KOMPENDIUM WIEDZY DLA LICEUM - CHEMIA NIEORGANICZNA
PODSTAWOWE PRAWA CHEMICZNE
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.
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.
Przykłady |
Metody otrzymywania |
Cr(OH)2, Fe(OH)2, Fe(OH)3. |
Na2O + H2O 2 NaOH
2 Li + H2O 2 LiOH + H2↑
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:
HXR , 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. |
HCl(gaz) + H2O HCl (ciecz)
2 NaF + H2SO4 Na2SO4 + 2 HF |
Tlenowe |
HNO3, H2SO4, HClO4, HMnO4. |
HNO2, H2SO3, H2CO3. |
SO3 + H2O H2SO4
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 HNO3 (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:
EXRY, 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.:
|
HCl + NaOH NaCl + H2O
Fe + S FeS
Mg + 2 HCl MgCl2 + H2↑
MgO + 2HCl MgCl2 + H2O
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
SO2 + Na2O Na2SO3
2 Na + MgCl2 ----> 2 NaCl + Mg
Ca(NO3)2 + H2CO3 ----> CaCO3↓ + 2 HNO3
Ca(OH)2 + Na2CO3 ----> CaCO3↓ + 2 NaOH
2 BiCl3 + 3 Pb(NO3)2 ----> 3 PbCl2↓ + 2 Bi(NO3)3 |
Tlenowe, np.:
|
* - 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,
H3PO4.
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