Jednou z najdôležitejších úloh chémie je správne zloženie chemických vzorcov. Chemický vzorec je písomné vyjadrenie zloženia chemickej látky pomocou latinského označenia prvkov a indexov. Na správne zostavenie vzorca budeme určite potrebovať periodickú tabuľku a znalosť jednoduchých pravidiel. Sú celkom jednoduché a zapamätajú si ich aj deti.
Ako vytvoriť chemické vzorce
Hlavným pojmom pri zostavovaní chemických vzorcov je „valencia“. Valencia je vlastnosťou jedného prvku držať určitý počet atómov v zlúčenine. Valenciu chemického prvku je možné vidieť v periodickej tabuľke a tiež si musíte pamätať a byť schopní aplikovať jednoduché všeobecné pravidlá.
- Valencia kovu sa vždy rovná číslu skupiny za predpokladu, že je v hlavnej podskupine. Napríklad draslík má valenciu 1 a vápnik má valenciu 2.
- Nekovy sú trochu komplikovanejšie. Nekov môže mať vyššiu a nižšiu mocnosť. Najvyššia valencia sa rovná číslu skupiny. Najnižšiu valenciu možno určiť odčítaním čísla skupiny prvku od osem. V kombinácii s kovmi majú nekovy vždy najnižšiu mocnosť. Kyslík má vždy valenciu 2.
- V zlúčenine dvoch nekovov má najnižšiu mocnosť chemický prvok, ktorý je v periodickej tabuľke umiestnený vpravo a vyššie. Avšak fluór má vždy valenciu 1.
- A ešte jedno dôležité pravidlo pri stanovovaní kurzov! Celkový počet valencií jedného prvku sa musí vždy rovnať celkovému počtu valencií iného prvku!
Upevnime si získané poznatky na príklade zlúčeniny lítia a dusíka. Kov lítium má valenciu 1. Nekovový dusík sa nachádza v skupine 5 a má vyššiu valenciu 5 a nižšiu valenciu 3. Ako už vieme, v zlúčeninách s kovmi majú nekovy vždy nižšiu valenciu. valencia, takže dusík v tomto prípade bude mať valenciu tri. Usporiadame koeficienty a získame požadovaný vzorec: Li 3 N.
Takže jednoducho sme sa naučili skladať chemické vzorce! A pre lepšie zapamätanie si algoritmu na skladanie vzorcov sme pripravili jeho grafické znázornenie.
Kľúčové slová: Chémia 8. ročník. Všetky vzorce a definície, symboly fyzikálnych veličín, merné jednotky, predpony na označenie merných jednotiek, vzťahy medzi jednotkami, chemické vzorce, základné definície, stručne, tabuľky, diagramy.
1. Symboly, názvy a merné jednotky
niektoré fyzikálne veličiny používané v chémii
| Fyzikálne množstvo | Označenie | Jednotka |
| čas | t | s |
| Tlak | p | Pa, kPa |
| Množstvo látky | ν | Krtko |
| Hmotnosť látky | m | kg, g |
| Hmotnostný zlomok | ω | Bezrozmerný |
| Molárna hmota | M | kg/mol, g/mol |
| Molárny objem | Vn | m 3 /mol, l/mol |
| Objem látky | V | m 3, l |
| Objemový zlomok | Bezrozmerný | |
| Relatívna atómová hmotnosť | A r | Bezrozmerný |
| Pán | Bezrozmerný | |
| Relatívna hustota plynu A k plynu B | D B (A) | Bezrozmerný |
| Hustota hmoty | R | kg/m3, g/cm3, g/ml |
| Avogadrova konštanta | N A | 1/mol |
| Absolútna teplota | T | K (Kelvin) |
| Teplota v stupňoch Celzia | t | °C (stupne Celzia) |
| Tepelný účinok chemickej reakcie | Q | kJ/mol |
2. Vzťahy medzi jednotkami fyzikálnych veličín
3. Chemické vzorce v 8. ročníku
4. Základné definície v 8. ročníku
- Atom- najmenšia chemicky nedeliteľná častica látky.
- Chemický prvok- určitý druh atómu.
- Molekula- najmenšia častica látky, ktorá si zachováva svoje zloženie a chemické vlastnosti a skladá sa z atómov.
- Jednoduché látky- látky, ktorých molekuly pozostávajú z atómov rovnakého druhu.
- Komplexné látky- látky, ktorých molekuly pozostávajú z atómov rôznych typov.
- Kvalitatívne zloženie látky ukazuje, z ktorých atómov prvkov pozostáva.
- Kvantitatívne zloženie látky ukazuje počet atómov každého prvku v jeho zložení.
- Chemický vzorec- konvenčné zaznamenávanie kvalitatívneho a kvantitatívneho zloženia látky pomocou chemických značiek a indexov.
- Jednotka atómovej hmotnosti(amu) - jednotka merania atómovej hmotnosti, ktorá sa rovná hmotnosti 1/12 atómu uhlíka 12 C.
- Krtko- množstvo látky, ktoré obsahuje počet častíc rovný počtu atómov v 0,012 kg uhlíka 12C.
- Avogadrova konštanta (Na = 6*10 23 mol -1) - počet častíc obsiahnutých v jednom mole.
- Molová hmotnosť látky (M ) je hmotnosť látky prijatej v množstve 1 mol.
- Relatívna atómová hmotnosť element A r - pomer hmotnosti atómu daného prvku m 0 k 1/12 hmotnosti atómu uhlíka 12 C.
- Relatívna molekulová hmotnosť látok M r - pomer hmotnosti molekuly danej látky k 1/12 hmotnosti atómu uhlíka 12 C. Relatívna molekulová hmotnosť sa rovná súčtu relatívnych atómových hmotností chemických prvkov tvoriacich zlúčeninu, pričom do úvahy počet atómov daného prvku.
- Hmotnostný zlomok chemický prvok ω(X) ukazuje, akú časť relatívnej molekulovej hmotnosti látky X pripadá na daný prvok.
ATÓMOVO-MOLEKULÁRNE VYUČOVANIE
1. Existujú látky s molekulárnou a nemolekulárnou štruktúrou.
2. Medzi molekulami sú medzery, ktorých veľkosť závisí od stavu agregácie látky a teploty.
3. Molekuly sú v nepretržitom pohybe.
4. Molekuly sa skladajú z atómov.
6. Atómy sa vyznačujú určitou hmotnosťou a veľkosťou.
Pri fyzikálnych javoch sa molekuly zachovávajú, pri chemických javoch sa spravidla ničia. Atómy sa počas chemických javov preskupujú a vytvárajú molekuly nových látok.
ZÁKON STÁLÉHO ZLOŽENIA HMOTY
Každá chemicky čistá látka molekulárnej štruktúry, bez ohľadu na spôsob prípravy, má konštantné kvalitatívne a kvantitatívne zloženie.
VALENCE
Valencia je vlastnosť atómu chemického prvku pripojiť alebo nahradiť určitý počet atómov iného prvku.
CHEMICKÁ REAKCIA
Chemická reakcia je jav, v dôsledku ktorého z jednej látky vznikajú ďalšie látky. Reaktanty sú látky, ktoré vstupujú do chemickej reakcie. Reakčné produkty sú látky, ktoré vznikajú ako výsledok reakcie.
Príznaky chemických reakcií:
1. Uvoľňovanie tepla (svetla).
2. Zmena farby.
3. Objaví sa zápach.
4. Tvorba sedimentu.
5. Uvoľňovanie plynu.
- Chemická rovnica- zaznamenávanie chemickej reakcie pomocou chemických vzorcov. Ukazuje, ktoré látky a v akom množstve reagujú a ktoré sa získavajú ako výsledok reakcie.
ZÁKON ZACHOVANIA HMOTY
Hmotnosť látok, ktoré vstúpili do chemickej reakcie, sa rovná hmotnosti látok vytvorených v dôsledku reakcie. V dôsledku chemických reakcií atómy nezmiznú ani sa neobjavia, ale sú preskupené.
Najdôležitejšie triedy anorganických látok
Zhrnutie hodiny „Chémia 8. ročník. Všetky vzorce a definície."
Ďalšia téma: "".
2.1. Chemický jazyk a jeho časti
Ľudstvo používa mnoho rôznych jazykov. Okrem prirodzené jazyky(japončina, angličtina, ruština - spolu viac ako 2,5 tisíc), existujú tiež umelé jazyky napríklad esperanto. Medzi umelými jazykmi sú jazykoch rôzne vedy. Takže v chémii používajú svoje vlastné, chemický jazyk.
Chemický jazyk– systém symbolov a pojmov určený na stručné, výstižné a vizuálne zaznamenávanie a prenos chemických informácií.
Správa napísaná vo väčšine prirodzených jazykov je rozdelená na vety, vety na slová a slová na písmená. Ak nazývame vety, slová a písmená časťami jazyka, potom vieme identifikovať podobné časti v chemickom jazyku (tabuľka 2).
Tabuľka 2Časti chemického jazyka
Nie je možné okamžite ovládať akýkoľvek jazyk, to platí aj pre chemický jazyk. Preto sa zatiaľ zoznámite len so základmi tohto jazyka: naučte sa nejaké „písmená“, naučte sa chápať význam „slov“ a „viet“. Na konci tejto kapitoly vám bude predstavený mená chemické látky sú neoddeliteľnou súčasťou chemického jazyka. Pri štúdiu chémie sa budú vaše znalosti chemického jazyka rozširovať a prehlbovať.
CHEMICKÝ JAZYK.
1. Aké umelé jazyky poznáte (okrem tých, ktoré sú uvedené v texte učebnice)?
2. Ako sa prirodzené jazyky líšia od umelých?
3. Myslíte si, že je možné opísať chemické javy bez použitia chemického jazyka? Ak nie, prečo nie? Ak áno, aké by boli výhody a nevýhody takéhoto opisu?
2.2. Symboly chemických prvkov
Symbol chemického prvku predstavuje prvok samotný alebo jeden atóm tohto prvku.
Každý takýto symbol je skrátený latinský názov chemického prvku pozostávajúci z jedného alebo dvoch písmen latinskej abecedy (latinskú abecedu nájdete v prílohe 1). Symbol sa píše s veľkým písmenom. Symboly, ako aj ruské a latinské názvy niektorých prvkov sú uvedené v tabuľke 3. Sú tam uvedené aj informácie o pôvode latinských názvov. Neexistuje žiadne všeobecné pravidlo pre výslovnosť symbolov, preto Tabuľka 3 ukazuje aj „čítanie“ symbolu, teda ako sa tento symbol číta v chemickom vzorci.
V ústnom prejave nie je možné nahradiť názov prvku symbolom, ale v ručne písaných alebo tlačených textoch je to povolené, ale neodporúča sa. V súčasnosti je známych 110 chemických prvkov, z ktorých 109 má názvy a symboly schválené Medzinárodnou organizáciou Únia čistej a aplikovanej chémie (IUPAC).
Tabuľka 3 poskytuje informácie len o 33 prvkoch. To sú prvky, s ktorými sa pri štúdiu chémie stretnete ako prvé. Ruské mená (v abecednom poradí) a symboly všetkých prvkov sú uvedené v prílohe 2.
Tabuľka 3.Názvy a značky niektorých chemických prvkov
názov |
||||
latinčina |
Písanie |
|||
| - | Písanie |
Pôvod |
- | - |
| Dusík | N itrogénium | Z gréčtiny "narodiť sa ledka" | "sk" | |
| hliník | Al uminium | Z lat. "kamenec" | "hliník" | |
| argón | Ar gon | Z gréčtiny "neaktívne" | "argón" | |
| bárium | Ba rium | Z gréčtiny "ťažký" | "bárium" | |
| Bor | B orum | Z arabčiny "biely minerál" | "bór" | |
| bróm | Br omum | Z gréčtiny "smradľavý" | "bróm" | |
| Vodík | H vodík | Z gréčtiny "pôrod do vody" | "popol" | |
| hélium | On lium | Z gréčtiny " Slnko" | "hélium" | |
| Železo | Fe rrum | Z lat. "meč" | "ferrum" | |
| Zlato | Au rum | Z lat. "pálenie" | "aurum" | |
| jód | ja odum | Z gréčtiny " fialový" | "jód" | |
| Draslík | K alium | Z arabčiny "lúh" | "draslík" | |
| Vápnik | Ca lcium | Z lat. "vápenec" | "vápnik" | |
| Kyslík | O xygenium | Z gréčtiny "kyselinotvorný" | "O" | |
| kremík | Si licium | Z lat. "flint" | "kremík" | |
| Krypton | Kr ypton | Z gréčtiny "skrytý" | "krypton" | |
| magnézium | M a g nesium | Z názvu polostrov Magnesia | "horčík" | |
| mangán | M a n ganum | Z gréčtiny "čistenie" | "mangán" | |
| Meď | Cu slivka | Z gréčtiny názov O. Cyprus | "cuprum" | |
| Sodík | Na trium | Z arabčiny, "detergent" | "sodík" | |
| Neon | Nie na | Z gréčtiny " Nový" | "neon" | |
| nikel | Ni ccolum | Od neho. "Mikulášsky medený" | "nikel" | |
| Merkúr | H ydrar g yrum | lat. "tekuté striebro" | "hydrargyrum" | |
| Viesť | P lum b hm | Z lat. názvy zliatiny olova a cínu. | "plumbum" | |
| Síra | S ulfur | Zo sanskrtu "horľavý prášok" | "es" | |
| Strieborná | A r g entum | Z gréčtiny " svetlo" | "argentum" | |
| Uhlík | C arboneum | Z lat. "uhlie" | "tse" | |
| Fosfor | P fosfor | Z gréčtiny "nosič svetla" | "peh" | |
| Fluór | F luorum | Z lat. sloveso "plynúť" | "fluór" | |
| Chlór | Cl orum | Z gréčtiny "zelený" | "chlór" | |
| Chromium | C h r omium | Z gréčtiny "farbivo" | "chróm" | |
| Cézium | C ae s ium | Z lat. "modrá obloha" | "cézium" | |
| Zinok | Z i n cum | Od neho. "cín" | "zinok" | |
2.3. Chemické vzorce
Používa sa na označenie chemických látok chemické vzorce.
V prípade molekulárnych látok môže chemický vzorec označovať jednu molekulu tejto látky.
Informácie o látke sa môžu líšiť, takže sú rôzne typy chemických vzorcov.
V závislosti od úplnosti informácií sú chemické vzorce rozdelené do štyroch hlavných typov: prvoky,
molekulárne, štrukturálne A priestorové.
Dolné indexy v najjednoduchšom vzorci nemajú spoločného deliteľa.
Index "1" sa vo vzorcoch nepoužíva.
Príklady najjednoduchších vzorcov: voda - H 2 O, kyslík - O, síra - S, oxid fosforečný - P 2 O 5, bután - C 2 H 5, kyselina fosforečná - H 3 PO 4, chlorid sodný (jedlá soľ) - NaCl.
Najjednoduchší vzorec vody (H 2 O) ukazuje, že zloženie vody zahŕňa prvok vodík(H) a prvok kyslík(O) a v akejkoľvek časti (časť je časť niečoho, čo možno rozdeliť bez straty svojich vlastností.) vody je počet atómov vodíka dvojnásobkom počtu atómov kyslíka.
Počet častíc, počítajúc do toho počet atómov, označené latinským písmenom N. Označenie počtu atómov vodíka - N H, a počet atómov kyslíka je N O, to môžeme napísať
Alebo N H: N O = 2:1.
Najjednoduchší vzorec kyseliny fosforečnej (H3PO4) ukazuje, že kyselina fosforečná obsahuje atómy vodík, atómy fosfor a atómov kyslík a pomer počtu atómov týchto prvkov v akejkoľvek časti kyseliny fosforečnej je 3:1:4, tzn.
NH: N P: N O = 3:1:4.
Najjednoduchší vzorec je možné zostaviť pre akúkoľvek individuálnu chemickú látku a pre molekulárnu látku je navyše možné zostaviť molekulový vzorec.
Príklady molekulových vzorcov: voda - H 2 O, kyslík - O 2, síra - S 8, oxid fosforečný - P 4 O 10, bután - C 4 H 10, kyselina fosforečná - H 3 PO 4.
Nemolekulárne látky nemajú molekulárne vzorce.
Postupnosť zápisu symbolov prvkov v jednoduchých a molekulárnych vzorcoch je určená pravidlami chemického jazyka, s ktorými sa zoznámite pri štúdiu chémie. Informácie prenášané týmito vzorcami nie sú ovplyvnené sekvenciou symbolov.
Zo znakov odrážajúcich štruktúru látok budeme zatiaľ používať len valenčný zdvih("pomlčka"). Tento znak ukazuje na prítomnosť medzi atómami tzv kovalentná väzba(o aký typ pripojenia ide a aké sú jeho vlastnosti, sa dozviete čoskoro).
V molekule vody je atóm kyslíka spojený jednoduchými (jednoduchými) väzbami s dvoma atómami vodíka, ale atómy vodíka nie sú navzájom spojené. Presne to jasne ukazuje štruktúrny vzorec vody. 
Ďalší príklad: molekula síry S8. V tejto molekule tvorí 8 atómov síry osemčlenný kruh, v ktorom je každý atóm síry spojený s dvoma ďalšími atómami jednoduchými väzbami. Porovnajte štruktúrny vzorec síry s trojrozmerným modelom jej molekuly znázorneným na obr. 3. Upozorňujeme, že štruktúrny vzorec síry nevyjadruje tvar jej molekuly, ale ukazuje iba postupnosť spojenia atómov kovalentnými väzbami.
Štrukturálny vzorec kyseliny fosforečnej ukazuje, že v molekule tejto látky je jeden zo štyroch atómov kyslíka spojený iba s atómom fosforu dvojitou väzbou a atóm fosforu je zase spojený s tromi ďalšími atómami kyslíka jednoduchými väzbami. . Každý z týchto troch atómov kyslíka je tiež spojený jednoduchou väzbou s jedným z troch atómov vodíka prítomných v molekule.
Porovnajte nasledujúci trojrozmerný model molekuly metánu s jej priestorovým, štruktúrnym a molekulárnym vzorcom:
|
|
|
V priestorovom vzorci metánu klinovité valenčné ťahy akoby v perspektíve ukazujú, ktorý z atómov vodíka je „nám bližšie“ a ktorý „ďalej od nás“.
Niekedy priestorový vzorec označuje dĺžky väzieb a uhly medzi väzbami v molekule, ako je znázornené na príklade molekuly vody.
Nemolekulárne látky neobsahujú molekuly. Pre pohodlie chemických výpočtov v nemolekulárnej látke, tzv jednotka vzorca.
Príklady zloženia vzorcových jednotiek niektorých látok: 1) oxid kremičitý (kremenný piesok, kremeň) SiO 2 – vzorcová jednotka pozostáva z jedného atómu kremíka a dvoch atómov kyslíka; 2) chlorid sodný (kuchynská soľ) NaCl – jednotka vzorca pozostáva z jedného atómu sodíka a jedného atómu chlóru; 3) železo Fe - vzorcová jednotka pozostáva z jedného atómu železa Podobne ako molekula, vzorcová jednotka je najmenšia časť látky, ktorá si zachováva svoje chemické vlastnosti.
Tabuľka 4
Informácie prenášané rôznymi typmi vzorcov
Typ vzorca |
Informácie sprostredkované vzorcom. |
|
| Najjednoduchšie Molekulárna Štrukturálne Priestorový |
|
|
Uvažujme teraz na príkladoch, aké informácie nám poskytujú rôzne typy vzorcov.
1. Látka: octová kyselina. Najjednoduchší vzorec je CH20, molekulový vzorec je C2H402, štruktúrny vzorec
Najjednoduchší vzorec nám to hovorí
1) kyselina octová obsahuje uhlík, vodík a kyslík;
2) v tejto látke sa počet atómov uhlíka vzťahuje na počet atómov vodíka a počet atómov kyslíka, ako 1: 2: 1, tj. N H: N C: N O = 1:2:1.
Molekulový vzorec dodáva, že
3) v molekule kyseliny octovej sú 2 atómy uhlíka, 4 atómy vodíka a 2 atómy kyslíka.
Štrukturálny vzorec dodáva, že
4, 5) v molekule sú dva atómy uhlíka navzájom spojené jednoduchou väzbou; jeden z nich je navyše spojený s tromi atómami vodíka, každý s jednoduchou väzbou, a druhý s dvoma atómami kyslíka, jeden s dvojitou väzbou a druhý s jednoduchou väzbou; posledný atóm kyslíka je ešte spojený jednoduchou väzbou so štvrtým atómom vodíka.
2. Látka: chlorid sodný.
Najjednoduchší vzorec je NaCl.
1) Chlorid sodný obsahuje sodík a chlór.
2) V tejto látke sa počet atómov sodíka rovná počtu atómov chlóru.
3. Látka: železo.
Najjednoduchší vzorec je Fe.
1) Táto látka obsahuje iba železo, to znamená, že je to jednoduchá látka.
4. Látka: kyselina trimetafosforečná . Najjednoduchší vzorec je HPO 3, molekulový vzorec je H 3 P 3 O 9, štruktúrny vzorec
1) Kyselina trimetafosforečná obsahuje vodík, fosfor a kyslík.
2) N H: N P: N O = 1:1:3.
3) Molekula pozostáva z troch atómov vodíka, troch atómov fosforu a deviatich atómov kyslíka.
4, 5) Tri atómy fosforu a tri atómy kyslíka, ktoré sa striedajú, tvoria šesťčlenný cyklus. Všetky spojenia v cykle sú jednoduché. Každý atóm fosforu je navyše spojený s dvoma ďalšími atómami kyslíka, jedným dvojitou väzbou a druhým jednoduchou väzbou. Každý z troch atómov kyslíka spojených jednoduchými väzbami s atómami fosforu je tiež spojený jednoduchou väzbou s atómom vodíka.
| Kyselina fosforečná – H3PO4(iný názov je kyselina ortofosforečná) je priehľadná, bezfarebná, kryštalická látka molekulárnej štruktúry, ktorá sa topí pri 42 o C. Táto látka sa veľmi dobre rozpúšťa vo vode a dokonca absorbuje vodnú paru zo vzduchu (hygroskopická). Kyselina fosforečná sa vyrába vo veľkých množstvách a používa sa predovšetkým pri výrobe fosfátových hnojív, ale aj v chemickom priemysle, pri výrobe zápaliek a dokonca aj v stavebníctve. Okrem toho sa kyselina fosforečná používa pri výrobe cementu v zubnej technike a je súčasťou mnohých liekov. Táto kyselina je pomerne lacná, takže v niektorých krajinách, ako sú Spojené štáty americké, sa do osviežujúcich nápojov pridáva veľmi čistá kyselina fosforečná, vysoko zriedená vodou, ktorá nahrádza drahú kyselinu citrónovú. |
| Metán - CH 4. Ak máte doma plynový sporák, tak sa s touto látkou stretávate každý deň: zemný plyn, ktorý horí v horákoch vášho sporáka, pozostáva z 95 % metánu. Metán je bezfarebný plyn bez zápachu s bodom varu –161 o C. Po zmiešaní so vzduchom je výbušný, čo vysvetľuje výbuchy a požiare, ku ktorým niekedy dochádza v uhoľných baniach (iný názov pre metán je horľavina). Tretí názov pre metán - bažinový plyn - je spôsobený skutočnosťou, že bubliny tohto konkrétneho plynu stúpajú zo dna močiarov, kde sa tvoria v dôsledku činnosti určitých baktérií. V priemysle sa metán používa ako palivo a surovina na výrobu iných látok.Metán je najjednoduchší uhľovodík. Do tejto triedy látok patrí aj etán (C 2 H 6), propán (C 3 H 8), etylén (C 2 H 4), acetylén (C 2 H 2) a mnohé ďalšie látky. |
Tabuľka 5.Príklady rôznych typov vzorcov pre niektoré látky-
Chémia je veda o látkach, ich vlastnostiach a premenách
.
Teda, ak sa látkam okolo nás nič nestane, tak to o chémii neplatí. Čo však znamená „nič sa nedeje“? Ak nás na poli náhle zastihla búrka a boli sme všetci mokrí, ako sa hovorí, „na kožu“, nejde o premenu: šaty boli predsa suché, ale zmokli.
Ak napríklad vezmete železný klinec, opilujete ho a potom zostavíte železné piliny (Fe) , potom to nie je tiež premena: bol tam klinec - stal sa z neho prášok. Ale ak potom zostavíte zariadenie a vykonáte získavanie kyslíka (O2): Zahriať manganistan draselný(KMpO 4) a zbierajte kyslík do skúmavky a potom do nej vložte tieto rozžeravené železné piliny, potom sa rozhoria jasným plameňom a po spálení sa zmenia na hnedý prášok. A toto je tiež premena. Kde je teda chémia? Napriek tomu, že sa v týchto príkladoch mení tvar (železný klinec) a stav oblečenia (suché, mokré), nejde o premeny. Faktom je, že samotný klinec bol hmotou (železom) a zostal tak aj napriek svojmu odlišnému tvaru a naše oblečenie absorbovalo vodu z dažďa a potom ju odparilo do atmosféry. Samotná voda sa nezmenila. Aké sú teda premeny z chemického hľadiska?
Z chemického hľadiska sú premeny také javy, ktoré sú sprevádzané zmenou zloženia látky. Vezmime si ako príklad ten istý klinec. Nezáleží na tom, aký tvar nadobudol po vypilovaní, ale na kúskoch, ktoré sa z neho pozbierali železné piliny umiestnený v kyslíkovej atmosfére - premenil sa na oxid železitý(Fe 2 O 3 ) . Takže sa predsa len niečo zmenilo? Áno, zmenilo sa to. Existovala látka nazývaná klinec, ale pod vplyvom kyslíka sa vytvorila nová látka - oxid prvkužľaza. Molekulárna rovnica Túto transformáciu možno znázorniť nasledujúcimi chemickými symbolmi:
4Fe + 3O2 = 2Fe203 (1)
Pre niekoho nezasväteného v chémii okamžite vznikajú otázky. Čo je to „molekulárna rovnica“, čo je Fe? Prečo sú čísla „4“, „3“, „2“? Aké sú malé čísla „2“ a „3“ vo vzorci Fe 2 O 3? To znamená, že je čas vyriešiť všetko v poriadku.
Známky chemických prvkov.
Napriek tomu, že chémia sa začína študovať v 8. ročníku a niektorí ešte skôr, mnohí poznajú skvelého ruského chemika D.I.Mendelejeva. A samozrejme jeho slávna „Periodická tabuľka chemických prvkov“. Inak, jednoduchšie, sa nazýva „Periodická tabuľka“.
V tejto tabuľke sú prvky usporiadané v príslušnom poradí. K dnešnému dňu je ich známych asi 120. Názvy mnohých prvkov sú nám známe už dlho. Sú to: železo, hliník, kyslík, uhlík, zlato, kremík. Predtým sme tieto slová používali bez rozmýšľania, stotožňovali sme ich s predmetmi: železná skrutka, hliníkový drôt, kyslík v atmosfére, zlatý prsteň atď. atď. Ale v skutočnosti všetky tieto látky (skrutka, drôt, krúžok) pozostávajú z ich zodpovedajúcich prvkov. Celý paradox spočíva v tom, že prvku sa nemožno dotknúť ani ho vybrať. Ako to? Sú v periodickej tabuľke, ale nemôžete ich vziať! Áno presne. Chemický prvok je abstraktný (to znamená abstraktný) pojem a používa sa v chémii, ako aj v iných vedách, na výpočty, zostavovanie rovníc a riešenie problémov. Každý prvok sa líši od druhého tým, že má svoju vlastnú charakteristiku elektronická konfigurácia atómu. Počet protónov v jadre atómu sa rovná počtu elektrónov v jeho orbitáloch. Napríklad vodík je prvok č.1. Jeho atóm pozostáva z 1 protónu a 1 elektrónu. Hélium je prvok #2. Jeho atóm pozostáva z 2 protónov a 2 elektrónov. Lítium je prvok #3. Jeho atóm pozostáva z 3 protónov a 3 elektrónov. Darmstadtium – prvok č.110. Jeho atóm pozostáva zo 110 protónov a 110 elektrónov.
Každý prvok je označený určitým symbolom, latinskými písmenami, a má určité čítanie preložené z latinčiny. Symbol má napríklad vodík "N", čítané ako „hydrogenium“ alebo „popol“. Kremík má symbol „Si“ čítaný ako „kremík“. Merkúr má symbol "Hg" a číta sa ako "hydrargyrum". A tak ďalej. Všetky tieto zápisy nájdete v ktorejkoľvek učebnici chémie pre 8. ročník. Teraz nám ide hlavne o to, aby sme pochopili, že pri skladaní chemických rovníc je potrebné pracovať s uvedenými symbolmi prvkov.
Jednoduché a zložité látky.
Označenie rôznych látok jednotlivými symbolmi chemických prvkov (Hg ortuť, Fe železo, Cu meď, Zn zinok, Al hliník) v podstate označujeme jednoduché látky, teda látky pozostávajúce z atómov rovnakého typu (obsahujúcich rovnaký počet protónov a neutrónov v atóme). Napríklad, ak látky železo a síra interagujú, rovnica bude mať nasledujúcu písomnú formu:
Fe + S = FeS (2)
Medzi jednoduché látky patria kovy (Ba, K, Na, Mg, Ag), ako aj nekovy (S, P, Si, Cl 2, N 2, O 2, H 2). Okrem toho treba venovať pozornosť
osobitnú pozornosť venujte skutočnosti, že všetky kovy sú označené jedinými symbolmi: K, Ba, Ca, Al, V, Mg atď., a nekovy sú buď jednoduché symboly: C, S, P alebo môžu mať rôzne indexy, ktoré označujú ich molekulová štruktúra: H 2, Cl 2, O 2, J 2, P 4, S 8. V budúcnosti to bude veľmi dôležité pri skladaní rovníc. Nie je vôbec ťažké uhádnuť, že zložité látky sú látky tvorené z atómov rôznych typov, napr.
1). Oxidy:
oxid hlinitý Al203, 
oxid sodný Na2O,
oxid meďnatý CuO,
oxid zinočnatý ZnO,
oxid titaničitý Ti2O3,
oxid uhoľnatý alebo oxid uhoľnatý (+2) CO,
oxid sírový (+6) TAK 3
2). dôvody:
hydroxid železitý(+3) Fe(OH)3,
hydroxid meďnatý Cu(OH)2,
hydroxid draselný alebo alkalický draslík KOH,
hydroxid sodný NaOH.
3). Kyseliny:
kyselina chlorovodíková HCl,
kyselina sírová H2SO3,
Kyselina dusičná HNO3
4). Soli:
tiosíran sodný Na2S203,
síran sodný alebo Glauberova soľ Na2SO4,
uhličitan vápenatý alebo vápenec CaCO 3,
chlorid meďnatý CuCl2
5). Organické látky:
octan sodný CH 3 COONa,
metán CH 4,
acetylén C2H2,
glukózy C6H1206
Nakoniec, keď sme prišli na štruktúru rôznych látok, môžeme začať písať chemické rovnice.
Chemická rovnica.
Samotné slovo „rovnica“ je odvodené od slova „vyrovnať“, t.j. rozdeliť niečo na rovnaké časti. V matematike tvoria rovnice takmer samotnú podstatu tejto vedy. Môžete napríklad zadať jednoduchú rovnicu, v ktorej sa ľavá a pravá strana bude rovnať „2“:
40: (9 + 11) = (50 x 2): (80 – 30);
A v chemických rovniciach ten istý princíp: ľavá a pravá strana rovnice musí zodpovedať rovnakému počtu atómov a prvkov, ktoré sa na nich podieľajú. Alebo, ak je daná iónová rovnica, tak v nej počet častíc musí spĺňať aj túto požiadavku. Chemická rovnica je konvenčné znázornenie chemickej reakcie pomocou chemických vzorcov a matematických symbolov. Chemická rovnica vo svojej podstate odráža jednu alebo druhú chemickú reakciu, to znamená proces interakcie látok, počas ktorého vznikajú nové látky. Napríklad je potrebné napísať molekulovú rovnicu reakcie, na ktorých sa zúčastňujú chlorid bárnatý BaCl2 a kyselina sírová H 2 SO 4. V dôsledku tejto reakcie vzniká nerozpustná zrazenina - síran bárnatý BaSO 4 a kyselina chlorovodíková HCl:
BaCl2 + H2S04 = BaS04 + 2HCl (3)
V prvom rade je potrebné pochopiť, že veľké číslo „2“ stojace pred látkou HCl sa nazýva koeficient a malé čísla „2“, „4“ podľa vzorcov BaCl 2, H 2 SO 4, BaSO 4 sa nazývajú indexy. Koeficienty aj indexy v chemických rovniciach fungujú ako multiplikátory, nie súčty. Ak chcete správne napísať chemickú rovnicu, potrebujete priraďte koeficienty v rovnici reakcie. Teraz začnime počítať atómy prvkov na ľavej a pravej strane rovnice. Na ľavej strane rovnice: látka BaCl 2 obsahuje 1 atóm bária (Ba), 2 atómy chlóru (Cl). V látke H 2 SO 4: 2 atómy vodíka (H), 1 atóm síry (S) a 4 atómy kyslíka (O). Na pravej strane rovnice: v látke BaSO 4 je 1 atóm bária (Ba), 1 atóm síry (S) a 4 atómy kyslíka (O), v látke HCl: 1 atóm vodíka (H) a 1 chlór. atóm (Cl). Z toho vyplýva, že na pravej strane rovnice je počet atómov vodíka a chlóru polovičný ako na ľavej strane. Preto pred vzorec HCl na pravej strane rovnice je potrebné uviesť koeficient „2“. Ak teraz spočítame počet atómov prvkov, ktoré sa zúčastňujú tejto reakcie, vľavo aj vpravo, dostaneme nasledujúcu rovnováhu:
Na oboch stranách rovnice sú počty atómov prvkov zúčastňujúcich sa reakcie rovnaké, preto je zložená správne.
Chemická rovnica a chemické reakcie
Ako sme už zistili, chemické rovnice sú odrazom chemických reakcií. Chemické reakcie sú také javy, počas ktorých dochádza k premene jednej látky na druhú. Medzi ich rozmanitosťou možno rozlíšiť dva hlavné typy:
1). Reakcie zlúčenín
2). Reakcie rozkladu.
Drvivá väčšina chemických reakcií patrí k adičným reakciám, pretože pri jednotlivej látke môže zriedkavo dôjsť k zmenám v jej zložení, ak nie je vystavená vonkajším vplyvom (rozpúšťanie, zahrievanie, vystavenie svetlu). Nič necharakterizuje chemický jav alebo reakciu lepšie ako zmeny, ku ktorým dochádza pri interakcii dvoch alebo viacerých látok. Takéto javy sa môžu vyskytnúť spontánne a môžu byť sprevádzané zvýšením alebo znížením teploty, svetelnými efektmi, zmenami farby, tvorbou sedimentov, uvoľňovaním plynných produktov a hlukom.
Pre prehľadnosť uvádzame niekoľko rovníc odrážajúcich procesy zložených reakcií, počas ktorých získame chlorid sodný(NaCl), chlorid zinočnatý(ZnCl2), zrazenina chloridu strieborného(AgCl), chlorid hlinitý(AlCl 3)
Cl2 + 2Na = 2NaCl (4)
CuCl2 + Zn = ZnCl2 + Cu (5)
AgN03 + KCl = AgCl + 2KN03 (6)
3HCl + Al(OH)3 = AlCl3 + 3H20 (7)
Medzi reakciami zlúčeniny je potrebné osobitne spomenúť nasledujúce: : substitúcia (5), výmena (6), a ako špeciálny prípad výmennej reakcie - reakcie neutralizácia (7).
Substitučné reakcie zahŕňajú tie, v ktorých atómy jednoduchej látky nahradia atómy jedného z prvkov v komplexnej látke. V príklade (5) atómy zinku nahrádzajú atómy medi z roztoku CuCl2, zatiaľ čo zinok prechádza do rozpustnej soli ZnCl2 a meď sa uvoľňuje z roztoku v kovovom stave.
Výmenné reakcie zahŕňajú také reakcie, pri ktorých si dve zložité látky vymieňajú svoje základné časti. V prípade reakcie (6) tvoria rozpustné soli AgNO 3 a KCl, keď sa oba roztoky zlúčia, nerozpustnú zrazeninu AgCl soli. Zároveň si vymieňajú svoje základné časti - katiónov a aniónov. K aniónom NO 3 sa pridávajú katióny draslíka K + a k aniónom Cl - katióny striebra Ag +.
Špeciálnym, špeciálnym prípadom výmenných reakcií je neutralizačná reakcia. Neutralizačné reakcie zahŕňajú také reakcie, pri ktorých kyseliny reagujú so zásadami, čo vedie k tvorbe soli a vody. V príklade (7) kyselina chlorovodíková HCl reaguje so zásadou Al(OH)3 za vzniku soli AlCl3 a vody. V tomto prípade dochádza k výmene katiónov hliníka Al 3+ zo zásady za anióny Cl - z kyseliny. Čo sa stane na konci neutralizácia kyseliny chlorovodíkovej.
Medzi rozkladné reakcie patria tie, pri ktorých z jednej komplexnej látky vznikajú dve alebo viac nových jednoduchých alebo zložitých látok, ale jednoduchšieho zloženia. Príklady reakcií zahŕňajú reakcie, pri ktorých sa 1) rozkladá. Dusičnan draselný(KNO 3) s tvorbou dusitanu draselného (KNO 2) a kyslíka (O 2); 2). Manganistan draselný(KMnO 4): vzniká manganistan draselný (K 2 MnO 4), oxid mangánu(Mn02) a kyslík (02); 3). Uhličitan vápenatý resp mramor; v procese sa tvoria uhličitýplynu(CO2) a oxid vápenatý(CaO)
2KN03 = 2KN02 + O2 (8)
2KMn04 = K2MnO4 + Mn02 + O2 (9)
CaC03 = CaO + CO2 (10)
Pri reakcii (8) vzniká z komplexnej látky jedna komplexná a jedna jednoduchá látka. V reakcii (9) sú dve zložité a jedna jednoduchá. V reakcii (10) sú dve zložité látky, ale jednoduchšie v zložení
Všetky triedy komplexných látok podliehajú rozkladu:
1). Oxidy: oxid strieborný 2Ag20 = 4Ag + O2 (11)
2). Hydroxidy: hydroxid železitý 2Fe(OH)3 = Fe203 + 3H20 (12)
3). Kyseliny: kyselina sírová H2S04 = S03 + H20 (13)
4). Soli: uhličitan vápenatý CaC03 = CaO + CO2 (14)
5). Organické látky: alkoholová fermentácia glukózy
C6H1206 = 2C2H5OH + 2C02 (15)
Podľa inej klasifikácie možno všetky chemické reakcie rozdeliť do dvoch typov: reakcie, ktoré uvoľňujú teplo, sa nazývajú exotermický, a reakcie, ktoré sa vyskytujú pri absorpcii tepla - endotermický. Kritériom pre takéto procesy je tepelný účinok reakcie. Exotermické reakcie spravidla zahŕňajú oxidačné reakcie, t.j. napríklad interakcia s kyslíkom spaľovanie metánu:
CH4 + 202 = C02 + 2H20 + Q (16)
a na endotermické reakcie - už uvedené rozkladné reakcie (11) - (15). Znak Q na konci rovnice udáva, či sa teplo počas reakcie uvoľňuje (+Q) alebo absorbuje (-Q):
CaC03 = CaO+C02 - Q (17)
Môžete tiež zvážiť všetky chemické reakcie podľa typu zmeny stupňa oxidácie prvkov zapojených do ich premien. Napríklad v reakcii (17) prvky, ktoré sa jej zúčastňujú, nemenia svoje oxidačné stavy:
Ca +2 C +4 O 3 -2 = Ca + 2 O -2 + C +4 O 2 -2 (18)
A v reakcii (16) prvky menia svoje oxidačné stavy:
2Mg0+020 = 2Mg+20-2
Reakcie tohto typu sú redox . Budú sa posudzovať samostatne. Na zostavenie rovníc pre reakcie tohto typu musíte použiť metóda polovičnej reakcie a aplikovať rovnica elektronickej rovnováhy.
Po predstavení rôznych typov chemických reakcií môžete pristúpiť k princípu skladania chemických rovníc, alebo inak povedané k výberu koeficientov na ľavej a pravej strane.
Mechanizmy na zostavovanie chemických rovníc.
Nech už chemická reakcia patrí k akémukoľvek typu, jej záznam (chemická rovnica) musí zodpovedať podmienke, že počet atómov pred a po reakcii je rovnaký.
Existujú rovnice (17), ktoré nevyžadujú vyrovnanie, t.j. umiestnenie koeficientov. Ale vo väčšine prípadov, ako v príkladoch (3), (7), (15), je potrebné vykonať opatrenia zamerané na vyrovnanie ľavej a pravej strany rovnice. Aké zásady treba v takýchto prípadoch dodržiavať? Existuje nejaký systém na výber kurzov? Existuje, a nielen jeden. Takéto systémy zahŕňajú:
1). Výber koeficientov podľa daných vzorcov.
2). Kompilácia podľa valencií reagujúcich látok.
3). Usporiadanie reagujúcich látok podľa oxidačných stavov.
V prvom prípade sa predpokladá, že poznáme vzorce reagujúcich látok pred reakciou aj po nej. Napríklad podľa nasledujúcej rovnice:
N2 + O2 →N203 (19)
Všeobecne sa uznáva, že kým nie je dosiahnutá rovnosť medzi atómami prvkov pred a po reakcii, znamienko rovnosti (=) sa do rovnice neumiestňuje, ale je nahradené šípkou (→). Teraz prejdime k samotnej úprave. Na ľavej strane rovnice sú 2 atómy dusíka (N 2) a dva atómy kyslíka (O 2) a na pravej strane sú dva atómy dusíka (N 2) a tri atómy kyslíka (O 3). Netreba to vyrovnávať v počte atómov dusíka, ale v kyslíku je potrebné dosiahnuť rovnosť, keďže pred reakciou boli zapojené dva atómy a po reakcii tri atómy. Urobme nasledujúci diagram:
pred reakciou za reakciou
O 2 O 3
Určme najmenší násobok medzi daným počtom atómov, bude to „6“.
O 2 O 3
\ 6 /
Vydeľme toto číslo na ľavej strane kyslíkovej rovnice „2“. Dostaneme číslo „3“ a vložíme ho do rovnice, ktorú treba vyriešiť:
N2 + 302 ->N203
Číslo „6“ pre pravú stranu rovnice tiež vydelíme „3“. Dostaneme číslo „2“ a tiež ho vložíme do rovnice, ktorú treba vyriešiť:
N2 + 302 -> 2N203
Počty atómov kyslíka na ľavej a pravej strane rovnice sa rovnali, každý po 6 atómoch:
Počet atómov dusíka na oboch stranách rovnice však nebude navzájom zodpovedať:
Ľavý má dva atómy, pravý má štyri atómy. Preto, aby sa dosiahla rovnosť, je potrebné zdvojnásobiť množstvo dusíka na ľavej strane rovnice a nastaviť koeficient na „2“:
Pozoruje sa teda rovnosť dusíka a vo všeobecnosti má rovnica tvar:
2N 2 + 3О 2 → 2N 2 О 3
Teraz do rovnice môžete namiesto šípky vložiť znamienko rovnosti:
2N 2 + 3О 2 = 2N 2 О 3 (20)
Uveďme si ďalší príklad. Je uvedená nasledujúca reakčná rovnica:
P + Cl2 → PCl5
Na ľavej strane rovnice je 1 atóm fosforu (P) a dva atómy chlóru (Cl 2) a na pravej strane je jeden atóm fosforu (P) a päť atómov kyslíka (Cl 5). Netreba to vyrovnávať v počte atómov fosforu, ale z hľadiska chlóru je potrebné dosiahnuť rovnosť, keďže pred reakciou boli zapojené dva atómy a po reakcii päť atómov. Urobme nasledujúci diagram:
pred reakciou za reakciou
Cl2Cl5
Určme najmenší násobok medzi daným počtom atómov, bude to „10“.
Cl2Cl5
\ 10 /
Toto číslo na ľavej strane rovnice pre chlór vydeľte „2“. Dostaneme číslo „5“ a vložíme ho do rovnice, ktorú treba vyriešiť:
P + 5Cl2 → PCl5
Číslo „10“ pre pravú stranu rovnice tiež vydelíme „5“. Dostaneme číslo „2“ a tiež ho vložíme do rovnice, ktorú treba vyriešiť:
P + 5Cl2 -> 2PCl5
Počet atómov chlóru na ľavej a pravej strane rovnice sa rovnal, každý po 10 atómoch:
Počet atómov fosforu na oboch stranách rovnice však nebude navzájom zodpovedať:
Preto, aby sa dosiahla rovnosť, je potrebné zdvojnásobiť množstvo fosforu na ľavej strane rovnice nastavením koeficientu „2“:
Pozoruje sa teda rovnosť pre fosfor a vo všeobecnosti má rovnica tvar:
2Р + 5Cl2 = 2РCl5 (21)
Pri skladaní rovníc podľa valencií musí byť dané určenie valencie a nastaviť hodnoty pre najznámejšie prvky. Valencia je jedným z predtým používaných pojmov, ale v súčasnosti sa nepoužíva v mnohých školských programoch. Ale s jeho pomocou je ľahšie vysvetliť princípy zostavovania rovníc chemických reakcií. Valencia sa chápe ako počet chemických väzieb, ktoré môže atóm vytvoriť s iným alebo inými atómami . Valencia nemá znamienko (+ alebo -) a označuje sa rímskymi číslicami, zvyčajne nad symbolmi chemických prvkov, napríklad:
Odkiaľ pochádzajú tieto hodnoty? Ako ich použiť pri písaní chemických rovníc? Číselné hodnoty valencií prvkov sa zhodujú s ich skupinovým číslom Periodickej tabuľky chemických prvkov od D.I. Mendeleeva (tabuľka 1).
Pre ostatné prvky valenčné hodnoty môžu mať iné hodnoty, ale nikdy nie väčšie ako číslo skupiny, v ktorej sa nachádzajú. Navyše pre párne čísla skupín (IV a VI) majú valencie prvkov iba párne hodnoty a pre nepárne môžu mať párne aj nepárne hodnoty (tabuľka 2).
Samozrejme, existujú výnimky z hodnôt valencie pre niektoré prvky, ale v každom konkrétnom prípade sú tieto body zvyčajne špecifikované. Teraz uvažujme o všeobecnom princípe skladania chemických rovníc na základe daných valencií pre určité prvky. Najčastejšie je táto metóda prijateľná v prípade zostavovania rovníc chemických reakcií zlúčenín jednoduchých látok, napríklad pri interakcii s kyslíkom ( oxidačné reakcie). Povedzme, že potrebujete zobraziť oxidačnú reakciu hliník. Pripomeňme si však, že kovy sú označené jednotlivými atómami (Al) a nekovy v plynnom stave sú označené indexmi „2“ - (O 2). Najprv si napíšme všeobecnú reakčnú schému:
Al + О 2 →AlО
V tejto fáze ešte nie je známe, aký by mal byť správny pravopis pre oxid hlinitý. A práve v tejto fáze nám príde na pomoc znalosť mocností prvkov. Pre hliník a kyslík ich dajme nad očakávaný vzorec tohto oxidu:
III II
Al O
Potom, „kríž“ na „kríž“ pre tieto symboly prvkov, umiestnime zodpovedajúce indexy dole:
III II
Al203
Zloženie chemickej zlúčeniny Al203 stanovený. Ďalší diagram reakčnej rovnice bude mať tvar:
Al+02 →Al203
Zostáva len vyrovnať jeho ľavú a pravú časť. Postupujme rovnako ako pri skladaní rovnice (19). Vyrovnajme počty atómov kyslíka nájdením najmenšieho násobku:
pred reakciou za reakciou
O 2 O 3
\ 6 /
Vydeľme toto číslo na ľavej strane kyslíkovej rovnice „2“. Dostaneme číslo „3“ a vložíme ho do riešenej rovnice. Číslo „6“ pre pravú stranu rovnice tiež vydelíme „3“. Dostaneme číslo „2“ a tiež ho vložíme do rovnice, ktorú treba vyriešiť:
Al + 302 → 2Al203
Na dosiahnutie rovnosti v hliníku je potrebné upraviť jeho množstvo na ľavej strane rovnice nastavením koeficientu na „4“:
4Al + 302 → 2Al203
Takto sa pozoruje rovnosť pre hliník a kyslík a vo všeobecnosti rovnica nadobudne svoju konečnú podobu:
4Al + 3O2 = 2Al203 (22)
Pomocou valenčnej metódy môžete predpovedať, aká látka vzniká pri chemickej reakcii a ako bude vyzerať jej vzorec. Predpokladajme, že zlúčenina reagovala s dusíkom a vodíkom so zodpovedajúcimi valenciami III a I. Napíšme všeobecnú reakčnú schému:
N2 + N2 -> NH
Pre dusík a vodík dajme valencie nad očakávaný vzorec tejto zlúčeniny:
Ako predtým, „kríž“ na „kríž“ pre tieto symboly prvkov, uveďme zodpovedajúce indexy nižšie:
III I
NH 3
Ďalší diagram reakčnej rovnice bude mať tvar:
N2 + N2 -> NH3
Ak sa rovnáme známym spôsobom, cez najmenší násobok vodíka rovný „6“, získame požadované koeficienty a rovnicu ako celok:
N2 + 3H2 = 2NH3 (23)
Pri skladaní rovníc podľa oxidačné stavy reaktantov, je potrebné pripomenúť, že oxidačný stav konkrétneho prvku je počet elektrónov prijatých alebo odovzdaných počas chemickej reakcie. Oxidačný stav v zlúčeninách V zásade sa numericky zhoduje s valenčnými hodnotami prvku. Líšia sa však znakom. Napríklad pre vodík je valencia I a oxidačný stav je (+1) alebo (-1). Pre kyslík je valencia II a oxidačný stav -2. Pre dusík sú valencie I, II, III, IV, V a oxidačné stavy sú (-3), (+1), (+2), (+3), (+4), (+5). , atď. . Oxidačné stavy prvkov najčastejšie používaných v rovniciach sú uvedené v tabuľke 3.
Pri zložených reakciách je princíp zostavovania rovníc podľa oxidačných stavov rovnaký ako pri zostavovaní podľa valencií. Uveďme napríklad rovnicu pre oxidáciu chlóru kyslíkom, v ktorej chlór tvorí zlúčeninu s oxidačným stavom +7. Zapíšme si očakávanú rovnicu:
Cl2 + O2 -> ClO
Umiestnime oxidačné stavy zodpovedajúcich atómov nad navrhovanú zlúčeninu ClO:
Rovnako ako v predchádzajúcich prípadoch zistíme, že je to potrebné zložený vzorec bude mať podobu:
7 -2
Cl207
Reakčná rovnica bude mať nasledujúci tvar:
Cl2 + O2 -> Cl207
Rovnosťou pre kyslík, nájdením najmenšieho násobku medzi dvoma a siedmimi, ktorý sa rovná „14“, nakoniec stanovíme rovnosť:
2Cl2 + 702 = 2Cl207 (24)
Pri skladaní výmenných, neutralizačných a substitučných reakcií sa musí použiť trochu iná metóda s oxidačnými stavmi. V niektorých prípadoch je ťažké zistiť: aké zlúčeniny vznikajú pri interakcii zložitých látok?
Ako zistiť: čo sa stane v reakčnom procese?
Ako viete, aké reakčné produkty môžu vzniknúť počas konkrétnej reakcie? Čo napríklad vzniká pri reakcii dusičnanu bárnatého a síranu draselného?
Ba(N03)2 + K2S04 →?
Možno BaK 2 (NO 3) 2 + SO 4? Alebo Ba + NO 3 SO 4 + K 2? Alebo niečo iné? Samozrejme, počas tejto reakcie vznikajú nasledujúce zlúčeniny: BaS04 a KNO3. Ako sa to pozná? A ako správne písať vzorce látok? Začnime tým, čo sa najčastejšie prehliada: samotný pojem „výmenná reakcia“. To znamená, že pri týchto reakciách látky navzájom menia svoje zložky. Keďže výmenné reakcie sa väčšinou uskutočňujú medzi zásadami, kyselinami alebo soľami, časti, s ktorými sa budú vymieňať, sú katióny kovov (Na +, Mg 2+, Al 3+, Ca 2+, Cr 3+), ióny H + resp. OH -, anióny - zvyšky kyselín, (Cl -, NO 3 2-, SO 3 2-, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3-). Vo všeobecnosti môže byť výmenná reakcia uvedená v nasledujúcom zápise:
Kt1An1 + Kt2An1 = Kt1An2 + Kt2An1 (25)
Kde Kt1 a Kt2 sú kovové katióny (1) a (2) a An1 a An2 sú ich zodpovedajúce anióny (1) a (2). V tomto prípade je potrebné vziať do úvahy, že v zlúčeninách pred a po reakcii sú katióny vždy inštalované na prvom mieste a anióny sú na druhom mieste. Ak teda dôjde k reakcii chlorid draselný A dusičnanu strieborného, oba v rozpustenom stave
KCl + AgN03 →
potom v jeho procese vznikajú látky KNO 3 a AgCl a zodpovedajúca rovnica bude mať tvar:
KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl (26)
Počas neutralizačných reakcií sa protóny z kyselín (H +) spoja s hydroxylovými aniónmi (OH -) za vzniku vody (H 2 O):
HCl + KOH = KCl + H20 (27)
Oxidačné stavy katiónov kovov a náboje aniónov kyslých zvyškov sú uvedené v tabuľke rozpustnosti látok (kyselín, solí a zásad vo vode). Vodorovná čiara ukazuje katióny kovov a zvislá čiara ukazuje anióny zvyškov kyselín.
Na základe toho je pri zostavovaní rovnice pre výmennú reakciu najprv potrebné stanoviť na ľavej strane oxidačné stavy častíc prijímaných v tomto chemickom procese. Napríklad musíte napísať rovnicu pre interakciu medzi chloridom vápenatým a uhličitanom sodným. Vytvorme počiatočný diagram tejto reakcie:
CaCl + NaC03 →
Ca 2+ Cl - + Na + CO 3 2- →
Po vykonaní už známej akcie „kríž“ na „kríž“ určíme skutočné vzorce východiskových látok:
CaCl2 + Na2C03 ->
Na základe princípu výmeny katiónov a aniónov (25) stanovíme predbežné vzorce pre látky vznikajúce počas reakcie:
CaCl2 + Na2C03 -> CaC03 + NaCl
Umiestnime zodpovedajúce náboje nad ich katióny a anióny:
Ca 2+ CO 3 2- + Na + Cl -
Vzorce látok napísané správne, v súlade s nábojmi katiónov a aniónov. Vytvorme úplnú rovnicu, vyrovnávajúc jej ľavú a pravú stranu pre sodík a chlór:
CaCl2 + Na2C03 = CaC03 + 2NaCl (28)
Ako ďalší príklad uvádzame rovnicu neutralizačnej reakcie medzi hydroxidom bárnatým a kyselinou fosforečnou:
VaON + NPO 4 →
Umiestnime zodpovedajúce náboje na katióny a anióny:
Ba2+ OH - + H + P04 3- →
Poďme určiť skutočné vzorce východiskových látok:
Ba(OH)2 + H3P04 ->
Na základe princípu výmeny katiónov a aniónov (25) vytvoríme predbežné vzorce pre látky vytvorené počas reakcie, berúc do úvahy, že počas výmennej reakcie musí byť jednou z látok nevyhnutne voda:
Ba(OH)2 + H3PO4 → Ba2+ PO43- + H20
Poďme určiť správny zápis pre vzorec soli vytvorenej počas reakcie:
Ba(OH)2 + H3PO4 → Ba3(PO4)2 + H20
Vyrovnáme ľavú stranu rovnice pre bárium:
3Ba (OH) 2 + H3PO4 → Ba3(PO4)2 + H20
Pretože na pravej strane rovnice sa zvyšok kyseliny ortofosforečnej odoberá dvakrát, (PO 4) 2, potom na ľavej strane je tiež potrebné zdvojnásobiť jeho množstvo:
3Ba (OH)2 + 2H3PO4 → Ba3(P04)2 + H20
Zostáva zodpovedať počtu atómov vodíka a kyslíka na pravej strane vody. Keďže vľavo je celkový počet atómov vodíka 12, vpravo musí zodpovedať aj dvanástim, preto pred vzorcom vody je potrebné nastavte koeficient„6“ (keďže molekula vody už má 2 atómy vodíka). Pre kyslík je tiež pozorovaná rovnosť: vľavo je 14 a vpravo 14. Rovnica má teda správny napísaný tvar:
3Ba (OH)2 + 2H3P04 → Ba3(P04)2 + 6H20 (29)
Možnosť chemických reakcií
Svet pozostáva z veľkého množstva rôznych látok. Množstvo variantov chemických reakcií medzi nimi je tiež nevyčísliteľné. Ale môžeme po napísaní tejto alebo tej rovnice na papier povedať, že jej bude zodpovedať chemická reakcia? Existuje mylná predstava, že ak je to správne nastaviť šance v rovnici, potom to bude v praxi realizovateľné. Napríklad, ak vezmeme roztok kyseliny sírovej a vložte ju do nej zinok, potom môžete pozorovať proces vývoja vodíka:
Zn+ H2S04 = ZnS04 + H2 (30)
Ak sa však do rovnakého roztoku nakvapká meď, proces vývoja plynu nebude pozorovaný. Reakcia nie je realizovateľná.
Cu+ H2SO4 ≠
Ak sa vezme koncentrovaná kyselina sírová, bude reagovať s meďou:
Cu + 2H2S04 = CuS04 + S02 + 2H20 (31)
Pri reakcii (23) medzi plynmi dusík a vodík pozorujeme termodynamická rovnováha, tie. koľko molekúl za jednotku času vzniká amoniak NH 3, rovnaké množstvo sa ich rozloží späť na dusík a vodík. Posun chemickej rovnováhy možno dosiahnuť zvýšením tlaku a znížením teploty
N2 + 3H2 = 2NH3
Ak vezmete roztok hydroxidu draselného a vylejte to na neho roztok síranu sodného, potom nebudú pozorované žiadne zmeny, reakcia nebude realizovateľná:
KOH + Na2S04 ≠
Roztok chloridu sodného pri interakcii s brómom netvorí bróm, napriek tomu, že túto reakciu možno klasifikovať ako substitučnú reakciu:
NaCl + Br2≠
Aké sú dôvody takýchto nezrovnalostí? Ide o to, že nestačí len správne určiť zložené vzorce, je potrebné poznať špecifiká interakcie kovov s kyselinami, šikovne používať tabuľku rozpustnosti látok a poznať pravidlá substitúcie v radoch aktivít kovov a halogénov. Tento článok načrtáva len tie najzákladnejšie princípy ako priraďte koeficienty v reakčných rovniciach, Ako písať molekulové rovnice, Ako určiť zloženie chemickej zlúčeniny.
Chémia ako veda je mimoriadne rôznorodá a mnohostranná. Vyššie uvedený článok odráža len malú časť procesov vyskytujúcich sa v reálnom svete. Typy, termochemické rovnice, elektrolýza, procesy organickej syntézy a oveľa, oveľa viac. Ale o tom v ďalších článkoch.
webová stránka, pri kopírovaní celého materiálu alebo jeho časti je potrebný odkaz na zdroj.
No a aby sme naše zoznámenie s alkoholmi dokončili, uvediem aj vzorec ďalšej známej látky – cholesterolu. Nie každý vie, že ide o jednosýtny alkohol!
|`/`\\`|<`|w>`\`/|<`/w$color(red)HO$color()>\/`|0/`|/\<`|w>|_q_q_q<-dH>:a_q|0<|dH>`/<`|wH>`\|dH; #a_(A-72)<_(A-120,d+)>-/-/<->`\
Hydroxylovú skupinu som v ňom označil červenou farbou.
Karboxylové kyseliny
Každý vinár vie, že víno by sa malo skladovať bez prístupu vzduchu. Inak vykysne. Chemici však poznajú dôvod – ak k alkoholu pridáte ďalší atóm kyslíka, získate kyselinu.Pozrime sa na vzorce kyselín, ktoré sa získavajú z alkoholov, ktoré už poznáme:
| Látka | Kostrový vzorec | Hrubý vzorec | ||
|---|---|---|---|---|
| Kyselina metánová (kyselina mravčia) |
H/C'|O|\OH | HCOOH | O///OH | |
| Kyselina etánová (octová kyselina) |
H-C-C\0-H; H|#C|H | CH3-COOH | /`|O|\OH | |
| Kyselina propánová (kyselina metyloctová) |
H-C-C-C\0-H; H|#2|H; H|#3|H | CH3-CH2-COOH | \/`|O|\OH | |
| Kyselina butánová (kyselina maslová) |
H-C-C-C-C\0-H; H|#2|H; H|#3|H; H|#4|H | CH3-CH2-CH2-COOH | /\/`|O|\OH | |
| Zovšeobecnený vzorec | (R)-C\O-H | (R)-COOH alebo (R)-C02H | (R)/`|O|\OH |
Charakteristickým znakom organických kyselín je prítomnosť karboxylovej skupiny (COOH), ktorá dáva takýmto látkam kyslé vlastnosti.
Kto skúsil ocot, vie, že je veľmi kyslý. Dôvodom je prítomnosť kyseliny octovej v ňom. Stolový ocot zvyčajne obsahuje 3 až 15 % kyseliny octovej a zvyšok (väčšinou) vodu. Konzumácia kyseliny octovej v nezriedenej forme predstavuje nebezpečenstvo pre život.
Karboxylové kyseliny môžu mať viacero karboxylových skupín. V tomto prípade sa nazývajú: dibázický, tribasic atď...
Potravinárske výrobky obsahujú mnoho ďalších organických kyselín. Tu je len niekoľko z nich:
Názov týchto kyselín zodpovedá potravinárskym výrobkom, v ktorých sú obsiahnuté. Mimochodom, všimnite si, že tu sú kyseliny, ktoré majú tiež hydroxylovú skupinu, charakteristickú pre alkoholy. Takéto látky sú tzv hydroxykarboxylové kyseliny(alebo hydroxykyseliny).
V spodnej časti sa pod každou z kyselín nachádza znak určujúci názov skupiny organických látok, do ktorej patrí.
Radikáli
Radikály sú ďalším pojmom, ktorý ovplyvnil chemické vzorce. Samotné slovo pozná snáď každý, no v chémii nemajú radikáli nič spoločné s politikmi, rebelmi a inými občanmi s aktívnym postavením.
Tu sú to len fragmenty molekúl. A teraz prídeme na to, čím sú výnimočné a zoznámime sa s novým spôsobom písania chemických vzorcov.
Zovšeobecnené vzorce už boli v texte viackrát spomenuté: alkoholy - (R)-OH a karboxylové kyseliny - (R)-COOH. Dovoľte mi pripomenúť, že -OH a -COOH sú funkčné skupiny. Ale R je radikál. Nie nadarmo je zobrazovaný ako písmeno R.
Aby sme boli konkrétnejší, monovalentný radikál je časť molekuly, ktorej chýba jeden atóm vodíka. Ak odpočítate dva atómy vodíka, dostanete dvojmocný radikál.
Radikáli v chémii dostali svoje vlastné mená. Niektoré z nich dokonca dostali latinské označenia podobné označeniam prvkov. A okrem toho, niekedy vo vzorcoch môžu byť radikály označené v skrátenej forme, ktorá viac pripomína hrubé vzorce.
To všetko ukazuje nasledujúca tabuľka.
| názov | Štrukturálny vzorec | Označenie | Stručný vzorec | Príklad alkoholu | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Metyl | CH3-() | ja | CH3 | (Me)-OH | CH30H | |
| Etyl | CH3-CH2-() | Et | C2H5 | (Et)-OH | C2H5OH | |
| Prerezal som sa | CH3-CH2-CH2-() | Pr | C3H7 | (Pr)-OH | C3H7OH | |
| izopropyl | H3C\CH(*`/H3C*)-() | i-Pr | C3H7 | (i-Pr)-OH | (CH3)2CHOH | |
| fenyl | `/`=`\//-\\-{} | Ph | C6H5 | (Ph)-OH | C6H5OH | |
Myslím, že tu je všetko jasné. Chcem vás len upozorniť na stĺpec, kde sú uvedené príklady alkoholov. Niektoré radikály sú napísané vo forme, ktorá sa podobá hrubému vzorcu, ale funkčná skupina je napísaná oddelene. Napríklad CH3-CH2-OH sa zmení na C2H5OH.
A pre rozvetvené reťazce, ako je izopropyl, sa používajú štruktúry s konzolami.
Existuje aj taký fenomén ako voľné radikály. Sú to radikály, ktoré sa z nejakého dôvodu oddelili od funkčných skupín. V tomto prípade je porušené jedno z pravidiel, s ktorými sme začali študovať vzorce: počet chemických väzieb už nezodpovedá valencii jedného z atómov. Alebo môžeme povedať, že jedno zo spojení sa na jednom konci otvorí. Voľné radikály zvyčajne žijú krátky čas, pretože molekuly majú tendenciu vrátiť sa do stabilného stavu.
Úvod do dusíka. Amines
Navrhujem zoznámiť sa s ďalším prvkom, ktorý je súčasťou mnohých organických zlúčenín. Toto dusíka.
Označuje sa latinským písmenom N a má valenciu tri.
Pozrime sa, aké látky sa získajú, ak sa k známym uhľovodíkom pridá dusík:
| Látka | Rozšírený štruktúrny vzorec | Zjednodušený štruktúrny vzorec | Kostrový vzorec | Hrubý vzorec |
|---|---|---|---|---|
| aminometán (metylamín) |
H-C-N\H;H|#C|H | CH3-NH2 | \NH2 | |
| Aminoetán (etylamín) |
H-C-C-N\H;H|#C|H;H|#3|H | CH3-CH2-NH2 | /\NH2 | |
| Dimetylamín | H-C-N<`|H>-C=H; H|#-3|H; H|#2|H | $L(1,3)H/N<_(A80,w+)CH3>\dCH3 | /N<_(y-.5)H>\ | |
| aminobenzén (anilín) |
H\N|C\\C|C<\H>`//C<|H>`\C<`/H>`||C<`\H>/ | NH2|C\\CH|CH`//C<_(y.5)H>`\HC`||HC/ | NH2|\|`/`\`|/_o | |
| trietylamín | $sklon(45)H-C-C/N\C-C-H;H|#2|H; H|#3|H; H|#5|H;H|#6|H; #N`|C<`-H><-H>`|C<`-H><-H>`|H | CH3-CH2-N<`|CH2-CH3>-CH2-CH3 | \/N<`|/>\| |
Ako ste už pravdepodobne uhádli z názvov, všetky tieto látky sú zjednotené pod všeobecným názvom amíny. Funkčná skupina ()-NH2 sa nazýva aminoskupina. Tu sú niektoré všeobecné vzorce amínov:
Vo všeobecnosti tu neexistujú žiadne špeciálne inovácie. Ak sú vám tieto vzorce jasné, môžete sa bezpečne pustiť do ďalšieho štúdia organickej chémie pomocou učebnice alebo internetu.
Ale rád by som hovoril aj o vzorcoch v anorganickej chémii. Uvidíte, aké ľahké bude ich pochopenie po preštudovaní štruktúry organických molekúl.
Racionálne vzorce
Netreba dospieť k záveru, že anorganická chémia je jednoduchšia ako organická chémia. Samozrejme, anorganické molekuly majú tendenciu vyzerať oveľa jednoduchšie, pretože nemajú tendenciu vytvárať zložité štruktúry ako uhľovodíky. Potom však musíme študovať viac ako sto prvkov, ktoré tvoria periodickú tabuľku. A tieto prvky majú tendenciu kombinovať sa podľa svojich chemických vlastností, ale s mnohými výnimkami.
Takže nič z toho vám nepoviem. Témou môjho článku sú chemické vzorce. A s nimi je všetko relatívne jednoduché.
Najčastejšie sa používa v anorganickej chémii racionálne vzorce. A teraz zistíme, ako sa líšia od tých, ktoré už poznáme.
Najprv sa zoznámime s ďalším prvkom – vápnikom. Toto je tiež veľmi častý prvok.
Je určený Ca a má valenciu dve. Pozrime sa, aké zlúčeniny tvorí s uhlíkom, kyslíkom a vodíkom, ktoré poznáme.
| Látka | Štrukturálny vzorec | Racionálny vzorec | Hrubý vzorec |
|---|---|---|---|
| Oxid vápenatý | Ca=0 | CaO | |
| Hydroxid vápenatý | H-O-Ca-O-H | Ca(OH)2 | |
| Uhličitan vápenatý | $sklon(45)Ca`/O\C|O`|/O`\#1 | CaC03 | |
| Hydrogénuhličitan vápenatý | HO/`|O|\O/Ca\O/`|O|\OH | Ca(HC03)2 | |
| Kyselina uhličitá | H|O\C|O`|/O`|H | H2CO3 |
Na prvý pohľad vidíte, že racionálny vzorec je niečo medzi štruktúrnym a hrubým vzorcom. Zatiaľ ale nie je celkom jasné, ako sa získavajú. Aby ste pochopili význam týchto vzorcov, musíte zvážiť chemické reakcie, na ktorých sa látky zúčastňujú.
Vápnik vo svojej čistej forme je mäkký biely kov. V prírode sa nevyskytuje. Ale je celkom možné ho kúpiť v chemickom obchode. Zvyčajne sa skladuje v špeciálnych nádobách bez prístupu vzduchu. Pretože vo vzduchu reaguje s kyslíkom. V skutočnosti sa to v prírode nevyskytuje.
Takže reakcia vápnika s kyslíkom:
2Ca + O2 -> 2CaO
Číslo 2 pred vzorcom látky znamená, že do reakcie sú zapojené 2 molekuly.
Vápnik a kyslík produkujú oxid vápenatý. Táto látka sa v prírode nevyskytuje, pretože reaguje s vodou:
CaO + H2O -> Ca(OH2)
Výsledkom je hydroxid vápenatý. Ak sa bližšie pozriete na jeho štruktúrny vzorec (v predchádzajúcej tabuľke), môžete vidieť, že je tvorený jedným atómom vápnika a dvoma hydroxylovými skupinami, ktoré už poznáme.
Toto sú zákony chémie: ak sa k organickej látke pridá hydroxylová skupina, získa sa alkohol a ak sa pridá ku kovu, získa sa hydroxid.
Ale hydroxid vápenatý sa v prírode nevyskytuje kvôli prítomnosti oxidu uhličitého vo vzduchu. Myslím, že každý počul o tomto plyne. Vzniká pri dýchaní ľudí a zvierat, spaľovaní uhlia a ropných produktov, pri požiaroch a sopečných erupciách. Preto je vždy prítomný vo vzduchu. Ale tiež sa celkom dobre rozpúšťa vo vode a vytvára kyselinu uhličitú:
CO2 + H2O<=>H2CO3
Podpísať<=>znamená, že reakcia môže prebiehať v oboch smeroch za rovnakých podmienok.
Hydroxid vápenatý rozpustený vo vode teda reaguje s kyselinou uhličitou a mení sa na mierne rozpustný uhličitan vápenatý:
Ca(OH)2 + H2C03 -> CaC03"|v" + 2H20
Šípka nadol znamená, že v dôsledku reakcie sa látka vyzráža.
Pri ďalšom kontakte uhličitanu vápenatého s oxidom uhličitým v prítomnosti vody dochádza k reverzibilnej reakcii za vzniku kyslej soli - hydrogénuhličitanu vápenatého, ktorý je vysoko rozpustný vo vode
CaCO3 + CO2 + H2O<=>Ca(HC03)2
Tento proces ovplyvňuje tvrdosť vody. Keď teplota stúpne, hydrogénuhličitan sa premení späť na uhličitan. Preto sa v regiónoch s tvrdou vodou tvorí vodný kameň v kanvici.
Krieda, vápenec, mramor, tuf a mnohé ďalšie minerály sú z veľkej časti zložené z uhličitanu vápenatého. Nachádza sa aj v koraloch, lastúrach mäkkýšov, zvieracích kostiach atď.
Ak sa však uhličitan vápenatý zahrieva na veľmi vysokú teplotu, zmení sa na oxid vápenatý a oxid uhličitý.
Tento krátky príbeh o cykle vápnika v prírode by mal vysvetliť, prečo sú potrebné racionálne vzorce. Takže racionálne vzorce sú napísané tak, aby boli viditeľné funkčné skupiny. V našom prípade je to:
Okrem toho jednotlivé prvky - Ca, H, O (v oxidoch) - sú tiež nezávislé skupiny.Ióny
Myslím, že je čas zoznámiť sa s iónmi. Toto slovo pozná snáď každý. A po preštudovaní funkčných skupín nás nič nestojí zistiť, aké sú tieto ióny.
Vo všeobecnosti je povaha chemických väzieb zvyčajne taká, že niektoré prvky sa elektrónov vzdávajú, zatiaľ čo iné ich získavajú. Elektróny sú častice so záporným nábojom. Prvok s plným počtom elektrónov má nulový náboj. Ak dal elektrón, jeho náboj sa stal kladným, a ak ho prijal, stal sa záporným. Napríklad vodík má iba jeden elektrón, ktorého sa celkom ľahko vzdáva a mení sa na kladný ión. V chemických vzorcoch je na to špeciálny záznam:
H2O<=>H^+ + OH^-
Tu to vidíme ako výsledok elektrolytická disociácia voda sa rozkladá na kladne nabitý vodíkový ión a záporne nabitú OH skupinu. Ión OH^- sa nazýva hydroxidový ión. Nemalo by sa zamieňať s hydroxylovou skupinou, ktorá nie je iónom, ale súčasťou nejakého druhu molekuly. Znamienko + alebo - v pravom hornom rohu ukazuje náboj iónu.
Ale kyselina uhličitá nikdy neexistuje ako samostatná látka. V skutočnosti ide o zmes vodíkových iónov a uhličitanových iónov (alebo bikarbonátových iónov):
H2CO3 = H^+ + HCO3^-<=>2H^+ + CO3^2-
Uhličitanový ión má náboj 2-. To znamená, že k nej boli pridané dva elektróny.
Záporne nabité ióny sa nazývajú anióny. Typicky tieto zahŕňajú kyslé zvyšky.
Pozitívne nabité ióny - katiónov. Najčastejšie ide o vodík a kovy.
A tu pravdepodobne úplne pochopíte význam racionálnych vzorcov. Najprv sa do nich zapíše katión a za ním anión. Aj keď vzorec neobsahuje žiadne poplatky.
Pravdepodobne už tušíte, že ióny možno opísať nielen racionálnymi vzorcami. Tu je kostrový vzorec hydrogénuhličitanového aniónu:
Tu je náboj označený priamo vedľa atómu kyslíka, ktorý dostal elektrón navyše, a preto stratil jednu čiaru. Jednoducho povedané, každý elektrón navyše znižuje počet chemických väzieb znázornených v štruktúrnom vzorci. Na druhej strane, ak má niektorý uzol štruktúrneho vzorca znamienko +, potom má ďalšiu palicu. Ako vždy, túto skutočnosť je potrebné demonštrovať na príklade. Ale medzi látkami, ktoré sú nám známe, nie je jediný katión, ktorý by pozostával z niekoľkých atómov.
A takou látkou je amoniak. Jeho vodný roztok sa často nazýva amoniak a je súčasťou každej súpravy prvej pomoci. Amoniak je zlúčenina vodíka a dusíka a má racionálny vzorec NH3. Zvážte chemickú reakciu, ktorá nastane, keď sa amoniak rozpustí vo vode:
NH3 + H2O<=>NH4^+ + OH^-
To isté, ale pomocou štruktúrnych vzorcov:
H|N<`/H>\H + H-O-H<=>H|N^+<_(A75,w+)H><_(A15,d+)H>'/H + O'^-#-H
Na pravej strane vidíme dva ióny. Vznikli v dôsledku pohybu jedného atómu vodíka z molekuly vody na molekulu amoniaku. Ale tento atóm sa pohyboval bez svojho elektrónu. Anión je nám už známy – ide o hydroxidový ión. A katión sa volá amónny. Vykazuje vlastnosti podobné kovom. Napríklad sa môže spojiť s kyslým zvyškom. Látka vytvorená zlúčením amónia s uhličitanovým aniónom sa nazýva uhličitan amónny: (NH4)2CO3.
Tu je reakčná rovnica pre interakciu amónia s uhličitanovým aniónom, napísaná vo forme štruktúrnych vzorcov:
2H|N^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H + O^-\C|O`|/O^-<=>H|N^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H`|0O^-\C|O`|/O^-|0H_(A-15,d-)N^+<_(A105,w+)H><\H>`|H
Ale v tejto forme je reakčná rovnica uvedená na demonštračné účely. Rovnice zvyčajne používajú racionálne vzorce:
2NH4^+ + CO3^2-<=>(NH4)2C03
Hill systém
Môžeme teda predpokladať, že sme už študovali štruktúrne a racionálne vzorce. Ale je tu ešte jeden problém, ktorý stojí za to zvážiť podrobnejšie. Ako sa hrubé vzorce líšia od racionálnych?
Vieme, prečo sa racionálny vzorec kyseliny uhličitej píše H2CO3, a nie inak. (Najskôr sú na rade dva vodíkové katióny, po ktorých nasleduje uhličitanový anión.) Ale prečo je hrubý vzorec napísaný CH2O3?
V zásade možno racionálny vzorec kyseliny uhličitej považovať za skutočný vzorec, pretože neobsahuje žiadne opakujúce sa prvky. Na rozdiel od NH4OH alebo Ca(OH)2.
Na hrubé vzorce sa však veľmi často používa dodatočné pravidlo, ktoré určuje poradie prvkov. Pravidlo je celkom jednoduché: uhlík je umiestnený ako prvý, potom vodík a potom zostávajúce prvky v abecednom poradí.
Takže vychádza CH2O3 - uhlík, vodík, kyslík. Toto sa nazýva Hill systém. Používa sa takmer vo všetkých chemických referenčných knihách. A aj v tomto článku.
Trochu o systéme easyChem
Namiesto záveru by som rád hovoril o systéme easyChem. Je navrhnutý tak, aby sa všetky vzorce, ktoré sme tu rozoberali, dali jednoducho vložiť do textu. V skutočnosti sú všetky vzorce v tomto článku nakreslené pomocou easyChem.
Prečo vôbec potrebujeme nejaký systém na odvodzovanie vzorcov? Ide o to, že štandardným spôsobom zobrazovania informácií v internetových prehliadačoch je hypertextový značkovací jazyk (HTML). Je zameraný na spracovanie textových informácií.
Racionálne a hrubé vzorce môžu byť zobrazené pomocou textu. Dokonca aj niektoré zjednodušené štruktúrne vzorce môžu byť napísané aj v texte, napríklad alkohol CH3-CH2-OH. Aj keď na to by ste museli použiť nasledujúci záznam v HTML: CH 3-CH 2-OH.
To samozrejme spôsobuje určité ťažkosti, ale dá sa s nimi žiť. Ale ako znázorniť štruktúrny vzorec? V zásade môžete použiť jednopriestorové písmo:
H H | | H-C-C-O-H | | H H Samozrejme, že to nevyzerá veľmi pekne, ale je to tiež uskutočniteľné.
Skutočný problém nastáva pri pokuse nakresliť benzénové kruhy a pri použití skeletálnych vzorcov. Iná cesta okrem pripojenia rastrového obrázku nezostáva. Rastre sú uložené v samostatných súboroch. Prehliadače môžu obsahovať obrázky vo formáte gif, png alebo jpeg.
Na vytvorenie takýchto súborov je potrebný grafický editor. Napríklad Photoshop. Ale poznám Photoshop už viac ako 10 rokov a môžem s istotou povedať, že je veľmi zle vhodný na zobrazovanie chemických vzorcov.
Molekulárne editory sa s touto úlohou vyrovnávajú oveľa lepšie. Ale s veľkým počtom vzorcov, z ktorých každý je uložený v samostatnom súbore, je celkom ľahké sa v nich zmiasť.
Napríklad počet vzorcov v tomto článku je . Zobrazujú sa vo forme grafických obrázkov (ostatné pomocou nástrojov HTML).
Systém easyChem umožňuje ukladať všetky vzorce priamo do HTML dokumentu v textovej forme. Podľa mňa je to veľmi pohodlné.
Okrem toho sa hrubé vzorce v tomto článku počítajú automaticky. Pretože easyChem funguje v dvoch fázach: najprv sa textový popis prevedie do informačnej štruktúry (grafu) a potom je možné na tejto štruktúre vykonávať rôzne akcie. Medzi nimi možno zaznamenať nasledujúce funkcie: výpočet molekulovej hmotnosti, prevod na hrubý vzorec, kontrola možnosti výstupu ako text, grafické a textové vykresľovanie.
Preto som na prípravu tohto článku použil iba textový editor. Navyše som nemusel premýšľať o tom, ktorý zo vzorcov bude grafický a ktorý textový.
Tu je niekoľko príkladov, ktoré odhaľujú tajomstvo prípravy textu článku: Popisy z ľavého stĺpca sa automaticky premenia na vzorce v druhom stĺpci.
V prvom riadku je popis racionálneho vzorca veľmi podobný zobrazenému výsledku. Jediný rozdiel je v tom, že číselné koeficienty sa zobrazujú interlineárne.
V druhom riadku je rozšírený vzorec uvedený vo forme troch samostatných reťazcov oddelených symbolom; Myslím, že je ľahké vidieť, že textový popis v mnohých ohľadoch pripomína činnosti, ktoré by boli potrebné na zobrazenie vzorca ceruzkou na papieri.
Tretí riadok ukazuje použitie šikmých čiar pomocou symbolov \ a /. Znak ` (backtick) znamená, že čiara je nakreslená sprava doľava (alebo zdola nahor).
Oveľa podrobnejšia dokumentácia o používaní systému easyChem je tu.
Dovoľte mi dokončiť tento článok a zaželať vám veľa šťastia pri štúdiu chémie.
