WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 14 |
Cl2O6 AgClO4 Н.А. АБАКУМОВА, Н.Н. БЫКОВА НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Ba(ClO3)2 Na- HPO 3 K2SO4 ИЗДАТЕЛЬСТВО ТГТУ УДК 546(075) ББК Г1я73 А132 Рецензенты:

Доктор химических наук, профессор, заведующая кафедрой аналитической и неорганической химии ТГУ им. Г.Р. Державина Л.Е. Цыганкова Кандидат химических наук, доцент кафедры ПЗОС ТГТУ Г.Б. Володина Абакумова, Н.А.

А132 Неорганическая химия : учебное пособие / Н.А. Абакумова, Н.Н. Быкова. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн.

ун-та, 2009. – 124 с. – 70 экз. – ISBN 978-5-8265-0826-8.

Рассмотрены общая характеристика, получение, физические и химические свойства неметаллов. Подробно изложен материал, касающийся металлов подгрупп хрома и марганца, водорода и галогенов, что связано с трудным усвоением этих тем студентами. Приведены примеры задач с решениями и варианты контрольных заданий с ответами.

Предназначено для студентов заочного отделения специальностей 261201 и 240401.

УДК 546(075) ББК Г1я73 ISBN 978-5-8265-0826-8 ГОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет" © (ТГТУ), 2009 Министерство образования и науки Российской Федерации ГОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет" Н.А. АБАКУМОВА, Н.Н. БЫКОВА НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Рекомендовано Учёным советом университета в качестве учебного пособия для студентов заочного отделения специальностей 261201 и 240401 Тамбов Издательство ТГТУ 2009 Учебное издание АБАКУМОВА Нина Алексеевна, БЫКОВА Наталья Николаевна НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Учебное пособие Редактор З.Г. Чернова Инженер по компьютерному макетированию М.Н. Рыжкова Подписано в печать 22.06.2009.

Формат 60 84 / 16. 7,21 усл. печ. л. Тираж 70 экз. Заказ № 275 Издательско-полиграфический центр Тамбовского государственного технического университета 392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14 ВВЕДЕНИЕ Неорганическая химия изучает химические элементы и их соединения (кроме большинства соединений углерода, рассматриваемых в органической химии).

Основные задачи современной неорганической химии: изучение строения неорганических соединений, установление связи их строения со свойствами и реакционной способностью, разработка методов синтеза и глубокой очистки. Все химические элементы традиционно делят на металлы и неметаллы.

Условная граница между металлами и неметаллами проходит по диагонали бор–астат в коротком варианте периодической таблицы элементов: металлы расположены слева и ниже, а неметаллы справа и сверху в главных подгруппах от условной границы. Приграничные элементы (например, германий) занимают промежуточное положение, проявляя свойства как металлов, так и неметаллов, т.е. являются амфотерными (элементы с маленькой электроотрицательностью).

К металлам относят электроположительные элементы, способные сравнительно легко отдавать электроны и образовывать катионы в растворах, к неметаллам – электроотрицательные элементы, с высокой электроотрицательностью (ЭО), способные сравнительно легко присоединять электроны и образовывать анионы.

Неорганические соединения классифицируют по составу и по функциональному признаку.

По составу обычно различают бинарные (двухэлементные) соединения: оксиды (ЭхОу), гидриды (ЭНу), галогениды (ЭхHalу), сульфиды (ЭхSу), силициды (ЭхSiу), карбиды (ЭхСу), нитриды (ЭхNу), фосфиды (ЭхPу) и т.д., и соединения, содержащие более двух элементов: гидроксиды, кислоты, соли, амиды металлов и т.п.

По функциональному признаку различают следующие типы: оксиды, гидроксиды, кислоты, соли.

Кроме рассмотрения общих свойств металлов в учебное пособие введены отдельные главы, касающиеся металлов подгрупп хрома и марганца, и существенно расширен материал по неметаллам: водороду и галогенам.

Это вызвано тем, что в учебной литературе данный материал изложен разрозненно и студентам необходимо затратить длительное время для поисков ответа на вопросы контрольных заданий. Теоретические положения учебного пособия призваны максимально облегчить выполнение контрольной работы и подготовиться к экзамену студенту-заочнику по разделам неорганической химии.

В пособии дана программа по неорганической химии, которая может быть использована в качестве перечня вопросов для подготовки к экзамену.

ПРОГРАММА по химии элементов групп периодической системы Д.И. Менделеева Химия s-элементов Подгруппа лития. Общая характеристика элементов, получение, свойства, применение.

Гидриды, оксиды, пероксиды. Химическая связь в этих соединениях, их свойства. Гидроксиды, их получение и свойства. Важнейшие соли. Получение соды.

Подгруппа бериллия. Общая характеристика, нахождение в природе, получение и свойства. Оксиды, гидроксиды, получение и свойства. Соли, их растворимость и гидролизуемость. Жёсткость воды и способы устранения. Применение элементов и их соединений. Токсичность соединений бериллия. Качественный анализ s-элементов по окрашиванию пламени.

Химия p-элементов III группы Общая характеристика элементов. Сравнение свойств и реакционной способности элементов.

Бор и его соединения. Нахождение в природе, свойства. Бороводороды и бориды металлов, получение и свойства, применение. Борный ангидрид и борные кислоты, строение молекул и свойства. Галогениды и нитрид бора. Применение.

Алюминий. Нахождение в природе, свойства, получение. Оксид, гидроксид, алюминаты.

Общая характеристика солей, их растворимость, гидролиз. Квасцы. Применение алюминия и его соединений.

Галлий, индий, таллий. Получение, свойства, применение. Особенности химии таллия.

Полупроводниковые свойства соединений.

Химия p-элементов IV группы Общая характеристика элементов и сравнение их свойств.

Углерод. Нахождение в природе. Аллотропные модификации, их характеристика. Активированный уголь, свойства и применение. Оксиды углерода (II и IV), угольная кислота, карбонаты и гидрокарбонаты. Мочевина. "Парниковый эффект". Синильная кислота и её соли. Роданиды.

Классы органических соединений (альдегиды, кетоны, спирты, карбоновые кислоты, оксикислоты, белки, глюциды, липиды).

Кремний. Нахождение в природе, получение и свойства. Кварц, кварцевое стекло, силикагель. Растворимые стёкла. Получение стекла и керамики. Силаны, силициды, нитриды кремния. Карбид кремния, его получение и свойства. Применение кремния и его соединений.

Революция в микроэлектронике. Кремнийорганика.

Подгруппа германия. Общая характеристика элементов, нахождение в природе, получение и свойства. Оксиды, гидроксиды, сульфиды. Станнаты и плюмбаты (II и IV). Общая характеристика солей, их растворимость и гидролизуемость. Применение элементов и их соединений. Токсичность соединений свинца.

Химия p-элементов V группы Общая характеристика элементов. Отличие химии азота от химии других р-элементов V группы.

Азот. Нахождение в природе, получение и свойства. Причины химической инертности азота. Проблема связанного азота и пути её решения.

Водородные соединения азота. Аммиак, строение молекулы, получение, свойства. Соли аммония. Амиды, имиды, нитриды; их взаимодействие с водой. Гидразин, гидроксиламин; их строение и свойства. Влияние на окружающую среду выбросов оксида азота. Азотистая и азотная кислоты. Структура молекул. Получение, свойства. Царская водка. Нитриты и нитраты, их свойства. Применение азота и его соединений.

Фосфор. Нахождение в природе, получение, свойства. Красный и белый фосфор. Фосфин, фосфиды металлов, получение и свойства. Оксиды фосфора (III, V) и фосфорные кислоты. Строение, получение и свойства. Токсичность белого фосфора.

Мышьяк, сурьма, висмут. Нахождение в природе, получение, свойства. Кислородные соединения. Кислоты мышьяка. Галогениды, их гидролиз. Применение элементов и их соединений. Токсичность соединений мышьяка и сурьмы.

Химия р-элементов VI группы Кислород. Нахождение в природе, получение и свойства. Озон, его получение, химическая связь в молекуле озона, его свойства; озон как окислитель.

Вода. Роль воды в природе, в жизни человека и народном хозяйстве. Квазикристаллическая структура воды. Структура льда. Свойства воды. Вода – растворитель. Качество воды.

Загрязнение. Пероксид водорода. Получение и свойства. Применение кислорода и его соединений.

Сера, селен, теллур, полоний. Нахождение в природе, получение, свойства. Аллотропия серы. Соединения с водородом. Сульфиды, их получение, свойства, применение. Растворимость и гидролиз сульфидов. Кислородные соединения серы (IV, VI). Строение, получение, свойства. Влияние на окружающую среду выбросов диоксида серы. Кислородсодержащие кислоты серы (IV и VI) и их соли. Серная кислота, строение молекулы и её свойства. Соли серной кислоты, квасцы. Пиросерная, тиосерная и пероксодисерная кислоты; строение и свойства, соли. Хлорсульфоновая кислота, получение, строение и свойства. Применение элементов и их соединений.

Химия р-элементов VII группы Общая характеристика.

Водород. Положение водорода в периодической системе Д.И. Менделеева. Нахождение в природе, получение, свойства. Гидриды, их классификация. Применение водорода и его соединений. Водородная энергетика.

Галогены. Нахождение в природе, получение и свойства. Особенности химии фтора.

Фторид кислорода. Соединения с водородом. Получение и свойства. Кислородсодержащие кислоты хлора, брома и йода; получение, структура и свойства; их соли. Сопоставление кислотных и окислительных свойств кислородсодержащих кислот и их солей. Применение галогенов и их соединений. Токсичность хлорсодержащих продуктов, пестициды и гербициды.

Химия d-элементов VI и VII групп Общая характеристика d-элементов и особенности изменения свойств по группам и периодам. Нестехиометрические соединения.

Подгруппа хрома. Нахождение в природе, получение, свойства. Соединения хрома (III – VI). Хроматы и дихроматы. Хромовая смесь и её окислительные свойства. Сравнение свойств соединений молибдена и вольфрама со свойствами соединений хрома. Применение хрома, молибдена и вольфрама и их соединений. Токсичность соединений хрома.

Подгруппа марганца. Нахождение в природе, получение, свойства. Важнейшие соединения марганца (II, IV, VI, VII). Перманганаты, их получение и свойства. Применение марганца, технеция и рения и их соединений.

Химия d-элементов VIII-группы Семейство железа. Нахождение в природе, получение и свойства. Чугун и сталь. Важнейшие соединения, в том числе и комплексные. Применение железа, кобальта, никеля и их соединений.

Платиновые металлы. Общая характеристика, нахождение в природе, получение, свойства. Общая характеристика соединений. Комплексные соединения. Применение металлов и их соединений.

Химия d-элементов I и II групп Подгруппа меди. Общая характеристика, нахождение в природе, получение. Свойства.

Соединения с кислородом и галогенами. Соли, их растворимость и гидролиз. Комплексные соединения меди, серебра и золота. Высокотемпературные сверхпроводники на основе меди.

Применение металлов и их соединений.

Подгруппа цинка. Нахождение в природе, получение и свойства. Соединения с кислородом и галогенами. Общая характеристика солей, их растворимость и гидролиз. Соединения ртути (I и II). Комплексные соединения. Применение металлов и их соединений. Токсичность ртути и кадмия и их соединений.

Химия d-элементов III – V групп Подгруппа титана. Общая характеристика, нахождение в природе и получение. Важнейшие соединения. Применение титана, циркония и гафния и их соединений.

Подгруппа ванадия. Общая характеристика, нахождение в природе, получение, свойства.

Соединения d-элементов V группы. Применение ванадия, ниобия и тантала и их соединений.

Подгруппа скандия. Общая характеристика, нахождение в природе, получение, свойства.

Важнейшие соединения d-элементов III группы. Подгруппа лантаноидов и актиноидов. Редкоземельные элементы.

d-элементы – промышленные катализаторы и пигменты.

d-элементы в биологических системах.

I. ОБЩИЙ ОБЗОР МЕТАЛЛОВ 1.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Более 80 % всех известных химических элементов – металлы. К ним относятся sэлементы I и II групп, все d- и f-элементы, а также p-элементы III А гр. (кроме В-бора), германий, олово, свинец, висмут, полоний.

Элементы главных подгрупп I и II групп периодической системы Д.И. Менделеева – наиболее активные металлы и наиболее сильные восстановители. Металлические свойства элементов III – VI групп главных подгрупп выражены гораздо слабее. Характерная черта этих элементов – образование амфотерных гидроксидов. Наиболее многочисленны d-металлы, которые называются переходными металлами. Кроме скандия и цинка, все переходные металлы могут иметь несколько степеней окисления. Максимально возможная степень окисления dметаллов +8 (у осмия, например, OsO4). С ростом порядкового номера максимальная степень окисления возрастает от III группы до первого элемента VIII группы, а затем убывает. Самая характерная особенность d-элементов – исключительная способность к комплексообразованию. Этим они резко отличаются он непереходных элементов.

Металлы с достраивающимися f-подуровнями образуют две группы очень похожих между собой элементов – лантаноидов и актиноидов. Каждое семейство f-элементов состоит из 14 элементов. Лантаноиды называют редкоземельными элементами из-за их рассеянности в природе. В химическом отношении они чрезвычайно похожи и могут быть разделены с очень большим трудом. Типичная степень окисления равна +3. По химической активности лантаноиды близки к щёлочноземельным металлам (подгруппа кальция). Среди актиноидов большинство – радиоактивные элементы. Актиноиды способны проявлять несколько степеней окисления и иногда рассматриваются как аналоги 5d-элементов. Металлы четвёртого – седьмого периодов называют также тяжёлыми металлами в связи с высокой плотностью в отличие от лёгких металлов первых трёх периодов.

1.2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА При нормальных условиях все металлы – твёрдые кристаллические вещества, за исключением ртути – тяжёлой подвижной жидкости ( tпл = –39 °С).

Кристаллические решётки, образуемые металлами, называются металлическими. В узлах таких решёток находятся положительные ионы металлов, а валентные электроны передвигаются между ними в различных направлениях. Совокупность свободных электронов иногда называют электронным газом. Согласно теории Бриллюэна в металлах образуются энергетические зоны, заполнение которых электронами происходит по правилам Клечковского, Хунда и в строгом соответствии с принципом запрета Паули. Такое строение решётки обуславливает большую электропроводность (максимальная у серебра и меди), теплопроводность (максимальная у серебра и меди) и высокую пластичность металлов – при механическом деформировании не происходит разрыва связей и разрушения кристаллов, поскольку составляющие его ионы как бы плавают в облаке электронного газа. Максимальная пластичность у золота. Электронный газ обуславливает и другие физические свойства металлов: металлический блеск, белый или серовато-голубоватый цвет, непрозрачность. Очень сильно различаются металлы по температурам кипения и плавления, что объясняется различной прочностью химической связи между атомами. У щелочных и щёлочноземельных металлов встречается металлическая связь, а у переходных металлов существует еще и ковалентная связь между соседними атомами. Она прочнее и температуры кипения и плавления таких металлов намного выше.

Самый твёрдый металл – хром, он режет стекло, самые мягкие – калий, рубидий, цезий.

Они очень легко режутся ножом. Самый легкий металл – литий, самый тяжёлый – осмий.

В жидком состоянии (расплаве) металлы полностью сохраняют свои электрические и оптические свойства. В расплаве сохраняется примерно такое же взаимное расположение атомов, как и в твёрдом состоянии.

1.3. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Как восстановители металлы могут реагировать с самыми разными окислителями: простыми веществами, солями менее активных металлов, кислотами и другими соединениями.

Химическая активность металлов определяется по электрохимическому ряду напряжения. Все щелочные металлы в нем стоят значительно левее водорода, причем с увеличением атомного номера (и уменьшением потенциала ионизации) электрохимическая активность металлов увеличивается. Исключение составляет литий. Расположение его на левом фланге электрохимического ряда напряжений металлов обусловлено исключительно высокой энергией гидратации лития, максимальной среди металлов.

Щёлочноземельные металлы по химическим свойствам близки к щелочным.

Рассмотрим примеры взаимодействия металлов с простыми веществами при нагревании, т.е. окислителями являются неметаллы:

2Na0 + O0 = Na+1O-1 пероксид;

2 2 2 e 2Ca0 + O0 = 2Ca+2O-2 оксид основный;

4 e 4Al0 + 3O0 = 2Al+3O32 оксид амфотерный;

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 14 |






















© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.