Химия 2⁠⁠

Бинарное соединение - сложное вещество из 2-х химических элементов

Оксиды - бинарное соединение, где всегда есть O со степенью окисления -2

Оксиды - широко распространённый в природе класс неорганических веществ. Среди оксидов есть твёрдые (Si2O), жидкие (H2O) и газообразные (CO2). Водородные соединения элементов - гибриды и летучие водородные соединения - твёрдые (при обычных условиях) вещества из водорода и металла

Степень окисления - условный заряд атома, вычисленный на основе предположения, что связи в веществе - ионные

Степень окисления показывает сколько электронов атом принял и определяется знаком - (если атом принял их) и + (если атом не принял). В любом случае сумма степеней окисления всех элементов должна быть равна 0

Постоянные степени окисления: O, Ag, щелочные: -2F: -1H: +1Al: +2

Основания - сложные вещества, состоящие из ионов металла и гидроксида (OH), индекс OH определяется зарядом металла

Кислоты - сложные вещества, состоящие из атома водорода и кислотного остатка

Азотистая кислота - HNO2 (NO2 валентность 1 называется нитрит)

Азотная кислота - HNO3 (NO3 валентность 1 называется нитрат)

Хлороводородная (соляная) кислота - HCl (Cl валентность 1 называется хлорид)

Сернистая кислота - H2SO3 (SO3 валентность 2 называется сульфит)

Серная кислота - H2SO4 (SO4 валентность 2 называется сульфат)

Сероводородная кислота - H2S (S валентность 2 называется сульфид)

Фосфорная кислота - H3PO4 (PO4 валентность 3 называется фосфат)

Угольная кислота - H2CO3 (CO3 валентность 2 называется карбонат)

Кремниевая кислота - H2SiO3 (SiO3 валентность 2 называется силикат)

Бинарные бескислородные кислоты HCl и H2S образуют в водных растворах простые ионы Cl и S, кислородсодержащие - сложные ионы

Соли - сложные вещества из ионов металлов и кислотных остатков

NaCI - растворимая соль, участвует в жизни, CaCO3 - нерастворимая соль, делает ракушки

Индекс mt/кислотных остатков в составе солей определяется их валентностью

Кристаллическая решётка - место, куда отходят электроны после их ухода от атомика

Кристаллические решётки бывают ионными (когда в узлах есть ионы), молекулярными (когда в узлах есть молекулы, твёрдые), атомными (когда в узлах есть атомы) и металлическими (когда в узлах есть электроны)

Твёрдые вещества бывают аморфными (не имеют общей температуры плавления и плавятся сразу при перегреве, к ним относятся пластилин, шоколад, разные ) и кристаллическими (частицы расположены в определённых местах, если их соединить прямыми линиями то из них получится каркас - кристаллическая решётка, узлы решётки соединяют частицы химической связью кристаллическую решётку, в узлах решётки собираются либо ионы, либо атомы, либо молекулы то)

Закон Пруста (не всегда справедливый для немолеклярного строения):

Молекулярные химические соединения независимо от способа их получения имеют постоянный состав и свойства

Смеси веществ бывают однородными (когда не видны признаки) и неоднородными (когда видны признаки смеси)

Дистиллированная вода - очищенная вода

Жесткое вещество - вещество, где много солей (тем больше их, тем жёстче вещество)

Массовая доля показывает, какую часть составляет растворенное вещество

W (массовая доля) = m вещества/m раствора

Объёмная доля = v в-ва/v р-ра

Относительная влажность воздуха (Р) = р пара/р насыщенного воздуха × 100%

Многие способы чистых хим. Явлений - физические, они бывают способом дистиляции или перегонки (когда по горящему мазуту подаётся нефть, где она нагревается до 320-350°, смесь под действием температуры распадается и её час и момсдают в стальной цилиндрический фундамент, где есть тарелки, чем выше летучесть вещества, тем более позже сжимание по тарелкам, углероды менее летучи и следовательно сжимаются уже на первых тарелках, образуя газойлевую фракцию)

Масса веществ, вошедших веществ = массе веществ, получившихся в результате

Химическое уравнение - реакция, записанная с помощью химических элементов и математических знаков

В химическом уравнении число атомов (как в левой, так и в правой части) должно быть одинаковое, поэтому HNO2 + H2O = H2O + HNO3

Реакция разложения - реакция, при который сложное вещество делится на 2+ простых веществ

Катализаторы - приборы, ускоряющие разложение, ферменты - белки, способствующие разложению

Реакция соединения - реакция, при которой простые вещества соединяются в одно целое

Реакция обмена - реакция, при которой 2 сложных вещества меняются своими частями

Ряд напряжения металлов - очередь атомов по увеличению их потенциалов вправо, в "ряду напряжения металлов" чем левее металл, тем легче он вытесняет атомы и отдает электроны. Этот ряд используют для прогноза реакций (в нём есть H, т.к. он вытесняет атомы в кислотах и ведёт себя как металл теряя электрон)

Электролиз - разложение воды на водород и кислород под действием тока

Фотосинтез (фотолиз воды) - процесс, при котором если долго держать растения в воде на свету, то через 15 минут под действием света вода растений разделится на атом водорода и кислорода

Щелочноземельные элементы (Mg, Ba, Ca, Sr, Ra) называются так, потому что при контакте с водой образуют щёлочи, а их оксиды похожи свойствами на окислы алюминия. Щелочные элементы (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) называются так, потому что при контакте с водой образуют щёлочи

Оксиды взаимодействуют с водой, давая основания

Взаимодействие воды с другими элементами зависит от их t и приводят к гидролизу/образованию кислот

Диссоциация - развал электролита на части при растворении в воде

Электролиты - вещества, проводящие электрический ток при растворении в воде, неэлектролиты - вещества, не проводящие электрический ток при растворении воде, т.к. не образуют ионов

Ионные реакции - реакции ионов

Ионное уравнение - уравнение реакции между ионами, где реагирующие и образующиеся продукты обозначены диссициированными ионами

Если к раствору сульфата натрия прилить раствор хлорида бария, то с результате реакции образуется белый осадок сульфата бария:

Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl; 2Na± + SO²4 + Ba² + 2Cl– = BaSO4 + 2Na± + 2Cl - переписывания уравнения, изобразив сильные электролиты в виде ионов, а уходящие из сферы реакции - в виде молекул (что полное Ионное уравнение реакции). Убираем из 2-х частей равенства ионы, не участвующие в реакции (одинаковые ионы как в левой части, так и в правой части уравнения), получая так сокращённое Ионное уравнение реакции (что показывает всю сущность ионного уравнения): Ba2± + SO²4 = BaSO4

Реакции ионного обмена идут до конца лишь когда образуется газ/осадок/маоодисоциирующее вещество

Если к раствору гидроксида натрия (окрашенного фенофталином в малиновый цвет), добавить избыток HNO3, то раствор обесцветился (что - признак реакции):

NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O, полное уравнение этой реакции: Na± + OH + H + NO3 = Na± + NO3 + H2O); H + OH = H2O - сокравщеник уравнения, где одинаковые ионы убрали

Реакция взаимодействия сильной кислоты с щелочью - реакция нейтрализации, которая происходит и между кислотами и нерастворимыми основаниями:

CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4;

Cu2 + SO4 + 2Na + 2OH = Cu(OH) 2 + 2Na + SO4; Cu2 + 2OH = Cu (OH)2 - если получить голубой осадок неиастворимого гидроксида меди взаимодействием сульфата меди с щелочью, затем поделив полученный осадок на 3 части и прилив к осадку в 1 пробирке раствор H2SO4, к осадку в 2 пробирке - HCl, к осадку в 3 пробирке - HNO3, то во всех 3 пробирках осадок растворится

Несолеобразующих оксидов мало в сравнении с солеобразующими

Оксиды бывают несолеобразующими (оксиды, которые не взаимодействуют ни с кислотами, ни с щелочами и не образуют солей) и солеоьразующие (оксиды, которые взаимодействуют с кислотами и основаниями, образуя при этом соль и воду)

Солеобразующие оксиды бывают кислотными (оксиды, соответствующие кислотам), основными (кислоты, соответствующие основаниям) и амфотерными (Al2O3, ZnO)

Основные оксиды:

MgO соответствует Mg (OH) 2

Na2O соответствует NaOH

Типичные реакции основных оксидов:

1. Основный оксид + кислота = соль + вода (реакция обмена):

3Na2O + 2H3PO4 = 2Na3PO4 + 3H2O

2. Основный оксид + кислотный оксид = соль (реакция соединения)

CaO + N2O5 = Ca(NO3) 2

3. Основный оксид + вода = щелочь (реакция соединения), образуется если лишь кислотный оксид растворим в воде

K2O + H2O = 2KOH

Кислотная реакция бывает лишь когда кислотный оксид растворим в воде, а если взять SiO2, реакции не будет

SiO2 + H2O =

Реакция основных оксидов с H2O бывает лишь когда в результате реакции образуется растворимое основание (щёлочь), следовательно CuO + H2O ≠ Cu(OH)2, т.к. Cu(OH)2 нерастворим

Кислотные оксиды - это неMtO, основные - MtO, амфотерные - Al2O3, ZnO, BeO

К кислотным оксидам относятся оксиды неметаллов:

N2O3 соответствует HNO2

N2O5 - HNO3

SO2 - H2SO3

К кислотным оксидам относятся оксиды металлов с большим значением степени окисления:

CrO3 соответствует хромовая H2CrO4 и H2Cr2O7 кислоты

Mn2O7 - HMnO4

Щелочные основания - те основания, которые растворённые в h2o

Основания щелочные, если в основании металл состоит лишь из активных металлов, соответственно они растворимы

Все щёлочи - LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH, Naoh, SrOH, BaOH, FaOH

Все активные металлы - Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Na, Se, Ba, Ra

Кислоты бывают (по основности) трёхосновными, двухосновными и трёхосновными, что зависит от числа атомов H

Кислоты (по растворимости в H2O) бывают растворимыми (HNO2, HNO3, HCl, H2SO3, H2SO4, H2S, H3PO4, H2CO3) и нерастворимыми (H2SiO3)

Кислоты (по летучести) бывают летучими (HNO2, HNO3, HCl, H2SO3, H2S) и нелетучими (H2SO4, H3PO4, H2SiO3)

Кислоты (по степени электролитической диссоциации) бывают сильными (hno2, hcl, h2so4) и слабыми (hno3, h2so4, h2s, h3po4, h2co3, h2sio3)

Кислоты (по стабильности) бывают стабильные (hcl, h2so4, h3po4) и нестабильные (h2s, h2so3, h2co3, h2sio3, hno2, hno3)

Стабильные кислоты устойчивы при обычных условиях, нестабильные - сразу диссоциируют

Кислоты (по агрегантному состоянию) в нормальных условиях бывают твёрдыми (h2sio3), жидкими (hno2 в растворе, hno3, h2so4, h2co3) и газообразными (hno2, h2s, hcl)

H2CO3 и H2CO3 бывают лишь в воде, ведь слабые и нестойкие

Водные растворы HCl, HNO3, H2SO4, H3PO4 бесцветный

Все кислоты образуют при диссоциации катионы H, из-за которых они имеют свои свойства

Реакции кислот:

1. Кислота + основание = соль + вода (реакция обмена)

2. Кислота + оксид металла = соль + вода (реакция обмена)

3. Кислота + металл = соль + H (реакция замещения)

4. Кислота + соль = новая кислота

1. 1-я реакция, происходящая между любыми кислотами и основаниями):

Реакция кислоты с щелочью:

HCl + NaOH = NaCl + H2O (H с положительным тоном + OH с отрицательным тоном = H2O)

Аналогично протекает реакция и с нерастворимыми основаниями:

2HNO3 + Fe(OH)2 = Fe(NO3)2 + 2H2O (2H с положительным ионом + Fe(OH) 2 = Fe + 2H2O

2. 2-я реакция протекает между оксидами металлов и большинством кислот:

FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O (FeO + 2H± = Fe²± + H2O)

3. Для 3-й реакции обязательно надо чтобы Mt был до H в "Ряду напряжения" и получить раствор соли, иначе реакции не будет, также обязательно использовать лишь растворимые кислоты

Для 3-й реакции концентрированные растворы H2SO4 и HNO3 любой концентрации взаимодействуют с ионами иначе, тогда реакция другая

Основания (за исключением аммиака) - твёрдые вещества, т.к. раствор аммиака содержит сложный однозарядный катион H аммония NH±⁴ (в отличии от других, имеющие катионы Mt), растворяясь в h2o на аммиак и h2o

Основание + кислота = соль + вода (реакция обмена)

Щелочь + MtO = соль + вода (реакция обмена)

Щелочь + соль = новое основание + новая соль)

Нерастворимые основания разлагаются при нагреве на оксид металла и h2o

1-я реакция - универсальная

2-я реакция между щелочами и оксидами неметаллов, которым соответствуют кислоты (N2O3 соответствует HNO2)

При взаимодействии оксидов с основаниями образующиеся соли соответствующих кислот и H2O:

2Na(OH) + N2O3 = 2 NaNO + H2O (2OH) + N2O3 = 2NO2 + H2O

3-я реакция (реакция обмена) бывает лишь когда образуется газ/осадочек

Соли (по определению реакции кислот) делятся на кислые (частичная замена гидроксидгруппы на кислотный остаток, например: (CuOH)2CO3), средние (полное замещение H на металл в кислоте, например: RbNO3) и основные (частичное замещение H на. Металл в кислоте, например NAHCO3)

Средние соли диссоциируют на катионы металла и анионы кислотного остатка, например:

Na2CO3 = 2Na± + CO²³

Кислые соли диссоциируют так:

NaHCO3 = Na± + HCO3

Подавляющее большинство основных солей нерастворимы или малорастворимы. Малорастворимые соли диссоциируют так:

AlOHCl = AlOH² + 2Cl

Типичные реакции средних солей:

Соль + кислота = другая соль + другая кислота (реакция обмена)

Соль + щёлочь = другая соль + другое основание (реакция обмена)

Соль1 + соль2 = соль3 + соль4 (реакция обмена)

Соль + металл = другая соль + другой металл (реакция замещения)

3-я реакция (реакция обмена) протекает между растворами солей и сопровождается образованием осадка, например:

Ca(NO3) 2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaNO3 (Ca²± + CO²³ = CaCO3)

4 реакция солей связана с "Вытеснительным очжом металлов" Бекетова, где металл из раствора соли вытесняется лишь металлом правее (что совпадает с рядом, где чем металл правее, тем меньше у него восстановительная способность, т.е. с "Электрохимическим рядом напряжений металлов)

1-е правило ряда напряжений:

С растворами кислот взаимодействуют металлы левее H

2-е правило ряда напряжения:

Mt вытесняет металлы правее, при этом обязательно чтобы обе соли (и реагирующая, и образующуюся) были растворимы, а щелочные и щелочноземельные металлы не вытесняют металл из раствора солей

Генетическая связь - связь между веществами разных классов основанная на их взаимопревращениях и отражающую единство их происхождения (генезис веществ)

Генетический ряд металлов отражает взаимосвязь веществ разных классов, в основу которой положен один и тот же металл

Генетический ряд металлов, которым в качестве гидроксида соответствует щелочь:

Металл - основный оксид - основание (щелочь) - соль

Генетический ряд металлов, которым соответствует нерастворимое основание:

Металл - основный оксид - соль - основание - основный оксид - металл

Генетический ряд неметаллов, которым соответствует растворимая кислота:

Неметалл - кислотный оксид - кислота - соль

Генетический ряд неметаллов, которым соответствует нерастворимая кислота:

Неметалл - кислотный оксид - соль - кислота - кислотный оксид - неметалл

Ещё 1 признак химической реакции - изменение степени окисления атомов элементов, образующих реагирующие вещества

Окислительно-восстановительная реакция - реакция, где при одновременной отдаче одних электронов и принятии других, степень окисления элементов и ионов, образующих реагирующие вещества, изменяется, её суть - единство 2-х противоположных процессов - окисления и восстановления

Окисление - отдача ионов, атомов и молекул, восстановление - принятие ионов, атомов и молекул

Окисление - отдача электронов (с повышением степени окисления), восстановление - принятие электронов (с понижением степени окисления), все эти реакции проходят одновременно при ОВР

Приём ОВР: одновременное понижение степени окисления одних элементов и повышение степени окисления других элементов

Если в реакции степени окисления не изменяется, то это - не окислительно-восстановительная реакция (как например в AgNO3 + HCl = AgCl + HNO3, где степени окисления при замещении остались одинаковы), но если элементы меняются степенями окисления - это окислительно-восстановительная реакция (как например в 2HCl + Zn = ZnCl2 + H2, где степени окисления изменились, следовательно каждый атом H получил 1 электрон, каждый атом Zn отдал 1 электрон)

ОВР - все реакции замещения

Восстановитель всегда = числу электронов, к которому присоединяется окислитель (степень окисления при этом лишь повышается)

Атомы неметаллов при оксилелнии восстанавливаются реакции присоединяют электроны, превращаясь в отрицательный ион (восстанавливаясь)

Cl + 1e = cl

Окисление - повышение степени окисления, восстановление - понижение

Na - 1e = Na

Сначала мы указываем степень окисления, а не ионы, т.к. их численные значения совпадают

Теряют электроны некоторые положительные ионы с низшей СО:

Cu - 1e = Cu

Электронный баланс - когда число электронов (отдаваемых окислителями) и электронов (дающих восстановителями) равны

Обычный вид уравнения: CuCl + Al = All + Cu. Электронный вид этого же уравнения: Cu + 2e восстановление Cu × 3, Al - 3e окисление Al × 2

H2SO4 и HNO3 взаимодействуют с любыми металлами, т.к на них не действует 1 правило "ряда напряжения"

HNO3 + Cu = Cu(NO3) 2 + NO + H2O = HNO3 + Cu / Cu(NO3) 2 + NO + H2O - подчёркиваем лишь те элементы, которые изменяют СО

N + 3e восстановляется в N × 2

Cu - 2e окисляется в Cu × 3

Записываем 3 перед Cu и Cu (NO3) 2, т.к. с такими значениями и CO Cu встречается по 1 разу. 2 записываем лишь перед веществом с N, т.к. это значно е CO для N в схеме реакции есть лишь 1 раз, перед HNO3 "2" нету, т.к. N встречается еще раз в Cu(NO3) 2, следовательно запись: HNO3 = Cu(NO3) 2 + NO + H2O = HNO3 + Cu = Cu(NO3)2 + NO + H2O = HNO3 + 3Cu = 3Cu (NO3)2 + 2NO + H2O. Уравням число атомов H и N в 2-х частях уравнения, следовательно запись:

HNO3 = Cu(NO3) 2 + NO + H2O = HNO3 + Cu = Cu(NO3)2 + NO + H2O = HNO3 + 3Cj = 3Cu(NO3)2 + 2NO + H2O

Атомы металлов, теряя электроны, становятся положительным ионом:

Элемент имеет лишь окислительные свойства, когда он принимает электроны (имеет максимальную степень окисления), восстановителтные - когда он не принимает электроны (имеет минимальную степень окисления), имеет и окислительные, и восстановительные - когда он имеет промежуточное значение степени окисления

Окислитель - C, HNO3, H2SO4, KMnO4

Восстановители - активные Mt, H, CO, H2S, NH3, уголь

Определение ионов:

H+ (определяемый ион - индикаторы (ион используемый для определения) - изменение окраски (результаты качественной реакции)