1.6.4. Індикатори

У практичній діяльності людини часто виникає необхідність виявлення тієї чи іншої ре­човини, наприклад, в містах, де повітря забруднене продуктами горіння палива, спеціальні лабораторії проводять перевірку повітря на вміст СО та СО₂.

Реакції, за допомогою яких визначають різні хімічні речовини, називають якісними.

Для кислот та лугів також існують якісні реакції, за допомогою яких можна визначи­ти їхні розчини серед розчинів інших речовин. Це реакції кислот і лугів з особливими речовинами — індикаторами. Якщо до розчину кислоти або лугу додати декілька крапель розчину індикатора, то він змінить свій колір. У табл. 1.2 наведено індикатори й зазначено зміни їх кольору у кислотному та лужному середовищах.

Таблиця 1.2

Забарвлення індикаторів

Індикатор	Забарвлення
	Кислотне середовище	Лужне середовище
Фенолфталеїн	Безбарвне	Червоне
Лакмус	Червоне	Синє
Метилоранж	Червоне	Оранжево-жовте
Універсальний	Червоне	Синє

1.6.5. Електроліз розплавів і розчинів

У розчинах електролітів йони рухаються хаотично. Однак, якщо опустити в розчин електроліту електроди та пропускати постійний електричний струм, рух йонів стане упорядко­ваним. При цьому позитивно заряджені йони будуть рухатися до негативно зарядженого елек­трода (катода), а негативно заряджені — до позитивно зарядженого електрода (анода). У зв'язку з цим йони з позитивним зарядом називаються катіонами, а з негативним зарядом — аніонами.

Негативний заряд катода обумовлений надлишком на ньому електронів. Тому катіони мо­жуть захоплювати ці електрони і відновлюватися. Позитивний заряд анода обумовлений нестачею електронів, тому аніони, негативний заряд яких обумовлений надлишком на них електронів, можуть віддавати свої електрони аноду й окислюватися. Це означає, що в при- електродних зонах можуть відбуватися такі процеси:

Катод К^п+ + пе = К⁰, Анод А^п- - пе = А⁰.

Електроліз розплавів

Розплави електролітів проводять електричний струм, і в них відбувається процес елект­ролізу. Розглянемо процес електролізу натрій хлориду, який є основним способом промисло­вого одержання металевого натрію.

Натрій хлорид у розплаві існує у вигляді йонів:

2^С1 ^ 2^ + + 2С1^- Катод 2Ма⁺ + 2е = 2Ма° Анод 2С1^- - 2е = 2С1° ^ С1₂

сумарно 2NаС1 > 2Nа + С1₂.

Електроліз розчинів

Якщо проводити електроліз водних розчинів, необхідно враховувати дисоціацію води:

№С1 ^ № + + СІ^-, Н₂0 ^ ХН+ + он^-.

Під час пропускання електричного струму до катода прямують йони натрію і водню. Йон водню під час відновлення на катоді приймає електрон на перший енергетичний рівень, а натрій — на третій, тому в прикатодному просторі в першу чергу будуть відновлюватися йони водню.

Катод: 2Н+ + 2е = 2Н° + Н₂.

До анода прямує хлорид- і гідроксид-йони. Необхідно запам'ятати, що якщо в розчині наявні аніони безоксигенових кислот в суміші з гідроксид-йонами, то на аноді окислюються аніони безоксигенових кислот:

Анод: 2С1^- - 2е = 2С1° ^ С1₂.

Сумарне рівняння електролізу водного розчину натрій хлориду:

2^С1 + 2Н₂0 ^^ > 2^+ + 20Н ± Н₂ + С1₂,

або у молекулярній формі:

2№С1 + 2Н₂0 ^^ > 2Nа0Н + Н_2(к) + С1_2(А).

У випадку, якщо проводять електроліз водного розчину солі оксигеновмісної кислоти, на аноді окислюються гідроксильні групи, і рівняння електролізу має такий вигляд:

„- + . ОГЧ2-

г+

4Н₂0 ^ 4Н+ + 40Н^- ,

Катод 4Н+ + 4е = 4Н° = 2Н₂,

Анод 4ОН^- - 4е = 4ОН° = 2Н₂О + О₂,

Сумарно ^₂80₄ + 4Н₂0 > 2№ + + 804^- + 2Н_2(К) + 0_2(А) + 2Н₂0.

Якщо вилучити з правої та лівої частин рівняння дві молекули води і натрій сульфату, одержимо:

2Н₂0 ^елеек^ > 2Н₂ + 0₂.

Таким чином, під час електролізу водних розчинів солей оксигеновмісних кислот підлягає електролізу тільки вода.

Тренувальні тести до розділу «Загальна хімія»

• Виберіть твердження, в якому йдеться про хімічний елемент:

  • у рослинний організм фосфор потрапляє з мінеральних добрив; Б) магній міститься у морській воді;

  • залізо при нагріванні з сіркою утворює сульфід; Г) природний хлор складається з двох нуклідів.

• Визначте, яка частинка складається з 8 протонів, 10 нейтронів і 8 електронів:

  • ізотоп Оксигену-8; Б) ізотоп Оксигену-18;

  • ізотоп Аргону-18;

Г) ізотоп Оксигену із зарядом -2.

• Укажіть кількість і тип орбіталей, що існують на енергетичних рівнях:

  • лише дві орбіталі; Б) дві р-орбіталі;

  • одна 8-орбіталь; Г) дві 8-орбіталі.

• Визначте ряд хімічних елементів, які розташовані у порядку зростання їх атомного радіуса:

  • ^і, Ве, В, С; Б) Ве, Мд, Са, 8г;

  • N О, Г,

Г) Ма, Мд, АІ, 8і.

• Визначте тип зв'язку у сполуці, утвореній атомом Гідрогену і елементом, що має розподі­лення електронів у атомі 2, 8, 6:

  • йонний;

Б) ковалентний неполярний;

• ковалентний полярний; Г) металевий.

• Укажіть, яким чином можна змістити рівновагу реакції 28О₂ + О₂ ^ 28О₃ + ^ в бік вихідних речовин:

  • знизити тиск; Б) підвищити тиск;

  • знизити температуру;

Г) використати каталізатор.

• Укажіть ступінь окиснення окисника в реакції: НСІ + МпО₂ = СІ₂ + МпСІ₂ + Н₂О:

  • +2; Б) -2;

  • -1; Г) +4.

• Виберіть назву процесу вирівнювання атомних орбіталей за енергією та формою:

  • поляризація; Б) йонізація;

  • структуризація; Г) гібридизація.

• Позначте вид частинок, що завжди наявні у водному розчині солей:

  • йони металів;

Б) катіони і кислотні залишки;

• гідроксид-йони;

Г) кислотні залишки.

Розділ 2. НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ

Неорганічна хімія вивчає хімічні властивості елементів та їх похідних. Характеристика хімічних властивостей елементів у цьому розділі побудована за такою схемою:

• Назва елемента українською мовою, латинська назва елемента, хімічний символ.

• Будова атома елемента (склад атомного ядра найбільш стабільного ізотопу, розподіл елек­тронів за енергетичними рівнями, будова валентного рівня, електронна формула елемента).

• Розташування елемента в періодичній системі елементів Д. І. Менделєєва (порядковий номер, номер періоду і ряду, номер групи).

• Фізичні властивості елемента.

• Хімічні властивості елемента:

• реакції з простими речовинами (метали, неметали);

• реакції зі складними речовинами (оксиди, гідроксиди, вода, кислоти, солі).

  1. Методи отримання елемента:

• у лабораторних умовах;

• у промисловості.

7. Використання елемента.

8. Основні сполуки елемента:

• одержання;

• фізичні та хімічні властивості (аналогічно п. 5).

Під час вивчення неорганічної хімії слід пам'ятати, що більшість хімічних властивостей елементів та їх сполук можуть бути підказані розташуванням у періодичній системі, яку можна вважати офіційно дозволеною шпаргалкою. Розташування елемента в періодичній системі визначається будовою атома елемента, а не навпаки.