Cheminėse reakcijose vienos medžiagos virsta kitomis. Prisiminkime gerai žinomą sieros reakciją su deguonimi. Ir jame yra tik medžiagos ( pradinės medžiagos arba reagentai) formuojasi kiti ( galutinės medžiagos arba reakcijos produktai).

Jie naudojami informacijai apie chemines reakcijas įrašyti ir perduoti schemos Ir reakcijų lygtys.

Reakcijų diagrama rodo, kurios medžiagos reaguoja ir kurios susidaro dėl reakcijos. Tiek diagramose, tiek reakcijų lygtyse medžiagos žymimos jų formulėmis.

Sieros degimo schema parašyta taip: S 8 + O 2 SO 2.

Tai reiškia, kad sierai reaguojant su deguonimi įvyksta cheminė reakcija, dėl kurios susidaro sieros dioksidas (sieros dioksidas). Visos medžiagos čia yra molekulinės, todėl rašant diagramą buvo naudojamos šių medžiagų molekulinės formulės. Tas pats pasakytina ir apie kitos reakcijos - baltojo fosforo degimo reakcijos - schemą:

P 4 + O 2 P 4 O 10 .

Kaitinant iki 900 o C kalcio karbonatą (kreida, kalkakmenis) vyksta cheminė reakcija: kalcio karbonatas paverčiamas kalcio oksidu (negesintomis kalkėmis) ir anglies dioksidu (anglies dioksidu) pagal tokią schemą:

CaCO 3 CaO + CO 2.

Norint nurodyti, kad procesas vyksta kaitinant, diagrama (ir lygtis) paprastai papildoma ženklu " t " , o tai, kad anglies dioksidas išgaruoja, rodo aukštyn nukreipta rodyklė:

CaCO 3 CaO + CO 2.

Kalcio karbonatas ir kalcio oksidas yra nemolekulinės medžiagos, todėl diagramoje naudojamos paprasčiausios jų formulės, atspindinčios jų formulių vienetų sudėtį. Molekulinei medžiagai - anglies dioksidui - naudojama molekulinė formulė.

Panagrinėkime reakcijos schemą, kuri vyksta fosforo pentachloridui sąveikaujant su vandeniu: PCl 5 + H 2 OH 3 PO 4 + HCl.
Diagrama rodo, kad susidaro fosforo rūgštis ir vandenilio chloridas.

Kartais pakanka perteikti informaciją apie cheminę reakciją. trumpas metrasši reakcija, pavyzdžiui:

S8SO2; P 4 P 4 O 10; CaCO 3 CaO.

Natūralu, kad kelios skirtingos reakcijos gali atitikti trumpą schemą.

Bet kuriai cheminei reakcijai galioja vienas iš svarbiausių chemijos dėsnių:
Kai vyksta cheminės reakcijos, atomai neatsiranda, neišnyksta ir nevirsta vienas į kitą.

Rašant cheminių reakcijų lygtis, be medžiagų formulių, naudojami ir koeficientai. Kaip ir algebroje, cheminės reakcijos lygtyje koeficientas „1“ nėra įtrauktas, o numanomas. Mūsų nagrinėjamos reakcijos apibūdinamos tokiomis lygtimis:

1S 8 + 8O 2 = 8SO 2 arba S 8 + 8O 2 = 8SO 2;
1P 4 + 5O 2 = 1P 4 O 10 arba P 4 + 5O 2 = P 4 O 10;
1CaCO 3 = 1CaO + 1CO 2 arba CaCO 3 = CaO + CO 2;
1PCl5 + 4H2O = 1H3PO4 + 5HCl arba PCI 5 + 4H2O = H3PO4 + 5HCI.

Lygybės ženklas tarp dešinės ir kairės lygties pusių reiškia, kad kiekvieno elemento, įtraukto į pradinių medžiagų sudėtį, atomų skaičius, lygusšio elemento atomų, įtrauktų į reakcijos produktus, skaičius.

Koeficientai cheminės reakcijos lygtyje parodo ryšį tarp reagentų skaičiaus ir susidariusių molekulių skaičiaus (nemolekulinėms medžiagoms – formulės vienetų skaičiaus) atitinkamų medžiagų. Taigi, reakcijai, kuri atsiranda fosforo pentachloridui sąveikaujant su vandeniu

ir taip toliau (iš viso 6 proporcijos).Paprastai vienas koeficientas reakcijos lygtyje neturi reikšmės, tačiau kai kuriais atvejais gali reikšti tam tikros medžiagos molekulių skaičių arba formulės vienetus.Reakcijų schemų ir lygčių pateiktos informacijos pavyzdžiai .
1 pavyzdys. Metano degimo reakcija deguonyje (arba ore):
CH 4 + O 2 CO 2 + H 2 O (schema),
CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O (lygtis).

Cheminės reakcijos diagrama rodo, kad (1) reakcija tarp metano ir deguonies gamina anglies dioksidą ir vandenį.

Reakcijos lygtis prideda, kad (2) sureagavusių metano molekulių skaičius yra susijęs su deguonies molekulių, kurios sureagavo, skaičiumi nuo 1 iki 2 ir tt, tai yra:

Be to, lygtis rodo, kad viena metano molekulė reaguoja su dviem deguonies molekulėmis, kad susidarytų viena molekulė anglies dioksido ir dvi molekulės vandens.

2-as pavyzdys. Geležies redukcija vandeniliu iš jo oksido:
Fe 2 O 3 + H 2 Fe + H 2 O (schema),
Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O (lygtis).

Cheminės reakcijos diagrama rodo, kad (1) geležies oksidui (Fe 2 O 3) reaguojant su vandeniliu (kuris atsiranda kaitinant), susidaro geležis ir vanduo.

Prie to pridedama lygtis, kad (2) sureagavusio geležies oksido formulės vienetų skaičius yra susijęs su reagavusių vandenilio molekulių skaičiumi nuo 1 iki 3 ir pan. Tai yra:

Be to, lygtis rodo, kad vienas geležies oksido formulės vienetas reaguoja su trimis vandenilio molekulėmis, sudarydamas du geležies atomus ir tris vandens molekules.

Kaip sužinosite vėliau, reakcijų lygtys taip pat suteikia mums kitos kiekybinės informacijos.

REAGENTAI, REAKCIJOS PRODUKTAI, REAKCIJOS SCHEMOS IR LYGTYBĖS, REAKCIJŲ LYGTYČIŲ KOEFICIENTAI

1. Užrašykite lygtis, atitinkančias šias reakcijų schemas:
a) Na+ Cl2 NaCl; b) CuO + Al Al2O3 + Cu;
c) N2O N2 + O2; d) NaOH + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 O.
2. Kokią informaciją perteikia jūsų sudarytos reakcijų lygtys (tarp nurodytų medžiagų Cl 2 , N 2 O, N 2 , O 2 , H 2 SO 4 ir H 2 O yra molekulinės, likusios yra nemolekulinės) .

Jūs jau vienu ar kitu laipsniu susipažinote su maždaug penkiasdešimt atskirų (grynų) cheminių medžiagų. Iš viso mokslas žino kelis milijonus tokių medžiagų. Kad nepaskęstume šioje medžiagų „jūroje“, jas reikia susisteminti ir, visų pirma, klasifikuoti – suskirstyti išsamiau, nei tai padarėme 1.4 pastraipoje (1.3 pav.).
Medžiagos skiriasi viena nuo kitos savo savybėmis, o medžiagų savybes lemia jų sudėtis ir struktūra. Todėl svarbiausios charakteristikos, pagal kurias klasifikuojamos medžiagos, yra sudėtis, struktūra ir savybės.
Pagal sudėtį, tiksliau, pagal jose esančių elementų skaičių, medžiagos skirstomos į paprastas ir sudėtingas (tai jau žinote). Yra šimtus tūkstančių kartų sudėtingesnių medžiagų nei paprastos, todėl tarp jų išskiriamos dvejetainės medžiagos (dvejetainiai junginiai).

Šios klasifikacijos schema parodyta 2.1 pav.
Ženklas, pagal kurį medžiagos toliau klasifikuojamos, yra jų savybės.
Pradėkime nuo paprastų medžiagų.
Pagal fizines savybes paprastos medžiagos skirstomos į metalai Ir nemetalai.
Būdingas fizines savybes metalai:
1) didelis elektros laidumas (gebėjimas gerai praleisti elektros srovę),
2) didelis šilumos laidumas (gebėjimas gerai praleisti šilumą),
3) didelis plastiškumas (plastiškumas, lankstumas, pailgėjimas).

Be to, visi metalai turi „metalinį“ blizgesį. Tačiau reikia atsiminti, kad tokį blizgesį turi ne tik metalai, bet ir kai kurie nemetalai ir net kai kurios sudėtingos medžiagos. Kristalinis silicis, viena iš polimorfinių arseno modifikacijų, blizga ir telūro, ir visa tai yra nemetalai. Tarp sudėtingų medžiagų yra piritas FeS 2, chalkopiritas CuFeS 2 ir kai kurios kitos.

Cheminių elementų, paprastų medžiagų ir junginių sisteminimo pagrindas yra NATŪRALI CHEMINIŲ ELEMENTŲ SISTEMA, 1869 m. atrado iškilus rusų chemikas Dmitrijus Ivanovičius Mendelejevas (1834–1907) ir pavadino jį “. periodinė sistema". Daugelio mokslininkų kartų patobulinta sistema ir toliau vadinama „periodine“, nors tai nėra visiškai teisinga. Grafiškai cheminių elementų sistema išreiškiama elementų lentelės forma (2.2 pav.); Išsamiai susipažinsite su šios lentelės struktūra išstudijavę 6 skyrių. Dabar pažiūrėkime, kur yra lentelės elementai elementai, kurie sudaro nemetalus o kur - elementai, sudarantys metalus. Pasirodo, kad elementai, sudarantys nemetalus, yra sugrupuoti viršutiniame dešiniajame elementų lentelės kampe. Visi kiti elementai yra elementai, sudarantys metalus. To priežastį sužinosite tyrinėdami atomų struktūrą ir cheminius ryšius.

Kambario temperatūroje metalai yra kieti (išimtis – gyvsidabris, jo lydymosi temperatūra 39 o C).
Skirtingai nuo metalų, nemetalai neturi specifinių fizinių savybių rinkinio. Netgi jų agregacijos būsena gali skirtis. Kambario temperatūroje yra dvylika paprastų dujinių medžiagų (H 2, He, N 2, O 2, O 3, F 2, Ne, Cl 2, Ar, Kr, Xe, Rn), vienas skystis (Br 2) ir daugiau kietųjų medžiagų dešimt (B, C (deimantas), C (grafitas), Si, P 4, S 8, As, Se, Te, I 2 ir kt.). Savo cheminėmis savybėmis dauguma metalų labai skiriasi nuo daugumos nemetalų, tačiau tarp jų nėra ryškios ribos.
Daugelis paprastų medžiagų tam tikromis sąlygomis gali reaguoti viena su kita, pavyzdžiui:

2H2 + O2 = 2H2O; 2Na + Cl2 = 2NaCl; 2Ca + O 2 = 2CaO.

Dėl tokių reakcijų susidaro dvejetainiai junginiai.

Iš esmės dvejetainiame junginyje gali būti bet kokių elementų (išskyrus helią ir neoną). Tačiau dažnai vienas iš šių elementų yra deguonis, vandenilis arba vienas iš halogenų (fluoras, chloras, bromas ar jodas). Tokios medžiagos vadinamos deguonies junginiai, vandenilio junginiai arba halogenidai. Dvejetainių junginių pavyzdžiai: CaO, Al 2 O 3, KH, HCl, AlI 3, CaC 2.

Pavyzdžiai deguonies junginiai: H 2 O (vanduo), H 2 O 2 (vandenilio peroksidas), Na 2 O (natrio oksidas), Na 2 O 2 (natrio peroksidas), CO 2 (anglies dioksidas), OF 2 (deguonies fluoridas). Dauguma deguonies junginių yra oksidai. Vėliau sužinosite, kuo oksidai skiriasi nuo kitų deguonies junginių.
Oksidų pavyzdžiai:
Li 2 O – ličio oksidas, CO 2 – anglies dioksidas, CaO – kalcio oksidas, SiO 2 – silicio dioksidas, Al 2 O 3 – aliuminio oksidas, H 2 O – vanduo,
MnO 2 – mangano dioksidas, SO 3 – sieros trioksidas.

Vandenilio junginių pavyzdžiai: NaH – natrio hidridas, H 2 O – vanduo, KH – kalio hidridas, HCl – vandenilio chloridas, CaH 2 – kalcio hidridas,
NH 3 – amoniakas, BaH 2 – bario hidridas, CH 4 – metanas.

Halogenidų pavyzdžiai: CaF 2 - kalcio fluoridas, BF 3 - boro trifluoridas, NaCl - natrio chloridas, PCl 5 - fosforo pentachloridas, KBr - kalio bromidas, HBr - vandenilio bromidas, AlI 3 - aliuminio jodidas, HI - vandenilio jodidas.
Dvejetainių junginių pavadinimų pavyzdžiai pateikti 6 lentelėje.

6 lentelė. Dvejetainių junginių pavadinimų pavyzdžiai.

Atkreipkite dėmesį, kad visuose šiuose pavadinimuose yra priesaga -id. Šiuo metodu gali būti vadinamas bet koks dvejetainis junginys, išskyrus dvejetainius elementų junginius, kurie sudaro metalus ( intermetalinis jungtys). Tuo pačiu metu kai kurie dvejetainiai junginiai turi savo tradicinius pavadinimus (vanduo, amoniakas, vandenilio chloridas, metanas ir kai kurie kiti).

Tarp dvejetainių junginių Žemėje dažniausiai randami oksidai. Taip yra dėl to, kad kas antras atomas žemės pluta(atmosferoje, hidrosferoje ir litosferoje) – deguonies atomas. O tarp oksidų labiausiai paplitusi medžiaga yra vanduo. Viena iš priežasčių yra ta, kad vandenilis taip pat yra vienas gausiausių elementų žemės plutoje.

Dabar – apie sudėtingesnius ryšius. Tegul junginyje yra trys elementai. Tokių ryšių yra labai daug. Kurie iš jų yra svarbiausi? Žinoma, deguonies turintys junginiai. Ir visų pirma tie, kuriuose yra vandenilio. Šių junginių svarbą lemia ir tai, kad dėl cheminių reakcijų tarp oksidų ir vandens gaunamos būtent tokios medžiagos, pavyzdžiui:

CaO + H2O = Ca(OH)2; P4O10 + 6H2O = 4H3PO4;
Li2O + H2O = 2LiOH; SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4.

Šių reakcijų metu susidariusios medžiagos vadinamos hidroksidai. Pavadinimas kilęs iš žodžių junginio „oksido hidratas“, tai yra, oksido ir vandens junginys.

Yra daug hidroksidų, įskaitant tuos, kurie nesusidaro tiesiogiai oksidui sąveikaujant su vandeniu, pavyzdžiui: H 2 SiO 3, Al(OH) 3, Cu(OH) 2 ir kt. Šios medžiagos dar vadinamos hidroksidais, nes kaitinamos skyla į oksidą ir vandenį.

Tiesą sakant, beveik visi hidroksidai suyra kaitinant, sudarydami atitinkamą oksidą ir vandenį, pavyzdžiui:
Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O 100 o C temperatūroje;
Ca(OH)2 = CaO +H2O 500 o C temperatūroje;
H 2 SO 4 = SO 3 + H 2 O 450 o C temperatūroje;
2Al(OH)3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O 200 o C temperatūroje;
H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O žemesnėje nei 100 o C temperatūroje.
Bet hidroksidai, tokie kaip NaOH ir KOH, nesuyra net kaitinant iki 1500 o C.

Kai kurių hidroksidų pavadinimų pavyzdžiai pateikti 7 lentelėje.

Atkreipkite dėmesį, kad kairėje lentelės pusėje yra metalus sudarančių elementų hidroksidai (pavadinimas prasideda žodžiu „hidroksidas“), o dešinėje – nemetalus sudarančių elementų hidroksidai (pavadinime yra žodis „rūgštis“). Skirtingos pavadinimų formos atsiranda dėl to, kad šie hidroksidai labai skiriasi savo cheminėmis savybėmis. Pavyzdžiui, jų tirpalai keičia medžiagų, vadinamų, spalvą rodikliai(tiksliau, rūgštus-pagrindinis rodikliai). Tokios indikatorinės medžiagos yra dažai, esantys mėlynėse, avietėse, juoduosiuose serbentuose, raudonuosiuose kopūstuose ir net arbatoje. Laboratorijoje kaip indikatoriai dažniausiai naudojami lakmusas (natūralus dažiklis), metilo apelsinas ir fenolftaleinas (abu sintetiniai). Taigi lakmusas tirpaluose, kuriuose yra rūgščių, parausta, o tirpaluose, kuriuose yra tirpių metalų hidroksidų ( šarmų) – mėlynos spalvos. Kitų rodiklių spalvos pateiktos 3 priede. Rūgštys yra rūgštoko skonio, tačiau jų niekada nereikėtų bandyti, nes dauguma jų yra nuodingos arba turi deginantį poveikį.

Iš 6 lentelėje išvardytų hidroksidų šarmai yra NaOH, KOH ir Ba(OH) 2. Mažai tirpus Ca(OH) 2 taip pat keičia indikatorių spalvą. Iš toje pačioje lentelėje išvardytų rūgščių tik silicio rūgštis nekeičia indikatorių spalvos, ypač todėl, kad, skirtingai nei kitos rūgštys, ji netirpi vandenyje.

Rūgštys, kaip taisyklė, nereaguoja viena su kita, bet reaguoja su metalų hidroksidais, pavyzdžiui:
H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + H2O;
2HNO3 + Ba(OH)2 = Ba(NO3)2 + 2H2O;
H 3 PO 4 + 3 NaOH = Na 3 PO 4 + 3H 2 O.

Be vandens, šių reakcijų produktai yra druskos- kitos svarbios klasės sudėtinės medžiagos. Dėl reakcijos tirpale nelieka nei rūgšties, nei šarmų, o tirpalas tampa neutralus, todėl tokios reakcijos vadinamos reakcijos neutralizavimas.

Atkreipkite dėmesį į 8 lentelėje pateiktų druskų pavadinimų galūnes.

8 lentelė. Druskos ir jų pavadinimai

Kai kurie hidroksidai, iš visų kitų hidroksidų, reaguoja tik su rūgštimis. Tokie hidroksidai vadinami priežasčių. Vadinami tie patys hidroksidai, kurie reaguoja ir su rūgštimis, ir su bazėmis (šarmais). amfoteriniai hidroksidai. Pagrindai atitinka baziniai oksidai, rūgštys – rūgščių oksidai, ir amfoteriniai hidroksidai – amfoteriniai oksidai. Skirtingo cheminio elgesio oksidų pavyzdžiai pateikti 9 lentelėje.

9 lentelė. Pagrindinių, amfoterinių ir rūgščių oksidai, taip pat juos atitinkantys hidroksidai.

*) Pateikta idealizuota hidroksido formulė
**) Yra tik vandeniniame tirpale

Druskos susidaro ne tik rūgščių reakcijose su bazėmis, bet ir metalams sąveikaujant su rūgštimis:
Mg + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2 O,
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2,
taip pat baziniams oksidams sąveikaujant su rūgštiniais oksidais Li 2 O + CO 2 = Li 2 CO 3,
baziniai oksidai su rūgštimis FeO + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2 O
ir rūgštiniai oksidai su bazėmis SO 2 + 2NaOH = Na 2 SO 3 + H 2 O.
Amfoteriniai oksidai ir hidroksidai taip pat patiria panašias reakcijas.
Dabar grįžkime prie pažįstamo medžiagų skirstymo į molekulines ir nemolekulines, tai yra prie jų klasifikavimo pagal struktūros tipą. Kaip molekulinės ir nemolekulinės medžiagos pasiskirsto įvairiose sudėtingų medžiagų klasėse, parodyta 10 lentelėje.

10 lentelė.Kai kurių sudėtingų medžiagų struktūros tipas

Kaip matote, cheminių medžiagų– labai skirtingos, skirtingos sudėties, savo fizinėmis savybėmis, skirtingos cheminėmis savybėmis. Tačiau dar negalite atsakyti į klausimus, kodėl ši medžiaga turi tokią sudėtį, kodėl ji turi tokias savybes, kodėl ji reaguoja su šiomis medžiagomis ir kaip su jomis reaguoja. Atminkite, kad medžiagos savybes lemia jos sudėtis ir struktūra. Todėl norėdami atsakyti į šiuos klausimus, pirmiausia turite ištirti medžiagų struktūrą, tai yra medžiagos struktūrą.

Ši medžiaga intensyviai reaguoja su vandeniu ir susidaro „gesintos kalkės“ – kalcio hidroksidas. Šis oksidas gaunamas deginant įvairias uolienas, susidariusias iš kalcio karbonato, iš čia ir vadinamas „degintos kalkės“. Susilietus su oda sukelia nudegimus. Ypač pavojinga patekus į akis.

Kalcio hidroksidas – Ca(OH)2, arba gesintos kalkės, yra balta bazė, šiek tiek tirpstanti vandenyje.
Jis gaunamas vadinamojo gesinimo būdu – į kalcio oksidą įpilant vandens. Reakcijos metu išsiskiria tiek šilumos, kad reakcijos mišinys užverda. Gesintos kalkės naudojamos statybose kaip rišamoji medžiaga ir kaip žaliava baltųjų kalkinių plytų gamybai, taip pat mineralinių trąšų gamyboje.
GAMTINĖ CHEMINIŲ ELEMENTŲ, METALŲ, NEMETALŲ, DVEJIENŲ JUNGINIŲ, DEGUONINIŲ JUNGINIŲ, VANDENILIO JUNGINIŲ, HALOGENIDŲ, HIDRIDŲ, OKSIDŲ, HIDROKSIDŲ, RŪGŠČIŲ, BAZIŲ, DRUSKŲ, REAKSIKOLOTEROKSITALIZACIJAS, ALKSOTERIZACIJAS, VEIKSMAI, BAZINIAI OKSIDAI, RŪGŠTINĖS OKSIDAI , AMFOTERINIAI OKSIDAI a) Fe(OH) 2; b) Pb(OH)2; c) Fe(OH)3; d) Cr(OH) 3.
7. Sudarykite reakcijų lygtis pagal šias reakcijų schemas:
Li 2 O + P 4 O 1 0 Li 3 PO 4;

MnSO4 + NaOH M n(OH)2 + Na2SO4;
2. Fe 3 O 4 + Al Al 2 O 3 + Fe; La 2 (SO 4) 3 + KOH La (OH) 3 + K 2 SO 4; rūgštys ir bazės.
3. Metalų cheminės savybės.
4. Cheminės oksidų savybės.