Шпаргалка по неорганической химии
Шрифт:
Пример разветвленной цепной реакции – реакция образования воды из простых веществ:
Теория разветвленных цепных реакций была выдвинута Н.Н. Семеновым в 20-х годах XX века при изучении кинетики разнообразных процессов. Теория цепных реакций является научной основой для отраслей техники. Ядерные цепные реакции тоже относятся к цепным процессам.
15. Общие свойства неметаллов
Исходя из положения неметаллов в периодической системе Менделеева, можно выявить
Для неметаллов характерно свойство присоединять электроны, проявлять окислительные свойства. Наиболее они выражены у элементов VI и VII групп. Самый сильный окислитель – фтор.
Окислительные свойства неметаллов возрастают в последовательности:
Фтор никогда не проявляет восстановительных свойств. Другие неметаллы и вещества, им соответствующие, могут проявлять восстановительные свойства, но они слабее, чем у металлов.
Восстановительная способность неметаллов увеличивается от кислорода к кремнию в ряду:
Так, хлор напрямую не взаимодействует с кислородом, но можно получить оксиды хлора (Cl2O, ClO2, Cl2O7), в которых хлор проявляет положительную степень окисления. Азот при высоких температурах вступает в реакцию с кислородом, выказывая восстановительные свойства:
Сера проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства:
S + O2 = SO2 – окислительные свойства серы;
S + H2 = H2S – восстановительные свойства серы.
В нормальных условиях неметаллы:
1) газы (водород, фтор, хлор, кислород, азот и благородные газы);
2) жидкость (бром);
3) твердые вещества (все остальные).
Из-за разницы строения кристаллической решетки свойства неметаллов отличаются друг от друга.
C, B, Si – немолекулярное строение – атомная кристаллическая решетка.
F2, O2, Cl2, Br2, N2, I2, S8, P4 – молекулярное строение – молекулярная кристаллическая решетка.
С водородом образуют летучие соединения – газы и жидкости.
С кислородом образуют кислотные оксиды.
Атомы инертных газов содержат на внешнем уровне по 8 электронов (у гелия – 2). До середины XX века считалось, что такие атомы не способны ни отдавать электроны, ни принимать их, ни образовывать общие электронные пары. В 1962 г. был получен тетрафторид ксенона XeF4, первое химическое соединение инертного газа.
16. Водород
Водород (Н) – 1-й элемент периодической системы Менделеева – I и VII группа, главная подгруппа, 1 период. На внешнем s1-подуровне имеется 1 валентный электрон и 1 s2-подуровень свободный, отчего Н обладает двойной природой: в одних случаях он отдает электрон (восстановительные свойства), в других – принимает (окислительные свойства). Аr – 1,008; электронная конфигурация – 1s1. Н входит в состав всех органических соединений, содержится в некоторых природных газах, составляет 1/2 массы Солнца.
Физические свойства: Н2 – бесцветный газ, без запаха,
Химические свойства: связь в молекуле Н2 – ковалентная неполярная. Энергия ионизации водорода высока, поэтому водород не образует ионных соединений. В обычных условиях молекула водорода очень устойчива – очень высокая энергия диссоциации и связи.
Соединения водорода с другими элементами носят ковалентный характер. В соединениях Н всегда одновалентен, степень окисления с неметаллами +1, металлами -1. При высокой температуре водород взаимодействует с щелочными и щелочно-земельными металлами, образуя гидриды:
Связь в гидридах частично ионная. С галогенами Н реагирует по-разному: с F на холоде со взрывом:
С Cl при нагревании или на свету реакция идет со взрывом по цепному механизму, разлагая атомы на радикалы:
Реакция с Вr происходит при нагревании, с I при сильном нагревании и не полностью, т. к. идет обратная реакция. H восстанавливает многие металлы из их оксидов:
С многими неметаллами H образует газообразные соединения: СН4, SiH4 – силан, Н2S – сероводород и др. Синтезом Н с N получают аммиак:
Особо активен атомарный H. Он реагирует с кислородом без поджигания: 2Н? + О2 = Н2О2. Без нагревания восстанавливает многие неметаллы. С галогенами реагирует быстро, даже в темноте.
Получение: в лаборатории в аппарате Кипа воздействием на него НСl или Н2SО4 с Zn:
Или электролизом воды с добавлением NаОН.
В промышленности Н получают:
а) конверсией воды:
б) конверсией СН4:
в) кислородной конверсией:
г) нагреванием СН4:
17. Вода
Из оксидов водорода самым распространенным на Земле является вода. Эмпирическая формула – Н2О. Молекулярная масса – 18. Строение молекулы воды (структурная формула):
Молекулы воды имеют треугольную формулу: атомы водорода образуют с атомом кислорода угол, равный 104,3 %. Вблизи атома кислорода образуется отрицательно заряженное поле, т. к. наибольшая электронная плотность сосредотачивается на атоме кислорода, а вблизи атомов водорода образуется положительно заряженное поле – молекула воды – диполь. Вследствие полярности молекулы воды ассоциируют, образуя водородные связи. Последние обуславливают все физические свойства воды.