Chemické vlastnosti látok sa prejavujú rôznymi chemickými reakciami.

Premeny látok sprevádzané zmenou ich zloženia a (alebo) štruktúry sa nazývajú chemické reakcie. Často sa vyskytuje nasledujúca definícia: chemická reakcia Proces premeny východiskových látok (činidiel) na konečné látky (produkty) sa nazýva tzv.

Chemické reakcie sú zapísané pomocou chemických rovníc a schém obsahujúcich vzorce východiskových materiálov a reakčných produktov. V chemických rovniciach, na rozdiel od schém, je počet atómov každého prvku rovnaký na ľavej a pravej strane, čo odráža zákon zachovania hmotnosti.

Na ľavej strane rovnice sú napísané vzorce východiskových látok (činidiel), na pravej strane - látky získané v dôsledku chemickej reakcie (produkty reakcie, konečné látky). Rovnaké znamienko spájajúce ľavú a pravú stranu znamená, že celkový počet atómov látok zúčastňujúcich sa reakcie zostáva konštantný. To sa dosiahne umiestnením celočíselných stechiometrických koeficientov pred vzorce, ktoré ukazujú kvantitatívne pomery medzi reaktantmi a reakčnými produktmi.

Chemické rovnice môžu obsahovať ďalšie informácie o vlastnostiach reakcie. Ak chemická reakcia prebieha pod vplyvom vonkajších vplyvov (teplota, tlak, žiarenie atď.), je to označené príslušným symbolom, zvyčajne nad (alebo „pod“) znakom rovnosti.

Obrovské množstvo chemických reakcií možno zoskupiť do niekoľkých typov reakcií, ktoré sa vyznačujú presne definovanými znakmi.

Ako klasifikačné znaky je možné vybrať nasledovné:

1. Počet a zloženie východiskových látok a reakčných produktov.

2. Súhrnný stav reaktantov a reakčných produktov.

3. Počet fáz, v ktorých sa nachádzajú účastníci reakcie.

4. Charakter prenášaných častíc.

5. Možnosť priebehu reakcie v smere dopredu a dozadu.

6. Znak tepelného efektu rozdeľuje všetky reakcie na: exotermický reakcie prebiehajúce s exo-efektom - uvoľnením energie vo forme tepla (Q> 0, ∆H<0):

C + O2 \u003d CO2 + Q

a endotermický reakcie prebiehajúce s endo efektom - absorpciou energie vo forme tepla (Q<0, ∆H >0):

N2 + O2 \u003d 2NO - Q.

Takéto reakcie sú termochemické.

Pozrime sa podrobnejšie na každý z typov reakcií.

Klasifikácia podľa počtu a zloženia činidiel a konečných látok

1. Reakcie spojenia

Pri reakciách zlúčeniny z niekoľkých reaktantov relatívne jednoduchého zloženia sa získa jedna látka zložitejšieho zloženia:

Spravidla sú tieto reakcie sprevádzané uvoľňovaním tepla, t.j. vedú k tvorbe stabilnejších a menej energeticky bohatých zlúčenín.

Reakcie kombinácie jednoduchých látok majú vždy redoxný charakter. Spájacie reakcie vyskytujúce sa medzi komplexnými látkami sa môžu vyskytnúť bez zmeny valencie:

CaCO 3 + CO 2 + H20 \u003d Ca (HCO 3) 2,

a byť klasifikované ako redoxné:

2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3.

2. Rozkladné reakcie

Rozkladné reakcie vedú k vzniku niekoľkých zlúčenín z jednej komplexnej látky:

A = B + C + D.

Produkty rozkladu komplexnej látky môžu byť jednoduché aj zložité látky.

Z rozkladných reakcií, ktoré prebiehajú bez zmeny valenčných stavov, je potrebné poznamenať rozklad kryštalických hydrátov, zásad, kyselín a solí kyselín obsahujúcich kyslík:

	t o
4HNO 3	=	2H20 + 4N020 + 020.

2AgNO 3 \u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2,
(NH4)2Cr207 \u003d Cr203 + N2 + 4H20.

Charakteristické sú najmä redoxné reakcie rozkladu solí kyseliny dusičnej.

Rozkladné reakcie v organickej chémii sa nazývajú krakovanie:

C18H38 \u003d C9H18 + C9H20,

alebo dehydrogenáciou

C4H10 \u003d C4H6 + 2H2.

3. Substitučné reakcie

Pri substitučných reakciách obyčajne jednoduchá látka interaguje so zložitou látkou, pričom vzniká ďalšia jednoduchá látka a ďalšia zložitá látka:

A + BC = AB + C.

Tieto reakcie vo veľkej väčšine patria medzi redoxné reakcie:

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

Zn + 2HCl \u003d ZnCl2 + H2,

2KBr + Cl2 \u003d 2KCl + Br2,

2KS103 + 12 = 2K103 + Cl2.

Príkladov substitučných reakcií, ktoré nie sú sprevádzané zmenou valenčných stavov atómov, je extrémne málo. Treba poznamenať reakciu oxidu kremičitého so soľami kyselín obsahujúcich kyslík, ktoré zodpovedajú plynným alebo prchavým anhydridom:

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

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

Niekedy sa tieto reakcie považujú za výmenné reakcie:

CH4 + Cl2 = CH3CI + Hcl.

4. Výmenné reakcie

Výmenné reakcie Reakcie medzi dvoma zlúčeninami, ktoré si vymieňajú svoje zložky, sa nazývajú:

AB + CD = AD + CB.

Ak sa počas substitučných reakcií vyskytujú redoxné procesy, potom vždy prebiehajú výmenné reakcie bez zmeny valenčného stavu atómov. Toto je najbežnejšia skupina reakcií medzi komplexnými látkami - oxidmi, zásadami, kyselinami a soľami:

ZnO + H2S04 \u003d ZnS04 + H20,

AgN03 + KBr = AgBr + KNO3,

CrCl3 + ZNaOH = Cr(OH)3 + ZNaCl.

Špeciálnym prípadom týchto výmenných reakcií je neutralizačné reakcie:

Hcl + KOH \u003d KCl + H20.

Zvyčajne sa tieto reakcie riadia zákonmi chemickej rovnováhy a prebiehajú v smere, keď sa aspoň jedna z látok odstráni z reakčnej sféry vo forme plynnej prchavej látky, zrazeniny alebo zlúčeniny s nízkou disociáciou (pre roztoky):

NaHC03 + Hcl \u003d NaCl + H20 + CO2,

Ca (HCO 3) 2 + Ca (OH) 2 \u003d 2CaCO 3 ↓ + 2H20,

CH3COONa + H3RO4 \u003d CH3COOH + NaH2RO4.

5. Prenosové reakcie.

Pri prenosových reakciách prechádza atóm alebo skupina atómov z jednej štruktúrnej jednotky do druhej:

AB + BC \u003d A + B 2 C,

A2B + 2CB2 = DIA 2 + DIA 3.

Napríklad:

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

H20 + 2NO2 \u003d HNO2 + HNO3.

Klasifikácia reakcií podľa fázových znakov

V závislosti od stavu agregácie reagujúcich látok sa rozlišujú tieto reakcie:

1. Reakcie plynov

H2 + Cl2		2 HCl.

2. Reakcie v roztokoch

NaOH (p-p) + Hcl (p-p) \u003d NaCl (p-p) + H20 (l)

3. Reakcie medzi pevnými látkami

	t o
CaO (tv) + SiO2 (tv)	=	CaSiO 3 (TV)

Klasifikácia reakcií podľa počtu fáz.

Fáza sa chápe ako súbor homogénnych častí systému s rovnakými fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami, ktoré sú navzájom oddelené rozhraním.

Z tohto hľadiska možno celú škálu reakcií rozdeliť do dvoch tried:

1. Homogénne (jednofázové) reakcie. Patria sem reakcie prebiehajúce v plynnej fáze a množstvo reakcií vyskytujúcich sa v roztokoch.

2. Heterogénne (viacfázové) reakcie. Patria sem reakcie, v ktorých sú reaktanty a produkty reakcie v rôznych fázach. Napríklad:

reakcie plyn-kvapalina

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

reakcie plyn-tuhá fáza

CO2 (g) + CaO (tv) \u003d CaC03 (tv).

reakcie kvapalina-tuhá fáza

Na2S04 (roztok) + BaCl3 (roztok) \u003d BaS04 (tv) ↓ + 2NaCl (p-p).

reakcie kvapalina-plyn-tuhá fáza

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

Klasifikácia reakcií podľa typu nesených častíc

1. Protolytické reakcie.

Komu protolytické reakcie zahŕňajú chemické procesy, ktorých podstatou je prenos protónu z jedného reaktantu na druhý.

Táto klasifikácia je založená na protolytickej teórii kyselín a zásad, podľa ktorej je kyselina akákoľvek látka, ktorá daruje protón, a zásada je látka, ktorá môže prijať protón, napríklad:

Protolytické reakcie zahŕňajú neutralizačné a hydrolytické reakcie.

2. Redoxné reakcie.

Patria sem reakcie, pri ktorých si reaktanty vymieňajú elektróny, pričom sa mení oxidačný stav atómov prvkov, ktoré tvoria reaktanty. Napríklad:

Zn + 2H + → Zn2 + + H2,

FeS2 + 8HN03 (konc) = Fe(N03)3 + 5NO + 2H2S04 + 2H20,

Prevažná väčšina chemických reakcií je redoxných, zohrávajú mimoriadne dôležitú úlohu.

3. Reakcie výmeny ligandov.

Patria sem reakcie, počas ktorých dochádza k prenosu elektrónového páru za vzniku kovalentnej väzby mechanizmom donor-akceptor. Napríklad:

Cu(N03)2 + 4NH3 = (N03)2,

Fe + 5CO = ,

Al(OH)3 + NaOH = .

Charakteristickým znakom reakcií výmeny ligandov je, že tvorba nových zlúčenín, nazývaných komplexné, prebieha bez zmeny oxidačného stavu.

4. Reakcie atómovo-molekulárnej výmeny.

Tento typ reakcií zahŕňa mnohé substitučné reakcie študované v organickej chémii, ktoré prebiehajú podľa radikálového, elektrofilného alebo nukleofilného mechanizmu.

Reverzibilné a nevratné chemické reakcie

Takéto chemické procesy sa nazývajú reverzibilné, ktorých produkty sú schopné navzájom reagovať za rovnakých podmienok, v akých sa získavajú, za vzniku východiskových látok.

Pre reverzibilné reakcie sa rovnica zvyčajne píše takto:

Dve opačne smerujúce šípky označujú, že za rovnakých podmienok prebiehajú súčasne reakcie vpred aj vzad, napríklad:

CH3COOH + C2H5OH CH3COOS2H5 + H20.

Nezvratné sú také chemické procesy, ktorých produkty nie sú schopné vzájomne reagovať za vzniku východiskových látok. Príklady nevratných reakcií sú rozklad Bertoletovej soli pri zahrievaní:

2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2,

alebo oxidácia glukózy vzdušným kyslíkom:

C6H1206 + 602 -> 6C02 + 6H20.

Chemické reakcie treba odlíšiť od jadrových reakcií. V dôsledku chemických reakcií sa celkový počet atómov každého chemického prvku a jeho izotopové zloženie nemení. Ďalšou záležitosťou sú jadrové reakcie - procesy transformácie atómových jadier v dôsledku ich interakcie s inými jadrami alebo elementárnymi časticami, napríklad transformácia hliníka na horčík:

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

Klasifikácia chemických reakcií je mnohostranná, to znamená, že môže byť založená na rôznych znakoch. Ale pod ktorýmkoľvek z týchto znakov možno pripísať reakcie medzi anorganickými aj medzi organickými látkami.

Zvážte klasifikáciu chemických reakcií podľa rôznych kritérií.

I. Podľa počtu a zloženia reaktantov

Reakcie, ktoré prebiehajú bez zmeny zloženia látok.

V anorganickej chémii takéto reakcie zahŕňajú procesy získavania alotropných modifikácií jedného chemického prvku, napríklad:

C (grafit) ↔ C (diamant)
S (rombický) ↔ S (monoklinický)
R (biela) ↔ R (červená)
Sn (biely cín) ↔ Sn (sivý cín)
3O 2 (kyslík) ↔ 2O 3 (ozón)

V organickej chémii môže tento typ reakcií zahŕňať izomerizačné reakcie, ktoré prebiehajú bez zmeny nielen kvalitatívneho, ale aj kvantitatívneho zloženia molekúl látok, napríklad:

1. Izomerizácia alkánov.

Reakcia izomerizácie alkánov má veľký praktický význam, pretože uhľovodíky izoštruktúry majú nižšiu detonačnú schopnosť.

2. Izomerizácia alkénov.

3. Izomerizácia alkínov (reakcia A. E. Favorského).

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

etylacetylén dimetylacetylén

4. Izomerizácia halogénalkánov (A. E. Favorsky, 1907).

5. Izomerizácia kyanitu amónneho pri zahrievaní.

Prvýkrát močovinu syntetizoval F. Wehler v roku 1828 izomerizáciou kyanátu amónneho pri zahrievaní.

Reakcie, ktoré súvisia so zmenou zloženia látky

Existujú štyri typy takýchto reakcií: zlúčeniny, rozklady, substitúcie a výmeny.

1. Spojovacie reakcie sú také reakcie, pri ktorých z dvoch alebo viacerých látok vzniká jedna komplexná látka

V anorganickej chémii možno uvažovať o celej škále reakcií zlúčenín, napríklad pomocou príkladu reakcií na získanie kyseliny sírovej zo síry:

1. Získanie oxidu sírového (IV):

S + O 2 \u003d SO - jedna komplexná látka sa tvorí z dvoch jednoduchých látok.

2. Získanie oxidu sírového (VI):

SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - z jednoduchej a zloženej látky vzniká jedna zložitá látka.

3. Získanie kyseliny sírovej:

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 - jeden komplex sa tvorí z dvoch komplexných látok.

Príkladom zloženej reakcie, pri ktorej sa z viac ako dvoch východiskových materiálov vytvorí jedna komplexná látka, je konečná fáza výroby kyseliny dusičnej:

4NO2 + O2 + 2H20 \u003d 4HNO3

V organickej chémii sa zložené reakcie bežne označujú ako "adičné reakcie". Celú škálu takýchto reakcií možno zvážiť na príklade bloku reakcií charakterizujúcich vlastnosti nenasýtených látok, napríklad etylénu:

1. Hydrogenačná reakcia - pridanie vodíka:

CH2 \u003d CH2 + H2 → H3-CH3

etén → etán

2. Hydratačná reakcia - pridanie vody.

3. Polymerizačná reakcia.

2. Rozkladné reakcie sú také reakcie, pri ktorých z jednej komplexnej látky vzniká niekoľko nových látok.

V anorganickej chémii možno v bloku reakcií na získanie kyslíka laboratórnymi metódami zvážiť celú škálu takýchto reakcií:

1. Rozklad oxidu ortutnatého (II) - z jednej komplexnej látky vznikajú dva jednoduché.

2. Rozklad dusičnanu draselného – z jednej komplexnej látky vzniká jedna jednoduchá a jedna komplexná.

3. Rozklad manganistanu draselného - z jednej komplexnej látky vznikajú dve zložité a jedna jednoduchá, čiže tri nové látky.

V organickej chémii možno uvažovať o rozkladných reakciách na bloku reakcií na výrobu etylénu v laboratóriu a priemysle:

1. Reakcia dehydratácie (štiepenie vody) etanolu:

C2H5OH → CH2 \u003d CH2 + H20

2. Dehydrogenačná reakcia (štiepenie vodíka) etánu:

CH3-CH3 → CH2 \u003d CH2 + H2

alebo CH3-CH3 -> 2C + ZH2

3. Krakovacia reakcia (štiepenie) propánu:

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

3. Substitučné reakcie sú také reakcie, v dôsledku ktorých atómy jednoduchej látky nahradia atómy prvku v zložitej látke.

V anorganickej chémii je príkladom takýchto procesov blok reakcií, ktoré charakterizujú vlastnosti napríklad kovov:

1. Interakcia alkalických kovov alebo kovov alkalických zemín s vodou:

2Na + 2H20 \u003d 2NaOH + H2

2. Interakcia kovov s kyselinami v roztoku:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

3. Interakcia kovov so soľami v roztoku:

Fe + CuSO4 = FeS04 + Cu

4. Metalthermy:

2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Cr

Predmetom štúdia organickej chémie nie sú jednoduché látky, ale iba zlúčeniny. Preto ako príklad substitučnej reakcie uvádzame najcharakteristickejšiu vlastnosť nasýtených zlúčenín, najmä metánu, schopnosť ich vodíkových atómov nahradiť atómami halogénu. Ďalším príkladom je bromácia aromatickej zlúčeniny (benzén, toluén, anilín).

C6H6 + Br2 -> C6H5Br + HBr

benzén → brómbenzén

Venujme pozornosť zvláštnosti substitučnej reakcie v organických látkach: v dôsledku takýchto reakcií nevzniká jednoduchá a zložitá látka ako v anorganickej chémii, ale dve zložité látky.

V organickej chémii substitučné reakcie zahŕňajú aj niektoré reakcie medzi dvoma komplexnými látkami, napríklad nitráciu benzénu. Je to formálne výmenná reakcia. Skutočnosť, že ide o substitučnú reakciu, je zrejmá až pri zvážení jej mechanizmu.

4. Výmenné reakcie sú také reakcie, pri ktorých si dve zložité látky vymieňajú svoje zložky

Tieto reakcie charakterizujú vlastnosti elektrolytov a prebiehajú v roztokoch podľa Bertholletovho pravidla, teda len vtedy, ak sa v dôsledku toho vytvorí zrazenina, plyn alebo látka s nízkou disociáciou (napríklad H 2 O).

V anorganickej chémii to môže byť blok reakcií charakterizujúcich napríklad vlastnosti alkálií:

1. Neutralizačná reakcia, ktorá je sprevádzaná tvorbou soli a vody.

2. Reakcia medzi alkáliou a soľou, ktorá je sprevádzaná tvorbou plynu.

3. Reakcia medzi alkáliou a soľou, ktorá prebieha s tvorbou zrazeniny:

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

alebo v iónovej forme:

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

V organickej chémii možno uvažovať o bloku reakcií charakterizujúcich napríklad vlastnosti kyseliny octovej:

1. Reakcia prebiehajúca za vzniku slabého elektrolytu - H 2 O:

CH3COOH + NaOH → Na (CH3COO) + H20

2. Reakcia, ktorá sa spája s tvorbou plynu:

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

3. Reakcia prebiehajúca s tvorbou zrazeniny:

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

2CH3COOH + SiO → 2CH3COO + H2SiO3

II. Zmenou oxidačných stavov chemických prvkov tvoriacich látky

Na tomto základe sa rozlišujú tieto reakcie:

1. Reakcie, ku ktorým dochádza pri zmene oxidačných stavov prvkov, alebo redoxné reakcie.

Patria sem mnohé reakcie vrátane všetkých substitučných reakcií, ako aj reakcie kombinácie a rozkladu, na ktorých sa zúčastňuje aspoň jedna jednoduchá látka, napríklad:

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

2. 2Mg0+002 = Mg+20-2

Komplexné redoxné reakcie sú zostavené pomocou metódy elektrónovej rovnováhy.

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

V organickej chémii môžu vlastnosti aldehydov slúžiť ako nápadný príklad redoxných reakcií.

1. Redukujú sa na zodpovedajúce alkoholy:

Aldecidy sa oxidujú na zodpovedajúce kyseliny:

2. Reakcie, ktoré prebiehajú bez zmeny oxidačných stavov chemických prvkov.

Patria sem napríklad všetky iónomeničové reakcie, ako aj mnohé zložené reakcie, mnohé rozkladné reakcie, esterifikačné reakcie:

HCOOH + CHgOH = HSOCH3 + H20

III. Tepelným efektom

Podľa tepelného účinku sa reakcie delia na exotermické a endotermické.

1. Exotermické reakcie prebiehajú s uvoľňovaním energie.

Patria sem takmer všetky zložené reakcie. Vzácnou výnimkou sú endotermické reakcie syntézy oxidu dusnatého (II) z dusíka a kyslíka a reakcia plynného vodíka s tuhým jódom.

Exotermické reakcie, ktoré prebiehajú s uvoľňovaním svetla, sa označujú ako spaľovacie reakcie. Hydrogenácia etylénu je príkladom exotermickej reakcie. Beží pri izbovej teplote.

2. Endotermické reakcie prebiehajú s absorpciou energie.

Je zrejmé, že sa na ne budú vzťahovať takmer všetky rozkladné reakcie, napríklad:

1. Kalcinácia vápenca

2. Butánové krakovanie

Množstvo uvoľnenej alebo absorbovanej energie v dôsledku reakcie sa nazýva tepelný účinok reakcie a rovnica chemickej reakcie označujúca tento účinok sa nazýva termochemická rovnica:

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

N2 (g) + O2 (g) \u003d 2NO (g) - 90,4 kJ

IV. Podľa stavu agregácie reagujúcich látok (fázové zloženie)

Podľa stavu agregácie reagujúcich látok existujú:

1. Heterogénne reakcie - reakcie, pri ktorých sú reaktanty a reakčné produkty v rôznom stave agregácie (v rôznych fázach).

2. Homogénne reakcie - reakcie, pri ktorých sú reaktanty a reakčné produkty v rovnakom stave agregácie (v jednej fáze).

V. Podľa účasti katalyzátora

Podľa účasti katalyzátora existujú:

1. Nekatalytické reakcie, ktoré prebiehajú bez účasti katalyzátora.

2. Katalytické reakcie prebiehajúce za účasti katalyzátora. Pretože všetky biochemické reakcie prebiehajúce v bunkách živých organizmov prebiehajú za účasti špeciálnych biologických katalyzátorov proteínovej povahy - enzýmov, sú všetky katalytické alebo presnejšie enzymatické. Treba poznamenať, že viac ako 70 % chemického priemyslu používa katalyzátory.

VI. Smerom k

Podľa smeru sú:

1. Nezvratné reakcie prebiehajú za daných podmienok iba jedným smerom. Patria sem všetky výmenné reakcie sprevádzané tvorbou zrazeniny, plynu alebo látky s nízkou disociáciou (voda) a všetky spaľovacie reakcie.

2. Reverzibilné reakcie za týchto podmienok prebiehajú súčasne v dvoch opačných smeroch. Väčšina týchto reakcií je.

V organickej chémii sa znak reverzibility odráža v názvoch - antonymách procesov:

Hydrogenácia - dehydrogenácia,

Hydratácia - dehydratácia,

Polymerizácia - depolymerizácia.

Všetky esterifikačné reakcie sú reverzibilné (opačný proces, ako viete, sa nazýva hydrolýza) a hydrolýza bielkovín, esterov, sacharidov, polynukleotidov. Reverzibilita týchto procesov je základom najdôležitejšej vlastnosti živého organizmu - metabolizmu.

VII. Podľa mechanizmu toku existujú:

1. Medzi radikálmi a molekulami vznikajúcimi počas reakcie prebiehajú radikálové reakcie.

Ako už viete, pri všetkých reakciách sa staré chemické väzby prerušujú a vytvárajú sa nové chemické väzby. Spôsob prerušenia väzby v molekulách východiskovej látky určuje mechanizmus (cestu) reakcie. Ak je látka tvorená kovalentnou väzbou, potom môžu existovať dva spôsoby prerušenia tejto väzby: hemolytická a heterolytická. Napríklad pre molekuly Cl 2, CH 4 atď. sa realizuje hemolytické pretrhnutie väzieb, čo povedie k vytvoreniu častíc s nespárovanými elektrónmi, tj voľnými radikálmi.

Radikály najčastejšie vznikajú pri prerušení väzieb, v ktorých sú zdieľané elektrónové páry rozdelené medzi atómy približne rovnomerne (nepolárna kovalentná väzba), ale podobným spôsobom sa môžu rozbiť aj mnohé polárne väzby, najmä ak reakcia prebieha v v plynnej fáze a pod vplyvom svetla, ako napríklad v prípade vyššie diskutovaných procesov - interakcia C12 a CH4-. Radikály sú vysoko reaktívne, pretože majú tendenciu dokončiť svoju elektrónovú vrstvu odoberaním elektrónu z iného atómu alebo molekuly. Napríklad, keď sa radikál chlóru zrazí s molekulou vodíka, rozbije zdieľaný elektrónový pár, ktorý viaže atómy vodíka a vytvorí kovalentnú väzbu s jedným z atómov vodíka. Druhý atóm vodíka, ktorý sa stáva radikálom, tvorí spoločný elektrónový pár s nepárovým elektrónom atómu chlóru z kolabujúcej molekuly Cl2, čo vedie k radikálu chlóru, ktorý napáda novú molekulu vodíka atď.

Reakcie, ktoré sú reťazcom po sebe nasledujúcich transformácií, sa nazývajú reťazové reakcie. Za rozvoj teórie reťazových reakcií dostali Nobelovu cenu dvaja vynikajúci chemici - náš krajan N. N. Semenov a Angličan S. A. Hinshelwood.
Substitučná reakcia medzi chlórom a metánom prebieha podobne:

Väčšina spaľovacích reakcií organických a anorganických látok, syntéza vody, amoniaku, polymerizácia etylénu, vinylchloridu atď. prebieha podľa radikálového mechanizmu.

2. Iónové reakcie prebiehajú medzi iónmi už prítomnými alebo vytvorenými počas reakcie.

Typické iónové reakcie sú interakcie medzi elektrolytmi v roztoku. Ióny sa tvoria nielen pri disociácii elektrolytov v roztokoch, ale aj pri pôsobení elektrických výbojov, zahrievania alebo žiarenia. Napríklad γ-lúče premieňajú molekuly vody a metánu na molekulárne ióny.

Podľa iného iónového mechanizmu dochádza k reakciám adície halogenovodíkov, vodíka, halogénov na alkény, oxidácii a dehydratácii alkoholov, nahradeniu hydroxylu alkoholu halogénom; reakcie charakterizujúce vlastnosti aldehydov a kyselín. Ióny v tomto prípade vznikajú heterolytickým rozpadom kovalentných polárnych väzieb.

VIII. Podľa druhu energie

na spustenie reakcie sú:

1. Fotochemické reakcie. Sú iniciované svetelnou energiou. Okrem vyššie uvedených fotochemických procesov syntézy HCl či reakcie metánu s chlórom zahŕňajú tvorbu ozónu v troposfére ako sekundárnej znečisťujúcej látky ovzdušia. V tomto prípade pôsobí ako primárny oxid dusnatý (IV), ktorý pôsobením svetla vytvára kyslíkové radikály. Tieto radikály interagujú s molekulami kyslíka, čo vedie k vzniku ozónu.

Tvorba ozónu prebieha tak dlho, kým je dostatok svetla, pretože NO môže interagovať s molekulami kyslíka za vzniku rovnakého NO 2 . Hromadenie ozónu a iných sekundárnych látok znečisťujúcich ovzdušie môže viesť k fotochemickému smogu.

Tento typ reakcie zahŕňa aj najdôležitejší proces, ktorý sa vyskytuje v rastlinných bunkách - fotosyntézu, ktorej názov hovorí sám za seba.

2. Radiačné reakcie. Iniciuje ich vysokoenergetické žiarenie - röntgenové žiarenie, jadrové žiarenie (γ-lúče, a-častice - He 2+ atď.). Pomocou radiačných reakcií sa uskutočňuje veľmi rýchla rádiopolymerizácia, rádiolýza (radiačný rozklad) atď.

Napríklad namiesto dvojstupňovej výroby fenolu z benzénu ho možno získať interakciou benzénu s vodou pôsobením žiarenia. V tomto prípade sa z molekúl vody tvoria radikály [OH] a [H], s ktorými benzén reaguje za vzniku fenolu:

C6H6 + 2 [OH] -» C6H5OH + H20

Vulkanizáciu gumy je možné vykonávať bez síry pomocou rádioovulkanizácie a výsledná guma nebude o nič horšia ako tradičná guma.

3. Elektrochemické reakcie. Sú iniciované elektrickým prúdom. Okrem vám dobre známych elektrolýznych reakcií uvádzame aj reakcie elektrosyntézy, napríklad reakcie priemyselnej výroby anorganických oxidantov.

4. Termochemické reakcie. Sú iniciované tepelnou energiou. Patria sem všetky endotermické reakcie a mnohé exotermické reakcie, ktoré si vyžadujú počiatočný prísun tepla, teda spustenie procesu.

Vyššie uvedená klasifikácia chemických reakcií je vyjadrená v diagrame.

Klasifikácia chemických reakcií, rovnako ako všetky ostatné klasifikácie, je podmienená. Vedci sa dohodli na rozdelení reakcií do určitých typov podľa znakov, ktoré identifikovali. Ale väčšinu chemických transformácií možno pripísať rôznym typom. Napríklad charakterizujme proces syntézy amoniaku.

Ide o zloženú reakciu, redoxnú, exotermickú, reverzibilnú, katalytickú, heterogénnu (presnejšie, heterogénnu katalytickú), prebiehajúcu s poklesom tlaku v systéme. Pre úspešné zvládnutie procesu je potrebné vziať do úvahy všetky vyššie uvedené informácie. Špecifická chemická reakcia je vždy multikvalitatívna, vyznačuje sa rôznymi znakmi.

A klasifikácia ocele

- kvalita;

- chemické zloženie;

- vymenovanie;

- mikroštruktúra;

- silu.

Kvalita ocele

Podľa chemického zloženia

uhlíkové ocele trvalé nečistoty

Tabuľka 1.3.

UHLÍKOVÁ OCEĽ

legovanie prvkov aditíva alebo aditíva

Legované ocele nízkolegované(do 2,5 % hmotn.), dopoval(od 2,5 do 10 % hmotn.) a vysoko legované "chróm"

Podľa účelu ocele

Štrukturálne nízka-( alebo málo-) a stredný uhlík.

inštrumentálnes vysokým obsahom uhlíka.

a (so špeciálnymi vlastnosťami - ).

a

a zvýšená tepelná odolnosť rýchle rezanie ocele.

bežná kvalita,

Konštrukčné ocele,

nástrojová oceľ,

6) ložisko (guľôčkové ložisko) stať sa,

7) vysokorýchlostná oceľ(vysokolegované, vysokokvalitné nástrojové ocele s vysokým obsahom volfrámu).

8) automatický, t.j.zvýšená (alebo vysoká) obrobiteľnosť, stať sa.

Analýza zloženia historicky stanovených skupín označovania ocelí ukazuje, že používané systémy označovania umožňujú zakódovať päť klasifikačných znakov, a to: kvalita, chemické zloženie, účel, stupeň dezoxidácie, ako aj spôsob, ako získať prázdne miesta(automatické alebo v ojedinelých prípadoch zlievarne). Spojenie medzi skupinami označovania a triedami ocele je znázornené v spodnej časti blokovej schémy na obr.

SYSTÉM OZNAČOVANIA SKUPÍN, PRAVIDLÁ ZNAČOVANIA A PRÍKLADY TRIED OCELE

CARBON	PRAVIDELNÁ KVALITA
	oceľová skupina	Garancia doručenia	PEČIATKY
ALE	chemickým zložením	St0	St1	St2	StZ	St4	St5	St6
B	podľa mechanických vlastností	Bst0	Bst1	Bst2	BSTZ	Bst4	Bst5	Bst6
AT	mechanické vlastnosti a chemické zloženie	ESPO	VST1	VST2	VSTZ	VST4	VST5	VST6
Koncentrácia uhlíka, hm. %	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
KVALITA VYSOKÁ KVALITA	ŠTRUKTURÁLNY	PRÍKLADY PEČIAT
Stupeň: dvojciferný počet stotín percent uhlíka + údaj o stupni dezoxidácie	05 08kp 10 15 18kp 20A 25ps ZOA 35 40 45 50 55 ... 80 85 Poznámky: 1) absencia indikátora stupňa deoxidácie znamená „sp“; 2) „A“ na konci triedy znamená, že oceľ je vysokej kvality
INSTRUMENTÁLNY	PEČIATKY
Značka: symbol "U" + číslo ZUBY PERCENTUÁLNEHO UHLÍKA	U7 U7A U8 UVA U9 U9A U10 U10A U12 U12A
LEPENÝ	VYSOKÁ KVALITA VYSOKÁ KVALITA EXTRA VYSOKÁ KVALITA	ŠTRUKTURÁLNY	PRÍKLADY PEČIAT
Stupeň: dvojciferné číslo STOVINKY percenta uhlíka + symbol legujúceho prvku + celé číslo svojho percenta	09G2 10KhSND 18G2AFps 20Kh 40G 45KhN 65S2VA 110G13L 2) značka 110G13L - jedna z mála, v ktorej je počet stotín percenta uhlíka trojciferný
INSTRUMENTÁLNY	PRÍKLADY PEČIAT
Stupeň: počet TENSOV percent uhlíka + symbol legujúceho prvku+ celé číslo svojho percenta	ZKh2N2MF 4KhV2S 5KhNM 7X3 9KhVG X KhV4 9Kh4MZF2AGST-SH 2) "-SH" na konci značky ukazuje, že oceľ je obzvlášť vysokej kvality, získaná napr. elektrotroska pretavovanie (ale nielen)

Uhlíkové konštrukčné ocele bežnej kvality

Špecifické ocele uvedenej skupiny označovania sa označujú pomocou kombinácie dvoch písmen "St" ktorý je kľúčom (chrbticou) v uvažovanej skupine označovania. Druhy ocele tejto skupiny sú okamžite rozpoznateľné podľa tohto symbolu.

Za symbolom „St“ bez medzery nasleduje číslo označujúce miestnosť značky z «0» predtým "6".

Zvýšenie čísla triedy zodpovedá zvýšeniu obsahu uhlíka v oceli, ale neudáva jeho špecifickú hodnotu. Prípustné limity koncentrácie uhlíka v oceliach každej triedy sú uvedené v tabuľke. 1.5. Obsah uhlíka v obyčajné uhlíkové ocele nepresahuje 0,5 % hmotn. Takéto ocele sú hypoeutektoidné podľa štrukturálneho kritéria, a teda štrukturálne podľa ich účelu.

Za číslom nasleduje jedna z troch kombinácií písmen: „kp“, „ps“, „sp“, označujúce stupeň dezoxidácie ocele.

Symbolu „St“ môžu predchádzať veľké písmená „A“, „B“ alebo „C“, alebo tam nemusia byť žiadne symboly. Týmto spôsobom sa prenášajú informácie o oceli patriacej jednej z tzv "doručovacie skupiny": A, B alebo AT, - v závislosti od toho, ktorý z normalizovaných ukazovateľov ocele je garantovaný dodávateľom.

Oceľová skupina ALE prichádza so zárukou chemického zloženia alebo prípustných hodnôt koncentrácie uhlíka a nečistôt špecifikovaných GOST. Písmeno "A" sa často nedáva na pečiatku a jeho absencia predvolená znamená záruku chemického zloženia. Spotrebiteľ ocele, ktorý nemá žiadne informácie o mechanických vlastnostiach, ich môže formovať vhodným tepelným spracovaním, ktorého výber režimov vyžaduje znalosť chemického zloženia.

Oceľová skupina B prichádza so zárukou požadovaných mechanických vlastností. Spotrebiteľ ocele môže určiť jej optimálne použitie v konštrukciách podľa známych charakteristík mechanických vlastností bez predchádzajúceho tepelného spracovania.

Oceľová skupina AT prichádza so zárukou ako chemického zloženia, tak aj mechanických vlastností. Spotrebiteľ ho používa hlavne na vytváranie zváraných konštrukcií. Znalosť mechanických vlastností umožňuje predpovedať správanie zaťažovanej konštrukcie v oblastiach vzdialených od zvarov a znalosť chemického zloženia umožňuje predpovedať a v prípade potreby korigovať mechanické vlastnosti samotných zvarov tepelným spracovaním. .

Príklady záznamu pečiatky uhlíková oceľ bežnej kvality vyzerať takto: Vst3ps, Bst6sp, St1kp .

Ocele na guľôčkové ložiská

Ocele na ložiská majú svoje označenie, podľa účelu tvoria osobitnú skupinu štrukturálne ocele, aj keď zložením a vlastnosťami sú blízke nástrojovým oceliam. Pojem „guličkové ložisko“ definuje ich úzky rozsah – valivé ložiská (nielen guľkové, ale aj valčekové a ihlové). Na jeho označenie bola navrhnutá skratka „SHH“ - guľkové ložisko chróm, za ktorým nasleduje číslo desatiny percenta stredná koncentrácia chróm. Z predtým známych značiek SHKH6, SHKH9 a SHKH15 zostala v používaní značka SHKH15. Rozdiel medzi oceľou na guľôčkové ložiská a podobnou nástrojovou oceľou spočíva v prísnejších požiadavkách na množstvo nekovových inklúzií a rovnomerné rozloženie karbidov v mikroštruktúre.

Vylepšenie ocele ShKh15 zavedením dodatočných legujúcich prísad (kremík a mangán) sa do označenia prejavilo svojráznym spôsobom - rozšírením do špecifické systém neskorších pravidiel pre označovanie legujúcich prvkov v zložení legovaných ocelí: SHKH15SG, SHKH20SG.

Rýchlorezné ocele

Rýchlorezné ocele sú špecificky označené začiatočným písmenom ruskej abecedy „R“, čo zodpovedá prvému zvuku v anglickom slove rýchly — rýchly, rýchly. Potom nasleduje celé percento volfrámu. Ako už bolo spomenuté, najbežnejšou značkou rýchloreznej ocele bývala P18.

Kvôli nedostatku a vysokej cene volfrámu došlo k prechodu na volfrámovo-molybdénovú oceľ R6M5 bez dusíka a R6AM5 s dusíkom. Podobne ako pri ložiskových oceliach došlo k spojeniu (akejsi „hybridizácii“) oboch systémov označovania. Vývoj a vývoj nových rýchlorezných ocelí s kobaltom a vanádom obohatil arzenál „hybridných“ akostí: R6AM5F3, R6M4K8, 11R3AM3F2 – a viedol aj k vzniku rýchlorezných ocelí vo všeobecnosti bez obsahu volfrámu, ktoré sú označené v špecifický systém (R0M5F1, R0M2F3), a to úplne novým spôsobom - 9X6M3F3AGST-Sh, 9X4M3F2AGST-Sh.

Klasifikácia liatiny

Liatiny sa nazývajú zliatiny železa s uhlíkom, ktoré majú vo svojom zložení viac ako 2,14 % hmotn. C.

Liatiny sa tavia na premenu na oceľ (konverzia), na výrobu ferozliatin, ktoré plnia úlohu legujúcich prísad a tiež ako high-tech zliatiny na odliatky (odlievanie).

Uhlík môže byť v liatine vo forme dvoch fáz s vysokým obsahom uhlíka – cementitu (Fe 3 C) a grafitu a niekedy aj oboch vo forme cementitu a grafitu. Liatina, v ktorej je prítomný iba cementit, dáva ľahký, lesklý lom a preto sa nazýva biely. Prítomnosť grafitu dáva liatinovému lomu sivú farbu. Nie každá liatina s grafitom však patrí do triedy tzv sivá liatiny. Medzi bielou a sivou liatinou leží trieda polovičatý liatiny.

polovičatý liatiny sa nazývajú liatiny, v ktorých štruktúre je napriek grafitizácii aspoň čiastočne zachovaný ledeburit cementit, čo znamená, že je prítomný samotný ledeburit - eutektická štruktúrna zložka so špecifickou formou.

Komu sivá zahŕňajú liatiny, v ktorých sa ledeburitový cementit úplne rozpadol a ten zmizol zo štruktúry. Sivá liatina pozostáva z grafitové inklúzie a kovová základňa. Tento kovový základ je perlitická (eutektoidná), feriticko-perlitická (hypoeutektoidná) alebo feritická (nízkouhlíková) oceľ. Uvedená postupnosť typov kovovej bázy sivej liatiny zodpovedá narastajúcemu stupňu rozkladu cementitu, ktorý je súčasťou perlitu.

Liatiny proti treniu

Príklady značiek: ASF-1, ASF-2, ASF-3.

Špeciálne legované tepelne odolné, odolný proti korózii a tepluvzdorný liatiny:

PRÍKLADY ŠPECIÁLNYCH STUPŇOV ŠEDÉHO ŽELEZA

Klasifikácia a označovanie

spekané tvrdé zliatiny

Metalokeramické tvrdé zliatiny sú zliatiny vyrobené práškovou metalurgiou (cermet) a pozostávajúce z karbidov žiaruvzdorných kovov: WC, TiC, TaC, spojených plastovým kovovým spojivom, najčastejšie s kobaltom.

V súčasnosti sa v Rusku vyrábajú tri skupiny tvrdých zliatin: volfrám, titán-volfrám a titán-tantal-volfrám, – obsahujúci ako spojivo kobalt.

Kvôli vysokej cene volfrámu boli vyvinuté tvrdé zliatiny, ktoré vôbec neobsahujú karbid volfrámu. Ako tuhá fáza obsahujú len karbid titánu alebo karbonitrid titánu– Ti (NC). Úlohu plastického väzu plní nikel-molybdénovú matricu. Klasifikácia tvrdých zliatin je znázornená blokovou schémou.

V súlade s piatimi triedami cermetových tvrdých zliatin tvoria existujúce pravidlá označovania päť skupín označovania.

volfrám ( niekedy tzv volfrám-kobalt) tvrdé zliatiny

Príklady: VK3, VK6, VK8, VK10.

titánový volfrám ( niekedy tzv titán-volfrám-kobalt) tvrdé zliatiny

Príklady: T30K4, T15K6, T5K10, T5K12.

Titán tantal volfrám ( niekedy tzv titán-tantal-volfrám-kobalt) tvrdé zliatiny

Príklady: TT7K12, TT8K6, TT10K8, TT20K9.

Niekedy sa na konci značky pridávajú písmená alebo kombinácie písmen prostredníctvom pomlčky, ktorá charakterizuje disperziu karbidových častíc v prášku:

KLASIFIKÁCIA TVRDÝCH KERAMICKÝCH ZLIATIEN

Zahraničné analógy niektorých domácich tried legovanej ocele sú uvedené v tabuľke 1.1.

Tabuľka 1.1.

Zahraničné analógy mnohých domácich druhov legovaných ocelí

Rusko, GOST	Nemecko, DIN *	USA, ASTM *	Japonsko, LS *
15X	15Cr3		SCr415
40X	41Cr4		SCg440
30XM	25CrMo4		SCM430, SCM2
12HG3A	14NiCr10**	–	SNC815
20HGNM	21NiCrMo2		SNCM220
08X13	X7Cr13 **	410S	SUS410S
20X13	20Сг13		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 (Americká spoločnosť pre testovanie materiálov), JIS (japonská priemyselná norma).

** Oceľ podobného zloženia; *** Štandard SAE

Charakteristika klasifikačných znakov

A klasifikácia ocele

Medzi moderné klasifikačné znaky ocelí patria:

- kvalita;

- chemické zloženie;

- vymenovanie;

- metalurgické vlastnosti výroby;

- mikroštruktúra;

- tradičný spôsob otužovania;

- tradičný spôsob získavania polotovarov alebo častí;

- silu.

Poďme si stručne charakterizovať každú z nich.

Kvalita ocele je určená predovšetkým obsahom škodlivých nečistôt - síry a fosforu - a je charakterizovaná 4 kategóriami (viď tab. 1.2).

Podľa chemického zloženia ocele sú podmienene rozdelené na uhlíkové (nelegované) ocele a legované ocele.

uhlíkové ocele neobsahujú špeciálne zavedené legujúce prvky. Prvky obsiahnuté v uhlíkových oceliach okrem uhlíka patria medzi tzv trvalé nečistoty. Ich koncentrácia by mala byť v medziach stanovených príslušnými štátnymi normami (GOST). Tabuľka 1.3. sú uvedené priemerné koncentračné limity pre niektoré prvky, ktoré umožňujú klasifikovať tieto prvky skôr ako nečistoty než ako legujúce prvky. Špecifické limity pre obsah nečistôt v uhlíkových oceliach sú dané GOST.

Tabuľka 1.3.

OBMEDZENIE KONCENTRÁCIE NIEKTORÝCH PRVKOV, UMOŽŇUJÚCE ICH POVAŽOVAŤ ZA TRVALÉ NEČISTOTY

UHLÍKOVÁ OCEĽ

legovanie prvkov, niekedy nazývané legovanie aditíva alebo aditíva, sa špeciálne zavádzajú do ocele, aby získali požadovanú štruktúru a vlastnosti.

Legované ocele sa delia podľa celkovej koncentrácie legujúcich prvkov okrem uhlíka na nízkolegované(do 2,5 % hmotn.), dopoval(od 2,5 do 10 % hmotn.) a vysoko legované(viac ako 10 % hmotn.), keď obsah železa v druhom z nich nie je nižší ako 45 % hmotn. Zavedený legovací prvok zvyčajne dáva legovanej oceli zodpovedajúci názov: "chróm"- dopovaný chrómom, "kremík" - s kremíkom, "chróm-kremík" - s chrómom a kremíkom súčasne atď.

Okrem toho sa rozlišujú aj zliatiny na báze železa, keď je obsah železa v materiáli nižší ako 45 %, ale je to viac ako ktorýkoľvek iný legovací prvok.

Podľa účelu ocele rozdelené na štrukturálne a inštrumentálne.

Štrukturálne do úvahy prichádzajú ocele používané na výrobu rôznych častí strojov, mechanizmov a konštrukcií v strojárstve, stavebníctve a výrobe nástrojov. Musia mať potrebnú pevnosť a húževnatosť a v prípade potreby aj súbor špeciálnych vlastností (odolnosť proti korózii, paramagnetizmus atď.). Konštrukčné ocele sú spravidla nízka-( alebo málo-) a stredný uhlík. Tvrdosť nie je pre nich rozhodujúcou mechanickou charakteristikou.

inštrumentálne nazývané ocele používané na spracovanie materiálov rezaním alebo tlakom, ako aj na výrobu meracích nástrojov. Musia mať vysokú tvrdosť, odolnosť proti opotrebeniu, pevnosť a množstvo ďalších špecifických vlastností, napríklad tepelnú odolnosť. Nevyhnutnou podmienkou pre získanie vysokej tvrdosti je zvýšený obsah uhlíka, takže nástrojové ocele, až na zriedkavé výnimky, vždy s vysokým obsahom uhlíka.

V rámci každej zo skupín je podrobnejšie rozdelenie podľa účelu. Konštrukčné ocele sa delia na stavebníctvo, strojárstvo a ocele na špeciálne použitie(so špeciálnymi vlastnosťami - tepelne odolný, tepelne odolný, odolný voči korózii, nemagnetický).

Nástrojové ocele sa delia na rezné nástrojové ocele, zápustkové ocele a oceľ pre meracie nástroje.

Spoločnou prevádzkovou vlastnosťou nástrojových ocelí je vysoká tvrdosť, ktorá zabezpečuje odolnosť nástroja proti deformácii a oderu jeho povrchu. Súčasne je na ocele pre rezné nástroje kladená špecifická požiadavka - udržiavať vysokú tvrdosť pri zvýšených teplotách (až 500 ... 600ºС), ktoré sa vyvíjajú v reznej hrane pri vysokých rezných rýchlostiach. Uvedená schopnosť ocele sa nazýva jej tepelná odolnosť (alebo červená tvrdosť). Podľa špecifikovaného kritéria sa ocele na rezné nástroje delia na nie tepelne odolné, položiaruvzdorné, tepelne odolné a zvýšená tepelná odolnosť. Posledné dve skupiny sú v odbore známe pod názvom rýchle rezanie ocele.

Od zápustkových ocelí sa okrem vysokej tvrdosti vyžaduje aj vysoká húževnatosť, pretože zápustkový nástroj pracuje v podmienkach rázového zaťaženia. Okrem toho sa nástroj na lisovanie za tepla pri kontakte s vyhrievanými kovovými polotovarmi môže počas dlhšej práce zahriať. Ocele na lisovanie za tepla musia byť preto aj tepelne odolné.

Meracie nástrojové ocele okrem vysokej odolnosti proti opotrebeniu, zabezpečujúcej rozmerovú presnosť počas dlhej životnosti, musia zaručovať rozmerovú stálosť nástroja bez ohľadu na prevádzkové teplotné podmienky. Inými slovami, mali by mať veľmi malý koeficient tepelnej rozťažnosti.

Klasifikácia anorganických látok s príkladmi zlúčenín

Teraz analyzujme vyššie uvedenú klasifikačnú schému podrobnejšie.

Ako vidíme, v prvom rade sa všetky anorganické látky delia na jednoduché a komplexný:

jednoduché látky látky, ktoré sú tvorené atómami len jedného chemického prvku sa nazývajú. Jednoduchými látkami sú napríklad vodík H 2, kyslík O 2, železo Fe, uhlík C atď.

Medzi jednoduchými látkami sú kovy, nekovy a vzácne plyny:

Kovy sú tvorené chemickými prvkami umiestnenými pod uhlopriečkou bór-astat, ako aj všetkými prvkami, ktoré sú vo vedľajších skupinách.

vzácnych plynov tvorené chemickými prvkami skupiny VIIIA.

nekovy tvorené chemickými prvkami umiestnenými nad uhlopriečkou bór-astat, s výnimkou všetkých prvkov sekundárnych podskupín a vzácnych plynov nachádzajúcich sa v skupine VIIIA:

Názvy jednoduchých látok sa najčastejšie zhodujú s názvami chemických prvkov, ktorých atómy sú tvorené. Pre mnohé chemické prvky je však fenomén alotropie rozšírený. Alotropia je jav, keď jeden chemický prvok je schopný vytvoriť niekoľko jednoduchých látok. Napríklad v prípade chemického prvku kyslík je možná existencia molekulárnych zlúčenín so vzorcami O2 a O3. Prvá látka sa zvyčajne nazýva kyslík rovnako ako chemický prvok, ktorého atómy sa tvoria, a druhá látka (O 3) sa zvyčajne nazýva ozón. Jednoduchá látka uhlík môže znamenať akúkoľvek jej alotropickú modifikáciu, napríklad diamant, grafit alebo fullerény. Jednoduchú látku fosfor môžeme chápať ako jej alotropné modifikácie, ako je biely fosfor, červený fosfor, čierny fosfor.

Komplexné látky

komplexné látky Látky zložené z atómov dvoch alebo viacerých prvkov sa nazývajú.

Takže napríklad komplexné látky sú amoniak NH 3, kyselina sírová H 2 SO 4, hasené vápno Ca (OH) 2 a nespočetné množstvo ďalších.

Medzi komplexnými anorganickými látkami sa rozlišuje 5 hlavných tried, a to oxidy, zásady, amfotérne hydroxidy, kyseliny a soli:

oxidy - zložité látky tvorené dvoma chemickými prvkami, z ktorých jedným je kyslík v oxidačnom stave -2.

Všeobecný vzorec pre oxidy možno zapísať ako E x O y, kde E je symbol chemického prvku.

Nomenklatúra oxidov

Názov oxidu chemického prvku je založený na princípe:

Napríklad:

Fe203 - oxid železa (III); CuO, oxid meďnatý; N 2 O 5 - oxid dusnatý (V)

Často môžete nájsť informáciu, že valencia prvku je uvedená v zátvorkách, ale nie je to tak. Takže napríklad oxidačný stav dusíka N205 je +5 a valencia, napodiv, je štyri.

Ak má chemický prvok v zlúčeninách jediný pozitívny oxidačný stav, oxidačný stav sa neuvádza. Napríklad:

Na20 - oxid sodný; H20 - oxid vodíka; ZnO je oxid zinočnatý.

Klasifikácia oxidov

Oxidy sa podľa ich schopnosti tvoriť soli pri interakcii s kyselinami alebo zásadami delia na soľotvorné a nesolnotvorný.

Nesolnotvorných oxidov je málo, všetky sú tvorené nekovmi v oxidačnom stupni +1 a +2. Malo by sa pamätať na zoznam oxidov netvoriacich soli: CO, SiO, N 2 O, NO.

Oxidy tvoriace soli sa zasa delia na hlavné, kyslý a amfotérny.

Zásadité oxidy nazývané také oxidy, ktoré pri interakcii s kyselinami (alebo kyslými oxidmi) tvoria soli. Medzi hlavné oxidy patria oxidy kovov v oxidačnom stupni +1 a +2, s výnimkou oxidov BeO, ZnO, SnO, PbO.

Oxidy kyselín nazývané také oxidy, ktoré pri interakcii so zásadami (alebo zásaditými oxidmi) tvoria soli. Kyslé oxidy sú prakticky všetky oxidy nekovov, s výnimkou nesoľnotvorného CO, NO, N 2 O, SiO, ako aj všetkých oxidov kovov vo vysokom oxidačnom stupni (+5, +6 a +7) .

amfotérne oxidy nazývané oxidy, ktoré môžu reagovať s kyselinami aj zásadami a v dôsledku týchto reakcií tvoria soli. Takéto oxidy majú dvojitú acidobázickú povahu, to znamená, že môžu vykazovať vlastnosti kyslých aj zásaditých oxidov. Medzi amfotérne oxidy patria oxidy kovov v oxidačnom stupni +3, +4 a výnimočne oxidy BeO, ZnO, SnO, PbO.

Niektoré kovy môžu tvoriť všetky tri typy oxidov tvoriacich soli. Napríklad chróm tvorí zásaditý oxid CrO, amfotérny oxid Cr203 a kyslý oxid CrO3.

Ako je možné vidieť, acidobázické vlastnosti oxidov kovov priamo závisia od stupňa oxidácie kovu v oxide: čím vyšší je stupeň oxidácie, tým výraznejšie sú kyslé vlastnosti.

základy

základy - zlúčeniny so vzorcom v tvare Me (OH) x, kde X najčastejšie sa rovná 1 alebo 2.

Výnimky: Be (OH) 2, Zn (OH) 2, Sn (OH) 2 a Pb (OH) 2 nepatria medzi zásady, napriek oxidačnému stavu kovu +2. Tieto zlúčeniny sú amfotérne hydroxidy, ktoré budú podrobnejšie diskutované v tejto kapitole.

Základná klasifikácia

Bázy sa klasifikujú podľa počtu hydroxoskupín v jednej štruktúrnej jednotke.

Bázy s jednou hydroxoskupinou, t.j. typu MeOH, tzv jednoduché kyslé zásady s dvoma hydroxo skupinami, t.j. typ Me(OH)2, resp. dikyselina atď.

Zásady sa tiež delia na rozpustné (zásady) a nerozpustné.

Alkálie zahŕňajú výlučne hydroxidy alkalických kovov a kovov alkalických zemín, ako aj hydroxid tálitý TlOH.

Základná nomenklatúra

Názov nadácie je zostavený podľa nasledujúceho princípu:

Napríklad:

Fe (OH) 2 - hydroxid železitý,

Cu (OH) 2 - hydroxid meďnatý (II).

V prípadoch, keď má kov v komplexných látkach konštantný oxidačný stav, nie je potrebné ho uvádzať. Napríklad:

NaOH - hydroxid sodný,

Ca (OH) 2 - hydroxid vápenatý atď.

kyseliny

kyseliny - zložité látky, ktorých molekuly obsahujú atómy vodíka, ktoré možno nahradiť kovom.

Všeobecný vzorec kyselín možno napísať ako H x A, kde H sú atómy vodíka, ktoré môžu byť nahradené kovom, a A je zvyšok kyseliny.

Napríklad kyseliny zahŕňajú zlúčeniny ako H2S04, HCl, HN03, HN02 atď.

Klasifikácia kyselín

Podľa počtu atómov vodíka, ktoré je možné nahradiť kovom, sa kyseliny delia na:

- asi jednosýtne kyseliny HF, HCl, HBr, HI, HN03;

- d octové kyseliny: H2S04, H2S03, H2C03;

- t rebázické kyseliny: H3PO4, H3BO3.

Je potrebné poznamenať, že počet atómov vodíka v prípade organických kyselín najčastejšie neodráža ich zásaditosť. Napríklad kyselina octová so vzorcom CH 3 COOH napriek prítomnosti 4 atómov vodíka v molekule nie je štvor-, ale jednosýtna. Zásaditosť organických kyselín je určená počtom karboxylových skupín (-COOH) v molekule.

Tiež podľa prítomnosti kyslíka v molekulách kyselín sa delia na anoxické (HF, HCl, HBr atď.) a obsahujúce kyslík (H 2 SO 4, HNO 3, H 3 PO 4 atď.). Okysličené kyseliny sú tiež tzv oxokyseliny.

Môžete si prečítať viac o klasifikácii kyselín.

Názvoslovie kyselín a zvyškov kyselín

Mali by ste sa naučiť nasledujúci zoznam názvov a vzorcov kyselín a zvyškov kyselín.

V niektorých prípadoch môže niekoľko nasledujúcich pravidiel uľahčiť zapamätanie.

Ako je možné vidieť z vyššie uvedenej tabuľky, konštrukcia systematických názvov anoxických kyselín je nasledovná:

Napríklad:

HF, kyselina fluorovodíková;

HCl, kyselina chlorovodíková;

H 2 S - hydrosulfid kys.

Názvy zvyškov kyselín bezkyslíkatých kyselín sú zostavené podľa princípu:

Napríklad Cl - - chlorid, Br - - bromid.

Názvy kyselín s obsahom kyslíka sa získajú pridaním rôznych prípon a koncoviek k názvu kyselinotvorného prvku. Napríklad, ak má kyselinotvorný prvok v kyseline obsahujúcej kyslík najvyšší oxidačný stav, potom sa názov takejto kyseliny vytvorí takto:

Napríklad kyselina sírová H 2 S + 6 O 4, kyselina chrómová H 2 Cr + 6 O 4.

Všetky kyseliny obsahujúce kyslík možno tiež klasifikovať ako kyslé hydroxidy, pretože v ich molekulách sa nachádzajú hydroxoskupiny (OH). Napríklad to možno vidieť z nasledujúcich grafických vzorcov niektorých kyselín obsahujúcich kyslík:

Kyselina sírová sa teda môže inak nazývať hydroxid sírový (VI), kyselina dusičná - hydroxid dusíkatý (V), kyselina fosforečná - hydroxid fosforečný (V) atď. Číslo v zátvorke charakterizuje stupeň oxidácie kyselinotvorného prvku. Takýto variant názvov kyselín obsahujúcich kyslík sa môže zdať pre mnohých mimoriadne nezvyčajný, ale príležitostne možno takéto názvy nájsť v skutočných KIM jednotnej štátnej skúšky z chémie v úlohách klasifikácie anorganických látok.

Amfotérne hydroxidy

Amfotérne hydroxidy - hydroxidy kovov s dvojakým charakterom, t.j. schopné vykazovať vlastnosti kyselín aj vlastnosti zásad.

Amfotérne sú hydroxidy kovov v oxidačnom stupni +3 a +4 (rovnako ako oxidy).

Tiež zlúčeniny Be (OH) 2, Zn (OH) 2, Sn (OH) 2 a Pb (OH) 2 sú zahrnuté ako výnimky z amfotérnych hydroxidov, napriek stupňu oxidácie kovu v nich +2.

Pre amfotérne hydroxidy troj- a štvormocných kovov je možná existencia orto- a metaforiem, ktoré sa navzájom líšia jednou molekulou vody. Napríklad hydroxid hlinitý môže existovať v orto forme Al(OH)3 alebo v meta forme AlO(OH) (metahydroxid).

Keďže, ako už bolo spomenuté, amfotérne hydroxidy vykazujú vlastnosti kyselín aj vlastnosti zásad, ich vzorec a názov možno písať aj inak: buď ako zásada, alebo ako kyselina. Napríklad:

soľ

soľ - Ide o komplexné látky, ktoré zahŕňajú kovové katióny a anióny zvyškov kyselín.

Takže napríklad soli zahŕňajú zlúčeniny ako KCl, Ca(N03)2, NaHC03 atď.

Vyššie uvedená definícia popisuje zloženie väčšiny solí, existujú však soli, ktoré pod ňu nespadajú. Napríklad namiesto katiónov kovov môže soľ obsahovať amónne katióny alebo ich organické deriváty. Tie. soli zahŕňajú zlúčeniny, ako je napríklad (NH4)2S04 (síran amónny), + Cl - (chlorid metylamónny) atď.

V rozpore s vyššie uvedenou definíciou solí je aj trieda takzvaných komplexných solí, o ktorej sa bude diskutovať na konci tejto témy.

Klasifikácia soli

Na druhej strane možno soli považovať za produkty substitúcie vodíkových katiónov H + v kyseline za iné katióny, alebo za produkty substitúcie hydroxidových iónov v zásadách (alebo amfotérnych hydroxidoch) za iné anióny.

Pri úplnej substitúcii, tzv stredná alebo normálne soľ. Napríklad pri úplnom nahradení vodíkových katiónov v kyseline sírovej katiónmi sodnými vzniká priemerná (normálna) soľ Na 2 SO 4 a pri úplnom nahradení hydroxidových iónov v Ca (OH) 2 zásade zvyškami kyselín, napr. dusičnanové ióny tvoria priemernú (normálnu) soľ Ca(NO3)2.

Soli získané neúplným nahradením vodíkových katiónov v dvojsýtnej (alebo viacerých) kyseline katiónmi kovov sa nazývajú kyslé soli. Takže pri neúplnom nahradení vodíkových katiónov v kyseline sírovej katiónmi sodíka sa vytvorí kyslá soľ NaHS04.

Soli, ktoré vznikajú neúplnou substitúciou hydroxidových iónov v dvojkyslých (alebo viacerých) zásadách, sa nazývajú zásadité. o soli. Napríklad pri neúplnom nahradení hydroxidových iónov v Ca (OH) 2 zásade dusičnanovými iónmi vzniká zásaditá očíra soľ Ca(OH)NO 3 .

Soli pozostávajúce z katiónov dvoch rôznych kovov a aniónov zvyškov kyselín iba jednej kyseliny sa nazývajú podvojné soli. Napríklad dvojité soli sú KNaC03, KMgCl3 atď.

Ak je soľ tvorená jedným typom katiónu a dvoma typmi zvyškov kyselín, nazývame takéto soli zmiešané. Napríklad zmiešané soli sú zlúčeniny Ca(OCl)Cl, CuBrCl atď.

Existujú soli, ktoré nespadajú pod definíciu solí ako produkty substitúcie vodíkových katiónov v kyselinách za katióny kovov alebo produkty substitúcie hydroxidových iónov v zásadách za anióny zvyškov kyselín. Ide o komplexné soli. Napríklad komplexné soli sú tetrahydroxozinkat sodný a tetrahydroxoaluminát so vzorcami Na2 a Na. Komplexné soli rozoznajte okrem iného najčastejšie podľa prítomnosti hranatých zátvoriek vo vzorci. Treba si však uvedomiť, že na to, aby bola látka klasifikovaná ako soľ, jej zloženie musí obsahovať akékoľvek katióny okrem (alebo namiesto) H + a z aniónov musia byť okrem (resp. namiesto) OH -. Napríklad zlúčenina H2 nepatrí do triedy komplexných solí, pretože pri jej disociácii od katiónov sú v roztoku prítomné iba vodíkové katióny H+. Podľa typu disociácie by táto látka mala byť skôr klasifikovaná ako komplexná kyselina bez kyslíka. Podobne zlúčenina OH nepatrí medzi soli, pretože táto zlúčenina pozostáva z katiónov + a hydroxidových iónov OH -, t.j. treba to považovať za komplexný základ.

Názvoslovie soli

Nomenklatúra stredných a kyslých solí

Názov stredných a kyslých solí je založený na princípe:

Ak je stupeň oxidácie kovu v komplexných látkach konštantný, potom to nie je uvedené.

Názvy kyslých zvyškov boli uvedené vyššie pri zvažovaní nomenklatúry kyselín.

Napríklad,

Na2S04 - síran sodný;

NaHS04 - hydrosíran sodný;

CaC03 - uhličitan vápenatý;

Ca (HCO 3) 2 - hydrogénuhličitan vápenatý atď.

Nomenklatúra zásaditých solí

Názvy hlavných solí sú zostavené podľa princípu:

Napríklad:

(CuOH)2C03 - hydroxokarbonát meďnatý;

Fe (OH) 2 NO 3 - dihydroxonitrát železitý.

Nomenklatúra komplexných solí

Názvoslovie komplexných zlúčenín je oveľa komplikovanejšie a na úspešné absolvovanie skúšky nepotrebujete veľa vedieť z nomenklatúry komplexných solí.

Mali by sme vedieť pomenovať komplexné soli získané interakciou alkalických roztokov s amfotérnymi hydroxidmi. Napríklad:

*Rovnaké farby vo vzorci a názve označujú zodpovedajúce prvky vzorca a názov.

Triviálne názvy anorganických látok

Pod triviálnymi názvami sa rozumejú názvy látok, ktoré nesúvisia, alebo len slabo súvisia s ich zložením a štruktúrou. Triviálne názvy sú spravidla dané buď historickými dôvodmi, alebo fyzikálnymi či chemickými vlastnosťami týchto zlúčenín.

Zoznam triviálnych názvov anorganických látok, ktoré potrebujete vedieť:

Na 3	kryolit
Si02	kremeň, oxid kremičitý
FeS 2	pyrit, pyrit železa
CaS04.2H20	sadra
CaC2	karbid vápnika
Al4C3	karbid hliníka
KOH	žieravina potaš
NaOH	lúh sodný, lúh sodný
H202	peroxid vodíka
CuS04.5H20	modrý vitriol
NH4CI	amoniak
CaCO3	krieda, mramor, vápenec
N2O	smiešny plyn
NIE 2	hnedý plyn
NaHC03	jedlo (pitie) sóda
Fe304	oxid železitý
NH3∙H20 (NH4OH)	amoniak
CO	oxid uhoľnatý
CO2	oxid uhličitý
SiC	karborundum (karbid kremíka)
PH 3	fosfín
NH3	amoniak
KClO 3	bertholletova soľ (chlorečnan draselný)
(CuOH)2C03	malachit
CaO	nehasené vápno
Ca(OH)2	hasené vápno
priehľadný vodný roztok Ca(OH) 2	vápenná voda
suspenzia pevného Ca (OH)2 vo vodnom roztoku	limetkové mlieko
K2CO3	potaš
Na2C03	sóda
Na2C03.10H20	kryštálová sóda
MgO	magnézia