فرآیند اکسیداسیون در نمودار منعکس شده است. اکسیداسیون

واکنش های ردوکس

واکنش هایی که در آن تغییر در حالت اکسیداسیون اتم های عناصر تشکیل دهنده ترکیبات واکنش دهنده رخ می دهد.نامیده می شوند ردوکس

حالت اکسیداسیون(c.o.) بار یک عنصر در یک ترکیب است که بر اساس این فرض محاسبه می شود که ترکیب از یون تشکیل شده است.. تعیین حالت اکسیداسیون با استفاده از مقررات زیر انجام می شود:

1. حالت اکسیداسیون یک عنصر در یک ماده ساده، به عنوان مثال، در Zn, Ca, H 2, Br 2, S, O 2 صفر است.

2. حالت اکسیداسیون اکسیژن در ترکیبات معمولا -2 است. پراکسیدهای H 2 + 1 O 2 - 1 ، Na 2 + 1 O 2 - 1 و اکسیژن فلوراید O + 2 F 2 استثنا هستند.

3. حالت اکسیداسیون هیدروژن در اکثر ترکیبات 1+ است، به استثنای هیدریدهای نمک مانند، به عنوان مثال Na +1 H -1.

4. فلزات قلیایی حالت اکسیداسیون ثابت دارند (+1). بریلیم Be و منیزیم Mg (+2)؛ فلزات قلیایی خاکی Ca, Sr, Ba (+2); فلوئور (-1).

5. مجموع جبری حالت های اکسیداسیون عناصر در یک مولکول خنثی برابر با صفر است، در یک یون پیچیده - بار یون.

به عنوان مثال، اجازه دهید حالت اکسیداسیون کروم در ترکیب K 2 Cr 2 O 7 و نیتروژن در آنیون (NO 2) را محاسبه کنیم -

K 2 + 1 Cr 2 ایکس O 7 –2 2∙(+1)+ 2 ایکس + 7 (–2) = 0 ایکس = + 6

(NO 2) - ایکس + 2 (–2) = –1 ایکس = + 3

در واکنش های ردوکس، الکترون ها از یک اتم، مولکول یا یون به اتم دیگر منتقل می شوند. اکسیداسیون – فرآیند از دست دادن الکترون توسط یک اتم، مولکول یا یون، همراه با افزایش در حالت اکسیداسیون. بهبود – فرآیند افزودن الکترون ها، همراه با کاهش در حالت اکسیداسیون.

-4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8
روند بازیابی

اکسیداسیون و کاهش فرآیندهای مرتبطی هستند که به طور همزمان اتفاق می‌افتند.

عوامل اکسید کنندهنامیده می شوند موادی (اتم ها، یون ها یا مولکول ها) که در طی یک واکنش الکترون به دست می آورند, مرمت کننده ها – موادی که الکترون اهدا می کنند. عوامل اکسید کننده می توانند اتم های هالوژن و اکسیژن، یون های فلزی با بار مثبت (Fe 3+، Au 3+، Hg 2+، Cu 2+، Ag +)، یون های پیچیده و مولکول های حاوی اتم های فلز در بالاترین حالت اکسیداسیون (KMnO 4، K 2 Cr 2 O 7، NaBiO 3 و غیره)، اتم های غیر فلزی در حالت اکسیداسیون مثبت (HNO 3، H 2 SO 4 غلیظ، HClO، HClO 3، KClO 3، NaBrO و غیره).

عوامل کاهنده معمولی تقریباً همه فلزات و بسیاری از غیر فلزات (کربن، هیدروژن) در حالت آزاد، یونهای غیرفلزی با بار منفی (S2-، I-، Br-، Cl-، و غیره)، یونهای فلزی با بار مثبت هستند. در کمترین حالت اکسیداسیون (Sn 2+، Fe 2+، Cr 2+، Mn 2+، Cu + و غیره).

ترکیبات حاوی عناصر در حالت حداکثر و حداقل اکسیداسیون به ترتیب می توانند فقط عامل اکسید کننده (KMnO 4، K 2 Cr 2 O 7، HNO 3، H 2 SO 4، PbO 2 ) یا فقط عوامل کاهنده (KI، Na) باشند. 2 S ، NH 3). اگر ماده ای حاوی عنصری در حالت اکسیداسیون متوسط ​​باشد، بسته به شرایط واکنش، می تواند هم عامل اکسید کننده و هم عامل احیا کننده باشد. به عنوان مثال، نیتریت پتاسیم KNO 2، حاوی نیتروژن در حالت اکسیداسیون +3، پراکسید هیدروژن H 2 O 2، حاوی اکسیژن در حالت اکسیداسیون -1، در حضور عوامل اکسید کننده قوی، و در هنگام تعامل با احیا کننده فعال، خواص کاهشی نشان می دهد. عوامل آنها عوامل اکسید کننده هستند.

هنگام تنظیم معادلات برای واکنش های ردوکس، توصیه می شود به ترتیب زیر رعایت شود:

1. فرمول مواد اولیه را بنویسید. تعیین وضعیت اکسیداسیون عناصری که می توانند آن را تغییر دهند، عامل اکسید کننده و عامل کاهنده را پیدا کنید. محصولات واکنش را بنویسید.

2. معادلاتی را برای فرآیندهای اکسیداسیون و کاهش ترسیم کنید. ضرب کننده ها (ضرایب اصلی) را طوری انتخاب کنید که تعداد الکترون هایی که در طی اکسیداسیون از دست می دهند برابر با تعداد الکترون های پذیرفته شده در حین کاهش باشد.

3. ضرایب را در معادله واکنش مرتب کنید.

K 2 Cr 2 + 6 O 7 + 3H 2 S -2 + 4H 2 SO 4 = Cr 2 + 3 (SO 4) 3 + 3S 0 + K 2 SO 4 + 7H 2 O

محیط کاهنده اکسید کننده

اکسیداسیون S -2 – 2± → S 0 ½3

کاهش 2Cr +6 + 6 درجه → 2Cr +3 ½1

ماهیت بسیاری از واکنش های ردوکس به محیطی که در آن رخ می دهند بستگی دارد. برای ایجاد محیط اسیدی بیشتر از اسید سولفوریک رقیق استفاده می شود و برای ایجاد محیط قلیایی از محلول های هیدروکسیدهای سدیم یا پتاسیم استفاده می شود.

سه نوع واکنش ردوکس وجود دارد: بین مولکولی، درون مولکولی، نامتناسب. بین ذراتواکنش های ردوکس - اینها واکنش هایی هستند که در آنها عامل اکسید کننده و عامل احیا کننده در مواد مختلف قرار دارند. واکنش مورد بحث در بالا متعلق به این نوع است. به درون مولکولیواکنش ها شامل که در آن عامل اکسید کننده و عامل احیا کننده در یک ماده هستند.

2KCl +5 O 3 -2 = 2KCl -1 + 3O 2 0

کاهش Cl + 5 + 6° → Cl - ½ 2 Cl + 5 - عامل اکسید کننده

اکسیداسیون 2O -2 - 4± → O 2 0 ½3 O -2 - عامل کاهنده

در واکنش ها عدم تناسب(اکسیداسیون خودکار - خود ترمیمی) مولکول های یک ماده به عنوان یک عامل اکسید کننده و به عنوان یک عامل کاهنده با یکدیگر واکنش می دهند.

3K 2 Mn + 6 O 4 + 2H 2 O = 2KMn +7 O 4 + Mn +4 O 2 + 4KOH

اکسیداسیون Mn +6 - ± → Mn +7 ½ 2 Mn +6 - عامل کاهنده

کاهش منگنز + 6 + 2 درجه → منگنز + 4 ½ 1 Mn + 6 - عامل اکسید کننده

نوع درسکسب دانش جدید.

اهداف درسآموزشی.دانش آموزان را با طبقه بندی جدیدی از واکنش های شیمیایی بر اساس تغییرات در حالت های اکسیداسیون عناصر - واکنش های اکسیداسیون-کاهش (ORR) آشنا کنید. ترتیب ضرایب را با استفاده از روش تراز الکترونیکی به دانش آموزان آموزش دهید.

رشدی.توسعه تفکر منطقی، توانایی تجزیه و تحلیل و مقایسه و توسعه علاقه به موضوع را ادامه دهید.

آموزشی.شکل گیری جهان بینی علمی دانش آموزان؛ بهبود مهارت های کاری

روش ها و تکنیک های روش شناختی.داستان، گفتگو، نمایش وسایل تصویری، کار مستقل دانش آموزان.

تجهیزات و معرف ها.تولید مثل با تصویر کلوسوس رودز، الگوریتم ترتیب ضرایب با استفاده از روش تعادل الکترونیکی، جدول عوامل اکسید کننده و کاهنده معمولی، جدول کلمات متقاطع. محلول آهن (ناخن)، NaOH، CuSO4.

در طول کلاس ها

بخش مقدماتی

(انگیزه و هدف گذاری)

معلم. در قرن 3. قبل از میلاد مسیح. در جزیره رودس، بنای یادبودی به شکل مجسمه عظیم هلیوس (خدای یونانی خورشید) ساخته شد. طراحی باشکوه و اجرای عالی کلوسوس رودز - یکی از عجایب جهان - همه کسانی را که آن را دیدند شگفت زده کرد.

ما دقیقاً نمی دانیم که این مجسمه چه شکلی است، اما می دانیم که از برنز ساخته شده بود و ارتفاع آن به حدود 33 متر می رسید. مجسمه توسط مجسمه ساز هارت ساخته شد و ساخت آن 12 سال طول کشید.

پوسته برنزی به یک قاب آهنی متصل شده بود. مجسمه توخالی از پایین شروع به ساختن کرد و همانطور که رشد کرد، برای پایدارتر کردن آن با سنگ پر شد. حدود 50 سال پس از اتمام آن، کلوسوس سقوط کرد. در هنگام زلزله در سطح زانو شکست.

دانشمندان معتقدند که دلیل واقعی شکنندگی این معجزه خوردگی فلز بوده است. و فرآیند خوردگی بر اساس واکنش های ردوکس است.

امروز در درس با واکنش های ردوکس آشنا خواهید شد. در مورد مفاهیم "عامل کاهنده" و "عامل اکسید کننده"، در مورد فرآیندهای کاهش و اکسیداسیون بیاموزید. یاد بگیرید که ضرایب را در معادلات واکنش های ردوکس قرار دهید. تاریخ و موضوع درس را در کتاب کار خود یادداشت کنید.

یادگیری مطالب جدید

معلم دو آزمایش نمایشی انجام می دهد: برهمکنش سولفات مس (II) با قلیایی و برهم کنش همان نمک با آهن.

معلم. معادلات مولکولی واکنش های انجام شده را بنویسید. در هر معادله، حالت های اکسیداسیون عناصر را در فرمول مواد اولیه و محصولات واکنش ترتیب دهید.

دانش آموز معادلات واکنش را روی تخته می نویسد و حالت های اکسیداسیون را تعیین می کند:

معلم. آیا حالت اکسیداسیون عناصر در این واکنش ها تغییر کرد؟

دانشجو. در معادله اول، حالت های اکسیداسیون عناصر تغییر نکرد، اما در رابطه دوم آنها تغییر کردند - برای مس و آهن..

معلم. واکنش دوم یک واکنش ردوکس است. سعی کنید واکنش های ردوکس را تعریف کنید.

دانشجو. واکنش هایی که منجر به تغییر در حالت اکسیداسیون عناصر تشکیل دهنده واکنش دهنده ها و محصولات واکنش می شوند، واکنش های ردوکس نامیده می شوند.

دانش‌آموزان در دفترچه‌های خود، به دستور معلم، تعریف واکنش‌های ردوکس را یادداشت می‌کنند.

معلم. در نتیجه واکنش ردوکس چه اتفاقی افتاد؟ قبل از واکنش، آهن حالت اکسیداسیون 0 داشت و پس از واکنش 2+ شد. همانطور که می بینیم، حالت اکسیداسیون افزایش یافته است، بنابراین، آهن 2 الکترون می دهد.

حالت اکسیداسیون مس قبل از واکنش 2 + و بعد از واکنش 0 است و همانطور که می بینیم حالت اکسیداسیون کاهش یافته است. بنابراین مس 2 الکترون می پذیرد.

آهن الکترون اهدا می کند، یک عامل کاهنده است و فرآیند انتقال الکترون را اکسیداسیون می نامند.

مس الکترون ها را می پذیرد، یک عامل اکسید کننده است و فرآیند افزودن الکترون ها را کاهش می گویند.

اجازه دهید نمودارهای این فرآیندها را بنویسیم:

بنابراین، تعریفی از مفاهیم "عامل کاهنده" و "عامل اکسید کننده" ارائه دهید.

دانشجو. اتم ها، مولکول ها یا یون هایی که الکترون اهدا می کنند، عوامل کاهنده نامیده می شوند.

اتم ها، مولکول ها یا یون هایی که الکترون به دست می آورند، عوامل اکسید کننده نامیده می شوند.

معلم. چگونه می توانیم فرآیندهای احیا و اکسیداسیون را تعریف کنیم؟

دانشجو. کاهش فرآیندی است که طی آن یک اتم، مولکول یا یون الکترون به دست می آورد.

اکسیداسیون فرآیند انتقال الکترون توسط یک اتم، مولکول یا یون است.

دانش آموزان تعاریف دیکته را در دفتر یادداشت کرده و نقاشی می کنند.

یاد آوردن!

الکترون اهدا کنید و اکسید کنید.

الکترون بگیرید - بازیابی کنید.

معلم. اکسیداسیون همیشه با کاهش همراه است و برعکس، کاهش همیشه با اکسیداسیون همراه است. تعداد الکترون هایی که عامل احیا کننده می دهد برابر است با تعداد الکترون های بدست آمده توسط عامل اکسید کننده.

برای انتخاب ضرایب در معادلات واکنش های ردوکس، از دو روش استفاده می شود - تعادل الکترونیکی و تعادل الکترون یون (روش نیمه واکنش).

ما فقط روش تراز الکترونیکی را در نظر خواهیم گرفت. برای این کار از الگوریتمی برای چیدمان ضرایب به روش تراز الکترونیکی (طراحی شده بر روی یک تکه کاغذ واتمن) استفاده می کنیم.

مثال ضرایب را در این طرح واکنش با استفاده از روش تعادل الکترونیکی ترتیب دهید، عامل اکسید کننده و عامل احیا کننده را تعیین کنید، فرآیندهای اکسیداسیون و کاهش را نشان دهید:

Fe 2 O 3 + Co Fe + Co 2.

از الگوریتم ترتیب ضرایب با استفاده از روش تراز الکترونیکی استفاده خواهیم کرد.

3. بیایید عناصری را که حالت اکسیداسیون را تغییر می دهند بنویسیم:

4. بیایید معادلات الکترونیکی ایجاد کنیم و تعداد الکترون های داده شده و دریافتی را تعیین کنیم:

5. تعداد الکترون های داده شده و دریافتی باید یکسان باشد، زیرا نه مواد اولیه و نه محصولات واکنش شارژ نمی شوند. تعداد الکترون های داده شده و دریافتی را با انتخاب کمترین مضرب مشترک (LCM) و عوامل اضافی برابر می کنیم:

6. ضرب کننده های حاصل ضرایب هستند. بیایید ضرایب را به طرح واکنش منتقل کنیم:

Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2.

موادی که در بسیاری از واکنش ها عامل اکسید کننده یا کاهنده هستند، معمولی نامیده می شوند.

میزی ساخته شده بر روی یک تکه کاغذ واتمن آویزان شده است.

معلم. واکنش های ردوکس بسیار رایج هستند. آنها نه تنها با فرآیندهای خوردگی، بلکه با تخمیر، پوسیدگی، فتوسنتز و فرآیندهای متابولیکی که در یک موجود زنده رخ می دهد نیز مرتبط هستند. آنها را می توان در هنگام احتراق سوخت مشاهده کرد. فرآیندهای ردوکس با چرخه مواد در طبیعت همراه است.

آیا می دانستید که روزانه تقریباً 2 میلیون تن اسید نیتریک در جو تشکیل می شود
700 میلیون تن در سال و به صورت محلول ضعیف همراه با باران به زمین می ریزد (انسان فقط 30 میلیون تن اسید نیتریک در سال تولید می کند).

در جو چه می گذرد؟

هوا دارای 78 درصد حجمی نیتروژن، 21 درصد اکسیژن و 1 درصد گازهای دیگر است. تحت تأثیر تخلیه رعد و برق، و بر روی زمین به طور متوسط ​​100 رعد و برق در هر ثانیه وجود دارد، مولکول های نیتروژن با مولکول های اکسیژن تعامل می کنند و اکسید نیتریک (II) را تشکیل می دهند:

اکسید نیتریک (II) به راحتی توسط اکسیژن اتمسفر به اکسید نیتریک (IV) اکسید می شود:

NO + O 2 NO 2.

اکسید نیتروژن حاصله (IV) با رطوبت اتمسفر در حضور اکسیژن واکنش داده و به اسید نیتریک تبدیل می شود:

NO 2 + H 2 O + O 2 HNO 3.

همه این واکنش ها ردوکس هستند.

ورزش . ضرایب را در طرح های واکنش داده شده با استفاده از روش تعادل الکترونیکی ترتیب دهید، عامل اکسید کننده، عامل کاهنده، فرآیندهای اکسیداسیون و احیا را نشان دهید.

راه حل

1. حالات اکسیداسیون عناصر را تعیین می کنیم:

2. اجازه دهید بر نمادهای عناصری که حالت اکسیداسیون آنها تغییر می کند تأکید کنیم:

3. بیایید عناصری را که حالت اکسیداسیون خود را تغییر داده اند بنویسیم:

4. بیایید معادلات الکترونیکی ایجاد کنیم (تعداد الکترون های داده شده و دریافتی را تعیین کنیم):

5. تعداد الکترون های داده شده و دریافتی یکسان است.

6. بیایید ضرایب را از مدارهای الکترونیکی به نمودار واکنش منتقل کنیم:

در مرحله بعد، از دانش آموزان خواسته می شود که به طور مستقل ضرایب را با استفاده از روش تعادل الکترونیکی ترتیب دهند، عامل اکسید کننده، عامل کاهنده را تعیین کنند و فرآیندهای اکسیداسیون و کاهش را در سایر فرآیندهای رخ داده در طبیعت نشان دهند.

دو معادله دیگر واکنش (با ضرایب) به شکل زیر است:

صحت کارها با استفاده از یک پروژکتور سربار بررسی می شود.

قسمت پایانی

معلم از دانش آموزان می خواهد که بر اساس مطالبی که مطالعه کرده اند، جدول کلمات متقاطع را حل کنند. نتیجه کار برای تایید ارسال می شود.

حل شده است جدول کلمات متقاطع، خواهید آموخت که مواد KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, O 3 قوی هستند ... (عمودی (2)).

به صورت افقی:

1. نمودار چه فرایندی را منعکس می کند:

3. واکنش

n 2 (g.) + 3H 2 (g.) 2NH 3 (g.) + س

ردوکس ، برگشت پذیر ، همگن ، ....

4. ... کربن (II) یک عامل کاهش دهنده معمولی است.

5- نمودار چه فرایندی را منعکس می کند:

6. برای انتخاب ضرایب در معادلات واکنش های ردوکس از روش... الکترونیکی استفاده کنید.

7. طبق نمودار، آلومینیوم از یک الکترون جدا شد.

8. در واکنش:

H 2 + Cl 2 = 2HCl

هیدروژن H 2 – ... .

9- چه نوع واکنش همیشه فقط ردوکس است؟

10. حالت اکسیداسیون مواد ساده ….

11. در واکنش:

عامل کاهنده -….

تکلیف خانه. طبق کتاب درسی O.S. Gabrielyan "شیمی-8" § 43، ص. 178-179، پیشین. 1، 7 به صورت مکتوب.

وظیفه (برای خانه). طراحان اولین سفینه های فضایی و زیردریایی ها با مشکلی مواجه شدند: چگونه می توان ترکیب هوای ثابتی را در کشتی و ایستگاه های فضایی حفظ کرد؟ از شر دی اکسید کربن اضافی خلاص شوید و اکسیژن را دوباره پر کنید؟ یک راه حل پیدا شده است.

سوپراکسید پتاسیم KO 2 در نتیجه برهمکنش با دی اکسید کربن، اکسیژن را تشکیل می دهد:

همانطور که مشاهده می کنید ، این یک واکنش ردوکس است. اکسیژن در این واکنش هم عامل اکسید کننده و هم عامل کاهنده است.

در یک مأموریت فضایی ، هر گرم محموله حساب می شود. اگر پرواز 10 روز طول بکشد و خدمه آن دو نفر باشند، مقدار سوپراکسید پتاسیم را که باید در یک پرواز فضایی گرفته شود، محاسبه کنید. مشخص است که یک فرد روزانه 1 کیلوگرم دی اکسید کربن را بازدم می کند.

(پاسخ: 64.5 کیلوگرم KO 2. )

انتساب (افزایش سطح دشواری). معادلات واکنش‌های ردوکس را که می‌تواند منجر به نابودی کلوسوس رودز شود، بنویسید. به خاطر داشته باشید که این مجسمه غول پیکر در شهری بندری در جزیره ای در دریای اژه، در سواحل ترکیه امروزی، جایی که هوای مرطوب مدیترانه مملو از نمک است، ایستاده است. از برنز (آلیاژی از مس و قلع) ساخته شده بود و بر روی قاب آهنی نصب می شد.

ادبیات

Gabrielyan O.S.. شیمی-8. M.: Bustard، 2002;
Gabrielyan O.S.، Voskoboynikova N.P.، Yashukova A.V.کتاب راهنمای معلم. کلاس هشتم. M.: Bustard، 2002;
کاکس آر، موریس ان. عجایب هفت گانه جهان. دنیای باستان ، قرون وسطی ، زمان ما. M.: BMM AO، 1997;
دائر ycl المعارف کودکان کوچک. علم شیمی. م.: مشارکت دایره المعارفی روسیه، 2001; دائر ycl المعارف برای کودکان "Avanta+". علم شیمی. T. 17. M.: آوانتا+، 2001;
Khomchenko G.P.، ​​Sevastyanova K.I.واکنش های ردوکس م.: آموزش و پرورش، 1989.

لطفاً حداقل چیزی با استفاده از روش تعادل الکترونیکی، ضرایب را در طرح های واکنش های ردوکس انتخاب کنید و فرآیند اکسیداسیون را نشان دهید.

و بهبودی:

1. P + HNO3 + H2O = H3PO4 + NO

2. P + HNO3 = H3PO4 + NO2 + H2O

3. K2Cr2O7 + HCl = Cl2 + KCl + CrCl3 + H20

4. KMnO4 + H2S + H2SO4 = MnSO4 + S + K2SO4 + H2O

5. KMnO4 + HCl = Cl2 + MnCl2 + KCl + H2O

با استفاده از روش تعادل الکترونیکی، ضرایب را در طرح‌های واکنش ردوکس انتخاب کنید و فرآیند اکسیداسیون و کاهش را نشان دهید:

CuO+ NH3= Cu + N2 +H2O

Ag + HNO3 = AgNO3 + NO + H2O

Zn + HNO3= روی (NO3)2 + N2 + H2O

Cu +H2SO4= CuSO4 +SO2 +H2O

به من کمک کنید تا حل کنم: تجزیه الکترولیتی. واکنش های ردوکس

قسمت A
A2 هنگام مطالعه رسانایی الکتریکی مواد مختلف با استفاده از یک دستگاه خاص، دانش آموزان موارد زیر را مشاهده کردند:

کدام یک از مواد زیر در لیوان وجود داشت؟
1) شکر (محلول)
2) KS1 (جامد) 3) NaOH (p-p) 4) الکل
A4 برهمکنش محلول های کلرید باریم و اسید سولفوریک مطابق با معادله یونی مختصر است.
1)H+ + SG=HC1
2)Ba2+ + SO42- =BaSO4
3) CO32- + 2H+ = H2O + CO2
4) Ba2+ + CO3- = BaCO3
A5 واکنش بین محلول های نیترات نقره و اسید کلریدریک به پایان می رسد، زیرا
1) هر دو ماده الکترولیت هستند
2) نیترات نقره یک نمک است
3) کلرید نقره نامحلول تشکیل می شود
4) اسید نیتریک محلول تشکیل می شود

A7 معادله H+ + OH = H2O منعکس کننده ماهیت تعامل است

1) اسید کلریدریک و هیدروکسید باریم
2) اسید سولفوریک و هیدروکسید مس (II).
3) اسید فسفریک و اکسید کلسیم
4) اسید سیلیسیک و هیدروکسید سدیم

A10 فرآیند اکسیداسیون مطابق با نمودار است
1) S+6 → S+4
2) مس+2 → cu0
3) N+5 → N-3
4) C-4 → C+4

قسمت B

B2 بین فرمول یک ماده و تعداد کل یونهای تشکیل شده در حین تفکیک کامل 1 مول از این ماده مطابقت ایجاد کنید: برای هر موقعیت از ستون اول، موقعیت مربوطه را از ستون دوم انتخاب کنید که با یک عدد نشان داده شده است.
فرمول تعداد یونها (در مول)
الف) A1(NO3)3 1) 1 B) Mg(NO3)2 2) 2
ب) NaNO3 3) 3 D) Cu(NO3)2 4) 4
5) 5

اعداد انتخاب شده را در جدول زیر حروف مربوطه بنویسید.

پاسخ را به صورت دنباله ای چهار عددی به فرم تست زیر شماره تکلیف مربوطه بدون تغییر ترتیب اعداد منتقل کنید.

به شما لیستی از مفاهیم مرتبط به هم پیشنهاد می شود:

الف) اسید
ب) اسید هیدروکلریک
ب) اسید بدون اکسیژن
د) الکترولیت قوی
حروفی که مفاهیم را در جدول نشان می دهند بنویسید تا بتوان یک زنجیره را از یک مفهوم خاص تا کلی ترین آن ردیابی کرد.

دنباله حروف حاصل را بدون تغییر ترتیب حروف به فرم تست منتقل کنید.

اکسیداسیون فرآیند از دست دادن الکترون ها با افزایش درجه اکسیداسیون است.

در اکسیداسیونمواد حاصل از پس زدن الکترون هاافزایش می یابد حالت اکسیداسیون. اتم هاماده ای که اکسید می شود نامیده می شود اهدا کنندگانالکترون ها و اتم ها عامل اکسید کننده - پذیرندگانالکترون ها

در برخی موارد، در طول اکسیداسیون، مولکول ماده اولیه ممکن است ناپایدار شود و به اجزای پایدارتر و کوچکتر تجزیه شود (شکل 1 را ببینید). رادیکال های آزاد). در این حالت، برخی از اتم‌های مولکول‌های حاصل از حالت اکسیداسیون بالاتری نسبت به اتم‌های مشابه در مولکول اصلی دارند.

عامل اکسید کننده، الکترون ها را می پذیرد، خواص کاهشی به دست می آورد و به یک عامل کاهنده مزدوج تبدیل می شود:

اکسید کننده+ ه − ↔ عامل کاهنده مزدوج.

بهبود

مرمتفرآیند افزودن الکترون به اتم یک ماده است، در حالی که حالت اکسیداسیون آن کاهش می یابد.

پس از بهبودی اتم هایا یون هاضمیمه کردن الکترون ها. در عین حال کاهش نیز وجود دارد حالت های اکسیداسیون عنصر. مثال: بهبودی اکسیدها فلزاتبرای آزاد کردن فلزات با استفاده از هیدروژن, کربن، سایر مواد؛ بهبود اسیدهای آلی V آلدئیدهاو الکل ها; هیدروژناسیون چربیو غیره.

عامل کاهنده، اهدا کننده الکترون، خواص اکسید کننده را به دست می آورد و به یک عامل اکسید کننده مزدوج تبدیل می شود:

عامل کاهنده - ه − ↔ اکسید کننده مزدوج.

یک الکترون آزاد و غیر محدود قوی ترین عامل احیا کننده است.

واکنش های اکسیداسیون - احیاواکنش هایی هستند که در آنها واکنش دهنده ها الکترون به دست می آورند یا اهدا می کنند. یک عامل اکسید کننده ذره ای (یون، مولکول، عنصر) است که الکترون ها را اضافه می کند و از حالت اکسیداسیون بالاتر به حالت پایین تر حرکت می کند. در حال بازسازی است. عامل کاهنده ذره ای است که الکترون اهدا می کند و از حالت اکسیداسیون پایین تر به حالت بالاتر حرکت می کند. اکسید می شود.

بین مولکولی - واکنش هایی که در آن اتم های اکسید کننده و کاهنده در مولکول های مواد مختلف قرار دارند، به عنوان مثال:

ن 2 اس + Cl 2 → اس + 2HCl

درون مولکولی - واکنش هایی که در آن اتم های اکسید کننده و کاهنده در مولکول های همان ماده قرار دارند، به عنوان مثال:

2اچ 2 O → 2اچ 2 + O 2

عدم تناسب (خودکاهش اکسیداسیون-خودکاهش) - واکنش هایی که در آن اتم هایی با حالت اکسیداسیون متوسط ​​به مخلوط هم مولی از اتم ها با حالت های اکسیداسیون بالاتر و پایین تر تبدیل می شوند، به عنوان مثال:

Cl 2 + اچ 2 O → HClO + HCl

تناسب مجدد (ترکیب) - واکنش هایی که در آن یک حالت اکسیداسیون از دو حالت مختلف اکسیداسیون یک عنصر به دست می آید، به عنوان مثال:

N.H. 4 نه 3 → ن 2 O + 2اچ 2 O

کاهش اکسیداسیون

در واکنش های ردوکس، الکترون ها از یک اتم، مولکول یا یون به اتم دیگر منتقل می شوند. فرآیند از دست دادن الکترون ها اکسیداسیون است. در طول اکسیداسیون، حالت اکسیداسیون افزایش می یابد:

فرآیند افزودن الکترون ها کاهش است. در طی کاهش، حالت اکسیداسیون کاهش می یابد:

اتم ها یا یون هایی که در یک واکنش معین الکترون به دست می آورند، عوامل اکسید کننده هستند و آنهایی که الکترون اهدا می کنند، عوامل کاهنده هستند.

واکنش های ردوکس (پتانسیل الکترود)

الکترون ها می توانند به عنوان معرف های شیمیایی عمل کنند و نیمه واکنش عملاً در دستگاه هایی به نام سلول های گالوانیکی استفاده می شود.

نمونه ای از الکترود صفحه ای از روی کریستالی است که در محلولی از سولفات روی غوطه ور شده است. پس از غوطه ور شدن صفحه، 2 فرآیند رخ می دهد. در نتیجه اولین فرآیند، صفحه بار منفی پیدا می‌کند؛ پس از مدتی پس از غوطه‌ور شدن در محلول، سرعت‌ها یکسان شده و تعادل ایجاد می‌شود. و صفحه مقداری پتانسیل الکتریکی به دست می آورد.

پتانسیل الکترود نسبت به پتانسیل هیدروژن استاندارد اندازه گیری می شود.

الکترود مس هیدروژن- الکترود مورد استفاده به عنوان الکترود مرجعدر اندازه گیری های مختلف الکتروشیمیایی و در سلول های گالوانیکی. الکترود هیدروژن (HE) صفحه یا سیمی از فلز است که گاز را به خوبی جذب می کند. هیدروژن(معمولا استفاده می شود پلاتینیا پالادیومبا هیدروژن اشباع شده (در فشار اتمسفر) و غوطه ور در آن محلول آبحاوی یون های هیدروژن. پتانسیل صفحه بستگی به [ مشخص كردن ] بر غلظت یون های H + در محلول. الکترود استانداردی است که با آن پتانسیل الکترود واکنش شیمیایی در حال تعیین اندازه گیری می شود. در فشار هیدروژن 1 اتمسفر، غلظت پروتون در محلول 1 مول در لیتر و دمای 298 بهپتانسیل SE برابر با 0 ولت در نظر گرفته می شود. هنگام مونتاژ یک سلول گالوانیکی از SE و تعیین الکترود، واکنش زیر به طور برگشت پذیر بر روی سطح پلاتین رخ می دهد:

2Н + + 2e - = H 2

یعنی هر دو اتفاق می افتد بهبودهیدروژن یا آن اکسیداسیون- بستگی به پتانسیل واکنشی دارد که در الکترود تعیین می شود. با اندازه گیری emf یک الکترود گالوانیکی در شرایط استاندارد (به بالا مراجعه کنید)، تعیین می شود پتانسیل الکترود استانداردواکنش شیمیایی تعیین شده

HE برای اندازه گیری پتانسیل الکترود استاندارد یک واکنش الکتروشیمیایی، برای اندازه گیری استفاده می شود غلظت ها(فعالیت) یون های هیدروژن، و همچنین هر چیز دیگری یون ها. VE همچنین برای تعیین محصول حلالیت و تعیین ثابت های سرعت برخی از واکنش های الکتروشیمیایی استفاده می شود.

معادله نرنست

وابستگی پتانسیل ردوکس مربوط به نیمه واکنش کاهش یون پرمنگنات در یک محیط اسیدی (و همانطور که قبلا ذکر شد، در همان زمان نیمه واکنش اکسیداسیون کاتیون Mn 2 + به یون پرمنگنات در یک محیط اسیدی) بر روی عوامل ذکر شده در بالا که آن را تعیین می کنند، به طور کمی توسط معادله نرنست توصیف می شود.

هر یک از غلظت های تحت علامت لگاریتم طبیعی در معادله نرنست به توان مربوط به ضریب استوکیومتری یک ذره معین در معادله نیمه واکنش افزایش می یابد. n- تعداد الکترون های پذیرفته شده توسط اکسید کننده، آر- ثابت گاز جهانی، تی- درجه حرارت، اف– شماره فارادی

پتانسیل ردوکس را در ظرف واکنش در طول واکنش اندازه گیری کنید، به عنوان مثال. در شرایط غیر تعادلی، غیرممکن است، زیرا هنگام اندازه گیری پتانسیل، الکترون ها باید از عامل کاهنده به عامل اکسید کننده نه به طور مستقیم، بلکه از طریق هادی فلزی که الکترودها را به هم متصل می کند، منتقل شوند. در این حالت، سرعت انتقال الکترون (قدرت جریان) به دلیل اعمال اختلاف پتانسیل خارجی (جبران کننده) باید بسیار پایین نگه داشته شود. به عبارت دیگر، اندازه گیری پتانسیل الکترود تنها در شرایط تعادل امکان پذیر است، زمانی که تماس مستقیم بین عامل اکسید کننده و عامل کاهنده حذف شود. بنابراین، براکت های مربع در معادله نرنست، طبق معمول، غلظت تعادلی ذرات (در شرایط اندازه گیری) را نشان می دهد. اگرچه پتانسیل جفت‌های ردوکس در طول یک واکنش قابل اندازه‌گیری نیست، اما می‌توان آن‌ها را با جایگزینی پتانسیل‌های فعلی در معادله نرنست محاسبه کرد. غلظت های مربوط به یک نقطه زمانی معین اگر تغییر پتانسیل در طول واکنش در نظر گرفته شود، ابتدا این غلظت‌های اولیه، سپس غلظت‌های وابسته به زمان و در نهایت، پس از پایان واکنش، غلظت‌های تعادلی هستند. با ادامه واکنش، پتانسیل عامل اکسید کننده محاسبه شده با استفاده از معادله نرنست کاهش می یابد و برعکس، پتانسیل عامل کاهنده مربوط به نیمه واکنش دوم افزایش می یابد. هنگامی که این پتانسیل ها برابر شدند، واکنش متوقف می شود و سیستم به حالت تعادل شیمیایی باز می گردد.

25. ترکیبات پیچیده ترکیباتی هستند که هم در حالت کریستالی و هم در محلول وجود دارند که ویژگی آنها وجود اتم مرکزی است که توسط لیگاندها احاطه شده است. وجود مستقل در محلول.طبق نظریه هماهنگی ورنر بین یک کره داخلی و یک کره خارجی در هر ترکیب پیچیده تمایز قائل می شود. اتم مرکزی با لیگاندهای اطرافش کره داخلی مجموعه را تشکیل می دهند. معمولاً در براکت های مربع محصور می شود. هر چیز دیگری در ترکیب پیچیده، کره بیرونی را تشکیل می دهد و خارج از پرانتز نوشته می شود. تعداد معینی لیگاند در اطراف اتم مرکزی قرار می گیرد که با عدد هماهنگی مشخص می شود. تعداد لیگاندهای هماهنگ اغلب 6 یا 4 است. لیگاند محل هماهنگی نزدیک اتم مرکزی را اشغال می کند. هماهنگی خواص لیگاندها و اتم مرکزی را تغییر می دهد. لیگاندهای هماهنگ اغلب با استفاده از واکنش های شیمیایی مشخصه آنها در حالت آزاد قابل شناسایی نیستند. به ذرات محکم‌تر کره داخلی، کمپلکس (یون پیچیده) می‌گویند. نیروهای جذاب بین اتم مرکزی و لیگاندها (پیوند کووالانسی توسط یک مبادله و (یا) مکانیسم گیرنده اهدا کننده) و نیروهای دافع بین لیگاندها وجود دارد. اگر شارژ حوزه داخلی 0 باشد ، هیچ حوزه هماهنگی بیرونی وجود ندارد. اتم مرکزی (عامل پیچیده) یک اتم یا یونی است که موقعیت مرکزی را در یک ترکیب پیچیده اشغال می کند. نقش یک ماده پیچیده اغلب توسط ذرات انجام می شود که دارای مدارهای آزاد و یک بار مثبت هسته ای به اندازه کافی بزرگ هستند و بنابراین می توانند پذیرندگان الکترون باشند. اینها کاتیونهای عناصر انتقال هستند. قوی ترین عوامل کمپلکس کننده عناصر گروه های IB و VIIB هستند. به ندرت، اتم های خنثی عناصر d و اتم های غیر فلزات در درجات مختلف اکسیداسیون به عنوان عوامل کمپلکس کننده عمل می کنند. تعداد اوربیتال های اتمی آزاد ارائه شده توسط عامل کمپلکس، عدد هماهنگی آن را تعیین می کند. مقدار عدد هماهنگی به عوامل زیادی بستگی دارد، اما معمولاً برابر با دو برابر بار یون کمپلکس است. لیگاندها یون ها یا مولکول هایی هستند که مستقیماً با عامل کمپلکس کننده در ارتباط هستند و اهداکننده جفت الکترون هستند. اینها سیستم های غنی از الکترون هستند که دارای جفت الکترون آزاد و متحرک هستند و می توانند اهداکننده الکترون باشند. ترکیبات عناصر p خاصیت تشکیل کمپلکس را نشان می دهند و به عنوان لیگاند در ترکیب پیچیده عمل می کنند. لیگاندها می توانند اتم ها و مولکول ها (پروتئین، اسیدهای آمینه، اسیدهای نوکلئیک، کربوهیدرات ها) باشند. بر اساس تعداد پیوندهای تشکیل شده توسط لیگاندها با عامل کمپلکس کننده، لیگاندها به لیگاندهای تک، دو و چند دندانه تقسیم می شوند. لیگاندهای فوق - مولکول ها و آنیون ها - تک دندانه هستند، زیرا آنها اهداکنندگان یک جفت الکترون هستند. لیگاندهای Bidentate شامل مولکول ها یا یون های حاوی دو گروه عاملی هستند که قادر به اهدای دو جفت الکترون هستند. مرتبه سوم کره داخلی یک ترکیب پیچیده، مجموع جبری بارهای ذرات تشکیل دهنده آن است. ترکیبات پیچیده ای که دارای یک کره بیرونی یونی هستند در محلول به یک یون پیچیده و یون های کره بیرونی تجزیه می شوند. آنها در محلول های رقیق مانند الکترولیت های قوی رفتار می کنند: تفکیک فورا و تقریباً به طور کامل اتفاق می افتد. SO4 = 2+ + SO42- اگر در کره بیرونی یک ترکیب پیچیده یون های هیدروکسید وجود داشته باشد، این ترکیب یک باز قوی است.

گروه IA شامل لیتیوم، سدیم، پتاسیم، روبیدیم، سزیم و فرانسیم است. این عناصر را عناصر قلیایی می نامند گاهی هیدروژن نیز در گروه IA قرار می گیرد. بنابراین، این گروه شامل عناصر هر یک از 7 دوره است. فرمول الکترونیکی Valence عمومی عناصر گروه IA NS1 است. در سطح بیرونی 1 الکترون وجود دارد. بسیار دور از هسته است. پتانسیل های یونیزاسیون کم. اتمها 1 الکترون را اهدا می کنند. وسایل فلزی تلفظ می شوند. خواص فلزی با افزایش تعداد اتمی افزایش می یابد. خواص فیزیکی: فلزات نرم، سبک، قابل ذوب با رسانایی الکتریکی خوب و پتانسیل الکتریکی منفی زیادی دارند. خواص شیمیایی: 1) در زیر لایه ای از هیدروکربن های مایع (بنزن ، بنزین ، کروسین) 2) مواد اکسید کننده ذخیره می شود. Li na k rb cs در شعاع فلزی کاهش می یابد در کاهش انرژی یونیزاسیون در کاهش الکترونگاتوری در ذوب و نقاط جوش استفاده از سدیم و پتاسیم 1. آماده سازی پراکسیدها. 2. آلیاژ سدیم و پتاسیم - خنک کننده در نیروگاه های هسته ای. 3. تهیه ترکیبات آلی فلزی.

27. مشخصات مقایسه ای کلی عناصر و ترکیبات آنها از گروه های I A و I B سیستم تناوبی فلزات قلیایی عناصر گروه 1 جدول تناوبی عناصر شیمیایی هستند (طبق طبقه بندی قدیمی - عناصر زیر گروه اصلی گروه I. ): لیتیوم لی، سدیم سدیم، پتاسیم پتاسیم، روبیدیم Rb، سزیم Cs و فرانسیم فر. هنگامی که فلزات قلیایی در آب حل می شوند، هیدروکسیدهای محلول به نام قلیایی تشکیل می شوند. در جدول تناوبی آنها بلافاصله گازهای نجیب را دنبال می کنند، بنابراین ویژگی ساختار اتم های فلز قلیایی این است که آنها دارای یک الکترون در سطح انرژی بیرونی هستند: پیکربندی الکترونی آنها ns1 است. بدیهی است که الکترون های ظرفیت فلزات قلیایی را می توان به راحتی حذف کرد زیرا از نظر انرژی برای اتم مطلوب است که یک الکترون را رها کند و پیکربندی گاز بی اثر را به دست آورد. بنابراین، تمام فلزات قلیایی با خواص کاهشی مشخص می شوند. این توسط مقادیر کم پتانسیل یونیزاسیون آنها (پتانسیل یونیزاسیون اتم سزیم یکی از کمترین ها است) و الکترونگاتیوی (EO) تأیید می شود. تمام فلزات این زیر گروه به رنگ سفید نقره ای (به جز سزیم نقره ای-زرد)، بسیار نرم هستند و با چاقوی جراحی برش داده می شوند. لیتیوم، سدیم و پتاسیم سبک تر از آب هستند و روی سطح آن شناور هستند و با آن واکنش نشان می دهند. فلزات قلیایی در طبیعت به شکل ترکیباتی حاوی کاتیون های تک بار وجود دارند. بسیاری از کانی ها حاوی فلزات زیر گروه اصلی گروه I هستند. به عنوان مثال، ارتوکلاز یا فلدسپات از پتاسیم آلومینوسیلیکات K2 تشکیل شده است، یک ماده معدنی مشابه حاوی سدیم - آلبیت - دارای ترکیب Na2 است. آب دریا حاوی سدیم کلرید NaCl و خاک حاوی نمک های پتاسیم است - سیلویت KCl، سیلوینیت NaCl KCl، کارنالیت KCl MgCl2 6H2O، پلی هالیت K2SO4 MgSO4 CaSO4 2H2O. زیرگروه مس عناصر شیمیایی گروه 11 جدول تناوبی عناصر شیمیایی است (طبق طبقه بندی قدیمی، عناصر زیرگروه ثانویه گروه I). این گروه شامل فلزات واسطه ای است که به طور سنتی از آنها سکه ساخته می شود: مس مس، نقره نقره و طلا طلا. بر اساس ساختار پیکربندی الکترونیکی، رونتژنیوم Rg نیز به همین گروه تعلق دارد، اما در "گروه سکه" قرار نمی گیرد (این یک ترانساکتینید کوتاه مدت با نیمه عمر 3.6 ثانیه است). نام فلزات سکه به طور رسمی برای گروه 11 از عناصر استفاده نمی شود، زیرا فلزات دیگری مانند آلومینیوم، سرب، نیکل، فولاد ضد زنگ و روی نیز برای ساخت سکه استفاده می شود. تمام عناصر زیرگروه فلزات نسبتاً بی اثر شیمیایی هستند. آنها همچنین با مقادیر چگالی بالا، نقطه ذوب و جوش، و هدایت حرارتی و الکتریکی بالا مشخص می شوند. یکی از ویژگی های عناصر زیرگروه وجود یک زیرسطح پیش خارجی پر شده است که به دلیل پرش الکترون از زیرسطح ns به دست می آید. دلیل این پدیده پایداری بالای d-sublevel کاملاً پر شده است. این ویژگی بی اثری شیمیایی مواد ساده، عدم فعالیت شیمیایی آنها را تعیین می کند، به همین دلیل است که طلا و نقره را فلزات نجیب می نامند 28. هیدروژن. خصوصیات عمومی واکنش با اکسیژن، هالوژن ها، فلزات، اکسیدها. پراکسید هیدروژن، خواص ردوکس آن هیدروژن رایج ترین عنصر شیمیایی در جهان است. این جزء اصلی خورشید و همچنین بسیاری از ستارگان است. در پوسته زمین، کسر جرمی هیدروژن تنها 1٪ است. با این حال، ترکیبات آن به طور گسترده ای توزیع شده است، به عنوان مثال آب H20. ترکیب گازهای قابل احتراق طبیعی عمدتاً از ترکیب کربن با هیدروژن - متان CH4 تشکیل شده است.هیدروژن همچنین در بسیاری از مواد آلی یافت می شود. 1) اگر هیدروژن را مشتعل کنید (پس از بررسی خلوص، به زیر مراجعه کنید) و یک لوله حاوی هیدروژن سوزان را در ظرفی با اکسیژن پایین بیاورید، سپس قطرات آب روی دیواره ظرف تشکیل می شود: هیدروژن بدون ناخالصی به آرامی می سوزد. با این حال، مخلوطی از هیدروژن با اکسیژن یا هوا منفجر می شود. انفجاری ترین مخلوط، مخلوطی است که از دو حجم هیدروژن و یک حجم گاز اکسیژن تشکیل شده است. اگر انفجار در ظرف شیشه ای رخ دهد، ممکن است قطعات آن آسیب ببینند

به دیگران صدمه بزند بنابراین قبل از احتراق هیدروژن باید خلوص آن را بررسی کرد. برای انجام این کار، هیدروژن را در یک لوله آزمایش جمع آوری کنید، که زیر و رو به شعله آورده می شود. اگر هیدروژن خالص باشد، به آرامی و با صدای مشخص "p-pang" می سوزد. اگر هیدروژن حاوی ترکیبی از هوا باشد، به صورت انفجاری می سوزد. هنگام کار با هیدروژن، قوانین ایمنی باید رعایت شود. 2) اگر به عنوان مثال، هنگام گرم کردن، جریانی از هیدروژن از روی اکسید مس (II) عبور داده شود، واکنشی رخ می دهد که در نتیجه آب و مس فلزی تشکیل می شود: در این واکنش، فرآیند کاهش رخ می دهد، زیرا هیدروژن حذف می شود. اکسیژن از اتم های مس فرآیند احیا برعکس فرآیند اکسیداسیون است. موادی که اکسیژن را از بین می برند به عنوان عوامل کاهنده طبقه بندی می شوند. فرآیندهای اکسیداسیون و کاهش به یکدیگر مرتبط هستند (اگر یک عنصر اکسید شود، دیگری کاهش می یابد و بالعکس). 3) هالوژن ها با هیدروژن واکنش می دهند و HX را تشکیل می دهند و با فلوئور و کلر واکنش به صورت انفجاری با فعال سازی جزئی ادامه می یابد. تعامل با Br2 و I2 کندتر اتفاق می افتد. برای اینکه یک واکنش با هیدروژن رخ دهد، کافی است بخش کوچکی از معرف ها را با استفاده از نور یا گرما فعال کنیم. ذرات فعال شده با ذرات غیرفعال شده برهمکنش می کنند و HX و ذرات فعال جدید را تشکیل می دهند که این فرآیند را ادامه می دهد و واکنش دو ذره فعال در واکنش اصلی با تشکیل یک محصول به پایان می رسد. 4) واکنش های اکسیداسیون. هنگام گرم کردن هیدروژن با فلزات زیر گروه های اصلی I و II: 2Na + H2 (300 درجه سانتیگراد)® 2NaH. Ca + H2 (500-700 درجه سانتیگراد)® CaH2. پراکسید هیدروژن (پراکسید هیدروژن)، H2O2، ساده ترین نماینده پراکسیدها است. مایعی بی رنگ با طعم "فلزی" بی نهایت محلول در آب، الکل و اتر. محلول های آبی غلیظ انفجاری هستند. پراکسید هیدروژن یک حلال خوب است. به شکل هیدرات کریستالی ناپایدار H2O2 2H2O از آب آزاد می شود. پراکسید هیدروژن دارای خواص اکسید کننده و همچنین کاهش دهنده است. نیتریت ها را به نیترات اکسید می کند، ید را از یدیدهای فلز آزاد می کند و ترکیبات غیراشباع را در محل پیوندهای دوگانه تجزیه می کند. پراکسید هیدروژن هنگام واکنش با محلول آبی پرمنگنات پتاسیم در یک محیط اسیدی، نمک های طلا و نقره و همچنین اکسیژن را کاهش می دهد. هنگامی که H2O2 کاهش می یابد، H2O یا OH- تشکیل می شود، برای مثال: H2O2 + 2KI + H2SO4 = I2 + K2SO4 + 2H2O هنگامی که در معرض عوامل اکسید کننده قوی قرار می گیرد، H2O2 خواص کاهشی نشان می دهد و اکسیژن آزاد آزاد می کند: O22- - 2e- → O2 واکنش KMnO4 با H2O2 در تجزیه و تحلیل شیمیایی برای تعیین محتوای H2O2 استفاده می شود: 5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 5O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O توصیه می شود که اکسیداسیون ترکیبات آلی را با سولفات هیدروژن و به عنوان مثال، سولفات هیدروژن انجام دهید. ) در اسید استیک.

29. مشخصات کلی خواص عناصر و ترکیبات آنها از گروه 2. خواص فیزیکی و شیمیایی، کاربرد. شامل عناصر s. Be Mg Ca Br Ra Sr به استثنای Be، پلی ایزوتوپی هستند. اتمهای عناصر در سطح بیرونی دارای عناصر 2 ثانیه با چرخش مخالف هستند ؛ با هزینه انرژی لازم ، یک عنصر از حالت S به حالت P می رود. اینها فلزات هستند، اما نسبت به فلزات قلیایی فعالیت کمتری دارند. بیشتر توزیع شده در طبیعت Mg Ca Be ، که در قالب مواد معدنی BE3AL2 (SIO3) 6 روش آماده سازی یافت می شود: الکترولیز کلریدهای مذاب خصوصیات فیزیکی: فلزات سبک ، اما سخت تر از فلزات قلیایی. خواص شیمیایی: 1 در هوا، سطح Be و Mg با یک فیلم اکسید پوشیده شده است. 2. درجه حرارت بالا آن را با نیتروژن تعامل می کند. نیکل، مس و فولاد ضد زنگ می شوند. کلسیم و هیدرید آن نیز برای تولید فلزات سخت احیا شونده مانند کروم، توریم و اورانیوم استفاده می شود. آلیاژهای کلسیم-سرب در باتری ها و آلیاژهای بلبرینگ استفاده می شوند. گرانول های کلسیم نیز برای حذف آثار هوا از دستگاه های خلاء استفاده می شود

شماره 31 فلزات قلیایی خاکی - عناصر شیمیاییگروه دوم از زیر گروه اصلی به جز بریلیم و منیزیم: کلسیم, استرانسیوم, باریمو رادیوم. طبق طبقه بندی جدید به گروه 2 عناصر تعلق دارند IUPAC. به این دلیل نامگذاری شده است که آنها اکسیدها- "زمین" (طبق اصطلاح کیمیاگران) - گزارش اب واکنش قلیایی. نمک هافلزات قلیایی خاکی، به جز رادیوم، به صورت گسترده در طبیعت پراکنده هستند مواد معدنی.

اکسیدها- موادی که مولکول های آنها از اتم های دو عنصر تشکیل شده است که یکی از آنها اکسیژن است. اکسیدها به اصلی تقسیم می شوند که از اتم های فلزی تشکیل شده اند، به عنوان مثال، K2O، Fe2O3، CaO. اسیدی - توسط اتمهای غیر متال و برخی از فلزات در بالاترین حالت اکسیداسیون آنها تشکیل شده است: CO2 ، SO3 ، P2O5 ، CRO3 ، MN2O7 و AMPHOTERIC ، به عنوان مثال ، ZNO ، AL2O3 ، CR2O3. اکسیدها با احتراق مواد ساده و پیچیده و همچنین با تجزیه مواد پیچیده (نمک ، پایه ، اسیدها) تولید می شوند.

خواص شیمیایی اکسیدها: 1. اکسیدهای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی با آب برهمکنش می کنند و بازهای محلول را تشکیل می دهند - قلیایی (NaOH, KOH, Ba(OH) 2).Na2O + H2O = 2NaOH

اکثر اکسیدهای اسیدی با آب واکنش می دهند و اسیدها را تشکیل می دهند: CO2 + H2O = H2CO3

2. برخی از اکسیدها با اکسیدهای اساسی تعامل دارند: CO2 + CaO = CaCO3

3. اکسیدهای پایه با اسیدها برهمکنش می کنند: BaO + 2HCl = BaCl2 + H2O

4. اکسیدهای اسیدی با اسیدها و قلیاها واکنش می دهند: ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O

ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2O

هیدروکسیدها ( هیدروکسیدها) - ترکیبات اکسیدهای عناصر شیمیایی. هیدروکسیدهای تقریباً همه عناصر شیمیایی شناخته شده است. برخی از آنها به طور طبیعی به عنوان مواد معدنی وجود دارند. هیدروکسیدهای فلزات قلیایی را قلیایی می نامند. بسته به اینکه اکسید مربوطه بازی، اسیدی یا آمفوتر باشد، بر این اساس تمایز ایجاد می شود:

هیدروکسیدهای اساسی (زمینه) - هیدروکسیدهایی که خواص اساسی دارند (به عنوان مثال، هیدروکسید کلسیم Ca(OH) 2، هیدروکسید پتاسیم KOH، هیدروکسید سدیم NaOH و غیره).

هیدروکسیدهای اسیدی (اسیدهای اکسیژن دار) - هیدروکسیدهایی که خواص اسیدی دارند (به عنوان مثال، اسید نیتریک HNO3، اسید سولفوریک H2SO4، اسید سولفوره H2SO3 و غیره)

هیدروکسیدهای آمفوتریکبسته به شرایط، خواص بازی یا اسیدی را نشان می دهد (به عنوان مثال، هیدروکسید آلومینیوم Al(OH) 3، روی هیدروکسید Zn(OH) 2).

کربنات ها و هیدروکربنات ها - نمک ها و استرها اسید کربنیک (اچ 2 CO 3). در میان نمک ها، کربنات های معمولی (با آنیون CO 3 2-) و اسیدی یا هیدروکربنات ها(با آنیون NSO 3 -).

خواص شیمیایی

زمانی که کربنات های اسیدی گرم می شوند به کربنات های معمولی تبدیل می شوند:

هنگامی که به شدت گرم می شوند، کربنات های معمولی به اکسیدها و دی اکسید کربن تجزیه می شوند:

کربنات ها با اسیدهای قوی تر از اسید کربنیک (تقریباً تمام اسیدهای شناخته شده، از جمله اسیدهای آلی) واکنش می دهند تا دی اکسید کربن آزاد کنند:

کاربرد:کلسیم ، منیزیم ، کربناتهای باریم و غیره در ساخت و ساز ، صنعت شیمیایی ، اپتیک و غیره مورد استفاده قرار می گیرد. آنها به طور گسترده در فناوری ، صنعت و زندگی روزمره مورد استفاده قرار می گیرند. جوش شیرین (Na 2 CO 3 و NaHCO 3). کربنات‌های اسیدی نقش فیزیولوژیکی مهمی دارند مواد بافر تنظیم ثبات واکنش خون .

سیلیکات ها و آلومینوسیلیکات ها نشان دهنده گروه وسیعی از مواد معدنی . آنها با ترکیب شیمیایی پیچیده و جایگزینی هم شکل برخی از عناصر و مجتمع های عناصر توسط برخی دیگر مشخص می شوند. عناصر شیمیایی اصلی تشکیل دهنده سیلیکات ها هستند سی , O , ال , Fe 2+، Fe 3+، Mg , منگنز , حدود , Na , ک ، و لی , ب , بودن , Zr , Ti , اف , اچ ، به شکل (OH) 1- یا H 2 O و غیره.

اصل و نسب (روایت آفرینش در انجیل ): درون زا، عمدتا آذرین (پیروکسن ها، فلدسپات ها ، آنها همچنین برای پگماتیت ها (میکا، تورمالین، بریل و غیره) و اسکارنوف (گارنت، ولاستونیت). به طور گسترده در سنگ های دگرگونی توزیع شده است - شیل و گنیس (گارنت، دیستن، کلریت). سیلیکات‌های با منشأ برون‌زا محصولات هوازدگی یا تغییر مواد معدنی اولیه (درون‌زا) (کائولینیت، گلوکونیت، کریزوکولا) هستند.

شماره 32. گروه III شامل بور ، آلومینیوم ، گالیم ، ایندیوم ، تالیم (زیر گروه اصلی) و همچنین اسکاندیوم ، Yttrium ، Lanthanum و Lanthanides ، Actinium و Actinides (زیر گروه جانبی) است.

در سطح الکترونیکی بیرونی عناصر زیرگروه اصلی سه الکترون وجود دارد (s 2 p 1). آنها به راحتی این الکترون ها را رها می کنند یا به دلیل انتقال یک الکترون به سطح p، سه الکترون جفت نشده تشکیل می دهند. بور و آلومینیوم تنها با ترکیباتی با حالت اکسیداسیون +3 مشخص می شوند. عناصر زیرگروه گالیوم (گالیوم، ایندیم، تالیم) نیز دارای سه الکترون در سطح الکترونیکی بیرونی هستند که پیکربندی s 2 p 1 را تشکیل می دهند، اما بعد از لایه 18 الکترونی قرار دارند. بنابراین، بر خلاف آلومینیوم، گالیم به وضوح خواص غیر فلزی دارد. این خواص در سری Ga، In، Tl ضعیف شده و خواص فلزی افزایش می یابد.

عناصر زیرگروه اسکاندیم نیز دارای سه الکترون در سطح الکترونیکی بیرونی هستند. با این حال، این عناصر متعلق به عناصر انتقالی d هستند، پیکربندی الکترونیکی لایه ظرفیت آنها d 1 s 2 است. هر سه عنصر به راحتی این الکترون ها را از دست می دهند. عناصر زیر گروه لانتانید دارای پیکربندی مشخصی از سطح الکترونیکی بیرونی هستند: سطح 4f آنها ساخته شده و سطح d ناپدید می شود. با شروع با سریم، همه عناصر به جز گادولینیوم و لوتتیوم دارای پیکربندی الکترونیکی سطح الکترون بیرونی 4f n 6s 2 هستند (گادولینیوم و لوتتیوم دارای 5d 1 الکترون هستند). عدد n از 2 تا 14 متغیر است. بنابراین، الکترون‌های s و f در تشکیل پیوندهای ظرفیتی شرکت می‌کنند. بیشتر اوقات ، حالت اکسیداسیون لانتانیدها +3 و کمتر در موارد +4 است.

ساختار الکترونیکی لایه ظرفیت اکتینید از بسیاری جهات شبیه ساختار الکترونیکی لایه ظرفیت لانتانید است. تمام لانتانیدها و اکتینیدها فلزات معمولی هستند.

تمام عناصر گروه III میل ترکیبی بسیار قوی با اکسیژن دارند و تشکیل اکسیدهای آنها با آزاد شدن مقدار زیادی گرما همراه است.

عناصر گروه III کاربردهای متنوعی پیدا می کنند.

33. خواص فیزیکی. آلومینیوم یک فلز سبک نقره ای مایل به سفید است که در دمای 660 درجه سانتیگراد ذوب می شود. بسیار پلاستیکی است که به راحتی در سیم کشیده می شود و به صورت ورق در می آید: می توان از آن فویل با ضخامت کمتر از 0.01 میلی متر تهیه کرد. آلومینیوم رسانایی حرارتی و الکتریکی بسیار بالایی دارد. آلیاژهای آن با فلزات مختلف قوی و سبک هستند.

خواص شیمیایی. آلومینیوم یک فلز بسیار فعال است. در سری ولتاژها بعد از فلزات قلیایی و قلیایی خاکی قرار می گیرد. با این حال، در هوا کاملاً پایدار است، زیرا سطح آن با یک فیلم اکسید بسیار متراکم پوشیده شده است که از فلز در برابر تماس با هوا محافظت می کند. اگر فیلم اکسید محافظ از سیم آلومینیومی جدا شود، آلومینیوم شروع به تعامل شدید با اکسیژن و بخار آب در هوا می کند و به یک جرم شل تبدیل می شود - هیدروکسید آلومینیوم:

4 Al + 3 O 2 + 6 H 2 O = 4 Al(OH) 3

این واکنش با انتشار گرما همراه است.

آلومینیوم که از لایه اکسید محافظ پاک شده است، با آب واکنش می دهد و هیدروژن آزاد می کند:

2 Al + 6 H 2 O = 2 Al(OH) 3 + 3 H 2

آلومینیوم در اسیدهای سولفوریک و هیدروکلریک رقیق به خوبی حل می شود:

2 Al + 6 HCl = 2 AlCl 3 + 3 H 2

2 Al + 3 H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2

اسید نیتریک رقیق، آلومینیوم را در سرما غیرفعال می‌کند، اما هنگامی که گرم می‌شود، آلومینیوم در آن حل می‌شود و مونوکسید نیتروژن، همی‌اکسید نیتروژن، نیتروژن آزاد یا آمونیاک آزاد می‌کند.

8 Al + 30 HNO 3 = 8 Al(NO 3) 3 + 3 N 2 O + 15 H 2 O

اسید نیتریک غلیظ آلومینیوم را غیرفعال می کند.

از آنجایی که اکسید آلومینیوم و هیدروکسید آمفوتریک هستند

خواص، آلومینیوم به راحتی در محلول های آبی همه قلیایی ها، به جز هیدروکسید آمونیوم حل می شود:

2 Al + 6 KOH + 6 H 2 O = 2 K 3 [Al (OH) 6 ] + 3 H 2

آلومینیوم پودر شده به راحتی با هالوژن ها، اکسیژن و تمام غیر فلزات تعامل دارد. برای شروع واکنش ها، حرارت دادن لازم است، سپس آنها به شدت ادامه می یابند و با انتشار مقدار زیادی گرما همراه هستند:

2 Al + 3 Br 2 = 2 AlBr 3 (برومید آلومینیوم)

4 Al + 3 O 2 = 2 Al 2 O 3 (اکسید آلومینیوم)

2 Al + 3 S = Al 2 S 3 (سولفید آلومینیوم)

2 Al + N 2 = 2 AlN (نیترید آلومینیوم)

4 Al + 3 C = Al 4 C 3 (کاربید آلومینیوم)

سولفید آلومینیوم فقط می تواند به صورت جامد وجود داشته باشد. در محلول های آبی با تشکیل هیدروکسید آلومینیوم و سولفید هیدروژن تحت هیدرولیز کامل قرار می گیرد:

Al 2 S 3 + 6 H 2 O = 2 Al (OH) 3 + 3 H 2 S

آلومینیوم به راحتی اکسیژن و هالوژن ها را از اکسیدها و نمک های سایر فلزات حذف می کند. این واکنش با انتشار مقدار زیادی گرما همراه است:

8 Al + 3 Fe 3 O 4 = 9 Fe + 4 Al 2 O 3

فرآیند احیای فلزات از اکسیدهای آنها با آلومینیوم را آلومینوترمی می نامند. از آلومینترمی در تولید برخی از فلزات نادر استفاده می شود که پیوند قوی با اکسیژن (نیوبیوم ، تانتالوم ، مولیبدن ، تنگستن و غیره) و همچنین برای ریل های جوشکاری ایجاد می کنند. اگر از فیوز مخصوص برای آتش سوزی روی مخلوطی از پودر آلومینیوم ریز و سنگ آهن مغناطیسی Fe 3 O 4 (ترمیت) استفاده می کنید ، واکنش به طور خودجوش با گرم شدن مخلوط تا 3500 درجه سانتیگراد انجام می شود. آهن در این دما در حالت مذاب است.

اعلام وصول. آلومینیوم ابتدا با احیاء از کلرید آلومینیوم با فلز سدیم به دست آمد:

AlCl 3 + 3 Na = 3 NaCl + Al

در حال حاضر با الکترولیز نمک های مذاب در حمام های الکترولیتی به دست می آید (شکل 46). الکترولیت مذابی است حاوی 85-90٪ کرایولیت - نمک پیچیده 3NaF·AlF 3 (یا Na 3 AlF 6) و 10-15٪ آلومینا - اکسید آلومینیوم Al 2 O 3. این مخلوط در دمای حدود 1000 درجه سانتیگراد ذوب می شود.

کاربرد. آلومینیوم بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. از آن برای ساخت فویل مورد استفاده در مهندسی رادیو و بسته بندی محصولات غذایی استفاده می شود. محصولات فولادی و چدن برای محافظت از آنها در برابر خوردگی با آلومینیوم پوشانده شده اند: محصولات در مخلوط پودر آلومینیوم (49 ٪) ، اکسید آلومینیوم (49 ٪) و کلرید آلومینیوم (2 ٪) تا 1000 درجه سانتیگراد گرم می شوند. این فرآیند آلومینیزاسیون نامیده می شود.

محصولات آلومینیومی می توانند حرارت را تا 1000 درجه سانتیگراد بدون خوردگی تحمل کنند. آلیاژهای آلومینیوم ، که از سبکی و استحکام زیاد آنها متمایز هستند ، در تولید مبدل های حرارتی ، در ساخت و ساز هواپیما و مهندسی مکانیک استفاده می شوند.

اکسید آلومینیوم Al 2 O 3. این ماده سفید رنگ با نقطه ذوب 2050 درجه سانتیگراد است. در طبیعت، اکسید آلومینیوم به شکل کوراندوم و آلومینا وجود دارد. گاهی اوقات کریستال های کراندوم شفاف با شکل و رنگ زیبا یافت می شود. کوراندوم به رنگ قرمز توسط ترکیبات کروم یاقوت سرخ و آبی رنگ شده توسط ترکیبات تیتانیوم و آهن یاقوت کبود نامیده می شود. یاقوت کبود و یاقوت کبود از سنگ های قیمتی هستند. در حال حاضر، آنها به راحتی به صورت مصنوعی به دست می آیند.

بور-عنصرزیر گروه اصلی گروه سوم دوره دوم جدول تناوبی عناصر شیمیایی D.I. مندلیف، با عدد اتمی 5. با علامت نشان داده شده است ب(بوریم). در حالت آزاد بور- یک ماده بی رنگ، خاکستری یا قرمز کریستالی یا تیره بی شکل. بیش از 10 اصلاح آلوتروپیک بور شناخته شده است ، شکل گیری و انتقال متقابل آنها توسط دما که در آن بور بدست می آید تعیین می شود.

اعلام وصول

خالص ترین بور از تجزیه در اثر حرارت بوروهیدریدها به دست می آید. این بور برای تولید مواد نیمه هادی و سنتزهای شیمیایی خوب استفاده می شود.

1. روش متالوترمی (معمولاً کاهش با منیزیم یا سدیم):

2. تجزیه حرارتی بخار برومید بور روی سیم تانتالیوم داغ (1000-1200 درجه سانتیگراد) در حضور هیدروژن:

مشخصات فیزیکی

یک ماده بسیار سخت (دوم به الماس ، نیترید کربن ، نیترید بور (بروزون) ، کاربید بور ، آلیاژ بور-کربن-سیلیکون ، کاربید اسکاندیوم-تیتانیوم). خاصیت شکنندگی و نیمه هادی دارد (نیمه هادی با شکاف گسترده).

خواص شیمیایی

در بسیاری از خواص فیزیکی و شیمیایی، بور غیرفلزی شبیه است سیلیکون.

بور شیمیایی کاملاً بی اثر است و در دمای اتاق فقط با آن واکنش نشان می دهد فلوئور:

هنگامی که بور گرم می شود، با هالوژن های دیگر واکنش می دهد و تری هالیدها را تشکیل می دهد نیتروژننیترید بور BN را تشکیل می دهد فسفر- فسفید BP، با کربن - کاربیدهای ترکیبات مختلف (B 4 C، B 12 C 3، B 13 C 2). هنگامی که بور در اتمسفر اکسیژن یا هوا گرم می شود، بور با انتشار گرمای زیادی می سوزد و اکسید B 2 O 3 را تشکیل می دهد:

بور به طور مستقیم با هیدروژن در تعامل نیست ، اگرچه تعداد نسبتاً زیادی از بوروهیدادها (بوران) از ترکیبات مختلف شناخته شده است ، که با درمان بویدها از فلزات قلیایی یا قلیایی زمین با اسید بدست می آید.

هنگامی که بور به شدت گرم می شود، خاصیت ترمیم کنندگی از خود نشان می دهد. برای مثال قادر به بازیابی است سیلیکونیا فسفراز اکسیدهای آنها:

این خاصیت بور را می توان با استحکام بسیار بالای پیوندهای شیمیایی در اکسید بور B 2 O 3 توضیح داد.

در غیاب عوامل اکسید کننده، بور در برابر محلول های قلیایی مقاوم است. بور در اسیدهای نیتریک و سولفوریک داغ و در آب رگیا حل می شود و اسید بوریک را تشکیل می دهد.

اکسید بور یک اکسید اسیدی معمولی است. با آب واکنش می دهد و اسید بوریک تشکیل می دهد:

هنگامی که اسید بوریک با قلیاها تعامل می کند، نمک ها نه از خود اسید بوریک - بورات ها (حاوی آنیون BO 3 3-)، بلکه از تترابورات ها تشکیل می شوند، به عنوان مثال:

کاربرد

بور عنصری

بور (به شکل الیاف) به عنوان یک عامل تقویت کننده برای بسیاری از مواد کامپوزیتی عمل می کند.

بور همچنین اغلب در الکترونیک برای تغییر نوع هدایت استفاده می شود سیلیکون.

بور در متالورژی به عنوان یک عنصر میکروآلیاژی استفاده می شود که سختی پذیری فولادها را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.

34.هاراویژگی های عناصر گروه 4A. قلع، سرب

(اضافه)

این گروه شامل 5 عنصر است: دو غیر فلز - کربن و سیلیکون، واقع در دوره دوم و سوم سیستم تناوبی و 3 فلز - ژرمانیوم (واسط بین غیر فلزات و فلزات، قلع و سرب، واقع در انتهای بزرگ دوره ها - IV، V، VI آنچه که مشخصه همه این عناصر است این است که در سطح انرژی بیرونی 4 الکترون دارند و بنابراین می توانند حالت اکسیداسیون را از 4+ تا 4- نشان دهند. این عناصر با هیدروژن ترکیبات گازی تشکیل می دهند: CH4 , SiH4, SnH4, PbH4 وقتی در هوا گرم می شوند با عناصر زیرگروه اکسیژن، گوگرد و هالوژن ترکیب می شوند. حالت اکسیداسیون +4 زمانی به دست می آید که الکترون 1s به یک اوربیتال آزاد p می رسد.

با افزایش شعاع اتم، استحکام پیوند بین الکترون های بیرونی و هسته کاهش می یابد. خواص غیر فلزی کاهش می یابد و خواص فلزی افزایش می یابد. (نقاط ذوب و جوش کاهش می یابد و غیره)

کربن (C)، سیلیکون (Si)، ژرمانیوم (Ge)، قلع (Sn)، سرب (Pb) عناصر گروه 4 زیرگروه اصلی PSE هستند. در لایه الکترونی بیرونی، اتم های این عناصر دارای 4 الکترون هستند: ns 2 np 2. در یک زیرگروه، با افزایش عدد اتمی یک عنصر، شعاع اتمی افزایش می‌یابد، خواص غیرفلزی ضعیف می‌شود و خواص فلزی افزایش می‌یابد: کربن و سیلیسیم غیرفلز هستند، ژرمانیوم، قلع، سرب فلزات هستند.

خصوصیات عمومی کربن و سیلیکون

زیرگروه کربن که شامل کربن، سیلیسیم، ژرمانیوم، قلع و سرب است، زیرگروه اصلی گروه 4 جدول تناوبی است.

در لایه بیرونی الکترونی اتم های این عناصر 4 الکترون وجود دارد و به طور کلی می توان پیکربندی الکترونیکی آنها را به صورت زیر نوشت: ns 2 np 2 که n تعداد دوره ای است که عنصر شیمیایی در آن قرار دارد. هنگام حرکت از بالا به پایین در یک گروه ، خواص غیر فلزی تضعیف می شود و فلزی افزایش می یابد ، بنابراین کربن و سیلیکون غیر متال هستند و قلع و سرب خواص فلزات معمولی را نشان می دهد. ایجاد پیوندهای قطبی کووالانسی با اتم های هیدروژن ، C و SI حالت اکسیداسیون رسمی -4 را نشان می دهند ، و با غیر متال های فعال تر (N ، O ، S و Halogens آنها حالت اکسیداسیون +2 و +4 را نشان می دهند. ، ایزوتوپ کربن 13 گاهی اوقات C استفاده می شود (روش اتم نشاندار). بنابراین، دانستن این نکته مفید است که فراوانی ایزوتوپ های کربن: 12 C - 98.89٪ و 13 C - 1.11٪ است. اگر خودمان را به لیست ایزوتوپ هایی که فراوانی آنها بیش از 0.01 ٪ است ، محدود کنیم ، پس سیلیکون دارای 3 ایزوتوپ چنین است ، ژرمانیوم 5 ، قلع دارای 10 و سرب 4 ایزوتوپ پایدار است.

در شرایط عادی، کربن می تواند به شکل دو آلوتروپ وجود داشته باشد

تغییرات: الماس و گرافیت؛ سیلیکون کریستالی فوق خالص

نیمه هادی.

در میان ترکیبات عناصر (E) زیرگروه کربن با هیدروژن، ترکیباتی از نوع EN 4 را در نظر می گیریم. با افزایش بار هسته اتم E، پایداری هیدریدها کاهش می یابد.

هنگام حرکت از C به Pb، پایداری ترکیبات با حالت اکسیداسیون +4

کاهش می یابد و با 2+ افزایش می یابد. ویژگی اسیدی اکسیدهای EO 2 کاهش می یابد و ویژگی بازی اکسیدهای EO افزایش می یابد.

کربن

کربن به طور طبیعی به شکل الماس و گرافیت وجود دارد. زغال سنگ های فسیلی حاوی آن هستند: از 92 درصد در آنتراسیت تا 80 درصد در زغال سنگ قهوه ای. کربن در حالت منسجم در کاربیدها یافت می شود: گچ CaCO 3، سنگ آهک و مرمر، MgCO 3 CaCO 3 - دولومیت،

MgCO 3 - منیزیت. کربن موجود در هوا به شکل دی اکسید کربن (0.03 درصد حجمی) موجود است. کربن همچنین در ترکیبات محلول در آب دریا وجود دارد.

کربن در گیاهان و جانوران و در نفت و گاز طبیعی یافت می شود.

در واکنش با نافلزات فعال، کربن به راحتی اکسید می شود:

2 C + O 2 = 2 CO،

C + 2 F 2 = CF 4.

کربن همچنین می تواند در هنگام برهم کنش با مواد پیچیده خواص کاهشی از خود نشان دهد:

C + 2 CuO = 2 Cu + CO 2،

C + 2 H 2 SO 4 (conc) = CO 2 + 2 SO 2 + H 2 O ،

2 C + BaSO 4 = BaS + 2 CO 2.

در واکنش با فلزات و غیر فلزات کم فعال، کربن یک عامل اکسید کننده است: 2C + H 2 = C 2 H 2،

2 C + CaC 2،

3 C + 4 Al = Al 4 C 3.

کاربید آلومینیوم یک کاربید واقعی است: هر اتم کربن با هر چهار پیوند ظرفیتی به اتم های فلز متصل است. کاربید کلسیم یک استیلنید است زیرا یک پیوند سه گانه بین اتم های کربن وجود دارد. بنابراین ، هنگامی که کاربیدهای آلومینیومی با آب در تعامل هستند ، متان آزاد می شود و هنگامی که کاربید کلسیم با آب در تعامل است ، استیلن آزاد می شود.

Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al(OH) 3 + 3CH 4،

CaC 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2.

زغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می شود و برای تولید گاز سنتز استفاده می شود. الکترودها از گرافیت ساخته می شوند، میله های گرافیت به عنوان تعدیل کننده استفاده می شوند

نوترون ها در راکتورهای هسته ای از الماس برای ساخت ابزارهای برش و ساینده ها استفاده می شود؛ الماس های تراش خورده سنگ های قیمتی هستند.

سیلیکون

سیلیکون در طبیعت فقط به صورت متصل به شکل سیلیس SiO2 و نمک های مختلف اسید سیلیسیک (سیلیکات) وجود دارد. این عنصر دومین (پس از اکسیژن) فراوان ترین عنصر شیمیایی در پوسته زمین است (27.6٪).

در سال 1811، J.L. Gay-Lussac فرانسوی و L.J. Tener یک ماده قهوه ای مایل به قهوه ای (سیلیکون) را با واکنش بدست آوردند:

SiF 4 + 4 K = 4 KF + Si

و تنها در سال 1824 سوئدی J. Berzelius که سیلیکون را با واکنش بدست آورد:

K 2 SiF 6 + 4 K = 6 KF + Si،

ثابت کرد که یک عنصر شیمیایی جدید است. اکنون سیلیکون از سیلیس بدست می آید:

SiO 2 + 2 Mg = Si + 2 MgO،

3SiO 2 + 4Al = Si + 2Al 2 O 3،

کاهش آن با منیزیم یا کربن. همچنین هنگامی که سیلان تجزیه می شود معلوم می شود:

SiH 4 = Si + 2 H 2.

در واکنش با غیر فلزات، سیلیکون می تواند اکسید شود (یعنی Si یک عامل کاهنده است):

Si + O 2 = SiO 2،

Si + 2 F 2 = SiF 4،

سیلیکون در مواد قلیایی محلول است:

Si + 2 NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2 H 2،

نامحلول در اسیدها (به جز اسید هیدروفلوئوریک).

در واکنش با فلزات، سیلیکون خواص اکسید کننده را نشان می دهد:

2 Mg + Si = Mg 2 Si.

هنگامی که سیلیسید منیزیم با اسید هیدروکلریک تجزیه می شود، سیلان به دست می آید:

Mg 2 Si + 4 HCl = 2MgCl 2 + SiH 4.

سیلیکون برای تولید بسیاری از آلیاژهای بر پایه آهن و مس استفاده می شود

و آلومینیوم افزودن سیلیکون به فولاد و چدن خواص مکانیکی آنها را بهبود می بخشد. افزودن زیاد سیلیکون به آلیاژهای آهن مقاومت اسیدی می دهد.

سیلیکون فوق خالص یک نیمه هادی است و برای ساخت ریزتراشه ها و در تولید سلول های خورشیدی استفاده می شود.

ترکیبات اکسیژن آماده سازی، خواص و کاربردها

اکسیدهای کربن

مونوکسید کربن (II) (CO - مونوکسید کربن)

CO گازی سمی، بی رنگ و بی بو است که در آب کم محلول است.

اعلام وصول

در آزمایشگاه، CO از تجزیه اسید فرمیک یا اگزالیک (در حضور H 2 SO 4 غلیظ) به دست می آید:

HCOOH = CO + H 2 O،

H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O

یا با حرارت دادن گرد و غبار روی با کربنات کلسیم:

CaCO 3 + Zn = CaO + ZnO + CO.

در یک محیط کارخانه، CO با عبور هوا یا دی اکسید کربن از زغال سنگ داغ تولید می شود:

2C + O 2 = 2CO،

خواص

اثر سمی مونوکسید کربن به دلیل این واقعیت است که میل ترکیبی هموگلوبین برای مونوکسید کربن بیشتر از اکسیژن است. در این حالت کربوکسی هموگلوبین تشکیل می شود و در نتیجه مانع از انتقال اکسیژن در بدن می شود.

اکسید کربن (II) به راحتی در هوا اکسید شده و می سوزد و مقدار زیادی گرما آزاد می کند:

2 CO + O 2 = 2 CO 2 + 577 کیلوژول / مول.

CO بسیاری از فلزات را از اکسیدهای آنها کاهش می دهد:

FeO + CO = Fe + CO 2،

CuO + CO = Cu + CO 2 .

CO به آسانی تحت واکنش های افزایشی قرار می گیرد:

CO + Cl 2 = COCl 2،

CO + NaOH = HCOONa،

Ni + 4 CO = Ni(CO) 4.

در صنعت اغلب از CO خالص استفاده نمی شود، بلکه مخلوط های مختلفی از آن با گازهای دیگر استفاده می شود. گاز تولیدی با عبور هوا از زغال سنگ داغ در یک کوره محوری تولید می شود:

2 C + O 2 = 2 CO + 222 کیلوژول.

گاز آب با عبور بخار آب از زغال سنگ داغ تولید می شود:

C + H 2 O = CO + H 2 - 132 کیلوژول.

واکنش اول گرمازا است و واکنش دوم با جذب گرما رخ می دهد. اگر هر دو فرآیند متناوب باشند، می توان دمای مورد نیاز را در فر حفظ کرد. هنگامی که ژنراتور و گاز آب با هم ترکیب می شوند، یک گاز مخلوط به دست می آید. این گازها نه تنها به عنوان سوخت، بلکه برای سنتز، به عنوان مثال، متانول نیز استفاده می شوند:

CO + 2H 2 = CH 3 OH.

مونوکسید کربن (IV) (CO 2 - دی اکسید کربن)

CO 2 گازی بی رنگ، غیر قابل اشتعال و بی بو است. با نفس کشیدن حیوانات آزاد می شود. گیاهان CO 2 را جذب کرده و اکسیژن آزاد می کنند. هوا معمولا حاوی 0.03 درصد دی اکسید کربن است. به دلیل فعالیت های انسانی (جنگل زدایی کنترل نشده،

با سوزاندن بیشتر و بیشتر زغال سنگ، نفت و گاز)، محتوای CO 2 در جو به تدریج افزایش می یابد، که باعث اثر گلخانه ای می شود و بشریت را با یک فاجعه زیست محیطی تهدید می کند.

اعلام وصول

در آزمایشگاه، CO 2 در دستگاه کیپ با پردازش سنگ مرمر با اسید هیدروکلریک به دست می آید:

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2 .

واکنش های زیادی وجود دارد که منجر به CO2 می شود:

KHCO 3 + H 2 SO 4 = KHSO 4 + H 2 O + CO 2،

C + O 2 = CO 2،

2 CO + O 2 = 2 CO 2،

Ca(HCO 3) 2 CaCO 3 Ї + CO 2 + H 2 O،

CaCO 3 = CaO + CO 2،

BaSO 4 + 2 C = BaS + 2 CO 2،

C + 2 H 2 SO 4 (conc) = CO 2 + 2 SO 2 + 2H 2 O ،

C + 4 HNO 3 (conc) = CO 2 + 4 NO 2 + 2 H 2 O.

خواص

هنگامی که CO 2 در آب حل می شود، اسید کربنیک تشکیل می شود:

H 2 O + CO 2 = H 2 CO 3.

برای CO2 تمام آن واکنش هایی که مشخصه اکسیدهای اسیدی هستند شناخته شده است:

Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3،

Ca(OH) 2 + 2 CO 2 = Ca(HCO 3) 2،

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O.

منیزیم مشتعل شده همچنان در دی اکسید کربن می سوزد:

CO 2 + 2 Mg = 2 MgO + C.

اسید کربنیک یک اسید دو بازیک ضعیف است:

H 2 O + CO 2 = H 2 CO 3

H + +HCO 3 - = H + +CO 3 2-

و می تواند اسیدهای ضعیف تر را از محلول های نمک خود جابجا کند:

Na 2 Sio 3 + Co 2 + H 2 O = H 2 Sio 3 + Na 2 Co 3 ،

KCN + CO 2 + H 2 O = KHCO 3 + HCN.

نمک های اسید کربنیک کربنات ها و بی کربنات ها

روشهای کلی برای به دست آوردن نمک نیز برای به دست آوردن نمک اسید کربنیک معمولی است:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2،

Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 = 2 CaCO 3 + 2 H 2 O.

کربناتهای فلزی و آمونیوم قلیایی در آب بسیار محلول هستند و

در معرض هیدرولیز همه کربنات های دیگر عملا نامحلول هستند:

Na 2 CO 3 + H 2 O = 2 Na + + OH - + HCO 3 - .

با گرمایش نسبتاً کم ، هیدروکربنات ها تجزیه می شوند:

Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.

هنگامی که کربناتها کلسینه می شوند ، اکسیدهای فلزی و CO 2 به دست می آیند:

CaCO 3 = CaO + CO 2.

کربناتها به راحتی توسط اسیدهای قوی تر (از کربنیک) تجزیه می شوند:

MgCO 3 + 2HCl = MgCl 2 + CO 2 + H 2 O.

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O.

SiO 2 هنگام محاسبه کربنات ها با ماسه ، اکسید بی ثبات تر را جابجا می کند:

Na 2 CO 3 + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + CO 2 .

کاربرد

کربنات سدیم Na 2 Co 3 (خاکستر سودا) و کریستال هیدرات آن Na 2 Co 3 10h 2 O

(سودا کریستالی) در صنایع شیشه ای ، صابون و خمیر و کاغذ استفاده می شود. بی کربنات سدیم NaHCO 3 (جوش شیرین)

در صنایع غذایی و پزشکی استفاده می شود. سنگ آهک یک سنگ ساختمان و مواد اولیه برای تولید آهک است.

اکسیدهای سیلیکون (IV) (SiO 2 )

سیلیس SiO 2 در طبیعت به شکل کریستالی (عمدتا کوارتز) و آمورف (به عنوان مثال، عقیق SiO 2 nH 2 O) وجود دارد.

اعلام وصول

SiO 2 یک اکسید اسیدی است که با واکنش های زیر بدست می آید:

Si + O 2 = SiO 2،

H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O،

SiH 4 + 2O 2 = SiO 2 + 2H 2 O.

خواص

هنگام تعامل با فلزات یا کربن، SiO 2 را می توان به سیلیکون کاهش داد

SiO 2 + 2 Mg = Si + 2 MgO،

SiO 2 + 2 C = Si + 2 CO

یا کاربوراندوم (SiC) SiO 2 + 3 C = SiC + 2 CO را بدهید.

هنگامی که SiO 2 با اکسیدهای فلزی، قلیایی ها و برخی نمک ها ذوب می شود، سیلیکات ها تشکیل می شوند:

SiO 2 + 2 NaOH = Na 2 SiO 3 + H 2 O،

SiO 2 + K 2 CO 3 = K 2 SiO 3 + CO 2،

SiO 2 + CaO = CaSiO 3.

اسیدها روی SiO 2 تأثیری ندارند. استثنا اسید هیدروفلوئوریک است:

SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O،

SiF 4 + 2HF = H 2،

SiO 2 + 6HF = H 2 + 2H 2 O.

اسید سیلیسیک H 2 SiO 3 ساده ترین اسید از خانواده سیلیسیک اسید است. فرمول کلی آن xSiO 2 yH 2 O است. می توان آن را از سیلیکات ها به دست آورد

Na 2 SiO 3 + 2 HCl = H 2 SiO 3 + 2 NaCl.

با گرم شدن، اسید سیلیسیک تجزیه می شود:

H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O.

سیلیکات ها

صدها کانی سیلیکات شناخته شده است. آنها 75 درصد از جرم پوسته زمین را تشکیل می دهند. در میان آنها مقدار زیادی آلومینوسیلیکات وجود دارد. سیلیکات ها جزء اصلی سیمان، شیشه، بتن و آجر هستند.

فقط سیلیکات های سدیم و پتاسیم محلول در آب هستند که محلول های آبی آنها شیشه مایع نامیده می شود. پس از هیدرولیز، این محلول ها یک واکنش قلیایی دارند. از آنها برای تولید سیمان و بتن مقاوم در برابر اسید استفاده می شود.