Anorganische Chemie – was ist das? Anorganische Chemie im Lehrplan.

UDC 546(075) BBK 24,1 i 7 0-75

Zusammengestellt von: Klimenko B.I.-Kandidat. Technik. Naturwissenschaften, außerordentlicher Professor Volodchsnko A N., Ph.D. Technik. Naturwissenschaften, außerordentlicher Professor Pavlenko V.I., Doktor der Ingenieurwissenschaften. Wissenschaften, Prof.

Rezensent Gikunova I.V., Ph.D. Technik. Naturwissenschaften, außerordentlicher Professor

Grundlagen der anorganischen Chemie: Richtlinien für Vollzeitstudenten im Alter von 0 bis 75 Jahren. - Belgorod: Verlag BelGTASM, 2001. - 54 S.

IN methodische Leitlinien Die Eigenschaften der wichtigsten Klassen anorganischer Stoffe werden unter Berücksichtigung der Hauptabschnitte der allgemeinen Chemie ausführlich untersucht. Diese Arbeit enthält Verallgemeinerungen, Diagramme, Tabellen und Beispiele, die eine bessere Aufnahme des umfangreichen Sachmaterials erleichtern. Besondere Aufmerksamkeit Sowohl im theoretischen als auch im praktischen Teil wird der Verbindung zwischen der Anorganischen Chemie und den Grundbegriffen der Allgemeinen Chemie gewidmet.

Das Buch richtet sich an Studienanfänger aller Fachrichtungen.

UDC 546(075) BBK 24.1 und 7

© Staatliche Technologische Akademie für Baustoffe Belgorod (BelGTASM), 2001

EINFÜHRUNG

Das Wissen über die Grundlagen jeder Wissenschaft und die damit verbundenen Probleme ist das Minimum, das jeder Mensch wissen sollte, um sich frei in der Welt um ihn herum zurechtzufinden. Dabei spielt die Naturwissenschaft eine wichtige Rolle. Naturwissenschaften sind eine Reihe von Wissenschaften über die Natur. Alle Wissenschaften sind in exakte (Naturwissenschaften) und feine (Geisteswissenschaften) unterteilt. Erstere untersuchen die Entwicklungsgesetze der materiellen Welt, letztere die Gesetze der Entwicklung und Manifestation des menschlichen Geistes. In der vorgestellten Arbeit werden wir mit den Grundlagen einer der Naturwissenschaften, der anorganischen Chemie, vertraut gemacht. Erfolgreiches Studium Anorganische Chemie ist nur mit Kenntnissen über die Zusammensetzung und Eigenschaften der Hauptklassen anorganischer Verbindungen möglich. Wenn man die Eigenschaften von Verbindungsklassen kennt, ist es möglich, die Eigenschaften ihrer einzelnen Vertreter zu charakterisieren.

Beim Studium einer Naturwissenschaft, auch der Chemie, stellt sich immer die Frage: Wo soll man anfangen? Aus der Untersuchung von Faktenmaterial: Beschreibungen der Eigenschaften von Verbindungen, Hinweise auf die Bedingungen ihrer Existenz, Auflistung der Reaktionen, an denen sie teilnehmen; Auf dieser Grundlage werden Verhaltensgesetze von Stoffen abgeleitet oder umgekehrt zunächst Gesetze gegeben und anschließend die Eigenschaften von Stoffen auf ihrer Grundlage diskutiert. In diesem Buch werden wir beide Methoden zur Darstellung von Faktenmaterial verwenden.

1. GRUNDLEGENDE KONZEPTE DER ANORGANISCHEN CHEMIE

Was ist das Fach Chemie, was untersucht diese Wissenschaft? Es gibt mehrere Definitionen von Chemie.

Chemie ist einerseits die Wissenschaft von Stoffen, ihren Eigenschaften und Umwandlungen. Andererseits ist die Chemie eine der Naturwissenschaften, die die chemische Form der Bewegung von Materie untersucht. Die chemische Form der Bewegung von Materie sind die Prozesse der Assoziation von Atomen zu Molekülen und der Dissoziation von Molekülen. Die chemische Organisation der Materie kann durch das folgende Diagramm dargestellt werden (Abb. 1).

Reis. 1. Chemische Organisation der Materie

Materie ist eine objektive Realität, die einem Menschen in seinen Empfindungen gegeben wird, die von unseren Empfindungen kopiert, fotografiert, dargestellt wird und unabhängig von uns existiert. Materie als objektive Realität existiert in zwei Formen: in Form von Materie und in Form eines Feldes.

Ein Feld (Gravitation, elektromagnetische, intranukleare Kräfte) ist eine Existenzform der Materie, die in erster Linie durch Energie und nicht durch Masse gekennzeichnet ist, obwohl letztere ein quantitatives Maß für die Bewegung ist und die Fähigkeit materieller Objekte ausdrückt arbeiten.

Masse (lat. massa – Klumpen, Klumpen, Stück) – physikalische Größe, eine der Haupteigenschaften der Materie, die ihre Trägheits- und Gravitationseigenschaften bestimmt.

Ein Atom ist die unterste chemische Organisationsebene der Materie. Ein Atom ist das kleinste Teilchen eines Elements, das seine Eigenschaften behält. Es besteht aus einem positiv geladenen Kern und negativ geladenen Elektronen; Im Allgemeinen ist das Atom elektrisch neutral. Chemisches Element - Dabei handelt es sich um eine Atomart mit gleicher Kernladung. Es sind 109 Elemente bekannt, von denen 90 in der Natur vorkommen.

Ein Molekül ist das kleinste Teilchen einer Substanz, das die chemischen Eigenschaften dieser Substanz besitzt.

Die Anzahl der chemischen Elemente ist begrenzt und ihre Kombinationen ergeben alles

Vielzahl von Substanzen.

Was ist ein Stoff?

Im weitesten Sinne ist Materie eine bestimmte Art von Materie, die über eine Ruhemasse verfügt und sich unter bestimmten Bedingungen durch bestimmte physikalische und chemische Eigenschaften auszeichnet. Es sind etwa 600.000 anorganische Stoffe und etwa 5 Millionen organische Stoffe bekannt.

Im engeren Sinne handelt es sich bei einer Substanz um eine bestimmte Menge atomarer und molekularer Teilchen, ihrer Verbindungen und Aggregate, die sich in einem von drei Aggregatzuständen befinden.

Eine Substanz wird vollständig durch drei Eigenschaften definiert: 1) nimmt einen Teil des Raums ein, 2) hat eine Ruhemasse;

3) aus Elementarteilchen aufgebaut.

Alle Stoffe lassen sich in einfache und komplexe einteilen.

Elemente bilden nicht eine, sondern mehrere einfache Substanzen. Dieses Phänomen wird Allotropie genannt, und jede dieser einfachen Substanzen wird als allotrope Modifikation (Modifikation) eines bestimmten Elements bezeichnet. Allotropie wird bei Kohlenstoff, Sauerstoff, Schwefel, Phosphor und einer Reihe anderer Elemente beobachtet. So sind Graphit, Diamant, Carbin und Fullerene allotrope Modifikationen des chemischen Elements Kohlenstoff; roter, weißer, schwarzer Phosphor – allotrope Modifikationen des chemischen Elements Phosphor. Es sind etwa 400 einfache Substanzen bekannt.

Eine einfache Substanz ist eine Existenzform von Chemikalien

Elemente in einem freien Zustand

Einfache Stoffe werden in Metalle und Nichtmetalle unterteilt. Ob ein chemisches Element ein Metall oder ein Nichtmetall ist, lässt sich anhand des Periodensystems der Elemente von D.I. bestimmen. Mendelejew. Bevor wir dies tun, erinnern wir uns ein wenig an die Struktur des Periodensystems.

1.1. Periodengesetz und Periodensystem von D.I.Mendeleev

Periodensystem - Dies ist ein anschaulicher Ausdruck des periodischen Gesetzes, das D. I. Mendeleev am 18. Februar 1869 entdeckte. Das periodische Gesetz klingt so: Die Eigenschaften einfacher Substanzen sowie die Eigenschaften von Verbindungen hängen periodisch von der Ladung des Kerns ab der Atome des Elements.

Für die Darstellung des Periodensystems gibt es mehr als 400 Möglichkeiten. Die häufigsten zellulären Varianten ( kurze Version- 8-Zellen- und lange Varianten (18- und 32-Zellen). Das kurzperiodische Periodensystem besteht aus 7 Perioden und 8 Gruppen.

Elemente, die eine ähnliche Struktur wie das äußere Energieniveau aufweisen, werden zu Gruppen zusammengefasst. Es gibt Haupt- (A) und Sekundär- (B)

Gruppen. Die Hauptgruppen sind S- und P-Elemente, die Nebengruppen sind D-Elemente.

Eine Periode ist eine aufeinanderfolgende Reihe von Elementen, in deren Atomen die gleiche Zahl vorkommt elektronische Schichten das gleiche Energieniveau. Die unterschiedliche Reihenfolge der Füllung der elektronischen Schichten erklärt den Grund für die unterschiedlichen Periodenlängen. Diesbezüglich enthalten die Perioden unterschiedliche Mengen Elemente: 1. Periode - 2 Elemente; 2. und 3. Periode – jeweils 8 Elemente; 4. und 5

Perioden - jeweils 18 Elemente und die 6. Periode - 32 Elemente.

Elemente kleiner Perioden (2. und 3.) werden in eine Untergruppe typischer Elemente eingeteilt. Da die yd- und /-Elemente mit dem 2. und 3. Außenelgk- gefüllt sind

Ort ihrer Atome und damit eine größere Fähigkeit zur Elektronenanlagerung (Oxidationsfähigkeit) übertragen hohe Werte ihre Elektronegativität. Elemente mit nichtmetallischen Eigenschaften nehmen die obere rechte Ecke des Periodensystems ein

D. I. Mendelejew. Nichtmetalle können gasförmig (F2, O2, CI2), fest (B, C, Si, S) und flüssig (Br2) sein.

Das Element Wasserstoff nimmt im Periodensystem eine Sonderstellung ein

System und hat keine chemischen Analoga. Wasserstoff weist metallische Eigenschaften auf

und nichtmetallische Eigenschaften, und daher in Periodensystem sein

gleichzeitig in den Gruppen IA und VIIA platziert.

Aufgrund der großen Vielfalt chemischer Eigenschaften zeichnen sie sich aus

effizient Edelgase(Aerogene) - Elemente der Gruppe VIIIA

dic

Systeme. Die Forschung der letzten Jahre lässt jedoch zu, dass

es ist möglich, einige von ihnen (Kr, Xe, Rn) als Nichtmetalle einzustufen.

Eine charakteristische Eigenschaft von Metallen ist die Wertigkeit

Throne sind schwach an ein bestimmtes Atom gebunden und

in jedem drin

Es gibt eine sogenannte elektronische

Daher alles

haben

hohe elektrische Leitfähigkeit,

Wärmeleitfähigkeit

Genauigkeit. Allerdings gibt es auch spröde Metalle (Zink, Antimon, Wismut). Metalle weisen in der Regel reduzierende Eigenschaften auf.

Komplexe Substanzen(chemische Verbindungen) sind Stoffe, deren Moleküle aus Atomen verschiedener chemischer Elemente (heteroatomare oder heteronukleare Moleküle) bestehen. Zum Beispiel C 02, CON. Es sind mehr als 10 Millionen komplexe Substanzen bekannt.

Die höchste Form der chemischen Organisation der Materie sind Assoziate und Aggregate. Assoziierte sind Kombinationen einfacher Moleküle oder Ionen zu komplexeren Substanzen, die keine Veränderungen in der chemischen Natur bewirken. Assoziierte kommen hauptsächlich im flüssigen und gasförmigen Zustand vor, Aggregate liegen im festen Zustand vor.

Gemische sind Systeme, die aus mehreren gleichmäßig verteilten Verbindungen bestehen, die in konstanten Verhältnissen miteinander verbunden sind und nicht miteinander interagieren.

1.2. Wertigkeit und Oxidationsstufe

Die Erstellung empirischer Formeln und die Namensbildung chemischer Verbindungen basiert auf der Kenntnis und korrekten Anwendung der Konzepte Oxidationsstufe und Wertigkeit.

Oxidationszustand- Dies ist die bedingte Ladung des Elements in der Verbindung, berechnet unter der Annahme, dass die Verbindung aus Ionen besteht. Dieser Wert ist bedingt, formal, da es praktisch keine rein ionischen Verbindungen gibt. Der absolute Wert des Oxidationsgrades kann eine ganze oder gebrochene Zahl sein; und hinsichtlich der Ladung kann sie positiv, negativ und gleich Null sein.

Die Valenz ist eine Größe, die durch die Anzahl ungepaarter Elektronen auf dem äußeren Energieniveau oder die Anzahl freier Atomorbitale bestimmt wird, die an der Bildung chemischer Bindungen beteiligt sein können.

Einige Regeln zur Bestimmung der Oxidationsstufen chemischer Elemente

1. Der Oxidationszustand eines chemischen Elements in einer einfachen Substanz

gleich 0.

2. Die Summe der Oxidationsstufen der Atome in einem Molekül (Ion) beträgt 0

(Ionenladung).

3. Elemente der Gruppen I-III A haben eine positive Oxidationsstufe, die der Nummer der Gruppe entspricht, in der sich das Element befindet.

4. Elemente der Gruppen IV–V IIA, mit Ausnahme der positiven Oxidationsstufe, die der Gruppennummer entspricht; und eine negative Oxidationsstufe, die der Differenz zwischen der Gruppennummer und der Nummer 8 entspricht, eine mittlere Oxidationsstufe haben, die der Differenz zwischen der Gruppennummer und der Nummer 2 entspricht (Tabelle 1).

Tabelle 1

Oxidationsstufen der Elemente IV-V IIA-Untergruppen

Oxidationszustand

Dazwischenliegend

5. Die Oxidationsstufe von Wasserstoff beträgt +1, wenn die Verbindung mindestens ein Nichtmetall enthält; - 1 in Verbindungen mit Metallen (Hydride); 0 in H2.

Hydride einiger Elemente

BeH2

NaH MgH2 АШ3

CaH2

GaH3

GeH4

AsH3

SrH2

InH3

SnH4

SbH3

VaN2

H-Verbindungen

Dazwischenliegend

Verbindungen i t

Verbindungen

6. Die Oxidationsstufe von Sauerstoff beträgt in der Regel -2, mit Ausnahme von Peroxiden (-1), Superoxiden (-1/2), Ozoniden (-1/3), Ozon (+4), Sauerstofffluorid (+). 2).

7. Die Oxidationsstufe von Fluor in allen Verbindungen außer F2> ist -1. In Verbindungen mit Fluor werden höhere Formen der Oxidation vieler chemischer Elemente (BiF5, SF6, IF?, OsFg) realisiert.

8 . In Perioden nehmen die Umlaufradien der Atome mit zunehmender Seriennummer ab und die Ionisierungsenergie nimmt zu. Gleichzeitig werden die sauren und oxidierenden Eigenschaften verstärkt; höhere ste

Die Nachteile der Elementoxidation werden weniger stabil.

9. Elemente ungerader Gruppen des Periodensystems werden durch ungerade Grade charakterisiert, und Elemente gerader Gruppen werden durch gerade Grade charakterisiert

Oxidation.

10. In den Hauptuntergruppen nimmt mit zunehmender Ordnungszahl eines Elements im Allgemeinen die Größe der Atome zu und die Ionisierungsenergie ab. Dementsprechend werden die Grundeigenschaften verstärkt und die oxidierenden Eigenschaften abgeschwächt. In Untergruppen von ^-Elementen mit zunehmender Ordnungszahl ist die Beteiligung von ^-Elektronen an der Bindungsbildung zu beobachten

nimmt ab und nimmt daher ab

Absolutwert

keine Oxidation (Tabelle 2).

Tabelle 2

Werte der Oxidationsstufen von Elementen der VA-Untergruppe

Oxidationszustand

Li, K, Fe, Ba

Säure C 02, S 0 3

Nichtmetalle

Amphoteres ZnO BeO

Amphigene

Doppeltes Fe304

Sei, AL Zn

Ole-bildend

Aerogene

CO, NO, SiO, N20

Basen Ba(OH)2

Säuren HNO3

HYDROXIDE

Ampholyte Zti(OH)2

Mittlere KagSOz,

Saurer MannKUz,

Basisches (SiOH)gCO3, 4--------

Doppeltes CaMg(COs)2

Gemischte SaSGSU

> w wie w J 3 w »

Abb. 2. Schema der wichtigsten Klassen anorganischer Stoffe

Lektion 2

Einstufung chemische Reaktionen in der anorganischen Chemie

Chemische Reaktionen werden nach verschiedenen Kriterien klassifiziert.

    Entsprechend der Anzahl der Ausgangsstoffe und Reaktionsprodukte

    Zersetzung - eine Reaktion, bei der aus einem komplexen Stoff zwei oder mehr einfache oder komplexe Stoffe entstehen

2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

    Verbindung- eine Reaktion, bei der aus zwei oder mehr einfachen oder komplexen Stoffen ein komplexerer Stoff entsteht

NH 3 + HCl → NH 4 Cl

    Auswechslung- eine Reaktion zwischen einfachen und komplexen Stoffen, bei der Atome eines einfachen Stoffes durch Atome eines der Elemente eines komplexen Stoffes ersetzt werden.

Fe + CuCl 2 → Cu + FeCl 2

    Austausch- eine Reaktion, bei der zwei komplexe Stoffe ihre Bestandteile austauschen

Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

Eine der Austauschreaktionen Neutralisation ist eine Reaktion zwischen einer Säure und einer Base, bei der Salz und Wasser entstehen.

NaOH + HCl → NaCl + H2O

    Durch thermische Wirkung

    Reaktionen, die unter Freisetzung von Wärme ablaufen, nennt man exotherme Reaktionen.

C + O 2 → CO 2 + Q

2) Reaktionen, die bei der Aufnahme von Wärme ablaufen, werden genannt endotherme Reaktionen.

N 2 + O 2 → 2NO – Q

    Basierend auf Reversibilität

    Reversibel– Reaktionen, die unter gleichen Bedingungen in zwei zueinander entgegengesetzten Richtungen ablaufen.

    Reaktionen, die nur in eine Richtung verlaufen und abgeschlossen sind vollständige Transformation Ausgangsstoffe werden in Endstoffe umgewandelt irreversibel, In diesem Fall sollte ein Gas, ein Niederschlag oder eine leicht dissoziierende Substanz – Wasser – freigesetzt werden.

BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl

Na 2 CO 3 +2HCl → 2NaCl + CO 2 + H 2 O

    Redoxreaktionen– Reaktionen, die mit einer Änderung der Oxidationsstufe ablaufen.

Ca + 4HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Und Reaktionen, die ablaufen, ohne dass sich der Oxidationszustand ändert.

HNO 3 + KOH → KNO 3 + H 2 O

5.Homogen Reaktionen, wenn Ausgangsstoffe und Reaktionsprodukte im gleichen Aggregatzustand vorliegen. UND heterogen Reaktionen, wenn Reaktionsprodukte und Ausgangsstoffe in unterschiedlichen Aggregatzuständen vorliegen.

Zum Beispiel: Ammoniaksynthese.

Redoxreaktionen.

Es gibt zwei Prozesse:

Oxidation- Hierbei handelt es sich um die Abgabe von Elektronen, wodurch die Oxidationsstufe zunimmt. Ein Atom, Molekül oder Ion, das ein Elektron abgibt, wird genannt Reduktionsmittel.

Mg 0 - 2e → Mg +2

Erholung - Durch den Prozess der Elektronenzufuhr nimmt die Oxidationsstufe ab. Ein Atom, Molekül oder Ion, das ein Elektron aufnimmt, heißt Oxidationsmittel.

S 0 +2e → S -2

O 2 0 +4e → 2O -2

Bei Redoxreaktionen ist folgende Regel zu beachten: elektronische Balance(Die Anzahl der gebundenen Elektronen muss gleich der Anzahl der abgegebenen Elektronen sein; es sollten keine freien Elektronen vorhanden sein). Und es muss auch beachtet werden Atomgleichgewicht(Die Anzahl der gleichnamigen Atome auf der linken Seite muss gleich der Anzahl der Atome auf der rechten Seite sein)

Regeln zum Schreiben von Redoxreaktionen.

    Schreiben Sie die Reaktionsgleichung

    Oxidationsstufen einstellen

    Finden Sie Elemente, deren Oxidationsstufe sich ändert

    Schreiben Sie sie paarweise auf.

    Finden Sie das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel

    Schreiben Sie den Prozess der Oxidation oder Reduktion auf

    Gleichen Sie die Elektronen mithilfe der Elektronengleichgewichtsregel aus (finden Sie den Ruhezustand) und ordnen Sie die Koeffizienten an

    Schreiben Sie die zusammenfassende Gleichung

    Setzen Sie Koeffizienten in die Gleichung einer chemischen Reaktion ein

KClO 3 → KClO 4 + KCl; N 2 + H 2 → NH 3 ; H 2 S + O 2 → SO 2 + H 2 O; Al + O 2 = Al 2 O 3;

Сu + HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + NO + H 2 O; KClO 3 → KCl + O 2; P + N 2 O = N 2 + P 2 O 5;

NO 2 + H 2 O = HNO 3 + NO

. Die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen. Abhängigkeit der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen von der Konzentration, Temperatur und Art der Reaktanten.

Chemische Reaktionen laufen unterschiedlich schnell ab. Die Wissenschaft untersucht die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion und identifiziert ihre Abhängigkeit von den Prozessbedingungen – chemische Kinetik.

υ einer homogenen Reaktion wird durch die Änderung der Stoffmenge pro Volumeneinheit bestimmt:

υ =Δn / Δt ∙V

wobei Δ n die Änderung der Molzahl einer der Substanzen (meistens das Original, es kann aber auch ein Reaktionsprodukt sein) ist (Mol);

V – Volumen des Gases oder der Lösung (l)

Da Δ n / V = ​​​​ΔC (Konzentrationsänderung) ist, dann

υ =Δ C / Δt (mol/l∙ s)

υ einer heterogenen Reaktion wird durch die Änderung der Stoffmenge pro Zeiteinheit auf einer Kontaktoberfläche von Stoffen bestimmt.

υ =Δn / Δt ∙ S

wo Δ n – Änderung der Stoffmenge (Reagenz oder Produkt), (Mol);

Δt – Zeitintervall (s, min);

S – Kontaktoberfläche von Stoffen (cm 2, m 2)

Warum sind die Geschwindigkeiten verschiedener Reaktionen nicht gleich?

Damit eine chemische Reaktion beginnen kann, müssen die Moleküle der reagierenden Stoffe kollidieren. Doch nicht jede Kollision führt zu einer chemischen Reaktion. Damit es bei einem Stoß zu einer chemischen Reaktion kommt, müssen die Moleküle eine ausreichend hohe Energie haben. Als Teilchen werden Teilchen bezeichnet, die bei Kollision eine chemische Reaktion eingehen können aktiv. Sie verfügen im Vergleich zur durchschnittlichen Energie der meisten Teilchen über einen Energieüberschuss – die Aktivierungsenergie E Akt . In einer Substanz gibt es viel weniger aktive Teilchen als bei durchschnittlicher Energie. Damit viele Reaktionen beginnen, muss dem System also etwas Energie zugeführt werden (Lichtblitz, Erwärmung, mechanischer Schock).

Energiebarriere (Wert E Akt) ist für verschiedene Reaktionen unterschiedlich. Je niedriger sie ist, desto einfacher und schneller verläuft die Reaktion.

2. Einflussfaktoren auf υ(Anzahl der Teilchenkollisionen und deren Effizienz).

1) Art der Reaktanten: ihre Zusammensetzung, Struktur => Aktivierungsenergie

▪ desto weniger E Akt, desto größer υ;

2) Temperatur: bei t für alle 10 0 C, υ 2-4 mal (Van't-Hoff-Regel).

υ 2 = υ 1 ∙ γ Δt/10

Aufgabe 1. Die Geschwindigkeit einer bestimmten Reaktion beträgt bei 0 0 C 1 mol/l ∙ h, der Temperaturkoeffizient der Reaktion beträgt 3. Wie schnell wird diese Reaktion bei 30 0 C sein?

υ 2 = υ 1 ∙ γ Δt/10

υ 2 =1∙3 30-0/10 = 3 3 =27 mol/l∙h

3) Konzentration: je mehr, desto häufiger kommt es zu Kollisionen und υ. Bei konstanter Temperatur für die Reaktion mA + nB = C nach dem Massenwirkungsgesetz:

υ = k ∙ С A M ∙ C B N

wobei k die Geschwindigkeitskonstante ist;

C – Konzentration (mol/l)

Massenwirkungsgesetz:

Die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion ist proportional zum Produkt der Konzentrationen der reagierenden Substanzen, gemessen in Potenzen, die ihren Koeffizienten in der Reaktionsgleichung entsprechen.

Aufgabe 2. Die Reaktion verläuft nach der Gleichung A + 2B → C. Wie oft und wie ändert sich die Reaktionsgeschwindigkeit, wenn die Konzentration der Substanz B um das Dreifache steigt?

Lösung:υ = k ∙ C A m ∙ C B n

υ = k ∙ C A ∙ C B 2

υ 1 = k ∙ a ∙ b 2

υ 2 = k ∙ a ∙ 3 in 2

υ 1 / υ 2 = a ∙ in 2 / a ∙ 9 in 2 = 1/9

Antwort: wird um das 9-fache erhöht

Bei gasförmigen Stoffen hängt die Reaktionsgeschwindigkeit vom Druck ab

Je höher der Druck, desto höher die Geschwindigkeit.

4) Katalysatoren– Substanzen, die den Reaktionsmechanismus verändern, reduzieren E Akt => υ .

▪ Katalysatoren bleiben nach Abschluss der Reaktion unverändert

▪ Enzyme sind biologische Katalysatoren, von Natur aus Proteine.

▪ Inhibitoren – Substanzen, die ↓ υ

1. Während der Reaktion beträgt die Konzentration der Reagenzien:

1) erhöht sich

2) ändert sich nicht

3) nimmt ab

4) Ich weiß es nicht

2. Während der Reaktion beträgt die Konzentration der Produkte:

1) erhöht sich

2) ändert sich nicht

3) nimmt ab

4) Ich weiß es nicht

3. Bei einer homogenen Reaktion A + B → ... bei gleichzeitiger Erhöhung der molaren Konzentration der Ausgangsstoffe um das Dreifache erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit:

1) 2 Mal

2) 3 Mal

4) 9 mal

4. Die Geschwindigkeit der Reaktion H 2 + J 2 → 2HJ nimmt um das 16-fache ab, bei gleichzeitiger Abnahme der molaren Konzentrationen der Reagenzien:

1) 2 Mal

2) 4 Mal

5. Die Geschwindigkeit der Reaktion CO 2 + H 2 → CO + H 2 O mit einer Erhöhung der molaren Konzentrationen um das Dreifache (CO 2) und das Zweifache (H 2) erhöht sich:

1) 2 Mal

2) 3 Mal

4) 6 mal

6. Die Geschwindigkeit der Reaktion C (T) + O 2 → CO 2 bei V-const und einer Erhöhung der Reagenzmengen um das Vierfache erhöht sich:

1) 4 Mal

4) 32 Mal

10. Die Reaktionsgeschwindigkeit A + B → ... erhöht sich, wenn:

1) Verringerung der Konzentration von A

2) zunehmende Konzentration von B

3) Kühlung

4) Druckabfall

7. Die Reaktionsgeschwindigkeit Fe + H 2 SO 4 → FeSO 4 + H 2 ist höher bei Verwendung von:

1) Eisenpulver, keine Späne

2) Eisenspäne, kein Pulver

3) konzentrierte H 2 SO 4 und nicht verdünnte H 2 SO 4

4) Ich weiß es nicht

8. Die Reaktionsgeschwindigkeit 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 wird höher sein, wenn Sie Folgendes verwenden:

1) 3 %ige H 2 O 2-Lösung und Katalysator

2) 30%ige H 2 O 2-Lösung und Katalysator

3) 3%ige Lösung von H 2 O 2 (ohne Katalysator)

4) 30 %ige Lösung von H 2 O 2 (ohne Katalysator)

Chemisches Gleichgewicht. Einflussfaktoren auf das Verschiebungsgleichgewicht. Das Prinzip von Le Chatelier.

Chemische Reaktionen können nach der Richtung, in der sie ablaufen, unterteilt werden

▪ Irreversible Reaktionen laufen nur in eine Richtung ab (Ionenaustauschreaktionen mit, ↓, MDS, Verbrennung und einigen anderen)

Zum Beispiel AgNO 3 + HCl → AgCl↓ + HNO 3

▪ Reversible Reaktionen unter gleichen Bedingungen fließen sie in entgegengesetzte Richtungen (↔).

Zum Beispiel N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3

Der Zustand einer reversiblen Reaktion, in der υ → = υ ← angerufen chemisch Gleichgewicht.

Damit die Reaktion in der chemischen Produktion möglichst vollständig abläuft, ist es notwendig, das Gleichgewicht in Richtung Produkt zu verschieben. Um zu bestimmen, wie ein bestimmter Faktor das Gleichgewicht im System verändert, verwenden Sie Das Prinzip von Le Chatelier(1844):

Prinzip von Le Chatelier: Wenn auf ein System im Gleichgewichtszustand (Änderung t, p, C) ein äußerer Einfluss ausgeübt wird, verschiebt sich das Gleichgewicht in die Richtung, die diesen Einfluss abschwächt.

Das Gleichgewicht verschiebt sich:

1) mit C reagieren →,

bei C prod ← ;

2) bei p (für Gase) - in Richtung einer Volumenabnahme,

bei ↓ р – in Richtung zunehmender V;

Wenn die Reaktion abläuft, ohne dass sich die Anzahl der Moleküle gasförmiger Substanzen ändert, hat der Druck keinen Einfluss auf das Gleichgewicht in diesem System.

3) bei t – in Richtung der endothermen Reaktion (- Q),

bei ↓ t – zur exothermen Reaktion (+ Q).

Aufgabe 3. Wie müssen Stoffkonzentrationen, Druck und Temperatur des homogenen Systems PCl 5 ↔ PCl 3 + Cl 2 – Q verändert werden, um das Gleichgewicht in Richtung der Zersetzung von PCl 5 zu verschieben (→)

↓ C (PCl 3) und C (Cl 2)

Aufgabe 4. Wie verschiebt sich das chemische Gleichgewicht der Reaktion 2CO + O 2 ↔ 2CO 2 + Q wann

a) Temperaturanstieg;

b) erhöhter Druck

1. Eine Methode, die das Gleichgewicht der Reaktion 2CuO(T) + CO Cu 2 O(T) + CO 2 nach rechts (→) verschiebt, ist:

1) Anstieg der Kohlenmonoxidkonzentration

2) Anstieg der Kohlendioxidkonzentration

3) Abnahme der Konzentration an geschmolzenem Oxid (I)

4) Verringerung der Konzentration von Kupfer(II)-oxid

2. Bei der homogenen Reaktion 4HCl + O 2 2Cl 2 + 2H 2 O verschiebt sich mit zunehmendem Druck das Gleichgewicht:

2) Rechts

3) wird sich nicht bewegen

4) Ich weiß es nicht

8. Beim Erhitzen stellt sich das Gleichgewicht der Reaktion N 2 + O 2 · 2NO – Q ein:

1) wird nach rechts verschoben

2) bewegt sich nach links

3) wird sich nicht bewegen

4) Ich weiß es nicht

9. Beim Abkühlen stellt sich das Gleichgewicht der Reaktion H 2 + S H 2 S + Q ein:

1) bewegt sich nach links

2) wird nach rechts verschoben

3) wird sich nicht bewegen

4) Ich weiß es nicht

  1. Klassifizierung chemischer Reaktionen in der anorganischen und organischen Chemie

    Dokumentieren

    Aufgaben A 19 (USE 2012) Einstufung chemisch Reaktionen V anorganisch und organisch Chemie. ZU Reaktionen Substitution bezieht sich auf die Wechselwirkung von: 1) Propen und Wasser, 2) ...

  2. Thematische Planung des Chemieunterrichts in den Klassen 8-11 6

    Thematische Planung

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  3. Fragen zu Prüfungen in Chemie für Erstsemesterstudierende

    Dokumentieren

    Methan, Verwendung von Methan. Einstufung chemisch Reaktionen V anorganisch Chemie. Körperlich und chemisch Eigenschaften und Anwendungen von Ethylen. Chemisch Gleichgewicht und seine Bedingungen...

  4. LERNPROGRAMM

    In der Disziplin „Allgemeine und anorganische Chemie“

    Sammlung von Vorlesungen über allgemeine und anorganische Chemie

    Allgemeine und anorganische Chemie: Lehrbuch / Autor E.N. Mozzhukhina;

    GBPOU „Kurgan Basic Medical College“. - Kurgan: KBMK, 2014. - 340 S.

    Herausgegeben durch Beschluss des Redaktions- und Verlagsrates der Staatlichen Autonomen Bildungseinrichtung für berufliche Weiterbildung „Institut für die Entwicklung von Bildung und Sozialtechnologien“

    Rezensent: NICHT. Gorshkova – Kandidatin für Biowissenschaften, stellvertretende Direktorin für IMR, Kurgan Basic Medical College

    Einführung.
    ABSCHNITT 1. Theoretische Basis Chemie 8-157
    1.1. Periodengesetz und Periodensystem nach Element D.I. Mendelejew. Theorie der Struktur von Stoffen.
    1.2.Elektronische Struktur von Atomen von Elementen.
    1.3. Arten chemischer Bindungen.
    1..4 Struktur von Stoffen anorganischer Natur
    1 ..5 Klassen anorganischer Verbindungen.
    1.5.1. Klassifizierung, Zusammensetzung, Nomenklatur von Oxiden, Säuren, Basen, Herstellungsmethoden und deren Chemische Eigenschaften.
    1.5.2 Klassifizierung, Zusammensetzung, Nomenklatur von Salzen. Herstellungsmethoden und ihre chemischen Eigenschaften
    1.5.3. Amphoter. Chemische Eigenschaften amphoterer Oxidide und Hydroxide. Genetische Beziehungen zwischen Klassen anorganischer Verbindungen.
    1..6 Komplexe Zusammenhänge.
    1..7 Lösungen.
    1.8. Theorie der elektrolytischen Dissoziation.
    1.8.1. Elektrolytische Dissoziation. Grundbestimmungen. TED. Dissoziationsmechanismus.
    1.8.2. Ionenaustauschreaktionen. Hydrolyse von Salzen.
    1.9. Chemische Reaktionen.
    1.9.1. Klassifizierung chemischer Reaktionen. Chemisches Gleichgewicht und Verschiebung.
    1.9.2. Redoxreaktionen. Ihre elektronische Essenz. Klassifizierung und Zusammenstellung von OVR-Gleichungen.
    1.9.3. Die wichtigsten Oxidations- und Reduktionsmittel. ORR unter Beteiligung von Dichromat, Kaliumpermanganat und verdünnten Säuren.
    1.9.4 Methoden zum Anordnen von Koeffizienten in OVR
    ABSCHNITT 2. Chemie der Elemente und ihrer Verbindungen.
    2.1. P-Elemente.
    2.1.1. allgemeine Charakteristiken Elemente der Gruppe VII des Periodensystems. Halogene. Chlor, seine physikalischen und chemischen Eigenschaften.
    2.1.2. Halogenide. Biologische Rolle von Halogenen.
    2.1.3. Chalkogene. Allgemeine Eigenschaften von Elementen der Gruppe VI PS D.I. Mendelejew. Sauerstoffverbindungen.
    2.1.4. Die wichtigsten Schwefelverbindungen.
    2.1.5. Hauptuntergruppe der Gruppe V. Allgemeine Charakteristiken. Atomstruktur, physikalische und chemische Eigenschaften von Stickstoff. Die wichtigsten Stickstoffverbindungen.
    2.1.6. Die Struktur des Phosphoratoms, seine physikalischen und chemischen Eigenschaften. Allotropie. Die wichtigsten Phosphorverbindungen.
    2.1.7. Allgemeine Merkmale der Elemente der Gruppe IV der Hauptuntergruppe des Periodensystems D.I. Mendelejew. Kohlenstoff und Silizium.
    2.1.8. Hauptuntergruppe der Gruppe III des Periodensystems D.I. Mendelejew. Bor. Aluminium.
    2.2. s - Elemente.
    2.2.1. Allgemeine Eigenschaften von Metallen der Gruppe II der Hauptuntergruppe des Periodensystems D.I. Mendelejew. Erdalkalimetalle.
    2.2.2. Allgemeine Eigenschaften von Elementen der Gruppe I der Hauptuntergruppe des Periodensystems D.I. Mendelejew. Alkali Metalle.
    2.3. D-Elemente.
    2.3.1. Nebenuntergruppe der Gruppe I.
    2.3.2.. Nebenuntergruppe der Gruppe II.
    2.3.3. Nebenuntergruppe der Gruppe VI
    2.3.4. Nebenuntergruppe der Gruppe VII
    2.3.5. Nebenuntergruppe der Gruppe VIII

    Erläuterungen

    An moderne Bühne Bei der Entwicklung der Gesellschaft besteht die Hauptaufgabe darin, für die menschliche Gesundheit zu sorgen. Die Behandlung vieler Krankheiten ist dank Fortschritten in der Chemie bei der Herstellung neuer Substanzen und Materialien möglich geworden.

    Ohne tiefe und umfassende Kenntnisse auf dem Gebiet der Chemie, ohne die Bedeutung von positiv oder zu kennen negativer Einfluss chemische Faktoren auf die Umwelt, Sie werden nicht in der Lage sein, lesen und schreiben zu können medizinischer Mitarbeiter. Studierende der medizinischen Fakultät müssen über die erforderlichen Mindestkenntnisse in Chemie verfügen.

    Dieses Vorlesungsmaterial richtet sich an Studierende, die sich mit den Grundlagen der Allgemeinen und Anorganischen Chemie befassen.

    Der Zweck dieses Kurses besteht darin, die Prinzipien der anorganischen Chemie zu studieren, die auf dem aktuellen Wissensstand präsentiert werden; Erweiterung des Wissensumfangs unter Berücksichtigung der Berufsorientierung. Eine wichtige Richtung ist die Schaffung einer soliden Basis, auf der die Lehre anderer chemischer Spezialdisziplinen (organische und analytische Chemie, Pharmakologie, Arzneimitteltechnologie) aufbauen kann.

    Das vorgeschlagene Material bietet Studierenden eine berufliche Orientierung zum Zusammenhang zwischen theoretischer anorganischer Chemie und speziellen und medizinischen Disziplinen.

    Hauptziele Trainingskurs Diese Disziplin muss man meistern Grundlagen allgemeine Chemie; in der Aneignung der Inhalte der anorganischen Chemie durch die Studierenden als einer Wissenschaft, die den Zusammenhang zwischen den Eigenschaften anorganischer Verbindungen und ihrer Struktur erklärt; bei der Ideenbildung über die anorganische Chemie als grundlegende Disziplin, auf der berufliches Wissen basiert.

    Das Lehrangebot der Fachrichtung „Allgemeine und Anorganische Chemie“ richtet sich nach den Vorgaben des Landes Bildungsstandard(FSES-4) auf das Mindestniveau der Ausbildung von Absolventen der Fachrichtung 060301 „Pharmazie“ und wird auf der Grundlage des Lehrplans dieser Fachrichtung entwickelt.

    Der Vorlesungsverlauf umfasst zwei Abschnitte;

    1. Theoretische Grundlagen der Chemie.

    2. Chemie der Elemente und ihrer Verbindungen: (p-Elemente, s-Elemente, d-Elemente).

    Präsentation Unterrichtsmaterial in der Entwicklung vorgestellt: von den einfachsten Konzepten bis hin zu komplexen, ganzheitlichen, verallgemeinernden.

    Der Abschnitt „Theoretische Grundlagen der Chemie“ behandelt folgende Themen:

    1. Periodengesetz und das Periodensystem der chemischen Elemente D.I. Mendelejew und die Theorie der Stoffstruktur.

    2. Klassen anorganischer Stoffe, die Beziehung zwischen allen Klassen anorganischer Stoffe.

    3. Komplexe Verbindungen, ihre Verwendung in der qualitativen Analyse.

    4. Lösungen.

    5. Theorie der elektrolytischen Dissoziation.

    6. Chemische Reaktionen.

    Beim Studium des Abschnitts „Chemie der Elemente und ihrer Verbindungen“ werden folgende Fragen berücksichtigt:

    1. Merkmale der Gruppe und Untergruppe, in der sich dieses Element befindet.

    2. Eigenschaften eines Elements, basierend auf seiner Position im Periodensystem, aus Sicht der Theorie der Atomstruktur.

    3. Physikalische Eigenschaften und Verbreitung in der Natur.

    4. Methoden zur Beschaffung.

    5. Chemische Eigenschaften.

    6. Wichtige Verbindungen.

    7. Biologische Rolle des Elements und seine Verwendung in der Medizin.

    Besonderes Augenmerk wird auf Arzneimittel anorganischer Natur gelegt.

    Als Ergebnis des Studiums dieser Disziplin sollte der Student wissen:

    1. Periodengesetz und Eigenschaften der Elemente des Periodensystems D.I. Mendelejew.

    2. Grundlagen der Theorie chemischer Prozesse.

    3. Struktur und Reaktivität von Stoffen anorganischer Natur.

    4. Klassifizierung und Nomenklatur anorganischer Stoffe.

    5. Herstellung und Eigenschaften anorganischer Stoffe.

    6. Anwendung in der Medizin.

    1. Anorganische Verbindungen klassifizieren.

    2. Erfinden Sie Namen für Verbindungen.

    3. Stellen Sie eine genetische Beziehung zwischen anorganischen Verbindungen her.

    4. Beweisen Sie mithilfe chemischer Reaktionen die chemischen Eigenschaften anorganischer Substanzen, einschließlich medizinischer Substanzen.

    Vorlesung Nr. 1

    Thema: Einführung.

    1. Fachgebiet und Aufgaben der Chemie

    2. Methoden der allgemeinen und anorganischen Chemie

    3. Grundlegende Theorien und die Gesetze der Chemie:

    a) Atommolekulare Theorie.

    b) das Gesetz der Erhaltung von Masse und Energie;

    c) periodisches Gesetz;

    d) Theorie chemische Struktur.


    Anorganische Chemie.

    1. Fachgebiet und Aufgaben der Chemie

    Die moderne Chemie gehört zu den Naturwissenschaften und ist ein System getrennter Disziplinen: allgemeine und anorganische Chemie, analytische Chemie, organische Chemie, physikalische und kolloidale Chemie, Geochemie, Kosmochemie usw.

    Chemie ist eine Wissenschaft, die die Prozesse der Stoffumwandlung untersucht, die mit Veränderungen in Zusammensetzung und Struktur einhergehen, sowie die gegenseitigen Übergänge zwischen diesen Prozessen und anderen Formen der Stoffbewegung.

    Der Hauptgegenstand der Chemie als Wissenschaft sind daher Stoffe und ihre Umwandlungen.

    Im gegenwärtigen Entwicklungsstadium unserer Gesellschaft ist die Sorge um die menschliche Gesundheit eine Aufgabe von größter Bedeutung. Die Behandlung vieler Krankheiten ist dank Fortschritten in der Chemie bei der Herstellung neuer Stoffe und Materialien möglich geworden: Medikamente, Blutersatzstoffe, Polymere und Polymermaterialien.

    Ohne tiefe und umfassende Kenntnisse auf dem Gebiet der Chemie und ohne Verständnis für die Bedeutung der positiven oder negativen Auswirkungen verschiedener chemischer Faktoren auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt ist es unmöglich, ein kompetenter Mediziner zu werden.

    Allgemeine Chemie. Anorganische Chemie.

    Anorganische Chemie ist die Wissenschaft von den Elementen des Periodensystems und den aus ihnen gebildeten einfachen und komplexen Stoffen.

    Die anorganische Chemie ist untrennbar mit der allgemeinen Chemie verbunden. Historisch gesehen wurden bei der Untersuchung der chemischen Wechselwirkung von Elementen untereinander die Grundgesetze der Chemie, allgemeine Muster chemischer Reaktionen, die Theorie chemischer Bindungen, die Lösungslehre und vieles mehr formuliert, die Gegenstand der allgemeinen Chemie sind.

    Auf diese Weise, allgemeine Chemie untersucht die theoretischen Ideen und Konzepte, die die Grundlage des gesamten Systems bilden chemisches Wissen.

    Die anorganische Chemie hat das Stadium der beschreibenden Wissenschaft längst überschritten und erlebt derzeit ihre „Wiedergeburt“ durch den weit verbreiteten Einsatz quantenchemischer Methoden, des Bandenmodells des Energiespektrums von Elektronen und der Entdeckung chemischer Valenzverbindungen von Edelgasen und die gezielte Synthese von Materialien mit besonderen physikalischen und chemischen Eigenschaften. Basierend auf einer eingehenden Untersuchung des Zusammenhangs zwischen chemischer Struktur und Eigenschaften löst sie erfolgreich Hauptaufgabe- Schaffung neuer anorganischer Stoffe mit spezifizierten Eigenschaften.

    2. Methoden der allgemeinen und anorganischen Chemie.

    Von den experimentellen Methoden der Chemie ist die Methode chemischer Reaktionen die wichtigste. Eine chemische Reaktion ist die Umwandlung eines Stoffes in einen anderen durch Veränderung der Zusammensetzung und chemischen Struktur. Chemische Reaktionen ermöglichen die Untersuchung der chemischen Eigenschaften von Stoffen. Anhand der chemischen Reaktionen des untersuchten Stoffes kann man indirekt dessen chemische Struktur beurteilen. Direkte Methoden zur Bestimmung der chemischen Struktur basieren meist auf der Nutzung physikalischer Phänomene.

    Auch die anorganische Synthese erfolgt auf Basis chemischer Reaktionen, die In letzter Zeit erzielte große Erfolge, insbesondere bei der Beschaffung von Sonderangeboten reine Verbindungen in Form von Einzelkristallen. Dies wurde durch die Nutzung erleichtert hohe Temperaturen und Drücke, Hochvakuum, Einführung behälterloser Reinigungsverfahren usw.

    Bei der Durchführung chemischer Reaktionen sowie bei der Isolierung von Stoffen aus einem Gemisch reiner Form Eine wichtige Rolle spielen präparative Methoden: Fällung, Kristallisation, Filtration, Sublimation, Destillation usw. Heutzutage sind viele dieser klassischen präparativen Methoden erhalten geblieben weitere Entwicklung und sind führend in der Technologie zur Gewinnung hochreiner Substanzen und Einkristalle. Dabei handelt es sich um Methoden der gerichteten Kristallisation, der Zonenrekristallisation, der Vakuumsublimation und der fraktionierten Destillation. Eines der Merkmale der modernen anorganischen Chemie ist die Synthese und Untersuchung hochreiner Substanzen an Einkristallen.

    Methoden der physikalisch-chemischen Analyse werden häufig bei der Untersuchung von Lösungen und Legierungen eingesetzt, wenn die darin gebildeten Verbindungen in einem einzelnen Zustand nur schwer oder praktisch nicht zu isolieren sind. Anschließend werden die physikalischen Eigenschaften der Systeme in Abhängigkeit von der Änderung der Zusammensetzung untersucht. Als Ergebnis wird ein Zusammensetzungs-Eigenschafts-Diagramm erstellt, dessen Analyse Rückschlüsse auf die Art der chemischen Wechselwirkung der Komponenten, die Bildung von Verbindungen und deren Eigenschaften ermöglicht.

    Um das Wesen eines Phänomens zu verstehen, reichen experimentelle Methoden allein nicht aus, daher sagte Lomonosov, dass ein echter Chemiker ein Theoretiker sein muss. Nur durch Denken, wissenschaftliche Abstraktion und Verallgemeinerung werden die Naturgesetze erlernt und Hypothesen und Theorien erstellt.

    Das theoretische Verständnis experimentellen Materials und die Schaffung eines kohärenten Systems chemischer Kenntnisse in der modernen allgemeinen und anorganischen Chemie basiert auf: 1) der quantenmechanischen Theorie der Struktur von Atomen und dem Periodensystem der Elemente von D.I. Mendelejew; 2) quantenchemische Theorie der chemischen Struktur und die Lehre von der Abhängigkeit der Eigenschaften eines Stoffes von „seiner chemischen Struktur; 3) die Lehre vom chemischen Gleichgewicht, basierend auf den Konzepten der chemischen Thermodynamik.

    3. Grundlegende Theorien und Gesetze der Chemie.

    Zu den grundlegenden Verallgemeinerungen der Chemie und der Naturwissenschaften gehören die Atom-Molekül-Theorie, das Gesetz der Erhaltung von Masse und Energie,

    Periodensystem und Theorie der chemischen Struktur.

    a) Atommolekulare Theorie.

    Der Schöpfer atomar-molekularer Studien und Entdecker des Gesetzes zur Erhaltung der Masse von Stoffen M.V. Lomonossow gilt zu Recht als Begründer der wissenschaftlichen Chemie. Lomonosov unterschied klar zwei Stadien in der Struktur der Materie: Elemente (nach unserem Verständnis - Atome) und Korpuskeln (Moleküle). Laut Lomonosov bestehen Moleküle einfacher Substanzen aus identischen Atomen und Moleküle komplexer Substanzen aus verschiedenen Atomen. Allgemeine Anerkennung erlangte die atomar-molekulare Theorie zu Beginn des 19. Jahrhunderts, nachdem Daltons Atomismus in der Chemie etabliert wurde. Seitdem sind Moleküle zum Hauptgegenstand der Chemieforschung geworden.

    b) Gesetz der Erhaltung von Masse und Energie.

    Im Jahr 1760 formulierte Lomonossow ein einheitliches Gesetz von Masse und Energie. Aber vor Beginn des 20. Jahrhunderts. Diese Gesetze wurden unabhängig voneinander betrachtet. Die Chemie befasste sich hauptsächlich mit dem Gesetz der Massenerhaltung eines Stoffes (die Masse der Stoffe, die eine chemische Reaktion eingingen, ist gleich der Masse der Stoffe, die als Ergebnis der Reaktion entstehen).

    Zum Beispiel: 2KlO 3 = 2 KCl + 3O 2

    Links: 2 Kaliumatome Rechts: 2 Kaliumatome

    2 Chloratome 2 Chloratome

    6 Sauerstoffatome 6 Sauerstoffatome

    Die Physik beschäftigte sich mit dem Energieerhaltungssatz. Im Jahr 1905 zeigte der Begründer der modernen Physik A. Einstein, dass es einen Zusammenhang zwischen Masse und Energie gibt, ausgedrückt durch die Gleichung E = mс 2, wobei E die Energie und m die Masse ist; c ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum.

    c) Periodisches Gesetz.

    Die wichtigste Aufgabe der anorganischen Chemie besteht darin, die Eigenschaften von Elementen zu untersuchen und die allgemeinen Muster ihrer chemischen Wechselwirkung untereinander zu identifizieren. Die größte wissenschaftliche Verallgemeinerung zur Lösung dieses Problems wurde von D.I. Mendeleev, der das Periodengesetz und seinen grafischen Ausdruck – das Periodensystem – entdeckte. Erst durch diese Entdeckung wurde die chemische Vorausschau, die Vorhersage neuer Tatsachen, möglich. Daher ist Mendelejew der Begründer der modernen Chemie.

    Das periodische Gesetz von Mendelejew ist die Grundlage der Natur
    Taxonomie chemischer Elemente. Chemisches Element - Sammlung
    Atome mit gleicher Kernladung. Muster von Eigentumsänderungen
    Chemische Elemente werden durch das Periodengesetz bestimmt. Lehre von
    Die Struktur der Atome erklärte die physikalische Bedeutung des Periodengesetzes.
    Es stellte sich heraus, dass sich die Häufigkeit von Änderungen in den Eigenschaften von Elementen und ihren Verbindungen ändert
    hängt von einer sich periodisch wiederholenden ähnlichen elektronischen Struktur ab
    Hüllen ihrer Atome. Chemische und einige physikalische Eigenschaften hängen davon ab
    die Struktur der elektronischen Hülle, insbesondere ihrer äußeren Schichten. Deshalb
    Das periodische Gesetz ist die wissenschaftliche Grundlage für die Untersuchung der wichtigsten Eigenschaften von Elementen und ihren Verbindungen: Säure-Base, Redox, katalytisch, komplexierend, Halbleiter, metallochemisch, kristallchemisch, radiochemisch usw.

    Das Periodensystem spielte auch eine enorme Rolle bei der Erforschung natürlicher und künstlicher Radioaktivität und der Freisetzung intranuklearer Energie.

    Das Periodengesetz und das Periodensystem entwickeln sich ständig weiter und werden verfeinert. Ein Beweis dafür ist die moderne Formulierung des Periodengesetzes: Die Eigenschaften von Elementen sowie die Formen und Eigenschaften ihrer Verbindungen hängen periodisch von der Größe der Ladung des Kerns ihrer Atome ab. Daher erwies sich die positive Ladung des Kerns als genaueres Argument als die Atommasse, von der die Eigenschaften von Elementen und ihren Verbindungen abhängen.

    d) Theorie der chemischen Struktur.

    Die grundlegende Aufgabe der Chemie besteht darin, den Zusammenhang zwischen der chemischen Struktur eines Stoffes und seinen Eigenschaften zu untersuchen. Die Eigenschaften eines Stoffes hängen von seiner chemischen Struktur ab. Vor A.M. Butlerov glaubte, dass die Eigenschaften eines Stoffes durch seine qualitative und quantitative Zusammensetzung bestimmt werden. Er formulierte zunächst die Grundprinzipien seiner Theorie der chemischen Struktur. Somit: Die chemische Natur eines komplexen Teilchens wird durch die Art der elementaren Teilchen, deren Menge und chemische Struktur bestimmt. Übersetzt in moderne Sprache Das bedeutet, dass die Eigenschaften eines Moleküls durch die Art seiner Atombestandteile, deren Anzahl und die chemische Struktur des Moleküls bestimmt werden. Ursprünglich bezog sich die Theorie der chemischen Struktur auf chemische Verbindungen molekulare Struktur. Derzeit gilt die von Butlerov entwickelte Theorie als allgemeine chemische Theorie der Struktur chemischer Verbindungen und der Abhängigkeit ihrer Eigenschaften von ihrer chemischen Struktur. Diese Theorie ist eine Fortsetzung und Weiterentwicklung der atomar-molekularen Lehren Lomonossows.

    4. Die Rolle in- und ausländischer Wissenschaftler bei der Entwicklung allgemeiner und

    Anorganische Chemie.

    p/p Wissenschaftler Lebensdaten Die wichtigsten Arbeiten und Entdeckungen auf dem Gebiet der Chemie
    1. Avogadro Amedo (Italien) | 1776-1856 Avogadros Gesetz 1
    2. Arrhenius Svante (Schweden) 1859-1927 Theorie der elektrolytischen Dissoziation
    3. Beketov N.N. (Russland) 1827-1911 Metall-Aktivitätsreihe. Grundlagen der Aluminothermie.
    4. Berthollet Claude Louis (Frankreich) 1748-1822 Bedingungen für den Ablauf chemischer Reaktionen. Gasforschung. Bertholet-Salz.
    5. Berzelius Jene Jakob (Schweden) 1779-1848 Bestimmung der Atomgewichte von Elementen. Einführung Buchstabenbezeichnungen für chemische Elemente.
    6. Boyle Robert (England) 1627-1691 Festlegung des Konzepts eines chemischen Elements. Abhängigkeit der Gasmengen vom Druck.
    7. Bor Nils (Dänemark) 1887-1962 Theorie der Atomstruktur. 1
    8. Van't Hoff Jacob Gendrik (Holland) 1852-1911 Studium von Lösungen; einer der Begründer der physikalischen Chemie und Stereochemie.
    9. Gay-Lussac Joseph (Frankreich) 1778-1850 Gasgesetze von Gay-Lussac. Studium sauerstofffreier Säuren; Schwefelsäure-Technologie.
    10. Hess German Ivanov (Russland) 1802-1850 Entdeckung des Grundgesetzes der Thermochemie. Russische Entwicklung chemische Nomenklatur. Mineralanalyse.
    11. Dalton John (England) 1766-1844 Gesetz der multiplen Verhältnisse. Einführung chemischer Symbole und Formeln. Begründung der Atomtheorie.
    12. Maria Curie-Skłodowska (Frankreich, Heimat Polen) 1867-1934 Entdeckung von Polonium und Radium; Untersuchung der Eigenschaften radioaktiver Stoffe. Freisetzung von metallischem Radium.
    13. Lavoisier Antoine Laurent (Frankreich) 1743-1794 Die Grundlagen der wissenschaftlichen Chemie, die Etablierung der Sauerstofftheorie der Verbrennung, die Natur des Wassers. Erstellung eines Chemielehrbuchs auf Basis neuer Ansichten.
    14. Le Chatelier Lune Henri (Frankreich) 1850-1936 Das allgemeine Gesetz der Gleichgewichtsverschiebung hängt davon ab äußere Bedingungen(Prinzip von Le Chatelier)
    15. Lomonossow Michail Wassiljewitsch 1741-1765 Gesetz der Massenerhaltung von Stoffen.
    Anwendung quantitativer Methoden in der Chemie; Entwicklung der Grundprinzipien der kinetischen Gastheorie. Gründung des ersten Russen Chemielabor. Erstellung eines Handbuchs über Metallurgie und Bergbau. Gründung einer Mosaikproduktion.
    16. Mendelejew Dmitri Iwanowitsch (Russland) 1834-1907 Das Periodengesetz und das Periodensystem der chemischen Elemente (1869). Hydrattheorie der Lösungen. „Grundlagen der Chemie“. Erforschung von Gasen, Entdeckung der kritischen Temperatur usw.
    17. Priestley Joseph (England) 1733-1804 Entdeckung und Erforschung von Sauerstoff, Chlorwasserstoff, Ammoniak, Kohlenmonoxid, Stickoxiden und anderen Gasen.
    18. Rutherford Ernest (England) 1871-1937 Planetentheorie der Atomstruktur. Beweis für spontan radioaktiver Zerfall mit der Freisetzung von Alpha-, Beta- und Gammastrahlen.
    19. Jacobi Boris Semenovich (Russland) 1801-1874 Die Entdeckung der Galvanoplastik und ihre Einführung in die Druck- und Münzpraxis.
    20. Und andere

    Fragen zur Selbstkontrolle:

    1. Die Hauptaufgaben der allgemeinen und anorganischen Chemie.

    2. Methoden chemischer Reaktionen.

    3. Präparative Methoden.

    4. Methoden der physikalischen und chemischen Analyse.

    5. Grundgesetze.

    6. Grundlegende Theorien.

    Vorlesung Nr. 2

    Thema: „Struktur des Atoms und das periodische Gesetz von D.I. Mendelejew“

    Planen

    1. Atomstruktur und Isotope.

    2. Quantenzahlen. Paulis Prinzip.

    3. Das Periodensystem der chemischen Elemente im Lichte der Theorie der Atomstruktur.

    4. Abhängigkeit der Eigenschaften von Elementen von der Struktur ihrer Atome.

    Periodisches Recht D.I. Mendelejew entdeckte die gegenseitige Beziehung chemischer Elemente. Das Studium des Periodengesetzes warf eine Reihe von Fragen auf:

    1. Was ist der Grund für die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den Elementen?

    2. Was erklärt die periodische Änderung der Eigenschaften von Elementen?

    3. Warum unterscheiden sich benachbarte Elemente desselben Zeitraums erheblich in ihren Eigenschaften, obwohl sich ihre Atommassen geringfügig unterscheiden, und umgekehrt, in Untergruppen ist der Unterschied in den Atommassen benachbarter Elemente groß, aber die Eigenschaften sind ähnlich?

    4. Warum wird die Anordnung der Elemente in der Reihenfolge zunehmender Atommassen durch die Elemente Argon und Kalium verletzt? Kobalt und Nickel; Tellur und Jod?

    Die meisten Wissenschaftler erkannten die tatsächliche Existenz von Atomen, hielten jedoch an metaphysischen Ansichten fest (ein Atom ist das kleinste unteilbare Teilchen der Materie).

    Ende des 19. Jahrhunderts wurde die komplexe Struktur des Atoms und die Möglichkeit festgestellt, einige Atome unter bestimmten Bedingungen in andere umzuwandeln. Die ersten in einem Atom entdeckten Teilchen waren Elektronen.

    Es war bekannt, dass bei starkem Glühen und UV-Beleuchtung von der Oberfläche von Metallen negative Elektronen und Metalle positiv geladen werden. Bei der Aufklärung der Natur dieser Elektrizität war die Arbeit des russischen Wissenschaftlers A.G. von großer Bedeutung. Stoletov und der englische Wissenschaftler W. Crookes. Im Jahr 1879 untersuchte Crookes die Phänomene von Elektronenstrahlen in magnetischen und elektrischen Feldern unter dem Einfluss elektrischer Strom Hochspannung. Die Eigenschaft von Kathodenstrahlen, Körper in Bewegung zu versetzen und Abweichungen in magnetischen und elektrischen Feldern zu erfahren, ließ den Schluss zu, dass es sich um Materialteilchen handelt, die die kleinste negative Ladung tragen.

    Im Jahr 1897 untersuchte J. Thomson (England) diese Teilchen und nannte sie Elektronen. Da Elektronen unabhängig von der Substanz, aus der die Elektroden bestehen, gewonnen werden können, beweist dies, dass Elektronen Teil der Atome jedes Elements sind.

    Im Jahr 1896 entdeckte A. Becquerel (Frankreich) das Phänomen der Radioaktivität. Er entdeckte, dass Uranverbindungen die Fähigkeit besitzen, unsichtbare Strahlen auszusenden, die auf eine in schwarzes Papier eingewickelte Fotoplatte einwirken.

    Im Jahr 1898 entdeckten M. Curie-Skladovskaya und P. Curie in Fortsetzung von Becquerels Forschungen in Uranerz zwei neue Elemente - Radium und Polonium, die eine sehr hohe Strahlungsaktivität aufweisen.

    radioaktives Element

    Die Eigenschaft von Atomen verschiedener Elemente, sich spontan in Atome anderer Elemente umzuwandeln, begleitet von der Emission von Alpha-, Beta- und Gammastrahlen, die für das bloße Auge unsichtbar sind, wird als Radioaktivität bezeichnet.

    Folglich ist das Phänomen der Radioaktivität ein direkter Beweis für die komplexe Struktur der Atome.

    Elektronen sind Bestandteil Atome aller Elemente. Da die Elektronen jedoch negativ geladen sind und das Atom als Ganzes elektrisch neutral ist, befindet sich im Inneren des Atoms offensichtlich ein positiv geladener Teil, der mit seiner Ladung die negative Ladung der Elektronen ausgleicht.

    Experimentelle Daten zum Vorhandensein eines positiv geladenen Kerns und seiner Lage im Atom wurden 1911 von E. Rutherford (England) gewonnen, der ein Planetenmodell der Atomstruktur vorschlug. Nach diesem Modell besteht ein Atom aus einem positiv geladenen Kern, der sehr klein ist. Fast die gesamte Masse eines Atoms ist im Kern konzentriert. Das Atom als Ganzes ist elektrisch neutral, daher muss die Gesamtladung der Elektronen gleich der Ladung des Kerns sein.

    Forschungen von G. Moseley (England, 1913) zeigten, dass die positive Ladung eines Atoms numerisch gleich der Ordnungszahl des Elements im Periodensystem von D.I. ist. Mendelejew.

    Die Ordnungszahl eines Elements gibt also die Anzahl der positiven Ladungen des Atomkerns sowie die Anzahl der Elektronen an, die sich im Feld des Kerns bewegen. Dies ist die physikalische Bedeutung der Seriennummer des Elements.

    Nach dem Kernmodell hat das Wasserstoffatom die einfachste Struktur: Der Kern trägt eine elementare positive Ladung und eine Masse nahe eins. Es wird Proton („einfachstes“) genannt.

    Im Jahr 1932 gründete der Physiker D.N. Chadwick (England) fand heraus, dass die Strahlen, die beim Beschuss eines Atoms mit Alphateilchen emittiert werden, eine enorme Durchdringungskraft haben und einen Strom elektrisch neutraler Teilchen – Neutronen – darstellen.

    Basierend auf einer Studie Kernreaktionen D.D. Ivanenko (Physiker, UdSSR, 1932) und gleichzeitig W. Heisenberg (Deutschland) formulierten die Protonen-Neutronen-Theorie der Struktur von Atomkernen, nach der Atomkerne aus positiv geladenen Teilchen-Protonen und neutralen Teilchen-Neutronen bestehen ( 1 P) – das Proton hat die relative Masse 1 und die relative Ladung + 1. 1

    (1 n) – das Neutron hat eine relative Masse von 1 und eine Ladung von 0.

    Somit wird die positive Ladung des Kerns durch die Anzahl der darin enthaltenen Protonen bestimmt und ist gleich der Ordnungszahl des Elements im PS; Massenzahl – A (relative Masse des Kerns) ist gleich der Summe von Protonen (Z) und Neutronen (N):

    A = Z + N; N=A-Z

    Isotope

    Atome desselben Elements mit gleicher Kernladung und unterschiedlicher Massenzahl sind Isotope. Isotope desselben Elements haben die gleiche Anzahl an Protonen, aber eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen.

    Wasserstoffisotope:


    1 H 2 H 3 H 3 – Massenzahl

    1 - Atomladung

    Protium Deuterium Tritium

    Z = 1 Z = 1 Z =1

    N=0 N=1 N=2

    1 Proton 1 Proton 1 Proton

    0 Neutronen 1 Neutron 2 Neutronen

    Isotope desselben Elements haben dieselben chemischen Eigenschaften und werden mit demselben chemischen Symbol bezeichnet und nehmen einen Platz im P.S. ein. Da die Masse eines Atoms praktisch gleich der Masse des Kerns ist (die Masse der Elektronen ist vernachlässigbar), wird jedes Isotop eines Elements wie der Kern durch eine Massenzahl und das Element durch die Atommasse charakterisiert. Die Atommasse eines Elements ist das arithmetische Mittel zwischen den Massenzahlen der Isotope eines Elements unter Berücksichtigung Prozentsatz jedes Isotop in der Natur.

    Die von Rutherford vorgeschlagene Kerntheorie der Atomstruktur verbreitete sich, doch spätere Forscher stießen auf eine Reihe grundlegender Schwierigkeiten. Nach der klassischen Elektrodynamik sollte ein Elektron Energie ausstrahlen und sich nicht kreisförmig, sondern entlang einer Spiralkurve bewegen und schließlich auf den Kern fallen.

    In den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts. Wissenschaftler haben festgestellt, dass das Elektron eine duale Natur hat und die Eigenschaften einer Welle und eines Teilchens besitzt.

    Die Masse des Elektrons ist 1 ___ Masse des Wasserstoffs, relative Ladung

    ist gleich (-1) . Die Anzahl der Elektronen in einem Atom entspricht der Ordnungszahl des Elements. Das Elektron bewegt sich durch das gesamte Volumen des Atoms und erzeugt eine Elektronenwolke mit einer ungleichmäßigen negativen Ladungsdichte.

    Die Idee der dualen Natur des Elektrons führte zur Schaffung der quantenmechanischen Theorie der Struktur des Atoms (1913, dänischer Wissenschaftler N. Bohr). Die Hauptthese der Quantenmechanik ist, dass Mikroteilchen Wellennatur haben und Wellen die Eigenschaften von Teilchen haben. Die Quantenmechanik berücksichtigt die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein Elektron im Raum um einen Kern befindet. Der Bereich, in dem sich ein Elektron mit der größten Wahrscheinlichkeit (≈ 90 %) in einem Atom befindet, wird Atomorbital genannt.


    Jedes Elektron in einem Atom besetzt ein bestimmtes Orbital und bildet eine Elektronenwolke, eine Ansammlung verschiedene Bestimmungen sich schnell bewegendes Elektron.

    Die chemischen Eigenschaften von Elementen werden durch die Struktur der elektronischen Hüllen ihrer Atome bestimmt.


    Verwandte Informationen.


    Der Kurs Anorganische Chemie enthält viele Sonderkonditionen, notwendig für die Durchführung quantitativer Berechnungen. Betrachten wir einige seiner Hauptabschnitte im Detail.

    Besonderheiten

    Die anorganische Chemie wurde mit dem Ziel gegründet, die Eigenschaften von Stoffen mineralischen Ursprungs zu bestimmen.

    Zu den Hauptabschnitten dieser Wissenschaft gehören:

    • Analyse von Struktur, physikalischen und chemischen Eigenschaften;
    • Zusammenhang zwischen Struktur und Reaktivität;
    • Schaffung neuer Methoden zur Synthese von Stoffen;
    • Entwicklung von Technologien zur Reinigung von Gemischen;
    • Verfahren zur Herstellung anorganischer Materialien.

    Einstufung

    Die anorganische Chemie ist in mehrere Abschnitte unterteilt, die sich mit der Untersuchung bestimmter Fragmente befassen:

    • chemische Elemente;
    • Klassen anorganischer Stoffe;
    • Halbleitersubstanzen;
    • bestimmte (Übergangs-)Verbindungen.

    Beziehung

    Die anorganische Chemie ist mit der physikalischen und analytischen Chemie verbunden, die über leistungsstarke Werkzeuge verfügt, die mathematische Berechnungen ermöglichen. Das in diesem Abschnitt behandelte theoretische Material wird in der Radiochemie, Geochemie, Agrochemie und auch in der Kernchemie verwendet.

    Anorganische Chemie in ihrer angewandten Form ist mit der Metallurgie verwandt. chemische Technologie, Elektronik, Bergbau und Verarbeitung von Mineralien, Struktur- und Baumaterialien, industrielle Abwasserbehandlung.

    Entwicklungsgeschichte

    Die allgemeine und anorganische Chemie entwickelte sich zusammen mit der menschlichen Zivilisation und umfasst daher mehrere unabhängige Abschnitte. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts veröffentlichte Berzelius eine Tabelle der Atommassen. Es war diese Zeit, die den Beginn der Entwicklung dieser Wissenschaft markierte.

    Grundlage der anorganischen Chemie waren die Forschungen von Avogadro und Gay-Lussac über die Eigenschaften von Gasen und Flüssigkeiten. Hess gelang es, einen mathematischen Zusammenhang zwischen der Wärmemenge und dem Aggregatzustand eines Stoffes abzuleiten, was den Horizont der anorganischen Chemie erheblich erweiterte. So erschien beispielsweise die atomar-molekulare Theorie, die viele Fragen beantwortete.

    Zu Beginn des 19. Jahrhunderts gelang es Davy, Natrium- und Kaliumhydroxide elektrochemisch zu zersetzen, was neue Möglichkeiten für die Herstellung einfacher Stoffe durch Elektrolyse eröffnete. Faraday leitete auf der Grundlage von Davys Arbeiten die Gesetze der Elektrochemie ab.

    Seit der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts hat sich der Studiengang der anorganischen Chemie erheblich ausgeweitet. Die Entdeckungen von van't Hoff, Arrhenius und Oswald führten zu neuen Trends in der Lösungstheorie. In dieser Zeit wurde das Massenwirkungsgesetz formuliert, das die Durchführung verschiedener qualitativer und quantitativer Berechnungen ermöglichte.

    Die von Wurtz und Kekule geschaffene Valenzlehre ermöglichte es, Antworten auf viele Fragen der anorganischen Chemie im Zusammenhang mit der Existenz verschiedener Formen von Oxiden und Hydroxiden zu finden. Ende des 19. Jahrhunderts wurden neue chemische Elemente entdeckt: Ruthenium, Aluminium, Lithium: Vanadium, Thorium, Lanthan usw. Dies wurde nach der Einführung spektraler Analysetechniken in die Praxis möglich. Innovationen, die in dieser Zeit in der Wissenschaft aufkamen, erklärten nicht nur chemische Reaktionen in der anorganischen Chemie, sondern ermöglichten auch Vorhersagen über die Eigenschaften der resultierenden Produkte und deren Anwendungsgebiete.

    Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts war die Existenz von 63 verschiedenen Elementen bekannt und es gab Informationen über eine Vielzahl davon Chemikalien. Aber aufgrund des Fehlens ihrer Vollständigkeit Wissenschaftliche Klassifikation war es nicht möglich, alle Probleme der anorganischen Chemie zu lösen.

    Mendelejews Gesetz

    Das von Dmitri Iwanowitsch geschaffene periodische Gesetz wurde zur Grundlage für die Systematisierung aller Elemente. Dank Mendelejews Entdeckung konnten Chemiker ihre Vorstellungen über die Atommassen von Elementen korrigieren und die Eigenschaften von Substanzen vorhersagen, die noch nicht entdeckt worden waren. Die Theorie von Moseley, Rutherford und Bohr lieferte eine physikalische Grundlage für Mendelejews periodisches Gesetz.

    Anorganische und theoretische Chemie

    Um zu verstehen, was Chemie gelehrt wird, müssen Sie die im Kurs enthaltenen Grundkonzepte noch einmal durchgehen.

    Das wichtigste theoretische Thema, das in diesem Abschnitt untersucht wird, ist das Periodengesetz von Mendelejew. Die im Schulkurs präsentierte Anorganische Chemie in Tabellen führt junge Forscher in die Hauptklassen anorganischer Stoffe und ihre Beziehungen ein. Die Theorie der chemischen Bindung berücksichtigt die Art der Bindung, ihre Länge, Energie und Polarität. Die Methode der Molekülorbitale, Valenzbindungen und die Kristallfeldtheorie sind die Hauptthemen, die es ermöglichen, die Strukturmerkmale und Eigenschaften anorganischer Stoffe zu erklären.

    Die chemische Thermodynamik und Kinetik, die Beantwortung von Fragen zu Änderungen der Energie eines Systems, die Beschreibung der elektronischen Konfigurationen von Ionen und Atomen und ihre Umwandlung in komplexe Substanzen auf der Grundlage der Theorie der Supraleitung führten zu einem neuen Abschnitt – der Chemie der Halbleitermaterialien .

    Angewandte Natur

    Anorganische Chemie für Dummies beinhaltet die Anwendung theoretischer Fragestellungen in der Industrie. Dieser Zweig der Chemie wurde zur Grundlage für eine Vielzahl von Industrien im Zusammenhang mit der Herstellung von Ammoniak, Schwefelsäure, Kohlendioxid, Mineraldüngern, Metallen und Legierungen. Mit chemischen Methoden im Maschinenbau werden Legierungen mit vorgegebenen Eigenschaften und Charakteristika gewonnen.

    Thema und Aufgaben

    Was studiert Chemie? Dabei handelt es sich um die Wissenschaft von Stoffen, ihren Umwandlungen sowie Anwendungsgebieten. Zu diesem Zeitpunkt gibt es zuverlässige Informationen über die Existenz von etwa hunderttausend verschiedenen anorganischen Verbindungen. Bei chemischen Umwandlungen verändert sich die Zusammensetzung von Molekülen und es entstehen Stoffe mit neuen Eigenschaften.

    Wenn Sie die Anorganische Chemie von Grund auf studieren, müssen Sie sich zunächst mit den theoretischen Abschnitten vertraut machen und erst dann mit der Umsetzung des erworbenen Wissens in die Praxis beginnen. Unter den zahlreichen Themen, die in diesem Abschnitt der chemischen Wissenschaft behandelt werden, ist die atomar-molekulare Theorie zu erwähnen.

    Unter einem Molekül versteht man das kleinste Teilchen einer Substanz, das seine chemischen Eigenschaften besitzt. Es ist in Atome zerlegbar, die kleinsten Materieteilchen. Moleküle und Atome sind in ständiger Bewegung und zeichnen sich durch elektrostatische Abstoßungs- und Anziehungskräfte aus.

    Anorganische Chemie von Grund auf sollte auf der Definition eines chemischen Elements basieren. Damit meinen wir normalerweise die Art von Atomen, die eine bestimmte Kernladung haben, die Struktur elektronischer Hüllen. Abhängig von ihrer Struktur sind sie in der Lage, unterschiedliche Wechselwirkungen einzugehen und Stoffe zu bilden. Das liebende Molekül ist ein elektrisch neutrales System, das heißt, es gehorcht vollständig allen Gesetzen, die in Mikrosystemen existieren.

    Für jedes in der Natur vorkommende Element kann die Anzahl der Protonen, Elektronen und Neutronen bestimmt werden. Nehmen wir als Beispiel Natrium. Die Anzahl der Protonen in seinem Kern entspricht der Seriennummer, also 11, und ist gleich der Anzahl der Elektronen. Um die Anzahl der Neutronen zu berechnen, ist es notwendig, ihre Seriennummer von der relativen Atommasse von Natrium (23) abzuziehen, wir erhalten 12. Für einige Elemente wurden Isotope identifiziert, die sich in der Anzahl der Neutronen im Atomkern unterscheiden.

    Valenzformeln erstellen

    Was zeichnet die anorganische Chemie sonst noch aus? Die in diesem Abschnitt behandelten Themen umfassen die Erstellung von Stoffformeln und die Durchführung quantitativer Berechnungen.

    Lassen Sie uns zunächst die Merkmale der Zusammenstellung von Formeln nach Wertigkeit analysieren. Abhängig davon, welche Elemente in die Zusammensetzung des Stoffes einbezogen werden, gibt es bestimmte Regeln zur Bestimmung der Wertigkeit. Beginnen wir mit der Zusammensetzung binärer Verbindungen. Dieses Thema wird im Schulkurs der Anorganischen Chemie diskutiert.

    Bei Metallen der Hauptnebengruppen des Periodensystems entspricht der Wertigkeitsindex der Gruppennummer und ist ein konstanter Wert. Metalle, die in sekundären Untergruppen vorkommen, können unterschiedliche Wertigkeiten aufweisen.

    Bei der Bestimmung der Wertigkeit von Nichtmetallen gibt es einige Besonderheiten. Steht es in einer Verbindung am Ende der Formel, weist es eine niedrigere Wertigkeit auf. Bei der Berechnung wird die Nummer der Gruppe, in der sich dieses Element befindet, von acht abgezogen. In Oxiden weist Sauerstoff beispielsweise eine Wertigkeit von zwei auf.

    Steht am Anfang der Formel ein Nichtmetall, weist es eine maximale Wertigkeit entsprechend seiner Gruppennummer auf.

    Wie erstellt man eine Formel für einen Stoff? Es gibt einen bestimmten Algorithmus, den sogar Schulkinder kennen. Zuerst müssen Sie die Vorzeichen der im Namen der Verbindung genannten Elemente aufschreiben. Das im Namen zuletzt angegebene Element wird in der Formel an erster Stelle platziert. Anschließend wird mithilfe der Regeln über jeder Regel ein Wertigkeitsindikator platziert. Zwischen den Werten wird das kleinste gemeinsame Vielfache ermittelt. Bei der Division durch die Wertigkeit erhält man Indizes, die unter den Vorzeichen der Elemente liegen.

    Nehmen wir als Beispiel eine Variante zur Zusammensetzung der Formel für Kohlenmonoxid (4). Zuerst stellen wir die Zeichen von Kohlenstoff und Sauerstoff, die Teil dieser anorganischen Verbindung sind, nebeneinander, wir erhalten CO. Da das erste Element eine variable Wertigkeit hat, wird es in Klammern angegeben; für Sauerstoff wird es durch Subtraktion von sechs von acht (Gruppennummer) berechnet, man erhält zwei. Die endgültige Formel des vorgeschlagenen Oxids wird CO 2 sein.

    Unter den vielen wissenschaftlichen Begriffen, die in der anorganischen Chemie verwendet werden, ist Allotropie von besonderem Interesse. Es erklärt die Existenz mehrerer einfacher Substanzen, die auf einem chemischen Element basieren und sich in Eigenschaften und Struktur unterscheiden.

    Klassen anorganischer Stoffe

    Es gibt vier Hauptklassen anorganischer Substanzen, die eine detaillierte Betrachtung verdienen. Lass uns beginnen mit kurze Beschreibung Oxide Zu dieser Klasse gehören binäre Verbindungen, in denen zwangsläufig Sauerstoff vorhanden ist. Je nachdem, welches Element die Formel beginnt, werden sie in drei Gruppen eingeteilt: basisch, sauer, amphoter.

    Metalle mit einer Wertigkeit größer als vier sowie alle Nichtmetalle bilden mit Sauerstoff saure Oxide. Zu ihren wichtigsten chemischen Eigenschaften zählen die Fähigkeit zur Wechselwirkung mit Wasser (mit Ausnahme von Siliziumoxid), zu Reaktionen mit basischen Oxiden und Alkalien.

    Metalle, deren Wertigkeit zwei nicht überschreitet, bilden basische Oxide. Zu den wichtigsten chemischen Eigenschaften dieser Unterart zählen die Bildung von Alkalien mit Wasser und Salzen mit Säureoxide und Säuren.

    Übergangsmetalle (Zink, Beryllium, Aluminium) zeichnen sich durch die Bildung amphoterer Verbindungen aus. Ihr Hauptunterschied ist die Dualität der Eigenschaften: Reaktionen mit Laugen und Säuren.

    Basen sind eine große Klasse anorganischer Verbindungen mit ähnlichen Strukturen und Eigenschaften. Die Moleküle solcher Verbindungen enthalten eine oder mehrere Hydroxylgruppen. Der Begriff selbst wurde auf Stoffe angewendet, die durch Wechselwirkung Salze bilden. Alkalien sind Basen, die ein alkalisches Milieu besitzen. Dazu gehören Hydroxide der ersten und zweiten Gruppe der Hauptuntergruppen des Periodensystems.

    In sauren Salzen gibt es neben dem Metall und dem Rückstand der Säure auch Wasserstoffkationen. Beispielsweise ist Natriumbikarbonat (Backpulver) eine gefragte Verbindung in der Süßwarenindustrie. Basische Salze enthalten Hydroxidionen anstelle von Wasserstoffkationen. Doppelsalze sind Komponente viele natürliche Mineralien. So kommen Natrium- und Kaliumchlorid (Sylvinit) vor Erdkruste. Diese Verbindung wird in der Industrie zur Isolierung von Alkalimetallen verwendet.

    In der anorganischen Chemie gibt es einen speziellen Abschnitt, der der Untersuchung komplexer Salze gewidmet ist. Diese Verbindungen nehmen aktiv an Stoffwechselprozessen in lebenden Organismen teil.

    Thermochemie

    In diesem Abschnitt werden alle chemischen Umwandlungen unter dem Gesichtspunkt des Energieverlusts oder -gewinns betrachtet. Hess gelang es, den Zusammenhang zwischen Enthalpie und Entropie festzustellen und ein Gesetz abzuleiten, das die Temperaturänderung bei jeder Reaktion erklärt. Der thermische Effekt, der die bei einer bestimmten Reaktion freigesetzte oder absorbierte Energiemenge charakterisiert, ist definiert als die Differenz der Summe der Enthalpien der Reaktionsprodukte und Ausgangsstoffe unter Berücksichtigung stereochemischer Koeffizienten. Das Hesssche Gesetz ist von grundlegender Bedeutung in der Thermochemie und ermöglicht quantitative Berechnungen für jede chemische Umwandlung.

    Kolloidchemie

    Erst im 20. Jahrhundert wurde dieser Teil der Chemie zu einer eigenständigen Wissenschaft, die sich mit einer Vielzahl flüssiger, fester und gasförmiger Systeme befasste. Suspensionen, Suspensionen, Emulsionen, die sich in Partikelgröße und chemischen Parametern unterscheiden, werden in der Kolloidchemie eingehend untersucht. Die Ergebnisse zahlreicher Studien werden aktiv in der pharmazeutischen, medizinischen und chemischen Industrie umgesetzt und ermöglichen es Wissenschaftlern und Ingenieuren, Substanzen mit bestimmten chemischen und physikalischen Eigenschaften zu synthetisieren.

    Abschluss

    Die anorganische Chemie ist derzeit einer der größten Zweige der Chemie; sie enthält eine Vielzahl theoretischer und praktischer Fragestellungen, die es ermöglichen, Vorstellungen über die Zusammensetzung von Stoffen zu gewinnen physikalische Eigenschaften, chemische Umwandlungen, Hauptindustrien. Wenn Sie die Grundbegriffe und Gesetze kennen, können Sie Gleichungen chemischer Reaktionen aufstellen und damit verschiedene mathematische Berechnungen durchführen. In der Abschlussprüfung werden den Studierenden alle Teilgebiete der Anorganischen Chemie angeboten, die mit dem Aufstellen von Formeln, dem Schreiben von Reaktionsgleichungen und dem Lösen von Lösungsproblemen zu tun haben.

    Anorganische Chemie in Reaktionen. Verzeichnis. Lidin R.A., Molochko V.A., Andreeva L.L.

    2. Aufl., überarbeitet. und zusätzlich - M.: 2007 - 637 S.

    Das Verzeichnis enthält 1100 anorganische Stoffe, für die Gleichungen der wichtigsten Reaktionen angegeben sind. Die Wahl der Stoffe wurde mit ihrer theoretischen und labortechnischen Bedeutung begründet. Das Verzeichnis ist nach dem alphabetischen Prinzip der chemischen Formeln geordnet und verfügt über eine klar ausgearbeitete Struktur, ausgestattet mit einem Stichwortverzeichnis, das das Auffinden des gesuchten Stoffes erleichtert. Es gibt keine Analogien in der in- und ausländischen chemischen Literatur. Für Studierende chemischer und chemisch-technologischer Hochschulen. Kann von Hochschullehrern, Doktoranden, wissenschaftlichen und technischen Mitarbeitern in der chemischen Industrie sowie Lehrern und Gymnasiasten verwendet werden.

    Format: pdf

    Größe: 36,2 MB

    Anschauen, herunterladen:Laufwerk.google

    Das Nachschlagewerk stellt die chemischen Eigenschaften (Reaktionsgleichungen) der wichtigsten Verbindungen von 109 Elementen des Periodensystems von Wasserstoff bis Meitnerium dar. Es werden mehr als 1.100 anorganische Stoffe ausführlich beschrieben, deren Auswahl nach ihrer industriellen Bedeutung (Ausgangsstoffe für chemische Prozesse, mineralische Rohstoffe), der Breite ihrer Verbreitung in der ingenieurwissenschaftlichen, technischen und pädagogischen Laborpraxis (Modelllösungsmittel) erfolgte und Reagenzien, Reagenzien für die qualitative Analyse) und Verwendung in den neuesten Zweigen der chemischen Technologie.
    Das Referenzmaterial ist in Abschnitte unterteilt, die jeweils einem Element gewidmet sind. Die Elemente sind alphabetisch nach ihren Symbolen geordnet (von Actinium Ac bis Zirkonium Zr).
    Jeder Abschnitt besteht aus einer Reihe von Überschriften, von denen sich die erste auf einen einfachen Stoff und alle folgenden auf komplexe Stoffe bezieht chemische Formeln in dem sich das Abschnittselement an der ersten (linken) Stelle befindet. Die Stoffe jedes Abschnitts sind alphabetisch nach ihren Nomenklaturformeln aufgelistet (mit einer Ausnahme: Am Ende der Abschnitte der säurebildenden Elemente stehen alle ihnen entsprechenden Säuren). Im Abschnitt „Actinium“ gibt es beispielsweise die Überschriften Ac, AcC13, AcF3, Ac(N03)3, Ac203, Ac(OH)3. Die Formeln von Verbindungen mit einem komplexen Anion werden in umgekehrter Form angegeben, d.h.
    Jeder Abschnitt enthält Kurzbeschreibung Stoffe, in denen ihre Farbe, thermische Stabilität, Löslichkeit, Wechselwirkung (oder deren Fehlen) mit gängigen Reagenzien usw. angegeben sind, sowie Methoden zur Gewinnung dieses Stoffes, dargestellt in Form von Links zu den Überschriften anderer Stoffe. Die Links enthalten das Symbol des Abschnittselements, die Abschnittsnummer und die hochgestellte Nummer der Reaktionsgleichung.
    Als nächstes folgt in diesem Abschnitt ein nummerierter Satz von Reaktionsgleichungen, der die wichtigsten chemischen Eigenschaften einer bestimmten Substanz widerspiegelt. Im Allgemeinen ist die Reihenfolge der Gleichungen wie folgt:
    - thermische Zersetzung des Stoffes;
    - Dehydrierung oder Zersetzung von kristallinem Hydrat;
    - Einstellung zum Wasser;
    - Wechselwirkung mit gewöhnlichen Säuren (bei gleichartigen Reaktionen wird die Gleichung nur für Salzsäure angegeben);
    - Wechselwirkung mit Alkalien (normalerweise Natriumhydroxid);
    - Wechselwirkung mit Ammoniakhydrat;
    - Wechselwirkung mit einfachen Substanzen;
    - Stoffwechselreaktionen mit komplexen Substanzen;
    - Redoxreaktionen;
    - Komplexierungsreaktionen;
    - elektrochemische Reaktionen (Elektrolyse der Schmelze und/oder Lösung).
    Die Reaktionsgleichungen geben die Bedingungen für ihre Durchführung und ihr Auftreten an, wenn dies für das Verständnis der Chemie und des Reversibilitätsgrads des Prozesses wichtig ist. Zu diesen Bedingungen gehören:
    - Aggregatzustand Reagenzien und/oder Produkte;
    - Einfärben von Reagenzien und/oder Produkten;
    - Zustand der Lösung oder ihre Eigenschaften (verdünnt, konzentriert, gesättigt);
    - langsame Reaktion;
    - Temperaturbereich, Druck (Hoch- oder Vakuum), Katalysator;
    - Sediment- oder Gasbildung;
    - das verwendete Lösungsmittel, sofern es sich von Wasser unterscheidet;
    - Inert- oder andere spezielle Gasumgebung.
    Am Ende des Nachschlagewerks befindet sich unter Überschriften ein Literaturverzeichnis und ein Stoffverzeichnis.