Химия- наука, изучающая химические элементы, образуемые ими простые и сложныевещества (состав, строение, свойства), их превращения и законы, которым этипревращения подчиняются. Подразделяется на неорганическую, органическую,физическую, аналитическую, коллоидную и др. Современная химия связана с другиминауками, в результате чего возникают пограничные области науки: биохимия,агрохимия, космохимия, радиохимия и др. Достижения современной химии являютсястимулом интенсивного роста химической промышленности, играют важную роль внаучно-техническом прогрессе всех отраслей народного хозяйства. Химия играетважную роль в решении наиболее актуальных и перспективных проблем современногообщества (увеличение эффективности и безопасности искусственных удобрений дляповышения урожайности сельскохозяйственной продукции и проблема синтезапродуктов питания из непродовольственного сырья; освоение океанических источниковсырья; разработка и создание новых источников энергии; синтез новых веществ икомпозиций, необходимых для решения задач в будущем; охрана окружающей среды).См №2, с334.
Объектомизучения в химии являются химические элементы и их соединения. Химическимэлементом называют совокупность атомов с одинаковым зарядом ядер. В своюочередь, атом — наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все егохимические свойства. Таким образом, каждому химическому элементу соответствуетопределённый вид атомов. См. №3, с11.
Молекулойназывают наименьшую частицу индивидуального вещества, способную ксамостоятельному существованию, обладающую его основными химическими свойствамии состоящую из одинаковых или различных атомов. Молекулы могут быть одно-,двух- и многоатомными. Они являются составными частицами вещества. Еслимолекулы состоят из одинаковых атомов, то вещество называют простым илиэлементарным, например He, Ar, H2, O2, O3, S4, P4. Простое веществоявляется формой существования химического элемента в свободном состоянии. См.№3, с11 – с12.
Еслимолекула вещества состоит из разных атомов, то вещество называют сложным (илихимическим соединением), например CO, H2O, NH3, H3PO4.Любое вещество характеризуется определённым составом (природой и числом атомовв его молекуле), строением (пространственным расположением атомов в молекуле) иопределёнными физическими и химическими свойствами. См. №3, с12.
Химическиесвойства вещества характеризуют его способность участвовать в химическихреакциях, то есть в процессах превращения одних веществ в другие. Для пониманияэтих свойств необходимо знать состав и строение веществ. См. №3, с12.
Всютаблицу Менделеева можно разделить на металлы, неметаллы и амфотерные вещества.Металлы — простые вещества, характеризующиеся способностью отдаватьэлектроны, расположенные на внешнем энергетическом уровне (валентные электроны)и переходить в положительно заряженные ионы. Практически все металлы обладаютвысокой электро- и теплопроводностью, способностью хорошо отражать световые волны(чем и обуславливается их блеск и непрозрачность), пластичностью. В твёрдомсостоянии обычно имеют кристаллическое строение. Связь между атомами в металлеосуществляется валентными электронами, которые свободно перемещаются вкристаллической решётке, образуемой положительно заряженными ионами металла. Из107 элементов периодической системы, 83 элемента являются металлами. Многиеэксплуатационные свойства металлов зависят не только от их химических свойств,но и от структуры, которую они приобретают в результате способов получения ипоследующей обработки. Это создаёт возможности широкого изменения свойствметаллов и делает их важнейшими конструкционными, электротехническими,механическими и другими материалами. На сегодняшний день, металлы находят широкоеприменение в различных областях техники. Неметаллы — простые вещества,не обладающие ковкостью, металлическим блеском, являются плохими проводникамитепла и электричества. Для атомов неметаллов преимущественно характернаспособность присоединять электроны, т.е. превращаться в отрицательно заряженныеионы. К неметаллам относятся 22 элемента: H, B, C, Si, N, P, As, O, S, Se, Te, галогены и благородные газы. Оксидынеметаллов носят кислотный характер, им соответствуют кислородсодержащиекислоты. Амфотерные вещества — вещества, которым свойственно проявлятькак кислотные, так и основные свойства. Амфотерное вещество, реагируя,например, с сильным основанием, может проявить кислотные свойства, в то жевремя, это же вещество, реагируя с сильной кислотой, может проявить основныесвойства. См №2, с273, с279, с225.
Рассмотримпериодическую систему химических элементов. Она создана на основаниипериодического закона. Таблица состоит из 7 периодов и 8 групп.
Периоды– горизонтальные ряды таблицы, они подразделяются на большие и малые. В мылахпериодах находится 2 элемента (1-й период), либо 8 элементов (2-й и 3-йпериоды), в больших периодах – 18 элементов (4-й и 5-й) или 32 элемента (6-йпериод). 7-й период пока не закончен. Любой период начинается с типичногометалла, а заканчивается типичным неметаллом и благородным газом. См №1, с271.
Вертикальныестолбцы называются группами элементов. Каждая группа делится на две подгруппы –главную и побочную. Подгруппа – совокупность элементов, являющимися химическимианалогами. Часто элементы подгруппы обладают высшей степенью окисления,соответствующей номеру группы. См №1, с271.
Вглавных подгруппах химические свойства элементов могут меняться в широкомдиапазоне от неметаллических к металлическим. В побочных подгруппах свойстваэлементов меняются не так быстро. См №1, с271.
ВПериодической системе типичные металлы расположены в I группе(Li — Fr), II (Mg — Ra) и III (In, Tl). Неметаллы расположены в VII группе(F — AT), VI (O — Te), IV (N — AS), III (B). Некоторые элементы главных подгрупп (Be, Al идр.), как и многие элементы побочных подгрупп проявляют как металлические, таки неметаллические свойства, т.е. являются амфотерными. См №1, с271.
Длянекоторых элементов главных подгрупп применяют групповые названия: I(Li — Fr) – щелочные металлы, II (Ca — Ra) – щелочноземельные металлы, VI (O — Po) – халькогены, VII (F — At) – галогены, VIII (He - Rn) – благородные газы. См №1, с271.
Оксиды
Оксиды– сложные вещества, молекулы которых состоят их двух элементов, одним изкоторых является кислород. По химическим свойствам делятся на 3 группы: основные,кислотные и амфотерные. Основные оксиды образованы только металлами (CaO, K2O, CuO CrO). Оксиды щелочных и щелочноземельныхметаллов образуют основания при взаимодействии с водой: CaO+H2O = Ca(OH)2 Оксиды других металлов сводой не взаимодействуют и основания получают из соответствующих солей: FeSO4+2NaOH = Fe(OH)2+Na2SO4. Основныеоксиды реагируют с кислотными оксидами и кислотами, образуя при этом соли: Na2O+SO3=Na2SO4; CuO+2HCl=CuCl2+H2O. Кислотные оксиды образуютсянеметаллами (SO3, P2O5, CO2) иметаллами, проявляющими высокую степень окисления (Mn2O7, CrO3). Многиекислотные оксиды образуют кислоты при взаимодействии с водой: P2O5+3H2O = 2H3PO4; Некоторыеиз них не реагируют с водой и кислоты получаются из соответствующих солей. Кислотныеоксиды взаимодействуют с осн6овными оксидами и основаниями, образуя при этомсоли: CO2+3NaOH = Na2CO3+H2O. Амфотерные оксиды, в зависимости отусловий, проявляют как кислотные, так и основные свойства, реагируют скислотами и основаниями. К ним относят ряд оксидных металлов (Al2O3, ZnO, Cr2O3 и др.):
Cr2O3+6HCl = 2CrCl3+3H2O;Cr2O3+2NaOH = 2NaCrO2+H2O
Всетри типа оксидов являются солеобразующими. Также имеется особая группа оксидов,которая не проявляет ни кислотных, ни основных свойств. Их называют«Безразличными». К ним относятся: N2O, NO, SiO, CO идр. См №2, 276.
Гидроксиды
Гидроксиды– сложные вещества, образованные атомами некоторых элементов (кроме фтора икислорода) и гидрооксогруппой ON‑:
X(OH)n, где n = [1,6];
Различают(для n>2)орто- и мета- формы гидроксидов:
Элемент
Орто-годроксид
Мета-гидроксид
X+III
X+IV
X+V
X+VI
X(OH)3
X(OH)4
XO(OH)3
X(OH)6
XO(OH)
XO(OH)2
XO2(OH)
XO2(OH)2
Мета-гидрксидыотличаются меньшим «содержанием воды», т.е. фактически являютсяорто-гидроксидами после дегидратации.
Кислотныеоксиды (кислородсодержащие кислоты) всегда содержат атомы водорода, способныезамещаться на атомы металлов.
Большинствотипично кислотных гидроксидов находятся в мета-форме. При записи формулыкислотного гидроксида, атомы водорода ставят на первое слева место, учитываяего электролитическую диссоциацию в воде:
SO2(OH)2 à H2SO4 PO(OH)3 à H3PO4
NO2(OH) à HNO3 CO(OH)2 à H2CO3
Названия основных кислородсодержащих кислот и их остатков.
Кислота
Кислотный остаток
H2CO3 – Угольная
CO3 — Карбонат
HCO3 – Гидрокарбонат
HClO – Хлорноватистая
ClO – Гипохлорит
HClO2 – Хлористая
ClO2 – Хлорит
HClO3 – Хлорноватая
ClO3 — Хлорат
HClO4 – Хлорная
ClO4 – Перхлорат
H2CrO4 – Хромовая
CrO4 – Хромат
H2Cr2O7 – Дихромовая
Cr2O7 — Дихромат
HMnO4 – Марганцевая
MnO4 – Перманганат
HNO2 – Азотистая
NO2 – Нитрит
HNO3 – Азотная
NO3 – Нитрат
NPO3 – Метафосфорная
PO3 — Метафосфат
H3PO4 – Ортофосфорная
PO4 – Ортофосфат
HPO4 – Гидроортофосфат
H2PO4 – Дигидроортоффосфат
H4P2O7 – Дифосфорная
P2O7 — Дифосфат
H2SO4 – Серная
SO4 – Сульфат
HSO4 – Гидросульфат
H2S2O7 – Дисерная
S2O7 – Дисульфат
H2SiO3 – Метакремниевая
SiO3 – Метасиликат
H4SiO4 – Ортокремниевая
SiO4 – Ортосиликат
Основныеоксиды содержат гидрооксогруппы, способные замещаться на кислотные остатки. Всеосновные оксиды находятся в ортоформе, они образованы катионами металлов Mn+, гдеn=1,2 реже 3,4:
LiOH — Гидроксид лития
Ba(OH)2 — Гидрокид бария
Cu(OH)2 — Гидрокид меди (II)
La(OH)3 — Гидрокид лантана (III)
Важнейшеехимическое свойство основных и кислотных гидроксидов – взаимодействие их междусобой с образованием солей (реакция нейтрализации или солеобразования):
a) Ca(OH)2+H2SO4 (разб) = CaSO2↓+2H2O
b) Ca(OH)2+2H2SO4 (конц) = Ca(HSO4)2 ↓+2H2O
c) 2Ca(OH)2 + H2SO4 (разб) = Ca2SO4(OH)2↓+2H2O
Вреакции (a)протекает полная нейтрализация обоих гидроксидов (после реакции оказываютсязамещёнными все группы OHивсе атомы H). Вреакциях (b) и (c) – неполная нейтрализация кислотного иосновного гидроксидов соответственно (два из четырёх атомов H или групп OH являютсязамещёнными). См №1, с 298
Соли
Соли– сложные вещества, в состав которых входят катионы металлов и анионы кислотныхостатков. В том случае, если кислотный остаток не содержит водорода, солиназывают средними:
CaSO4 – Сульфаткальция
Средниесоли являются продуктом полной нейтрализации гидроксидов:
3Ba(OH)2+2H3PO4 = Ba3(PO4)2↓+6H2O
Средниесоли вступают в реакцию двойного обмена с кислотными и основными гидроксидами ис другими солями:
Ag2CO3+2NO3 = 2AgNO3+CO2+H2O
CuSO4+2NaOH = Cu(OH)2+Na2SO4
Ca(NO3)2+Na2CO3 = CaCO3+2NaNO3
Реакции,приведённые выше, являются распространёнными способами получения солей. Крометого, средние соли образуются при взаимодействии металлов с кислотами:
Fe+H2SO4 (разб)= FeSO4+H2
Соли,содержащие кислотные остатки с незамещёнными атомами водорода, называютсякислыми:
Ca(HSO4)2– гидросульфат кальция
Fe(HCO3)2– гидрокарбонат железа (II)
Кислыесоли – продукты неполной нейтрализации гидроксидов:
Ba(OH)2+2H3PO4 = Ba(H2PO4)2+2H2O
Возможнаи дальнейшая нейтрализация кислых солей избытком основного гидроксида:
Ba(H2PO4)2+Ba(OH)2= 2BaHPO4+2H2O
Сильныекислоты разрушают кислые соли слабых кислот, например:
Ba(H2PO4)2+H2SO4 = BaSO4+2H3PO4
Соли,содержащие в своём составе гидрооксогруппу, называются основными:
Ca2SO4(OH)2 – дигидроксид-сульфаткальция
CoNO3(OH) – гидроксид-нитрат кобальта (II)
Основныесоли – продукты неполной нейтрализации гидроксидов:
Co(OH)2+HNO3 = CoNO3(OH)+H2O
Возможнаи дальнейшая нейтрализация основных солей избытком кислотного гидроксида:
CoNO3(OH)+HNO3 = Co(NO3)2+H2O
Щелочиразрушают основные соли малорастворимых гидроксидов, если растворимость одногоиз продуктов меньше, чем растворимость исходной соли:
CoNO3(OH)+NaOH = Co(OH)2+NaNO3См №1, с 298-299
Заключение
Такимобразом, в своём реферате я повторил общую характеристику химических элементови их соединений. В моём реферате кратко описаны: простые и сложные вещества,металлы и неметаллы, их положение в периодической системе, также описаныоксиды, гидроксиды, соли, их состав, номенклатура, классификация и способыполучения.
Списокиспользуемой литературы:
· Справочник школьника: 5-11 Классы – М.: АСТ –ПРЕСС, 2000 – 704 с. Т II.Использована при подготовке материала про гидроксиды и соли. (№1)
· Большая школьная энциклопедия. 6-11 кл. Т. 2– М.: ОЛМА – ПРЕСС, 2000. Использована при подготовке материала про оксиды,металлы и неметаллы. (№2)
· Общая химия: Учебник для техническихнаправлений и специальностей вузов / Н.В. Коровин – М.: Высшая школа, 2002. (№3)
Содержание
Введение……………………………………………………………………………
Металлы…………………………………………………………………………….
Неметаллы, амфотерные вещества, структура периодической системы.
Оксиды………………………………………………………………………………
Гидроксиды…………………………………………………………………………
Соли………………………………………………………………………………….
Заключение…………………………………………………………………………
Список литературы………………………………………………………………..
1
2
3
4
5
7
9
10