NIEMETALE

1. Wzory elektronowe tlenowych kwasów: fosforu, siarki, azotu i ich nazwy.

2. Związki pierwiastków niemetalicznych z wodorem na tle układu okresowego i ich właściwości.

3. Związki pierwiastków niemetalicznych z tlenem w zależności od grupy i ich właściwości.

4. Podział węglowodorów i reakcje, którym mogą podlegać (podać przykłady).

5. Wymienić znane grupy funkcyjne i podać i nazewnictwo.

6. Co to jest polimeryzacja, kopolimeryzacja, a co kondensacja (podać przykłady)?

7. Hybrydyzacja orbitali atomowych i kryształy figur przestrzennych otrzymanych w wyniku różnych typów hybrydyzacji.

8. Kataliza homogeniczna, heterogeniczna, autokataliza, katalizatory mieszane, promotory.

9. Woda krystalizacyjna, konstytucyjna, zeolityczna (przykłady).

10. Właściwości utleniania i redukcji
    na przykładach reakcji.

11. Struktura
    i jego właściwości w porównaniu z
    .

12. Otrzymywanie siarczków, siarczanów IV i siarczanów VI i ich właściwości w porównaniu z selenkami, selenami IV i selenami VI.

13. Zastosowanie pierwiastków VI grupy głównej (A) na 0-ym i innych stopniach utlenienia.

14. Promieniotwórczość naturalna cząsteczki α, β, promieniowanie γ, reguła Soddy'ego-Fajansa.

15. Przykłady związków helowców z innymi pierwiastkami i ich właściwości.

16. Co to jest alotropia i wszystkie przykłady z jakimi spotkano się przy omawianiu niemetali?

17. Związki azotowców z wodorem, określić stopień utlenienia atomu centralnego i wynikające stąd właściwości chemiczne.

18. Związki azotowców i siarkowców z chlorowcami i ich właściwości.

19. Związki azotowców z tlenem i ich właściwości oraz reakcje, którym podlegają.

20. Metody otrzymywania pierwiastków grupy V, VI, VII na 0-ym stopniu utlenienia.

21. Nawozy azotowe i fosforowe.

22. Odczynniki nukleofilowe i elektrofilowe w chemii nieorganicznej i organicznej.

23. Reguła wpływu skierowującego.

24. Reguła Markownikowa.

25. Paliwa gazowe, ciekłe, stałe. Wartości opałowe.

26. Silany, silikony - przykłady, właściwości, zastosowanie.

27. Polimorfizm i izomorfizm na przykładach.

28. Szkła i wyroby ceramiczne.

29. Borowodory - właściwości, struktura, zastosowania.

30. Borki, borany, węglik boru, azotek boru i ich właściwości, struktura i zastosowanie.

Ad. 1.

ZAŁĄCZNIK NUMER 1.

Ad. 2.

Wodorki:

- I A i II A - mają charakter jonowy;

- III A - VI A (metale bloku p) - są kowalencyjne;

- podgrupy B (blok d) - wodorki międzywęzłowe.

Ad. 3.

Ad. 4.

Węglowodory:

1. łańcuchowe:

- nasycone - alkany (ulegają reakcji substytucji):

- nienasycone - alkeny, alkiny, alkadieny (ulegają reakcji addycji i polimeryzacji):

• 
  - addycja (przyłączanie)

• 
  - polimeryzacja

2. pierścieniowe:

- aromatyczne (ulegają reakcji addycji i substytucji);

- nasycone (ulegają reakcji substytucji);

- nienasycone (przeważa addycja, jakkolwiek substytucja jest możliwa).

Ad. 5.

Grupy funkcyjne:

- grupa aldehydowa (karbonylowa):
;

- grupa amonowa:
;

- grupa hydroksylowa:
;

- grupa karboksylowa:
;

- grupa nitrowa:
;

- grupa nitrozowa:

- grupa sulfonowa:
;

- grupa tiorylowa:
.

Ad. 6.

Polimeryzacja - reakcja chemiczna, w wyniku której z monomerów (związków o małej masie cząsteczkowej) powstają polimery. Rozróżnia się poliaddycję, zachodzącą bez wydzielania produktów ubocznych, i polikondensację - z wydzielaniem związków małocząsteczkowych.

Polimeryzacja jednego rodzaju monomerów to homopolimeryzacja, różnych - kopolimeryzacja.

Kondensacja - reakcja między dwoma lub większą liczbą cząsteczek, w której prócz nowej, większej cząsteczki powstaje cząsteczka prostego związku chemicznego (np. wody, amoniaku).

Ad. 7.

Hybrydyzacja - operacja matematyczna polegająca na tworzeniu kombinacji liniowych jednoelektronowych funkcji falowych różniących się orbitalną liczbą kwantową (tzw. mieszanie orbitali), prowadząca do nowych funkcji falowych, tzw. orbitali zhybrydyzowanych, o innych własnościach kierunkowych niż orbitale wyjściowe.

Ad. 8.

Kataliza homogeniczna - katalizator występuje w tej samej fazie co substraty (ma przyspieszać proces).

Kataliza heterogeniczna - katalizator występuje w innej fazie niż substraty.

Autokataliza - szczególny przypadek katalizy, gdzie produkty reakcji katalizują proces, np.
.

Katalizatory mieszane:

-
+ tlenek bizmutu III,

- bardzo drobno sproszkowane
+ tlenek
i tlenek
.

Promotory - zapobiegają rekrystalizacji katalizatorów, np.
.

Ad. 9.

Woda krystalizacyjna (lub koordynacyjna) - w hydratach:
,
← buduje takie kryształy.

Woda konstytucyjna - w wodorosolach, związana chemicznie:
.

Woda zeolityczna (niestechiometryczna) - zaokludowana wewnątrz żelu (głównie w żelu krzemionkowym).

Ad. 10.

Charakter utleniający:
.

Charakter redukujący:

- reduktor kwaśny.

- reduktor obojętny.

- reduktor zasadowy.

Ad. 11.

Ozon (
) - nietrwały; bladoniebieski (prawie bezbarwny) gaz o charakterystycznej woni, 15 razy bardziej w wodzie rozpuszczalny w wodzie od tlenu (
). Powstaje z tlenu pod wpływem wyładowań elektrycznych. Jest energicznym utleniaczem (właściwości wybuchowe), w większych stężeniach jest szkodliwy dla zdrowia. Zastosowanie: do bielenia i dezynfekcji (np. wody pitnej).

Tlen (
) - układ jest trwały; rozpad na atomy ułatwia ultrafiolet i wysoka temperatura.

Ad. 12.

Siarczki - sole kwasu siarkowego. W wielosiarczkach siarka łączy się ze sobą:
(
).

- bezwodnik
:
.

- bezwodnik
: można otrzymać wyłącznie w wyniku katalitycznego utleniania
.

Selenki - sole kwasu
(selenowodorowego), w środowisku alkalicznym łatwo przechodzą na wyższy stopień utlenienia - silne reduktory.

- bezwodnik
: powstaje w wyniku bezpośredniego połączenia
.

Ad. 13.

Związki o zastosowaniu praktycznym:

-
- gaz bezbarwny, izolator, wytwarza przebicie elektryczne, niereaktywny, stosowany jako atmosfera ochronna przy stapianiu metalicznego sodu;

-
- gaz bezbarwny, utleniacz:
(utlenianie azotu);

-
- gaz bezbarwny, po hydrolizie:
najmocniejszy utleniacz spośród wszystkich tlenowych kwasów VI grupy głównej;

-
- do fluorowania związków organicznych;

-
- ciecz pomarańczowa o nieprzyjemnej woni, ale rozpuszcza siarkę - zastosowanie w wulkanizacji;

-
(telurek bizmutu) - półprzewodnik (termochemia.

Zastosowanie pierwiastków:

-
i
- mają zastosowanie w elektrotechnice, przewodnictwo elektryczne zależy od oświetlenia (fotokomórki).

Ad. 14.

Promieniotwórczość - rozpad jąder atomowych niektórych pierwiastków z jednoczesnym wypromieniowaniem cząstek α, β oraz neutrin i promieniowania γ; może być naturalna lub sztuczna (wywołana bombardowaniem danego jądra np. neutronami lub protonami).

Reguła Soddy'ego-Fajansa - w wyniku promieniotwórczego rozpadu α powstaje pierwiastek chemiczny o liczbie masowej mniejszej o 4, znajdujący się w okresowym układzie pierwiastków o 2 miejsca przed pierwiastkiem wyjściowym, wskutek zaś rozpadu β^- - pierwiastek o takiej samej liczbie masowej, znajdujący się o jedno miejsce za pierwiastkiem ulegającym rozpadowi.

Ad. 15.

Helowce (prócz helu) tworzą związki inkluzyjne, w latach 60. otrzymano także związki ksenonu i radonu, głównie z fluorem i tlenem, w których występują wiązania chemiczne.

Przykłady:

-
- żółte ciało stałe, łatwo hydrolizujące;

-
- kwas ksenonowy;

-
- nadksenian sodowy (otrzymywanie - środowisko alkaliczne);

-
- kwas nadksenonowy (słaby, ale silny utleniacz).

Ad. 16.

Alotropia - zdolność pierwiastka do występowania w formie dwóch lub więcej substancji prostych, zwanych odmianami alotropowymi.

Przykłady:

- odmiany alotropowe WĘGLA: diament, grafit;

- odmiany alotropowe SIARKI: siarka jednoskośna, siarka rombowa, siarka brunatna;

- odmiany alotropowe CYNY: cyna szara, cyna biała, cyna rombowa;

- odmiany alotropowe FOSFORU: fosfor biały, fosfor czarny, fosfor fioletowy (jednoskośny);

- odmiany alotropowe SELENU: selen-α, selen-β, selen-γ;

- odmiany alotropowe TLENU: ozon;

- odmiany alotropowe ARSENU;

- odmiany alotropowe ANTYMONU.

Ad. 17.

Związki:

-
- hydrazyna, otrzymywanie przez łagodne utlenianie amoniaku, charakter zasadowy (słaby);

-
- hydroksyloamina, wykazuje charakter redukujący (
) lub utleniający (
);

-
- kwas azotowodorowy (nietrwały). Jego sole to azydki (detonatory) - po uderzeniu wybuchają

Ad. 18.

Azotowce z chlorowcami -
,
- trwałość połączeń maleje wraz ze wzrostem masy. W przypadku autojonizacji podwyższa się przewodnictwo danego związku:
.

Siarkowce z chlorowcami:

-
- gaz bezbarwny, izolator, wytwarza przebicie elektryczne, niereaktywny, stosowany jako atmosfera ochronna przy stapianiu metalicznego sodu;

-
- gaz bezbarwny, utleniacz:
(utlenianie azotu);

-
- gaz bezbarwny, po hydrolizie:
najmocniejszy utleniacz spośród wszystkich tlenowych kwasów VI grupy głównej;

-
- do fluorowania związków organicznych;

-
- ciecz pomarańczowa o nieprzyjemnej woni, ale rozpuszcza siarkę - zastosowanie w wulkanizacji.

Ad. 19.

Związki azotu z tlenem:

-
- podtlenek azotu, gaz rozweselający (paraliżuje centralny układ nerwowy):
;

-
- trwały tlenek;

-
;

-
:
;

-
- pięciotlenek azotu:
.

Tlenki fosforu:
,
,
,
,
.

Ad. 20.

VII A (chlorowce):

-
na 0-ym stopniu utlenienia można otrzymać TYLKO na drodze anodowego utleniania jonów fluorkowych;

-
;

- metoda wypierania - bardziej reaktywny chlorowiec wypiera mniej reaktywny.

V A (azotowce):

- otrzymywanie AZOTU: na skalę techniczną: poprzez frakcjonowaną destylację skroplonego powietrza; na skalę laboratoryjną:
.

Ad. 21.

Saletry - wszystkie AZOTANY dobrze rozpuszczające się w wodzie. Saletrzak:
.

Przykłady:

- saletra wapniowa:
;

- saletra amonowa:
;

- saletra chilijska:
;

- saletra indyjska:
.

Fosforowe:

- superfosfat zwyczajny:
;

- precypitat:
;

- superfosfat podwójny:
;

- azofoska:
;

- termofosfaty:
.

Ad. 22.

Odczynniki nukleofilowe - jony ujemne i cząsteczki obojętne, które dysponują wolnymi parami elektronów i podczas reakcji chemicznej ze związkami organicznymi atakują te miejsca, przy których występuje najmniejsza gęstość elektronów. Należą do nich:

1. 5
   ;

2. alkohole pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowe
   ;

3. jony hydroksylowe
   ;

4. amoniak
   ;

5. pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowe aminy (
   ,
   ,
   );

6. jony amidowe;

7. siarkowodór
   .

Odczynniki elektrofilowe - jony dodatnie i cząsteczki obojętne zdolne do przyłączania pary elektronowej podczas reakcji ze związkami organicznymi w miejscach o największej gęstości elektronów. Należą do nich:

1. protony
   i inne dodatnie jony;

2. jon hydroniowy
   ;

3. jon nitroniowy
   ;

4. jon nitrozoniowy
   .

Ad. 23.

Ad. 24.

Reguła Markownikowa - przyłączenie cząsteczki fluorowcowodoru HX do niesymetrycznego wiązania podwójnego przebiega tak, że wodór cząsteczki HX łączy się z atomem węgla, przy którym jest więcej atomów wodoru.

Np.:

Ad. 25.

Paliwa - substancje i mieszaniny naturalne lub syntetyczne wydzielające duże ilości ciepła podczas spalania, stosowane jako źródła energii cieplnej. Zależnie od stanu skupienia paliwa dzieli się na:

1. paliwa stałe - węgiel kamienny (15-34 MJ/kg) i brunatny (24,3-29,3 MJ/kg), torf (11,7-16,7 MJ/kg), drewno, koks (34 MJ/kg);

2. paliwa ciekłe - ropa naftowa (40-48 MJ/kg), nafta (45,2-46,5 MJ/kg), benzyna syntetyczna (46 MJ/m³), alkohole;

3. paliwa gazowe - gaz ziemny (34 MJ/m³), gaz błotny, gaz świetlny (15,9-17,2 MJ/m³), gaz wodny (10,5 MJ/m³), gaz generatorowy (4,6-5,4 MJ/m³).

Ad. 26.

Silany (krzemowodory) - związki krzemu z wodorem o wzorze ogólnym
; bezbarwne gazy lub ciecze, o charakterystycznej woni, trujące, nierozpuszczalne w wodzie. Na powietrzu zapalają się. Liczne pochodne silanów mają cenne własności techniczne (oleje, smary i gumy silikonowe).

Silikony - związki wielkocząsteczkowe o łańcuchu utworzonym kolejno z atomów krzemu i tlenu i o grupach najczęściej metylowych jako podstawnikach przy atomach krzemu:

Własności: Silikony są na ogół odporne na działanie wysokich temperatur, są hydrofobowe, mają drobne własności elektroizolacyjne. Zastosowanie: żywice silikonowe do wyrobu materiałów izolacyjnych i lakierów hydrofobowych, odpornych na działanie ciepła; kauczuki silikonowe do wyrobu uszczelek.

Ad. 27.

Izomorfizm (ta sama forma) - w związkach, które mają ten sam typ wzoru chemicznego, sieci przestrzennej, zbliżone rozmiary komórki elementarnej; związki te mogą tworzyć roztwory stałe (kryształy).

Np.:
z

z
z
.

Inne przykłady związków izomorficznych:

- auny (np.
),

-
z
.

Polimorfizm - wtedy, gdy jedna i ta sama substancja pod względem chemicznym ma różne postacie krystalograficzne (różną sieć przestrzenną); odmiany polimorficzne różnią się właściwościami fizycznymi, a niekiedy nawet chemicznymi.

Np.
: Wurcyt cynkowy (układ regularny);

Blenda cynkowa (układ heksagonalny).

Ad. 28.

Ad. 29.

Borowodory - związki boru z wodorem, bezbarwne gazy (
,
), ciecze (
,
) i ciało stałe (
). Powstają w reakcji borku magnezu z wodą. Mają przykrą woń, na powietrzu zapalają się. Zastosowanie: w mieszaninach z utleniaczami jako paliwa rakietowe (mają duże ciepła spalania).

Ad. 30.

BIBLIOGRAFIA:

1. „Słownik chemiczny” pod redakcją naukową Jerzego Chodkowskiego;

2. „Encyklopedia techniki. Chemia”, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1993;

3. Notatki z wykładów.

13

1

---