- •«Неорганическая химия» Часть I
- •Общие методические рекомендации по изучению дисциплины
- •Содержание дисциплины
- •Часть I. Общая химия Тема 1. Основные понятия и теоретические представления в химии
- •Тема 2. Классификация и номенклатура неорганических веществ.
- •Тема 3. Строение вещества: атомы, молекулы, жидкие, твердые вещества.
- •Тема 4. Элементы химической термодинамики. Химическое равновесие
- •Тема 5. Кинетика. Механизмы химических реакций.
- •Тема 6 Растворы. Кислотно-основные равновесия.
- •Тема 7. Основы электрохимии. Окислительно-восстановительные реакции
- •Тема 8. Комплексные соединения
- •1. Основные понятия и теоретические представления в химии
- •1.1. Основные законы атомно-молекулярного учения
- •«Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе продуктов реакции».
- •1.2. Газовые законы химии
- •Нормальные условия
- •Примеры решения задач
- •2. Классификация и номенклатура неорганических соединений
- •2.1. Классификация неорганических соединений
- •1 ‑ Моно 4 ‑ тетра 7 ‑ гепта 10 ‑ дека
- •2 ‑ Ди 5 ‑ пента 8 ‑ окта 11 ‑ ундека
- •3 ‑ Три 6 ‑ гекса 9 ‑ нона 12 ‑ додека
- •2.3. Структурно-графические формулы веществ
- •2.4. Общие химические свойства основных классов неорганических веществ
- •2.5. Генетическая связь между важнейшими классами неорганических соединений
- •3. Строение вещества
- •3.1. Современные представления о строении атома.
- •3.2. Основные характеристики атомов
- •3.3. Химическая связь
- •Метод валентных связей (мвс)
- •Гибридизация атомных орбиталей
- •Ориентационное взаимодействие
- •Индукционное взаимодействие
- •Дисперсионное взаимодействие
- •3.5. Агрегатное состояние вещества
- •Контрольные задания
- •4. Химическая термодинамика
- •Примеры решения задач
- •Контрольные задания
- •5. Химическая кинетика. Скорость химических реакций
- •5.1. Понятие скорости химической реакции
- •5.2. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ.
- •5.3. Влияние температуры на константу скорости реакции
- •5.4. Кинетика обратимых реакций
- •5.5. Влияние внешних условий на химическое равновесие
- •Примеры решения задач
- •Контрольные задания
- •6. Растворы. Кислотно-основные равновесия
- •6.1. Концентрация растворов
- •6.2. Растворы неэлектролитов
- •6.3. Растворы электролитов. Теория электролитической диссоциации
- •6.4. Ионизация воды. РН растворов
- •6.5. Растворимость малорастворимых электролитов. Произведение растворимости.
- •6.6. Ионные реакции в растворе
- •6.7. Гидролиз солей
- •Примеры решения задач
- •Контрольные задания
- •7. Окислительно-восстановительные реакции. Основы электрохимии
- •7.1. Расчет степени окисления элемента
- •7.3. Классификация окислительно-восстановительных реакций
- •7.4. Критерий протекания окислительно-восстановительных реакций. Электродный потенциал
- •7.5. Факторы, влияющие на значение электродного
- •Если принять стандартными все концентрации, кроме рН, то:
- •7.6. Превращения энергии в электрохимических системах
- •7.7. Электролиз
- •Примеры решения задач
- •Контрольные задания
- •8. Комплексные соединения
- •8.1. Основные понятия
- •8.2. Номенклатура комплексных соединений
- •8.3. Изомерия комплексных соединений
- •8.4. Устойчивость комплексных соединений в растворе
- •Приложение
- •Перечень вопросов, выносимых на экзамен Общая химия (первый семестр)
- •Основные химические понятия: атомная и молекулярная масса, моль, молярная масса, эквивалент, эквивалентная масса, степень окисления элемента, валентность, фаза.
- •Литература
- •Оглавление
1 ‑ Моно 4 ‑ тетра 7 ‑ гепта 10 ‑ дека
2 ‑ Ди 5 ‑ пента 8 ‑ окта 11 ‑ ундека
3 ‑ Три 6 ‑ гекса 9 ‑ нона 12 ‑ додека
Числительные более 12 указываются арабскими цифрами через дефис и читаются как количественные числительные. Неопределенное число атомов обозначается приставкой «поли». Для твердых полиморфных модификаций допускается их обозначение греческими буквами: α, b, g, d и т.д., начиная с низкотемпературной модификации (табл. 1).
Таблица 1 - Названия простых веществ
Символ |
ИЮПАК |
Тривиальное (традиционное) название |
Н |
моноводород |
атомарный водород |
Н2 |
диводород |
молекулярный водород |
О3 |
трикислород |
озон |
Р4 |
тетрафосфор |
белый фосфор |
Рn |
полифосфор |
черный фосфор |
S8 |
цикло-октасера |
кристаллическая сера, построенная из циклических молекул S8 (λ-сера) |
α-S |
α-cера |
сера ромбическая |
β-S |
β-сера |
сера моноклинная |
Sn |
катена-полисера |
μ-сера пластическая, построенная из полимерных цепных молекул |
Название простых ионов. Название простых катионов строится из слова “катион” в именительном падеже и русского названия элемента в родительном падеже, если катион одноатомный. В случае необходимости римской цифрой в скобках указывают степень окисления элемента (табл. 2).
Если катион многоатомный, то стехиометрические отношения можно выражать с помощью системы Штока или системы Эванса-Бассета (табл. 3).
Названия анионов строятся из корня латинского названия элемента, суффикса «ид» и слова «ион». Например, Н- ‑ гидрид-ион, N3- ‑ нитрид-ион. S22- ‑ дисульфид (2-)-ион, J3- ‑ трииодид (1-)-ион.
Таблица 2 ‑ Названия одноатомных катионов
Катион |
Международная номенклатура ИЮПАК |
Русский вариант ИЮПАК |
Н+ |
водород катион |
катион водород |
Fe2+ Fe3+ |
железо (II) катион железо (III) катион |
катион (ион) железо (II), (читается ион железо два) катион (ион) железо (III) |
Таблица 3 ‑ Названия многоатомных катионов
Катион |
Русский вариант ИЮПАК |
|
система Штока |
система Эванса-Бассета |
|
Н2 + |
катион диводорода (I) |
ион диводорода (1+) (читается: ион диводорода один плюс) |
Hg2 2+ |
катион диртути (II) |
ион диртути (2+) |
О2 + |
катион дикислорода (I) |
ион дикислорода (1+) (катион диоксигенила) |
Названия сложных катионов и анионов. Названия сложных ионов строятся по принципам номенклатуры комплексных соединений (например, NH), в которых различают центральный атом (N) и атомы или молекулы, или ионы, связанные с ним, т.е. лиганды (от лат. liqare ‑ связывать, соединять) (Н).
Некоторым катионам и анионам вместо систематических названий даны специальные:
N2H5+ ‑ катион гидразиния (1+), VO2+ ‑ катион ванадил,
NO2 + ‑ катион нитрил, ОН- ‑ гидроксид-ион,
CN- ‑ цианид-ион, CN ‑ цианамид-ион,
NCS- ‑ тиоцианат-ион, O‑ озонид-ион,
О‑ пероксид-ион, О ‑ надпероксид-ион или гипероксид-ион,
Катионы, образованные некоторыми элементами с водородом и включающие большее число атомов водорода, чем требуется по правилу нейтральности, носят групповое название ‑ ониевые катионы. Их специальные названия:
H2F+ ‑ катион фторония, H3O+ ‑ катион оксония,
H3S+ ‑ катион сульфония, NH 4+ ‑ катион аммония,
PH4+ ‑ катион фосфония, AsH4+ ‑ катион арсония,
Названия сложных веществ. Химическая формула сложного вещества включает в себя условно электроположительную составляющую, или реальный катион, и условно электроотрицательную составляющую, или реальный анион, причем катион в формуле ставится на первое место, анион ‑ на второе. Исключение: NH2OH, NH3 и N2H4. Если катионов или анионов несколько, то первым пишется ион менее электроотрицательного элемента, например: KNaCl2, NaNH4Cl2, BiClO, Ba2(SeO4)(SO4).
Названия электроотрицательных и электроположительных составляющих в сложных веществах строятся так же, как названия свободных анионов и катионов, лишь слова “ион” и “катион” опускаются.
Составлять систематическое название сложного вещества, например Mn2O7, можно двумя способами: 1) используя числовые приставки: гептаоксид димарганца; 2) указывая степень окисления менее электроотрицательного элемента: оксид марганца (VII) ‑ способ Штока. Названия, построенные по второму способу, менее громоздки, но первый способ более универсален и точен. Например, нельзя назвать по методу Штока соединение Fe3C. Или другой пример ‑ бромид ртути (I) отвечает формуле HgBr, а не истинной молекулярной формуле вещества Hg2Br2. Используя первый способ построения названия, эти соединения определяют, соответственно, как карбид трижелеза и дибромид диртути, т.е. однозначно. Оба способа построения названия используют в зависимости от целесообразности: PtCl ‑ монохлорид платины, (NO)NO2 ‑ диоксонитрат (III) нитрозила, H2S2O2 ‑ диоксодисульфат диводорода, Cr23C6 ‑ гексакарбид 23-хрома.
При наличии нескольких электроотрицательных или электрополо-жительных составляющих их названия перечисляют в алфавитном порядке, что не всегда соответствует формуле, и пишут через дефис: FeCuS2 ‑ дисульфид железа-меди, AsOF3 – оксид-трифторид мышьяка, Sr(HS)Cl – гидросульфид-хлорид стронция, V3O5(OH)4 ‑ тетрагидроксид-пентаоксид триванадия. Для интерметаллических соединений названия состоят из одного слова: AuCu3 ‑ золототримедь.
Для однозначного обозначения веществ одинакового состава, но с разным расположением атомов в названиях указывают химическим символом (через дефис) тот элемент, который присоединен к другой составляющей, например, НОСN ‑ цианат-О водорода, HNCO ‑ цианат-N водорода, HCNO ‑ цанат-С водорода.
Название гидратов. Название гидратов начинается со слова “гидрат” с указанием, если нужно, числа молекул воды греческим числительным:
NH3.H2O ‑ гидрат аммиака, FeSO4.7H2O ‑ гептагидрат сульфата железа (II), Fe2O3.nH2O ‑ полигидрат оксида железа (III).
Если состав гидратов более сложный, то название начинают со слова “гидрат” без числовых приставок, а в конце указывают в круглых скобках арабскими цифрами в виде дроби стехиометрическое соотношение составных частей, причем первая цифра отвечает содержанию воды, например: 2NH3.H2O ‑ гидрат аммиака (1/2), 3CdSO4.8H2O ‑ гидрат сульфата кадмия (8/3). В случае клатратов, наоборот, вторая цифра отвечает содержанию воды, например, 6Br2.46H2O ‑ дибром-вода (6/46).
Название гидридов. Большинство гидридов называют, добавляя к корню латинского названия суффикс -ан; если число неводородных атомов превышает единицу, то его указывают числовой приставкой, например: H2S ‑- сульфан, ВН3 ‑ боран, H2S2 ‑ дисульфан, В2Н6 ‑ диборан. Исключение составляют вода, галогеноводороды, аммиак и остальные гидриды элементов УА группы (при образовании названия последних используется суффикс -ин, например: PH3 – фосфин).
Название бескислородных кислот. Водные растворы бинарных соединений водорода с галогенами и халькогенами являются кислотами. Их название строится из названия элемента, окончания “о” и слов “водородная кислота”: НСl(aq) ‑ хлороводородная кислота (aq ‑ aqua ‑ вода в качестве растворителя), H2Te2(aq) ‑ теллуроводородная кислота.
Аналогично строятся названия водных растворов псевдогалогенидов водорода, например: HCN(aq) ‑ циановодородная кислота, HN3(aq) ‑ азидоводородная кислота, HNCS(aq) ‑ тиоциановодородная кислота.
Название оксокислот и их солей. Систематическое название строится из слов «водород» или «кислота» и названия кислотного остатка по принципу названий комплексных соединений. Например: H2SO4 ‑ тетраоксосульфат (VI) водорода, или тетраоксосерная (VI) кислота; H2MnO4 ‑ тетраоксомарганцовая (VI) кислота, или тетраоксомарганганат (VI) водорода; H3MnO4 ‑ тетраоксомарганцовая (V) кислота, или тетраоксомарганат (V) водорода.
Названия наиболее распространенных кислот остаются традиционными. Если элемент образует оксокислоту в высшей или единственной степени окисления, то ее название состоит из корня русского названия элемента (или группы элементов) и суффикса ‑ ная, овая, евая. Hазвания кислот, которые элемент образует не в высшей степени окисления, строятся аналогично, но используются суффиксы ‑ ов, ист, новат, или новатист, в зависимости от возможной степени окисления элемента.
Если элемент в одной и той же степени окисления образует кислоты, различающиеся по “содержанию воды”, то названия кислот (а также их солей) начинаются с префиксом орто-, мезо- или мета-, смысл которых ясен из примеров: H5JO6 ‑ ортойодная кислота, H3JO5 ‑ мезойодная кислота, HJO4 ‑ метайодная кислота, H3PO4 ‑ ортофосфорная кислота, HPO3 ‑ метафосфорная кислота (табл. 5).
Таблица 5- Традиционные названия кислот и кислотных остатков
Формула кислоты |
Традиционное название кислоты |
Название кислотного остатка |
Графическая формула кислоты |
1 |
2 |
3 |
4 |
H3AsO4 |
ортомышьяковая |
ортоарсенат |
|
H3AsO3 |
ортомышьяковистая |
ортоарсенит |
|
H2CO3 |
угольная |
карбонат |
|
H2CrO4 |
хромовая |
хромат |
|
H2Cr2O7 |
дихромовая |
дихромат |
|
HClO |
хлорноватистая |
гипохлорит |
H-O-Cl |
HClO2 |
хлористая |
хлорит |
H-O-Cl=O
|
HClO3 |
хлорноватая |
хлорат |
|
HClO4 |
хлорная (перхлорная) |
перхлорат |
|
HMnO4 |
марганцовая |
перманганат |
|
Продолжение таблицы 5 |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
H2MnO4 |
марганцеватая |
манганат |
|
H2MnO3 |
марганцовистая |
манганит |
|
HNO3 |
азотная |
нитрат |
|
HNO2 |
азотистая |
нитрит |
O=N-O-H |
HOCN |
циановая |
цианат |
H-O-C≡N |
HNCO |
изоциановая |
изоцианат |
H-N=C=O |
H3РO4 |
ортофосфорная |
ортофосфат |
|
H4P2O7 |
дифосфорная |
дифосфат |
|
H2SO4 |
серная |
сульфат |
|
H2SO3 |
сернистая |
сульфит |
|
H2SO5 |
пероксомоносерная |
пероксосульфат |
|
H2S2O8 |
пероксодисерная |
пероксодисульфат |
|
H2S2O3 |
тиосерная |
тиосульфат |
Оксокислоты, содержащие два или более центральных атома, носят групповое название поликислот и в их конкретное название вводят соответствующую числительную приставку. Например: H2S2O7 ‑ дисерная кислота.
Традиционные названия средних солей образуют из названия кислотного остатка и катиона: FeSO3 – сульфит железа (III).
Традиционные названия основных солей (гидроксосолей) образуют, добавляя к наименованию аниона соответствующей средней соли приставку гидроксо-: Cu2(OH)2CO3 ‑ гидроксокарбонат меди (II).
Традиционные названия кислых солей образуют, добавляя к наименованию аниона соответствующей соли приставку гидро-: KHSO3 ‑ гидросульфит калия или сульфид калия-водорода, Na2H2P2O7 ‑ дигидродифосфат натрия или дифосфат (V) динатрия-диводорода.