы (стр. 63).
Объяснение процессов горения как реакции с кислородом фран­
цузским химиком Антуаном Лораном Лавуазье (1743-1794 гг.).
t См. также: Окисление (стр. 76).
Окончательная формулировка закона сохранения массы фран­
цузским химиком Антуаном Лораном Лавуазье (1743-1794 гг.).
f См. также: Закон сохранения массы (стр. 63 •).
Высказывание английским исследователем Джоном Дальтоном (1766—1844 гг.) основных положений атомной гипотезы:
каждый элемент состоит из одинаковых мельчайших части­
чек — атомов.
Формулировка закона постоянных отношений французским хи»
миком Жозефом Луи Прустом (1755—1826 гг.).
Установление итальянским физиком Амадео Авогадро (1776—
1856 гг.) факта, что одинаковые объемы всех газов при оди­
наковых температуре и давлении содержат одинаковое число
частиц.
"
~ ^
f См. также: Молярный объем (стр. 107).
Предложение шведского химика Йенса Якоба Берцелиуса
(1779-1848 гг.) ввести существующую и поныне систему сим­
волов и обозначений элементов и их соединений,
f См. также: Химические символы (стр. 18).
Синтез органического соединения — щавелевой кислоты — не­
мецким химиком Фридрихом Вёлером (1800-1882 гг.).
Синтез немецким химиком Фридрихом Вёлером (1800-1882 гг.).
из неорганического соединения - цианата аммония - органичөского соединения — мочевины.
П
1829 Расположение химических элементов в триады немецким хи­
миком Иоганом Вольфгангом Доберейнером (1780—1849 гг.).
1834 Открытие английским исследователем Майклом Фарадеем
(1791-1867 гг.) количественной зависимости между количе­
ством протекшего при электролизе электричества и количе­
ством выделившегося при этом вещества. Введение понятий:
электролиз, катод, анод, катион, анион. ^
\ См. также: Закон Фарадея (стр. 96).
Около Основополагающие открытия немецкого химика Юстуса Либи1840 ха (1803—1873 гг.) в области питания растений и почвоведения.
'^ *
/«йШ >
1840 Открытие русским химиком Германом Гессом закона, согласэнтальпии
о
начального
(ста 67)
1849 Синтез анилина русским химиком Николаем Николаевичем
Зининым (1812—1880 гг.).
1861
химиком
ром Михайловичем Бутлеровым (1828—1886 гг.).
1861
Александром
1868 Бутлеровым (1828 -loob гг.) теории строения органических
соединений и выяснение связи между строением и свойства­
ми органических соединений.
1865 Установление немецким химиком Августом Фридрихом Кекул
(1829—1896 гг.) структурной формулы бензола.
1867 Открытие закона действия масс норвежским математиком
Като Максимилианом Гульдбергом (1836—1902 гг.) и норвеж­
ским химиком Петеоом Вааге (1833—1900 rr.L Введение по­
нятия энергии активации
f См. также: Закон дейст
(сггр. 72); Энергия активации (стр. 68).
1869 Открытие русским химиком Дмитрием Ивановичем Менделее­
вым (1834—1907 гг.) периодического закона и систематиза­
ция им элементов в периодическую систему.
f См. также: Закон периодичности (стр. 41).
1869 Систематизация химических элементов на основе их атом­
ных масс немецким химиком Лотаром Мейером (1830—1895 гг.)
1883 Открытие явления электропроводности водных растворов кисоснований шведским химиком Сванте А
-1927 гг., лауреат Нобелевской премии
имических реакций голландВант-Гоффом (1852—1911 гг.,
лауреат Нобелевской премии 1901 г.).
| См. также: Скорость реакции (стр. 70).
1884 Установление французским химиком и физиком Анри Луисом
Ле Шателье (1850-1936 гг.) связи между условиями реакции
и положением химического равновесия.
t См. также: Принцип Ле Шателье (стр. 73).
Развитие
теории
электролитической
диссоциации
в
отношении
1887
водных растворов шведским химиком Сванте Аррениусом
(1859-1927 гг., лауреат Нобелевской премии 1903 г.).
f См. также: Диссоциация (стр. 82); Кислота (стр. 15); Осно­
вание (стр. 16).
»Разработка основ химико-технологического процесса получе­
1900 ния серной кислоты немецкими химиками Клеменсом Винкле­
ром (1838-1904 гг.) и Рудольфом Кничем (1854-1906 гг.).
t См. также: Конт актный способ производства серной кислоті
(стр. 251).
А
1900
соединений швейцарским
миком Альфредом Вернером (1866—1919 гг.).
f См. также: Комплексные соединения (стр. 17).
Около Теоретическое объяснение явления катализа немецким физи1900 кохимиком Вильгельмом Оствальдом (1853—1932 гг., лауреат
Нобелевской премии 1909 г.).
| См. также: Катализ (стр. 75).
1903— Синтез немецким химиком Эмилем Фишером (1852—1919 гг.;
-1907 лауреат Нобелевской премии 1902 г.) пептидов из а-аминокис­
лот; установление факта, что белки построены из а-аминокис­
лот.
1907 Техническое использование поликонденсации фенола с форм»
альдегидом для получения фенопластов бельгийским хими­
ком Лео Генриком Бакелендом (1863—1944 гг.).
| См. также: Производство фенопластов (стр. 259).
1908 Разработка основ технологии производства азотной кислоты
каталитическим окислением аммиака немецким физикохимиком Вильгельмом Оствальдом (1853—1932 гг., лауреат Нобе­
левской премии 1909 г.).
Около Разработка основ химико-технологического процесса синтеза
1910 аммиака немецкими химиками Фрицем Габером (1868—1934 гг
лаүоеат Нобелевской премии 1918 г.) и Карлом Бошем (1874—
Нобелевской премии
также
1911
Разработка новой модели атома, согласно которой ядра атома окру­
жены электронами, английским физиком Эрнстом Резерфор­
дом (1871—1937 гг., лауреат Нобелевской премии 1908 г.).
1913 Осуществление технологического процесса полимеризации
винилхлорида в поливинилхлорид немецким химиком Фрицем
Клатте (1880—1934 гг.).
1913 Дальнейшее развитие датским химиком Нильсом Бором
(1885—1962 гг.-; лауреат Нобелевской премии 1922 г.) атом­
ной модели Резерфорда и предложение новой атомной моде­
ли (модель Бора — Резерфорда), согласно которой электро­
ны в атоме обладают определенной энергией и вследствие
этого могут вращаться в электронной оболочке лишь на оп­
ределенных энергетических уровнях.
1916 Разработка теории атомной связи и ионной связи (ионного
взаимодействия) немецким физикохимиком Вальтером Косселем (1888—1956 гг.) и американским физикохимиком Гиль­
бертом Льюисом (1875—1946 гг.).
f См. также: Атомная связь (стр. 48); Ионная связь
(стр. 54).
ОколоСоветским химиком Николаем Дмитриевичем Зелинским
1920 (1861-1953 гг.) высказано предположение о том, что белки
могут иметь также и циклическое строение.
1920-Важнейшие исследования строения атома, приведшие к сов-1930 ременным представлениям о модели атома. В этих исследова­
ниях участвовали французский физик Луи Де Бройль (род.
в 1892 г., лауреат Нобелевской премии 1929 г.); немецкий
физик Макс Борн (1882—1970 гг., лауреат Нобелевской пре­
мии 1954 г.); австрийский физик Эрвин Шредингер (1887—
1961 гг., лауреат Нобелевской премии 1933 г.); немецкий фи­
зик Вернер Гейзенберг (1901—1976 гг., лауреат Нобелевской
премии 1932 г.); английский физик Морис Дирак (род 1902 г.,
лауреат Нобелевской премии 1933 г.).
f См. также: Модели атома (стр. 28).
1922 Выяснение, что каучук и другие природные и синтетические
материалы состоят из макромолекул немецким химиком Гер­
маном Штаудингером (1881—1965 гг., лауреат Нобелевской
премии 1953 г.).
1923 Формулировка нового определения понятий кислоты и основа­
ния, применимого и к неводным растворам, датским химиком
Иоганом Николасом Бренстедсм (1879-1947 гг.).
f См. также: Кислота (стр. 15); Основание (стр. 16).
Решение проблемы промышленного получения синтетическо­
го каучука советским химиком Сергеем Васильевичем Лебе­
девым (1874-1934 гг.).
Открытие
нейтронов
английским
физиком
Джемсом
Чедвиком
1932
(1891-1974 гг., лауреат Нобелевской премии 1935 г.).
f См. также: Нейтроны (стр. 29).
1939 Объяснение химической связи с помощью таблиц электроот­
рицательности американским химиком Лайнусом Полингом
(род. 1901 г., дважды лауреат Нобелевской премии - 1953
и 1954 гг.).
f См. также: Таблица электроотрицательности (стр. 56).
1939 Техническое осуществление производства искусственного хи­
мического волокна найлон на основе работ американского хи­
мика Вапласа Карозерса (1896—1937 гг.).
1940 Техническое осуществление производства искусственного
химического волокна перлон на основе работ немецкого хи­
мика Пауля Шлака,
f См. также: Полиамиды (стр. 266).
1951 Разработка модели полипептидной спирали американским хи­
миком Лайнусом Полингом (род. 1901, дважды лауреат Нобе­
левской премии — 1953 и 1954 гг.).
f См. также: Белки, вторичная структура (стр. 212).
1953 Объяснение структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты аме­
риканским биологом Джеймсом Уотсоном (род. 1928 г., лау­
реат Нобелевской премии 1962 г.) и английским молекуляр­
ным биологом Френцисом Криком (род. 1916 г., лауреат Но­
белевской премии 1962 г.).
1953 Объяснение первичной структуры инсулина английским био­
химиком Ф. Сэнгером (род. 1898 г., лауреат Нобелевской
премии 1958 г.).
Около Исследование механизма радикальных химических реакций
1954 советским физикохимиком Николаем Николаевичем Семено­
вым (род. 1896 г., лауреат Нобелевской премии 1956 г.) и
американским физикохимиком Сирилом Хиншельвудом (род.
1898 г., лауреат Нобелевской премии 1956 г.).
Открытие механизма биосинтеза рибонуклеиновой и дезокси­
рибонуклеиновой кислот американским биохимиком Артуром
Корнбергом (род. 1918 г., лауреат Нобелевской премии 1959 г.)
и испанским биохимиком Северо Очоа (род. 1905 г., лауреат
Нобелевской премии 1959 г.).
1931
Предметный указатель
А
Авогадро число 105
Азот, свойства 155
Азота
диоксид, свойства 156
оксид, свойства 155
подгруппа 154
Азотная кислота
применение 260
свойства 156
Аккумулятор свинцовый 93
Активация 69
Аланин, модель молекулы 198
Алканали, качественные реак­
ции 241
Алканы (парафины) 185
Алкены (олефины) 185
Алкил 175, 179
Алкины (ацетилены) 185
Алмаз
атомная решетка 38
свойства 151
Альдегиды
реакции 195
свойства 194
Алюминий
применение 263
производство 248
свойства 150
Алюминия
гидроксид, свойства 150
оксид, свойства 150
Алюмотермический способ 248
Амальгама 168
Амиды кислот, свойства 202
Амилоза, структура 208
Амилопектин, структура 208
Аминобензол, свойства 202
Аминокапроновой кислоты лактам
(в -капролактам), свойства 203
Аминокарбоновые кислоты 198
Аминокислоты
диссоциация 210
реакции 210
Аминопласты, применение 266
Амины, свойства 201
Аммиак
качественные реакции 240
применение 260
свойства 157
синтез 252
t
Аммония
ионы, качественные реакции 240
сульфат, свойства 157
хлорид, свойства 157
Амфотерность 83
Ангидрит, применение 242
Анилин см, Аминобензол
Анионы 35
Апатит, применение 242
Аррениуса определение
кислоты 15
основания 16
Атом 27
возбужденное состояние 30
модели 28
оболочка 29
основное состояние 30
периодичность изменения
строения 42
ядро 27
Атомная решетка 38, 48
Ацетальдегид (этаналь)
модель молекулы 194
применение 264
свойства 196
Ацетаты 201
Ацетилен (этин)
модель молекулы 186
производство 257
свойства 188
связи в молекуле 52
Ацетон (пропанон)
модель молекулы 197
свойства 197
Б
Барий, качественные реакции
238
Белки
глобулярные (сферопротеи*
ны) 212
качественные реакции 241
свойства 210
структура вторичная 212
—первичная 212
— третичная 213
— цепи 212, 213
фибриллярные (склеропротеины) 212
Бензальдегид» свойства 196
Бензол
модель молекулы 186
применение 265
производные, номенклатура
182
свойства 189
связи в молекуле 53
Биокатализ 75
Биокатализатор 75
Биоксит, применение 242
Бора подгруппа 149
Бренстеда определение
кислоты 15
основания 16
Брожение
спиртовое 257
уксуснокислое 258
Бром
качественные реакции 241
свойства 164
Бромид-ионы, качественные
реакции 239
Бромиды 165
Бромистый водород, свойства
164
Бронза, применение 264
Брутто-формула 130
Бурый уголь, применение 245
Бутадиен, связи в молекуле 52
Буферные растворы 87
В
Валентность элемента 58 — 60
и заряд иона 60
и номер главной подгруппы
44
стехиометрическая 58
Вещество 12
смесь 13
чистое 12
Взрывчатые вещества 224
Винилхлорид (монохлорэтилен),
свойства 190
Винклера генератор для произ­
водства водяного га за 254
Виноградный сахар см. Глюкоза
Висмут, свойства 159
Вода
применение 245
состав 245
Водород
вероятность местопребывания электронов 31
применение 260
свойства 143
связь в молекуле 50
Водорода ионы, качественные
реакции 240
Воздух
применение 245
состав 245
Восстановители 76
качественные реакции 241
Восстановление 76
Время, единицы 97
Выпадение осадка 77
Высокомолекулярные вещества
17, см . также Макромолекулы
щ
с
Г
Г аз
водяной, применение 267
— производство 254
воздушный, применение 267
— производство 254
выделение при взаимодей­
ствии твердого вещества
с жидкостью 235
— при нагревании 234
горючий, применение 267
коксования угля 267, 268
осушение 230 — 232
очистка 230 — 232
природный, применение 268
реакция с жидким веществом
235
— с твердым веществом 236
улавливание 232 — 234
ядовитый 223
Галогенирование 79
Г алогенпрои зводные
органических соединений 174
свойства 189
Галогены 163
Гальванический элемент 92
вторичный 93
коррозионный 95
локальный 94
первичный 93
Гашеная известь см. Кальция
гидроксид
Гексадекановая кислота, модель
молекулы 39
Гесса закон 67, 125
Гибридизация 34
Гидратация 79, 82
Гидрирование 79
Гидроксид-ионы, качественные
реакции 240
Гидролиз 77, 88
степень 89
Главные подгруппы
1-я 143
И-я 147
Ill-я 149
KV-я 150
V-я 154
VI-я 159
VII-я 163
Vilf-я 165
Гликопротеиды 214
Глицерин
свойства 193
эфир масляной кислоты, мо­
дель молекулы 204
Глюкоза, свойства 205
Глюконовая кислота 206
Глюкуроновая кислота 206
Гомологи 173
Гомологический ряд 172
Графит
атомная решетка 38
Давление
единицы 97
парциальное 73
Двойной электрический слой 90
Дегидрирование 80, 193
Дикарбоновые кислоты 198
Димеризация 79
Дипептид, модель молекулы 211
Диполь 37
Диссоциация 82, 200, 210
воды 84
константы 85
степень 85
уравнение 27
—составление 27
Дифосфорпентоксид, свойства 158
Длина, единицы 97
Доменная печь 247
Дуропласты 214
Е
Единицы 97 —99
Едкий натр см. Натрия гидроксид
Едкое кали см. Калия гидроксид
Ж
Железа
подгруппа 170
сплавы 262
сульфид, свойства 170
Железо
применение 262
производство 247, 248
свойства 170
Жирные масла 204
Жиры
применение 245
свойства 204
Закон
действия масс 72
— в расчете константы равно­
весия 126 — 128
периодичности 41
разбавления 86
сохранения массы 63
Замещение 188, 211
Золото, свойства 167
и
Известняк см. Кальция карбонат
Изомерия 173
Изотопы 34
Ингибирование 75
Ингибиторы 75
Индикаторы, области применения
240
Инертные (благородные) газы 165
Инициирование 79
Инсулин, структура цепи 212
Иод, свойства 165
Иодид-ионы, качественные реак­
ции 239
г
Иодиды 165
Йодистый водород 165
Ионная решетка 39, 54
Ионное
взаимодействие см. Связь
ионная
произведение воды 85
Ионы 35
биполярные 36
заряд и валентность 60
комплексные 36
центральные 36
Исходные вещества 61
К
Калий
качественные реакции 238
свойства 145
Калийная селитра см. Калия
нитрат
Калийные соли, применение 242
Калия
бихромат, свойства 146
гидроксид, свойства 145
карбонат, свойства 145
нитрат, свойства 145
перманганат, свойства 146
хромат, свойства 146
Кальций
качественные реакции 238
свойства 148
Кальция
гидроксид» производство 253
- свойства 148
карбид, применение 265
— производство 256
— свойства 148
— карбонат, применение 243
— свойства 148
оксид, применение 261
— производство 252
— свойства 148
сульфат, свойства 149
Каменная соль, применение 244
Каменный уголь, применение 245
Карбонат-ионы, качественные
реакции 239
Карбонаты 152
Карбоновые кислоты
номенклатура 198 — 199
реакции 200
свойства 198
Катализ 75
отрицательный 75
положительный 75
Катализатор 74
Катионы 36
Каучук
применение 266
синтез 259
Кварцевый песок, применение 243
Кетоны, свойства 196
Кислород, свойства 160
Кислородные производные
органических соединений 175
реакции 191
свойства 190
Кислоты 15
номенклатура 140
сила 86
Клетчатка, применение 265
Коксование угля 254
Количество
вещества молярное 105
—единицы 99
тепла, единицы 98
электричества, единицы 98
Комбинат 269
Комплексные
ионы 17
соедйнения 17
— номенклатура 141
Конденсация 78
Константа
диссоциации 83
— кислотная 83» 86
— основная 83» 86
нестойкости комплекса 87
образования комплекса 87
равновесия 73
скорости реакции 71
Константан, применение 264
Контактная печь
для производства аммиака 252
- серной кислоты 251
Концентрация 108
единицы 108
расчет 113 — 121
Координационное число 36
Коррозия электрохимическая 94
Красный железняк (гематит),
применение 244
Крахмал
качественные реакции 241
свойства 207
Кремний, свойства 153
Кремния диоксид» свойства 153
Кристаллы, ионные 54
— единицы 97
молекулярная 99
—относительная 105
молярная 106
- единицы 99
- элементов и соединений 100103
расчеты при химической реак­
ции 121
Массовое число 28
Массовый процент 109
в расчете концентрации 113
Меди(М)
оксид, свойства 166
сульфат, свойства 166
Медистые сланцы, применение 243
Медь
качественные реакции 238
' металлическая решетка 39
применение 263
производство 249
свойства 166
Л
Мельхиор, применение 264
Металлическая рэшетка 39, 56
Металлы 13, 42
виды 13
производство 247
температура плавления 13
Метан
модель молекулы 186
свойства 188
Метиловый спирт
модель молекулы 191
применение 265
свойства 193
синтез 257
Миоглобин 213
Модель 28
Модификации 38
Молекула 37
Молярность 110
в расчете концентрации 115
Молярный процент 110
в расчете концентрации 115
Моль 106
Монокарбоковые кислоты 198
Моносахариды 205
Монохлорэтен, модель молекулы 389
Монохлорэтилен, свойства 190
Мочевина
применение 265
Лабораторное оборудование 224 227
Латунь, применение 264
Лепланше элемент 93
Ле Шателье принцип 73
Лиганды 36
названия 142
Липопротеиды 214
Литий, качественные реакции 238
Лошмидта постоянная 105
Ляпис см. Нитрат серебра
М
Магнит, свойства 147
Магнитный железняк, применение
243
Магния оксид, свойства 148
Макромолекула 37
Мальтоза, свойства 207
Марганец, применение 263
Марганца
оксид, свойства 170
подгруппа 169
Масса
атомная 99
- абсолютная 104
- относительная 105
свойства 202
Мощность, единицы 98
Муравьиная кислота
модель молекулы 198
применение 265
свойства 200
Мышьяк, свойства 158
Н
Напряжение, единицы 98
Натриевая селитра см . Натрия
нитрат
Натрий
качественные реакции 238
свойства 144
Натрия
гидрокарбонат, свойства 145
гидроксид, применение 261
—свойства 144
карбонат, применение 261
— свойства 144
нитрат, свойства 145
хлорид, ионная решетка 39
— свойства 145
Научно-техническая революция 2Ө9
Нашатырь см. Аммония хлорид
Негашеная известь см. Кальция
оксид
Нейтрализация 77
Нейтроны 28, 29
Неметаллы 14, 42
Нефтехимия 270
крекинг 256
переработка 254
применение 244
Неэлектролиты 90
Никель, применение 263
Нитрат-ионы, качественные реак*
ции 240
Нитробензол, свойства 203
Нитросоединения, свойства 202
Нормальность 110
в расчете концентрации 116
Нуклеопротеиды 214
Нуклоны 28
О
Обратимые реакции 71
Обрыв цепи 80
Объем
единицы 97
молярный 99, 107
реагирующих веществ, расчет 123
Объемный процент 109
в расчете концентрации 114
Огнеопасные вещества 223
Окисление 76
альдегидов 195
спиртов 192
углеводородов 187
Окислитель 76
Окисл ител ьно-восст ановительные реакции 75
Окислительное число см . Сте­
пень окисления 59
Окись углерода см . Углерода
оксид
Оксалаты 201
Оксиды 15
амфотерные 15
кислотные 15
основные 15
элементов главных подгрупп 43
Оксикарбоновые кислоты 198
Олигосахариды 205
Олово
применение 263
свойства 153
Орбитали 32
перекрывание 48
электронные 29
Основания 16
номенклатура 139
сила 86
Оствальда закон разбавления 86
Отрасли химической промышлен­
ности 268 - 269
Отщепление см . Элиминирование
Ц
П
Парафин, применение 265
рН-величина 85
в расчете концентрации 120
Пентоксид фосфора см. Фосфора
оксид
Перегонка 229
Перенос протона 77
Периодическая система элемен*
тов 41
группы 42
изменение свойств 45 — 46
периоды 41
Пирит, применение 243
Пиролюзит см. Марганца оксид
Питьевая сода см. Натрия гидрокарбонат
Пластмассы 214
применение 266
Плотность
единицы 97
металлов 13
в расчете концентрации 118
элементов и соединений 100 —
103
Площадь, единицы 97
Побочная подгруппа
11-я 167
IV-я 168
Vfl-я 169
VII 1-я 170
Поваренная соль см.. Натрия
хлорид
Полиакрилонитрил, применение 266
Полиамиды
применение 266
свойства 216
Поливинилхлорид
применение 266
производство 259
свойства 215
Поликонденсация 78
Полипептиды
свойства 211
структура цепи 212
Полисахариды 205
Полистирол
применение 267
свойства 216
Полиэтилен
применение 267
производство 259
свойства 216
Полуметаллы 14
Порядковый (атомный) номер 29,
41
Поташ см. Калия карбонат
Потенциал
стандартный 91
' электродный 90
Превращение 69
Природный газ, применение 244
Присоединение 78, 188, 195
Продукты реакции 61
Протеиды 213
Противоионы 17
Протоны 28, 29
Р
Работа, единицы 98
Радикалы 175
Разделение веществ 228
Раствор
истинный 80
коллоидный 80
концентрированный 80, 81
насыщенный 80, 81
разбавленный 80, 81
Растворение, скорость 81
Растворенное вещество 82
Растворитель 81
Растительные материалы, приме­
нение 245
Расчет состава смесей 112
Реагирующие вещества 61
Реактивы
меры предосторожности при
обращении 219
первая помощь 220
Реакции
биуретовая 241
качественные 238 —241
—окраска пламени 238
—на органические соединения
241
ксантопротеиновая 156,241
осаждение 239
серебряного зеркала 241
ступенчатые 78
химические 61
—предпосылки протекания 68
—в растворах 80 —89
—течение 69
—условия протекания 62
цветные 239 —240
экзотермические 65
электродные 93, 94, 95, 96
электрохимические 89 —96
эндотермические 65
ячейки 93
Резина, применение 266
Рост цепи 79
Ртути(И) оксид, свойства 168
Ртуть, свойства 168
с
-
I
Сахарная кислота 206
Сахароза, свойства 207
Свинец
применение 263
свойства 153
Свинца ионы, качественные реак­
ции 239
Свинцовый блеск, применение 242
Связи
атомные (ковалентные) 48 —
53
двойные 51
— изолированные 174
— куммулированные 174
— сопряженные 174
ионные 54
координационные 55
металлические 56 простые (одинарные) 50, 172
тт» 49
а - 48 — 49
сравнение различных видов 57
тройные 52
химические 48 — 57
Селен, свойства 162
Сера
модель молекулы 40
применение 261
свойства 160
Серебра
ионы, качественные реакции
241
нитрат, свойства 167
хлорид, свойства 167
Серебро
применение 263
свойства 167
Серная кислота 162
применение 261
производство (контактный
способ) 251
Сернистая кислота 161
Сероводород, свойства 160
Сероуглерод см. Углерода ди­
сульфид
Серы
диоксид, производство 250
— свойства 161
триоксид, свойства 151
Сила, единицы 97
ш
Сила тока, единицы 98
Скорость
единицы 97
растворения 81
реакции 70
Совет экономической взаимопо­
мощи 270
Сода см . Натрия карбонат
Соединения высокомолекулярные
171
неорганические, бинарные 137
— номенклатура 137
органические 171
— виды 14
— качественные реакции 241
— номенклатура 175
— производные 174
— номенклатура 179
— систематические названия
175
Дг
— тривиальные названия 176
производство 259
Соли 16
номенклатура 140
образование 200, 211
Солодовый сахар см. Мальтоза
Соляная кислота см . Хлористый
водород
Сопротивление, единицы 98
Спин 32
Спирты
реакции 192
свойства 191
Сплавы, применение 264
Способность к ионизации 90
Сталь
легированная 262
применение 262
производство 248
углеродистая 262
Станнаты 153
Степень
гидролиза 89
окисления 59
Структура 38
Структурные признаки 38
Сульфат-ионы, качественные
реакции 239
Сульфаты 162
Сульфид-ионы, качественные
реакции 239
Сульфиты 161
Сырье для химических произ­
водств
из водной среды 245
из воздушной среды 245.
минеральное 242 — 244
органическое 244 — 245
Т
Таутомерия 205
Температура, единицы 98
Теплота
образования связи молярная
66
------ расчет 124
реакции, молярная 64
Терефталаты 201
Терефталевая (бензолдикарбоно*
вая-1,4) кислота, свойства 201
Термопласты 214
Тетрамминцинк-ион 56
Тетрахлорметан, свойства 190
Техника безопасности 219
Титан, применение 263
Титрование
нейтрализационное 238
для определения концентра*
ции 119
— массы вешества 119 — 120
Томпак, применение 264
Топливо моторное
дизельное 268
карбюраторное 268
Трихлорметан, свойства 190
Тростниковый сахар см. Сахароза
Трубчатая печь для вакуумной пе­
регонки нефти 255
у
Углеводороды
ароматические 185
реакции 187
свойства 185
с неразветвленной цепью («-со­
единения), номенклатура 176
с разветвленной цепью (изосоединения), номенклатура 178
Углеводы, свойства 205
Углекислый газ см. Углерода
диоксид
Углерод, свойства 151
Углерода
диоксид, свойства 152
дисульфид, свойства 152
оксид, свойства 152
подгруппа 150
соединения, изомерные 173
—насыщенные 171
—ненасыщенные 171
—цепные 171
—циклические 171
Углехимия 270
Уголь, переработка 254
Угольная кислота
диамид, свойства 202
свойства 152
Уксусная (этановая) кислота
применение 264
производство 258
свойства 201
этиловый эфир 203
Упругость растворения см. Спо­
собность к ионизации
Уравнение
реакции 22
—расчет коэффициентов 24 26
—составление 24 - 26
—способ написания 23
смешивания 112
Ускорение, единицы 97
Ф
Фарадея
законы 96
—в расчете количества ве*
ществ, выделившихся при
электролизе 129
постоянная 111
Фенол
модель молекулы 191
применение 265
свойства 194
Фенолы, свойства 191
Фенопласты
применение 266
производство 259
свойства 215
Фильтрование 228
Формальдегид (метаналь)
применение 265
свойства 196
Формиаты 200
Формула 18
виды 20
составление 21 — 22
способ написания 20
структурная 20
— упрощенная 21
суммарная 20
Фосген 190
Фосфаты 158
Фосфопротеиды 214
Фосфор, свойства 158
Фосфора оксид 158
Фосфорная кислота, свойства 158
Фруктовый сахар см . Фруктоза
Фруктоза, свойства 207
Функциональные группы 175, 182
X
Халькогены 159
Химизация 269
Химикаты
неорганические 260
органические 264
Химико-технологический процесс
в кипящем слое 246
непрерывный 246
периодический 246
противоточный 246
циклический 246
Химическая технология 12
Химическая система 62
гетерогенная 62
гомогенная 62
Химическая стойкость металлов
13
Химические волокна 215
применение 266
Химический символ 18
способ написания 18
Химический элемент 13
Химическое равновесие 72
время установления 72
положение 72
признаки 72
Химическое соединение 14
Химия
аналитическая 12
био* 12
неорганическая 21
общая 11
органическая 11, 171
препаративная 12
теоретическая 11
термо* 11
физическая 11
эдектро* 11
Хлор
применение 261
свойства 164
связь в молекуле 50
Хлорид-ионы, качественные реак­
ции 239
Хлориды 164
Хлористый водород
свойства 164
связь в молекуле 51
Хлорный гремучий г а з 164
Хлороформ см. Трихлорметан
Хром
применение 263
свойства 169
Хрома подгруппа 168
Хромопротеиды 214
ц
Цвиттер-ионы 36
Lieл люлоза
выделение 258
качественные реакции 241
применение 265
свойства 209
структура 210
Цепная реакция 79
Циклоалканы (нафтены) 185
Цинк
применение 263
производство 250
свойства 168
Цинка подгруппа 167
Цинковая обманка, применение 244
Ч
Четыреххлористый углерод см.
Т етрахлорметан
Число эквивалентов 106
единицы 99
Чугун
применение 262
производство 247
у
Шахтная печь для производства
негашеной извести 253
щ
Щавелевая (этандионовая) кисло*
та, свойства 201
Щелочноземельные элементы 147
Щелочные металлы 143 - 144
Э
Эксперимент, правила проведения
217
Эластомеры (каучуки) 214
применение 266
Электрод
стандартный водородный 91
— металлический 91
электрохимический металличе­
ский 90
Электролиз
проведение 237
Электролитическая ванна 249
Электролиты 89
истинные 89
потенциальные 89
Электронная конфигурация 33
^Электронный сикстет 53
Электроны 29
вероятность местопребыва­
ния 31
внешние 34
радиальная вероятностная
плотность 31
Электроотрицательность 56
и характер химической связи
56 - 57
Электропечь для производства
карбида кальция 256
Электрохимический ряд напряже­
ния металлов 91
Элементы химические 133 — 136
Элиминирование 80, 193
Энергетический уровень 29
обозначение 30
подуровни 30
схема 30
Энергия
активации 68
внутренняя 63
—единицы 98
—изменение 64
единицы 98
запас 63
—изменение 64
образования молярная 66
превращение 63
реакции молярная 65
Энергосодержание 63
изменение 64
Энтальпия 64
* единицы 98
изменение 64
образования молярная 64, 66,
67
расчет 125
реакции молярная 65
Этан, связи в молекуле 50
Этерификация
карбоновых кислот 200
спиртов 193
Этилацетат, модель молекулы 203
Этилен (этен)
модель молекулы 186
свойства 188
связи в молекуле 51
Этиловый спирт (этанол)
применение 264
производство 257
свойства 193
синтез 258
Эфиры сложные
свойства 203
Я
Яды 221 - 223
Уважаемый читатель!
Ваши замечания о содержании книги, ее
оформлении, качестве перевода и другие
просим присылать по адресу:
129820, Москва, И-110, ГСП, 1-й Рижский
пер., д. 2, издательство "Мир” .
Клаус Зоммер
Ст. научн. редактор И.Н. Лаврова
Художник Е.И. Волков
Художественный редактор М.Н. Кузьмина
Технический редактор М. А. Страшнова
ИБ A 3925
Подписано к печати 04.08.83. Фотоофсет
Формат 60 х 9 0 1/ 16а Бумага офсетная № 1.
Печать офсетная. Объем 9,25 бум. л. Уел. печ. л. 18,50.
Уел. кр. отт. 21, 89
Уч.-йзд. л. 14,29. Изд. № 3/2906. Тираж 50000 экз. Зак.ЦЗ!
Цена 85 коп.
ИЗДАТЕЛЬСТВО "МИР"
129820, ГСП, Москва, 1-й Рижский пер., 2.
Можайский полиграфкомбинат Союзполиграфпрома при
Государственном комитете СССР по делам издательств,
полиграфии и книжной торговли, 143200, г. Можайск,
ул. Мира, 93.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
16 348 Кб
Теги
zommerk, akkumulyator, zommer, znanij, 2654, himii
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа