غير المعادن مع الأحماض والقلويات. الفلزات القلوية. الفئات الرئيسية للمركبات غير العضوية. أكاسيد المعادن واللافلزات. تسمية هذه المركبات. الخواص الكيميائية للأكاسيد القاعدية والحمضية والأمفوتيرية

الموضوع № 3. الخصائص الكيميائية لغير المعادن

يخطط

1. الخواص الكيميائية الأساسية للغير المعادن.

2. أكاسيد العناصر غير المعدنية.

3. توزيع العناصر غير المعدنية في الطبيعة.

4. تطبيق اللافلزات.

1. الخواص الكيميائية الأساسية للغير المعادن

غير المعادن (باستثناء الغازات الخاملة) كيميائياالمواد الفعالة.

في التفاعلات مع المعادن ، تضيف ذرات العناصر غير المعدنية الإلكترونات ، وفي التفاعلات مع غير المعادن ، تشكل أزواج إلكترون مشتركة.

لمعرفة أي ذرة من أزواج الإلكترونات المشتركة التي يتم نقلها إليها ، تساعد سلسلة الكهربية في:

F ، O ، N ، Cl ، Br ، I ، S ، C ، Se ، H ، P ، As ، B ، Si

ينخفض ​​الكهربية

1. تفاعل اللافلزات مع المعادن:

2 ملغ + O2 = 2MgO (أكسيد المغنيسيوم)

6Li + N 2 = 2Li 3 N (نيتريد الليثيوم)

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3 (كلوريد الألومنيوم)

Ca + H 2 \ u003d CaH 2 (هيدريد الكالسيوم)

Fe + S = FeS (الحديد (II) كبريتيد)

عندما تتفاعل اللافلزات مع المعادن ، تتشكل مركبات ثنائية مع روابط كيميائية أيونية.

2 . تفاعل اللافلزات مع الأكسجين:

C + O 2 \ u003d CO 2 (أكسيد الكربون (الرابع))

S + O 2 \ u003d SO 2 (أكسيد الكبريت (IV))

نواتج تفاعل اللافلزات مع الأكسجين عبارة عن مركبات ثنائية ذات رابطة قطبية تساهميةأكاسيد ، حيث يكون للأكسجين حالة أكسدة- 2.

3. تفاعل اللافلزات مع الهيدروجين:

H 2 + Cl 2 = 2HCl (كلوريد الهيدروجين أو كلوريد الهيدروجين)

H 2 + S = H 2 S (كبريتيد الهيدروجين أو كبريتيد الهيدروجين)

عندما تتفاعل اللافلزات مع الهيدروجين ، تتشكل مركبات ثنائية متطايرة (غازية أو سائلة) برابطة قطبية تساهمية.

4. تفاعل اللافلزات مع اللافلزات الأخرى:

C + 2S = CS 2 (الكربون (الرابع) كبريتيد)

Si + 2Cl 2 \ u003d SiCl 4 (كلوريد السيليكون (IV))

نواتج التفاعل بين اثنين من غير المعدنين هي مواد ذات حالة تجميع مختلفة ، والتي لها نوع من الرابطة الكيميائية التساهمية.

1. أكاسيد العناصر غير المعدنية

تنقسم أكاسيد العناصر غير المعدنية إلى:

أ) تشكيل الملح (معظمهم) و

ب) غير ملح(CO ، NO ، N 2 O ، H 2 O).

من بين الأكاسيد توجد مواد غازية (CO ، CO 2 ، SO2 ) والمواد الصلبة (ص 2 O 5) ، سوائل (H 2 O ، Cl 2 O 7).

في جميع الأكاسيد ، دون استثناء ، تحتوي ذرات العناصر غير المعدنية ، مجتمعة مع الأكسجينحالات الأكسدة الإيجابية.

معظم أكاسيد العناصر غير المعدنيةحمضي . يتفاعلون:

• مع الماء مع تكوين الأحماض
• مع الأكاسيد الأساسية والمتذبذبةمع تكوين الملح,
• مع قواعد وهيدروكسيدات مذبذبةمع تكوين الأملاح والماء.

1. توزيع العناصر غير المعدنية في الطبيعة

غير المعادن اكثر شيوعافي الطبيعة من المعادن.

يشمل تكوين الهواء: النيتروجين والأكسجين والغازات الخاملة.

رواسب الكبريت الأصلي في منطقة الكاربات هي واحدة من أكبر رواسب الكبريت في العالم.

ترسبات الجرافيت الصناعية في أوكرانيا هي رواسب Zavalyevskoye ، حيث يتم استخدام المادة الخام من قبل مصنع Mariupol الجرافيت.

في منطقة جيتومير ، في فولين ، تم اكتشاف رواسب من الصخور التي قد تحتوي على الماس ، ولكن لم يتم اكتشاف الرواسب الصناعية بعد.

تشكل ذرات العناصر غير المعدنية مواد معقدة مختلفة ، من بينها الأكاسيد والأملاح.

1. استخدام اللافلزات

الأكسجين:

عمليات التنفس ،

الإحتراق،

التمثيل الغذائي والطاقة ،

إنتاج المعادن.

هيدروجين:

إنتاج الأمونيا ،

حمض الكلوريد

الميثانول ،

تحويل الدهون السائلة إلى دهون صلبة

لحام وقطع المعادن الحرارية ،

استعادة المعادن من الخامات.

الكبريت:

الحصول على حامض الكبريتات ،

صنع المطاط من المطاط

إنتاج المباراة ،

مسحوق أسود،

تصنيع الأدوية.

بور:

مكون من مواد امتصاص النيوترونات للمفاعلات النووية ،

حماية أسطح منتجات الصلب من التآكل ،

في تكنولوجيا أشباه الموصلات ،

تصنيع محولات الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية.

نتروجين:

الغازي:

لإنتاج الأمونيا ،

لخلق جو خامل عند لحام المعادن ،

في مصانع التفريغ ،

المصابيح الكهربائية ،

سائل:

كمبرد في المجمدات ،

طب.

الفوسفور:

أبيض - لإنتاج الفوسفور الأحمر ،

أحمر - لإنتاج أعواد الثقاب.

السيليكون:

في الإلكترونيات والهندسة الكهربائيةلتصنيع:

مخططات

الثنائيات ،

الترانزستورات

الخلايا الضوئية ،

لصناعة السبائك.

الكلور:

إنتاج حمض البيركلوريك ،

مادة متفاعلة،

أدوية،

مونمر لإنتاج البلاستيك ،

المبيضات

مثل المطهر.

كربون:

الماس:

تصنيع أدوات الحفر والقطع ،

مادة جلخ ،

مجوهرات،

الجرافيت:

إنتاج المسابك والمعادن وهندسة الراديو ،

تصنيع البطاريات ،

في صناعة النفط والغاز لعمليات الحفر ،

إنتاج الطلاءات المضادة للتآكل ،

معاجين تقلل من قوة الاحتكاك ،

الامتزاز.

الامتزاز قدرة بعض المواد (خاصة الكربون) على الاحتفاظ بجزيئات مواد أخرى (غاز أو مادة مذابة) على سطحها.

يعتمد استخدامه في الطب على قدرة امتصاص الكربون. أغراض طبيةهل هي أقراص أم كبسولات كربون مفعل. يتم استخدامها عن طريق الفم للتسمم.

التسخين كافٍ لاستعادة قدرة الممتزات على امتصاص وإزالة المادة الممتصة.

تم استخدام قدرة امتصاص الكربون بواسطة M.D. Zelinsky في قناع غاز الفحم الذي اخترعه في عام 1915 - وسيلة للحماية الفردية لأعضاء الجهاز التنفسي والوجه والعينين من التعرض مواد مؤذية. في عام 1916 ، بدأ الإنتاج الصناعي للأقنعة الواقية من الغازات ، والذي أنقذ حياة مئات الآلاف من الجنود خلال الحرب العالمية الأولى. قناع الغاز المحسن لا يزال يستخدم حتى اليوم.

الواجب المنزلي

اكتب تفاعلات التفاعل: أ) السيليكون مع الأكسجين ؛ ب) السيليكون مع الهيدروجين. ج) الزنك بالكلور. د) الفوسفور مع الكلور. اسم المركبات الناتجة.

تسمى المعادن القلوية (AM) بجميع عناصر مجموعة IA في الجدول الدوري ، أي الليثيوم Li ، الصوديوم Na ، البوتاسيوم K ، الروبيديوم Rb ، السيزيوم Cs ، الفرانسيوم Fr.

تحتوي الذرات القلوية على إلكترون واحد فقط في المستوى الإلكتروني الخارجي. س-مستوى فرعي ، يمكن فصله بسهولة أثناء التفاعلات الكيميائية. في هذه الحالة ، يتم تكوين جسيم موجب الشحنة من ذرة SM المحايدة - كاتيون بشحنة +1:

م 0-1 e → M +1

تعد عائلة الفلزات القلوية هي الأكثر نشاطًا بين مجموعات المعادن الأخرى ، وبالتالي ، في الطبيعة ، يمكن العثور عليها في شكل حر ، أي في شكل مواد بسيطة أمر مستحيل.

المواد البسيطة الفلزات القلوية هي عوامل اختزال قوية للغاية.

تفاعل الفلزات القلوية مع اللافلزات

بالأكسجين

تتفاعل الفلزات القلوية مع الأكسجين الموجود بالفعل في درجة حرارة الغرفة ، وبالتالي يجب تخزينها تحت طبقة من بعض المذيبات الهيدروكربونية ، مثل الكيروسين على سبيل المثال.

يؤدي تفاعل الفلزات القلوية مع الأكسجين إلى إنتاج نواتج مختلفة. مع تكوين أكسيد ، يتفاعل الليثيوم فقط مع الأكسجين:

4Li + O 2 = 2Li 2 O

يتشكل الصوديوم في حالة مماثلة مع الأكسجين بيروكسيد الصوديوم Na2O2:

2Na + O 2 \ u003d Na 2 O 2 ،

والبوتاسيوم والروبيديوم والسيزيوم هم في الغالب أكاسيد فائقة (superoxides) ، مع الصيغة العامة MeO 2:

Rb + O 2 \ u003d RbO 2

مع الهالوجينات

تتفاعل الفلزات القلوية بشكل فعال مع الهالوجينات ، مكونة هاليدات فلزية قلوية لها بنية أيونية:

2Li + Br 2 = 2LiBr بروميد الليثيوم

2Na + I 2 = 2NaI يوديد الصوديوم

2K + Cl 2 \ u003d 2KCl كلوريد البوتاسيوم

بالنيتروجين

يتفاعل الليثيوم مع النيتروجين بالفعل عند درجة الحرارة العادية ، بينما يتفاعل النيتروجين مع بقية المعادن القلوية عند تسخينه. في جميع الحالات ، تتشكل نيتريدات الفلزات القلوية:

6Li + N 2 = 2Li 3 N نيتريد الليثيوم

6K + N 2 = 2K 3 N نيتريد البوتاسيوم

بالفوسفور

تتفاعل الفلزات القلوية مع الفوسفور عند تسخينها لتكوين الفوسفات:

3Na + P = Na 3 ص فوسفيد الصوديوم

3K + P = K 3 ص فوسفيد البوتاسيوم

مع الهيدروجين

يؤدي تسخين المعادن القلوية في جو من الهيدروجين إلى تكوين هيدرات فلزية قلوية تحتوي على الهيدروجين في حالة أكسدة نادرة - ناقص 1:

H 2 + 2K = 2KN -1 هيدريد البوتاسيوم

H 2 + 2Rb = 2RbH هيدريد الروبيديوم

بالكبريت

يحدث تفاعل الفلزات القلوية مع الكبريت عند تسخينه بتكوين الكبريتيدات:

S + 2K = K 2 S كبريتيد البوتاسيوم

S + 2Na = Na 2S كبريتيد الصوديوم

تفاعل المعادن القلوية مع المواد المعقدة

مع الماء

تتفاعل جميع المعادن القلوية بشكل فعال مع الماء مع تكوين الهيدروجين الغازي والقلوي ، ولهذا السبب حصلت هذه المعادن على الاسم المناسب:

2HOH + 2Na \ u003d 2NaOH + H 2

2K + 2HOH = 2KOH + H2

يتفاعل الليثيوم بهدوء تام مع الماء ، ويشتعل الصوديوم والبوتاسيوم تلقائيًا أثناء التفاعل ، ويتفاعل الروبيديوم والسيزيوم والفرانسيوم مع الماء بانفجار قوي.

مع مشتقات الهالوجين للهيدروكربونات (تفاعل Wurtz):

2Na + 2C 2 H 5 Cl → 2NaCl + C 4 H 10

2Na + 2C 6 H 5 Br → 2NaBr + C 6 H 5 –C 6 H 5

بالكحول والفينولات

يتفاعل AM مع الكحول والفينولات ، ليحل محل الهيدروجين في مجموعة الهيدروكسيل من المواد العضوية:

2CH 3 OH + 2K = 2CH 3 موافق + H 2

ميثوكسيد البوتاسيوم

2C 6 H 5 OH + 2Na \ u003d 2C 6 H 5 ONa + H 2

فينولات الصوديوم

التفاعل مع الماء

تتفاعل العديد من اللافلزات مع الماء لتكوين أكاسيد (و / أو مركبات أخرى). تستمر ردود الفعل مع تسخين قوي.

C + H 2 O → CO + H 2

6B + 6H 2 O → 2H 3 B 3 O 3 (بوروكسين) + 3H 2

4P + 10H 2 O → 2P 2 O 5 + 5H 2

3S + 2H 2 O → 2H 2 S + SO 2

الهالوجينات ، عند التفاعل مع الماء ، غير متناسبة (فهي تشكل مركبات ذات حالات أكسدة مختلفة من مركب بحالة أكسدة واحدة) - باستثناء F 2. تستمر التفاعلات عند درجة حرارة الغرفة.

Cl 2 + H 2 O → HCl + HClO

Br 2 + H 2 O → HBr + HBrO

2F 2 + 2H 2 O → 4HF + O 2

التفاعل مع اللافلزات

التفاعل مع الأكسجين.

تتفاعل معظم المعادن غير الفلزية (باستثناء الهالوجينات والغازات النبيلة) مع الأكسجين لتكوين أكاسيد ، وتحت ظروف معينة (درجة الحرارة والضغط والمحفزات) - أكاسيد أعلى.

N 2 + O 2 → 2NO (يحدث التفاعل عند درجة حرارة 2000 درجة مئوية أو في قوس كهربائي)

C + O 2 → CO 2

4B + 3O 2 → 2B 2 O 3

S + O 2 → SO 2

التفاعل مع الفلور

تتفاعل معظم اللافلزات (باستثناء N 2 و C (الماس) وبعض الغازات النبيلة) مع الفلور لتكوين الفلورايد.

O 2 + 2F 2 → 2OF 2 (عند التمرير التيار الكهربائي)

C + 2F 2 → CF 4 (عند 900 درجة مئوية)

S + 3F 2 → SF6

2.3 التفاعل مع الهالوجينات (Cl 2 ، Br 2)

مع غير المعادن (باستثناء الكربون والنيتروجين والفلور والأكسجين والغازات الخاملة) ، تشكل الهاليدات المقابلة (الكلوريدات والبروميدات).

2S + Cl 2 → S 2 Cl 2

2S + Br 2 → S 2 Br 2

2P + 5Cl 2 → 2PCl 5 (الاحتراق في جو الكلور)

Cl 2 + Br 2 → 2BrCl

Cl 2 + I 2 → 2ICl (تسخين حتى 45 درجة مئوية))

Br 2 + I 2 → 2IBr

التفاعل مع الأكاسيد

يعمل الكربون والسيليكون على تقليل المعادن وغير المعدنية من أكاسيدها. تستمر التفاعلات عند تسخينها.

SiO 2 + C \ u003d CO 2 + Si

MnO2 + Si → Mn + SiO2.

التفاعل مع القلويات

معظم اللافلزات (باستثناء F 2 ، Si) غير متناسبة عند التفاعل مع القلويات. الغازات النبيلة ، O 2 ، N 2 وبعض المعادن الأخرى لا تتفاعل مع القلويات

Cl 2 + 2 NaOH → NaCl + NaClO

3Cl 2 + 6 NaOH → 5NaCl + NaClO 3 + H 2 O (عند التسخين)

3S + 6 NaOH → 2Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3H 2 O (اندماج)

P + NaOH → Na 3 PO 3 + PH 3

Si + 2NaOH + H 2 O → Na 2 SiO 3 + 2H 2

4F 2 + 6 NaOH → من 2 + 6NaF + 3H 2 O + O 2

التفاعل مع الأحماض المؤكسدة

تتفاعل جميع المعادن غير الفلزية (باستثناء الهالوجينات والغازات النبيلة ، N 2 ، O 2 ، Si) مع الأحماض المؤكسدة لتكوين الحمض المقابل المحتوي على الأكسجين (أو أكسيد).

C + 2 H 2 SO 4 → CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

B + 3HNO 3 → H 3 BO 3 + 3NO 2

S + 6HNO 3 → H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O

تفاعل الملح

يزيح الهالوجين الأكثر كهرسلبية المادة المتفاعلة الأقل كهرسلبية من الملح ، أو مركب الهيدروجين

2NaBr + Cl 2 → 2NaCl + Br 2

تختلف الخصائص الكيميائية للمركبات الثنائية غير المؤكسدة. معظمهم (باستثناء الهاليدات) يشكلون أكاسدين عند التفاعل مع الأكسجين (في حالة الأمونيا ، يجب استخدام المحفزات).

الخواص الكيميائية للأكاسيد الأساسية

التفاعل مع الماء

تتفاعل أكاسيد الفلزات الأرضية القلوية والقلوية مع الماء لتكوين مركبات قابلة للذوبان (قابلة للذوبان بشكل طفيف) - قلوي

Na 2 O + H 2 O → 2NaOH

التفاعل مع الأكاسيد

تتفاعل الأكاسيد الأساسية مع الأكاسيد الحمضية والأمفوتيرية لتكوين الأملاح.

Na 2 O + SO 3 → Na 2 SO 4

CaO + Al 2 O 3 → CaAl 2 O 4 (اندماج)

التفاعل مع الأحماض

تتفاعل الأكاسيد الأساسية مع الأحماض

CaO + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O

FeO + 2HCl → FeCl 2 + H 2 O

يمكن أن تشارك الأكاسيد الأساسية للعناصر ذات حالة الأكسدة المتغيرة في تفاعلات الأكسدة والاختزال

FeO + 4HNO 3 → Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 2H 2 O

2MnO + O 2 → 2MnO 2

الخواص الكيميائية للأكاسيد المتذبذبة

التفاعل مع الأكاسيد

تتفاعل أكاسيد الأمفوتريك مع الأكاسيد القاعدية والحمضية والأمفوتيرية لتكوين الأملاح.

Na 2 O + Al 2 O 3 → 2NaAlO 2

3SO 3 + Al 2 O 3 → 2Al 2 (SO 4) 3

ZnO + Al 2 O 3 → ZnAl 2 O 4 (اندماج)

التفاعل مع الأحماض والقواعد

تتفاعل أكاسيد الأمفوتريك مع القواعد والأحماض

6HCl + Al 2 O 3 → 2AlCl 3 + 3H 2 O

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O (عند التسخين)

تفاعل الملح

أكاسيد مذبذبة منخفضة التطاير تزيح الأكاسيد الحمضية المتطايرة من أملاحها

Al 2 O 3 + Na 2 CO 3 → 2NaAlO 2 + CO 2

مؤكسد - تقليل ردود الفعل

يمكن أن تشارك الأكاسيد المتذبذبة لعناصر ذات حالة أكسدة متغيرة في تفاعلات الأكسدة والاختزال.

MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O

الخواص الكيميائية لأكاسيد الحمض

1. التفاعل مع الماء

تذوب معظم الأكاسيد الحمضية في الماء لتكوين الحمض المقابل (أكاسيد المعادن مع حالات أكسدة أعلى و SiO 2 لا تذوب في الماء).

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4

P 2 O 5 + 3H 2 O → 2H 3 PO 4

التفاعل مع الأكاسيد

تتفاعل أكاسيد الحمض مع الأكاسيد القاعدية والأمفوتيرية لتكوين الأملاح.

يتم عرض تقسيم القواعد إلى مجموعات وفقًا لمعايير مختلفة في الجدول 11.

الجدول 11
التصنيف الأساسي

جميع القواعد ، باستثناء محلول الأمونيا في الماء ، هي مواد صلبة بألوان مختلفة. على سبيل المثال ، هيدروكسيد الكالسيوم Ca (OH) 2 أبيض ، هيدروكسيد النحاس (II) Cu (OH) 2 أزرق ، نيكل (II) هيدروكسيد Ni (OH) 2 أخضر ، حديد (III) هيدروكسيد Fe (OH) 3 أحمر - بني ، إلخ.

لا يحتوي محلول مائي من الأمونيا NH 3 H 2 O ، على عكس القواعد الأخرى ، على كاتيونات معدنية ، ولكنه مركب معقد منفردة الأمونيوم NH - 4 ولا يوجد إلا في المحلول (يُعرف هذا المحلول باسم الأمونيا). يتحلل بسهولة إلى أمونيا وماء:

ومع ذلك ، بغض النظر عن مدى اختلاف القواعد ، فجميعها تتكون من أيونات معدنية ومجموعات هيدروكسو ، وعددها يساوي حالة أكسدة المعدن.

تشكل جميع القواعد ، وخاصة القلويات (إلكتروليتات قوية) ، أيونات هيدروكسيد OH - أثناء التفكك ، والتي تحدد عددًا من الخصائص الشائعة: صابونة اللمس ، وتغير لون المؤشرات (عباد الشمس ، وبرتقال الميثيل والفينول فثالين) ، والتفاعل مع المواد الأخرى.

ردود الفعل الأساسية النموذجية

تم النظر في رد الفعل الأول (العالمي) في الفقرة 38.

تجربة معملية رقم 23
تفاعل القلويات مع الأحماض

اكتب معادلتين من معادلات التفاعل الجزيئي ، يتم التعبير عن جوهرهما بالمعادلة الأيونية التالية:

H + + OH - \ u003d H 2 O.

نفذ ردود الفعل ، المعادلات التي قمت بعملها. تذكر المواد (باستثناء الأحماض والقلويات) اللازمة لمراقبة هذه التفاعلات الكيميائية.

يحدث التفاعل الثاني بين القلويات والأكاسيد غير المعدنية ، والتي تتوافق مع الأحماض ، على سبيل المثال ،

يتوافق

عندما تتفاعل الأكاسيد مع القواعد ، تتشكل أملاح الأحماض والماء المقابلة:

أرز. 141.
تفاعل القلويات مع أكسيد غير فلزي

تجربة معملية رقم 24
تفاعل القلويات مع أكاسيد اللافلزات

كرر التجربة التي قمت بها من قبل. صب 2-3 مل من محلول صاف من ماء الليمون في أنبوب اختبار.

ضع قشة عصير فيه ، والتي تعمل كأنبوب مخرج غاز. قم بتمرير هواء الزفير برفق من خلال المحلول. ماذا تشاهد؟

اكتب المعادلات الجزيئية والأيونية للتفاعل.

أرز. 142.
تفاعل القلويات مع الأملاح:
أ - مع تكوين راسب ؛ ب - مع تكوين الغاز

التفاعل الثالث هو تفاعل تبادل أيوني نموذجي ويحدث فقط إذا كانت النتيجة عبارة عن ترسب أو إطلاق غاز ، على سبيل المثال:

تجربة معملية رقم 25
تفاعل القلويات مع الأملاح

في ثلاثة أنابيب ، صب 1-2 مل من محاليل المواد في أزواج: الأنبوب الأول - هيدروكسيد الصوديوم وكلوريد الأمونيوم ؛ الأنبوب الثاني - هيدروكسيد البوتاسيوم وكبريتات الحديد (III) ؛ الأنبوب الثالث - هيدروكسيد الصوديوم وكلوريد الباريوم.

قم بتسخين محتويات أنبوب الاختبار الأول وحدد أحد منتجات التفاعل عن طريق الرائحة.

صياغة استنتاج حول إمكانية تفاعل القلويات مع الأملاح.

تتحلل القواعد غير القابلة للذوبان عند تسخينها إلى أكسيد فلز وماء ، وهو أمر غير معتاد بالنسبة للقلويات ، على سبيل المثال:

Fe (OH) 2 \ u003d FeO + H 2 O.

تجربة معملية رقم 26
تحضير وخصائص القواعد غير القابلة للذوبان

صب 1 مل من كبريتات النحاس (II) أو محلول الكلوريد في أنبوبين اختبار. أضف 3-4 قطرات من محلول هيدروكسيد الصوديوم لكل أنبوب. وصف هيدروكسيد النحاس (II) الناتج.

ملحوظة. اترك أنابيب الاختبار مع هيدروكسيد النحاس الناتج للتجارب التالية.

اكتب المعادلات الجزيئية والأيونية للتفاعل. حدد نوع التفاعل بناءً على "عدد وتركيب مواد البداية ونواتج التفاعل".

أضف 1-2 مل من حمض الهيدروكلوريك إلى أحد أنابيب الاختبار مع هيدروكسيد النحاس (II) الذي تم الحصول عليه في التجربة السابقة. ماذا تشاهد؟

باستخدام ماصة ، ضع قطرتين أو قطرتين من المحلول الناتج على لوح زجاجي أو خزفي ، وباستخدام ملقط بوتقة ، قم بتبخيره بحرص. افحص البلورات التي تتشكل. لاحظ لونها.

اكتب المعادلات الجزيئية والأيونية للتفاعل. حدد نوع التفاعل على أساس "عدد وتركيب مواد البداية ونواتج التفاعل" ، و "مشاركة عامل حفاز" و "انعكاس تفاعل كيميائي".

قم بتسخين أحد أنابيب الاختبار بهيدروكسيد النحاس الذي تم الحصول عليه مسبقًا أو قدمه المعلم () (الشكل 143). ماذا تشاهد؟

أرز. 143.
تحلل هيدروكسيد النحاس (II) عند تسخينه

قم بعمل معادلة للتفاعل ، وبيان حالة حدوثه ونوع التفاعل وفقًا لعلامات "عدد وتكوين المواد الأولية ونواتج التفاعل" ، و "إطلاق الحرارة أو امتصاصها" و "الانعكاس تفاعل كيميائي».

كلمات وعبارات

1. التصنيف الأساسي.
2. الخصائص النموذجية للقواعد: تفاعلها مع الأحماض ، الأكاسيد غير المعدنية ، الأملاح.
3. الخاصية النموذجية للقواعد غير القابلة للذوبان: التحلل عند تسخينها.
4. شروط التفاعلات الأساسية النموذجية.

العمل مع الكمبيوتر

1. الرجوع إلى التطبيق الإلكتروني. ادرس مادة الدرس وأكمل المهام المقترحة.
2. ابحث في الإنترنت عن عناوين البريد الإلكتروني التي يمكن أن تكون بمثابة مصادر إضافية تكشف عن محتوى الكلمات الرئيسية والعبارات الواردة في الفقرة. اعرض على المعلم مساعدتك في إعداد درس جديد - قم بعمل تقرير عن الكلمات والعبارات الرئيسية في الفقرة التالية.

1. معدن + غير معدني. لا تدخل الغازات الخاملة في هذا التفاعل. كلما زادت الطاقة الكهربية للغير فلز ، زاد عدد المعادن التي يتفاعل معها. على سبيل المثال ، يتفاعل الفلور مع جميع المعادن ، ويتفاعل الهيدروجين مع العناصر النشطة فقط. كلما ابتعد المعدن إلى اليسار في سلسلة نشاط المعادن ، زاد عدد المواد غير المعدنية التي يمكن أن يتفاعل معها. على سبيل المثال ، يتفاعل الذهب فقط مع الفلور والليثيوم مع جميع المعادن غير المعدنية.

2. غير معدنية + غير معدنية. في هذه الحالة ، تعمل مادة غير معدنية أكثر كهربيًا كعامل مؤكسد ، وأقل من EO - كعامل اختزال. تتفاعل غير المعادن ذات النشاط الكهربي القريب بشكل سيئ مع بعضها البعض ، على سبيل المثال ، تفاعل الفوسفور مع الهيدروجين والسيليكون مع الهيدروجين مستحيل عمليًا ، حيث يتم تحويل توازن هذه التفاعلات نحو تكوين مواد بسيطة. لا يتفاعل الهيليوم والنيون والأرجون مع غير المعادن ، ويمكن للغازات الخاملة الأخرى في ظل ظروف قاسية أن تتفاعل مع الفلور.
لا يتفاعل الأكسجين مع الكلور والبروم واليود. يمكن أن يتفاعل الأكسجين مع الفلور في درجات حرارة منخفضة.

3. معدن + أكسيد حامض. المعدن يعيد المعادن غير المعدنية من الأكسيد. يمكن أن يتفاعل المعدن الزائد بعد ذلك مع غير المعدني الناتج. فمثلا:

2 Mg + SiO 2 \ u003d 2 MgO + Si (لنقص المغنيسيوم)

2 Mg + SiO 2 \ u003d 2 MgO + Mg 2 Si (مع المغنيسيوم الزائد)

4. معدن + حامض. تتفاعل المعادن الموجودة على يسار الهيدروجين في سلسلة الجهد مع الأحماض لإطلاق الهيدروجين.

الاستثناء هو الأحماض - العوامل المؤكسدة (الكبريتيك المركز وأي حمض نيتريك) ، والتي يمكن أن تتفاعل مع المعادن الموجودة في سلسلة الفولتية على يمين الهيدروجين ، ولا يتم إطلاق الهيدروجين في التفاعلات ، ولكن الماء ومنتج تقليل الحمض تم الحصول عليها.

من الضروري الانتباه إلى حقيقة أنه عندما يتفاعل المعدن مع فائض من حمض متعدد الأساس ، يمكن الحصول على ملح حامضي: Mg +2 H 3 PO 4 \ u003d Mg (H 2 PO 4) 2 + H 2.

إذا كان ناتج تفاعل الحمض والمعدن عبارة عن ملح غير قابل للذوبان ، فسيتم تخميل المعدن ، لأن سطح المعدن محمي بواسطة الملح غير القابل للذوبان من تأثير الحمض. على سبيل المثال ، تأثير حمض الكبريتيك المخفف على الرصاص أو الباريوم أو الكالسيوم.

5. معدن + ملح. في الحل يتضمن هذا التفاعل معدنًا على يمين المغنيسيوم في سلسلة الجهد ، بما في ذلك المغنيسيوم نفسه ، ولكن على يسار معدن الملح. إذا كان المعدن أكثر نشاطًا من المغنيسيوم ، فإنه لا يتفاعل مع الملح ، ولكن مع الماء لتكوين قلوي ، والذي يتفاعل بعد ذلك مع الملح. في هذه الحالة ، يجب أن يكون الملح الأولي والملح الناتج قابلين للذوبان. المنتج غير القابل للذوبان يخمل المعدن.

ومع ذلك، هناك استثناءات لهذه القاعدة:

2FeCl 3 + Cu \ u003d CuCl 2 + 2FeCl 2 ؛

2 FeCl 3 + Fe = 3 FeCl 2. نظرًا لأن الحديد لديه حالة أكسدة وسيطة ، فإن ملحه في أعلى حالة أكسدة يتم تقليله بسهولة إلى ملح في حالة أكسدة وسيطة ، مما يؤدي إلى أكسدة المعادن الأقل نشاطًا.

يذوبعدد من الضغوط المعدنية لا تعمل. من الممكن تحديد ما إذا كان التفاعل بين الملح والمعدن ممكنًا فقط بمساعدة الحسابات الديناميكية الحرارية. على سبيل المثال ، يمكن للصوديوم أن يحل محل البوتاسيوم من ذوبان كلوريد البوتاسيوم ، لأن البوتاسيوم أكثر تطايرًا: Na + KCl = NaCl + K (يتم تحديد هذا التفاعل بواسطة عامل الانتروبيا). من ناحية أخرى ، تم الحصول على الألومنيوم عن طريق الإزاحة من كلوريد الصوديوم: 3 Na + AlCl 3 \ u003d 3 NaCl + Al . هذه العملية طاردة للحرارة ويتم تحديدها بواسطة عامل المحتوى الحراري.

من الممكن أن يتحلل الملح عند تسخينه ، ويمكن أن تتفاعل منتجات تحلله مع المعدن ، مثل نترات الألومنيوم والحديد. تتحلل نترات الألومنيوم عند تسخينها إلى أكسيد النيتريك والألومينا (IV ) والأكسجين والأكسجين وأكسيد النيتريك سوف يؤكسد الحديد:

10Fe + 2Al (NO 3) 3 = 5Fe 2 O 3 + Al 2 O 3 + 3N 2

6. معدن + أكسيد قاعدي. أيضًا ، كما هو الحال في الأملاح المنصهرة ، يتم تحديد إمكانية حدوث هذه التفاعلات ديناميكيًا. غالبًا ما يستخدم الألمنيوم والمغنيسيوم والصوديوم كعوامل اختزال. على سبيل المثال: 8 Al + 3 Fe 3 O 4 \ u003d 4 Al 2 O 3 + 9 Fe تفاعل طارد للحرارة ، عامل حراري) ؛ 2 Al + 3 Rb 2 O = 6 Rb + Al 2 O 3 (الروبيديوم المتطاير ، عامل المحتوى الحراري).

8. غير معدنية + قاعدة. كقاعدة عامة ، يحدث التفاعل بين مادة غير معدنية وقلوية. لا يمكن لجميع غير الفلزات أن تتفاعل مع القلويات: يجب أن نتذكر أن الهالوجينات تدخل في هذا التفاعل (يختلف باختلاف درجة الحرارة) ، والكبريت (عند التسخين) ، السيليكون والفوسفور.

KOH + Cl 2 \ u003d KClO + KCl + H 2 O (في البرد)

6 KOH + 3 Cl 2 = KClO 3 + 5 KCl + 3 H 2 O (في محلول ساخن)

6KOH + 3S = K 2 SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O

2KOH + Si + H 2 O \ u003d K 2 SiO 3 + 2H 2

3 KOH + 4P + 3H 2 O = PH 3 + 3KPH 2 O 2

1) عامل الاختزال غير المعدني (الهيدروجين والكربون):

CO 2 + C \ u003d 2CO ؛

2NO 2 + 4H 2 \ u003d 4H 2 O + N 2 ؛

SiO 2 + C \ u003d CO 2 + Si. إذا كان غير المعدني الناتج يمكن أن يتفاعل مع المعدن المستخدم كعامل اختزال ، فسيذهب التفاعل إلى أبعد من ذلك (مع وجود فائض من الكربون) SiO 2 + 2 C \ u003d CO 2 + Si C

2) عامل مؤكسد غير معدني (أكسجين ، أوزون ، هالوجينات):

2C O + O 2 \ u003d 2CO 2.

مع O + Cl 2 \ u003d CO Cl 2.

2 لا + O 2 \ u003d 2 N O 2.

10. أكسيد حامض + أكسيد قاعدي . يستمر التفاعل إذا كان الملح الناتج موجودًا من حيث المبدأ. على سبيل المثال ، يمكن أن تتفاعل الألومينا مع أنهيدريد الكبريتيك لتكوين كبريتات الألومنيوم ، ولكنها لا تتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون ، نظرًا لعدم وجود الملح المقابل.

11. ماء + أكسيد قاعدي . يكون التفاعل ممكنًا إذا تم تكوين قلوي ، أي قاعدة قابلة للذوبان (أو قابلة للذوبان بشكل طفيف ، في حالة الكالسيوم). إذا كانت القاعدة غير قابلة للذوبان أو قابلة للذوبان بشكل طفيف ، فهناك تفاعل عكسي لتحلل القاعدة إلى أكسيد وماء.

12. أكسيد أساسي + حامض . يكون التفاعل ممكنًا إذا كان الملح الناتج موجودًا. إذا كان الملح الناتج غير قابل للذوبان ، فقد يتم تخميل التفاعل عن طريق منع وصول الحمض إلى سطح الأكسيد. في حالة وجود فائض من حمض البولي بيسيك ، يمكن تكوين ملح حامض.

13. أكسيد حمض + القاعدة. كقاعدة عامة ، ينتقل التفاعل بين القلويات وأكسيد الحمض. إذا كان أكسيد الحمض يتوافق مع حمض بولي بيسيك ، فيمكن الحصول على ملح حامضي:ثاني أكسيد الكربون + KOH = KHCO 3.

يمكن أن تتفاعل أكاسيد الحمض المقابلة للأحماض القوية أيضًا مع القواعد غير القابلة للذوبان.

في بعض الأحيان تتفاعل الأكاسيد المقابلة للأحماض الضعيفة مع القواعد غير القابلة للذوبان ، ويمكن الحصول على ملح متوسط ​​أو أساسي (كقاعدة عامة ، يتم الحصول على مادة أقل قابلية للذوبان): 2 Mg (OH) 2 + CO 2 \ u003d (MgOH) 2 CO 3 + H 2 O.

14. أكسيد حمض + ملح.يمكن أن يحدث التفاعل في الذوبان وفي المحلول. في الذوبان ، يعمل الأكسيد الأقل تطايرًا على إزاحة الأكسيد المتطاير من الملح. في المحلول ، يحل الأكسيد المقابل للحمض الأقوى محل الأكسيد المقابل للحمض الأضعف. فمثلا، Na 2 CO 3 + SiO 2 \ u003d Na 2 SiO 3 + CO 2 ، في الاتجاه الأمامي ، يستمر هذا التفاعل في الذوبان ، وثاني أكسيد الكربون أكثر تطايرًا من أكسيد السيليكون ؛ في الاتجاه المعاكس ، يستمر التفاعل في المحلول ، ويكون حمض الكربونيك أقوى من حمض السيليك ، ويترسب أكسيد السيليكون.

من الممكن الجمع بين أكسيد الحمض والملح الخاص به ، على سبيل المثال ، يمكن الحصول على ثنائي كرومات من الكرومات ، ويمكن الحصول على ثنائي كبريتات من الكبريتات ، ويمكن الحصول على ثاني كبريتات من الكبريتيت:

Na 2 SO 3 + SO 2 \ u003d Na 2 S 2 O 5

للقيام بذلك ، تحتاج إلى تناول ملح بلوري وأكسيد نقي ، أو محلول ملح مشبع وفائض من أكسيد حمضي.

في المحلول ، يمكن أن تتفاعل الأملاح مع أكاسيد الحمض الخاصة بها لتكوين أملاح حمضية: Na 2 SO 3 + H 2 O + SO 2 = 2 NaHSO 3

15. ماء + أكسيد حامض . يكون التفاعل ممكنًا إذا تم تكوين حمض قابل للذوبان أو قليل الذوبان. إذا كان الحمض غير قابل للذوبان أو قابل للذوبان بشكل طفيف ، فهناك تفاعل عكسي لتحلل الحمض إلى أكسيد وماء. على سبيل المثال ، يتميز حمض الكبريتيك بتفاعل الحصول عليه من الأكسيد والماء ، ولا يحدث تفاعل التحلل عمليًا ، ولا يمكن الحصول على حمض السيليك من الماء والأكسيد ، ولكنه يتحلل بسهولة إلى هذه المكونات ، ولكن يمكن مشاركة الأحماض الكربونية والكبريتية في كل من ردود الفعل المباشرة والخلفية.

16. قاعدة + حمض. يستمر التفاعل إذا كان أحد المواد المتفاعلة على الأقل قابل للذوبان. اعتمادًا على نسبة الكواشف ، يمكن الحصول على أملاح متوسطة وحمضية وقاعدية.

17. قاعدة + ملح. يستمر التفاعل إذا كانت كلتا المادتين المبدئيتين ذائبتين ، وتم الحصول على إلكتروليت واحد على الأقل غير إلكتروليت أو إلكتروليت ضعيف (راسب ، غاز ، ماء) كمنتج.

18. ملح + حامض. كقاعدة عامة ، يستمر التفاعل إذا كانت كلتا المادتين الأوليين قابلتين للذوبان ، ويتم الحصول على إلكتروليت واحد على الأقل غير إلكتروليت أو إلكتروليت ضعيف (راسب ، غاز ، ماء) كمنتج.

يمكن للحمض القوي أن يتفاعل مع الأملاح غير القابلة للذوبان للأحماض الضعيفة (الكربونات ، الكبريتيد ، الكبريتيت ، النيتريت) ، وينتج منتج غازي.

التفاعلات بين الأحماض المركزة و أملاح بلوريةيكون ممكنًا إذا تم الحصول على حمض أكثر تطايرًا: على سبيل المثال ، يمكن الحصول على كلوريد الهيدروجين من خلال عمل حمض الكبريتيك المركز على كلوريد الصوديوم المتبلور وبروميد الهيدروجين ويوديد الهيدروجين - بفعل حمض الفوسفوريك على الأملاح المقابلة. يمكنك استخدام حمض على الملح الخاص بك للحصول على ملح حامض ، على سبيل المثال: BaSO 4 + H 2 SO 4 \ u003d Ba (HSO 4) 2.

19. ملح + ملح.كقاعدة عامة ، يستمر التفاعل إذا كانت كلتا المادتين الأوليين قابلتين للذوبان ، ويتم الحصول على إلكتروليت واحد على الأقل كمنتج.

1) الملح غير موجود بسبب تحلل بشكل لا رجعة فيه . هذه هي غالبية الكربونات والكبريتات والكبريتيدات وسيليكات المعادن ثلاثية التكافؤ ، وكذلك بعض أملاح المعادن ثنائية التكافؤ والأمونيوم. تتحلل أملاح المعادن ثلاثية التكافؤ إلى القاعدة والحمض المقابل ، والأملاح المعدنية ثنائية التكافؤ إلى أملاح قاعدية أقل قابلية للذوبان.

خذ بعين الاعتبار الأمثلة:

2 FeCl 3 + 3 Na 2 CO 3 = الحديد 2 (كو 3 ) 3 + 6 كلوريد الصوديوم (1)

Fe 2 (CO 3) 3+ 6H 2 O \ u003d 2Fe (OH) 3 + 3 H2CO3

ح 2 كو 3 يتحلل إلى ماء وثاني أكسيد الكربون ، ينخفض ​​الماء في الجزأين الأيمن والأيسر ويتحول إلى: الحديد 2 (كو 3 ) 3 + 3 H 2 O \ u003d 2 Fe (OH) 3 + 3 كو 2 (2)

إذا قمنا الآن بدمج المعادلتين (1) و (2) وخفضنا كربونات الحديد ، فسنحصل على معادلة إجمالية تعكس تفاعل كلوريد الحديد (III) ) وكربونات الصوديوم: 2 FeCl 3 + 3 Na 2 CO 3 + 3 H 2 O \ u003d 2 Fe (OH) 3 + 3 CO 2 + 6 NaCl

CuSO 4 + Na 2 CO 3 \ u003d CuCO 3 + Na 2 SO 4 (1)

الملح المسطر غير موجود بسبب التحلل المائي الذي لا رجعة فيه:

2CuCO3+ H 2 O \ u003d (CuOH) 2 CO 3 + CO 2 (2)

إذا قمنا الآن بدمج المعادلتين (1) و (2) وخفضنا كربونات النحاس ، نحصل على المعادلة الكلية التي تعكس تفاعل الكبريتات (II) ) وكربونات الصوديوم:

2CuSO 4 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O \ u003d (CuOH) 2 CO 3 + CO 2 + 2Na 2 SO 4

13. الفئات الرئيسية للمركبات غير العضوية. أكاسيد المعادن واللافلزات. تسمية هذه المركبات. الخواص الكيميائية للأكاسيد القاعدية والحمضية والأمفوتيرية.

أكاسيد- مركبات عنصر الأكسجين.

تسمى الأكاسيد التي لا تشكل أحماض وقواعد وأملاح في ظل الظروف العادية لا يشكل الملح.

تشكيل الملحالأكاسيد تنقسم إلى حمضية ، قاعدية ومذبذبة (لها خصائص مزدوجة). لا تشكل المعادن سوى أكاسيد ومعادن حمضية - كل ما تبقى وبعض الأحماض الحمضية.

أكاسيد أساسية- هي مواد كيميائية معقدة تتعلق بالأكاسيد التي تشكل الأملاح عن طريق تفاعل كيميائي مع الأحماض أو أكاسيد الحمض ولا تتفاعل مع القواعد أو الأكاسيد القاعدية.

الخصائص:

1. التفاعل مع الماء:

التفاعل مع الماء لتكوين قاعدة (أو قلوي)

CaO + H2O = Ca (OH) 2 (تفاعل مشهور لكسر الجير ، والذي يطلق الكثير من الحرارة!)

2. التفاعل مع الأحماض:

تفاعل مع الحمض لتكوين ملح وماء (محلول ملح في ماء)

CaO + H2SO4 \ u003d CaSO4 + H2O (بلورات هذه المادة CaSO4 معروفة للجميع تحت اسم "الجبس").

3. التفاعل مع أكاسيد الحمض: تكوين الملح

CaO + CO2 \ u003d CaCO3 (هذه المادة معروفة للجميع - الطباشير العادي!)

أكاسيد حامضية- هذه مواد كيميائية معقدة تتعلق بالأكاسيد التي تشكل الأملاح عندما تتفاعل كيميائيًا مع القواعد أو الأكاسيد القاعدية ولا تتفاعل مع الأكاسيد الحمضية.

الخصائص:

تفاعل كيميائي مع الماء CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3 مادة - حمض الكربونيك - أحد الأحماض الضعيفة ، يضاف إلى الماء الفوار من أجل "فقاعات" من الغاز.

التفاعل مع القلويات (القواعد): CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O- رماد الصودا أو صودا الغسيل.

التفاعل مع الأكاسيد الأساسية: CO 2 + MgO = MgCO 3 - الملح الناتج - كربونات المغنيسيوم - ويسمى أيضًا "الملح المر".

أكاسيد الأمفوتريك- هذه مواد كيميائية معقدة ، ترتبط أيضًا بالأكاسيد ، التي تشكل الأملاح عند التفاعل الكيميائي مع كل من الأحماض (أو أكاسيد الحمض) والقواعد (أو الأكاسيد القاعدية). يشير الاستخدام الأكثر شيوعًا لكلمة "مذبذب" في حالتنا إلى أكاسيد المعادن.

الخصائص:

تعتبر الخصائص الكيميائية للأكاسيد المتذبذبة فريدة من نوعها من حيث أنها يمكن أن تدخل في تفاعلات كيميائية تتوافق مع كل من القواعد والأحماض. فمثلا:

تفاعل مع أكسيد الحمض:

ZnO + H2CO3 \ u003d ZnCO3 + H2O - المادة الناتجة عبارة عن محلول ملح "كربونات الزنك" في الماء.

رد فعل مع القواعد:

ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2O - المادة الناتجة عبارة عن ملح مزدوج من الصوديوم والزنك.

14. القواعد: تسمية القواعد. الخواص الكيميائية للقواعد. القواعد المتذبذبة ، تفاعلات تفاعلها مع الأحماض والقلويات.

القواعد عبارة عن مواد ترتبط فيها ذرات المعدن بمجموعات الهيدروكسيل.

إذا كانت المادة تحتوي على مجموعات هيدروكسي (OH) التي يمكن قطعها (مثل "ذرة" واحدة) في تفاعلات مع مواد أخرى ، فإن هذه المادة هي قاعدة.

الخصائص:

التفاعل مع اللافلزات:

في ظل الظروف العادية ، لا تتفاعل الهيدروكسيدات مع معظم اللافلزات ، والاستثناء هو تفاعل القلويات مع الكلور

التفاعل مع أكاسيد الحمض لتكوين الأملاح: 2NaOH + SO 2 = Na 2 SO 3 + H 2 O

التفاعل مع الأحماض - تفاعل التعادل:

مع تكوين أملاح متوسطة: 3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O

شرط تكوين ملح متوسط ​​هو وجود فائض من القلويات ؛

مع تكوين الأملاح الحمضية: NaOH + H3PO4 = NaH2PO4 + H2O

شرط تكوين الملح الحمضي هو فائض من الحمض ؛

مع تكوين الأملاح الأساسية: Cu (OH) 2 + HCl = Cu (OH) Cl + H2O

شرط تكوين الملح الأساسي هو وجود فائض من القاعدة.

تتفاعل القواعد مع الأملاح عندما تتشكل المادة المترسبة نتيجة تفاعل ، أو تطور غاز ، أو تكوين مادة منخفضة الانفصال.

مذبذبتسمى الهيدروكسيدات ، والتي تظهر الخصائص الأساسية والحمضية ، اعتمادًا على الظروف ، أي تذوب في الأحماض والقلويات.

لجميع خصائص القواعد ، يتم إضافة التفاعل مع القواعد.