Міністерство охорони здоров’я України

Запорізький державний медичний університет

Загальна та неорганічна хімія

Методичні вказівки, розв’язування типових задач

і вправ та контрольні завдання для студентів

I-го курсу фармацевтичного факультету

заочної форми навчання

Частина II

(неорганічна хімія)

Запоріжжя

2004

Укладачі:

Професор Буряк В.П.,

професор Зоря Б.П.,

доцент Кремзер О.А.,

доцент Мельник І.В.,

доцент Панасенко О.І.,

ассистент Парченко В.В.

Рецензент:

доктор фарм. наук, професор, завідувач кафедри

аналітичної хімії професор Петренко В.В.

Відповідальний за випуск: професор Буряк А.П.

s-елементи (…ns^1—2)

Eлементи головної IA групи ПСЕ називаються лужними (утворюють з водою, як і їх оксиди, сильні основи-луги). Це Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Будова зовнішніх електронних оболонок атомів — ns¹. Вони мають низьке значення енергії іонізації, яке зменшується зверху донизу із зростанням радіуса атома. Легко утворюють катіони Е⁺, які мають електронну конфігурацію атомів благородних газів. Усі лужні метали — сильні відновники. Пари лужних металів складаються переважно із атомів, але є й деяка кількість молекул Е₂. Наприклад, енергія дисоціації для молекули Li₂=105 кДж/моль, для Cs₂=42 кДж/моль. Характеризується високою електро- і теплопровідністю.

Елементи головної IIA групи ПСЕ мають будову зовнішньої електронної оболонки ns², це — Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra. Зі збільшенням заряду ядра на одиницю (за періодом), зовнішні електрони сильніше притягуються до ядра, ніж у відповідного лужного металу, що накладає відбиток на r (A), J (eB), тобто, приводить до зменшення хімічної активності берилію і його елементів. Спостерігається чіткий паралелізм у зміні різних властивостей елементів у рядах Li—Cs і Вe—Ba, наприклад, взаємозв’язок між стандартними ентропіями елементарних речовин і стандартними ентальпіями гідратації іонів Е⁺ і Е²⁺, у газоподібному стані Be і його аналоги одноатомні, оскільки в молекулі типу Е₂ ()² і ()². Берилій істотно відрізняється від решти елементів підгрупи IIA і його хімічні властивості подібні властивостям АЕ (діагональна подібність в ПСЕ): розчиняється у лугах, пасивнішає при дії концентрованої HNO₃.

Елементи IA і IIA груп у вільному стані в природі не зустрічаються.

Приклади розв’язування задач

Приклад 1. Скласти рівняння реакції, за допомогою яких можна здійснити наступні перетворення:

Be ® Na₂[Be(OH)₄] ® Be(OH)₂ ® Na₂BeO₂ ® BeCl₂ ® Be

Розв’язування: Для цих перетворень складено ряд хімічних реакцій, враховуючи властивості берилію і його сполук (для ОВР коефіцієнти знаходять методом електронного або електронно-іонного балансу):

а)⁰ + 2NaOH + 2O® Na₂[(OH)₄]+

2e^– – 2 – 1e^–×2=2e^–

б) Be + 4OH^– – 2e^– ↔ [Be(OH)₄]^2–

2H₂O + 2e^– ↔ H₂ + 2OH^–

Be + 2OH^– + 2H₂O ↔ [Be(OH)₄]^2– + H₂

Na₂[Be(OH)₄] + 2HCl ® Be(OH)₂↓ + 2NaCl + 2H₂O

Be(OH)₂ + 2NaOH Na₂BeO₂ + 2H₂O

Na₂BeO₂ + 4HCl ® BeCl₂ + 2NaCl + 2H₂O

BeCl₂ Be⁰ + Cl₂

K Be²⁺ + 2e^– = Be⁰

A 2Cl^– = Cl₂ + 2e^–

Приклад 2. Визначати загальну твердість води, якщо для її усунення потрібно на кожні 20 л води додати 3,71 г динатрій карбонату (соди).

Примітка. Одиниця твердості води (ГОСТ 6055-86) моль/м³.Числове значення твердості в молях на кубічний метр (моль/м³) дорівнює числовому значенню твердості в мг-екв/л (одиниця твердості води до 1986 р.). Один моль/м³ відповідає масовій концентрації еквівалентів іонів кальцію (?Са²⁺ — 20,04 г/м³ та іонів магнію — ?Мg²⁺ — 12,153 г/м³).

Види твердості води: 1) загальна твердість води — сума молярних концентрацій еквівалентів іонів кальцію (?Са²⁺), магнію (?Мg²⁺) у воді; 2) карбонатна твердість — сума молярних концентрацій еквівалентів карбонатних (СО) та гідрокарбонатних (НСО) іонів у воді; 3) некарбонатна твердість — різниця між загальною та карбонатною твердістю води; 4) твердість, яку можна усунути кип’ятінням («усувна»); обумовлена наявністю у води карбонатних та гідрокарбонатних солей Са²⁺ і Мg²⁺; визначається експериментально.

Розв’язування: а) з рівнянь реакцій:

Са(НСО₃)₂ + Na₂CO₃ ® CaCO₃↓ + 2NaHCO₃

CaSO₄ + Na₂CO₃ ® CaCO₃↓ + Na₂SO₄

видно, що на кожний моль іонів Са²⁺ потрібно 1 моль Na₂CO₃. М=106 г/моль. За законом еквівалентів речовини взаємодіють рівним числом еквівалентів. Тоді, ,а в 3,71 г міститься: 3,71:53=0,07 еквівалентів Na₂CO₃, стільки і було еквівалентів солей Мg²⁺ і Са²⁺, тобто солей твердості. В моль/м³ це буде моль/м³.

б) визначимо масу Na₂CO₃, що міститься в 1 л води: г.

Ця кількість відповідає:

106 г Na2CO3	—	2 моль
0,1855 г	—	х,

х=3,5 ммоль/л, або 3,5 моль/м³.