U hemijskim reakcijama, neke supstance se pretvaraju u druge. Prisjetimo se dobro poznate reakcije sumpora s kisikom. I sadrži samo supstance ( početni materijali ili reagensi) formiraju se drugi ( finalne supstance ili produkti reakcije).

Koriste se za snimanje i prenošenje informacija o hemijskim reakcijama sheme I jednačine reakcije.

Reakcijski dijagram pokazuje koje tvari reagiraju, a koje nastaju kao rezultat reakcije. U oba dijagrama i jednadžbi reakcije, supstance su označene njihovim formulama.

Shema sagorijevanja sumpora je napisana na sljedeći način: S 8 + O 2 SO 2.

To znači da kada sumpor reaguje sa kiseonikom, dolazi do hemijske reakcije koja rezultira stvaranjem sumpor-dioksida (sumpor-dioksida). Sve tvari ovdje su molekularne, stoga su pri pisanju dijagrama korištene molekularne formule ovih supstanci. Isto vrijedi i za shemu druge reakcije - reakciju sagorijevanja bijelog fosfora:

P 4 + O 2 P 4 O 10 .

Kada se zagrije na 900 o C kalcijum karbonat (kreda, krečnjak) dolazi do hemijske reakcije: kalcijum karbonat se pretvara u kalcijum oksid (živo kreč) i ugljen dioksid (ugljen dioksid) prema sledećoj šemi:

CaCO 3 CaO + CO 2.

Da bi se naznačilo da se proces događa kada se zagrije, dijagram (i jednadžba) se obično dopunjava znakom " t " , a činjenica da ugljični dioksid isparava označena je strelicom usmjerenom prema gore:

CaCO 3 CaO + CO 2.

Kalcij karbonat i kalcijev oksid su nemolekularne tvari, tako da dijagram koristi njihove najjednostavnije formule, odražavajući sastav njihovih formula. Za molekularnu tvar - ugljični dioksid - koristi se molekularna formula.

Razmotrimo shemu reakcije koja se javlja kada fosfor pentaklorid stupi u interakciju s vodom: PCl 5 + H 2 OH 3 PO 4 + HCl.
Dijagram pokazuje da se formiraju fosforna kiselina i klorovodik.

Ponekad je dovoljno prenijeti informaciju o kemijskoj reakciji. kratak pregled ova reakcija, na primjer:

S 8 SO 2; P 4 P 4 O 10 ; CaCO 3 CaO.

Naravno, nekoliko različitih reakcija može odgovarati kratkoj shemi.

Za svaku hemijsku reakciju važi jedan od najvažnijih zakona hemije:
Kada dođe do hemijskih reakcija, atomi se ne pojavljuju, nestaju ili transformišu jedan u drugi.

Prilikom pisanja jednadžbi hemijskih reakcija, pored formula supstanci, koriste se i koeficijenti. Kao i u algebri, koeficijent "1" u jednačini hemijske reakcije se ne stavlja, već se podrazumeva. Reakcije koje smo razmatrali opisane su sljedećim jednadžbama:

1S 8 + 8O 2 = 8SO 2, ili S 8 + 8O 2 = 8SO 2;
1P 4 + 5O 2 = 1P 4 O 10, ili P 4 + 5O 2 = P 4 O 10;
1CaCO 3 = 1CaO + 1CO 2, ili CaCO 3 = CaO + CO 2;
1PCl 5 + 4H 2 O = 1H 3 PO 4 + 5HCl, ili PCI 5 + 4H 2 O = H 3 PO 4 + 5HCI.

Znak jednakosti između desne i lijeve strane jednačine to znači broj atoma svakog elementa uključenog u sastav polaznih supstanci, jednaki broj atoma ovog elementa uključenih u produkte reakcije.

Koeficijenti u jednadžbi hemijske reakcije pokazuju odnos između broja reaktanata i broja nastalih molekula (kod nemolekularnih supstanci - broj jedinica formule) odgovarajućih supstanci. Dakle, za reakciju koja se javlja kada fosfor pentaklorid stupi u interakciju s vodom

i tako dalje (ukupno 6 proporcija). Obično jedan koeficijent u jednadžbi reakcije nema značenje, ali u nekim slučajevima može značiti broj molekula ili jedinica formule date supstance. Primjeri informacija koje pružaju šeme reakcije i jednačine .
1. primjer. Reakcija sagorevanja metana u kiseoniku (ili vazduhu):
CH 4 + O 2 CO 2 + H 2 O (šema),
CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O (jednačina).

Dijagram kemijske reakcije pokazuje da (1) reakcija između metana i kisika proizvodi ugljični dioksid i vodu.

Jednačina reakcije dodaje da je (2) broj molekula metana koji su reagirali povezan s brojem molekula kisika koji su reagirali kao 1 do 2, i tako dalje, to jest:

Osim toga, jednadžba pokazuje da jedan molekul metana reagira s dva molekula kisika i proizvodi jedan molekul ugljičnog dioksida i dva molekula vode.

2. primjer. Redukcija gvožđa vodonikom iz njegovog oksida:
Fe 2 O 3 + H 2 Fe + H 2 O (šema),
Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O (jednačina).

Dijagram kemijske reakcije pokazuje da (1) kada oksid željeza (Fe 2 O 3) reagira s vodonikom (što se događa pri zagrijavanju), nastaju željezo i voda.

Jednačina tome dodaje da je (2) broj jedinica formule željeznog oksida koji je reagirao povezan s brojem molekula vodonika koji su reagirali kao 1 do 3, i tako dalje. to je:

Osim toga, jednadžba pokazuje da jedna jedinica formule željeznog oksida reagira s tri molekula vodika i formira dva atoma željeza i tri molekula vode.

Kao što ćete kasnije naučiti, jednačine reakcije nam daju i druge kvantitativne informacije.

REAGENSI, PROIZVODI REAKCIJE, REAKCIONI ŠEME I JEDNADŽINE, KOEFICIJENTI U JEDNAČINAMA REAKCIJE

1. Zapišite jednadžbe koje odgovaraju sljedećim šemama reakcija:
a) Na+ Cl 2 NaCl; b) CuO + Al Al 2 O 3 + Cu;
c) N 2 O N 2 + O 2; d) NaOH + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 O.
2. Koje informacije prenose jednadžbe reakcija koje ste sastavili (među datim supstancama, Cl 2 , N 2 O, N 2 , O 2 , H 2 SO 4 i H 2 O su molekularne; ostale su nemolekularne) .

Već ste se u ovoj ili onoj mjeri upoznali sa otprilike pedeset pojedinačnih (čistih) hemikalija. Ukupno, nauka poznaje nekoliko miliona takvih supstanci. Da se ne bi udavili u ovom „moru“ supstanci, potrebno ih je sistematizirati i, prije svega, klasificirati – klasificirati detaljnije nego što smo to učinili u paragrafu 1.4 (slika 1.3).
Supstance se međusobno razlikuju po svojim svojstvima, a svojstva supstanci su određena njihovim sastavom i strukturom. Stoga su najvažnije karakteristike po kojima se supstance klasifikuju su sastav, struktura i svojstva.
Na osnovu svog sastava, tačnije, na osnovu broja elemenata koje sadrže, tvari se dijele na jednostavne i složene (ovo već znate). Postoje stotine hiljada puta složenije supstance od jednostavnih, pa se među njima razlikuju binarne supstance (binarni spojevi).

Šema ove klasifikacije prikazana je na slici 2.1.
Znak po kojem se supstance dalje klasifikuju su njihova svojstva.
Počnimo s jednostavnim supstancama.
Na osnovu svojih fizičkih svojstava, jednostavne tvari se dijele na metali I nemetali.
Karakteristično fizička svojstva metali:
1) visoka električna provodljivost (sposobnost dobrog provođenja električne struje),
2) visoka toplotna provodljivost (sposobnost dobrog provođenja toplote),
3) visoka duktilnost (duktilnost, savitljivost, izduženje).

Osim toga, svi metali imaju "metalni" sjaj. Ali treba imati na umu da takav sjaj imaju ne samo metali, već i neki nemetali, pa čak i neke složene tvari. Kristalni silicijum, jedna od polimorfnih modifikacija arsena, sjaja i telura, a sve su to nemetali. Među složenim supstancama su pirit FeS 2, halkopirit CuFeS 2 i neke druge.

Osnova za sistematizaciju hemijskih elemenata, jednostavnih supstanci i jedinjenja je PRIRODNI SISTEM HEMIJSKIH ELEMENTA, otkrio je 1869. izvanredni ruski hemičar Dmitrij Ivanovič Mendeljejev (1834–1907) i nazvao ga " periodični sistem". Poboljšan od strane mnogih generacija naučnika, ovaj sistem se i dalje naziva "periodični", iako to nije sasvim tačno. Grafički, sistem hemijskih elemenata je izražen u obliku tabele elemenata (slika 2.2); Sa strukturom ove tabele ćete se detaljno upoznati proučavajući Poglavlje 6. Za sada, da vidimo gde se nalaze elementi u tabeli elementi koji formiraju nemetale, a gdje – elementi koji formiraju metale. Ispostavilo se da su elementi koji formiraju nemetale grupisani u gornjem desnom uglu tabele elemenata. Svi ostali elementi su elementi koji formiraju metale. Razlog za to ćete naučiti proučavajući strukturu atoma i hemijske veze.

Na sobnoj temperaturi metali su čvrste materije (izuzetak je živa, njena tačka topljenja je 39 o C).
Za razliku od metala, nemetali nemaju nikakav specifičan skup karakterističnih fizičkih karakteristika. Čak i njihovo stanje agregacije može biti drugačije. Na sobnoj temperaturi nalazi se dvanaest jednostavnih gasovitih supstanci (H 2, He, N 2, O 2, O 3, F 2, Ne, Cl 2, Ar, Kr, Xe, Rn), jedna tečnost (Br 2) i više čvrstih materija deset (B, C (dijamant), C (grafit), Si, P 4, S 8, As, Se, Te, I 2 itd.). Po svojim hemijskim svojstvima, većina metala se veoma razlikuje od većine nemetala, ali ne postoji oštra granica između njih.
Mnoge jednostavne tvari mogu reagirati jedna s drugom pod određenim uvjetima, na primjer:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O; 2Na + Cl 2 = 2NaCl; 2Ca + O 2 = 2CaO.

Kao rezultat takvih reakcija nastaju binarni spojevi.

U principu, binarno jedinjenje može sadržavati bilo koje elemente (osim helijuma i neona). Ali često je jedan od ovih elemenata kiseonik, vodonik ili jedan od halogena (fluor, hlor, brom ili jod). Takve supstance se nazivaju jedinjenja kiseonika, jedinjenja vodonika ili halogenidi. Primeri binarnih jedinjenja: CaO, Al 2 O 3, KH, HCl, AlI 3, CaC 2.

Primjeri jedinjenja kiseonika: H 2 O (voda), H 2 O 2 (vodonik peroksid), Na 2 O (natrijum oksid), Na 2 O 2 (natrijum peroksid), CO 2 (ugljendioksid), OF 2 (kiseonik fluorid). Većina jedinjenja kiseonika jeste oksidi. Kasnije ćete naučiti kako se oksidi razlikuju od ostalih kisikovih spojeva.
Primjeri oksida:
Li 2 O – litijum oksid, CO 2 – ugljen dioksid, CaO – kalcijum oksid, SiO 2 – silicijum dioksid, Al 2 O 3 – aluminijum oksid, H 2 O – voda,
MnO 2 – mangan dioksid, SO 3 – sumpor trioksid.

Primjeri jedinjenja vodika: NaH – natrijum hidrid, H 2 O – voda, KH – kalijum hidrid, HCl – hlorovodonik, CaH 2 – kalcijum hidrid,
NH 3 – amonijak, BaH 2 – barijum hidrid, CH 4 – metan.

Primjeri halogenida: CaF 2 - kalcijum fluorid, BF 3 - bor trifluorid, NaCl - natrijum hlorid, PCl 5 - fosfor pentahlorid, KBr - kalijum bromid, HBr - bromovodonik, AlI 3 - aluminijum jodid, HI - jodid vodonik.
Primjeri naziva binarnih jedinjenja dati su u tabeli 6.

Tabela 6. Primjeri naziva binarnih spojeva.

Imajte na umu da sva ova imena sadrže sufiks -id. Ovom metodom se može nazvati bilo koje binarno jedinjenje, osim binarnih spojeva elemenata koji formiraju metale ( intermetalni veze). Istovremeno, neka binarna jedinjenja imaju svoja tradicionalna imena (voda, amonijak, klorovodik, metan i neka druga).

Među binarnim jedinjenjima na Zemlji najčešće se nalaze oksidi. To je uzrokovano činjenicom da svaki drugi atom u zemljine kore(u atmosferi, hidrosferi i litosferi) – atom kiseonika. A među oksidima, najčešća supstanca je voda. Jedan od razloga za to je taj što je vodonik takođe jedan od najzastupljenijih elemenata u zemljinoj kori.

Sada - o složenijim vezama. Neka spoj sadrži tri elementa. Mnogo je takvih veza. Koje su najvažnije? Naravno, jedinjenja koja sadrže kiseonik. I prije svega one koje sadrže vodonik. Važnost ovih spojeva je također zbog činjenice da se kao rezultat kemijskih reakcija između oksida i vode dobivaju upravo takve tvari, na primjer:

CaO + H 2 O = Ca(OH) 2; P 4 O 10 + 6H 2 O = 4H 3 PO 4 ;
Li 2 O + H 2 O = 2LiOH; SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4.

Tvari nastale kao rezultat ovih reakcija nazivaju se hidroksidi. Ime dolazi od kombinacije riječi "oksid hidrat", odnosno spoj oksida i vode.

Postoji mnogo hidroksida, uključujući i one koji ne nastaju direktnom interakcijom oksida s vodom, na primjer: H 2 SiO 3, Al(OH) 3, Cu(OH) 2 i drugi. Ove tvari se nazivaju i hidroksidi jer se zagrijavanjem razlažu na oksid i vodu.

Zapravo, gotovo svi hidroksidi se raspadaju kada se zagrijavaju, formirajući odgovarajući oksid i vodu, na primjer:
Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O na 100 o C;
Ca(OH) 2 = CaO +H 2 O na 500 o C;
H 2 SO 4 = SO 3 + H 2 O na 450 o C;
2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O na 200 o C;
H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O ispod 100 o C.
Ali hidroksidi, kao što su NaOH i KOH, ne raspadaju se čak ni kada se zagriju na 1500 o C.

Primjeri naziva nekih hidroksida dati su u tabeli 7.

Imajte na umu da lijeva polovina tabele sadrži hidrokside elemenata koji tvore metale (ime počinje riječju “hidroksid”), a desna polovina sadrži hidrokside elemenata koji tvore nemetale (naziv sadrži riječ “kiselina”). Različiti oblici imena su zbog činjenice da su ovi hidroksidi veoma različiti po svojim hemijskim svojstvima. Na primjer, njihove otopine mijenjaju boju tvari tzv indikatori(tačnije, kiselo-main indikatori). Takve indikatorske tvari su boje koje se nalaze u borovnicama, malinama, crnim ribizama, crvenom kupusu, pa čak i čaju. U laboratoriji se lakmus (prirodna boja), metilnarandža i fenolftalein (oba sintetički) obično koriste kao indikatori. Tako lakmus u rastvorima koji sadrže kiseline postaje crven, a u rastvorima koji sadrže rastvorljive metalne hidrokside ( alkalije) – plavom bojom. Boje ostalih indikatora date su u Dodatku 3. Kiseline su kiselkastog ukusa, ali ih nikako ne treba probati, jer su većina otrovne ili imaju pekoće dejstvo.

Od hidroksida navedenih u tabeli 6, alkalije su NaOH, KOH i Ba(OH) 2. Slabo rastvorljivi Ca(OH) 2 takođe menja boju indikatora. Od kiselina navedenih u istoj tabeli, samo silicijumska kiselina ne menja boju indikatora, posebno zato što je, za razliku od drugih kiselina, nerastvorljiva u vodi.

Kiseline, u pravilu, ne reagiraju jedna s drugom, već reagiraju s hidroksidima metala, na primjer:
H 2 SO 4 + 2KOH = K 2 SO 4 + H 2 O;
2HNO 3 + Ba(OH) 2 = Ba(NO 3) 2 + 2H 2 O;
H 3 PO 4 + 3NaOH = Na 3 PO 4 + 3H 2 O.

Osim vode, proizvodi ovih reakcija su sol- složene supstance druge važne klase. Kao rezultat reakcije, ni kiselina ni alkalija ne ostaju u otopini, a otopina postaje neutralan, pa se takve reakcije nazivaju reakcije neutralizacija.

Obratite pažnju na sufikse u nazivima soli datim u tabeli 8.

Tabela 8. Soli i njihovi nazivi

Neki hidroksidi, od svih ostalih hidroksida, reagiraju samo s kiselinama. Takvi hidroksidi se nazivaju razlozi. Zovu se isti hidroksidi koji reaguju i sa kiselinama i sa bazama (alkalijama). amfoterni hidroksidi. Osnovi odgovaraju bazični oksidi, kiseline – kiseli oksidi, i amfoterni hidroksidi – amfoterni oksidi. Primjeri oksida s različitim kemijskim ponašanjem dati su u tabeli 9.

Tabela 9. Primjeri osnovnih, amfoternih i kiseli oksidi, kao i njihovi odgovarajući hidroksidi.

*)Dana je idealizirana formula hidroksida
**)Postoji samo u vodenom rastvoru

Soli nastaju ne samo iz reakcija kiselina s bazama, već i iz interakcije metala s kiselinama:
Mg + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2 O,
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2,
kao i pri interakciji bazičnih oksida sa kiselim oksidima Li 2 O + CO 2 = Li 2 CO 3,
bazični oksidi sa kiselinama FeO + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2 O
i kiseli oksidi sa bazama SO 2 + 2NaOH = Na 2 SO 3 + H 2 O.
Amfoterni oksidi i hidroksidi također prolaze kroz slične reakcije.
Vratimo se sada poznatoj podjeli tvari na molekularne i nemolekularne, odnosno njihovoj klasifikaciji prema vrsti strukture. Kako su molekularne i nemolekularne supstance raspoređene među različitim klasama složenih supstanci prikazano je u tabeli 10.

Tabela 10.Vrsta strukture nekih složenih supstanci

kao što vidite, hemikalije– veoma različite, različite po sastavu, po svojim fizičkim karakteristikama, različite po hemijskim svojstvima. Ali još ne možete odgovoriti na pitanja zašto ova supstanca ima takav sastav, zašto ima takve karakteristike, zašto reaguje sa ovim supstancama i kako reaguje sa njima. Zapamtite da su svojstva tvari određena njenim sastavom i strukturom. Stoga, da biste odgovorili na ova pitanja, prvo morate proučiti kako su tvari strukturirane, odnosno strukturu materije.

Ova supstanca snažno reaguje sa vodom i formira "gašeno vapno" - kalcijum hidroksid. Ovaj oksid se dobija spaljivanjem raznih stijena koje nastaju kalcijum karbonatom, pa otuda i naziv "goreno vapno". U dodiru sa kožom izaziva opekotine. Posebno je opasno ako dospije u oči.

Kalcijum hidroksid - Ca(OH) 2, ili gašeno vapno, je bela baza, slabo rastvorljiva u vodi.
Dobija se takozvanim gašenjem - dodavanjem vode u kalcijum oksid. Reakcija proizvodi toliko topline da reakciona smjesa proključa. Gašeno vapno se koristi u građevinarstvu kao vezivni materijal i kao sirovina za proizvodnju bele krečnjače, kao i u proizvodnji mineralnih đubriva.
PRIRODNI SISTEM HEMIJSKIH ELEMENTA, METALA, NEMETALA, BINARNIH JEDINJENJA, KISEONIČNIH JEDINJENJA, VODIKOVA JEDINJENJA, HALOGENIDA, HIDRIDA, OKSIDA, HIDROKSIDA, KISELINE, BAZNIH JEDINJENJA, SISTEMA SISTEMA, REAKCIJA NEUTRALIZACIJE, BAZIČNI OKSIDI, KISELINSKI OKSIDI , AMFOTERNI OKSIDI a) Fe(OH) 2; b) Pb(OH) 2; c) Fe(OH) 3; d) Cr(OH) 3.
7. Kreirajte jednadžbe reakcija koristeći sljedeće šeme reakcije:
Li 2 O + P 4 O 1 0 Li 3 PO 4 ;

MnSO 4 + NaOH M n(OH) 2 + Na 2 SO 4 ;
2. Fe 3 O 4 + Al Al 2 O 3 + Fe; La 2 (SO 4) 3 + KOH La (OH) 3 + K 2 SO 4 ; kiselinama i bazama.
3. Hemijska svojstva metala.
4. Hemijska svojstva oksida.