KOMPENDIUM WIEDZY DLA LICEUM - CHEMIA NIEORGANICZNA

PODSTAWOWE PRAWA CHEMICZNE

1. 
   PRAWO ZACHOWANIA MASY - podczas reakcji chemicznych zachodzących w układach zamkniętych (takich, które nie wymieniają substancji z otoczeniem) łączna masa substratów jest równa łącznej masie produktów.

R E A G E N T Y

H₂SO₄ + Mg MgSO₄ + H₂↑

Substraty ||| Produkty.

2. PRAWO STAŁOŚCI SKŁADU - każdy związek chemiczny, niezależnie od jego pochodzenia albo metody otrzymywania posiada stały, ściśle określony skład jakościowy i ilościowy.

MIESZANINY, FAZY, UKŁADY

UKŁAD - jakikolwiek zbiór substancji, również, jeżeli mają inny stan skupienia.

MIESZANINA - układ zawierający minimum dwie substancje, charakteryzujące się brakiem wiązań między sobą.

FAZA - jednolita fizycznie część układu, oddzielona od pozostałych części wyraźną granicą.

Przykłady układów:

Układ:	Homogeniczny (1 faza)	Heterogeniczny (więcej faz)
Jednoskładnikowy	woda	woda + lód
wieloskładnikowy	sól + woda	woda + piasek

METODY ROZDZIELANIA MIESZANIN

Sączenie (filtracja) - polega na przelewaniu mieszaniny cieczy z ciałem stałym przez sączek z bibuły umieszczony w lejku. Na sączku (filtrze) pozostaje ciało stałe, a ciecz klarowna (przezroczysta) spływa do zlewki (zbiornika).

Sedymentacja - jest to opadanie na dno naczynia cząsteczek ciała stałego w cieczy pod wpływem siły ciężkości (np. w wypadku wody z kredą).

Dekantacja - polega na oddzieleniu ciała stałego od cieczy przez zlanie klarownej cieczy znad osadu.

Krystalizacja - polega na wydzielaniu się z roztworu substancji w postaci kryształków wskutek np. odparowania wody (rozpuszczalnika).

Destylacja - rozdzielanie składników mieszaniny ciekłej jednorodnej wykorzystujące różnice wrzenia temperatur cieczy. Składniki mieszaniny kolejno - w miarę wzrostu temperatury - zostają odparowane, a ich pary skraplają się w chłodnicy i ściekają do podstawionego naczynia.

Użycie rozdzielacza - jest możliwe, gdy dwie ciecze nie mieszają się ze soba, tworząc mieszaninę ciekłą niejednorodną o wyraźnej granicy między nimi.

Metody mechaniczne - polegają na mechanicznym rozdzieleniu składników mieszanin niejednorodnych, np. przy użyciu sita, pincetki.

Chromatografia - najdokładniejsza ze znanych metod rozdzielania substancji. Wykorzystuje różnice ruchliwości poszczególnych składników mieszaniny na podłożu, np. na bibule.

PODZIAŁ SUBSTANCJI

NATURALNE	PRZETWORZONE	SYNTETYCZNE	SZTUCZNE
Występujące w przyrodzie, użytkowanie przez ludzi bez zmiany składu chemicznego.	Występujące w przyrodzie, lecz wykorzystywane ze zmienionym przez człowieka składem chemicznym.	Sztucznie produkowane odpowiedniki substancji naturalnych.	Niewystępujące w przyrodzie
cukier, gaz ziemny.	benzyna, włókna wiskozowe.	sztuczne diamenty, benzyna stwarzana z przeróbki węgla.	PCV, teflon.

SUROWCE - MATERIAŁY - TWORZYWA

SUROWCE	MATERIAŁY	TWORZYWA
Pozyskiwane z przyrody.	Surowce przetworzone metodami fizycznymi.	Materiały przetworzone metodami chemicznymi.
Rudy, skały, węgle naturalne, ropa naftowa, gaz ziemny, woda, powietrze, biomasa, gliny…	Metale, włókna, papier, tłuszcze techniczne, cement, wapno, gazy techniczne, np. eten…	Stopy metali, szkło, tekstylia, beton, ceramika, zaprawy murarskie, tworzywa sztuczne…

WODOROTLENKI I ZASADY

WODOROTLENKI to związki chemiczne zbudowane z kationów metalu (lub grupy amonowej NH₄⁺) i anionów wodorotlenkowych. Ich wzór ogólny to:

E(OH)_X , gdzie:

E - metal (lub grupa amonowa);

X - wartościowość metalu / liczba grup OH.

Zasady:

NaOH, KOH, Ca(OH)₂, LiOH, Ba(OH)₂, Mg(OH)₂, NH₄OH.

Przykłady	Metody otrzymywania
Cr(OH)2, Fe(OH)2, Fe(OH)3.	tlenek zasadowy + woda wodorotlenek Na2O + H2O 2 NaOH aktywny metal (I lub II grupa) + woda wodorotlenek + wodór 2 Li + H2O 2 LiOH + H2↑ wodorotlenek 1 + sól 1 wodorotlenek 2* + + sól 2 2 NaOH + CuSO4 Cu(OH)2↓ + Na2SO4

* Wodorotlenek 2 jest słabo rozpuszczalny w wodzie.

Nazewnictwo wodorotlenków:

• Przed nazwą pierwiastka stawiamy słowo wodorotlenek, (w nawiasie wartościowość, jeżeli dany pierwiastek ma ich więcej) np.

Wodorotlenek baru - Ba(OH)₂;

Wodorotlenek żelaza (III) - Fe(OH)₃.

• Gdy mówimy o zasadach, do nazwy pierwiastka dodajemy końcówkę -owa, np.

Zasada sodowa - NaOH;

Zasada wapniowa - Ca(OH)₂ (inna nazwa - wapno gaszone);

Zasada amonowa - NH₄OH.

Właściwości wodorotlenków:

• Różna rozpuszczalność w wodzie (litowce - bdb., berylowce - sł., pozostałe: b. sł.).;

• Często zabarwione;

• Ciała stałe.

______________________________

ZASADY - wodne roztwory wodorotlenków, które powstają z metali I i II grupy ukł. okres.

Cechy zasad:

• Zmieniają zabarwienie wskaźników (papierek uniwersalny - na niebiesko, fenoloftaleina - na malinowo);

• Ulegają dysocjacji na aniony wodorotlenkowe i kationy metali;

• Neutralizują odczyn kwaśny (aniony OH^— w roztworze);

• Pochłaniają CO₂ z powietrza;

• Są elektrolitami;

• Bardzo aktywne chemicznie (reakcja zobojętniania, wymiany, rozkładu termicznego)

KWASY

KWASY to związki chemiczne zbudowane z kationów wodoru i anionu reszty kwasowej. Ich wzór ogólny to:

H_XR , gdzie:

X - ilość atomów wodoru w kwasie / wartościowość reszty kwasowej;

R - reszta kwasowa.

	Przykłady		Metody otrzymywania
		Kwasy mocne		Kwasy słabe
Beztlenowe	HCl, HBr, HI, HCN.	H2S, HF.	Rozpuszczanie w wodzie wodorków niemetali: HCl(gaz) + H2O HCl (ciecz) mocny kwas + sól 1 sól 2 + kwas: 2 NaF + H2SO4 Na2SO4 + 2 HF
Tlenowe	HNO3, H2SO4, HClO4, HMnO4.	HNO2, H2SO3, H2CO3.	tlenek (bezwodnik) kwasowy + woda kwas tlenowy: SO3 + H2O H2SO4 mocny kwas + sól 1 sól 2 + kwas: K2SiO3 + HCl KCl + H2SiO3 ↓

Nazewnictwo kwasów:

• kwasy beztlenowe - nazwa pierwiastka + końcówka -wodorowy, np.

Kwas bromowodoworowy - HBr,

Kwas fluorowowodorowy - HF,

Kwas cyjanowodorowy - HCN.

Wyjątek to kwas solny - HCl.

• kwasy tlenowe - nazwa pierwiastka centralnego + końcówka -owy (w nawiasie wartościowość pierwiastka, jeżeli jest więcej niż jedna), np.

Kwas siarkowy (VI) - H₂SO₄,

Kwas azotowy (V) - HNO₃,

Dla dwóch kwasów, które różnią się ilością atomów wodoru i tlenu w cząsteczce:

- przedrostek meta- dla kwasu uboższego;

- przedrostek orto- dla kwasy bogatszego w te atomy, np.

Kwas metafosforowy (V) - HPO₃,

Kwas ortofosforowy (V) - H₃PO₄.

Właściwości kwasów:

• najczęściej tworzą bezbarwne, wodne roztwory, które są elektrolitami;

• stężone mają właściwości żrące;

• są higroskopijne;

• ulegają dysocjacji na kationy wodoru i aniony reszty kwasowej;

• zabarwiają oranż metylowy i papierek uniwersalny na czerwono;

• różnią się trwałością (trwałe to np. H₂SO₄, HNO₃, HMnO₄, HNO₃, H₃PO₄, nietrwałe: H₂SO₃, HNO₂, H₂CO₃);

• ulegają reakcjom: zobojętniania, wymiany (w roztworach wodnych, głównie z solami, metalami i tlenkami metali), rozkładu termicznego;

• stężony kwas siarkowy (VI) i (niezależnie od stężenia) kwas azotowy (V) mają właściwości utleniające:

Cu + 4 HNO_{3 (stężony)} Cu(NO₃)₂ + 2 NO₂↑ + 2 H₂O.

SOLE

SOLE to związki złożone z kationów metalu (lub grupy amonowej NH₄⁺) i anionów reszty kwasowej. Ich wzór ogólny to:

E_XR_Y, gdzie:

E - metal (lub grupa amonowa);

X - ilość metali (grup amonowych) w soli / wartościowość reszty kwasowej;

R - reszta kwasowa;

Y - ilość reszt kwasowych w soli / wartościowość metalu (grupy amonowej).

Przykłady	Metody otrzymywania
Beztlenowe, np.: siarczki, np. Bas chlorki, np. NaCl Fluorki, np. MnF2	Reakcja zobojętniania: kwas + zasada sól + woda HCl + NaOH NaCl + H2O metal* + niemetal sól ** Fe + S FeS metal + kwas sól + wodór Mg + 2 HCl MgCl2 + H2↑ tlenek zasadowy + kwas sól + woda MgO + 2HCl MgCl2 + H2O tlenek kwasowy + zasada sól + woda CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O tlenek zasadowy + tlenek kwasowy sól SO2 + Na2O Na2SO3 metal 1* + sól 1 metal 2 + sól 2 2 Na + MgCl2 ----> 2 NaCl + Mg sól 1 + kwas 1 sól 2*** + kwas 2 Ca(NO3)2 + H2CO3 ----> CaCO3↓ + 2 HNO3 sól 1 + zasada 1 sól 2*** + zasada 2 Ca(OH)2 + Na2CO3 ----> CaCO3↓ + 2 NaOH sól 1 + sól 2 sól 3*** + sól 4 2 BiCl3 + 3 Pb(NO3)2 ----> 3 PbCl2↓ + 2 Bi(NO3)3
Tlenowe, np.: azotany (V), np. Sr(NO3)2 siarczany (IV), np. FeSO3 ortofosforany, np. Ba3(PO4)2

* - Metal aktywniejszy od wodoru (patrz: szereg aktywności metali).

** - tylko w przypadku soli kwasu beztlenowego.

*** - sól ta jest osadem.

Nazewnictwo soli:

• Sole kwasów beztlenowych: dodajemy końcówkę -ek, np.:

siarczek żelaza (II),

chlorek sodu.

• Sole kwasów tlenowych: dodajemy końcówkę -an, np.:

siarczan (VI) potasu - K₂SO₄,

azotan (V) glinu, - Al.(NO₃)₃,

krzemian cyny - SnSiO₃,

ortofosforan (V) baru - Ba₃(PO₄)₂.

Wszędzie, gdzie metal może mieć kilka wartościowości lub gdzie pierwiastek centralny reszty kwasowej ma kilka wartościowości, piszemy ją w nawiasie.

Właściwości soli:

• W roztworze wodnym mają różną rozpuszczalność (patrz.: tabela rozpuszczalności wodorotlenków i soli);

• Dobrze rozpuszczalne dysocjują w wodzie na kationy metalu i aniony reszty kwasowej.

• Reagują z innymi solami, z kwasami lub z zasadami, jednak tylko wtedy, gdy jeden z produktów wytrąca się jako osad lub rozkłada.

Autor: Piotr Wojtkowski. Masowe udostępnianie, edytowanie lub użytkowanie w celach innych niż jako pomoc dydaktyczna grozi konfliktem z prawem (lub z autorem - ciężko stwierdzić, które gorsze ;]). PRODUKT NIE JEST ŚCIĄGĄ - SZCZEGÓLNY ZAKAZ UŻYWANIA GO JAKO POMOCY NAUKOWEJ NA SPRAWDZIANACH, EGZAMINACH ETC.

Niejednorodne

Jednorodne

Mieszaniny

MATERIA

Tlenki, np.

MgO, H₂O,

Na₂O.

Wodorki, np.

NaH, LiH.

Kwasy

Nieorganiczne, np.

HCl, H₂SO₄,

H₃PO_4.

Wodorotlenki

(zasady), np.

Cu(OH)₂, NaOH,

Fe(OH)_3.

Sole, np.

CaCO₃, KNO₃,

CuSO₄, KI

Organiczne

(węglowodory

i pochodne)

Nieorganiczne

Niemetale,

np. H, N,

O, S, Cl

Metale,

np. Na, K,

Mg, Cu.

Związki

chemiczne

Pierwiastki

Substancje chemiczne

---