Кислоти

МЕТАЛИ

9.1. ЗАГАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТАЛІВ

Загальні відомості про метали. Розміщення металів в періодичній системі.

Будова електронних оболонок атомів металів малих і великих періодів.

Фізичні та хімічні властивості металів. Ряд напруг металів. Форми існування та поширення металів у природі. Найважливіші способи добування металів.

Література

Л-1, с. 513-550, Л-2, с. 164-180, Л-5, с. 92-112.

Методичні вказівки

Під час розгляду питання про положення металів у періодичній системі зверніть увагу на те, що d-елементи в таблиці Д.І. Менделєєва є металами.

Необхідно засвоїти загальні фізичні властивості металів та специфічні фізичні властивості.

Атоми металів, як правило, мають у зовнішньому електронному шарі один або два електрони. Атоми металів мають низькі значення потенціалів іонізації, тому легко віддають свої електрони і перетворюються у позитивно заряджені йони.

Атоми металів побічних підгруп мають, як правило, у зовнішньому електронному шарі 1-2 електрони, а в передостанньому – більше восьми електронів. Значення потенціалів іонізації атомів цих металів вищі, а їх активність із збільшенням порядкових номерів зменшується. Так, найактивнішим металом побічної підгрупи І групи є Купрум, найменш активним – Аурум.

Питання для самоперевірки

1. Знаходження металів у періодичній системі елементів.

2. Що характерно для будови зовнішнього енергетичного рівня атомів металів?

3. Назвати загальні фізичні властивості металів.

4. Назвати специфічні фізичні властивості металів.

5. Як одержати луги?

6. Які хімічні властивості виявляють метали?

7. Які способи добування металів Ви знаєте?

8. Які види корозії металів Ви знаєте?

9. Які методи боротьби з корозією?

9.2. МЕТАЛИ ГОЛОВНИХ ПІДГРУП

Метали головної підгрупи І групи. Загальна характеристика властивостей металів головної підгрупи І групи на основі положення в періодичній системі та будови електронних оболонок їх атомів. Лужні метали в природі. Фізичні та хімічні властивості лужних металів (натрію, калію), їх добування, застосування.

Метали головної підгрупи ІІ групи, їх характеристика на основі положення в періодичній системі та будови електронних оболонок атомів.

Магній і кальцій. Природні сполуки. Хімічні властивості, добування, застосування. Твердість води та методи їх усунення.

Загальна характеристика властивостей металів головної підгрупи ІІІ групи на основі будови електронної оболонки їх атомів та положення в періодичній системі. Алюміній, фізичні та хімічні властивості, застосування. Амфотерність оксиду та гідроксиду алюмінію.

Література

Л-1, с. 513-550, Л-2, с. 164-180, Л-5, с. 92-112.

Л-1, с. 608-618, Л-2, с. 187-193.

Методичні вказівки

Вивчіть характеристику елементів за положенням у періодичній системі. Зверніть увагу, що лужні метали є типовими металами з високою хімічною активністю, сильні відновники. Як дуже електропозитивні елементи лужні метали легко сполучаються з неметалами та утворюють солі. У ряді напруг займають крайнє ліве положення. Розкладають воду, виділяючи з неї водень і утворюючи луги.

Атоми елементів ІІ групи головної підгрупи мають на S-підрівні зовнішнього енергетичного рівня по два електрони. Це S²-елементи. Зверніть увагу на те, що за хімічними властивостями елементи ІІ групи головної підгрупи близькі до елементів ІА групи (швидко окиснюються на повітрі та можуть витіснити водень з води та кислот).

Якісною реакцією на йони кальцію є пропускання карбон (ІV) оксиду через вапняну воду, після чого прозорий розчин мутніє, тому що утворюється нерозчинний у воді кальцій карбонат.

Під час вивчення властивостей алюмінію зверніть увагу на амфотерність. Щоб дослідити, наприклад, амфотерність алюмінію, необхідно провести реакції як з кислотою, так і з лугом:

Аl(OH)₃+ 3НСl → AlCl₃ +3H₂О

Аl(OH)₃ +3 NaOH → Na₃[Аl(OH)₆] гексагідроксоалюмінат натрію.

Ознайомтеся з формулами природних сполук алюмінію.

Питання для самоперевірки

1. Порівняйте хімічні властивості елементів ІА групи та ІІА групи.

2. Опишіть основні властивості лужних металів, виходячи з будови їх атомів.

3. Дайте характеристику фізичних властивостей лужних металів.

4. З якими речовинами вступають в хімічні реакції лужні метали?

5. Чому луги треба зберігати в добре закритому посуді?

6. Опишіть промислові методи добування лугів.

7. Які метали належать до лужноземельних?

8. Написати якісну реакцію на йони кальцію.

9. Види твердості води та способи її усунення.

10. Що таке хлорне вапно?

11. Написати формули корунду, бокситу, каоліну, польового шпату.

12. Яка амфотерність алюміній гідроксиду та алюміній оксиду?

13. Як одержують алюміній у промисловості?

14. Навести приклади використання алюмінію та його сплавів?

9.3. МЕТАЛИ ПОБІЧНИХ ПІДГРУП

Метали побічних підгруп на основі будови їх атомів та положення в періодичній системі.

Метали побічної підгрупи VІ групи. Загальна характеристика та властивості металів підгрупи Хрому на основі будови їх атомів та положення в періодичній системі.

Хром, фізичні та хімічні, добування хрому, застосування. Сполуки хрому. Амфотерний характер оксиду і гідроксиду хрому (ІІІ). Хром (VІ) оксид. Хроматна і дихромат на кислоти. Хромати і дихромати, їх застосування.

Метали побічної підгрупи VІІ групи, їх загальна характеристика на основі положення в періодичній системі та будови їх атомів.

Манган, добування, фізичні та хімічні властивості. Сполуки Мангану. Окисні властивості перманганатів, їх застосування.

Метали побічної підгрупи VІІІ групи, їх загальна характеристика на основі положення в періодичній системі та будови їх атомів.

Ферум, фізичні та хімічні властивості. Сполуки феруму (ІІ) і феруму (ІІІ). Використання сполук феруму.

Метали побічної підгрупи І групи, їх загальна характеристика на основі положення в періодичній системі та будови їх атомів.

Література

Л-1, с. 633-641, Л-2, с. 198-199.

Л-1, с. 642-646, Л-2, с. 204-210.

Л-1, с. 649-676, Л-2, с. 211-215, Л-5, с. 112-117.

Л-1, с. 551-563, с.599-608, Л-2, с. 219-220.

Методичні вказівки

Зверніть увагу на стійкість хрому в повітрі, у воді, на взаємодію хрому з киснем, водою, розбавленими хлоридною та сульфатною кислотами.

Металевий хром пасивується концентрованою нітратною кислотою, “царською горілкою” при кімнатній температурі. Сполуки хрому (ІІ) – малостійкі. Сполуки хрому (VI) – CrO₃, добре розчиняються у воді, утворюють суміш двох кислот: хроматної H₂CrO₄ і дихроматної H₂Cr₂O₇. Солі хроматної кислоти – хромати (К₂CrO₄), солі дихроматної кислоти – дихромати (К₂Cr₂O₇).

Підгрупа Мангану: зверніть увагу на те, що на зовнішньому рівні атоми Мангану, Технецію, Ренію мають по 2S-електрони, у хімічних реакціях проявляють ступінь окиснення від +1 до +7. Однак найбільш стійкі ступені окиснення: +2, +4, +7.

У порівнянні з галогенами підгрупа Мангану є тільки відновником. Практичне значення має лише Манган. Студент повинен розуміти оксиди

мангану. Манган (ІІ) оксид MnO – зелений порошок, має основний характер. Манган (ІV) оксид MnO₂ – тверда чорна порошкоподібна речовина амфотерного характеру. Манган (VI) оксид MnO₃ у вільному стані не виділено.

Розрізняють кислоти:

манганатна кислота H₂МnO₄ – у вільному стані не виділена, солі − манганати (К₂МnO₄);

перманганатна кислота HМnO₄ – існує тільки у водному розчині, сильна кислота, солі – перманганати (КМnO₄ – енергійний окисник). Треба вміти проаналізувати окиснення Мангану в різних середовищах:

у кислому середовищі: Мn⁺⁷ → Мn⁺²;

у лужному середовищі: Мn⁺⁷ → Мn⁺⁶;

у нейтральному середовищі: Мn⁺⁷ → Мn⁺⁴. Записати необхідні реакції.

Треба вміти дати загальну характеристику металів VІІІ групи на основі їх положення в періодичній системі, побудувати електронні формули родини Феруму.

Ферум, Кобаль, Нікель мають стійкі сполуки зі ступенем окиснення +2, +3. Багато загальних рис мають ще шість елементів другої та третьої тріади, які в природі зустрічаються разом.

При вивченні металів VІІІ групи зверніть увагу на властивості ферум (ІІ) гідроксиду та ферум (ІІІ) гідроксиду. З’ясуйте, що таке леговані сталі (з домішками хрому, мангану, ванадію).

Зверніть увагу, що зовнішній рівень електронної оболонки у всіх елементів підгрупи Купруму в нормальному стані однаковий: S¹, ступінь окиснення +2, їх типові оксиди Ме₂О, галоген іди МеСl, сульфіди Ме₂S і не утворюють негативних йонів.

В електрохімічному ряді напруг ці елементи знаходяться після Гідрогену (вправо від Гідрогену), тому воду не розкладають і в розбавлених сульфатній та хлоридній кислотах не розчиняються.

В побічній підгрупі ІІ групи періодичної системи елементів знаходяться Цинк, Кадмій, Меркурій (ртуть). Це метали легкоплавкі. Зверніть увагу, що при кімнатній температурі ртуть єдина з усіх металів знаходиться в рідкому стані.

Цинк енергійно взаємодіє з усіма кислотами та лугами.

Треба вміти пояснити амфотерність цинк гідроксиду. Зверніть увагу на те, що при взаємодії з лугом утворюється комплексна сполука Na₂[Zn(OH)₄].

Питання для самоперевірки

1. Використання металевого хрому та його сплавів.

2. Написати формули: плюмбум хромат, амоній дихромат, хром (ІІІ) сульфат.

3. Побудувати електронну формулу атома Мангану ₊₂₅ Мn.

4. Написати рівняння реакції взаємодії манган (ІІ) гідроксиду з хлоридною кислотою.

5. Написати рівняння реакції окиснення ферум (ІІ) сульфату калій перманганатом в кислому середовищі.

6. Записати рівняння реакції швидкого буріння Mn(OН)₂ на повітрі.

7. Написати формули сполук: ферум (ІІ) оксид, гемітриоксид заліза.

8. Як одержати ферум (ІІ) гідроксид, ферум (ІІІ) гідроксид7

9. Навести приклади солей феруму (ІІ) і солей феруму (ІІІ).

10. Написати якісні реакції на йони феруму Fe²⁺, Fe³⁺.

11. Які фізичні властивості міді?

12. Взаємодія з киснем з утворенням купрум (ІІ) оксиду та купрум (І) оксиду.

13. Назвати сплави міді.

14. Як одержати цинк гідроксид?

15. Як записати реакції, які підтверджують амфотерність цинк гідроксиду?

16. Цинк у природі, його сплави, їх використання.

Л І Т Е Р А Т У Р А

Л-1. Глинка Н.Л. Общая химия / Под. Ред. Рабиновича В.А. – М.: Химия, 1988

Л-2. Шамшин Д.Л. Химия. Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 1980.

Л-3. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. – М.: Химия, 1987.

Л-4. Петров М.М. Неорганическая химия, 1976.

Л-5. Чайченко Н.Н., Скляр А.М. Основи загальної хімії: Підручник для

11- класу середньої загальноосвітньої школи з поглибленим вивченням

хімії / За ред. кандидата педагогічних наук Чайченко Н.Н. 3-тє вид. – К.:

Освіта, 1998.

Л-6. Хомченко І.Г. Загальна хімія. – К.: Вища школа, 1993.

Л-7. Ахметов Н.С. Неорганическая химия. – К.: Вища школа, 1995.

Л-8. Некрасов Б.В. Учебник общей химии. – М.: Химия, 1975.

Д О Д А Т К О В А Л І Т Е Р А Т У Р А

1. Хомченко Р.П., Цитович И.К. Неорганическая химия. – М.: Высшая

Школа, 1987.

2. Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія. –К.: Вища школа, 1988.

3. Карнаухов О.І., Мельничук Д.О., Чеботько К.О., Копілевич В.А.

Загальна та біонеорганічна хімія. – К.: Фенікс, 2001.

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ХІМІЇ

Молекула – це найменша частинка речовини, яка має сталий склад і здатна зберігати основні хімічні властивості цієї речовини.

Атом – це найменша хімічно неподільна частинка хімічного елемента, яка зберігає його хімічні властивості.

Хімічний елемент – окремий вид атомів, що характеризується певними властивостями, або сукупність атомів з однаковими зарядами ядер.

Відносною молекулярною Мr(або атомною Аr) масою речовини називають відношення маси молекули (або атома) m_o даної речовини до 1/12 маси атома Карбону-12 m_oС: m_o

Мr = ---------

1/12 m_oС

Кількість речовини γ – це відношення числа молекул N, що містяться в даній речовині, до числа N_А атомів у 0,012 кг Карбону: γ = N/ N_А

Моль – це кількість речовини, яка містить стільки молекул, атомів, йонів або інших структурних одиниць, скільки міститься атомів у 0,012 кг нукліда Карбону ¹²С.

Число структурних одиниць, що міститься в одному молі будь-якої речовини, називають числом Авогадро.

Молярною масою називають масу речовини, взятої в кількості один моль.

Явище існування хімічного елемента у вигляді кількох простих речовин називається алотропією.

Алотропні модифікації (видозміни) – прості речовини, утворені одним елементом.

ОСНОВНІ ЗАКОНИ ХІМІЇ

Закон збереження маси: маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися внаслідок реакції.

Закон сталості складу: кожна індивідуальна молекулярна сполука має сталий якісний та кількісний склад незалежно від способу її добування.

Закон кратних відношень: якщо два елементи утворюють один з одним кілька сполук молекулярної будови, то на одну й ту саму кількість одного з них припадають такі кількості іншого, які відносяться між собою як невеликі цілі числа.

Закон еквівалентів: хімічні елементи сполучаються один з одним, а речовини реагують між собою у кількостях, пропорційних їхнім еквівалентам.

Закон Авогадро: в однакових об’ємах різних газів за однакових умов (температури та тиску) міститься однакове число молекул.

Пам’ятка для визначення валентностей атомів елементів у сполуках

Валентність – це властивість атомів хімічного елемента сполучатися з певним числом атомів інших хімічних елементів.

Для визначення валентностей атомів елементів у сполуках слід пам’ятати:

Ø валентність буває постійною та змінною;

Ø у формулах бінарних сполук сумарна валентність усіх атомів одного елемента завжди дорівнює сумарній валентності всіх атомів іншого елемента;

Ø Оксиген завжди двовалентний;

Ø Гідроген завжди одновалентний.

Cкладання формул сполук за валентністю

Знаючи валентність елементів, що утворюють певну речовину, можна скласти їх хімічну формулу.

ІІІ ІІ

Приклад: Al S

1. Знаходимо найменше спільне кратне валентностей обох елементів.

Для чисел 3 і 2 - це число 6.

2. Найменше спільне кратне ділимо на валентність кожного атома, отримуємо кількість атомів елементів у сполуці, тобто індекси:

6:3=2 – кількість атомів Алюмінію;

6:2=3 – кількість атомів Сульфуру.

3. Записуємо одержані індекси: Аl₂S₃.

Алгоритм визначення валентностей

Приклад: Р₂О₅

1. Відомо валентність одного з елементів – Оксигену – ІІ

ІІ

Р₂О₅

2. Враховуючи число атомів Оксигену в сполуці, обчислюємо сумарну валентність п’яти атомів Оксигену: 2×5=10. Вона дорівнює десяти.

3. Ці десять одиниць валентності ділимо на два атоми Фосфору:

10:2=5. Отже, Фосфор в оксиді п’ятивалентний:

V ІІ

Р₂О₅

Класифікація неорганічних сполук

Неорганічні речовини

прості складні

метали неметали солі оксиди кислоти основи

основні оксигеновмісні

кислотні безоксигенові

амфотерні

розчинні у воді

нерозчинні у воді

Оксиди – складні речовини, до складу яких входять атоми двох елементів, один з яких – Оксиген.

Кислоти – це складні речовини, до складу яких входять атоми Гідрогену та кислотний залишок.

Основи – це складні речовини, до складу яких входять атоми металу й одновалентні гідроксильні групи ОН⁻ , кількість яких дорівнює валентності металу.

Солі – це складні речовини, продукти повного або часткового заміщення атомів Гідрогену в молекулах кислоти атомами металу.

Назва кислоти	Формула	Кислотний залишок	Мr
Хлоридна (соляна)	HCl	−Cl	36,5
Сульфідна (сірководнева)	H2S	= S
Сульфатна (сірчана)	H2SO4	=SO4
Сульфітна (сірчиста)	H2SO3	=SO3
Нітратна (азотна)	HNO3	−NO3
Метафосфатна (метафосфорна)	HPO3	−PO3
Ортофосфатна (ортофрсфорна)	H3PO4	≡PO4
Карбонатна (вугільна)	H2CO3	=CO3
Бромідна (бромоводнева)	HBr	−Br
Йодидна (йодоводнева)	HI	−I
Фторидна (плавикова)	HF	−F
Силікатна (кремнієва)	H2SiO3	=SiO3

КЛАСИФІКАЦІЯ КИСЛОТ

За складом	За основністю
оксигеновмісні	безоксигенові	одноосновні	двоосновні	триосновні
H NO3 H2SO4 H3PO4 H2CO3 H2SO3 H2SiO3	HCl H2S HI HF HBr	H NO3 HCl HI HBr (один атом Н)	H2CO3 H2SO3 H2SO4 H2SiO3 (два атоми Н)	H3PO4   (три атоми Н)

Дата добавления: 2014-11-29