Химические свойства оксидов

Взаимодействие оксидов с водой

При изучении химических свойств воды вы узнали, что многие оксиды (окислы) неметаллов, вступая в реакцию с водой, образуют кислоты, например:

SO3 + H2O = H2SO4 + Q

Некоторые оксиды металлов, взаимодействуя с водой, образуют основания (щелочи), например:

CaO + H2O = Ca(OH)2 + Q

Однако свойство оксидов вступать в реакцию с водой не является общим для всех веществ этого класса. Многие оксиды, например двуокись кремния SiO2, оксид углерода СО, оксид азота NO, оксид меди CuO, оксид железа Fe2O3 и др., не взаимодействуют с водой.

Взаимодействие оксидов с кислотами

Вам известно, что некоторые оксиды металлов вступают в реакцию с кислотами с образованием соли и воды, например:

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

Взаимодействие оксидов с основаниями

Некоторые оксиды (углекислый газ СO2, сернистый газ SO2, фосфорный ангидрид Р2O5 и др.) не вступают в реакцию с кислотами с образованием соли и воды. Выясним: не взаимодействуют ли они с основаниями?

Подробнее...

Химические реакции 

Вновь оглянемся вокруг. Большинство материалов, из которых изготовлены окружающие нас дома и на производстве вещи, не взяты в природе в готовом виде, а изготовлены на заводах с помощью химических реакций. С химическими реакциями мы встречаемся всюду. Химические реакции все время протекают в нашем организме.

Энергия, выделяемая при химических реакциях, широко используется и в быту, и на производстве, и при запуске космических кораблей. «Широко распростирает химия руки свои в дела человеческие. Куда ни посмотрим, куда ни оглянемся, везде обращаются перед очами нашими успехи ее прилежания» (М. В. Ломоносов).

С химическими явлениями человек познакомился задолго до возникновения науки о них. Открытие реакции горения помогло человеческому роду пережить период великого оледенения Земли (ледниковый период). Открытие вслед за тем выплавки металлов из руд доставило человеку незаменимый материал для изготовления оружия и орудий труда взамен камня. Открытие пороха (вспомните историю средних веков) помогло горожанам в свержении феодального строя.

Загадочность химических реакций использовалась служителями религии, начиная с жрецов древнего Египта, чтобы поддерживать в угнетенных массах веру в чудеса, религиозные мифы и сверхъестественные силы.

Подробнее...

Строение электронных оболочек атомов 

Сравним, например, натрий (№11) с неоном (№10). В химических свойствах между ними нет ничего общего. Неон инертный газ, а натрий – один из наиболее химически активных металлов. Между тем разница в составе их атомов заключается лишь ^ том, что заряд ядра атома натрия на единицу больше и на один электрон больше содержится в его электронной оболочке. Чтобы понять, каким образом небольшие различия в составе атомов могут повлечь за собой такую резкую разницу в их свойствах, познакомимся со строением электронных оболочек атомов.

Как вам известно, ядро находится в центре атома каждого элемента, а электроны, образующие электронную оболочку, размещаются вокруг ядра слоями: одни – ближе к ядру, другие - дальше от ядра. Ближние электроны сильнее притягиваются ядром, дальние – слабее.

Атом водорода (порядковый номер 1) имеет наиболее простое строение: вокруг его ядра с зарядом + 1 вращается один электрон. Ядро атома гелия (порядковый номер 2) имеет заряд + 2, и вокруг него вращаются два электрона. Оба электрона в атоме гелия размещены на одинаковом расстоянии от ядра и притягиваются к нему с одинаковой силой. Вспомним, что гелий – инертный газ. Водород и гелии образуют первый период; в отличие от следующих периодов, в нем содержится только 2 элемента и он не начинается как все последующие периоды, щелочным металлом.

Подробнее...

Химические знаки 

В химии применяется свой – химический язык, облегчающий описание состава веществ и химических реакций между ними. Познакомимся с «азбукой» этого языка – химическими знаками элементов.

Каждый химический элемент обозначается своим особым знаком. Химический знак представляет собою первую букву или же первую и одну из последующих букв латинского названия элемента. Так, водород, называемый по–латыни Hydrogenium (гидрогениум), обозначают буквой Н, ртуть – Hydrargyrum (гидраргирум) – буквами Hg, кислород – Oxygenium (оксигениум) – буквой О и т. д. Знаком Н обозначается при этом и просто элемент водород и один атом водорода, знаком О – один атом кислорода, знаком С – один атом углерода и т. д.

Весь список химических знаков, атомные веса и названия химических элементов, приведён в таблице химических знаков.

Состав и свойства щелочей 

Сравнивая между собой состав изученных оснований, мы можем отметить, что их молекулы содержат одни и те же группы атомов OH, а различаются тем, что в молекулах едкого натра эти группы соединены с атомами натрия, в едком кали – с атомами калия, в едком кальции – с атомами кальция.

Если сравнивать формулу едкого натра NaOH со структурной формулой воды H – O – H, то обнаруживается сходство в составе их молекул: в них находятся одни и те же группы атомов OH. Группы атомов OH можно рассматривать как остаток от молекул воды, если мысленно отнять от неё один атом водорода. Поэтому группа атомов OH называется водным остатком, или гидроксилом.

Так как в молекуле воды гидроксил соединён с одним атомом водорода, то валентность его равна единице. Молекула едкого натра состоит из одного атома одновалентного металла натрия и одного гидроксила, молекула едкого кальция содержит один атом двухвалентного металла и две гидроксильные группы.

Молекулы других оснований также содержат только атомы металлов и соединённые с ними гидроксильные группы.

Основанием называется сложное вещество, молекула которого состоит из одного атома металла и одной или нескольких гидроксильных групп.

Растворимые в воде основания называются щелочами. Едкий натр NaOH, едкое кали KOH и едкий кальций Ca(OH)2 – это щёлочи.

Подробнее...

Характеристика элемента по его положению в периодической таблице 

Периодическая таблица доставляет много сведений о любом химическом элементе. Рассмотрим это на примере кальция (№20). Он находится в IV, большом периоде, в главной подгруппе II группы, в четном ряду. Так как четные ряды больших периодов состоят только из металлов, кальций должен быть металлом. Это элемент второй группы, значит, формула его окисла СаО, а летучего водородного соединения кальций не образует. По свойствам кальций должен быть сходен с вышестоящим элементом – магнием, но обладать более резко выраженными металлическими свойствами. А что можно заключить о строении атома кальция?

Порядковый номер его 20, следовательно, ядро атома кальция имеет заряд + 20, а электронная оболочка состоит из 20 электронов. У атомов столько электронных слоев, каков номер периода, в котором находится элемент. Следовательно, в атоме кальция 4 электронных слоя (IV период). Во внешнем электронном слое атома элементов главных подгрупп содержится столько электронов, каш номер группы. (Это не относится к элементам побочных подгрупп, выделенным в таблице рамками, так как у них заполняется электронами предпоследний слой.) Кальций находится в главной подгруппе II группы, следовательно, во внешнем слое его атома содержится 2 электрона.

Подробнее...

Состав и свойства кислот 

Сравним состав и свойства изученных кислот: их физическое состояние, растворимость в воде, действие на индикаторы, взаимодействие с металлами и основаниями.

Мы можем отметить, что все кислоты содержат водород. Растворимые кислоты действуют на индикаторы.

Большинство кислот реагирует с магнием, цинком и некоторыми другими металлами. При этом в одних случаях выделяется водород, в других - иные газы.

Общим же свойством для всех кислот является реакция нейтрализации, сущность которой состоит в том, что водород кислоты соединяется с гидроксилом основания, образуя молекулы воды. Это характерное свойство «кислотного» водорода. Поэтому можно сказать, что кислотами называются сложные вещества, содержащие водород, который может соединяться с гидроксилами оснований, образуя воду.

Молекулы некоторых кислот содержат лишь по одному атому водорода, который может соединяться с гидроксилом; например, соляная кислота HCl, азотная кислота HNO3. Такие кислоты называются одноосновными, а их кислотные остатки — Cl, - NO3 являются одновалентными.

Подробнее...

Мы сами и все, что нас окружает – и живая и неживая природа, – непрерывно изменяется. И с веществами происходят разнообразные изменения, или явления. Вещество может быть измельчено в порошок, нагрето и вновь охлаждено, растворено и вновь выделено из раствора. При этом оно останется тем же самым веществом.

 

Так, куски сахара можно растолочь в ступке в порошок настолько мелкий, что от малейшего дуновения он будет подниматься в воздух, как пыль. Каждая сахарная пылинка – это тоже кусочек сахара, только очень маленький, ее можно разглядеть лишь в микроскоп. Куски сахара мы дробим на еще более мелкие частички, не прибегая к молотку и ступке, просто растворяя его в воде. Удалим из раствора сахара воду путем выпаривания – и молекулы сахара опять соединятся друг с другом в кристаллы. При измельчении и растворении в воде сахар остается сахаром.

 

При испарении или кипячении вода обращается в невидимый пар. Водяной пар – это вода в газообразном состоянии. При охлаждении вода обращается в лед. Лед – это вода в твердом состоянии. Мельчайшая частичка воды – это молекула воды. Мельчайшая частичка льда и водяного пара – тоже молекула воды. Жидкая вода, лед и водяной пар не разные вещества, а разные состояния одного и того же вещества – воды.

Подробнее...

Состав воздуха 

Открытие кислорода и изучение его свойств проложили путь к исследованию состава воздуха.

Что такое воздух: простое вещество, химическое соединение или смесь?

Чтобы ответить на этот вопрос, воспользуемся колоколом, в котором мы сжигали фосфор в кислороде. Объем колокола (до уровня воды) предварительно разделим метками на 5 равных частей. В колоколе находится воздух. Зажжем фосфор в ложечке и, опустив ложечку с горящим фосфором в колокол, тотчас закроем пробкой горлышко колокола. Дождемся, когда фосфор погаснет (не сгорев полностью), а колокол остынет. Вода поднялась в колоколе до второй метки: объем воздуха сократился на 1/5 за счет израсходованного на горение кислорода. Значит, воздух на 1/5 по объему состоит из кислорода и на 4/5 из газа или газов, не соединяющихся с фосфором.

Вольем воды в сосуд до ее уровня в колоколе, вынем из горлышка колокола пробку и опустим в него зажженную свечу. Она мгновенно погаснет. Прильем в колокол известковую воду. Газ, оставшийся в колоколе, не мутит ее. Значит, это – не углекислый газ. Этот газ, не поддерживающий ни горения, ни дыхания, в отличие от углекислого газа, не мутящий известковой воды, называется азотом.

При более точном исследовании состава воздуха обнаружилось, что, кроме кислорода и азота, в нем содержится еще 5 газообразных простых веществ: аргон Аг, неон Ne, криптон Кг, ксенон Хе, гелий Не. На их долю приходится около 1% воздуха. Их молекулы одноатомны.

Аргон, неон, криптон, ксенон и гелий – химические элементы, относящиеся к неметаллам. Они составляют особое семейство химических элементов, именуемое инертными газами. Атомы инертных газов, в отличие от атомов всех остальных неметаллов: не связываются друг с другом и не соединяются с атомами водорода и металлов.

Подробнее...

Тепловой эффект химической реакции 

Количество выделяющейся или поглощающейся при химической реакции энергии называется тепловым эффектом реакции.

Химические реакции сопровождаются выделением или поглощением энергии. Если энергия при реакции поглощается, нужно позаботиться об источнике энергии для нее, если выделяется – о разумном использовании этой энергии при производстве данного продукта на химическом заводе. Нередко химические реакции используются на практике не ради получающихся веществ, а ради выделяющейся энергии. Так, при сжигании топлива в разных печах, в камерах сгорания космических ракет продукты реакции просто выбрасываются в воздух или в космическое пространство, а используется выделяющаяся при реакции энергия. Научимся рассчитывать количества выделяющейся или поглощающейся энергии при химических реакциях по их уравнениям, как научились рассчитывать количества участвующих в реакции и образующихся веществ.

Из курса физики вам известно, что количество теплоты выражается в калориях или в джоулях и может быть измерено с помощью калориметра. Как вписывается тепловой эффект реакции в химическое уравнение, рассмотрим на конкретном примере. Если сжечь в калориметре 1 г угля и измерить, сколько при этом выделится теплоты, то окажется, что ее выделилось 8 ккал. На 1 г–атом углерода, т. е. на 12 г угля, это составит 8–12=96 ккал. Припишем эту величину в качестве слагаемого к правой части уравнения реакции сгорания угля:

Подробнее...

Состав атомных ядер 

Мы рассматривали ядро как составную часть атома. Возникает вопрос: представляет ли ядро атома нечто уже неделимое или оно в свою очередь делимо и слагается из еще меньших частиц?

Химические элементы с наибольшими порядковыми номерами радиоактивны они разрушаются, излучая ?–частицы или ?–частицы. По сравнению с ?–частицами (электронами) ?–частицы массивны и имеют положительный заряд. Очевидно, они могут выбрасываться лишь из ядер атомов. Значит, ядра атомов в свою очередь имеют сложный состав. Из чего же состоят они? Благодаря громадной скорости движения, ?–частицы способны разрушать атомные ядра, в которых они ударяются. При подобных бомбардировках химических элементов ?–частицами было обнаружено выбрасывание из ядер атомов новых частиц: протонов и нейтронов.

Подробнее...

Подкатегории

НАУЧНЫЕ РАЗДЕЛЫ