Proprietățile chimice ale substanțelor sunt dezvăluite într-o varietate de reacții chimice.

Se numesc transformări ale substanțelor, însoțite de o modificare a compoziției și (sau) structurii lor reacții chimice. Următoarea definiție este adesea găsită: reactie chimica Procesul de transformare a substanţelor iniţiale (reactivi) în substanţe finale (produse) se numeşte.

Reacțiile chimice sunt scrise folosind ecuații și scheme chimice care conțin formulele materiilor prime și ale produselor de reacție. În ecuațiile chimice, spre deosebire de scheme, numărul de atomi ai fiecărui element este același pe partea stângă și cea dreaptă, ceea ce reflectă legea conservării masei.

În partea stângă a ecuației sunt scrise formulele substanțelor inițiale (reactivi), în partea dreaptă - substanțele obținute în urma unei reacții chimice (produși de reacție, substanțe finale). Semnul egal care leagă părțile din stânga și din dreapta indică faptul că numărul total de atomi ai substanțelor care participă la reacție rămâne constant. Acest lucru se realizează prin plasarea coeficienților stoichiometrici întregi în fața formulelor, arătând raporturile cantitative dintre reactanți și produșii de reacție.

Ecuațiile chimice pot conține informații suplimentare despre caracteristicile reacției. Dacă o reacție chimică are loc sub influența influențelor externe (temperatură, presiune, radiație etc.), acest lucru este indicat de simbolul corespunzător, de obicei deasupra (sau „sub”) semnul egal.

Un număr mare de reacții chimice pot fi grupate în mai multe tipuri de reacții, care se caracterizează prin caracteristici bine definite.

La fel de caracteristici de clasificare pot fi selectate următoarele:

1. Numărul și compoziția materiilor prime și a produselor de reacție.

2. Starea agregată a reactanților și a produselor de reacție.

3. Numărul de faze în care se află participanții la reacție.

4. Natura particulelor transferate.

5. Posibilitatea ca reacția să decurgă în direcțiile înainte și invers.

6. Semnul efectului termic separă toate reacțiile în: exotermic reacții care decurg cu exo-efect - eliberarea de energie sub formă de căldură (Q> 0, ∆H<0):

C + O 2 \u003d CO 2 + Q

și endotermic reacții care decurg cu efectul endo - absorbția energiei sub formă de căldură (Q<0, ∆H >0):

N 2 + O 2 \u003d 2NO - Q.

Astfel de reacții sunt termochimic.

Să luăm în considerare mai detaliat fiecare dintre tipurile de reacții.

Clasificarea în funcție de numărul și compoziția reactivilor și a substanțelor finale

1. Reacții de conexiune

În reacțiile unui compus din mai mulți reactanți cu o compoziție relativ simplă, se obține o substanță cu o compoziție mai complexă:

De regulă, aceste reacții sunt însoțite de eliberare de căldură, adică. duce la formarea de compuși mai stabili și mai puțin bogați în energie.

Reacțiile combinației de substanțe simple sunt întotdeauna de natură redox. Reacțiile de conexiune care apar între substanțe complexe pot apărea atât fără modificarea valenței:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2,

și să fie clasificate ca redox:

2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3.

2. Reacții de descompunere

Reacțiile de descompunere duc la formarea mai multor compuși dintr-o substanță complexă:

A = B + C + D.

Produșii de descompunere ai unei substanțe complexe pot fi atât substanțe simple, cât și complexe.

Dintre reacțiile de descompunere care apar fără modificarea stărilor de valență, trebuie remarcată descompunerea hidraților cristalini, bazelor, acizilor și sărurilor acizilor care conțin oxigen:

	la
4HNO 3	=	2H2O + 4NO2O + O2O.

2AgNO 3 \u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2,
(NH 4) 2Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.

Deosebit de caracteristice sunt reacțiile redox de descompunere pentru sărurile acidului azotic.

Reacțiile de descompunere din chimia organică se numesc cracare:

C 18 H 38 \u003d C 9 H 18 + C 9 H 20,

sau dehidrogenare

C 4 H 10 \u003d C 4 H 6 + 2H 2.

3. Reacții de substituție

În reacțiile de substituție, de obicei o substanță simplă interacționează cu una complexă, formând o altă substanță simplă și alta complexă:

A + BC = AB + C.

Aceste reacții, în marea majoritate, aparțin reacțiilor redox:

2Al + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3,

Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2,

2KBr + Cl 2 \u003d 2KCl + Br 2,

2KSlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Cl 2.

Exemplele de reacții de substituție care nu sunt însoțite de o modificare a stărilor de valență ale atomilor sunt extrem de puține. Trebuie remarcată reacția dioxidului de siliciu cu sărurile acizilor care conțin oxigen, care corespund anhidridelor gazoase sau volatile:

CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2,

Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 \u003d ZCaSiO 3 + P 2 O 5,

Uneori, aceste reacții sunt considerate reacții de schimb:

CH4 + CI2 = CH3CI + Hcl.

4. Reacții de schimb

Reacții de schimb Reacțiile dintre doi compuși care își schimbă constituenții se numesc:

AB + CD = AD + CB.

Dacă procesele redox au loc în timpul reacțiilor de substituție, atunci reacțiile de schimb au loc întotdeauna fără modificarea stării de valență a atomilor. Acesta este cel mai comun grup de reacții între substanțe complexe - oxizi, baze, acizi și săruri:

ZnO + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2 O,

AgNO3 + KBr = AgBr + KNO3,

CrCI3 + ZNaOH = Cr(OH)3 + ZNaCl.

Un caz special al acestor reacții de schimb este reacții de neutralizare:

Hcl + KOH \u003d KCl + H2O.

De obicei, aceste reacții se supun legilor echilibrului chimic și se desfășoară în direcția în care cel puțin una dintre substanțe este îndepărtată din sfera de reacție sub formă de substanță gazoasă, volatilă, precipitat sau compus cu disociere scăzută (pentru soluții):

NaHCO 3 + Hcl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2,

Ca (HCO 3) 2 + Ca (OH) 2 \u003d 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O,

CH 3 COONa + H 3 RO 4 \u003d CH 3 COOH + NaH 2 RO 4.

5. Reacții de transfer.

În reacțiile de transfer, un atom sau un grup de atomi trece de la o unitate structurală la alta:

AB + BC \u003d A + B 2 C,

A 2 B + 2CB 2 = DIA 2 + DIA 3.

De exemplu:

2AgCl + SnCl 2 \u003d 2Ag + SnCl 4,

H 2 O + 2NO 2 \u003d HNO 2 + HNO 3.

Clasificarea reacțiilor în funcție de caracteristicile fazelor

În funcție de starea de agregare a substanțelor care reacţionează, se disting următoarele reacţii:

1. Reacții gazoase

H2 + CI2		2HCI.

2. Reacții în soluții

NaOH (p-p) + Hcl (p-p) \u003d NaCl (p-p) + H 2O (l)

3. Reacții între solide

	la
CaO (tv) + SiO 2 (tv)	=	CaSiO 3 (TV)

Clasificarea reacțiilor în funcție de numărul de faze.

O fază este înțeleasă ca un set de părți omogene ale unui sistem cu aceleași proprietăți fizice și chimice și separate între ele printr-o interfață.

Din acest punct de vedere, întreaga varietate de reacții poate fi împărțită în două clase:

1. Reacții omogene (monofazate). Acestea includ reacții care au loc în faza gazoasă și o serie de reacții care au loc în soluții.

2. Reacții eterogene (multifază). Acestea includ reacții în care reactanții și produșii reacției sunt în faze diferite. De exemplu:

reacții în fază gaz-lichid

C02 (g) + NaOH (p-p) = NaHC03 (p-p).

reacții în fază gaz-solidă

CO 2 (g) + CaO (tv) \u003d CaCO 3 (tv).

reacții în fază lichid-solid

Na 2 SO 4 (soluție) + BaCl 3 (soluție) \u003d BaSO 4 (tv) ↓ + 2NaCl (p-p).

reacții în fază lichid-gaz-solid

Ca (HCO 3) 2 (soluție) + H 2 SO 4 (soluție) \u003d CO 2 (r) + H 2 O (l) + CaSO 4 (tv) ↓.

Clasificarea reacțiilor în funcție de tipul de particule transportate

1. Reacții protolitice.

La reacții protolitice includ procese chimice, a căror esență este transferul unui proton de la un reactant la altul.

Această clasificare se bazează pe teoria protolitică a acizilor și bazelor, conform căreia un acid este orice substanță care donează un proton, iar o bază este o substanță care poate accepta un proton, de exemplu:

Reacțiile protolitice includ reacțiile de neutralizare și hidroliză.

2. Reacții redox.

Acestea includ reacții în care reactanții fac schimb de electroni, schimbând în același timp starea de oxidare a atomilor elementelor care formează reactanții. De exemplu:

Zn + 2H + → Zn 2 + + H 2 ,

FeS2 + 8HNO3 (conc) = Fe(NO3)3 + 5NO + 2H2SO4 + 2H2O,

Marea majoritate a reacțiilor chimice sunt redox, ele joacă un rol extrem de important.

3. Reacții de schimb de liganzi.

Acestea includ reacții în timpul cărora o pereche de electroni este transferată cu formarea unei legături covalente de către mecanismul donor-acceptor. De exemplu:

Cu(NO3)2 + 4NH3 = (NO3)2,

Fe + 5CO = ,

Al(OH)3 + NaOH = .

O trăsătură caracteristică a reacțiilor de schimb de liganzi este aceea că formarea de noi compuși, numiți complecși, are loc fără modificarea stării de oxidare.

4. Reacții de schimb atomo-molecular.

Acest tip de reacții include multe dintre reacțiile de substituție studiate în chimia organică, care au loc în funcție de mecanismul radical, electrofil sau nucleofil.

Reacții chimice reversibile și ireversibile

Astfel de procese chimice se numesc reversibile, ale căror produse sunt capabile să reacționeze între ei în aceleași condiții în care sunt obținute, cu formarea de substanțe inițiale.

Pentru reacțiile reversibile, ecuația este de obicei scrisă după cum urmează:

Două săgeți direcționate opus indică faptul că, în aceleași condiții, atât reacțiile directe, cât și cele inverse apar simultan, de exemplu:

CH3COOH + C2H5OH CH3COOS2H5 + H2O.

Aceste procese chimice sunt ireversibile, ale căror produse nu sunt capabile să reacționeze între ele cu formarea de substanțe inițiale. Exemple de reacții ireversibile sunt descompunerea sării Bertolet atunci când este încălzită:

2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2,

sau oxidarea glucozei cu oxigenul atmosferic:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O.

Reacțiile chimice ar trebui să fie diferențiate de reacțiile nucleare. Ca rezultat al reacțiilor chimice, numărul total de atomi ai fiecărui element chimic și compoziția sa izotopică nu se modifică. Reacțiile nucleare sunt o altă problemă - procesele de transformare a nucleelor ​​atomice ca urmare a interacțiunii lor cu alte nuclee sau particule elementare, de exemplu, transformarea aluminiului în magneziu:

27 13 Al + 1 1 H \u003d 24 12 Mg + 4 2 He

Clasificarea reacțiilor chimice are mai multe fațete, adică se poate baza pe diferite semne. Dar sub oricare dintre aceste semne pot fi atribuite reacții atât între substanțele anorganice, cât și între substanțele organice.

Luați în considerare clasificarea reacțiilor chimice în funcție de diferite criterii.

I. După numărul şi compoziţia reactanţilor

Reacții care au loc fără modificarea compoziției substanțelor.

În chimia anorganică, astfel de reacții includ procesele de obținere a modificărilor alotropice ale unui element chimic, de exemplu:

C (grafit) ↔ C (diamant)
S (rombic) ↔ S (monoclinic)
R (alb) ↔ R (roșu)
Sn (cositor alb) ↔ Sn (cositor gri)
3O 2 (oxigen) ↔ 2O 3 (ozon)

În chimia organică, acest tip de reacții pot include reacții de izomerizare care apar fără a modifica nu numai compoziția calitativă, ci și cantitativă a moleculelor de substanțe, de exemplu:

1. Izomerizarea alcanilor.

Reacția de izomerizare a alcanilor este de mare importanță practică, deoarece hidrocarburile izostructurii au o capacitate mai mică de detonare.

2. Izomerizarea alchenelor.

3. Izomerizarea alchinelor (reacția lui A. E. Favorsky).

CH 3 - CH 2 - C \u003d - CH ↔ CH 3 - C \u003d - C- CH 3

etilacetilenă dimetilacetilenă

4. Izomerizarea haloalcanilor (A. E. Favorsky, 1907).

5. Izomerizarea cianului de amoniu la încălzire.

Pentru prima dată, ureea a fost sintetizată de F. Wehler în 1828 prin izomerizarea cianatului de amoniu la încălzire.

Reacții care vin odată cu modificarea compoziției unei substanțe

Există patru tipuri de astfel de reacții: compuși, descompunere, substituții și schimburi.

1. Reacțiile de legătură sunt astfel de reacții în care o substanță complexă se formează din două sau mai multe substanțe

În chimia anorganică, întreaga varietate de reacții compuse poate fi luată în considerare, de exemplu, folosind exemplul de reacții pentru obținerea acidului sulfuric din sulf:

1. Obținerea oxidului de sulf (IV):

S + O 2 \u003d SO - o substanță complexă este formată din două substanțe simple.

2. Obținerea oxidului de sulf (VI):

SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - dintr-o substanță simplă și complexă se formează o substanță complexă.

3. Obținerea acidului sulfuric:

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 - un complex este format din două substanțe complexe.

Un exemplu de reacție compusă în care se formează o substanță complexă din mai mult de două materii prime este etapa finală în producerea acidului azotic:

4NO 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4HNO 3

În chimia organică, reacțiile compuse sunt denumite în mod obișnuit „reacții de adiție”. Întreaga varietate de astfel de reacții poate fi luată în considerare pe exemplul unui bloc de reacții care caracterizează proprietățile substanțelor nesaturate, de exemplu, etilena:

1. Reacția de hidrogenare - adiție de hidrogen:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 → H 3 -CH 3

etena → etan

2. Reacția de hidratare – adăugare de apă.

3. Reacția de polimerizare.

2. Reacțiile de descompunere sunt astfel de reacții în care dintr-o substanță complexă se formează mai multe substanțe noi.

În chimia anorganică, întreaga varietate de astfel de reacții poate fi luată în considerare în blocul de reacții pentru obținerea oxigenului prin metode de laborator:

1. Descompunerea oxidului de mercur (II) - dintr-o substanță complexă se formează două simple.

2. Descompunerea azotatului de potasiu - dintr-o substanță complexă se formează una simplă și una complexă.

3. Descompunerea permanganatului de potasiu - dintr-o substanță complexă se formează două complexe și una simplă, adică trei substanțe noi.

În chimia organică, reacțiile de descompunere pot fi luate în considerare pe blocul de reacții pentru producerea etilenei în laborator și în industrie:

1. Reacția de deshidratare (diviziunea apei) a etanolului:

C 2 H 5 OH → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O

2. Reacția de dehidrogenare (divizare a hidrogenului) a etanului:

CH 3 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + H 2

sau CH3-CH3 → 2C + ZH2

3. Reacția de cracare (divizare) a propanului:

CH 3 -CH 2 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + CH 4

3. Reacțiile de substituție sunt astfel de reacții în urma cărora atomii unei substanțe simple îi înlocuiesc pe atomii unui element dintr-o substanță complexă.

În chimia anorganică, un exemplu de astfel de procese este un bloc de reacții care caracterizează proprietățile, de exemplu, ale metalelor:

1. Interacțiunea metalelor alcaline sau alcalino-pământoase cu apa:

2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2

2. Interacțiunea metalelor cu acizii în soluție:

Zn + 2HCI = ZnCI2 + H2

3. Interacțiunea metalelor cu sărurile în soluție:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

4. Metaltermie:

2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Cr

Subiectul de studiu al chimiei organice nu îl reprezintă substanțele simple, ci doar compușii. Prin urmare, ca exemplu de reacție de substituție, oferim cea mai caracteristică proprietate a compușilor saturați, în special metanul, capacitatea atomilor săi de hidrogen de a fi înlocuiți cu atomi de halogen. Un alt exemplu este bromurarea unui compus aromatic (benzen, toluen, anilină).

C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr

benzen → bromobenzen

Să acordăm atenție particularității reacției de substituție în substanțele organice: ca urmare a unor astfel de reacții, nu se formează o substanță simplă și complexă, ca în chimia anorganică, ci două substanțe complexe.

În chimia organică, reacțiile de substituție includ și unele reacții între două substanțe complexe, de exemplu, nitrarea benzenului. Este formal o reacție de schimb. Faptul că aceasta este o reacție de substituție devine clar doar când se ia în considerare mecanismul acesteia.

4. Reacțiile de schimb sunt astfel de reacții în care două substanțe complexe își schimbă părțile constitutive

Aceste reacții caracterizează proprietățile electroliților și se desfășoară în soluții conform regulii Berthollet, adică numai dacă se formează un precipitat, un gaz sau o substanță cu disociere scăzută (de exemplu, H 2 O).

În chimia anorganică, acesta poate fi un bloc de reacții care caracterizează, de exemplu, proprietățile alcaline:

1. Reacție de neutralizare care vine cu formarea de sare și apă.

2. Reacția dintre alcali și sare, care merge cu formarea gazului.

3. Reacția dintre alcali și sare, care vine cu formarea unui precipitat:

СuSO 4 + 2KOH \u003d Cu (OH) 2 + K 2 SO 4

sau sub formă ionică:

Cu 2+ + 2OH - \u003d Cu (OH) 2

În chimia organică, se poate lua în considerare un bloc de reacții care caracterizează, de exemplu, proprietățile acidului acetic:

1. Reacția care are loc cu formarea unui electrolit slab - H 2 O:

CH3COOH + NaOH → Na (CH3COO) + H2O

2. Reacția care vine cu formarea gazului:

2CH 3 COOH + CaCO 3 → 2CH 3 COO + Ca 2+ + CO 2 + H 2 O

3. Reacția care decurge cu formarea unui precipitat:

2CH 3 COOH + K 2 SO 3 → 2K (CH 3 COO) + H 2 SO 3

2CH 3 COOH + SiO → 2CH 3 COO + H 2 SiO 3

II. Prin modificarea stărilor de oxidare ale elementelor chimice care formează substanţe

Pe această bază, se disting următoarele reacții:

1. Reacții care apar cu modificarea stărilor de oxidare ale elementelor sau reacții redox.

Acestea includ multe reacții, inclusiv toate reacțiile de substituție, precum și acele reacții de combinare și descompunere la care participă cel puțin o substanță simplă, de exemplu:

1. Mg 0 + H + 2 SO 4 \u003d Mg + 2 SO 4 + H 2

2. 2Mg 0 + O 0 2 = Mg + 2 O -2

Reacțiile redox complexe sunt compilate folosind metoda echilibrului electronic.

2KMn +7 O 4 + 16HCl - \u003d 2KCl - + 2Mn +2 Cl - 2 + 5Cl 0 2 + 8H 2 O

În chimia organică, proprietățile aldehidelor pot servi ca un exemplu izbitor de reacții redox.

1. Se reduc la alcoolii corespunzători:

Aldecidele sunt oxidate la acizii corespunzători:

2. Reacții care au loc fără modificarea stărilor de oxidare ale elementelor chimice.

Acestea includ, de exemplu, toate reacțiile de schimb ionic, precum și multe reacții compuse, multe reacții de descompunere, reacții de esterificare:

HCOOH + CHgOH = HSOCH3 + H2O

III. Prin efect termic

În funcție de efectul termic, reacțiile sunt împărțite în exoterme și endoterme.

1. Reacțiile exoterme au loc cu eliberarea de energie.

Acestea includ aproape toate reacțiile compuse. O excepție rară o constituie reacțiile endoterme de sinteză a oxidului nitric (II) din azot și oxigen și reacția hidrogenului gazos cu iodul solid.

Reacțiile exoterme care au loc cu eliberarea luminii sunt denumite reacții de ardere. Hidrogenarea etilenei este un exemplu de reacție exotermă. Funcționează la temperatura camerei.

2. Reacțiile endoterme au loc cu absorbția energiei.

Evident, aproape toate reacțiile de descompunere li se vor aplica, de exemplu:

1. Calcinarea calcarului

2. Crăparea butanului

Cantitatea de energie eliberată sau absorbită ca rezultat al reacției se numește efect termic al reacției, iar ecuația unei reacții chimice care indică acest efect se numește ecuație termochimică:

H 2 (g) + C 12 (g) \u003d 2HC 1 (g) + 92,3 kJ

N 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2NO (g) - 90,4 kJ

IV. În funcție de starea de agregare a substanțelor care reacţionează (compoziţia de fază)

După starea de agregare a substanţelor care reacţionează, există:

1. Reacții eterogene - reacții în care reactanții și produșii de reacție sunt în diferite stări de agregare (în faze diferite).

2. Reacții omogene - reacții în care reactanții și produșii de reacție sunt în aceeași stare de agregare (într-o fază).

V. Conform participării catalizatorului

În funcție de participarea catalizatorului, există:

1. Reacții necatalitice care au loc fără participarea unui catalizator.

2. Reacții catalitice care au loc cu participarea unui catalizator. Deoarece toate reacțiile biochimice care au loc în celulele organismelor vii au loc cu participarea unor catalizatori biologici speciali de natură proteică - enzime, toate sunt catalitice sau, mai precis, enzimatice. Trebuie remarcat faptul că peste 70% din industriile chimice folosesc catalizatori.

VI. Către

După direcție există:

1. Reacțiile ireversibile se desfășoară în condiții date într-o singură direcție. Acestea includ toate reacțiile de schimb însoțite de formarea unui precipitat, gaz sau a unei substanțe cu disociere scăzută (apa) și toate reacțiile de ardere.

2. Reacțiile reversibile în aceste condiții au loc simultan în două direcții opuse. Cele mai multe dintre aceste reacții sunt.

În chimia organică, semnul reversibilității se reflectă în numele - antonime ale proceselor:

Hidrogenare - dehidrogenare,

Hidratare - deshidratare,

Polimerizare – depolimerizare.

Toate reacțiile de esterificare sunt reversibile (procesul opus, după cum știți, se numește hidroliză) și hidroliza proteinelor, esterilor, carbohidraților, polinucleotidelor. Reversibilitatea acestor procese stă la baza celei mai importante proprietăți a unui organism viu - metabolismul.

VII. În funcție de mecanismul curgerii, există:

1. Între radicalii și moleculele formate în timpul reacției au loc reacții radicale.

După cum știți deja, în toate reacțiile, vechile legături chimice sunt rupte și se formează noi legături chimice. Metoda de rupere a legăturii în moleculele substanței inițiale determină mecanismul (calea) reacției. Dacă substanța este formată dintr-o legătură covalentă, atunci pot exista două moduri de a rupe această legătură: hemolitică și heterolitică. De exemplu, pentru moleculele de Cl 2 , CH 4 etc., se realizează o ruptură hemolitică a legăturilor, aceasta va duce la formarea de particule cu electroni nepereche, adică radicali liberi.

Radicalii se formează cel mai adesea atunci când legăturile sunt rupte în care perechile de electroni partajate sunt distribuite aproximativ egal între atomi (legatură covalentă nepolară), dar multe legături polare pot fi, de asemenea, rupte într-un mod similar, în special atunci când reacția are loc în faza gazoasă și sub influența luminii, ca, de exemplu, în cazul proceselor discutate mai sus - interacțiunea dintre C 12 și CH 4 - . Radicalii sunt foarte reactivi, deoarece tind să-și completeze stratul de electroni prin luarea unui electron de la un alt atom sau moleculă. De exemplu, când un radical de clor se ciocnește cu o moleculă de hidrogen, acesta rupe perechea de electroni comună care leagă atomii de hidrogen și formează o legătură covalentă cu unul dintre atomii de hidrogen. Al doilea atom de hidrogen, devenind radical, formează o pereche de electroni comună cu electronul nepereche al atomului de clor din molecula de Cl 2 care se prăbușește, rezultând un radical de clor care atacă o nouă moleculă de hidrogen etc.

Reacțiile, care sunt un lanț de transformări succesive, se numesc reacții în lanț. Pentru dezvoltarea teoriei reacțiilor în lanț, doi chimiști remarcabili - compatriotul nostru N. N. Semenov și englezul S. A. Hinshelwood au primit Premiul Nobel.
Reacția de substituție între clor și metan decurge în mod similar:

Majoritatea reacțiilor de ardere a substanțelor organice și anorganice, sinteza apei, amoniacului, polimerizarea etilenei, clorurii de vinil etc. se desfășoară după mecanismul radical.

2. Reacțiile ionice au loc între ionii deja prezenți sau formați în timpul reacției.

Reacțiile ionice tipice sunt interacțiunile dintre electroliții în soluție. Ionii se formează nu numai în timpul disocierii electroliților în soluții, ci și sub acțiunea descărcărilor electrice, a încălzirii sau a radiațiilor. Razele γ, de exemplu, transformă moleculele de apă și metan în ioni moleculari.

Conform unui alt mecanism ionic, există reacții de adăugare de halogenuri de hidrogen, hidrogen, halogeni la alchene, oxidarea și deshidratarea alcoolilor, înlocuirea alcoolului hidroxil cu halogen; reacţii care caracterizează proprietăţile aldehidelor şi acizilor. Ionii în acest caz sunt formați prin ruperea heterolitică a legăturilor polare covalente.

VIII. După tipul de energie

care initiaza reactia, exista:

1. Reacții fotochimice. Ele sunt inițiate de energia luminii. Pe lângă procesele fotochimice de mai sus de sinteza HCl sau reacția metanului cu clorul, acestea includ producerea de ozon în troposferă ca poluant atmosferic secundar. În acest caz, oxidul nitric (IV) acționează ca cel primar, care formează radicali de oxigen sub acțiunea luminii. Acești radicali interacționează cu moleculele de oxigen, rezultând ozon.

Formarea ozonului continuă atâta timp cât există suficientă lumină, deoarece NO poate interacționa cu moleculele de oxigen pentru a forma același NO 2 . Acumularea de ozon și alți poluanți secundari ai aerului poate duce la smog fotochimic.

Acest tip de reacție include și cel mai important proces care are loc în celulele vegetale - fotosinteza, al cărui nume vorbește de la sine.

2. Reacții de radiație. Ele sunt inițiate de radiații de înaltă energie - raze X, radiații nucleare (raze γ, particule a - He 2+ etc.). Cu ajutorul reacțiilor de radiație se realizează radiopolimerizare foarte rapidă, radioliză (descompunere prin radiații) etc.

De exemplu, în loc de o producție în două etape de fenol din benzen, acesta poate fi obținut prin interacțiunea benzenului cu apa sub acțiunea radiațiilor. În acest caz, radicalii [OH] și [H] sunt formați din molecule de apă, cu care benzenul reacționează pentru a forma fenol:

C6H6 + 2 [OH] → C6H5OH + H2O

Vulcanizarea cauciucului poate fi efectuată fără sulf folosind radiovulcanizarea, iar cauciucul rezultat nu va fi mai rău decât cauciucul tradițional.

3. Reacții electrochimice. Ele sunt inițiate de un curent electric. Pe lângă reacțiile de electroliză binecunoscute de dvs., indicăm și reacțiile de electrosinteză, de exemplu, reacțiile de producție industrială de oxidanți anorganici

4. Reacții termochimice. Sunt inițiate de energia termică. Acestea includ toate reacțiile endoterme și multe reacții exoterme care necesită o furnizare inițială de căldură, adică inițierea procesului.

Clasificarea de mai sus a reacțiilor chimice este reflectată în diagramă.

Clasificarea reacțiilor chimice, ca toate celelalte clasificări, este condiționată. Oamenii de știință au convenit să împartă reacțiile în anumite tipuri în funcție de semnele pe care le-au identificat. Dar majoritatea transformărilor chimice pot fi atribuite diferitelor tipuri. De exemplu, să caracterizăm procesul de sinteză a amoniacului.

Aceasta este o reacție compusă, redox, exotermă, reversibilă, catalitică, eterogenă (mai precis, catalitică eterogenă), care procedează cu o scădere a presiunii în sistem. Pentru a gestiona cu succes procesul, toate informațiile de mai sus trebuie luate în considerare. O reacție chimică specifică este întotdeauna multi-calitativă, este caracterizată de caracteristici diferite.

Și clasificarea oțelului

- calitate;

- compoziție chimică;

- programare;

- microstructura;

- putere.

Calitate oțel

După compoziția chimică

oteluri carbon impurități permanente

Tabelul 1.3.

OTEL CARBON

aliere elemente aditivi sau aditivi

Oteluri aliate slab aliat(până la 2,5% în greutate), dopat(de la 2,5 la 10 % în greutate) și foarte aliat "crom"

După scopul oțelului

Structural scăzut-( sau putine-)și carbon mediu.

instrumentalridicat de carbon.

și (cu proprietăți speciale - ).

și

și rezistență crescută la căldură taiere rapida oteluri.

calitate obisnuita,

Oteluri de structura,

otel pentru scule,

6) rulment (rulment cu bile) deveni,

7) oțel de mare viteză(oțeluri de scule înalt aliate, de înaltă calitate, cu un conținut ridicat de wolfram).

8) automată, adicăprelucrabilitate crescută (sau ridicată)., deveni.

O analiză a compoziției grupurilor de marcare de oțeluri stabilite istoric arată că sistemele de marcare utilizate fac posibilă codificarea a cinci caracteristici de clasificare, și anume: calitate, compoziție chimică, scop, grad de dezoxidare, precum și modalitate de a obține spații libere(automate sau, în cazuri rare, turnătorii). Legătura dintre grupurile de marcare și clasele de oțel este ilustrată în partea inferioară a diagramei bloc din Fig. 1.

SISTEM DE MARCAREA GRUPURILOR, REGULI DE MARCARE ȘI EXEMPLE DE CALITATE DE OȚEL

CARBON	CALITATE NORMALĂ
	grup de oțel	Garantie de livrare	TIMBRIE
DAR	după compoziția chimică	St0	St1	St2	StZ	St4	St5	St6
B	prin proprietăți mecanice	Bst0	Bst1	Bst2	BSTZ	Bst4	Bst5	Bst6
LA	proprietăți mecanice și compoziție chimică	ESPO	VST1	VST2	VSTZ	VST4	VST5	VST6
Concentrația de carbon, greutate %	0,23	0,06-0,12	0,09-0,15	0,14-0,22	0,18-0,27	0,28-0,37	0,38-0,49
CALITATE CALITATE ÎNALTĂ	STRUCTURAL	EXEMPLE DE TIMBRIE
Grad: număr din două cifre de sutimi de procent de carbon + o indicație a gradului de dezoxidare	05 08kp 10 15 18kp 20A 25ps ZOA 35 40 45 50 55 ... 80 85 Note: 1) absența unui indicator al gradului de dezoxidare înseamnă „sp”; 2) „A” de la sfârșitul clasei indică faptul că oțelul este de înaltă calitate
INSTRUMENTAL	TIMBRIE
Marca: simbol „U” + număr DINTURI DE UN PROCENT DE CARBON	U7 U7A U8 UVA U9 U9A U10 U10A U12 U12A
ALIAT	CALITATE ÎNALTĂ CALITATE ÎNALTĂ CALITATE EXTRA ÎNALTĂ	STRUCTURAL	EXEMPLE DE TIMBRIE
Grad: număr de două cifre de SUTEI dintr-un procent de carbon + simbol al unui element de aliere + numărul întreg al procentului său	09G2 10KhSND 18G2AFps 20Kh 40G 45KhN 65S2VA 110G13L 2) marca 110G13L - una dintre puținele în care numărul de sutimi de procent de carbon este de trei cifre
INSTRUMENTAL	EXEMPLE DE TIMBRIE
Grad: numărul de TIMPURI de procent carbon + simbolul elementului de aliere+ numărul întreg al procentului său	ZKh2N2MF 4KhV2S 5KhNM 7X3 9KhVG X KhV4 9Kh4MZF2AGST-SH 2) „-SH” de la sfârșitul mărcii arată că oțelul este de o calitate deosebit de înaltă, obținut, de exemplu, prin metoda zgura electrică retopire (dar nu numai)

Oțeluri structurale carbon de calitate obișnuită

Oțelurile specifice ale grupului de marcare specificat sunt desemnate folosind o combinație de două litere "Sf" care este cheia (coloana vertebrală) în grupul de marcare considerat. Calitățile de oțel ale acestui grup sunt imediat recunoscute după acest simbol.

Simbolul „Sf” fără spațiu este urmat de un număr care indică cameră mărci de la «0» inainte de „6”.

O creștere a numărului de calitate corespunde unei creșteri a conținutului de carbon din oțel, dar nu indică valoarea sa specifică. Limitele admisibile ale concentrației de carbon în oțelurile din fiecare calitate sunt prezentate în tabel. 1.5. Conținutul de carbon în oţeluri carbon obişnuite nu depășește 0,5% în greutate. Astfel de oțeluri sunt hipoeutectoide după criteriul structural și, prin urmare, structurale în funcție de scopul lor.

După număr, urmează una dintre cele trei combinații de litere: „kp”, „ps”, „sp”, indicând gradul de dezoxidare a oțelului.

Simbolul „Sf” poate fi precedat de litere mari „A”, „B” sau „C”, sau poate să nu existe simboluri. În acest fel, se transmit informații despre oțelul aparținând unuia dintre așa-numitele „grupuri de livrare”: A, B sau LA, - în funcție de care dintre indicatorii normalizați ai oțelului este garantat de furnizor.

Grup de oțel DAR vine cu o garanție a compoziției chimice sau a valorilor admisibile ale concentrației de carbon și impurități specificate de GOST. Litera „A” nu este adesea pusă pe ștampilă și absența acesteia Mod implicit reprezintă garanția compoziției chimice. Consumatorul de oțel, neavând informații despre proprietățile mecanice, le poate forma prin tratament termic adecvat, a cărui alegere a modurilor necesită cunoașterea compoziției chimice.

Grup de oțel B vine cu o garanție a proprietăților mecanice cerute. Consumatorul de oțel poate determina utilizarea optimă a acestuia în structuri prin caracteristicile cunoscute ale proprietăților mecanice fără tratament termic prealabil.

Grup de oțel LA vine cu o garanție atât a compoziției chimice, cât și a proprietăților mecanice. Este folosit de consumator în principal pentru a crea structuri sudate. Cunoașterea proprietăților mecanice face posibilă prezicerea comportării structurii încărcate în zone îndepărtate de suduri, iar cunoașterea compoziției chimice face posibilă prezicerea și, dacă este necesar, corectarea proprietăților mecanice ale sudurilor prin tratament termic. .

Exemple de înregistrare a ștampilei oțel carbon de calitate obișnuită arata asa: Vst3ps, Bst6sp, St1kp .

Oțeluri pentru rulmenți cu bile

Otelurile pentru rulmenti au marcaj propriu, conform scopului lor formeaza un grup special structural oteluri, desi ca compozitie si proprietati sunt apropiate de otelurile pentru scule. Termenul „rulment cu bile” definește domeniul lor îngust - rulmenți cu role (nu doar rulmenți cu bile, ci și rulmenți cu role și cu ace). Pentru marcarea sa, a fost propusă abrevierea „SHH” - crom rulment cu bile, urmat de un număr zecimi de procente concentrație medie crom. Dintre mărcile cunoscute anterior SHKH6, SHKH9 și SHKH15, marca SHKH15 a rămas în uz. Diferența dintre oțelul pentru rulmenți cu bile și oțelul pentru scule similare constă în cerințe mai stricte pentru cantitatea de incluziuni nemetalice și distribuția uniformă a carburilor în microstructură.

Îmbunătățirea oțelului ShKh15 prin introducerea de aditivi suplimentari de aliere (siliciu și mangan) s-a reflectat în marcaj într-un mod deosebit - prin răspândirea la specific un sistem de reguli ulterioare pentru desemnarea elementelor de aliere în compoziția oțelurilor aliate: SHKH15SG, SHKH20SG.

Oțeluri de mare viteză

Oțelurile de mare viteză sunt marcate în mod specific cu litera inițială a alfabetului rus „R”, corespunzătoare primului sunet din cuvântul englez. rapid - rapid, rapid. Acesta este urmat de un procent întreg de wolfram. După cum sa menționat deja, cea mai comună marcă de oțel de mare viteză era P18.

Datorită deficitului și costului ridicat al wolframului, a existat o tranziție la oțelul tungsten-molibden R6M5 fără azot și R6AM5 cu azot. Similar cu oțelurile pentru rulmenți, a existat o fuziune (un fel de „hibridare”) a celor două sisteme de marcare. Dezvoltarea și dezvoltarea de noi oțeluri de mare viteză cu cobalt și vanadiu a îmbogățit arsenalul de clase „hibride”: R6AM5F3, R6M4K8, 11R3AM3F2 - și, de asemenea, a dus la apariția oțelurilor de mare viteză în general fără wolfram, care sunt marcate într-un sistem specific (R0M5F1, R0M2F3), și într-un mod complet nou - 9X6M3F3AGST-Sh, 9X4M3F2AGST-Sh.

Clasificare fontă

Fontele se numesc aliaje de fier cu carbon, avand in compozitia lor mai mult de 2,14% in greutate C.

Fontele sunt topite pentru transformare în oțel (conversie), pentru producerea de feroaliaje care joacă rolul de aditivi de aliere, precum și ca aliaje de înaltă tehnologie pentru turnare (turnare).

Carbonul poate fi în fontă sub formă de două faze cu conținut ridicat de carbon - cementită (Fe 3 C) și grafit și, uneori, ambele sub formă de cementită și grafit. Fonta, în care este prezentă numai cementită, dă o fractură ușoară, strălucitoare și de aceea se numește alb. Prezența grafitului conferă fracturii din fontă o culoare gri. Cu toate acestea, nu orice fontă cu grafit aparține clasei așa-numitelor gri fonte. Între fontele albe și cenușii se află clasa cu jumătate de inimă fonte.

cu jumătate de inimă fontele se numesc fonte, în structura cărora, în ciuda grafitizării, cementitul de ledeburit se păstrează cel puțin parțial, ceea ce înseamnă că ledeburitul însuși este prezent - o componentă structurală eutectică având o formă specifică.

La gri includ fonte în care cementitul de ledeburit s-a dezintegrat complet, iar acesta din urmă a dispărut din structură. Fonta gri este formata din incluziuni de grafitși baza metalica. Această bază metalică este oțel perlitic (eutectoid), feritic-perlitic (hipo-eutectoid) sau feritic (cu conținut scăzut de carbon). Secvența specificată de tipuri de bază metalică a fontelor cenușii corespunde unui grad din ce în ce mai mare de descompunere a cementitului, care face parte din perlit.

Fonte anti-frecare

Exemple de marci: ASF-1, ASF-2, ASF-3.

Aliat special rezistent la caldura, rezistent la coroziuneși termorezistent fonte:

EXEMPLE DE CALITATE SPECIALE DE FIER CRU

Clasificare și etichetare

aliaje dure sinterizate

Aliajele metalo-ceramice dure sunt aliaje realizate prin metalurgia pulberilor (cermet) si formate din carburi ale metalelor refractare: WC, TiC, TaC, legate printr-un liant metalic plastic, cel mai adesea cu cobalt.

În prezent, trei grupuri de aliaje dure sunt produse în Rusia: wolfram, titan-tungsten și titan-tantal-tungsten, – conţinând ca liant cobalt.

Datorită costului ridicat al wolframului, au fost dezvoltate aliaje dure care nu conțin deloc carbură de tungsten. Ca fază solidă, ele conțin numai carbură de titan sau carbonitrură de titan– Ti(NC). Rolul ligamentului plastic este îndeplinit de matrice de nichel-molibden. Clasificarea aliajelor dure este reprezentată printr-o diagramă bloc.

În conformitate cu cele cinci clase de aliaje dure cermet, regulile de marcare existente formează cinci grupuri de marcare.

Tungsten ( numit uneori wolfram-cobalt) aliaje dure

Exemple: VK3, VK6, VK8, VK10.

Tungsten de titan ( numit uneori titan-tungsten-cobalt) aliaje dure

Exemple: T30K4, T15K6, T5K10, T5K12.

Titaniu tantal wolfram ( numit uneori titan-tantal-tungsten-cobalt) aliaje dure

Exemple: TT7K12, TT8K6, TT10K8, TT20K9.

Uneori, la sfârșitul mărcii, se adaugă litere sau combinații de litere printr-o cratimă, care caracterizează dispersia particulelor de carbură în pulbere:

CLASIFICAREA ALIAJELOR CERAMICE DURE

Analogii străini ai unor clase de oțel aliat autohtone sunt prezentate în Tabelul 1.1.

Tabelul 1.1.

Analogi străini ai unui număr de clase autohtone de oțeluri aliate

Rusia, GOST	Germania, DIN *	SUA, ASTM *	Japonia, LS *
15X	15Cr3		SCr415
40X	41Cr4		SCg440
30XM	25CrMo4		SCM430, SCM2
12HG3A	14NiCr10**	–	SNC815
20HGNM	21NiCrMo2		SNCM220
08X13	X7Cr13 **	410S	SUS410S
20X13	Х20Сг13		SUS420J1
12X17	X8Cr17	430 (51430 ***)	SUS430
12X18H9	X12CrNi8 9		SUS302
08X18H10T	Х10CrNiTi18 9	.321	SUS321
10Х13СУ	X7CrA133 **	405 ** (51405) ***	SUS405**
20Х25Н20С2	Х15CrNiSi25 20	30314,314	SCS18, SUH310 **

* DIN (Deutsche Industrienorm), ASTM (Societatea Americană pentru Testarea Materialelor), JIS (Standard industrial japonez).

** Oțel similar ca compoziție; *** Standard SAE

Caracteristicile caracteristicilor de clasificare

Și clasificarea oțelului

Caracteristicile moderne de clasificare ale oțelurilor includ următoarele:

- calitate;

- compoziție chimică;

- programare;

- caracteristicile metalurgice ale producţiei;

- microstructura;

- mod traditional de intarire;

- modul traditional de obtinere a semifabricatelor sau a pieselor;

- putere.

Să le caracterizăm pe scurt pe fiecare dintre ele.

Calitate oțel este determinată în primul rând de conținutul de impurități nocive - sulf și fosfor - și se caracterizează prin 4 categorii (vezi tabelul. 1.2).

După compoziția chimică oțelurile sunt împărțite condiționat în oțeluri carbon (nealiate) și oțeluri aliate.

oteluri carbon nu contin elemente de aliere special introduse. Elementele conținute în oțelurile carbon, cu excepția carbonului, sunt printre așa-numitele impurități permanente. Concentrația lor ar trebui să fie în limitele determinate de standardele de stat relevante (GOST). Tabelul 1.3. sunt date limite de concentrație medie pentru unele elemente, permițând ca aceste elemente să fie clasificate mai degrabă ca impurități decât ca elemente de aliere. Limitele specifice pentru conținutul de impurități din oțelurile carbon sunt date de GOST.

Tabelul 1.3.

LIMITAREA CONCENTRAȚILOR ALE UNOR ELEMENTE, PERMITĂȚI CELE A FI CONSIDERATE IMPURITĂȚI PERMANENTE

OTEL CARBON

aliere elemente, numit uneori aliere aditivi sau aditivi, sunt introduse special în oțel pentru a obține structura și proprietățile necesare.

Oteluri aliate se împart în funcție de concentrația totală de elemente de aliere, cu excepția carbonului, în slab aliat(până la 2,5% în greutate), dopat(de la 2,5 la 10 % în greutate) și foarte aliat(mai mult de 10% în greutate) atunci când conținutul de fier din acesta din urmă nu este mai mic de 45% în greutate. De obicei, elementul de aliere introdus dă oțelului aliat denumirea corespunzătoare: "crom"- dopat cu crom, „siliciu” - cu siliciu, „crom-siliciu” - cu crom și siliciu în același timp etc.

În plus, se disting și aliajele pe bază de fier, când conținutul de fier al materialului este mai mic de 45%, dar este mai mult decât orice alt element de aliere.

După scopul oțeluluiîmpărțite în structurale și instrumentale.

Structural sunt luate în considerare oțelurile utilizate pentru fabricarea diferitelor piese de mașini, mecanisme și structuri în inginerie mecanică, construcții și fabricarea instrumentelor. Acestea trebuie să aibă rezistența și duritatea necesare, precum și, dacă este necesar, un set de proprietăți speciale (rezistență la coroziune, paramagnetism etc.). De regulă, oțelurile de structură sunt scăzut-( sau putine-)și carbon mediu. Duritatea nu este o caracteristică mecanică decisivă pentru ei.

instrumental numite oțeluri utilizate pentru prelucrarea materialelor prin tăiere sau presiune, precum și pentru fabricarea instrumentelor de măsură. Ele trebuie să aibă duritate mare, rezistență la uzură, rezistență și o serie de alte proprietăți specifice, de exemplu, rezistența la căldură. O condiție necesară pentru obținerea unei durități mari este un conținut crescut de carbon, astfel încât oțelurile pentru scule, cu rare excepții, sunt întotdeauna ridicat de carbon.

În cadrul fiecăreia dintre grupuri există o împărțire mai detaliată în funcție de scop. Oțelurile de structură sunt împărțite în constructii, inginerieși oteluri cu aplicatii speciale(cu proprietăți speciale - rezistent la căldură, rezistent la căldură, rezistent la coroziune, nemagnetic).

Oțelurile pentru scule sunt împărțite în oteluri pentru scule de taiere, oteluri pentru matriteși otel pentru scule de masura.

O proprietate operațională comună a oțelurilor pentru scule este duritatea ridicată, care asigură rezistența sculei la deformare și abraziune a suprafeței sale. În același timp, oțelurilor pentru sculele de tăiere se impune o cerință specifică - să mențină duritatea ridicată la temperaturi ridicate (până la 500 ... 600ºС), care se dezvoltă în muchia de tăiere la viteze mari de așchiere. Capacitatea indicată a oțelului se numește ei rezistență la căldură (sau duritate roșie). Conform criteriului specificat, oțelurile pentru unelte de tăiere sunt împărțite în nerezistent la căldură, semirezistent la căldură, rezistent la căldurăși rezistență crescută la căldură. Ultimele două grupuri sunt cunoscute în domeniu sub denumirea taiere rapida oteluri.

De la oțelurile matrițe, pe lângă duritatea ridicată, este necesară o duritate ridicată, deoarece unealta de matriță funcționează în condiții de încărcare șoc. În plus, unealta pentru ștanțare la cald, în contact cu semifabricate metalice încălzite, se poate încălzi în timpul lucrului prelungit. Prin urmare, oțelurile pentru ștanțare la cald trebuie să fie și rezistente la căldură.

Măsurarea oțelurilor pentru scule, pe lângă rezistența ridicată la uzură, asigurând precizia dimensională pe o durată lungă de viață, trebuie să garanteze stabilitatea dimensională a sculei indiferent de condițiile de temperatură de funcționare. Cu alte cuvinte, ar trebui să aibă un coeficient de dilatare termică foarte mic.

Clasificarea substanțelor anorganice cu exemple de compuși

Să analizăm acum mai detaliat schema de clasificare prezentată mai sus.

După cum putem vedea, în primul rând, toate substanțele anorganice sunt împărțite în simpluși complex:

substanțe simple substanțele care sunt formate din atomi ai unui singur element chimic se numesc. De exemplu, substanțele simple sunt hidrogenul H 2 , oxigenul O 2 , fierul Fe, carbonul C etc.

Printre substanțele simple, există metale, nemetaleși gaze nobile:

Metalele sunt formate din elemente chimice situate sub diagonala bor-astat, precum și din toate elementele care se află în grupuri laterale.

gaze nobile format din elemente chimice din grupa VIIIA.

nemetale formate, respectiv, din elemente chimice situate deasupra diagonalei bor-astat, cu excepția tuturor elementelor subgrupelor secundare și a gazelor nobile situate în grupa VIIIA:

Denumirile substanțelor simple coincid cel mai adesea cu denumirile elementelor chimice ai căror atomi sunt formați. Cu toate acestea, pentru multe elemente chimice, fenomenul de alotropie este larg răspândit. Alotropia este fenomenul în care un element chimic este capabil să formeze mai multe substanțe simple. De exemplu, în cazul elementului chimic oxigen este posibilă existența unor compuși moleculari cu formulele O 2 și O 3. Prima substanță este de obicei numită oxigen în același mod ca elementul chimic ai cărui atomi este format, iar a doua substanță (O 3) se numește de obicei ozon. Substanța simplă carbon poate însemna oricare dintre modificările sale alotropice, de exemplu, diamant, grafit sau fullerene. Substanța simplă fosfor poate fi înțeleasă ca modificările sale alotrope, cum ar fi fosforul alb, fosforul roșu, fosforul negru.

Substanțe complexe

substanțe complexe Se numesc substanțe formate din atomi ai două sau mai multe elemente.

Deci, de exemplu, substanțele complexe sunt amoniacul NH 3, acidul sulfuric H 2 SO 4, varul stins Ca (OH) 2 și nenumărate altele.

Dintre substanțele anorganice complexe se disting 5 clase principale, și anume oxizi, baze, hidroxizi amfoteri, acizi și săruri:

oxizi - substante complexe formate din doua elemente chimice, dintre care unul este oxigenul in starea de oxidare -2.

Formula generală pentru oxizi poate fi scrisă ca E x O y, unde E este simbolul unui element chimic.

Nomenclatura oxizilor

Denumirea oxidului unui element chimic se bazează pe principiul:

De exemplu:

Fe 2 O 3 - oxid de fier (III); CuO, oxid de cupru(II); N 2 O 5 - oxid nitric (V)

Adesea puteți găsi informații că valența elementului este indicată între paranteze, dar nu este cazul. Deci, de exemplu, starea de oxidare a azotului N 2 O 5 este +5, iar valența, destul de ciudat, este de patru.

Dacă un element chimic are o singură stare de oxidare pozitivă în compuși, atunci starea de oxidare nu este indicată. De exemplu:

Na 2 O - oxid de sodiu; H2O - oxid de hidrogen; ZnO este oxid de zinc.

Clasificarea oxizilor

Oxizii, în funcție de capacitatea lor de a forma săruri atunci când interacționează cu acizi sau baze, se împart, respectiv, în formatoare de sareși neformatoare de sare.

Există puțini oxizi care nu formează sare, toți sunt formați din nemetale în starea de oxidare +1 și +2. Trebuie reținută lista oxizilor care nu formează sare: CO, SiO, N 2 O, NO.

Oxizii care formează sare, la rândul lor, sunt împărțiți în principal, acidși amfoter.

Oxizii bazici numiți astfel de oxizi, care, atunci când interacționează cu acizi (sau oxizi acizi), formează săruri. Principalii oxizi includ oxizi metalici în starea de oxidare +1 și +2, cu excepția oxizilor de BeO, ZnO, SnO, PbO.

Oxizii acizi numiți astfel de oxizi, care, atunci când interacționează cu baze (sau oxizi bazici), formează săruri. Oxizii acizi sunt practic toți oxizii nemetalicilor, cu excepția CO, NO, N2O, SiO, care nu formează sare, precum și toți oxizii metalici în stări de oxidare ridicată (+5, +6 și +7) .

oxizi amfoteri numiti oxizi, care pot reactiona atat cu acizii cat si cu bazele, iar in urma acestor reactii formeaza saruri. Astfel de oxizi prezintă o natură dublă acido-bazică, adică pot prezenta proprietățile atât ale oxizilor acizi, cât și ale oxizilor bazici. Oxizii amfoteri includ oxizi de metal în stări de oxidare +3, +4 și, ca excepții, oxizi de BeO, ZnO, SnO, PbO.

Unele metale pot forma toate cele trei tipuri de oxizi care formează sare. De exemplu, cromul formează oxid bazic CrO, oxid amfoter Cr 2 O 3 și oxid acid CrO 3 .

După cum se poate observa, proprietățile acido-bazice ale oxizilor metalici depind direct de gradul de oxidare al metalului din oxid: cu cât este mai mare gradul de oxidare, cu atât sunt mai pronunțate proprietățile acide.

Fundamente

Fundamente - compuși cu formula de forma Me (OH) x, unde X cel mai adesea egal cu 1 sau 2.

Excepții: Be (OH) 2, Zn (OH) 2, Sn (OH) 2 și Pb (OH) 2 nu aparțin bazelor, în ciuda stării de oxidare a metalului +2. Acești compuși sunt hidroxizi amfoteri, care vor fi discutați mai detaliat în acest capitol.

Clasificarea de bază

Bazele sunt clasificate în funcție de numărul de grupări hidroxo dintr-o unitate structurală.

Baze cu o grupare hidroxo, de ex. tip MeOH, numit baze simple acide cu două grupări hidroxo, adică tip Me(OH)2, respectiv, diacid etc.

De asemenea, bazele sunt împărțite în solubile (alcaline) și insolubile.

Alcalii includ exclusiv hidroxizi ai metalelor alcaline și alcalino-pământoase, precum și hidroxidul de taliu TlOH.

Nomenclatura de bază

Denumirea fundației este construită după următorul principiu:

De exemplu:

Fe (OH) 2 - hidroxid de fier (II),

Cu (OH) 2 - hidroxid de cupru (II).

În cazurile în care metalul din substanțe complexe are o stare de oxidare constantă, nu este necesară indicarea acesteia. De exemplu:

NaOH - hidroxid de sodiu,

Ca (OH) 2 - hidroxid de calciu etc.

acizi

acizi - substante complexe ale caror molecule contin atomi de hidrogen care pot fi inlocuiti cu un metal.

Formula generală a acizilor poate fi scrisă ca H x A, unde H sunt atomi de hidrogen care pot fi înlocuiți cu un metal și A este un reziduu acid.

De exemplu, acizii includ compuși precum H2S04, HCI, HNO3, HNO2 etc.

Clasificarea acidului

În funcție de numărul de atomi de hidrogen care pot fi înlocuiți cu un metal, acizii se împart în:

- despre acizi monobazici: HF, HCI, HBr, HI, HN03;

- d acizi acetici: H2S04, H2S03, H2C03;

- t acizi rebazici: H3P04, H3BO3.

De remarcat faptul că numărul de atomi de hidrogen în cazul acizilor organici de cele mai multe ori nu reflectă bazicitatea acestora. De exemplu, acidul acetic cu formula CH 3 COOH, în ciuda prezenței a 4 atomi de hidrogen în moleculă, nu este de patru, ci monobazic. Bazicitatea acizilor organici este determinată de numărul de grupări carboxil (-COOH) din moleculă.

De asemenea, în funcție de prezența oxigenului în moleculele acide, acestea se împart în anoxice (HF, HCl, HBr etc.) și cu conținut de oxigen (H 2 SO 4, HNO 3, H 3 PO 4 etc.). Se mai numesc si acizii oxigenati oxoacizi.

Puteți citi mai multe despre clasificarea acizilor.

Nomenclatura acizilor și a reziduurilor acide

Următoarea listă de nume și formule de acizi și reziduuri acide trebuie învățată.

În unele cazuri, câteva dintre următoarele reguli pot facilita memorarea.

După cum se poate observa din tabelul de mai sus, construcția denumirilor sistematice ale acizilor anoxici este următoarea:

De exemplu:

HF, acid fluorhidric;

HCI, acid clorhidric;

H2S - acid hidrosulfurat.

Denumirile reziduurilor acide ale acizilor fără oxigen sunt construite conform principiului:

De exemplu, Cl - - clorură, Br - - bromură.

Denumirile acizilor care conțin oxigen se obțin prin adăugarea diferitelor sufixe și terminații la numele elementului acid. De exemplu, dacă elementul care formează acid dintr-un acid care conține oxigen are cea mai mare stare de oxidare, atunci numele unui astfel de acid este construit după cum urmează:

De exemplu, acidul sulfuric H2S +6O4, acidul cromic H2Cr +6O4.

Toți acizii care conțin oxigen pot fi, de asemenea, clasificați ca hidroxizi acizi, deoarece grupările hidroxo (OH) se găsesc în moleculele lor. De exemplu, acest lucru poate fi văzut din următoarele formule grafice ale unor acizi care conțin oxigen:

Astfel, acidul sulfuric poate fi numit altfel hidroxid de sulf (VI), acid azotic - hidroxid de azot (V), acid fosforic - hidroxid de fosfor (V) etc. Numărul dintre paranteze caracterizează gradul de oxidare al elementului acid. O astfel de variantă a denumirilor acizilor care conțin oxigen poate părea extrem de neobișnuită pentru mulți, dar ocazional astfel de nume pot fi găsite în KIM-urile reale ale Examenului de stat unificat în chimie în sarcinile de clasificare a substanțelor anorganice.

Hidroxizi amfoteri

Hidroxizi amfoteri - hidroxizi metalici care prezintă o dublă natură, adică capabile să prezinte atât proprietățile acizilor, cât și proprietățile bazelor.

Amfoteri sunt hidroxizii metalici în stări de oxidare +3 și +4 (precum și oxizii).

De asemenea, compușii Be (OH) 2, Zn (OH) 2, Sn (OH) 2 și Pb (OH) 2 sunt incluși ca excepții de la hidroxizii amfoteri, în ciuda gradului de oxidare a metalului din ei +2.

Pentru hidroxizii amfoteri ai metalelor tri- și tetravalente este posibilă existența formelor orto și meta, care diferă unele de altele printr-o moleculă de apă. De exemplu, hidroxidul de aluminiu (III) poate exista sub forma orto a Al(OH)3 sau forma meta a AlO(OH) (metahidroxid).

Deoarece, așa cum sa menționat deja, hidroxizii amfoteri prezintă atât proprietățile acizilor, cât și proprietățile bazelor, formula și denumirea lor pot fi scrise și diferit: fie ca bază, fie ca acid. De exemplu:

sare

sare - Acestea sunt substanțe complexe, care includ cationi metalici și anioni ai reziduurilor acide.

Deci, de exemplu, sărurile includ compuși precum KCI, Ca(NO3)2, NaHC03 etc.

Definiția de mai sus descrie compoziția majorității sărurilor, cu toate acestea, există săruri care nu se încadrează în ea. De exemplu, în loc de cationi metalici, sarea poate conține cationi de amoniu sau derivații săi organici. Acestea. sărurile includ compuși precum, de exemplu, (NH4)2S04 (sulfat de amoniu), + Cl - (clorură de metilamoniu), etc.

De asemenea, contrar definiției de mai sus a sărurilor este și clasa așa-numitelor săruri complexe, care va fi discutată la sfârșitul acestui subiect.

Clasificarea sării

Pe de altă parte, sărurile pot fi considerate ca produse de substituție a cationilor de hidrogen H+ într-un acid pentru alți cationi, sau ca produse de substituție a ionilor de hidroxid în baze (sau hidroxizi amfoteri) pentru alți anioni.

Cu înlocuire completă, așa-numita mediu sau normal sare. De exemplu, odată cu înlocuirea completă a cationilor de hidrogen din acidul sulfuric cu cationi de sodiu, se formează o sare medie (normală) Na 2 SO 4 și odată cu înlocuirea completă a ionilor de hidroxid în baza de Ca (OH) 2 cu reziduuri acide, ionii de azotat formează o sare medie (normală) Ca(NO3)2.

Sărurile obținute prin înlocuirea incompletă a cationilor de hidrogen într-un acid dibazic (sau mai mult) cu cationi metalici se numesc săruri acide. Deci, cu înlocuirea incompletă a cationilor de hidrogen din acidul sulfuric cu cationi de sodiu, se formează o sare acidă NaHSO4.

Sărurile care se formează prin substituirea incompletă a ionilor de hidroxid în baze biacide (sau mai multe) sunt numite bazice. despre săruri. De exemplu, cu înlocuirea incompletă a ionilor de hidroxid în baza de Ca (OH) 2 cu ioni de azotat, un despre sare limpede Ca(OH)NO3.

Se numesc sărurile formate din cationi a două metale diferite și anioni din resturile acide ale unui singur acid săruri duble. Deci, de exemplu, sărurile duble sunt KNaCO 3 , KMgCl 3 etc.

Dacă sarea este formată dintr-un tip de cation și două tipuri de reziduuri acide, astfel de săruri se numesc amestecate. De exemplu, sărurile amestecate sunt compușii Ca(OCl)Cl, CuBrCl etc.

Există săruri care nu se încadrează în definiția sărurilor ca produse de substituție a cationilor de hidrogen în acizi cu cationi metalici sau produse de substituție a ionilor de hidroxid în baze pentru anionii reziduurilor acide. Acestea sunt săruri complexe. Deci, de exemplu, sărurile complexe sunt tetrahidroxozincatul și tetrahidroxoaluminatul de sodiu cu formulele Na2 și, respectiv, Na. Recunoașteți sărurile complexe, printre altele, cel mai adesea prin prezența parantezelor pătrate în formulă. Cu toate acestea, trebuie înțeles că, pentru ca o substanță să fie clasificată ca sare, compoziția sa trebuie să includă orice cationi, cu excepția (sau în loc de) H +, iar din anioni trebuie să existe și orice anioni în plus față de (sau în loc de) OH -. De exemplu, compusul H2 nu aparține clasei de săruri complexe, deoarece numai cationii de hidrogen H + sunt prezenți în soluție în timpul disocierii sale de cationi. În funcție de tipul de disociere, această substanță ar trebui mai degrabă clasificată ca un acid complex fără oxigen. În mod similar, compusul OH nu aparține sărurilor, deoarece acest compus este format din cationi + și ioni hidroxid OH -, adică. ar trebui considerată o bază complexă.

Nomenclatura sării

Nomenclatura sărurilor medii și acide

Denumirea sărurilor medii și acide se bazează pe principiul:

Dacă gradul de oxidare a metalului în substanțe complexe este constant, atunci nu este indicat.

Denumirile reziduurilor acide au fost date mai sus când s-a luat în considerare nomenclatura acizilor.

De exemplu,

Na2S04 - sulfat de sodiu;

NaHSO 4 - hidrosulfat de sodiu;

CaCO 3 - carbonat de calciu;

Ca (HCO 3) 2 - bicarbonat de calciu etc.

Nomenclatura sărurilor bazice

Numele principalelor săruri sunt construite după principiul:

De exemplu:

(CuOH)2C03 - hidroxocarbonat de cupru (II);

Fe (OH) 2 NO 3 - dihidroxonitrat de fier (III).

Nomenclatura sărurilor complexe

Nomenclatura compușilor complecși este mult mai complicată și nu trebuie să știți prea multe din nomenclatura sărurilor complexe pentru a trece examenul.

Ar trebui să se poată numi sărurile complexe obținute prin interacțiunea soluțiilor alcaline cu hidroxizi amfoteri. De exemplu:

*Aceleași culori în formulă și nume indică elementele corespunzătoare ale formulei și numelui.

Denumiri banale ale substanțelor anorganice

Numele banale sunt înțelese ca denumiri de substanțe care nu sunt legate sau sunt slab legate de compoziția și structura lor. Denumirile banale se datorează, de regulă, fie din motive istorice, fie proprietăților fizice sau chimice ale acestor compuși.

Lista de nume triviale ale substanțelor anorganice pe care trebuie să le cunoașteți:

Na 3	criolit
SiO2	cuarț, silice
FeS 2	pirita, pirita de fier
CaS04∙2H2O	gips
CaC2	carbură de calciu
Al4C3	carbură de aluminiu
KOH	potasiu caustic
NaOH	sodă caustică, sodă caustică
H2O2	apă oxigenată
CuS04∙5H2O	vitriol albastru
NH4Cl	amoniac
CaCO3	cretă, marmură, calcar
N2O	gaz ilariant
NU 2	gaz brun
NaHC03	sifon alimentar (de băut).
Fe3O4	oxid de fier
NH 3 ∙ H 2 O (NH 4 OH)	amoniac
CO	monoxid de carbon
CO2	dioxid de carbon
Sic	carborundum (carbură de siliciu)
PH 3	fosfină
NH3	amoniac
KClO 3	sare berthollet (clorat de potasiu)
(CuOH)2CO3	malachit
CaO	var nestins
Ca(OH)2	var stins
soluție apoasă transparentă de Ca(OH) 2	apa cu lamaie
o suspensie de Ca(OH)2 solid în soluția sa apoasă	lapte de var
K2CO3	potasă
Na2CO3	sodă
Na2CO3∙10H2O	sifon de cristal
MgO	magnezia