1 КУРС (Разобранные билеты по неоргхимии

нековалентная связь-Это связь между ионами противоположного знака за счет сил электростатического притяжения.

Билет№13.

Немета́ллы — химические элементы с типично неметаллическими свойствами, которые занимают правый верхний угол Периодической системы. Расположение их в главных подгруппах соответствующих периодов следующее:

Характерной особенностью неметаллов является большее число электронов на внешнем энергетическом уровне их атомов. Это определяет их большую способность к присоединению дополнительных электронов и проявлению более высокой окислительной активности, чем у металлов. Особенно сильные окислительные свойства, т. е. способность присоединять электроны, проявляют неметаллы, находящиеся во 2-ом и 3-м периодах VI-VII групп. Общая электронная формула атомов неметаллов ns2np1−5.

Водород-первый элемент периодической системы элементов; обозначается символом H.Молекулы водорода достаточно прочны, и для того, чтобы водород мог вступить в реакцию, должна быть затрачена большая энергия,поэтому при обычных температурах водород реагирует только с очень активными металлами.С большинством же металлов и неметаллов водород реагирует при повышенной температуре или при другом воздействии.

Как и галогены, он является неметаллом: в элементарном состоянии образует двухатомные молекулы, в которых атомы водорода (как и галогенов) связаны простой связью.

Особенности:

В случае отщепления от атома водорода электрона остаётся очень маленькое ядро атома — протон.

Водород является одним из наиболее распространённых элементов — его доля составляет 0,88% от массы всех трёх оболочек земной коры.

Билет№14.

Галоге́ны— химические элементы 17-й группы периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева.

Нахождение их в природе: фторсодержиться в минералах-флюорит,хлор-входит в состав каменной соли , содержится в морской воде ввиде различных хлоридов. бром и йод в озерной морской воде.- бромиды, йодиды. соединения йода в примесях хлоридов (соль). соединения йода имеются также в буровых водах сопутствующих нефти.

В лабораторных условиях фтор можно получить термолизом высших фторидов некоторых металлов, например:

2CeF₄ = 2CeF₃ + F₂ .

Хлор: 2NaCl + 2H₂O 

Физические свойства галогенов:Фтор является трудносжижаемым, а хлор легкосжижаемым газом с удушливым резким запахом.От хлора к астату энергия связи постепенно ослабевает, что связано с увеличением атомного радиуса.

Химические свойства галогенов:Все галогены проявляют высокую окислительную активность, которая уменьшается при переходе от фтора к астату. Фтор — самый активный из галогенов, реагирует со всеми металлами без исключения: 2Al + 3F₂ = 2AlF₃ + 2989 кДж.

Свободный хлор также очень реакционноспособен, хотя его активность и меньше, чем у фтора. Он непосредственно реагирует со всеми простыми веществами, за исключением кислорода, азота и благородных газов: 2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃(кр) + 1405 кДж.

Химическая активность брома меньше, чем у фтора и хлора, но все же достаточно велика в связи с тем, что бром обычно ис­пользуют в жидком состоянии и поэтому его исходные концентрации при прочих равных условиях больше, чем у хлора.

Для примера приведем реакции взаимодействия брома с кремнием и водородом:

Si + 2Br₂ = SiBr₄(ж) + 433 кДж.

Билет№15.

Халькоге́ны— химические элементы 6-й группы периодической таблицы химических элементов.В группу входят кислород O, сера S, селен Se.

Зависимость физических и химических свойств халькогенов от электронного строения. Физические и химические свойства халькогенов закономерно изменяются с увеличением порядкового номера.У атомов халькогенов одинаковое строение внешнего энергетического уровня – ns2np4. Этим объясняется сходство их химических свойств.

Физические свойства дикислорода. Обычный кислород (дикислород) О2 – бесцветный газ, не имеющий вкуса и запаха, несколько более тяжелый, чем воздух, умеренно растворимый в воде.

Озоновый слой. Озон (трикислород) О3 неравномерно распределен по всей атмосфере, достигая своего максимума в стратосфере (20-30 км над поверхностью Земли).

Физические свойства серы. Сера в свободном виде состоит из молекул различной длины (S8, S6, S2 и др.).При комнатной температуре сера находится в виде a-серы (ромбическая модификация), которая представляет собой желтые хрупкие кристаллы ромбической системы, имеющие форму октаэдров, у которых обычно часть углов или рёбер как бы срезана, без цвета и запаха, не растворимые в воде, зато хорошо растворимые в анилине, бензоле,некоторых других растворителях. При понижении температуры сера светлеет.

Физические свойства селена. Элемент имеет несколько аллотропных модификаций, из которых наиболее известны: серый (металлический) селен и красный (аморфный) селен. Серый селен – хрупкое вещество серого цвета с металлическим блеском, имеющее гексагональную кристаллическую решетку.Серая форма элемента обладает очень интересным свойством: её электрическое сопротивление резко (в »1000 раз) снижается на свету (по сравнению с электрическим сопротивлением в темноте).

Вода́ (оксид водорода) — бинарное неорганическое соединение, химическая формула Н2O. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного — кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью.

Физические свойства:

При температуре перехода в твёрдое состояние молекулы воды упорядочиваются, в процессе этого объёмы пустот между молекулами увеличиваются и общая плотность воды падает, что и объясняет причину меньшей плотности (большего объёма) воды в фазе льда.

При испарении, напротив, рвутся все связи. Разрыв связей требует много энергии, отчего у воды самая большая удельная теплоёмкость среди прочих жидкостей и твёрдых веществ.

Вода обладает также высоким поверхностным натяжением среди жидкостей, уступая в этом только ртути.

Сероводоро́д— бесцветный газ с запахом протухших яиц и сладковатым вкусом. Химическая формула — H2S.Плохо растворим в воде, хорошо — в этаноле. Ядовит

Физические свойства:

Термически устойчив (при температурах больше 400 °C разлагается на простые вещества — S и H2)

В отличие от молекул воды, атомы водорода в молекуле не образуют прочных водородных связей, поэтому сероводород является газом.

Раствор сероводорода в воде — очень слабая сероводородная кислота.

Кислородосодержащие соеденения серы:

,

SO₃ + CaO = CaSO_4,

2SO₂ + O₂ = 2SO_3,

??????

Билет№16. Азо́т — элемент 15-й группы второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 7. Обозначается символом N.

Фо́сфор— химический элемент 15-й группы третьего периода периодической системы Д. И. Менделеева; имеет атомный номер 15.обозначается-Р.

В большой части азот находится в природе в свободном состоянии.Свободный азот является главной составной частью воздуха, который содержит 78, 2 % (об.) азота.

Фосфор содержится во всех частях зелёных растений, ещё больше его в плодах и семенах. Содержится в животных тканях, входит в состав белков.

В лабораториях его можно получать по реакции разложения нитрита аммония:

Восстановление метафосфорной кислоты:

Физические свойства Азота:При нормальных условиях азот это бесцветный газ, не имеет запаха, мало растворим в воде .Химические свойства:Азот в свободном состоянии существует в форме двухатомных молекул N2.

Физические свойства Фосфора:Элементарный фосфор в обычных условиях представляет собой несколько устойчивых аллотропических модификаций; вопрос аллотропии фосфора сложен и до конца не решён. Обычно выделяют четыре модификации простого вещества — белый, красный, чёрный и металлический фосфор.Химические свойства Фосфора:Химическая активность фосфора значительно выше, чем у азота. Химические свойства фосфора во многом определяются его аллотропной модификацией. Белый фосфор очень активен, в процессе перехода к красному и чёрному фосфору химическая активность резко снижается.

Ввиду своей значительной инертности азот при обычных условиях реагирует только с литием:

Фосфор легко окисляется кислородом:

Аммиа́к — NH3, нитрид водорода, при нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом.(нашатырного спирта)

Со́ли аммо́ния — соли, содержащие аммоний, NH₄⁺

Все соли аммония хорошо растворимы в воде и полностью диссоциируют в водном растворе. Соли аммония проявляют общие свойства солей.

Азо́тная кислота́ (HNO3), — сильная одноосновная кислота. Азотная кислота смешивается с водой в любых соотношениях. В водных растворах она практически полностью диссоциирует на ионыАзотные удобрения — неорганические и органические азотосодержащие вещества, которые вносят в почву для повышения урожайности. К минеральным азотным удобрениям относят амидные, аммиачные и нитратные. Азотные удобрения получают главным образом из синтетического аммиака. Из-за высокой мобильности соединений азота его низкое содержание в почве часто лимитирует развитие культурных растений, поэтому внесение азотных удобрений вызывает большой положительный эффект.

Из всех типов удобрений азотные наиболее подвержены воздействию со стороны почвенных микроорганизмов. В первую неделю после внесения до 70 % массы удобрения потребляется бактериями и грибами (иммобилизуются), лишь после их гибели входящий в их состав азот может использоваться растениями.

Билет№17.

Окси́ды азо́та — неорганические бинарные соединения азота с кислородом.

Список оксидов:

N2O-Несолеобразующий оксид. При нагревании разлагается на азот и кислород. При высоких концентрациях N2O возбуждает нервную систему («веселящий газ»). В медицине N2O применяют как слабое средство для наркоза. Также N2O называют закисью азота. Закись азота иногда используется для улучшения технических характеристик двигателей внутреннего сгорания.

NO (монооксид азота) — бесцветный газ, незначительно растворим в воде. Не взаимодействует с водой, растворами кислот и щелочей.

N2O3(III)-N2O3 (триоксид диазота, азотистый ангидрид) — темно-синяя жидкость, неустойчивая при обычных условиях, взаимодействует с водой, образуя азотистую кислоту HNO2.

Токсичность-Оксиды азота при попадании в организм чело­века соединяются с водой. При этом они образуют в дыхательных путях со­единения азотной и азотистой кислот, раздражающе действуя на слизистые оболочки глаз, носа и рта. Оксиды азота участвуют в процессах, ведущих к образованию смога. Опасность их воздействия заключается в том, что от­равление организма проявляется не сразу, а постепенно, причем нет каких-либо нейтрализующих средств.

Билет№18).

Углеро́д (химический символ — C) — порядковый номер 6, атомная масса — 12.

Кре́мний — номер 14. Обозначается символом Si, неметалл.

Структура углерода : Электронные орбитали атома углерода могут иметь различную геометрию, в зависимости от степени гибридизации его электронных орбиталей. Существует три основных геометрии атома углерода.тетраэдрическая,тригональная,дигональная.

Структура кремния:кристаллическая решотка-алмаз.

Свойства простых веществ:

Физические :Углерод существует во множестве аллотропных модификаций с очень разнообразными физическими свойствами. Разнообразие модификаций обусловлено способностью углерода образовывать химические связи разного типа.

Химические:При обычных температурах углерод химически инертен, при достаточно высоких температурах соединяется со многими элементами, проявляет сильные восстановительные свойства.

Свойства Кремния:

Физические :Кристаллическая решётка кремния кубическая гранецентрированная типа алмаза.Кремний хрупок, только при нагревании выше 800 °C он становится пластичным веществом. Интересно, что кремний прозрачен для инфракрасного излучения начиная с длины волны 1,1 мкм.

Химические:Подобно атомам углерода, для атомов кремния является характерным состояние sp3-гибридизации орбиталей. В связи с гибридизацией чистый кристаллический кремний образует алмазоподобную решётку, в которой кремний четырёхвалентен. В соединениях кремний обычно также проявляет себя как четырёхвалентный элемент со степенью окисления +4 или −4.

кислородсодержащие соединения углерода

Если же создать условия для повышения температуры , к примеру, уменьшить теплоотвод (внутри толстого слоя горящего угля, в том числе в доменной печи), то протекают реакции:С + О2 = СО2,СО2 + С = 2СО.

Так же образуется в случаях:

- окисления биохимических процессов, дыхания, гниения,

- сгорания метана

CH4+O2=CO2+2H2O

Кремний горит в кислороде, образуя известный уже вам диоксид кремния, или оксид кремния(1У):

Si+ 02 = SiO2

В отличие от углеводородов силан на воздухе самовоспламеняется и сгорает с образованием диоксида кремния и воды:

SiH4 + 202 = SiO2 + 2Н2О

Билет№19.

Мета́ллы (от лат. metallum — шахта, рудник) — группа элементов, в виде простых веществ обладающих характерными металлическими свойствами, такими как высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск. В периодической системе элементов в главных подгруппах металлы располагаются левее диагонали, проходящие от В к At. Все элементы побочных подгрупп, лантаниды и актиниды являются металлами.

Из 118 химических элементов, открытых на данный момент к металлам к металлам, возможно, относится 96 элементов.

Характерные свойства металлов:

Металлический блеск (характерен не только для металлов: его имеют и неметаллы иод и углерод в виде графита)

Хорошая электропроводность

Возможность лёгкой механической обработки (германий и висмут-непластичны)

Высокая плотность (обычно металлы тяжелее неметаллов)

Высокая температура плавления (исключения: ртуть, галлий и щелочные металлы)

Большая теплопроводность

В реакциях чаще всего являются восстановителями.

Твёрдость:Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью.

Пластичность:Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними. Самыми пластичными являются золото, серебро и медь.

Электропроводность:Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля. Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность.

Измекнения в периодах и группах: В периоде металлические свойства ослабевают (слева направо), так как увеличивается количество электронов на внешнем энергетическом уровне и атому становится всё труднее отдавать электроны (основное свойство атомов металлов) и легче их принимать.

В группе металлические свойства усиливаются (сверху вниз), так как радиус, по которому движутся внешние электроны увеличивается, а следовательно притяжение между ядром и электронами становится меньше - внешние электроны легче отдаются.

Металл как элемент: это вещества, обладающие высокой электропроводностью и теплопроводностью, ковкостью, пластичностью и металлическим блеском. Эти характерные свойства металла обусловлены наличием свободно перемещающихся электронов в его кристаллической решетке.

Металл как вещество: Электротехнические материалы:Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов .

Инструментальные материалы:Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твёрдые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика.

Билет№20.

s- и р-металлы :s-металлы расположены в 1 и 2 группах Периодической системы химических элементов, р-металлы – в 13-16 группах. В группах s- и р-металлов число электронов на внешнем энергетическом уровне не изменяется.

Нахождение в природе: Литий по геохимическим свойствам относится к крупноионным литофильным элементам, в числе которых калий, рубидий и цезий.

Содержание лития в верхней континентальной коре составляет 21 г/т, в морской воде 0,17 мг/л

Натрия в земной коре 25 кг/т. Содержание в морской воде в виде соединений — 10,5 г/л. Соли ― NaCl ― хлорид натрия ― сырье для получения натрия, гидроксида натрия, хлора, соляной кислоты; 

Калий -В свободном состоянии не встречается. Породообразующий элемент, входит в состав слюд, полевых шпатов.Калий входит в состав всех клеток.калия в земной коре содержится 2,4 % . Концентрация в морской воде 380 мг/л.

Физические свойства:

Калий и натрий ― мягкие серебристые металлы (режутся ножом). Обладают высокой тепло- и электропроводностью, окрашивают пламя в характерные цвета: К ― в бледно-фиолетовый цвет, Na ― в желтый цвет.

Химические свойства:

Калий и натрий ― сильные восстановители. На воздухе очень активно реагируют с кислородом и парами воды, поэтому их хранят в запаянных сосудах или в керосине.

Калий и натрий важны для всех живых организмов. Калий необходим для нормальной работы мышечных клеток и нервной системы животных и человека, в растениях способствует процессу фотосинтеза и стимулирует процесс прорастания семян. Ионы натрия обеспечивают поддержание водного режима организма. Раствор NaCl (~1%-ный) называют физиологическим раствором, применяют для внутривенных вливаний при больших кровопотерях.

Билет №21. d-блок-элементы также известны как переходные металлы или переходные элементы. Однако точные границы, отделяющие переходные металлы от остальных групп химических элементов, еще не проведены.

Отличаются высокой твердостью, тугоплавкостью, значительной электропроводностью.

особенности d – элементов: большой выбор их валентных состояний и, как правило, широкие пределы изменения окислительно-восстановительных и кислотно-основных свойств. Полярность связей в соединениях с ростом степени окисления уменьшается.

особенности d – элементов: большой выбор их валентных состояний и, как правило, широкие пределы изменения окислительно-восстановительных и кислотно-основных свойств. Полярность связей в соединениях с ростом степени окисления уменьшается. Для степени окисления (1 и 2) связь близка к ионной.

Все переходные элементы имеют следующие общие свойства:

Небольшие значения электроотрицательности.

Переменные степени окисления. Почти для всех d-элементов, в атомах которых на внешнем ns-подуровне находятся 2 валентных электрона, известна степень окисления +2.

Начиная с d-элементов III группы Периодической системы химических элементов, элементы в низшей степени окисления образуют соединения, которые проявляют основные свойства, в высшей — кислотные, в промежуточной — амфотерные.

Нахождение:

Соединения меди часто встречаются в природных веществах, В минерале куприте содержится оксид Cu20.Среди других природных соединений меди отметим халькопирит (медный колчедан) CuFeS2, ковелин CuS, малахит СuСО3 Сu(ОН)2.

Исходным сырьем для промышленного получения меди главным образом сульфидные руды.

Среднее содержание серебра в земной коре (по Виноградову) — 70 мг/т.Серебро - редкий элемент (его кларк - процентное содержание по массе - в земной коре составляет 7х10 -6 %). В природе встречается как в самородном виде (крайне редко), так и в виде самостоятельных минералов, которых. Основные из них - аргентит (или "серебряный блеск"), пираргидрит, полибазит, прустит, стефанит.

Золото (Au) - очень редкий металл.В среднем в 1 км3 содержится 12 т золота.Самородное золото часто представляет собой его природный сплав с серебром, называемый электрумом. Присутствие в самородном золоте примесей серебра.Возможностью его нахождения в водных растворах в виде комплексных соединений, главным образом гидроксохлоридных [AuCl2(OH)2]- и гидросульфидных [Au(HS)]-, а также в виде металлоорганических (гумидных) комплексов.

Билет№ 22.

Органические соединения, органические вещества — класс химических соединений, в состав которых входит углерод (за исключением карбидов, угольной кислоты, карбонатов, оксидов углерода и цианидов).

Характеристика: Углерод в органических соединениях, как правило, образует устойчивые структуры, в основе которых лежат углерод-углеродные связи. В способности образовывать такие структуры углерод не имеет себе равных среди других элементов. Также атом углерода может являться частью радикала (CH3-NH-CH3) или выступать в качестве «центрального» атома .

Большинство органических молекул состоит из двух частей: фрагмента, который в ходе реакции остаётся без изменения, и группы, подвергающейся при этом превращениям. В связи с этим определяется принадлежность органических веществ к тому или иному классу и ряду соединений.Органические соединения входят в состав биологических тканей и являются основой жизни на Земле.

Главные положения теории Бутлерова:

1.Атомы в молекулах соединены друг с другом в определённой последовательности. Изменение этой последовательности приводит к образованию нового вещества с новыми свойствами.

2.Соединение атомов происходит в соответствии с их валентностью.

3.Свойства веществ зависят не только от их состава, но и от «химического строения» , то есть от порядка соединения атомов в молекулах и характера их взаимного влияния. Наиболее сильно влияют друг на друга атомы, непосредственно связанные между собой.

Номенклатура органических соединений:

Алифатические соединения

Алифатические соединения — органические вещества, не содержащие в структуре ароматических систем.

Углеводороды — Алканы — Алкены — Диены или Алкадиены — Алкины — Галогенуглеводороды — Спирты — Меркаптаны — Простые эфиры — Альдегиды — Кетоны — Карбоновые кислоты — Сложные эфиры — Углеводы или сахара — Нафтены — Амиды — Амины — Липиды — Нитрилы

Ароматические соединения

Ароматические соединения, или арены, — органические вещества, в структуру которых входит одна (или более) ароматическая циклическая система

Полимеры

Полимеры представляют собой особый вид веществ, также известный как высокомолекулярные соединения.

Изомеры, химические соединения, одинаковые по составу и молекулярной массе, но различающиеся по строению и свойствам.

Классфификация: Основные классы органических соединений биологического происхождения — белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты — содержат, помимо углерода, преимущественно водород, азот, кислород, серу и фосфор. Именно поэтому «классические» органические соединения содержат прежде всего водород, кислород, азот и серу — несмотря на то, что элементами, составляющими органические соединения, помимо углерода могут быть практически любые элементы.

Соединения углерода с другими элементами составляют особый класс органических соединений — элементоорганические соединения.

Гомологический ряд — ряд химических соединений одного структурного типа (например, алканы или алифатические спирты — спирты жирного ряда), отличающихся друг от друга по составу на определенное число повторяющихся структурных единиц — так называемую «гомологическую разность». Чаще всего это метиленовые звенья: …—СН₂—… Простейший пример гомологического ряда — низшие гомологи алканов (общая формула С_nH_2n+2): метан CH₄, этан C₂H_6.

_{Билеты№23-24.}

_{Углеводоро́ды — органические соединения, состоящие исключительно из атомов углерода и водорода. Углеводороды считаются базовыми соединениями органической химии, все остальные органические соединения рассматривают как их производные.}

_{Непредельные углеводороды — углеводороды с открытой цепью, в молекулах которых между атомами углерода имеются двойные или тройные связи. Непредельные углеводороды способны к реакциям присоединения по двойным и тройным связям в открытой цепи.}

Билет№25.

Спиртами называют производные углеводородов, содержащие группу (или несколько групп) -OH, называемую гидросильной группой или гидросилом. По числу гидросильных групп, содержащихся в молекуле, спирты делятся на одноатомные, двухатомные, трехатомные и многоатомные. Подобно предельным углеводородам, одноатомные спирты образуют закономерно построенный ряд гомологов: CnH2n+1H (алканы); CnH2n+1OH (спирты).Как и в других гомологических рядах, каждый член ряда отличается по составу от предыдущего и последующих членов на гомологическую разность (-CH2-). При переходе от низших к в высшим членам ряда процентное содержание кислорода резко уменьшается, а углерода увеличивается. В зависимости от того, при каком атоме углерода находится гидроксил, различают первичные, вторичные и третичные спирты. В молекулах первичных спиртов содержится группа -CH2OH, связанная с одним радикалом, или атомом водорода у метанола. Для вторичных спиртов- CH-OH. Соответственно, для третичных- C-OH.

Билет№26. Альдегиды и кетоны относятся к карбонильным органическим соединениям.  Карбонильными соединениями называют органические вещества, в молекулах которых имеется группа >С=О (карбонил или оксогруппа).

Общая формула карбонильных соединений:

В зависимости от типа заместителя Х эти соединения подразделяют на: альдегиды ( Х = Н ); кетоны ( Х = R, R' ); карбоновые кислоты ( Х = ОН ) и их производные ( Х = ОR, NH₂, NHR, Hal и т.д.).  Альдегиды - органические соединения, в молекулах которых атом углерода карбонильной группы (карбонильный углерод) связан с атомом водорода. Общая формула:   R–CН=O  или

R = H, алкил, арил

Функциональная группа –СН=О называется альдегидной.  Кетоны - органические вещества, молекулы которых содержат карбонильную группу, соединенную с двумя углеводородными радикалами. Общие формулы:   R₂C=O,  R–CO–R'  или

R, R' = алкил, арил