Химия галогенов 

Мы рассмотрели реакции щелочных металлов с хлором с целью выявления сходства щелочных металлов. Подобным же образом взаимодействие галогенов с одним из щелочных металлов, например натрием, свидетельствует о том, что они имеют общие свойства. Между галогенами и металлическим натрием происходят следующие реакции:

Na (тв) + ? F2 (г) ? NaF (тв) + Тепло

Na (тв) + ? Cl2 (г) ? NaCl (тв) + Тепло

Na (тв) + ? Br2 (г) ? NaBr (тв) + Тепло

Na (тв) + ? I2 (г) ? NaI (тв) + Тепло

Все эти реакции протекают очень легко и приводят к образованию ионных твердых веществ с общей формулой NaX. Кристаллическая решетка каждого из этих веществ состоит из положительно заряженных атомов натрия и отрицательно заряженных атомов галогена. Отрицательные ионы F-, CI-, Вr и I- называются галоген-ионами. Устойчивость этих ионов можно связать с устойчивостью электронной конфигурации соответствующего инертного газа.

Подробнее...

Инертные газы 

Теперь мы достаточно подготовлены, чтобы рассмотреть, почему элементы располагаются в периодической таблице именно так, а не иначе. С этой целью мы изучим известные элементы. Это поможет нам выяснить значение периодической таблицы, которая настолько важна, что приводится почти во всех учебниках химии.

Элементы в периодической таблице располагаются в порядке увеличения их атомных весов.

Каждый следующий элемент отличается по своим химическим свойствам от соседних элементов. Однако некоторые элементы имеют сходные свойства. Например, из ста трех элементов только двенадцать при нормальных условиях температуры и давления являются газами. Шесть из этих двенадцати элементов имеют настолько близкие свойства, что их целесообразно рассматривать вместе. В дальнейшем они объединяются общим названием «инертные газы».

Рассматривая свойства других элементов, мы замечаем, что повторяемость химических свойств закономерна. Поэтому все элементы удобно объединять в группы по их химическому сходству. Элементы определенной группы имеют близкие химические свойства. Зная свойства одного из элементов группы, легче понять химию других элементов этой группы.

Подробнее...

Химическое равновесие 

Состояние реагирующей смеси, когда столько же молекул каждого вещества образуется, сколько расходуется, называется химическим равновесием. Состав смеси, находящейся в состоянии химического равновесия, называется равновесным. 

Мы знаем, что некоторые химические реакции могут идти в двух взаимно противоположных направлениях. Примерами таких реакций могут служить образование и разложение воды, сернистой кислоты, окиси ртути и др.

Рассмотрим с этой точки зрений реакцию окисления диоксида серы:

 

2SO2 + O2 = 2SO3 + Q

Если пропускать серный ангидрид над тем же катализатором, который применялся для окисления диоксида серы, и поддерживать при этом ту же температуру, то обнаружится, что серный ангидрид разлагается на диоксид серы и кислород, т. е. протекает реакция:

 

2SO3 = 2SO2 + O2 – Q

Одну из этих реакций, например окисление диоксида серы, можно назвать прямой реакцией, а другую – обратной.

Нет надобности писать два отдельных уравнения для этих реакций. Можно объединить оба уравнения в одно, заменив знак равенства на две, направленные в противоположные стороны стрелки:

Подробнее...

Электроотрицательность 

Нам предстоит теперь решить вопрос, в каких случаях элемент будет проявлять отрицательную, а в каких – положительную валентность.

Свойство атомов химического элемента оттягивать к себе электроны от других атомов для завершения внешнего слоя называется электроотрицательностью. Чем сильнее проявляется у элемента это свойство, тем более он электроотрицателен. Отсутствует электроотрицательность лишь у инертных газов, так как внешний слой в их атомах в завершении не нуждается: он уже завершен.

Электроотрицательность у элементов возрастает в периодах слева направо, а в главных подгруппах – снизу вверх. Поэтому самым д электроотрицательным из химических элементов является фтор. Он занимает верхний правый угол периодической таблицы, не считая инертных газов, значит, по отношению к любому другому элементу расположен либо выше, либо правее, либо одновременно и выше и правее. Поэтому при соединении фтора со всеми другими элементами (включая инертные газы с большими порядковыми номерами) атомы фтора оттягивают к себе электроны от их атомов и, включая в свой внешний слой по одному электрону, получают завершенный слой. Во всех своих соединениях фтор проявляет одно и то же значение валентности: он отрицательно одновалентен.

Рядом с фтором, но левее расположен кислород. Поэтому и кислород в соединениях (исключая соединения его с фтором) проявляет тоже только отрицательную валентность.

Подробнее...

Химические явления 

Рассмотрим происходящие с веществами явления, совершенно отличные от физических явлений.

Железо во влажном воздухе ржавеет. Оно превращается при этом в порошок красно–бурого цвета – ржавчину. Ржавчина – это уже не железо, а совершенно другое вещество.

Медная пластинка, если ее сильно нагреть на воздухе, теряет свой блеск, покрываясь налетом черного цвета, который можно легко соскоблить. Повторяя это много раз, можно всю превратить в черный порошок – медную окалину, или окись меди. Это – новое вещество с новыми свойствами. При охлаждении оно не становится медью.

Лента металла магния, если ее поджечь, загорается и горит, излучая ослепительный свет. Получается новое вещество белого цвета – окись магния.

Возьмем стеклянную трубку и будем продувать воздух через раствор извести – известковую воду (вспомните уроки природоведения). Жидкость становится мутной, так как в ней образуется мелкий белый порошок, подобный мелу. Порошок постепенно оседает на дно сосуда. Этот осадок – новое вещество, образовавшееся из растворенной в воде извести и углекислого газа, – содержащегося в выдыхаемом нами воздухе. (Запомните, что появляющиеся в растворе частицы твердого вещества называются осадком независимо от того, успели они осесть на дно сосуда или нет.)

Нагреем в пробирке сахар. Сначала он плавится (физическое явление), а затем начинает буреть, появляется едкий запах, из расплава вырываются пары, оседающие на холодных стенках пробирки в виде капель. Это – вода (хотя сахар был совершенно сухой). В конце концов, сахар превращается в черное вещество, совершенно безвкусное, неплавкое, нерастворимое в воде. Это – уголь. Сахар исчез – разложился на новые, совершенно непохожие на него вещества, в том числе уголь и воду.

Подробнее...

Щелочные металлы 

При изучении воды нам встретился металл, совершенно непохожий на металлы, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни: натрий (химический знак Na, атомный вес 23). Натрий легкий, легче воды, легкоплавкий, мягкий и пластичный, как пластилин: из него можно, обминая между пальцами, лепить фигурки (нельзя только прикасаться к нему мокрыми пальцами). Как и все металлы, натрий обладает металлическим блеском и хорошо проводит теплоту и электрический ток. Таковы физические свойства натрия.

Вам уже известно одно из химических свойств натрия – энергичное взаимодействие с водой. Он замещает в воде водород, образуя гидроокись натрия:

 

2Na + 2Н2O = Н2? + 2NaOH + Q

При нагревании на воздухе натрий плавится, воспламеняется и сгорает, образуя (в числе других продуктов) окись натрия Na2О. Окись натрия относится к основным окислам. Соединяясь с водой, она образует гидроокись NaOH. Гидроокись натрия растворима в воде, т. е. является щелочью.

Во всех своих соединениях натрий одновалентен.

Натрий не единственный металл, проявляющий такие физические и химические свойства. Существует еще 5 элементов - металлов, очень на него похожих: литий Li, калий К, рубидий Rb, цезий Cs и франций Fr. Все они тоже имеют малую плотность,-пластичны, Поплавки, горючи и энергично реагируют с водой, выделяя из нее водород. Как и натрий, эти металлы одновалентны. Поэтому их единения имеют сходный состав, например:

Подробнее...

Химические элементы 

От древних мыслителей в химию перешло, кроме слова «атом», слово «элемент», что значит составная часть.

Химический элемент – это то же самое, что вид атомов. Атомы кислорода составляют один вид атомов, один химический элемент – кислород, атомы ртути – другой вид атомов, химический элемент ртуть и т. д. Сейчас нам известно 126 вида атомов – 126 химических элемента. Из этих химических элементов слагается вся вселенная вплоть до самых отдаленных звезд и туманностей.

Нужно различать понятия: химический элемент и простое вещество. В твердом остатке после реакции прокаливания сахара мы признали уголь. Отсюда мы заключаем, что в состав сахара входят атомы углерода. Но неправильно было бы утверждать, что в сахаре (бесцветном растворимом в воде веществе) содержится уголь (черное нерастворимое вещество). Атомы углерода, чтобы превратиться в уголь, должны освободиться от связей с атомами других элементов и связаться друг с другом. Это и произошло при разложении сахара нагреванием. То же самое происходит с пищей в оставленной на огне без присмотра посуде.

Уголь и углерод – не одно и то же. Углерод – это определенный вид атомов, т. е. химический элемент. Он может и входить в состав соединений, и выделяться в свободном состоянии. Углерод в свободном состоянии – это и есть простое вещество, которое мы называем углем.

Подробнее...

Чистые вещества и смеси 

Говоря о способах изучения физических свойств веществ, имеется в виду чистые вещества, так как постоянные свойства при определенных условиях имеют только чистые вещества. Чистый винный спирт имеет определённую температуру, или точку кипения, 78,3 градуса. Нефть же, являющаяся смесью нескольких веществ, не имеет определённой точки кипения. Температура кипящей нефти постепенно повышается по мере испарения легкокипящих жидкостей, находящихся в этой смеси.

Всякое чистое вещество имеет постоянную температуру плавления, или точку плавления. Смесь же начинает плавиться при одной температуре, а заканчивается плавление ее при другой, более высокой температуре. Так, например, коровье масло при нагревании плавится не всё сразу: сначала переходят в жидкое состояние более легкоплавкие твёрдые вещества, а затем и остальные.

Подробнее...

Химические уравнения 

Если известны химические формулы всех веществ, вступивших в химическую реакцию и получающихся в результате ее, то химическую реакцию можно выразить химическим уравнением.

Химическим уравнением называется выражение химической реакции посредством химических формул.

Составление химических уравнений

Чтобы составить уравнение реакции, например, разложения окиси ртути, слева выписываем формулу взятого вещества (формулы взятых веществ, если их несколько), а справа – формулы образующихся веществ. Формулы как исходных, так и образующихся веществ соединяем знаком +:

окись ртути ? ртуть + кислород

HgO       ?   Hg    +      O2

Теперь нужно проставить перед формулами коэффициенты так, чтобы число атомов каждого элемента в левой и правой частях было одинаково. Рассуждаем так. Для образования одной двухатомной молекулы кислорода (О2) нужны два атома кислорода. Для этого должны разложиться две молекулы окиси ртути. Значит, перед формулой HgO нужно поставить коэффициент 2:

2Hg ? Hg + O2

Число атомов кислорода теперь в левой и правой частях одно и то же – 2. Но число атомов ртути еще не уравнено. При разложении двух молекул окиси ртути получается два атома ртути, иначе говоря, две одноатомные молекулы ртути. Значит, в правой части перед знаком Hg нужно поставить коэффициент 2. Теперь уравнено и число атомов ртути в левой и правой частях, и мы можем поставить между ними знак равенства:

Подробнее...

Хлористый водород 

Одним из важнейших искусственно получаемых соединений хлора является его соединение с водородом – хлористый водород HCl. Это бесцветный удушливый газ, немного тяжелее воздуха.

Цилиндр, наполненный хлористым водородом и прикрытый стеклянной пластинкой, опрокинем вверх дном в воду и уберем под водой пластинку. Вода быстро поднимается и заполняет цилиндр. Это происходит потому, что хлористый водород растворяется и в образующееся разреженное пространство вода вгоняется давлением атмосферного воздуха. В цилиндре теперь находится соляная кислота. В этом можно убедиться при помощи лакмуса.

Хлористый водород относится к числу наиболее растворимых в воде газообразных веществ: в 1 объеме воды может раствориться до 500 объемов хлористого водорода (при комнатной температуре).

В химической лаборатории хлористый водород получают нагреванием хлористого натрия с концентрированной серной кислотой:

Подробнее...

Химические соединения 

Нужно ясно понимать разницу между химическими соединениями и смесями.

Возьмем порошки серы и железа. На опыте мы уже убедились в том, что, смешав оба порошка, мы получим смесь двух веществ: сера и железо в ней сохраняют свои свойства, новых веществ не образуется.

Приготовим смесь из 4 г серы и 7 г железа. Насыплем эту смесь в пробирку и слегка подогреем. Вскоре смесь без дальнейшего нагревания, при отставленной горелке, начнет сама собой раскаляться и раскалится докрасна. Это значит, что между железом и серой происходит химическая реакция, сопровождающаяся выделением теплоты, т. е. экзотермическая. Разбив остывшую пробирку, измельчим ее содержимое в ступке и рассмотрим его. Мы не увидим уже ни частичек железа, ни частичек серы. Перед нами однородный порошок черного цвета. Поднесем к порошку магнит. Порошок не притягивается магнитом, не разделяется на серу и железо водой. Он отличается и от серы и от железа по плотности, температуре плавления и всем другим свойствам.

Железо и сера соединились и образовали одно новое вещество. Это вещество относится к химическим соединениям, оно называется сернистым железом. Кратко эту реакцию можно выразить так:

Подробнее...

Подкатегории

НАУЧНЫЕ РАЗДЕЛЫ