Шпаргалка по неорганической химии

Ольга Макарова

Шпаргалка по неорганической химии

 

Ольга Владимировна Макарова

Шпаргалка по неорганической химии

 

Материя и ее движение

Материя – это объективная реальность, обладающая свойством движения. Все существующее есть различные виды движущейся материи. Материя существует… Движение материи – постоянное ее взаимодействие, а также изменения состояния… 1) неживая природа;

Вещества и их изменение. Предмет неорганической химии

Вещества– виды материи, дискретные частицы которых имеют конечную массу покоя (сера, кислород, известь и т. д.). Из веществ состоят физические… Каждое вещество имеет определенные физические свойства: агрегатное состояние… Различают простые и сложные вещества. Вещества, состоящие из атомов одного вида, называются простыми(S – сера, C –…

Закон сохранения массы. Основное содержание атомно-молекулярного учения

 

Атомно-молекулярное учение разработал М.В. Ломоносовв 1741 г. Основные положения закона:

1) все вещества состоят из «корпускул» (молекул);

2) молекулы состоят из «элементов» (атомов);

3) частицы – молекулы и атомы – находятся в непрерывном движении. Тепловое состояние тел есть результат движения их частиц;

4) молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, а молекулы сложных веществ – из различных атомов. Атомно-молекулярное учение окончательно утвердилось в 1860 г .

Молекула– это наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами. Химические свойства молекулы определяются ее атомным составом и их химическим строением. Атом– это наименьшая электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов и входящая в состав молекул простых и сложных веществ. Закон сохранения массы веществ , позже (в 1748 г.) сформулированный М.В. Ломоносовым, подчинен закону атомно-молекулярно-го учения и объяснен с точки зрения последнего: общее число атомов остается постоянным до и после реакций . Например:

 

То есть из двух молекул бромида калия и одной молекулы хлора (т. е. в общем из трех молекул) образовалось 2 молекулы хлорида калия и одна молекула брома (т. е. образовалось три молекулы), 3 = 3. Из одной молекулы водорода и одной молекулы хлора – 2 молекулы хлороводорода. А масса веществ до и после реакции не претерпевает изменений, т. к. атомы имеют постоянную массу. Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции. В 1789 г.независимо от Ломоносова этот же закон изложил французский ученый и химик Лавуазье. Он также экспериментальным путем получил неопровержимое доказательство закона, проведя опыты с многими реакциями. Закон сохранения массы веществ Ломоносов связывал с сохранением энергии. Он рассматривал эти законы с точки зрения всеобщего закона природы. Закон сохранения массы веществ и закон сохранения энергии – единые законы природы – законы вечной материи и ее движения. Взаимосвязь массы и энергии выражается уравнением Энштейна: Е = mc2, где Е – энергия, m – масса, и с – скорость света в вакууме. Значение закона сохранения массы веществ.Закон сохранения массы веществ позволяет правильно составить уравнение химических реакций, является опорой для осуществления расчетов по химическим уравнениям, позволяет сформулировать представление о всеобщем равновесии материи.

 

 

Эквивалент. Закон эквивалентности. Важнейшие классы и номенклатура неорганических веществ

 

Эквивалент– такое количество вещества (элемента), которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Это величина безразмерная, непостоянная, зависит от ряда факторов: валентности, реакций, в которых участвует вещество:

 

В окислительно-восстановительных реакциях:

 

Эквивалент в реакциях нейтрализации зависит от того, какая соль получается в результате реакции (средняя или основная).

 

или

 

Закон эквивалентов открыт в 1873 году Рихтером: вещества взаимодействуют друг сдругом, а также получаются в массовых количествах, пропорциональных их эквивалентам.

 

где m1 и m2 – массы веществ, Э – эквиваленты.

Неорганические вещества делятся на простые(металлы и неметаллы) и сложные(оксиды, основания, кислоты, соли).

Оксиды– сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород, бывают несолеобразующие (N2O) и солеобразующие (основные (К2О), кислотные (SО2), амфотерные (Al2O3). Основания– электролиты, которые при диссоциации образуют только гидроксид-ионы, бывают растворимые (щелочи: NаОН, Ва(ОН)2), нерастворимые (Fe(OH)2), амфотерные (Аl(ОН)3). Кислоты– электролиты, которые при диссоциации образуют катионы водорода, бывают сильные (Н2S O4, НNO3), слабые (НBr), одноосновные (НСl), многоосновные (Н2СО3, Н3РО4), кислородосодержащие (Н2SO4, НСlО), бескислородные (НI, НСN). Соли– электролиты, при диссоциации которых образуются катионы металлов или катион аммония NН4, анионы кислотных остатков, бывают средние (К2SO4, Сu(NO3)2), кислые (КНSO4, NаНСО3), основные (СuОНСl, FeOHSO4), двойные (КМnO4, СаZnO2), комплексные (К4[Fe(CN)6]), растворимые (NаСl, К2SO4) и нерастворимые (ВаSO4, АgСl).

 

 

Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

Периодический закон был открыт в 1869 году Д.И. Менделеевым . Им же была создана классификация химических элементов, выраженная в форме… Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся… При анализе периодической системы Менделеева было обнаружено:

Значение периодической системы Менделеева.

Когда Менделеев на основе открытого им периодического закона составлял свою таблицу, многие элементы были еще неизвестны. Как, например, три… Открытие Ga, Sc, Ge – доказательство существования периодического закона.…  

Теория химического строения

Теорию химического строенияразработал А.М. Бутлеров.Она имеет следующие положения: 1) атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной… 2) соединение атомов происходит соответственно их валентностям;

Общая характеристика P-, S-, D-элементов

Элементы в периодической системе Менделеева делятся на s-, p-, d-элементы. Это подразделение осуществляется на основе того, сколько уровней имеет… К s-элементамотносят элементы IA-группы – щелочные металлы . Электронная… Восстановительные свойства усиливаются с возрастанием порядкового номера.

Ковалентная связь. Метод валентных связей

Химическая связь, осуществляемая общими электронными парами, возникающих в оболочках связываемых атомов, имеющих антипараллельные спины, называется… Свойства ковалентной связи. Длина связи –межъядерное расстояние. Чем это…  

Неполярная и полярная ковалентные связи

При помощи химической связи атомы элементов в составе веществ удерживаются друг возле друга. Тип химической связи зависит от распределения в… Химическая связь– взаимное сцепление атомов в молекуле и кристаллической… Ковалентная связьобразуется за счет общих электронных пар, возникающих на внешних и предвнешних подуровнях связываемых…

Многоцентровые связи

В процессе развития метода валентных связей выяснилось, что настоящие свойства молекулы оказываются промежуточными между теми, которые описывает… С точки зрения метода молекулярных орбиталей считается, что каждый электрон… Метод молекулярных орбиталейиспользует представление о молекулярной орбитали, описывая распределение электронной…

Ионная связь

Связь, возникшая между атомами с резко выраженными противоположными свойствами (типичным металлом и типичным неметаллом), между которыми возникают… Одностороннюю поляризацию осуществляет атом хлора, обладающего ярко…  

Водородная связь

В 80-х годах XIX в. М.А. Ильинскийи Н.Н. Бекетовустановили, что атом водорода, соединенный с атомом фтора, кислорода или азота, способен… Водородная связь– взаимодействие между двумя электроотрицательными атомами… Для водородной связи характерно электростатическое притяжение водорода (несущего положительный заряд ?+) к атому…

Превращение энергии при химических реакциях

Химическая реакция– превращение одного или нескольких исходных веществ в другие по химическому составу или строению вещества. По сравнению с ядерными реакциями общее число атомов и изотопный состав… Виды химических реакций:

Цепные реакции

Существуют химические реакции, в которых взаимодействие между компонентами происходит довольно просто. Существует весьма обширная группа реакций,… Радикал– осколок молекулы, имеющий неспаренные электроны и проявляющий высокую… При взаимодействии активных центров с молекулами исходных компонентов происходит образование продуктов реакции и новых…

Общие свойства неметаллов

Исходя из положения неметаллов в периодической системе Менделеева , можно выявить свойства для них характерные. Можно определить количество… Для неметаллов характерно свойство присоединять электроны, проявлять… Окислительные свойства неметаллов возрастают в последовательности:

Водород

Водород (Н)– 1-й элемент периодической системы Менделеева – I и VII группа, главная подгруппа, 1 период. На внешнем s1-подуровне имеется 1 валентный… Физические свойства: Н2– бесцветный газ, без запаха, самый легкий из всех… Химические свойства:связь в молекуле Н2 – ковалентная неполярная. Энергия ионизации водорода высока, поэтому водород…

Вода

 

Из оксидов водорода самым распространенным на Земле является вода.Эмпирическая формула – Н2О.Молекулярная масса – 18. Строение молекулы воды(структурная формула):

 

Молекулы воды имеют треугольную формулу: атомы водорода образуют с атомом кислорода угол, равный 104,3 %. Вблизи атома кислорода образуется отрицательно заряженное поле, т. к. наибольшая электронная плотность сосредотачивается на атоме кислорода, а вблизи атомов водорода образуется положительно заряженное поле – молекула воды – диполь. Вследствие полярности молекулы воды ассоциируют, образуя водородные связи. Последние обуславливают все физические свойства воды.

Физические свойства:вода – бесцветная жидкость, без вкуса и запаха, плотность – 1 г/см3; температура замерзания – 0 °C (лед), кипения – 100 °C (пар). При 100 °C и нормальном давлении водородные связи рвутся и вода переходит в газообразное состояние – пар. У воды плохая тепло-и электропроводность, но хорошая растворимость.

Химические свойства:вода незначительно диссоциирует:

 

В присутствии воды идет гидролиз солей – разложение их водой с образованием слабого электролита:

 

Взаимодействует со многими основными оксидами, металлами:

 

С кислотными оксидами:

 

Получение:вода образуется при горении водорода в кислороде: 2Н2 + О2 = 2Н2О

Эта реакция протекает мгновенно при 700 °C. Смесь двух объемов водорода и одного объема кислорода называется гремучей смесью . Методом перегонки получают чистую воду – дистиллированную воду.

Нахождение в природе:вода составляет 2/3 поверхности Земли. Природная вода не бывает чистой, т. к. в ней растворено огромное количество солей. Вода входит в состав многих кристаллогидратов: Nа2СО3 ? 10Н2О ; CuSO4 ? 5Н2О ; MgSO4? 7Н2О . Тяжелая вода D2Оотличается от обычной, образованной водородом – протием – наличием в ней второго изотопа водорода – D(дейтерия), Аr которого – 2, следовательно, молекулярная масса тяжелой воды – 20. Плотность D2О =1,1050 г/см3; температура кипения – 101,4 °C, замерзания – 3,8 °C. Химически менее активна. Применяется в качестве замедлителя нейтронов в ядерных реакторах. Она непригодна для жизненных процессов, т. к. изменяет скорость биохимических реакций. В обычной воде частично содержится тяжелая вода.

 

 

Перекись водорода

Пероксид, или перекись водорода– кислородное соединение водорода (перекись). Формула: Н2О2 Физические свойства:перекись водорода – бесцветная…   по II ступени:

Общая характеристика подгруппы галогенов

Галогены– элементы VII группы – фтор, хлор, бром, йод, астат (астат мало изучен в связи с его радиоактивностью). Галогены – ярко выраженные… В невозбужденном состоянии атомы галогенов имеют общие электронную…  

Хлор. Хлороводород и соляная кислота

Хлор (Cl) –стоит в 3-м периоде, в VII группе главной подгруппы периодической системы, порядковый номер 17, атомная масса 35,453; относится к… Физические свойства:газ желто-зеленого цвета с резким запахом. Плотность 3,214… Химические свойства хлора:электронная конфигурация: 1s22s22p63s22p5. На внешнем уровне 7 электронов. До завершения…

Краткие сведения о фторе, броме и йоде

Фтор (F); бром (Br); йод (I)относятся к группе галогенов. Стоят в 7-й группе главной подгруппы периодической системы. Общая электронная формула:… Физические свойства : F2 – бесцветный, трудно сжижающийся газ; Br2 – жидкость… Не реагирует фтор только с гелием, неоном и аргоном . Водородное соединение фтора – НF (фтороводород) при растворении…

Общая характеристика подгруппы кислорода

Подгруппа кислорода, или халькогенов – 6-я группа периодической системы Д.И. Менделле-ва, включающая следующие элементы : 1) кислород – О; 2) сера – S;

Кислород и его свойства

Кислород (О)стоит в 1 периоде, VI группе, в главной подгруппе. р-элемент. Электронная конфигурация 1s22s22p4. Число электронов на внешнем уровне –… Физические свойства:кислород ( О2)– бесцветный газ, без запаха и вкуса; в воде… Химические свойства:до завершения энергетического уровня кислороду нужно 2 электрона, которые он принимает проявляя…

Озон и его свойства

В твердом состоянии у кислорода зафиксировано три модификации: ?-, ?– и ?– модификации. Озон ( О3) –одна из аллотропных модификаций кислорода.… Физические свойства:озон – синий газ, имеющий характерный запах; молекулярная… Химические свойства:озон – сильный окислитель, он окисляет все металлы, в том числе золото – Au и платину – Pt (и…

Сера и ее свойства

Сера (S)в природе встречается в соединениях и свободном виде. Распространены и соединения серы, такие как свинцовый блеск PbS, цинковая обманка ZnS,… Существует несколько известных аллотропных модификаций серы: 1) циклическая форма;

Сероводород и сульфиды

Сероводород (H2S) –бесцветный газ с резким запахом гниющего белка. В природе встречается вводах минеральных ключей вулканических газах, гниении… Получение: 1) прямой синтез из элементов, при температуре 600 °C;

Свойства серной кислоты и ее практическое значение

Структура формулы серной кислоты:   Получение:основным методом производства серной кислоты из SO3 является контактный метод. Вначале получают диоксид серы…

Химические свойства.

  2. С металлами вступает в реакцию по-разному в зависимости от концентрации.… 3. Разбавленная серная кислота взаимодействует с основаниями, основными и амфотерными оксидами, солями.

Получение.

2. В лаборатории получают чистый азот термическим разложением нитрата аммония:   Нахождение в природе:в природе азот встречается в основном в свободном состоянии. Основное природное содержание азота…

Общая характеристика подгруппы азота

Подгруппа азота – пятая группа, главная подгруппа периодической системы Д.И. Менделеева. В нее входят элементы: азот (N) ; фосфор (P) ; мышьяк (As)… Характерны следующие степени окисления: N – +1, +2, +3, +4, +5, 0, -1, -3, -5;… Азот пятивалентным быть не может – максимальная его валентность равна четырем, т. к. наивысшая валентность равна числу…

Аммиак

 

Физические свойства:аммиак (NH3)– бесцветный газ с резким запахом, растворим в воде, в 2 раза легче воздуха; при охлаждении до -33,4 °C и нормальном давлении превращается в прозрачную жидкость, при 77,8 °C затвердевает. Массовая доля аммиака в концентрированном растворе – 25 %. Раствор NH3 в воде – аммиачная вода или нашатырный спирт. Медицинский нашатырный спирт – 10 %. При низкой температуре образует в растворе кристаллогидрат NH3 ? Н2О. Строение молекулы:характерна sp3-гибридизация. В образовании молекулы участвуют 3 неспаренных р-электрона азота и 1s – атомов водорода. Молекула имеет форму правильной пирамиды, в вершине которой стоят атомы азота, а в углах – водорода.

Химические свойства:

1) при растворении NH3 в воде образуются гидратированные молекулы аммиака и частично ионы аммония – NH4+ и ОН-ионы – водный раствор аммиака имеет слабощелочную реакцию.

2) NH3 взаимодействует с кислотами: NH3 + Н2SO4 = NH4НSO4;

3) аммиак – сильный восстановитель. Из СuО при нагревании восстанавливает Сu: 3СuО + 2NH3 = Сu + N2 + 3Н2О;

4) в кислороде NH3 горит желтым пламенем: 4NH3 + 3О2 = 2N2? + 6Н2О;

5) кислородом воздуха NH3 окисляется в присутствии катализаторов: Pt, Cr2O3, Rh: 4NH3 + 5О2 = 4NО? + 6Н2О;

6) при замещении водорода на металлы образуются амиды: Na + NH3 = NaNH2 + 1/2 Н2;

7) водород в NH3 может замещаться на галогены. При действии на раствор хлорида аммония газообразным хлором образуется хлорид азота: NH4Cl + 3Cl2 = 4HCl + NCl3.

Нашатырь (хлорид азота).

В начале XX векабыли разработаны новые промышленные способы получения аммиака, основанные на связывании или фиксации атмосферного азота. В 1904 годупоявился циамидный способ, основанный на способности азота при…  

Соли аммония

Соли аммония– сложные вещества, включающие катионы аммония NH4+ и кислотные остатки. Физические свойства:соли аммония – твердые кристаллические вещества, хорошо… Химические свойства:аммоний обладает свойствами металла, поэтому строение его солей подобно солям щелочных металлов,…

Оксиды азота

С кислородом Nобразует оксиды: N2O, NO, N2O3 NO2, N2O5 и NO3. Оксид азота I – N2O –закись азота, «веселящий газ». Физические свойства:бесцветный, со… Химические свойства:разлагается при 700 °C: 2N2O?2N2 + O2 поддерживает горение… Получение:NH4NO3?N2O + 2Н2O. N2O соответствует азотноватистая кислота: Н2N2O2, но при действии Н2O и щелочей он не…

Азотная кислота

Азотная кислота– бесцветная, «дымящаяся» на воздухе жидкость с едким запахом. Химическая формула HNO3. Физические свойства.При температуре 42 °C застывает в виде белых кристаллов.… Под воздействием света концентрированная HNO3 разлагается на оксиды азота:

Фосфор

 

Фосфор(Р)находится в 3-м периоде, в V группе, главной подгруппы периодической системы Д.И. Менделеева. Порядковый номер 15, заряд ядра +15, Аr = 30,9738 а.е. м... имеет 3 энергетических уровня, на энергетической оболочке 15 электронов, из них 5 валентных. У фосфора появляется d-подуровень. Электронная конфигурация Р: 1s2 2s2 2p63s2 3p33d0. Характерна sp3-гибридизация, реже sp3d1. Валентность фосфора – III, V. Наиболее характерная степень окисления +5 и -3, менее характерные: +4, +1, -2, -3. Фосфор может проявлять и окислительные и восстановительные свойства: принимать и отдавать электроны.

Строение молекулы:способность образования ?-связи менее выражена, чем у азота – при обычной температуре в газовой фазе фосфор представлен в виде молекул Р4, имеющих форму равносторонних пирамид с углами по 60°. Связи между атомами ковалентные, неполярные. Каждый атом Р в молекуле связан стремя другими атомами ?-связями.

Физические свойства : фосфор образует три аллотропных модификации: белый, красный и черный. Каждая модификация имеет свою температуру плавления и замерзания.

Химические свойства:

1) при нагревании Р4 обратимо диссоциирует:

 

2) свыше 2000 °C Р2 распадается на атомы:

 

3) фосфор образует соединения с неметаллами:

 

Непосредственно соединяется со всеми галогенами: 2Р + 5Cl2 = 2РCl5.

При взаимодействии с металлами фосфор образует фосфиды:

 

Соединяясь с водородом, образует газ фос-фин: Р4 + 6Н2 = 4РН3?.

При взаимодействии с кислородом образует ангидрид Р2О5: Р4 + 5О2 = 2Р2О5.

Получение:фосфор получают прокаливанием смеси Са3(Р O4)2 с песком и коксом в электропечи при температуре 1500 °C без доступа воздуха: 2Са3(РO4)2 + 1 °C + 6SiO2 = 6СаSiO3 + 1 °CO + P4?.

В природе фосфор в чистом виде не встречается, а образуется в результате химической активности. Основными природными соединениями фосфора являются минералы: Са3(РO4)2 – фосфорит; Са3(РO4)2?СаF2 (или СаCl) или Са3(РO4)2?Са(ОН)2 – апатит. Велико биологическое значение фосфора. Фосфор входит в состав некоторых растительных и животных белков: белок молока, крови, мозговой и нервной ткани. Большое его количество содержится в костях позвоночных животных в виде соединений: 3Са3(РO4)2?Са(ОН)2 и 3Са3(РO4)2?СаСО3?Н2О. Фосфор является обязательным компонентом нуклеиновых кислот, играя роль в передачи наследственной информации. Фосфор содержится в зубной эмали, в тканях в форме лецитина – соединения жиров с фосфорноглицериновыми эфирами.

 

 

Аллотропные модификации фосфора

Фосфор образует несколько аллотропных видоизменений – модификаций. Явление аллотропных модификаций у фосфора вызвано образованием различных…   При длительном нагревании белый фосфор превращается в красный. Белый фосфор применяется для изготовления боеприпасов…

Оксиды фосфора и фосфорные кислоты

Элемент фосфор образует ряд оксидов, наиболее важными из них являются оксид фосфора (III) P2O3и оксид фосфора (V) P2O5 . Оксид фосфора (III), или фосфористый ангидрид (P2O3)получают при медленном… Химические свойства:

Фосфорные кислоты.

Образует три вида солей: 1) средние соли – ортофосфаты; 2) кислые соли с одним атомом водорода;

Минеральные удобрения

Минеральные удобрения– неорганические вещества, в основном соли, включающие в себя необходимые для растений элементы питания и используемые для… Простые (односторонние) удобрениясодержат один главный питательный элемент –… Комплексные (многосторонние) удобрениясодержат два или три главных питательных элемента и по их числу называются…

Углерод и его свойства

Углерод (С)– типичный неметалл; в периодической системе находится в 2-м периоде IV группе, главной подгруппе. Порядковый номер 6, Ar = 12,011… Химические свойства:электронная конфигурация: 1s22 s22p2 .На электронной…  

Аллотропные модификации углерода

Углерод образует 5 аллотропных модификаций: кубический алмаз, гексагональный алмаз, графит и две формы карбина . Гексагональный алмаз найден в… Алмаз– самый твердый из всех природных веществ – используют для резки стекла и… Из простых веществ алмаз имеет максимальное число атомов, расположенных плотно друг к другу, отчего он прочный и…

Оксиды углерода. угольная кислота

Углерод с кислородом образует оксиды: СО, СО2, С3О2, С5О2, С6О9 и др. Оксид углерода(II) – СО . Физические свойства:угарный газ, без цвета и запаха,… 1) с кислородом: 2C+2O + O2 = 2C+4O2; 2) восстанавливает металлы из руд: C+2O + CuO = Сu + C+4O2;

Кремний и его свойства

Кремний (Si) –стоит в 3 периоде, IV группе главной подгруппы периодической системы. Физические свойства:кремний существует в двух модификациях:… Химические свойства:электронная конфигурация: 1s22s22p63 s23p2 .Кремний –…  

Понятие коллоидных растворов

 

Коллоидные растворы– высокодисперсные двухфазные системы, состоящие из дисперсионной среды и дисперсной фазы. По размерам частиц являются промежуточными между истинными растворами, суспензиями и эмульсиями. У коллоидных частицмолекулярный или ионный состав.

Существуют три типа внутренней структуры первичных частиц.

Суспензоиды можно получить: 1) методами диспергирования (измельчение крупных тел); 2) методами конденсации (получение нерастворимых соединений при помощи реакций обмена, гидролиза и т. п.).

Соли кремниевой кислоты

Общая формула кремниевых кислот – n SiO2?m H2O.В природе находятся в основном в виде солей, в свободной форме выделены немногие, например, HSiO… Получение кремниевой кислоты: 1) взаимодействие силикатов щелочных металлов с кислотами: Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl;

Получение цемента и керамики

Цементявляется важнейшим материалом в строительстве. Цемент получают обжигом смеси глины с известняком. При обжиге смеси CaCO3 (кальцированная… Прокаливание производится в специальных цилиндрических вращающихся печах при… Смесь цемента с песком и водой – цементный раствор . Смесь такого раствора с гравием или щебнем – бетон.Залитый…

Физические свойства металлов

Все металлы имеют ряд общих, характерных для них свойств. Общими свойствами считаются: высокая электропроводность и теплопроводность,… Разброс параметров у металлов очень велик, например, температура плавления… Коэффициент электропроводности металлов храктеризует их способность к проведению электричества. Коэффициент зависит от…

Химические свойства металлов

Металлыобладают низким потенциалом ионизации и сродством к электрону, поэтому в химических реакциях выступают в качестве восстановителей, в… Сильно варьируется способность металлов к окислению. Основная часть металлов… Металлы, имеющие стандартный электродный потенциал отрицательнее -0,413 В, окисляются водой, выделяя при этом Н2.…

Металлы и сплавы в технике

В периодической системе из 110 известных элементов 88 – металлы . В XX векепри помощи ядерных реакций были получены радиоактивные металлы, которых… Основой структуры металлов является металлическая связь (кристаллическая… Пластичность– способность металлов изменять форму, уменьшается в ряду Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn. Fe .

Основные способы получения металлов

Большое количество металлов находится в природе в виде соединений. Самородными металламиназываются те, которые встречаются в свободном состоянии… Способы получения металлов: 1) одним из главных способов получения металлов из руд основан на восстановлении их оксидов углем: Cu2O + C = 2Cu +…

Коррозия металлов

Коррозия металлов(corrosio – разъедание) – физико-химическая реакция металлов и сплавов с окружающей средой, в результате чего они теряют свои… По условиям протекания коррозия подразделяется на:1) контактную; 2) щелевую;… Типы коррозии:

Защита металлов от коррозии

Защита металлов и сплавов от коррозии в агрессивных средах основывается на: 1) повышении коррозионной стойкости самого материала; 2) снижении… Существуют методы, используемые для защиты от электрохимической коррозии:

Общая характеристика подгруппы лития

Подгруппа лития– 1 группа, главная подгруппа – включает щелочные металлы: Li – литий, Na – натрий, K – калий, Cs – цезий, Rb – рубидий, Fr –…   Легко реагируют с солями, вытесняя другие металлы: 2R + СuSO4 = R2SO4 + Сu.

Натрий и калий

Натрий и калий –щелочные металлы, стоят в 1 группе главной подгруппы. Физические свойства : схожи по физическим свойствам: легкие серебристо-белые… Химические свойства:химические свойства натрия и калия очень схожи, калий активнее натрия, так как радиус его атома…

Едкие щелочи

Щелочи образуют гидроксиды щелочных металлов 1 группы главной подгруппы при растворении их в воде. Физические свойства:растворы щелочей в воде мылкие на ощупь, они разъедают… Химические свойства LiOH, NaOH, КОН, RbOH, CsOH.В этом ряду сила и растворимость щелочей возрастает, что связано с…

Соли натрия и калия

Натрий и калий образуют соли со всеми кислотами. Соли натрия и калия очень похожи по химическим свойствам. Характерная особенность этих солей –…   Кислые соли менее устойчивы, при нагревании все они разлагаются:

Общая характеристика подгруппы бериллия

К подгруппе бериллия относятся: бериллий и щелочноземельные металлы: магний, стронций, барий, кальций и радий . Наиболее распространены в природе в… На электронном уровне элементов имеют два электрона (s2), которые они отдают,… Бериллий– открыт Л. Н. Вокленомв 1798 г . Содержание в земной коре составляет 3,8 ·10-4%. Используется для…

Кальций

Кальций (Са) –химический элемент 2-й группы периодической системы, является щелочноземельным элементом. Природный кальций состоит из шести… Общие свойства.Кальций – серебристо-белый металл. Существует в двух… В водных растворах образуются комплексы преимущественно с кислотосодержащими лигандами, имеющие в своем составе ион…

Оксид и гидроксид кальция

Оксид кальция (СаO) – негашеная или жженая известь– белое огнестойкое вещество, образованное кристаллами. Кристаллизуется в кубической… Называется жженой известью из-за способа его получения – обжигание карбоната…  

Жесткость воды и способы ее устранения

Так как кальций широко распространен в природе, его соли в большом количестве содержатся в природных водах. Вода, имеющая в своем составе соли… Перечисленные выше факторы указывают на необходимость удаления из воды солей… Водоподготовка– обработка воды, используемая для различных бытовых и технологических процессов.

Общая характеристика подгруппы бора

Внешняя электронная конфигурация у всех элементов подгруппы – s2p1. Характерным свойством подгруппы IIIAявляется полное отсутствие металлических… Получение . Наиболее важным является алюминий . Проявляет характерные свойства… Бор в виде аморфного коричневатого порошка получают восстановлением B2O3 активным металлом (щелочным или магнием). При…

Алюминий. Применение алюминия и его сплавов

Алюминий расположен в 3-й группе главной подгруппы, в 3 периоде. Порядковый номер 13. Атомная масса ~27. Р-элемент. Электронная конфигурация:… Физические свойства:алюминий – металл серебристо-белого цвета, мягкий,… Химические свойства:

Оксид и гидроксид алюминия

Оксид алюминия – Al2O3. Физические свойства:оксид алюминия – белый аморфный порошок или очень твердые белые кристаллы. Молекулярная масса = 101,96,… Химические свойства:оксид алюминия проявляет амфотерные свойства – свойства…  

Общая характеристика подгруппы хрома

Элементы подгруппы хромазанимают промежуточное положение в ряду переходных металлов. Имеют высокие температуры плавления и кипения, свободные места… Все элементы образуют оксид MVIO3, известны также оксиды с низшими степенями… Хром, молибдени вольфрамвостребованы в металлургии и электротехнике. Все рассматриваемые металлы покрываются…

Хром

 

Хром (Cr)– d-элемент расположенный в 4-м периоде, в VI группе побочной подгруппы. Высшая степень окисления – +6. В соединениях может проявлять степень окисления от + до +6, но наиболее характерными для хрома является степень окисления +3 и +6. В остальных степенях окисления соединения хрома неустойчивы.

Физические свойства:хром – серовато-белый металл с характерным металлическим блеском. Природный хром состоит из смеси 5 изотопов: 50, 52, 53, 54, 56. Это самый твердый из всех известных металлов, его плотность 7,2 г/см3. Температура плавления – 1855 °C, температура кипения – 2642 °C. При обычной температуре хром устойчив к воздействию воды и воздуха.

Химические свойства:электронная конфигурация: 1s22s22p2 3s23p63d54s1 . В образовании химических связей хрома участвуют не только электроны внешнего 4 уровня, но и электроны предпоследнего уровня – 3d-подуровня.

При высокой температуре хром горит в кислороде: 4Cr + 3О2 = 2Cr2О3.

Раскаленный хром реагирует с парами воды, вытесняя из нее кислород: 2Cr + 3Н2О = Cr2О3 + 3Н2?.

При нагревании реагирует с галогеноводородами, S, N2, P4, C, Si, B:

 

С галогенами реагирует не одинаково:

а) со фтором взаимодействует даже на холоде: Cr + 3F2 = CrF6;

б) с хлором реагирует при нагревании: 2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3.

Разбавленная соляная и серная кислоты растворяют хром с выделением водорода, а в холодной азотной он пассивируется. Хром образует три оксида: CrО, Cr2О3 и CrО3.

Получение:В чистом виде хром получают двумя способами:

1)металлотермический – восстановление металла из его оксида с помощью другого металла;

2)электролитический – электролиз водного раствора хромовых кислот. При этом одновременно с хромом на катоде выделяется водород. Поэтому получаемый хром содержит включения водорода. Для получения чистого хрома его переплавляют в вакууме.

Металлический хром получают алюмотерми-ческим способом (способ Бекетова) из оксида Cr2О3 : Cr2О3 + 2Al = Al2О3 + 2Cr.

Нахождение в природе:в природе хром встречается только в виде соединений, важнейшим из которых является хромистый железняк FeCrO 4 или Fe(CrO)2 , из которого путем восстановления углеродом в электропечах получают сплав – феррохром . Используется хром в инструментальной и автомобильной промышленности: хромирование – покрытие хромом других металлов; в металлургии – при производстве легированной стали.

 

 

Оксиды и гидроксиды хрома

Хром образует три оксида: CrО, Cr2О3 и CrО3. Оксид хрома II (CrО)– основный оксид – черный порошок. Сильный восстановитель. CrО растворяется в… При нагревании на воздухе выше 100 °C CrО превращается в Cr2О3: 4CrО + О2 =… Оксид хрома III (Cr2О3)– тугоплавкий порошок зеленого цвета (температура плавления – 2265 °C). Твердость кристаллов…

Хроматы и дихроматы

Хроматы– соли хромовой кислоты Н2Сг04,существующей лишь водных растворах с концентрацией не выше 75 %. Валентность хрома в хроматах – 6. Хроматы…   Если добавить щелочи, то пойдет обратная реакция:

Общая характеристика семейства железа

Семейство железавходит в состав побочной подгруппы восьмой группы и является в ней первой триадой, включающей в себя железо, кобальти никель . Эти… Температуры плавления элементов триады железа высокие, тем не менее, ниже, чем… Железо– первый элемент в переходных рядах, имеющий спаренный электрон на внутренней d-орбитали. Спаренные электроны с…

Железо

 

Железозанимает второе место после алюминия по распространенности в земной коре (~4 %). Содержится в виде соединений (оксиды, сульфиды и силикаты).

Руды, из которых получают железо – магнитный, красный, бурый и шпатовый железняки, реже – железный колчедан или пирит. Последний используют для получения серной кислоты.

Физические свойства . Температура плавления – 1539±5 °C. У железа существуют 2 кристаллические модификации: ?-железо ?-железо. Является пластичным металлом серебристого цвета. Хорошо поддается механической обработке. От чистоты железа зависят его механические свойства, а оно в твердой фазе способно растворять в себе элементы. Твердый раствор углерода в ?-железе – феррит, в ?-железе – аустенит. Такому раствору отвечает соединение цементит или карбид железа – вещество со сложной кристаллической структурой, большой твердостью и хрупкостью, имеет температуру плавления 1600 °C. Свойства таких растворов зависят от содержания в них углерода. Но, несмотря на концентрацию углерода, феррит и аустенит имеют меньшую твердость и пластичность, чем цементит.

Получение.Железо без примесей можно получить при восстановлении оксида железа (III) водородом при повышенной температуре. Сейчас существует немало методов, позволяющих получить железо, содержащее 10-6% примесей, но в практических целях используется железо в виде сплавов.

Черная металлургия занимается производством сплавов железа – чугунов и сталей, перерабатывающая – железных руд и сплавов. Обрабатывая руду, в первую очередь получают чугун, из которого потом получают сталь.

Стали– железоуглеродные сплавы, содержащие меньше 2,14 % углерода.

Чугуны– железоуглеродные сплавы, содержащие больше 2,14 % углерода.

Для того, чтобы получить чугун, используют руды, содержащие серу (гематит, магнетит, сидерит). Для доменных процессов не используют руду с малым содержанием серы (0,3 %), так как сера, переходя в железо, делает его ломким и хрупким.

Получаемый чугун содержит 93 % Fe, 7 % составляют C, Si, P и газовые включения (азот, кислород и др.). Для удаления примесей проводят обжиг в отражательных печах. Добавление определенных металлов придает сплаву твердость, вязкость, механическую прочность и другие физические свойства, необходимые для сталей. Затем полученный сплав подвергают операциям отжига и закалки для создания хорошей кристаллической структуры и распределения фаз.

Полученный чугун используют для:

1) переплавки в сталь в конвертерах, мартеновских или электрических дуговых печах;

2) литейный чугун используется в машиностроении для чугунного литья.

 

 

Соединения железа

Оксид железа (II) FeO– черное кристаллическое вещество, нерастворимое в воде и щелочах. FeOсоответствует основание Fe(OH)2 . Получение.Оксид железа (II) можно получить неполным восстановлением магнитного…  

Доменный процесс

Доменный процесс –выплавка чугуна в доменной печи. Доменная печь выкладывается огнеупорными кирпичами высотой 30 м и внутренним диаметром 12 м.… Агломерат– руда, спеченная с флюсом. С помощью вдуваемого воздуха или…  

Чугун и стали

Сплавы железа – металлические системы, основным компонентом которых является железо. Классификация сплавов железа: 1) сплавы железа с углеродом (нелегированные и легированные чугуны и стали);

Тяжелая вода

Тяжелая вода– оксид дейтерия D2O с кислородом природного изотопного состава, бесцветная жидкость без запаха и вкуса. Тяжелая водабыла открыта в 1932 г. Г. Юри , Ф. Брикведдеи Дж. Мерфи , впервые… В смеси D2Oи H2O с большой скоростью протекает изотопный обмен: H2O + D2O = 2HDO

Химические и физические свойства.

Кристаллы D2Oимеют такую же структуру, как и кристаллы обычного льда, различие в размерах элементарной ячейки очень мало (0,1 %). Тяжелая вода менее… Получение . Тяжелую воду получают выделением воды или при окислении водорода,… 1. Начальное концентрирование (от природной концентрации равной 5—10 % из расчета D2O):

Соли соляной кислоты

Соли соляной кислоты или хлориды– соединения хлора со всеми элементами, имеющими меньшее значение электроотрицательности. Хлориды металлов– твердые вещества. В основном хорошо растворимы в воде, но…