Я - оксид!
Перезалив одного из старых видео. Приятного просмотра!
Оригинал песни: 5'nizza - Солдат
Перезалив одного из старых видео. Приятного просмотра!
Оригинал песни: 5'nizza - Солдат
Какие-то мои ролики уже есть на Пикабу. Но вот подгружаю те, которых тут еще не было. Посадка и расположение рук в начальном кадре - небольшая отсылка. Кто поймёт, тот поймёт.
А вообще, хотелось выразить благодарность сообществу Пикабушников за то, что откликнулись на просьбу о помощи (прошлая публикация).
Большое спасибо и хорошего вам дня!
По какой-то неведомой мне причине, при изучении номенклатуры неорганических соединений, преподавателями выдаётся список анионов солей и кислот, который предлагается запомнить. При этом никаких объяснений почему то или иное вещество называется именно так, не предоставляется. А уж когда речь заходит о комплексных соединениях, начинается полная печаль. В связи с этим, хотелось бы пролить свет на данный вопрос и объяснить правила (ну или хотя бы основы правил) формирования названий для большинства неорганических соединений.
Заранее стоит оговориться, что для полного понимания смысла данного материала, необходимо знать, что такое степень окисления и как она определяется.
Для любителей смотреть и слушать предлагаю видеоформат:
Для любителей текстовых вариантов — текстовый формат.
Итак. Названия химических соединений — это в любом случае слова и правила русского языка для них не чужды. А значит любое название имеет корень и может иметь приставки и суффиксы. Начнём с корней.
Здесь представлены некоторые корни, которые будет давать "названиеобразующий" элемент:
Помимо корней необходимо знать также приставки и суффиксы:
Теперь о принципах наименования соединений. Если соединение бинарно (т.е. состоит из двух элементов), то название будет давать атом, имеющий отрицательную степень окисления. Так как их степень окисления отрицательна, то и суффикс будет соответствующий — "-ид".
Если же соединение содержит более двух атомов, а в состав входит ещё и кислород, то название будет давать элемент, атом которого находится перед кислородом. И в зависимости от его степени окисления суффикс будет либо "-ит" либо "-ат". Или на примерах:
Обратите внимание, что в соединении K2SO3 стоит суффикс "-ит", а в соединении K2CO3 — суффикс "-ат". Это связано с тем, что сера находится в 6 группе, а значит её максимальная степень окисления +6, из чего следует, что +4 для серы — низкая степень окисления. Углерод же находится в 4 группе и степень окисления +4 для него максимально высокая степень окисления.
В случае же, когда атом одного элемента имеет более трёх устойчивых степеней окисления, для соединений, в котором элемент, дающий название, имеет положительную степень окисления, в ход идут приставки. Суффиксы "-ит" и "-ат" применяются для промежуточных степеней окисления, а для самой высокой и самой низкой положительной степеней окисления применяют приставки так, чтобы по смыслу получалось "ниже, чем низкая" и "выше, чем высокая". Примеры приведены ниже:
Возможно, некоторые из читателей заметили, что углерод и кремний имеют два корня. Это связано с особенностями русского языка. Так, в соединениях, где углерод проявляет степень окисления -4 применяется корень "карб-", однако, в соединениях, где углерод проявляет степень окисления +4 применяется корень "карбон-". Аналогичная ситуация с кремнием. Кремний -4 даёт корень "силиц-", тогда как кремний +4 даёт корень "силик-".
Также стоит сказать пару слов об особенности употребления приставки "пер-". Эта приставка употребляется, как правило, в двух случаях. Первый — это для обозначения элемента в степени окисления +7, а второй — когда нужно указать, что атом имеет не минимально возможную, отрицательную степень окисления. Так, например, кислород, который имеет минимальную степень окисления -2, может образовывать соединения, в которых его степень окисления будет равна -1. Так как -1 — это выше, чем -2, то мы вправе использовать приставку "пер-" и в таком случае у нас будет получаться пероксид.
Теперь поговорим о названиях кислот. С ними немного интереснее. Для бескислородных кислот используется русский корень элемента и через соединительное "о" присоединяется "-водородная кислота". Для кислородной кислоты с атомами элемента в низких степенях окисления также используется русский корень и суффиксы "-ист-" или "-нист-", в высоких степенях окисления — суффикс "-н-"
Исторически сложилось, что водородное соединение азота называют аммиак (равно как фосфорное — фосфин, кремниевое — силан, углеродное — метан и т.д. Это характерная особенность для элементов IV и V групп). В связи с этим название азотоводородная кислота (по другим источникам азотистоводородная кислота) применяется к соединению HN3, также именуемое азидоводородом.
Для соединений, где образующие название атомы имеют более двух положительных степеней окисления, используются следующие суффиксы:
Также стоит знать названия части сложных катионов и анионов, которые невозможно назвать по приведённым выше правилам:
А так же названия числовых приставок:
При помощи числовых приставок, в частности, обозначают, какое количество атомов элемента, образующего название, приходится на одну структурную единицу вещества:
Отдельно стоит остановиться на названиях кислых и основных солей. Водород в солях обозначают приставкой "гидро-", гидроксильную группу обозначают приставкой "гидроксо-", не забывая про приставку "ди-", если таких групп две:
Зачастую катионы в соединении могут иметь разные степени окисления, поэтому, если для катиона такое возможно, в названии этого соединения после названия катиона в скобочках указывается его степень окисления римскими цифрами:
С другой стороны, может применяться номенклатура, по которой числовыми приставками указывается количество катиона и количество аниона (если приставки нет, значит такая структурная единица одна):
В двойных или смешаных солях названия катионов или анионов перечисляются через дефис:
Если соединение является кристаллогидратом (то есть в своей кристаллической решётке помимо самого вещества содержится ещё и вода), то названия для таких веществ формируется следующим образом:
Следует помнить, что эти названия будут применяться только для твёрдых кристаллических веществ. У вас не может быть раствора пентагидрата сульфата меди (II) (или другими словами раствора медного купороса), а может быть только раствор сульфата меди (II), так как при растворении вода из кристалла смешается с водой, в которой мы растворяем вещество и, по сути, не будет разницы между растворённым кристаллогидратом и безводной солью.
Названия комплексных соединений у многих вызывает дикий ужас, хотя правила номенклатуры для них достаточно простые:
Здесь также необходимо запомнить как обозначаются в комплексных соединениях некоторые молекулярные лиганды (их на самом деле больше, но мы не будем вдаваться в экзотику):
И применяя правила можно легко назвать нейтральные, катионные:
И анионные комплексы:
В названиях комплексных кислот, как и в названиях обычных, необходимо применять русские корни:
Обладая этими знаниями и умея их применять, можно с лёгкостью давать названия (или по названию определять формулу) для большинства неорганических соединений.
Разумеется, для использования приведённой мной методики нужно выучить некоторое количество слов, однако, в отличие от повсеместно предлагаемого тупого заучивания названий анионов и кислот, этот метод позволяет не только существенно уменьшить количество заучиваемого материала, но и даёт возможность понимать о чём идёт речь впервые услышав название какого-то соединения.
Их есть у нас! Красивая карта, целых три уровня и много жителей, которых надо осчастливить быстрым интернетом. Для этого придется немножко подумать, но оно того стоит: ведь тем, кто дойдет до конца, выдадим красивую награду в профиль!
Надпись на баках: «пластик» «не органика» «органика» «херня всякая»
Хеллоу, вдохновленный замечательной книгой ""Неожиданные" неорганические соединения" из моего любимого сборника "Вопросы современной химии", спешу вам рассказать про соединения, природа которых значительно отличается от природы веществ, которые мы обычно видим вокруг себя.
И начнем мы с так называемых соединений внедрения, вспомним, что из себя представляет металлическая кристаллическая решетка: плотная компановка атомов и ионов металлов, с "металлическими" (общими) электронами.
Так вот, поскольку атомы имеют грубо говоря шарообразную форму, какая бы плотная компановка не была, всегда остаются пустоты (в разных кр. решетках разное кол-во и размер пустот). И как вы могли догадаться, в эти пустоты могут внедряться другие атомы или молекулы, образуя соединения внедрения.
Может показаться, что это явление не химическая реакция, а просто растворение, например, водорода в палладии. Но если обратиться к критериям химического взаимодействия, а конкретно к энергетическому, данная реакция сопровождается выделением достаточно большого количества теплоты, чтобы можно было говорить об образовании химических связей.
Так вот, интересным свойством реакции между палладием и водородом является, во-первых, значительное уменьшение плотности металла, во-вторых, сохранение металлических свойств, в отличие от гидридов щелочных и щелочноземельных металлов, в-третьих, полное восстановление свойств и формы после удаления водорода, в-четвертых, водород в гидриде палладия находится в атомарной форме, что позволяет использовать металлы вроде палладия и платины в качестве катализаторов гидрирования.
Также интересно, что в одном объеме палладия может раствориться до 400 объемов водорода, это может сделать этот металл своеобразным контейнером для транспортировки водорода.
На самом деле, соединения внедрения встречаются нам чаще, чем мы думаем, принцип обработки стали основан на превращениях, связанных с внедренным в структуру железа углеродом. Железо при нагревании до большой температуры переходит из альфа состояния в гамма, и углерод, сплавленный с железом, располагается равномерно по кристаллической решетке. Если сталь охлаждать медленно, углерод успеет связаться в кристаллы карбида железа, или цементита, и сталь станет мягкой, если же гамма железо охладить быстро, углерод останется в решетке, и атомы железа плотнее сожмутся вокруг него, что повысит твердость и прочность стали, это и называется закалкой.
Но внедряться можно не только между атомами, но и между слоями например графита или нитрида бора, такие соединения внедрения тоже были получены, их перспективным применением могут стать очень эффективные литиевые аккумуляторы. Всё это из-за того что литий в соединении внедрения с графитом имеет большую плотность, чем в металлическом состоянии, что позволяет увеличить ёмкость батарей и их эффективность в том числе и из-за хороших электропроводных свойств графита.
Пока выдалось время, решил сделать пост о теме своей научной статьи и бакалаврской работы.
(Описывал наиболее понятным языком, но те, кто о химии вообще не имеет представления, хотя бы посмотрят фотки и картинки)
Итак, что же такое гетерополисоединения? В химии существует такой тип веществ, под названием полиоксометаллаты. Известным еще со школы веществом данного типа является дихромат, который получают подкислением хроматов:
(Или получение конкретно дихромата калия из хромата калия)
Это хорошорастворимые соли хромовой и дихромовой кислоты соответственно, и имеют следующий внешний вид:
Но больше интересна их структура. Хромат-анион представляет из себя своего рода тетраэдр, с хромом в центре и кислородами на вершинах. Структура дихромат-аниона отличается тем, что представляет из себя два тетраэдра, при том что один из кислородов является общей вершиной для двух тетраэдров, иначе говоря образуется "мостиковая связь" металл-кислород-металл. Это вещество можно отнести к самому простому примеру полиоксометаллата.
Однако анионы кислот других переходных металлов образуют более сложные по структуре полиоксометаллаты (например при подкислении молибдата получается структура, состоящая из семи октаэдров, содержащих в центре молибден и кислород на вершинах)
Вышеописанные разновидности полиоксометаллатов называются изополиоксометаллаты.
Но существует еще второй вид, с более сложной структурой и называется он гетерополиоксометаллаты или гетерополисоединения (ГПС).
Гетерополисоединения образуются, когда процесс подкисления происходит в присутствии постороннего кислородосодержащего аниона, от которого в последствии отщепляется и попадает в структуру гетероатом (например фосфор, при подкислении вольфрамата в присутствии фосфата)
Структура ГПС, изображенного в примере выглядит следующим образом: Фиолетовый шарик в центре - это фосфор (гетероатом). В центре каждого из 12 синих октаэдров находится вольфрам (полиатом) , а на вершинах - кислород, который может являться одновременно вершиной двух октаэдров. Такая структура носит название Структура Кеггина
Всего есть 6 основных структур (не считая множество их изомеров), которые синтезируются исходя из начальных пропорций веществ, содержащих гетероатом и полиатом.
Все это говорит о том, что существует огромное количество различных ГПС с различными свойствами и областями применения, так например кремниево-ванадиевые соединения используются при получении антибиотиков, а фосфорно-молибденовые, как оранжевый пигмент.
Однако моя работа посвящена конкретному фосфорно-молибдо/вольфрамовуму гетерополисоединения со структурой Доусона (аналогично, предыдущей модели, два фосфора внутри структуры, в общей сложности 18 молибдена/вольфрама внутри каждого октаэдра и 62 кислорода на вершинах октаэдров)
Соединения структуры Доусона обладают очень большой растворимостью (ок 200г/л), что облегчает работу с ними. Получается такое ГПС подкислением солей вольфрамовой и молибденовой кислоты в присутствии фосфатов (но в других пропорциях, нежели для структуры Кеггина)
Одновременно вольфраматы и молибдаты берут не случайно; соли вольфрама устойчивы, но являются плохими окислителями, молибден же наоборот - соли не такие устойчивые, но зато обладают окислительными способностями. В связи с этим, целесообразно рассматривать два соединение с отношением W:Mo=12:6 и W:Mo=6:12.
При выделении гетерополисоединений из раствора они образуют монокристаллы, к сожалению очень маленького размера, так что для их наблюдения используется оптический микроскоп. Так же следует заметить, что ГПС очень гигроскопичные вещества, даже в сухом виде на одну их молекулу приходится 11 молекул воды. Ниже приведены фотографии кристаллов ГПС с соотношением W:Mo=12:6 и 6:12 соответственно
(100 µm = 0,1 мм; примерно ширина человеческого волоса)
Как видно, образуются ромбоэдрические кристаллы. Наблюдать их можно только в маточном растворе, поскольку при полном осушении они срастаются и разделить их уже становится невозможно. Благодаря образованию монокристаллов возможно определить атомную структуру конкретного образца, проводя рентгеноструктурный анализ. Молекулярные массы вышеизображенных веществ чрезвычайно велики: 4144 г/моль для (NH4)6(P2W12Mo6O62)*11H2O и 3616 г/моль для (NH4)6(P2W6Mo12O62)*11H2O.
Интересная особенность ГПС, требующая и сейчас дополнительных исследований, это реакция р-ра с металлами. В результате последние могут вставать на место полиатома (замещать вольфрам/молибден) и образовывать насыщенные синие и зеленые р-ры. Ниже приведены сильноразведенные растворы продукта реакции ГПС с металлическим серебром и железом (конц. 0.05% по массе)
Эти вещества также могут образовывать монокристаллы, правда еще меньшего размера, вплоть до диаметра лейкоцитов. Ниже приведены кристаллы, образовавшиеся в ходе реакции ГПС с металлическим цинком, железом и никелем соответственно:
Но все же, поиск практического применения этой способности ГПС реагировать с металлами, является сейчас объектом исследований.
Гетерополисоединения обладают еще одной интересной особенностью, которую как раз я и описываю в своей дипломной работе и год назад получил патент: вещество может взаимодействовать с солями переходных элементов в низшей степени окисления (например сульфат кобальта (II) или хлорид марганца (II) ) и образовывать так называемые гетерополикомплексы, где ион переходного металла (катион) будет связан с гетерополианионом.
Интересная особенность в том, что этот комплекс очень "чувствителен" к аммиаку и органическим азотистым производным: ГП-анион понижает электродный потенциал катиона, иначе говоря позволяет катиону переходного металла образовывать комплекс с азотистым производным и легко переходить в окисленную форму (в Co(III) или Mn(III)), образуя комплекс насыщенного синего цвета, соответственно концентрации присутствующего азотистого соединения. А поскольку большинство органических соединений-примесей не поглощают синий цвет и оптически не мешают определению искомого вещества, то образование определенного синего оттенка легко улавливается спектрофотометром, показания которого и говорят о той или иной концентрации.
Проще говоря, это новый спектрофотометрический метод определения концентрации азотистых соединений в атмосфере (вплоть до 0,001%), имеющий ряд преимуществ перед существующими методами, в которых порой используется токсичные реактивы или сложное оборудование, которое требует определенной квалификации от рабочего.
На данный момент синтез гетерополикомплекса находится еще в процессе и занимает 7-10 дней (проходит реакция между перетёртыми в ступке семиводным сульфатом кобальта(II) и ГПС с отношением W:Mo=12:6, 9:9 и 6:12, представленные соответственно на фото)
В дальнейшем, образцы будут протестированы на этилендиаминтетрауксусной кислоте, проведен ряд анализов, в частности ИК-спектроскопия, которая даст точные данные о составе и строении вещества.
Тем не менее, всё, что здесь описано - лишь крупица в изучении ГПС. Вещества, образованные различными элементами, имеющие ту или иную структуру и её изомер, обладают различными свойствами и находят себе применение в качестве аналитических реагентов, в нефтяной и газовой промышленности, в медицине и технике, а также в других отраслях науки, развитие которых является основной задачей на данный момент.
P.S. если вы поняли всё, что здесь описано, то ваше понимание химии как минимум на уровне четвертого курса)
Выспаться, провести генеральную уборку, посмотреть все новые сериалы и позаниматься спортом. Потом расстроиться, что время прошло зря. Есть альтернатива: сесть за руль и махнуть в путешествие. Как минимум, его вы всегда будете вспоминать с улыбкой. Собрали несколько нестандартных маршрутов.