
- •Черепкова и. А.. Химико-технологические системы
- •Содержание
- •Введение
- •Тема 1. Химико-технологические процессы и химико-технологические системы
- •1. 1. Классификация химических веществ.
- •Номенклатура химических соединений
- •1. 1. Основные классы неорганических соединений
- •1. 1. 2. Основы номенклатуры неорганических веществ
- •1. 1. 2. 1. Общие положения
- •1. 1. 2. 2. Номенклатура простых веществ
- •1. 1. 2. 3. Номенклатура сложных веществ
- •1. 1. 2. 3. 1. Бинарные соединения
- •1. 1. 2. 3. 2. Многоэлементные соединения
- •1. 1. 2. 4. Тривиальные названия веществ и смесей
- •Тривиальные названия индивидуальных веществ
- •Тривиальные названия смесей и растворов
- •Тема 2. Химическая термодинамика
- •2. 1. Расчет тепловых эффектов химических реакций с использованием стандартных термодинамических функций.
- •2. 2. Расчет изменения энтропии и энергии Гиббса в химических процессах
- •3. Термодинамический анализ возможности протекания химического процесса
- •Тема 3. Химическое равновесие
- •3. 1. Расчет термодинамических и практических констант равновесия
- •2. Расчет глубины и степени превращения исходных веществ, выхода продукта и равновесного состава.
- •3. 3. Влияние концентрации реагентов, внешнего давления и температуры на химическое равновесие.
- •Тема 4. Фазовые равновесия
- •4. 1. Построение и анализ диаграмм температура – состав
- •4. 1. 1. Метод физико-химического анализа. Диаграммы состав – свойство
- •4. 1. 2. Диаграммы температура – состав для идеальных и растворов
- •4. 1. 3. Диаграммы температура – состав для неидеальных растворов
- •4. 1. 4. Правило рычага
- •4. 1.5. Разделение бинарных растворов
- •5. Многовариантные расчетные задания
- •Библиографический список
1. 1. 2. 2. Номенклатура простых веществ
Простыми называются вещества, образованные атомами одного элемента. Названия простых веществ, как правило, совпадают с названиями соответствующих элементов (золото, серебро, медь).
Для
аллотропных модификаций простых
веществ с известными молекулярными
формулами в названиях
число атомов в молекулах указывается
с помощью числовых
приставок. Аллотропия
– это способность химического
элемента образовывать несколько
простых веществ. Если
число атомов
элемента в молекуле простого вещества
неопределенно, то оно
обозначается приставкой поли-.
Концевые
гласные числовых
приставок в названиях сохраняются.
Полиморфные модификации
твердых простых веществ допускается
обозначать
греческими буквами: альфа (α), бета (β),
гамма (
),
дельта
(δ) и т. д., начиная с низкотемпературной
модификации.
Таблица 2.
Систематические и традиционные названия некоторых
простых веществ
Формула
|
Название |
|
систематическое |
Традиционное |
|
H |
Моноводород |
Атомный водород |
H2 |
Диводород |
Молекулярный водород |
O2 |
Дикислород |
Молекулярный кислород |
O3 |
Трикислород |
Озон |
S8 |
Октасера |
Кристаллическая сера |
Sn |
Полисера |
Аморфная сера |
P4 |
Тетрафосфор |
Белый фосфор |
α-Sn |
α-Олово |
Серое олово |
β-Sn |
β-Олово |
Белое олово |
1. 1. 2. 3. Номенклатура сложных веществ
Согласно правилам систематической номенклатуры формула химического соединения разделяется на условно электроположительную (катион) и условно электроотрицательную (анион) составляющие части. Первая из них ставится в формуле слева, а вторая – справа. Название химического соединения читается справа налево, т. е. сначала называется его электроотрицательная часть в именительном падеже, затем называется электроположительная часть в родительном падеже. При этом в названии одноэлементной электроотрицательной сотавляющей к корню названия соответствующего элемента добавляется суффикс -ид, а в случае многоэлементной – суффикс –ат. Например: NaCl - хлорид натрия; CuSO4 – сульфат меди.
1. 1. 2. 3. 1. Бинарные соединения
В формулах бинарных соединений, образованных атомами металла и неметалла, на первом месте стоит металл (как элемент более электроположительный). Например: СuС12, Na2S, Сг2Оз. В формулах соединений, где оба элемента являются неметаллами, на первом месте располагается тот из них, который имеет меньшую электроотрицательность, например, SO2, OF2, CS2. Исключение составляют некоторые соединения азота с водородом. Традиционное написание оставлено, например, для формул аммиака NH3, гидразина N2H4.
Оксиды
Оксидами называются бинарные соединения, в которых одним из элементов является кислород. В молекулах оксидов (кроме OF2) кислород является электроотрицательной частью. По химическим свойствам солеобразующие оксиды делятся на три группы: основные, кислотные и амфотерные.
Основными являются оксиды, которым соответствуют основания, например, оксиды щелочных и щелочноземельных металлов. Основные оксиды образуются только металлами.
Кислотными называются оксиды которым соответствуют кислоты, например, СО2, P2O5.
Кислотные оксиды образуются неметаллами и некоторыми металлами, проявляющими высокие степени окисления.
Амфотерными называются оксиды, которые в зависимости от условий проявляют или основные, или кислотные свойства, например, ZnO, Al2O3 др. Амфотерные оксиды с водой непосредственно не взаимодействуют, но они реагируют с кислотами и основаниям:
ZnO + 2HCl = ZnCl2 + HCl
ZnO + 2NaOH + H2O = Na2 [Zn (ОН)4]
Оксиды, не образующие солей, т. е. не проявляющие ни основных, ни кислотных, ни амфотерных свойств, называются безразличными или индифферентными.
Во всех оксидах в качестве электроотрицательной составляющей (аниона) выступают атомы кислорода. Приставка моно- в названиях электроположительных составляющих. (катионов) всегда опускается. Примеры систематических названий оксидов даны в табл. 3. Не рекомендуется применять старую номенклатуру оксидов неметаллов (ангидрид кислоты).
В состав некоторых оксидов входят два различных металлических элемента, точнее два атома одного и того же элемента, в разных степенях окисления. Такие бинарные соединения называются двойными оксидами. В формулах двойных оксидов (см. примеры 6 – 7, табл. 3) катионы выдёляются круглыми скобками. Металлические элементы в названиях металлических оксидов перечисляются через дефис. Применение брутто-формул типа Fe3O4 должно быть ограничено.
Примеры систематических названий соединений, содержащих пероксид-, надпероксид-, озонид- ионы см. в табл.3 (примеры 8 – 10).
Галогениды
Галогенидами называются бинарные соединения, в которых электроотрицательной составляющей являются атомы галогенов фтора, хлора, брома, йода. Не рекомендуется применение термина «галиды». Примеры систематических названий галогенидов даны в табл. 4.
Водные растворы галогенидов водорода рассматриваются как бескислородные кислоты и соответственно называются: HF(aqua) – фтороводородная; HCl(aqua) – хлороводородная водородная кислота; HBr(aqua) – бромоводородная кислота; HI (aqua) - йодоводородная кислота.
Таблица 3.
Систематические названия оксидов
№ п.п. |
Формула |
Название |
1 |
H2O |
Оксид водорода (вода) |
2 |
SO3 |
Оксид серы (VI), триоксид серы (серный ангидрид) |
3 |
N2O |
Оксид диазота |
4 |
P2O5 |
Оксид фосфора (V) |
5 |
Cu2O |
Оксид меди (I), оксид димеди |
6 |
(CaTi)O3 |
Триоксид титана-кальция |
7 |
|
Оксид дижелеза (III)-железа (II) |
8 |
H2O2 |
Пероксид водорода |
9 |
RbO2 |
Надпероксид рубидия |
10 |
NaO3 |
Озонид натрия |
Таблица 4.
Систематические названия галогенидов
№ п.п. |
Формула |
Название |
1 |
HF |
Фторид водорода (фтороводород) |
2 |
OF2 |
Фторид кислорода (II), дифторид кислорода |
3 |
SF6 |
Фторид серы (VI), гексафторид серы |
4 |
NF3 |
Фторид азота (III), трифторид азота |
5 |
CoF2 |
Фторид кобальта (II), дифторид кобальта |
6 |
AlCl3 |
Хлорид алюминия (III), хлорид алюминия |
7 |
SiCl4 |
Хлорид кремния (IV), тетрахлорид кремния |
8 |
Hg2Cl2 |
Дихлорид диртути |
9 |
HgBr2 |
Бромид ртути (II), дибромид ртути |
10 |
NbBr5 |
Бромид ниобия (V), пентабромид ниобия |
11 |
S2I2 |
Дийодид дисеры |
12 |
SnI2 |
Йодид олова (II), дийодид олова |
13 |
K(I)3 |
Трийодид (1 - ) калия |
14 |
Nb6I11 |
Ундекайодид гексаниобия |
15 |
SiBr2F2 |
Дифторид-дибромид кремния |
16 |
PCl3F2 |
Дифторид-трихлорид фосфора |
17 |
SOF2 |
Дифторид-оксид серы (тионилфторид) |
18 |
SCl2O |
Оксид-дихлорид серы (тионилхлорид) |
19 |
SCl(O)F |
Фторид-оксид-хлорид серы |
Халькогениды (сульфиды, селениды, теллуриды)
Электроотрицательную часть сульфидов, селенидов, теллуридов составляют соответственно сера, селен, или теллур. Примеры систематических названий халькогенидов приведены в табл. 5. Водные растворы водородных соединений серы, селена, теллура представляют собой бескислородные кислоты с соответствующими названиями: Н2S – сероводородная кислота; H2Se – селеноводородная кислота; Н2Те – теллуроводородная кислота.
Таблица 5.
Систематические названия сульфидов, селенидов, теллуридов
№ п.п. |
Формула |
Название |
1 |
Na2S |
Сульфид натрия |
2 |
ZnS |
Сульфид цинка |
3 |
Cu2S |
Сульфид меди (I), сульфид димеди |
4 |
Hg2Se |
Селенид ртути (II) |
5 |
AuTe2 |
Дителлурид золота |
6 |
Ag4Te |
Теллурид тетрасеребра |
7 |
Bi2Te2S |
Сульфид-дителлурид дивисмута |
8 |
(FeCu)S2 |
Дисульфид меди железа |
9 |
(K4Pt3)S6 |
Гексасульфид триплатины-тетраплатины |
10 |
Na(HS) |
Гидросульфид натрия |
Нитриды и фосфиды
Нитридами называются бинарные соединения азота с менее электроотрицательными элементами. За исключением нитридов некоторых металлов, они представляют собой твердые кристаллические вещества с высокими температурами плавления. Нитриды металлов имеют высокую твердость.
Бинарные соединения фосфора с менее электроотрицательными элементами называются фосфидами. Фосфиды неметаллов являются ковалентными соединениями, некоторые из них газообразны. Фосфиды металлов – твердые вещества.
Примеры систематических названий нитридов и фосфидов даны в табл. 6. Соединения фосфора с водородом традиционно рассматриваются как гидриды, поэтому эти соединения имеют специальные названия: РН3 — фосфин, Р2Н4 — дифосфан.
Карбиды
Карбидами называются бинарные соединения, в которых углерод соединен с менее электроотрицательными элементами. Карбиды неметаллов являются ковалентными соединениями с полимерной структурой. Карбиды переходных металлов представляют собой металлоподобные соединения, часто переменного состава. Все эти вещества характеризуются высокой твердостью, тугоплавкостью и химической инертностью. Примеры систематических названий карбидов см. в табл. 6.
Таблица 6.
Систематические названия нитридов, фосфидов, карбидов
№ п.п. |
Формула |
Название |
1 |
BN |
Мононитрид бора |
2 |
Mg3N2 |
Динитрид димагния |
3 |
Cl3N |
Нитрид хлора (I), нитрид трихлора |
4 |
Ca3P2 |
Дифосфид трикальция, фосфид кальция |
5 |
Fe3P |
Фосфид трижелеза |
6 |
K2P5 |
Пентафосфид дикалия |
7 |
TaC |
Карбид тантала |
8 |
CaC2 |
Дикарбид кальция, ацетилинид кальция |
9 |
Mg2C3 |
Трикарбид димагния |
10 |
B4C |
Карбид тетрабора |
Гидриды
Гидриды – соединения элементов с водородом. Это немногочисленная группа соединений. В соединениях водорода со щелочными и щелочноземельными металлами (NaH, СаН2) водород выступает в качестве аниона. Гидриды активных металлов – ковалентные соединения, которые разлагаются водой. Примеры систематических названий гидридов: LiH – гидрид лития; СаН2 – гидрид кальция; FeH2 – гидрид железа (II) или дигидрид железа.
Гидридам элементов IV и V групп главных подгрупп присвоены специальные названия с суффиксами -ан и -ин„ добавляемыми к корню латинского названия элемента: SiH4 – моносилан; SbH3 – cтибин; Si3H8 - трисилан; BiН3 – висмутин; АsН3 – арсин; As2H4 – диарсан.
Многочисленные гидриды бора имеют общее название бораны. Число атомов водорода в них указывается арабской цифрой в круглых скобках: B2H6 – диборан (6); В5Н11 – пентаборан (11).
Для бинарных соединений, в состав которых входят азот и водород, наряду с систематическими названиями сохранены специальные названия и традиционная форма записи формулы (в скобках систематические названия): NH3 – аммиак (нитрид водорода); N2H4 – гидразин (пернитрид. тетраводорода), диамид; HN3 – азидоводород (азид водорода).
Производные соединений азота с водородом имеют следующие названия: NH2OH – гидроксиламин; NH2C1 – хлорамин; NaNH2 – амид натрия; NH2CN – циамид; (NH2)2CO – карбамид (мочевина); (NH2)2CS – тиокарбамид; NH4Cl – хлорид аммония.