화학 반응에서 일부 물질은 다른 물질로 변형됩니다. 황과 산소의 잘 알려진 반응을 떠올려 보겠습니다. 그리고 여기에는 물질만 포함되어 있습니다( 출발 물질또는 시약) 다른 사람들이 형성됩니다 ( 최종 물질또는 반응 생성물).

화학 반응에 대한 정보를 기록하고 전송하기 위해 사용됩니다. 계획그리고 반응 방정식.

반응 다이어그램은 어떤 물질이 반응하고 어떤 물질이 반응의 결과로 형성되는지 보여줍니다. 다이어그램과 반응식 모두에서 물질은 공식으로 지정됩니다.

황 연소 계획은 다음과 같이 작성됩니다: S 8 + O 2 SO 2.

이는 황이 산소와 반응하면 화학반응이 일어나 이산화황(이산화황)이 생성된다는 뜻이다. 여기에 있는 모든 물질은 분자이므로 다이어그램을 작성할 때 이러한 물질의 분자식이 사용되었습니다. 백린탄의 연소 반응인 또 다른 반응 계획에도 동일하게 적용됩니다.

피 4 + O 2 피 4 O 10 .

900oC로 가열하면 탄산칼슘(분필, 석회석)이 화학 반응이 일어납니다. 탄산칼슘은 다음 계획에 따라 산화칼슘(생석회)과 이산화탄소(이산화탄소)로 전환됩니다.

CaCO 3 CaO + CO 2.

가열될 때 공정이 발생함을 나타내기 위해 다이어그램(및 방정식)에는 일반적으로 "t" 기호가 추가됩니다. " , 이산화탄소가 증발한다는 사실은 위쪽을 가리키는 화살표로 표시됩니다.

CaCO 3 CaO + CO 2.

탄산칼슘과 산화칼슘은 비분자 물질이므로 다이어그램에서는 공식 단위의 구성을 반영하여 가장 간단한 공식을 사용합니다. 분자 물질(이산화탄소)의 경우 분자식이 사용됩니다.

오염화인이 물과 상호작용할 때 발생하는 반응식인 PCl 5 + H 2 OH 3 PO 4 + HCl을 고려해 봅시다.
그림은 인산과 염화수소가 생성되는 것을 보여줍니다.

때로는 화학 반응에 대한 정보를 전달하는 것만으로도 충분합니다. 간략한 개요예를 들어 이 반응은 다음과 같습니다.

S8SO2; 피4피4O10; CaCO 3 CaO.

당연히 여러 가지 다른 반응이 짧은 계획에 해당할 수 있습니다.

모든 화학 반응에서 가장 중요한 화학 법칙 중 하나는 다음과 같습니다.
화학반응이 일어날 때 원자는 나타나거나 사라지거나 서로 변형되지 않습니다.

화학 반응 방정식을 작성할 때 물질의 공식 외에도 계수가 사용됩니다. 대수학에서와 같이 화학반응식에도 계수 '1'은 넣지 않고 암시한다. 우리가 고려한 반응은 다음 방정식으로 설명됩니다.

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

방정식의 오른쪽과 왼쪽 사이의 등호는 다음을 의미합니다. 출발 물질의 구성에 포함된 각 원소의 원자 수, 같음반응 생성물에 포함된 이 원소의 원자 수.

화학 반응 방정식의 계수는 반응물의 수와 해당 물질에서 형성된 분자 수(비분자 물질의 경우 공식 단위 수) 사이의 관계를 보여줍니다. 따라서 오염화인이 물과 상호작용할 때 일어나는 반응에 대해

등(총 6개 비율). 일반적으로 반응식의 단일 계수는 의미가 없지만 경우에 따라 특정 물질의 분자 수 또는 화학식 단위를 의미할 수 있습니다. 반응식 및 방정식에서 제공하는 정보의 예 .
첫 번째 예. 산소(또는 공기)에서 메탄의 연소 반응:
CH 4 + O 2 CO 2 + H 2 O (계획),
CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O (방정식).

화학 반응 다이어그램은 (1) 메탄과 산소의 반응으로 이산화탄소와 물이 생성됨을 보여줍니다.

반응 방정식은 (2) 반응한 메탄 분자의 수는 1에서 2로 반응한 산소 분자의 수와 관련되어 있음을 추가합니다. 즉, 다음과 같습니다.

또한 이 방정식은 메탄 분자 1개가 산소 분자 2개와 반응하여 이산화탄소 분자 1개와 물 분자 2개를 생성한다는 것을 보여줍니다.

두 번째 예. 산화물로부터 수소를 이용한 철의 환원:
Fe 2 O 3 + H 2 Fe + H 2 O (계획),
Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O (방정식).

화학 반응 다이어그램은 (1) 산화철(Fe 2 O 3)이 수소(가열하면 발생함)와 반응하면 철과 물이 생성됨을 보여줍니다.

방정식은 (2) 반응한 산화철의 공식 단위 수는 1에서 3까지 반응한 수소 분자의 수와 관련이 있다는 것을 추가합니다. 즉:

또한, 방정식은 산화철의 한 공식 단위가 세 개의 수소 분자와 반응하여 두 개의 철 원자와 세 개의 물 분자를 형성한다는 것을 보여줍니다.

나중에 배우게 되겠지만 반응 방정식은 다른 정량적 정보도 제공합니다.

시약, 반응 생성물, 반응식 및 방정식, 반응 방정식의 계수

1. 다음 반응식에 해당하는 방정식을 작성하십시오.
a) Na+ Cl 2 NaCl; b) CuO + AlAl2O3 + Cu;
c) N 2 O N 2 + O 2; d) NaOH + H2SO4Na2SO4 + H2O.
2. 귀하가 작성한 반응식은 어떤 정보를 전달합니까(주어진 물질 중에서 Cl 2 , N 2 O, N 2 , O 2 , H 2 SO 4 및 H 2 O는 분자이고 나머지는 비분자입니다) .

당신은 이미 약 50개의 개별 (순수) 화학물질에 어느 정도 익숙해졌습니다. 전체적으로 과학은 수백만 개의 그러한 물질을 알고 있습니다. 이 물질의 "바다"에 빠져들지 않으려면 물질을 체계화하고 우선 분류해야 합니다. 즉, 1.4항(그림 1.3)에서보다 더 자세히 분류해야 합니다.
물질은 그 성질이 서로 다르며, 물질의 성질은 그 구성과 구조에 따라 결정됩니다. 따라서 물질을 분류하는 가장 중요한 특성은 조성, 구조 및 특성입니다.
물질의 구성, 더 정확하게는 포함된 원소의 수에 따라 물질은 단순 물질과 복합 물질로 구분됩니다(이미 알고 계시겠지만). 단순한 물질보다 복잡한 물질이 수십만 배 더 많기 때문에 그 중에서 이성분 물질(이성분 화합물)이 구별됩니다.

이 분류 체계는 그림 2.1에 나와 있습니다.
물질을 더 자세히 분류하는 기호는 해당 물질의 특성입니다.
간단한 물질부터 시작해 보겠습니다.
물리적 특성에 따라 단순 물질은 다음과 같이 나뉩니다. 궤조그리고 비금속.
특성 물리적 특성궤조:
1) 높은 전기 전도도(전류를 잘 전도하는 능력),
2) 높은 열전도율(열을 잘 전도하는 능력),
3) 높은 연성(연성, 굽힘성, 신율).

또한, 모든 금속에는 "금속성" 광택이 있습니다. 그러나 금속뿐만 아니라 일부 비금속, 심지어 일부 복합 물질도 그러한 빛을 발한다는 것을 기억해야 합니다. 비소, 샤인, 텔루르의 다형성 변형 중 하나인 결정질 실리콘은 모두 비금속입니다. 복합 물질 중에는 황철석 FeS 2, 황동석 CuFeS 2 및 기타 물질이 있습니다.

화학원소, 단순물질, 화합물을 체계화하는 기본은 화학 원소의 자연 시스템, 1869년 러시아의 뛰어난 화학자 드미트리 이바노비치 멘델레예프(1834~1907)가 발견하고 이름을 붙였습니다. 주기적인 시스템". 여러 세대의 과학자들에 의해 개선된 이 시스템은 완전히 정확하지는 않지만 계속해서 "주기적"이라고 불립니다. 그래픽적으로 화학 원소 시스템은 원소 표 형태로 표현됩니다(그림 2.2). 6장을 공부하면 이 테이블의 구조에 대해 자세히 익숙해질 것입니다. 지금은 테이블의 요소가 어디에 있는지 살펴보겠습니다. 비금속을 형성하는 원소, 그리고 어디서 – 금속을 형성하는 원소. 비금속을 형성하는 원소는 원소표의 오른쪽 상단에 그룹화되어 있는 것으로 나타났습니다. 다른 모든 원소는 금속을 형성하는 원소입니다. 원자의 구조와 화학결합을 연구함으로써 그 이유를 배우게 됩니다.

실온에서 금속은 고체입니다(수은은 예외이며 녹는점은 39oC입니다).
금속과 달리 비금속에는 특정한 특징적인 물리적 특성이 없습니다. 심지어 집계 상태도 다를 수 있습니다. 실온에는 12개의 기체 단순 물질(H 2, He, N 2, O 2, O 3, F 2, Ne, Cl 2, Ar, Kr, Xe, Rn)과 액체 1개(Br 2)가 있으며, 더 많은 고체 물질 10개(B, C(다이아몬드), C(흑연), Si, P 4, S 8, As, Se, Te, I 2 등). 화학적 성질에서 대부분의 금속은 대부분의 비금속과 매우 다르지만 둘 사이에 뚜렷한 경계는 없습니다.
많은 단순 물질은 특정 조건에서 서로 반응할 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

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

이러한 반응의 결과로 이원 화합물이 형성됩니다.

원칙적으로 이성분 화합물은 헬륨과 네온을 제외한 모든 원소를 포함할 수 있습니다. 그러나 종종 이러한 원소 중 하나는 산소, 수소 또는 할로겐(불소, 염소, 브롬 또는 요오드) 중 하나입니다. 그러한 물질을 이렇게 부른다. 산소 화합물, 수소 화합물또는 할로겐화물. 이원 화합물의 예: CaO, Al 2 O 3, KH, HCl, AlI 3, CaC 2.

예 산소 화합물: H 2 O(물), H 2 O 2(과산화수소), Na 2 O(산화나트륨), Na 2 O 2(과산화나트륨), CO 2(이산화탄소), OF 2(불화산소). 대부분의 산소 화합물은 산화물. 나중에 산화물이 다른 산소 화합물과 어떻게 다른지 배우게 될 것입니다.
산화물의 예:
Li 2 O – 산화리튬, CO 2 – 이산화탄소, CaO – 산화칼슘, SiO 2 – 이산화규소, Al 2 O 3 – 산화알루미늄, H 2 O – 물,
MnO 2 – 이산화망간, SO 3 – 삼산화황.

수소 화합물의 예: NaH – 수소화나트륨, H 2 O – 물, KH – 수소화칼륨, HCl – 염화수소, CaH 2 – 수소화칼슘,
NH 3 – 암모니아, BaH 2 – 수소화바륨, CH 4 – 메탄.

할로겐화물의 예: CaF 2 - 불화칼슘, BF 3 - 삼불화붕소, NaCl - 염화나트륨, PCl 5 - 오염화인, KBr - 브롬화칼륨, HBr - 브롬화수소, AlI 3 - 요오드화알루미늄, HI - 요오드화수소.
이진 화합물 이름의 예는 표 6에 나와 있습니다.

표 6. 이진 화합물 이름의 예.

이 이름에는 모두 접미사가 포함되어 있습니다. -ID. 금속을 형성하는 원소의 이성분 화합물을 제외한 모든 이성분 화합물을 이 방법이라고 부를 수 있습니다( 금속간화합물 사이). 동시에 일부 이진 화합물에는 전통적인 이름(물, 암모니아, 염화수소, 메탄 등)이 있습니다.

지구상의 이성분 화합물 중에서 산화물이 가장 자주 발견됩니다. 이는 모든 두 번째 원자가 지각(대기, 수권 및 암석권에서) – 산소 원자. 그리고 산화물 중에서 가장 흔한 물질은 물이다. 그 이유 중 하나는 수소가 지각에서 가장 풍부한 원소 중 하나이기 때문입니다.

이제 - 더 복잡한 연결에 대해. 화합물에 세 가지 요소가 포함되어 있다고 가정합니다. 그러한 연결이 많이 있습니다. 어느 것이 가장 중요합니까? 물론, 산소 함유 화합물. 그리고 무엇보다도 수소를 함유한 것입니다. 이 화합물의 중요성은 산화물과 물 사이의 화학 반응의 결과로 다음과 같은 물질이 얻어지기 때문입니다.

CaO + H 2 O = Ca(OH) 2; P 4 O 10 + 6H 2 O = 4H 3 PO 4 ;
Li2O + H2O = 2LiOH; SO3 + H2O = H2SO4.

이러한 반응의 결과로 생성된 물질을 물질이라고 한다. 수산화물. 이름은 산화물과 물의 화합물인 "산화물 수화물"이라는 단어의 조합에서 유래되었습니다.

산화물과 물의 직접적인 상호 작용에 의해 형성되지 않는 수산화물(예: H 2 SiO 3, Al(OH) 3, Cu(OH) 2 등)을 포함하여 많은 수산화물이 있습니다. 이러한 물질은 가열되면 산화물과 물로 분해되기 때문에 수산화물이라고도 합니다.

실제로 거의 모든 수산화물은 가열되면 분해되어 해당 산화물과 물을 형성합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
Cu(OH) 2 = 100oC에서 CuO + H 2 O;
Ca(OH) 2 = 500oC에서 CaO +H 2 O;
H 2 SO 4 = 450oC에서 SO 3 + H 2 O;
2Al(OH) 3 = 200oC에서 Al 2 O 3 + 3H 2 O;
H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O 100oC 이하.
그러나 NaOH, KOH 등의 수산화물은 1500oC로 가열해도 분해되지 않습니다.

일부 수산화물 이름의 예는 표 7에 나와 있습니다..

표의 왼쪽 절반에는 금속을 형성하는 원소의 수산화물(이름은 "수산화물"이라는 단어로 시작됨)이 포함되어 있고, 오른쪽 절반에는 비금속을 형성하는 원소의 수산화물(이름에 "산"이라는 단어가 포함되어 있음)이 포함되어 있습니다. 다양한 형태의 이름은 이러한 수산화물이 화학적 성질이 매우 다르기 때문에 발생합니다. 예를 들어, 해당 솔루션은 다음과 같은 물질의 색상을 변경합니다. 지표(더 정확하게는 산성의-기본 지표). 이러한 지표 물질은 블루베리, 라즈베리, 블랙커런트, 적양배추, 심지어 차에도 포함된 염료입니다. 실험실에서는 리트머스(천연 염료), 메틸 오렌지, 페놀프탈레인(둘 다 합성)이 일반적으로 지시약으로 사용됩니다. 따라서 산을 포함하는 용액의 리트머스는 빨간색으로 변하고 가용성 금속 수산화물을 포함하는 용액에서는 ( 알칼리) – 파란색. 다른 지표의 색상은 부록 3에 나와 있습니다. 산은 신맛이 있지만 대부분 독성이 있거나 타는 효과가 있으므로 절대 시도해서는 안됩니다.

표 6에 나열된 수산화물 중 알칼리는 NaOH, KOH 및 Ba(OH) 2 입니다. 약간 용해되는 Ca(OH) 2 도 지시약의 색상을 변경합니다. 같은 표에 나열된 산 중에서 규산만이 지시약의 색상을 변화시키지 않습니다. 특히 다른 산과 달리 물에 불용성이기 때문입니다.

일반적으로 산은 서로 반응하지 않지만 금속 수산화물과 반응합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
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.

물 외에도 이러한 반응의 생성물은 다음과 같습니다. 소금- 또 다른 중요한 클래스의 복합 물질. 반응 결과 용액에는 산이나 알칼리가 남지 않으며 용액은 다음과 같이 된다. 중립적따라서 그러한 반응을 호출합니다. 반응 중립화.

표 8에 제시된 소금 이름의 접미사에 주의하세요.

표 8. 소금과 그 이름

다른 모든 수산화물 중에서 일부 수산화물은 산과만 반응합니다. 이러한 수산화물을 수산화물이라고 합니다. 이유.산과 염기(알칼리) 모두와 반응하는 동일한 수산화물을 수산화물이라고 합니다. 양쪽성 수산화물.근거는 해당합니다 염기성 산화물, 산 - 산성 산화물,및 양쪽성 수산화물 - 양쪽성 산화물.화학적 거동이 다른 산화물의 예가 표 9에 나와 있습니다.

표 9. 염기성, 양성 및 양성의 예 산성 산화물, 및 그에 상응하는 수산화물.

*)수산화물의 이상화된 공식은 다음과 같습니다.
**)수용액에만 존재

염은 산과 염기의 반응뿐만 아니라 금속과 산의 상호작용에서도 형성됩니다.
Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2O,
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2,
염기성 산화물과 산성 산화물 Li 2 O + CO 2 = Li 2 CO 3의 상호 작용 중에도
산을 포함한 염기성 산화물 FeO + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2 O
및 염기 SO 2 + 2NaOH = Na 2 SO 3 + H 2 O를 갖는 산성 산화물.
양쪽성 산화물과 수산화물도 비슷한 반응을 겪습니다.
이제 물질을 분자와 비분자로 나누는 익숙한 분류, 즉 구조 유형에 따른 분류로 돌아가 보겠습니다. 다양한 종류의 복합 물질 사이에 분자 및 비분자 물질이 어떻게 분포되어 있는지가 표 10에 나와 있습니다.

표 10.일부 복합 물질의 구조 유형

보시다시피, 약– 매우 다르며, 구성, 물리적 특성, 화학적 특성이 다릅니다. 그러나 이 물질이 왜 그러한 구성을 가지고 있는지, 왜 그러한 특성을 가지고 있는지, 왜 이러한 물질과 반응하는지, 그리고 어떻게 반응하는지에 대한 질문에 아직 답할 수 없습니다. 물질의 특성은 구성과 구조에 따라 결정된다는 점을 기억하세요. 그러므로 이러한 질문에 대답하려면 먼저 물질이 어떻게 구성되어 있는지, 즉 물질의 구조를 연구해야 합니다.

이 물질은 물과 격렬하게 반응하여 "소석회"(수산화칼슘)를 형성합니다. 이 산화물은 탄산칼슘으로 형성된 다양한 암석을 연소시켜 얻어지므로 "탄석회"라는 이름이 붙었습니다. 피부에 접촉하면 화상을 일으킴. 특히 눈에 들어가면 위험합니다.

수산화칼슘 - Ca(OH) 2 또는 소석회는 흰색 염기이며 물에 약간 용해됩니다.
이는 소위 담금질(quenching) - 산화칼슘에 물을 첨가하여 얻습니다. 반응은 너무 많은 열을 발생시켜 반응 혼합물이 끓습니다. 소석회는 건설에 결합재, 백사석회 벽돌 생산 및 광물질 비료 생산을 위한 원료로 사용됩니다.
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7. 다음 반응식을 사용하여 반응식을 만듭니다.
Li2O+P4O10Li3PO4;

MnSO4 + NaOH Mn(OH)2 + Na2SO4;
2. Fe3O4+AlAl2O3+Fe; La 2 (SO 4) 3 + KOH La (OH) 3 + K 2 SO 4 ;산과 염기.
3. 금속의 화학적 성질.
4. 산화물의 화학적 성질.