Química- a ciência das substâncias, as leis de suas transformações (físicas e propriedades quimicas ah) e aplicação.

Atualmente, são conhecidos mais de 100 mil compostos inorgânicos e mais de 4 milhões de compostos orgânicos.

Fenômenos químicos: algumas substâncias são transformadas em outras que diferem das originais em composição e propriedades, enquanto a composição dos núcleos atômicos não muda.

Fenômenos físicos: o estado físico das substâncias muda (vaporização, fusão, condutividade elétrica, radiação de calor e luz, maleabilidade, etc.) ou novas substâncias são formadas com uma mudança na composição dos núcleos atômicos.

Ciência atômico-molecular.

1. Todas as substâncias são constituídas por moléculas.

Molécula - a menor partícula de uma substância que possui propriedades químicas próprias.

2. As moléculas são compostas de átomos.

Átomo - a menor partícula de um elemento químico que retém todas as suas propriedades químicas. Elementos diferentes têm átomos diferentes.

3. Moléculas e átomos estão em movimento contínuo; existem forças de atração e repulsão entre eles.

Elemento químico - este é um tipo de átomo caracterizado por certas cargas nucleares e pela estrutura de invólucros eletrônicos. Atualmente, são conhecidos 118 elementos: 89 deles são encontrados na natureza (na Terra), os demais são obtidos artificialmente. Os átomos existem em estado livre, em compostos com átomos do mesmo ou de outros elementos, formando moléculas. A capacidade dos átomos de interagir com outros átomos e formar compostos químicos determinado pela sua estrutura. Os átomos consistem em um núcleo carregado positivamente e elétrons carregados negativamente movendo-se ao seu redor, formando um sistema eletricamente neutro que obedece às leis características dos microssistemas.

Núcleo atômico - a parte central do átomo, composta por Zprótons e N nêutrons, nos quais a maior parte dos átomos está concentrada.

Carga principal - positivo, igual em valor ao número de prótons no núcleo ou elétrons em um átomo neutro e coincide com o número atômico do elemento na tabela periódica.

Soma de prótons e nêutrons núcleo atômico chamado número de massa A = Z + N.

Isótopos - elementos químicos com cargas nucleares idênticas, mas com números de massa diferentes devido aos diferentes números de nêutrons no núcleo.

Massa número® Carregar® grãos

A Z

63 29

Cu e

65 29

35 17

Cl e

37 17

Fórmula química - esta é uma notação convencional da composição de uma substância usando símbolos químicos (propostos em 1814 por J. Berzelius) e índices (o índice é o número no canto inferior direito do símbolo. Indica o número de átomos na molécula). Fórmula química mostra quais átomos de quais elementos e em que relação estão conectados entre si em uma molécula.

Alotropia - o fenômeno da formação por um elemento químico de diversas substâncias simples que diferem em estrutura e propriedades. Substâncias simples - moléculas, consistem em átomos do mesmo elemento.

Csubstâncias falsas - as moléculas são formadas por átomos diferentes elementos químicos.

Constante de massa atômica igual a 1/12 da massa do isótopo 12 C - o principal isótopo do carbono natural.

você = 1/12 m (12 C ) =1 a.u.m = 1,66057 10 -24 g

Massa atômica relativa (Um) - quantidade adimensional igual à razão peso médioátomo de um elemento (levando em consideração percentagem isótopos na natureza) a 1/12 da massa de um átomo 12 C.

Massa atômica absoluta média (m) igual à massa atômica relativa vezes a amu.

Ar(Mg) = 24,312

m(Mg) = 24,312 1,66057 10 -24 = 4,037 10 -23g

Peso molecular relativo (Senhor) - uma quantidade adimensional que mostra quantas vezes a massa de uma molécula de uma determinada substância é maior que 1/12 da massa de um átomo de carbono 12 C.

M g = m g / (1/12 m a (12 C))

senhor - massa de uma molécula de uma determinada substância;

ma (12 C) - massa de um átomo de carbono 12 C.

M g = S A g (e). A massa molecular relativa de uma substância é igual à soma das massas atômicas relativas de todos os elementos, levando em consideração os índices.

Exemplos.

M g (B 2 O 3) = 2 A r (B) + 3 A r (O) = 2 11 + 3 16 = 70

M g (KAl (SO 4) 2) = 1 A r (K) + 1 A r (Al) + 1 2 A r (S) + 2 4 A r (O) =
= 1 39 + 1 27 + 1 2 32 + 2 4 16 = 258

Massa molecular absoluta igual à massa molecular relativa vezes a amu. O número de átomos e moléculas em amostras comuns de substâncias é muito grande, portanto, ao caracterizar a quantidade de uma substância, é utilizada uma unidade de medida especial - o mol.

Quantidade de substância, mol . Significa um certo número de elementos estruturais (moléculas, átomos, íons). Designadan , medido em moles. Um mol é a quantidade de uma substância que contém tantas partículas quantos átomos existem em 12 g de carbono.

Número de Avogrado (N / D ). O número de partículas em 1 mol de qualquer substância é o mesmo e é igual a 6,02 10 23. (A constante de Avogadro tem dimensão - mol -1).

Exemplo.

Quantas moléculas existem em 6,4 g de enxofre?

O peso molecular do enxofre é 32 g/mol. Determinamos a quantidade de g/mol da substância em 6,4 g de enxofre:

n (s) = m(s)/M(s) ) = 6,4 g / 32 g/mol = 0,2 mol

Vamos determinar o número de unidades estruturais (moléculas) usando a constante Avogrado N A

N(s) = n (s)NA = 0,2 6,02 10 23 = 1,2 10 23

Massa molar mostra a massa de 1 mol de uma substância (denotadaM).

M=m/ n

A massa molar de uma substância é igual à razão entre a massa da substância e a quantidade correspondente da substância.

A massa molar de uma substância é numericamente igual à sua massa molecular relativa, porém, a primeira quantidade tem a dimensão g/mol, e a segunda é adimensional.

M = N A m (1 molécula) = N A M g 1 amu = (N A 1 amu) M g = M g

Isso significa que se a massa de uma determinada molécula for, por exemplo, 80 u. ( ASSIM 3 ), então a massa de um mol de moléculas é igual a 80 g. A constante de Avogadro é um coeficiente de proporcionalidade que garante a transição das relações moleculares para as molares. Todas as afirmações relativas às moléculas permanecem válidas para moles (com substituição, se necessário, de amu por g). 2 Na + Cl 2 2 NaCl , significa que dois átomos de sódio reagem com uma molécula de cloro ou, o que é a mesma coisa, dois moles de sódio reagem com um mol de cloro.

Classificação reações químicas em inorgânico e química orgânica realizado com base em diversas características de classificação, cujas informações são apresentadas na tabela abaixo.

Alterando o estado de oxidação dos elementos

O primeiro sinal de classificação baseia-se na alteração do estado de oxidação dos elementos que formam os reagentes e produtos.
a) redox
b) sem alterar o estado de oxidação
Redox são chamadas de reações acompanhadas por uma mudança nos estados de oxidação dos elementos químicos que compõem os reagentes. As reações redox na química inorgânica incluem todas as reações de substituição e aquelas de decomposição e reações de combinação nas quais pelo menos uma substância simples está envolvida. As reações que ocorrem sem alterar os estados de oxidação dos elementos que formam os reagentes e produtos de reação incluem todas as reações de troca.

De acordo com a quantidade e composição dos reagentes e produtos

As reações químicas são classificadas pela natureza do processo, ou seja, pela quantidade e composição dos reagentes e produtos.

Reações compostas são reações químicas em que moléculas complexas são obtidas a partir de várias moléculas mais simples, por exemplo:
4Li + O 2 = 2Li 2 O

Reações de decomposição são chamadas de reações químicas, em que moléculas simples são obtidas a partir de moléculas mais complexas, por exemplo:
CaCO3 = CaO + CO2

As reações de decomposição podem ser consideradas como processos inversos de combinação.

Reações de substituição são reações químicas em que um átomo ou grupo de átomos em uma molécula de uma substância é substituído por outro átomo ou grupo de átomos, por exemplo:
Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 

Sua característica distintiva é a interação de uma substância simples com uma complexa. Tais reações também existem na química orgânica.
Contudo, o conceito de “substituição” na química orgânica é mais amplo do que na química inorgânica. Se na molécula da substância original algum átomo ou grupo funcional for substituído por outro átomo ou grupo, estas também são reações de substituição, embora do ponto de vista da química inorgânica o processo pareça uma reação de troca.
- troca (incluindo neutralização).
Reações de troca são reações químicas que ocorrem sem alterar os estados de oxidação dos elementos e levam à troca de partes constituintes dos reagentes, por exemplo:
AgNO3 + KBr = AgBr + KNO3

Se possível, flua na direção oposta

Se possível, flua na direção oposta - reversível e irreversível.

Reversível são reações químicas que ocorrem a uma determinada temperatura simultaneamente em duas direções opostas com velocidades comparáveis. Ao escrever equações para tais reações, o sinal de igual é substituído por setas com direções opostas. O exemplo mais simples de reação reversível é a síntese de amônia pela interação de nitrogênio e hidrogênio:

N 2 +3H 2 ↔2NH 3

Irreversível são reações que ocorrem apenas no sentido direto, resultando na formação de produtos que não interagem entre si. As reações irreversíveis incluem reações químicas que resultam na formação de compostos levemente dissociados, na liberação de grande quantidade de energia, bem como aquelas em que os produtos finais saem da esfera de reação na forma gasosa ou na forma de precipitado, por exemplo :

HCl + NaOH = NaCl + H2O

2Ca + O2 = 2CaO

BaBr 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2NaBr

Por efeito térmico

Exotérmico são chamadas de reações químicas que ocorrem com a liberação de calor. Símbolo mudança na entalpia (conteúdo de calor) ΔH, e o efeito térmico da reação Q. Para reações exotérmicas Q > 0, e ΔH< 0.

Endotérmico são reações químicas que envolvem a absorção de calor. Para reações endotérmicas Q< 0, а ΔH > 0.

As reações de composição serão geralmente reações exotérmicas e as reações de decomposição serão endotérmicas. Uma rara exceção é a reação do nitrogênio com o oxigênio - endotérmica:
N2 + O2 → 2NO – P

Por fase

Homogêneo são chamadas de reações que ocorrem em um meio homogêneo (substâncias homogêneas em uma fase, por exemplo g-g, reações em soluções).

Heterogêneo são reações que ocorrem em meio heterogêneo, na superfície de contato de substâncias reagentes que estão em fases diferentes, por exemplo, sólida e gasosa, líquida e gasosa, em dois líquidos imiscíveis.

De acordo com o uso de catalisador

Um catalisador é uma substância que acelera uma reação química.

Reações catalíticas ocorrem apenas na presença de um catalisador (incluindo os enzimáticos).

Reações não catalíticas vá na ausência de um catalisador.

Por tipo de indenização

As reações homolíticas e heterolíticas são diferenciadas com base no tipo de clivagem da ligação química na molécula inicial.

Homolítico são chamadas de reações nas quais, como resultado da quebra de ligações, formam-se partículas que possuem um elétron desemparelhado - radicais livres.

Heterolítico são reações que ocorrem através da formação de partículas iônicas – cátions e ânions.

• homolítico (gap igual, cada átomo recebe 1 elétron)
• heterolítico (lacuna desigual - obtém-se um par de elétrons)

Radical(cadeia) são reações químicas envolvendo radicais, por exemplo:

CH 4 + Cl 2 hv →CH 3 Cl + HCl

Iônico são reações químicas que ocorrem com a participação de íons, por exemplo:

KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl↓

As reações eletrofílicas são reações heterolíticas de compostos orgânicos com eletrófilos - partículas que carregam uma carga positiva total ou fracionada. Elas são divididas em reações de substituição eletrofílica e adição eletrofílica, por exemplo:

C 6 H 6 + Cl 2 FeCl3 → C 6 H 5 Cl + HCl

H 2 C =CH 2 + Br 2 → BrCH 2 –CH 2 Br

As reações nucleofílicas são reações heterolíticas de compostos orgânicos com nucleófilos - partículas que carregam uma carga negativa total ou fracionada. Elas são divididas em reações de substituição nucleofílica e de adição nucleofílica, por exemplo:

CH 3 Br + NaOH → CH 3 OH + NaBr

CH 3 C(O)H + C 2 H 5 OH → CH 3 CH(OC 2 H 5) 2 + H 2 O

Classificação de reações orgânicas

A classificação das reações orgânicas é dada na tabela:

Reações químicas- são processos pelos quais a partir de algumas substâncias se formam outras que diferem delas em composição e (ou) estrutura.

Classificação das reações:

EU. De acordo com o número e composição dos reagentes e produtos da reação:

1) Reações que ocorrem sem alterar a composição da substância:

Na química inorgânica, estas são reações de transformação de alguns modificações alotrópicas para outros:

C (grafite) → C (diamante); P (branco) → P (vermelho).

Na química orgânica, estas são reações de isomerização - reações em que moléculas de uma substância são formadas a partir de moléculas de outras substâncias com a mesma composição qualitativa e quantitativa, ou seja, com o mesmo Fórmula molecular, mas com uma estrutura diferente.

CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH-CH 3

n-butano 2-metilpropano (isobutano)

2) Reações que ocorrem quando a composição da substância muda:

a) Reações compostas (em química orgânica de adição) - reações durante as quais duas ou mais substâncias formam uma mais complexa: S + O 2 → SO 2

Na química orgânica são reações de hidrogenação, halogenação, hidrohalogenação, hidratação, polimerização.

CH 2 = CH 2 + HOH → CH 3 – CH 2 OH

b) Reações de decomposição (em química orgânica, eliminação, eliminação) - reações durante as quais várias novas substâncias são formadas a partir de uma substância complexa:

CH 3 – CH 2 OH → CH 2 = CH 2 + H 2 O

2KNO 3 →2KNO 2 + O 2

Na química orgânica, exemplos de reações de eliminação são desidrogenação, desidratação, desidrohalogenação e craqueamento.

c) Reações de substituição - reações durante as quais átomos de uma substância simples substituem átomos de algum elemento em uma substância complexa (em química orgânica - os reagentes e produtos de uma reação são frequentemente dois substâncias complexas A).

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl +HCl; 2Na+ 2H 2 O→ 2NaOH + H 2

Exemplos de reações de substituição que não são acompanhadas por uma mudança nos estados de oxidação dos átomos são extremamente poucos. Deve-se observar a reação do óxido de silício com sais de ácidos contendo oxigênio, que correspondem a óxidos gasosos ou voláteis:

CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2

Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3СаSiO 3 + P 2 O 5

d) Reações de troca - reações durante as quais duas substâncias complexas trocam suas componentes:

NaOH + HCl → NaCl + H2O,
2CH 3 COOH + CaCO 3 → (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O

II. Ao alterar os estados de oxidação dos elementos químicos que formam substâncias

1) Reações que ocorrem com mudança nos estados de oxidação, ou ORR:

∙2| N +5 + 3e – → N +2 (processo de redução, elemento – agente oxidante),

∙3| Cu 0 – 2e – → Cu +2 (processo de oxidação, elemento – agente redutor),

8HNO 3 + 3Cu → 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.

Química Inorgânica:

C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH –CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH

2) Reações que ocorrem sem alterar os estados de oxidação dos elementos químicos:

Li 2 O + H 2 O → 2LiOH,
HCOOH + CH 3 OH → HCOOCH 3 + H 2 O

III. Por efeito térmico

1) As reações exotérmicas ocorrem com liberação de energia:

C + O 2 → CO 2 + Q,
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O + Q

2) As reações endotérmicas ocorrem com absorção de energia:

CaCO 3 → CaO + CO 2 - Q

C 12 H 26 → C 6 H 14 + C 6 H 12 - Q

4. De acordo com o estado de agregação das substâncias reagentes

1) Reações heterogêneas - reações durante as quais os reagentes e produtos de reação estão em diferentes estados de agregação:

Fe(sol) + CuSO 4 (sol) → Cu(sol) + FeSO 4 (sol),
CaC 2 (sólido) + 2H 2 O (l) → Ca (OH) 2 (solução) + C 2 H 2 (g)

2) Reações homogêneas - reações durante as quais os reagentes e os produtos da reação estão na mesma estado de agregação:

H 2 (g) + Cl 2 (g) → 2HCl (g),
2C 2 H 2 (g) + 5O 2 (g) → 4CO 2 (g) + 2H 2 O (g)

V. Por participação catalisadora

1) Reações não catalíticas que ocorrem sem a participação de um catalisador:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O, C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

2) Reações catalíticas envolvendo catalisadores:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

VI. Em direção a

1) As reações irreversíveis ocorrem sob determinadas condições em apenas uma direção:

C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

2) As reações reversíveis nestas condições ocorrem simultaneamente em duas direções opostas: N 2 + 3H 2 ↔2NH 3

VII. De acordo com o mecanismo de fluxo

1) Mecanismo radical.

A: B → A· + ·B

Ocorre uma clivagem de ligação homolítica (igual). Durante a clivagem hemolítica, o par de elétrons que forma a ligação é dividido de tal forma que cada uma das partículas resultantes recebe um elétron. Nesse caso, formam-se radicais - partículas sem carga com elétrons desemparelhados. Os radicais são partículas muito reativas, as reações que os envolvem ocorrem na fase gasosa em alta velocidade e frequentemente com explosão;

As reações radicais ocorrem entre os radicais e as moléculas formadas durante a reação:

2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl +HCl

Exemplos: reações de combustão de substâncias orgânicas e inorgânicas, síntese de água, amônia, reações de halogenação e nitração de alcanos, isomerização e aromatização de alcanos, oxidação catalítica de alcanos, polimerização de alcenos, cloreto de vinila, etc.

2) Mecanismo iônico.

UMA: B → :A - + B +

Ocorre uma clivagem da ligação heterolítica (desigual), com ambos os elétrons da ligação permanecendo com uma das partículas previamente ligadas. Partículas carregadas (cátions e ânions) são formadas.

As reações iônicas ocorrem em soluções entre íons que já estão presentes ou formados durante a reação.

Por exemplo, na química inorgânica esta é a interação de eletrólitos em solução; na química orgânica são reações de adição a alcenos, oxidação e desidrogenação de álcoois, substituição de um grupo álcool e outras reações que caracterizam as propriedades de aldeídos e ácidos carboxílicos.

VIII. De acordo com o tipo de energia que inicia a reação:

1) As reações fotoquímicas ocorrem quando expostas à luz quanta. Por exemplo, a síntese de cloreto de hidrogênio, a interação do metano com o cloro, a produção de ozônio na natureza, os processos de fotossíntese, etc.

2) As reações de radiação são iniciadas por radiação de alta energia (raios X, raios γ).

3) As reações eletroquímicas são iniciadas eletricidade, por exemplo, durante a eletrólise.

4) As reações termoquímicas são iniciadas por energia térmica. Estas incluem todas as reações endotérmicas e muitas exotérmicas que requerem calor para serem iniciadas.

Palestra: Classificação de reações químicas em química inorgânica e orgânica

Tipos de reações químicas em química inorgânica

A) Classificação de acordo com a quantidade de substâncias iniciais:

Decomposição – como resultado desta reação, a partir de uma substância complexa existente, formam-se duas ou mais substâncias simples e também complexas.

Exemplo: 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

Composto - esta é uma reação na qual duas ou mais substâncias simples, bem como complexas, formam uma, porém mais complexa.

Exemplo: 4Al+3O 2 → 2Al 2 O 3

Substituição - esta é uma certa reação química que ocorre entre algumas substâncias simples e também complexas. Os átomos de uma substância simples, nesta reação, são substituídos por átomos de um dos elementos encontrados na substância complexa.

Exemplo: 2КI + Cl2 → 2КCl + I 2

Intercâmbio - Esta é uma reação em que duas substâncias de estrutura complexa trocam suas partes.

Exemplo: HCl + KNO 2 → KCl + HNO 2

B) Classificação por efeito térmico:

Reações exotérmicas - Estas são certas reações químicas nas quais o calor é liberado.
Exemplos:

S + O 2 → SO 2 + Q

2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 +6H 2 O + Q

Reações endotérmicas - Estas são certas reações químicas nas quais o calor é absorvido. Via de regra, estas são reações de decomposição.

Exemplos:

CaCO 3 → CaO + CO 2 – Q
2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 – Q

O calor liberado ou absorvido como resultado de uma reação química é chamado efeito térmico.

As equações químicas que indicam o efeito térmico de uma reação são chamadas termoquímico.

B) Classificação por reversibilidade:

Reações reversíveis - são reações que ocorrem nas mesmas condições em direções mutuamente opostas.

Exemplo: 3H 2 + N 2 ⇌ 2NH 3

Reações irreversíveis - são reações que ocorrem em apenas uma direção e também terminam com o consumo completo de todas as substâncias iniciais. Nessas reações, libera há gás, sedimentos, água.
Exemplo: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2

D) Classificação por mudança no estado de oxidação:

Reações redox – durante essas reações, ocorre uma mudança no estado de oxidação.

Exemplo: Cu + 4HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.

Não redox – reações sem alterar o estado de oxidação.

Exemplo: HNO 3 + KOH → KNO 3 + H 2 O.

D) Classificação por fase:

Reações homogêneas – reações que ocorrem em uma fase, quando as substâncias iniciais e os produtos da reação apresentam o mesmo estado de agregação.

Exemplo: H 2 (gás) + Cl 2 (gás) → 2HCL

Reações heterogêneas – reações que ocorrem na interface, nas quais os produtos da reação e as substâncias iniciais apresentam diferentes estados de agregação.
Exemplo: CuO+ H 2 → Cu+H 2 O

Classificação por uso de catalisador:

Um catalisador é uma substância que acelera uma reação. Uma reação catalítica ocorre na presença de um catalisador, uma reação não catalítica ocorre sem catalisador.
Exemplo: 2H 2 0 2 MnO2 → Catalisador 2H 2 O + O 2 MnO 2

A interação do álcali com o ácido ocorre sem catalisador.
Exemplo: KOH + HCl → KCl + H2O

Inibidores são substâncias que retardam uma reação.
Os próprios catalisadores e inibidores não são consumidos durante a reação.

Tipos de reações químicas em química orgânica

Substituição é uma reação durante a qual um átomo/grupo de átomos na molécula original é substituído por outros átomos/grupos de átomos.
Exemplo: CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl

Adesão - São reações nas quais várias moléculas de uma substância se combinam em uma. As reações de adição incluem:

• A hidrogenação é uma reação durante a qual o hidrogênio é adicionado a uma ligação múltipla.

Exemplo: CH 3 -CH = CH 2 (propeno) + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3 (propano)

Hidrohalogenação– reação que adiciona haleto de hidrogênio.

Exemplo: CH 2 = CH 2 (eteno) + HCl → CH 3 -CH 2 -Cl (cloroetano)

Os alcinos reagem com haletos de hidrogênio (cloreto de hidrogênio, brometo de hidrogênio) da mesma forma que os alcenos. A adição numa reação química ocorre em 2 etapas e é determinada pela regra de Markovnikov:

Quando ácidos próticos e água são adicionados a alcenos e alcinos assimétricos, um átomo de hidrogênio é adicionado ao átomo de carbono mais hidrogenado.

O mecanismo desta reação química. Formado no 1º estágio rápido, o complexo p no 2º estágio lento gradualmente se transforma em um complexo s - um carbocátion. Na 3ª etapa ocorre a estabilização do carbocátion - ou seja, a interação com o ânion bromo:

I1, I2 são carbocátions. P1, P2 - brometos.

Halogenação - uma reação na qual é adicionado um halogênio. A halogenação também se refere a todos os processos que resultam em compostos orgânicosátomos de halogênio são introduzidos. Este conceito é usado em “sentido amplo”. De acordo com este conceito, distinguem-se as seguintes reações químicas baseadas na halogenação: fluoração, cloração, bromação, iodação.

Os derivados orgânicos contendo halogênio são considerados os compostos mais importantes utilizados tanto na síntese orgânica quanto como produtos alvo. Os derivados halogênios de hidrocarbonetos são considerados os produtos iniciais em grandes quantidades reações de substituição nucleofílica. Quanto ao uso prático de compostos contendo halogênio, eles são utilizados na forma de solventes, por exemplo, compostos contendo cloro, refrigerantes - derivados de clorofluoro, freons, pesticidas, produtos farmacêuticos, plastificantes, monômeros para a produção de plásticos.

Hidratação– reações de adição de uma molécula de água através de uma ligação múltipla.

Polimerização - Esse tipo especial uma reação na qual moléculas de uma substância com uma quantidade relativamente pequena peso molecular, ligam-se uns aos outros, formando posteriormente moléculas de uma substância com alto peso molecular.

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Compilado por: candidato Klimenko B.I. tecnologia. Ciências, Professor Associado Volodchsnko A. N., Ph.D. tecnologia. Ciências, Professor Associado Pavlenko V.I., Doutor em Engenharia. ciências, prof.

Revisor Gikunova I.V., Ph.D. tecnologia. Ciências, Professor Associado

Fundamentos de química inorgânica: Diretrizes para alunos de 0 a 75 anos em período integral. - Belgorod: Editora BelGTASM, 2001. - 54 p.

EM diretrizes metodológicas detalhadamente, levando em consideração as seções principais química Geral, são consideradas as propriedades das classes mais importantes de substâncias inorgânicas. Este trabalho contém generalizações, diagramas, tabelas, exemplos, que facilitarão uma melhor assimilação de extenso material factual. Atenção especial Tanto na parte teórica como na prática é dedicada a ligação entre a química inorgânica e os conceitos básicos da química geral.

O livro é destinado a alunos do primeiro ano de todas as especialidades.

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© Academia Tecnológica do Estado de Belgorod materiais de construção(BelGTASM), 2001

INTRODUÇÃO

O conhecimento dos fundamentos de qualquer ciência e dos problemas que ela enfrenta é o mínimo que qualquer pessoa deve saber para navegar livremente pelo mundo que a rodeia. A ciência natural desempenha um papel importante neste processo. A ciência natural é um conjunto de ciências sobre a natureza. Todas as ciências são divididas em exatas (naturais) e finas (humanas). Os primeiros estudam as leis de desenvolvimento do mundo material, os últimos - as leis de desenvolvimento e manifestação da mente humana. No trabalho apresentado conheceremos os fundamentos de uma das ciências naturais, a 7 química inorgânica. Estudo bem sucedido a química inorgânica só é possível com o conhecimento da composição e propriedades das principais classes de compostos inorgânicos. Conhecendo as características das classes de compostos, é possível caracterizar as propriedades de seus representantes individuais.

Ao estudar qualquer ciência, inclusive química, sempre surge a pergunta: por onde começar? A partir do estudo do material factual: descrições das propriedades dos compostos, indicações das condições de sua existência, elencando as reações em que entram; Nesta base, as leis que regem o comportamento das substâncias são derivadas ou, inversamente, as leis são primeiro dadas e, em seguida, as propriedades das substâncias são discutidas com base nelas. Neste livro usaremos ambos os métodos de apresentação de material factual.

1. CONCEITOS BÁSICOS DE QUÍMICA INORGÂNICA

Qual é o assunto da química, o que essa ciência estuda? Existem várias definições de química.

Por um lado, a química é a ciência das substâncias, suas propriedades e transformações. Por outro lado, a química é uma das ciências naturais que estuda a forma química do movimento da matéria. A forma química do movimento da matéria são os processos de associação de átomos em moléculas e dissociação de moléculas. A organização química da matéria pode ser representada pelo seguinte diagrama (Fig. 1).

Arroz. 1. Organização química da matéria

A matéria é uma realidade objetiva, dado a uma pessoa em suas sensações, que é copiada, fotografada, exibida pelas nossas sensações, existindo independentemente de nós. A matéria como realidade objetiva existe em duas formas: na forma de matéria e na forma de campo.

Um campo (forças gravitacionais, eletromagnéticas, intranucleares) é uma forma de existência da matéria, que se caracteriza e se manifesta principalmente pela energia, não pela massa, embora possua a última. A energia é uma medida quantitativa do movimento, expressando a capacidade dos objetos materiais. Para fazer o trabalho.

Massa (lat. massa - caroço, caroço, pedaço) - quantidade física, uma das principais características da matéria, determinando suas propriedades inerciais e gravitacionais.

Um átomo é o nível mais baixo de organização química da matéria. Um átomo é a menor partícula de um elemento que mantém suas propriedades. Consiste em um núcleo carregado positivamente e elétrons carregados negativamente; Em geral, o átomo é eletricamente neutro. Elemento químico - Este é um tipo de átomo com a mesma carga nuclear. Existem 109 elementos conhecidos, dos quais 90 existem na natureza.

Uma molécula é a menor partícula de uma substância que possui as propriedades químicas dessa substância.

O número de elementos químicos é limitado e suas combinações dão tudo

variedade de substâncias.

O que é uma substância?

Num sentido amplo, matéria é um tipo específico de matéria que possui uma massa de repouso e é caracterizada sob determinadas condições por certas propriedades físicas e químicas. São conhecidas cerca de 600 mil substâncias inorgânicas e cerca de 5 milhões de substâncias orgânicas.

Num sentido mais restrito, uma substância é um determinado conjunto de partículas atômicas e moleculares, seus associados e agregados, localizados em qualquer um dos três estados de agregação.

Uma substância é totalmente definida por três características: 1) ocupa parte do espaço; 2) tem massa de repouso;

3) construído a partir de partículas elementares.

Todas as substâncias podem ser divididas em simples e complexas.

os elementos formam não uma, mas várias substâncias simples. Esse fenômeno é chamado de alotropia, e cada uma dessas substâncias simples é chamada de modificação alotrópica (modificação) de um determinado elemento. A alotropia é observada em carbono, oxigênio, enxofre, fósforo e vários outros elementos. Assim, grafite, diamante, carbino e fulerenos são modificações alotrópicas do elemento químico carbono; fósforo vermelho, branco e preto - modificações alotrópicas do elemento químico fósforo. São conhecidas cerca de 400 substâncias simples.

Uma substância simples é uma forma de existência de produtos químicos

elementos em estado livre

As substâncias simples são divididas em metais e não metais. Se um elemento químico é metálico ou não metálico pode ser determinado usando a tabela periódica de elementos de D.I. Mendeleiev. Antes de fazermos isso, vamos relembrar um pouco sobre a estrutura da tabela periódica.

1.1. Lei periódica e sistema periódico de D.I.Mendeleev

Tabela Periódica dos Elementos - esta é uma expressão gráfica da lei periódica, descoberta por D.I. Mendeleev em 18 de fevereiro de 1869. A lei periódica é assim: as propriedades das substâncias simples, assim como as propriedades dos compostos, dependem periodicamente da carga do núcleo. dos átomos do elemento.

Existem mais de 400 opções para representar o sistema periódico. As variantes celulares mais comuns ( versão curta- variantes longas e de 8 células - 18 e 32 células). O sistema periódico de curto período consiste em 7 períodos e 8 grupos.

Elementos que possuem uma estrutura semelhante ao nível de energia externo são combinados em grupos. Existem principais (A) e secundários (B)

grupos. Os grupos principais são elementos s e p, e os grupos secundários são elementos d.

Um período é uma série sequencial de elementos em cujos átomos o mesmo número é preenchido camadas eletrônicas o mesmo nível de energia. A diferença na sequência de preenchimento das camadas eletrônicas explica a razão das diferentes durações dos períodos. A este respeito, os períodos contêm quantidades diferentes elementos: 1.º período – 2 elementos; 2.º e 3.º períodos - 8 elementos cada; 4º e 5º

períodos - 18 elementos cada e o 6º período - 32 elementos.

Elementos de pequenos períodos (2º e 3º) são classificados em um subgrupo de elementos típicos. Como os elementos yd- e / são preenchidos com o 2º e o 3º fora do elgk-

núcleo de seus átomos e, portanto, uma maior capacidade de anexar elétrons (capacidade oxidante) transferidos valores altos sua eletronegatividade. Elementos com propriedades não metálicas ocupam o canto superior direito tabela periódica

D.I. Os não metais podem ser gasosos (F2, O2, CI2), sólidos (B, C, Si, S) e líquidos (Br2).

O elemento que o hidrogênio ocupa lugar especial em si periódico

sistema e não possui análogos químicos. Hidrogênio exibe metal

e propriedades não metálicas e, portanto, na tabela periódica

colocados simultaneamente no grupo IA e VIIA.

Devido à grande diversidade de propriedades químicas, distinguem-se dos

eficiente gases nobres(aerógenos) - elementos do grupo VIIIA
dados	sistemas. Pesquisar anos recentes no entanto, permita-me
é possível classificar alguns deles (Kr, Xe, Rn) como não metais.
Uma propriedade característica dos metais é que a valência
tronos estão fracamente ligados a um átomo específico, e			dentro de todos
existe um chamado eletrônico			Portanto tudo
ter	alta condutividade elétrica,	condutividade térmica

precisão. Embora também existam metais frágeis (zinco, antimônio, bismuto). Os metais, via de regra, apresentam propriedades redutoras.

Substâncias complexas(compostos químicos) são substâncias cujas moléculas são formadas por átomos de diversos elementos químicos (moléculas heteroatômicas ou heteronucleares). Por exemplo, C 02, CON. Mais de 10 milhões de substâncias complexas são conhecidas.

A forma mais elevada de organização química da matéria são associados e agregados. Associados são combinações de moléculas simples ou íons em substâncias mais complexas que não causam alterações na natureza química. Os associados existem principalmente nos estados líquido e gasoso, e os agregados existem nos estados sólidos.

As misturas são sistemas constituídos por vários compostos uniformemente distribuídos, interligados por proporções constantes e não interagindo entre si.

1.2. Valência e estado de oxidação

A compilação de fórmulas empíricas e a formação de nomes de compostos químicos é baseada no conhecimento e uso correto conceitos de estado de oxidação e valência.

Estado de oxidação- esta é a carga condicional de um elemento de um composto, calculada partindo do pressuposto de que o composto consiste em íons. Este valor é condicional, formal, pois praticamente não existem compostos puramente iônicos. O grau de oxidação em valor absoluto pode ser um número inteiro ou fracionário; e em termos de carga pode ser positivo, negativo e igual a zero.

Valência é uma quantidade determinada pelo número de elétrons desemparelhados no nível de energia externo ou pelo número de orbitais atômicos livres capazes de participar na formação de ligações químicas.

Algumas regras para determinar os estados de oxidação de elementos químicos

1. O estado de oxidação de um elemento químico em uma substância simples

é igual a 0.

2. A soma dos estados de oxidação dos átomos em uma molécula (íon) é 0

(carga iônica).

3. Os elementos dos grupos I-III A apresentam um estado de oxidação positivo correspondente ao número do grupo em que o elemento está localizado.

4. Elementos dos grupos IV -V IIA, exceto o estado de oxidação positivo correspondente ao número do grupo; e um estado de oxidação negativo correspondente à diferença entre o número do grupo e o número 8, possuem um estado de oxidação intermediário igual à diferença entre o número do grupo e o número 2 (Tabela 1).

tabela 1

Estados de oxidação dos elementos IV -V subgrupos IIA

			Estado de oxidação
			Intermediário

5. O estado de oxidação do hidrogênio é +1 se o composto contiver pelo menos um não metal; - 1 em compostos com metais (hidretos); 0 em H2.

Hidretos de alguns elementos

	BeH2
NaH MgH2 АШ3
	CaH2	GaH3	GeH4	AsH3
	SrH2	InH3	SnH4	SbH3
	VaN2
Conexões H			Intermediário		Conexões
			conexões

6. O estado de oxidação do oxigênio, via de regra, é -2, com exceção dos peróxidos (-1), superóxidos (-1/2), ozonídeos (-1/3), ozônio (+4), fluoreto de oxigênio (+ 2).

7. O estado de oxidação do flúor em todos os compostos, exceto F2>, é -1. Em compostos com flúor, são realizadas formas superiores de oxidação de muitos elementos químicos (BiF5, SF6, IF?, OsFg).

8. Em períodos, os raios orbitais dos átomos diminuem com o aumento do número de série e a energia de ionização aumenta. Ao mesmo tempo, as propriedades ácidas e oxidantes são melhoradas; nível mais alto

As penalidades de oxidação dos elementos tornam-se menos estáveis.

9. Os elementos dos grupos ímpares do sistema periódico são caracterizados por graus ímpares, e os elementos dos grupos pares são caracterizados por graus pares

oxidação.

10. Nos principais subgrupos com aumento número de série elemento, os tamanhos atômicos geralmente aumentam e a energia de ionização diminui. Consequentemente, as propriedades básicas são melhoradas e as propriedades oxidantes são enfraquecidas. Em subgrupos de elementos ^ com número atômico crescente, a participação dos elétrons ^ na formação de ligações

diminui e, portanto, diminui					valor absoluto
sem oxidação (Tabela 2).
							mesa 2
Valores dos estados de oxidação dos elementos do subgrupo VA
				Estado de oxidação
Li, K, Fe, Ba	Ácido C 02, S 0 3
Não metais
	ZnO anfotérico BeO
Anfigenes	Duplo Fe304
Seja, AL Zn
	formação de óleo
Aerógenos	CO, NÃO, SiO, N20
Bases Ba(OH)2
Ácidos HNO3		HIDRÓXIDOS
Anfólitos Zti(OH)2
KagSOz médio,
Azedo ManKUz,
Básico (SiOH)gCO3, 4--------
Duplo CaMg(COs)2
SaSGSU Misto

> quem é J 3 w »

Figura 2. Esquema das classes mais importantes de substâncias inorgânicas