Основные законы химии

Основные законы химии

Основные законы химии

Закон сохранения массы: в результате химических превращений сумма масс веществ к реакции и сумма масс веществ после реакции одинакова.

Закон сохранения энергии: никакая энергия не исчезает и не возникает, а только одни ее виды переходят в другие.

Закон постоянства состава: каждое вещество имеет постоянный качественный и количественный состав независимо от способов ее получения. Вещества, которые получены разными способами, но которые имеют тот же качественный и количественный состав, имеют одинаковые химические понятия свойства.

Закон кратных отношений: если два элемента образуют друг с другом несколько химических соединений, то массы одного элемента, которые приходятся на ту же массу другого элемента, относятся между собой как небольшие целые числа.

Закон объемных отношений: объемы взаимодействующих газообразных веществ относятся между собой и к объемам продуктов реакции, как небольшие целые числа.

Закон Авогадро (в 1811 г.): в ровных объемах разных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число частей (молекул, атомов, ионов).

Последствия: 1. Моль любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л.

2. Моль любого газа при нормальных условиях содержит 6,02 - 1023 частей (стала Авогадро NА).

Закон эквивалентов: 1. химические элементы сообщаются друг с другом, а вещества реагируют и образуются в эквивалентных количествах. 2. Массы (объемы) веществ, которые реагируют, пропорциональны молярным массам (объемам) их эквивалентов.

Классы неорганических соединений

Простые вещества. Молекулы состоят из атомов одного вида (атомов одного элемента). В химических реакциях не могут раскладываться с образованием других веществ.

Резкой границы между металлами и неметаллами нет, потому что есть простые вещества (иногда их выделяют в отдельный класс металлоидов), которые обнаруживают двойственные свойства.

Сложные вещества (химические соединения). Молекулы состоят из атомов разного вида (атомов разных химических элементов). В химических реакциях раскладываются с образованием нескольких других веществ.

Оксиды - вещества, которые состоят из двух элементов, один из которых Оксиген со степенью окисающего - 2. В этих соединениях все атомы Оксигену непосредственно связаны с атомами более электроположительных элементов, а соотношение компонентов отвечает правилам валентности.

По химическим свойствам оксиды разделяют на три группы: основные, кислотные, амфотерні.

Оксиды

Несолетворные (безразличные или индифферентные) CO, N2O, NO

Солетворные Основные - оксиды металлов, в которых последние обнаруживают небольшую степень окисающего 1, 2 (им отвечают основы) : Na2O; MgО; CuО

Амфотерные - оксиды, которые в зависимости от условий обнаруживают и основные, и кислотные свойства, : ZnО; Al2O3; Cr2O3

Кислотные - оксиды неметаллов и металлов со степенью окисающего от 5 до 7, (им отвечают кислоты) : SO2; SO3; P2O5; Mn2O7

Получение

1. Взаимодействие простых и сложных веществ с кислородом: 4P 5O2 ?2P2O5; CH4 2O2 ? CO2 2H2O

2. Разложение некоторых оксигеносодержащих веществ (основ, кислот, солей) при нагревании:

Cu(OH) 2 - t°? CuO H2O; (CuOH) 2CO3 - t°? 2CuO CO2 H2O; 2Pb(NO3) 2 - t°? 2Pb 4NO2 O2

Кислоты - сложные вещества, которые состоят из атомов Гидрогену и кислотного остатка.

Классификация 1. За составом: безоксигеновые и оксигеносодержащие.

2. За количеством атомов Гидрогену, способных замещаться на металл: одно-, дво-, трехосновные.

Получение

1. Взаимодействие кислотного оксида с водой (для оксигеносодержащих кислот) :

SO3 H2O ? H2SO4; P2O5 3H2O ? 2H3PO4.

2. Взаимодействие водорода с неметаллом и следующим растворением полученного продукта в воде (для безоксигеновых кислот) : H2 Cl2 ? 2HCl; H2 S ? H2S.

3. Реакциями обмена соли с кислотой: Ba(NO3) 2 H2SO4 ? BaSO4? 2HNO3 Na2SiО3 2HCl ? H2SiО3? 2NaCl 2NaCl(тв.) H2SO4(конц.) - t°® Na2SO4 2HCl?

Химические свойства

1. Взаимодействие с основами (реакция нейтрализации): H2SO4 2KOH ? K2SO4 2H2O

2. Взаимодействие с основными оксидами: CuO 2HNO3 - t°? Cu(NO3) 2 H2O

3. Взаимодействие с металлами, которые стоят в ряде напряжений к Гидрогену, : Zn 2HCl ? ZnCl2 H2?;

4. Взаимодействие с солями с образованием газа или осадка :

H2SO4 BaCl2 ? BaSO4? 2HCl 2HCl K2CO3 ? 2KCl H2O CO2?

Основы - сложные вещества, в которых атомы металлов соединены с одной или несколькими гидрооксидными группами.

Получение

1. Реакции активных металлов (щелочных и щелочноземельных металлов) с водой:

2Na 2H2O ? 2NaOH H2? Ca 2H2O ? Ca(OH) 2 H2?

2. Взаимодействие оксидов активных металлов с водой: BaO H2O ? Ba(OH) 2

3. Электролиз водных растворов солей 2NaCl 2H2O ? 2NaOH H2? Cl2?

Амфотерные - гидроксиды, которые при диссоциации образуют одновременно и катионы Гидрогену Н, и ионы гидроксида ОН-. Примером могут быть Al(OH) 3, Zn(OH) 2, Cr(OH) 3, Be(OH) 2, Ge(OH) 2, Sn(OH) 4, Pb(OH) 2, и тому подобное. Al3 3OH - = Al(OH) 3 H2O Al(OH) 3 =[Al(OH) 4]- H

где [Al(OH) 4]- - гидрооксокомплекс алюминию, который может также существовать в виде [Al(OH) 4(H2O) 2]-.

Соли - сложные вещества, которые состоят из атомов металла и кислотных остатков. С точки зрения теории химии и электролитической диссоциации соли - электролиты, которые при диссоциации образуют катионы металлов (или группу NH4 ) и анионы кислотных остатков. Например: NaCl = Na Cl-.

Средние соли (нормальные) - продукты полного замещения атомов Гидрогену в кислотах на атомы металла, или гидрооксидных групп в основах на кислотные остатки. При диссоциации дают только катионы металла (NH4 ли ) : Na2SO4 ? 2Na SO42 -

Большинство способов получения солей основано на взаимодействии веществ с противоположными свойствами:

1. металлу с неметаллом: 2Na Cl2 ? 2NaCl;

2. металлу с кислотой: Zn 2HCl ? ZnCl2 H2?;

3. металлу с раствором соли менее активного металла : Fe CuSO4 ? FeSO4 Cu;

4. основного оксида с кислотным оксидом: MgO CO2 ? MgCO3;

5. основного оксида с кислотой: CuO H2SO4 - t°? CuSO4 H2O;

6. основы с кислотным оксидом: Ba(OH) 2 CO2 ? BaCO3? H2O;

7. основы с кислотой: Ca(OH) 2 2HCl ? CaCl2 2H2O;

8. соли с кислотой: MgCO3 2HCl ? MgCl2 H2O CO2?;

9. раствору основы с раствором соли : Ba(OH) 2 Na2SO4 ? 2NaOH BaSO4?;

10. растворов двух солей : 3CaCl2 2Na3PO4 ? Ca3(PO4) 2? 6NaCl

Химические свойства

1. Термическое разложение: CaCO3 ? CaO CO2? 2Cu(NO3) 2 ? 2CuO 4NO2? O2?

2. Обменные реакции с кислотами, основами и другими солями :

AgNO3 HCl ? AgCl? HNO3 Fe(NO3) 3 3NaOH ? Fe(OH) 3? 3NaNO3

3. Окислительно-восстановительные реакции, обусловленные свойствами катиона или аниона.

2KMnO4 16HCl ? 2MnCl2 2KCl 5Cl2? 8H2O

Кислые соли (гидрогонсоли) образуются в результате неполного замещения атомов Гидрогену многоосновных кислот на атомы металла, например, NaHCO3, KH2PO4, KНSO4. При диссоциации дают катионы металлу (NH4 ), ионы Гидрогену и анионы кислотного остатка :

NaHCO3 ? Na HCO3 - ? Na H CO32 -; KH2PO4 ? K H2PO4-.

Получение

1. Взаимодействие кислоты с недостачей основы: KOH H2SO4 ? KHSO4 H2O

2. Взаимодействие основы с излишком кислотного оксида: Ca(OH) 2 2CO2 ? Ca(HCO3) 2

3. Взаимодействие средней соли с кислотой: Ca3(PO4) 2 4H3PO4 ? 3Ca(H2PO4) 2

Химические свойства

1. Термическое разложение с образованием средней соли: Ca(HCO3) 2 ? CaCO3? CO2? H2O

2. Взаимодействие с лугом, получение средней соли: Ba(HCO3) 2 Ba(OH) 2 ? 2BaCO3? 2H2O

Основные соли (гидроксосоли) образуются в результате неполного замещения гидроксогрупп многокислотных основ кислотными остатками, например, Bi(OH) 2Cl. К ним принадлежат и оксосоли, например, BiOCl, образованные дегидратацией гидроксосолей. При диссоциации дают катионы металлу, ионы гидроксида и анионы кислотного остатка :

Примеры диссоциации основных солей : MgOHCl ? MgOH Cl -; AlOHSO4 ? AlOH2 SO42-.Получение

1. Гидролиз солей, образованных слабой основой и сильной кислотой, : ZnCl2 H2O?[Zn(OH)]Cl HCl

2. Добавление (по каплям) небольших количеств лугов к растворам средних солей металлов :

AlCl3 2NaOH ?[Al(OH) 2]Cl 2NaCl

3. Взаимодействие солей слабых кислот со средними солями

2MgCl2 2Na2CO3 H2O ?[Mg(OH)]2CO3? CO2 4NaCl

Химические свойства

1. Термическое разложение: [Cu(OH)]2CO3(малахит) ® 2Cu CO2? H2O

2. Взаимодействие с кислотой с образованием средней соли: Sn(OH) Cl HCl = SnCl2 H2O

Комплексные. Содержат сложные катионы или анионы: [Ag(NH3) 2]Br ?[Ag(NH3) 2] Br -

Имея основные понятия о классах неорганических соединений, студент должен уметь изображать их графические формулы, складывать уравнение реакций, которые могут проходить между соединениями, знать способы получения тех или других соединений и методы превращения одних веществ в другие.