Вещества неорганические и органические. Состав органических веществ, особенности их свойств

При изучении неорганических веществ было установлено их многообразие. Действительно, все элементы периодической системы способны к взаимному соединению в самых различных сочетаниях. При этом образуются как простые, так и сложные вещества. Для многих простых веществ известны их аллотропные формы существования: углерод — в форме графита и алмаза и т.д. В настоящее время известно около 400 аллотропных видоизменений простых веществ. Многообразие сложных веществ обусловлено их различным качественным и количественным составом. Например, известно для азота пять форм оксидов: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5; для водорода две формы: Н2О и Н2О2 и др. С точки зрения теории строения атома количественный состав неорганических соединений определяется количеством электронов в электронной оболочке атома и количеством протонов и нейтронов в атомном ядре. Так, установлено существование разновидностей атомов химических элементов, ядра которых при одном и том же заряде обладают различной массой. Такие разновидности атомов названы изотопами. Например, для атомов калия известны три изотопные разновидности: 3919K; 4019K; 4119K. Итак, явления аллотропии и изотопии служат формами проявления многообразия неорганических соединений. Органических веществ в настоящее время описано около двух миллионов, и ежегодно ученые-химики всего мира синтезируют около 30000 новых веществ, в то время как неорганических веществ насчитывается несколько сотен тысяч. В этой связи возникает вопрос: как объяснить такое многообразие органических веществ?

Объясняется это следующим. Так как в состав молекул органических веществ в качестве обязательного элемента входит углерод, то, очевидно, он и определяет многообразие, свойства и особенности органических веществ. Углерод в периодической системе занимает положение между типичными металлами и неметаллами. Как по отношению к кислороду, так и к водороду он одинаково четырехвалентен. Его атомы способны соединяться с атомами большого числа других химических элементов. Кроме того, атомы углерода способны к взаимному соединению с образованием линейных, разветвленных и кольчатых цепочек, например:   При этом углеродные атомы связываются друг с другом с помощью простых (одинарных), двойных и тройных химических связей, например:   Химические связи в молекулах органических соединений преимущественно ковалентные. В состав молекул органических соединений входит водород, связь которого с атомом углерода ковалентна, а также кислород, азот, сера и другие элементы. Атомы водорода, непосредственно связанные с атомом углерода С—Н, менее реакционноспособны, чем связанные с кислородом или азотом: О—Н, N—Н и др. Поэтому химические превращения органических соединений в сравнении с неорганическими протекают значительно медленнее. Углеродистые соединения обильно распространены в окружающей нас природе. Они входят в состав растительного и животного мира, а значит, обеспечивают одежду, обувь, топливо, лекарство, пищу, красители и др. Повседневный опыт показывает, что почти все органические вещества, например растительные масла, животные жиры, ткани, древесина, бумага, природные газы и др., не выдерживают повышенных температур и относительно легко разлагаются или горят, в то время как большинство неорганических веществ не горят, выдерживают высокие температуры без разложения. Таким образом, органические вещества менее прочны, чем неорганические. Однако, несмотря на различие в свойствах органических и неорганических соединений, резкой грани между ними не существует. Ярким примером является первый в истории органической химии синтез органических веществ из неорганических. В 1828 году немецкому химику Ф. Вёлеру удалось искусственно получить мочевину. Исходным веществом при этом была неорганическая соль — цианид калия, при окислении которого образуется цианат калия: KCN+О=KOCN Обменным разложением KOCN с сульфатом аммония получается цианат аммония, который при нагревании превращается в мочевину:   В 1842 г. русский ученый Н. Н. Зинин синтезировал анилин, который получали раньше только из природного красителя. В 1854 г. французский ученый Бертло получил вещество, сходное с жирами, а в 1861 г. выдающийся русский химик А. М. Бутлеров — сахаристое вещество.

Билет№13

Классификация химических реакций

Быстрый переход

Классификация химических реакций.  Химические реакции по изменению числа исходных и конечных веществ подразделяют на: 1. Реакции соединения - реакции, при которых из двух или нескольких веществ образуется одно новое вещество: NH3 + HCl = NH4Cl CaO + CO2 = CaCO3 2. Реакции разложения - реакции, в результате которых из одного вещества образуется несколько новых веществ: C2H5Br = C2H4 + HBr Hg(NO3)2 = Hg + 2NO2 + O2 3. Реакции замещения - реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают в молекулах других веществ: Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4 Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 4. Реакции обмена - реакции, в результате которых два вещества обмениваются атомами или группировками атомов, образуя два новых вещества: CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O KCl + AgNO3 = AgClЇ + KNO3 По обратимости реакции делят на обратимые и необратимые. Реакции, протекающие в двух противоположных направлениях, называются обратимыми, а, соответственно, протекающие только в одном направлении - необратимыми. При необратимых реакций продукты реакции уходят из сферы реакции (выпадают в осадок, выделяются в виде газа), образуются малодиссоциирующее соединения или выделяется большое количество энергии Билет№14 Зависимость скорости химических реакций от природы реагирующих веществ В зависимости от активности реагирующих веществ химические реакции могут протекать с различной скоростью. Например, при поджигании «гремучей» смеси двух объемов водорода и одного объема кислорода происходит взрыв, т.е. реакция протекает очень быстро, мгновенно. А ржавление (коррозия) попавшего в землю стального гвоздя происходит медленно. Для того чтобы произошла реакция, т.е. чтобы образовались новые частицы, необходимо сначала разорвать или ослабить связи между атомами в исходных веществах. Разрыв химических связей всегда требует затраты энергии. Если сталкивающиеся частицы не обладают такой энергией, то их столкновение будет неэффективным, не приведет к образованию частицы нового вещества. Если же кинетическая энергия частиц достаточна для ослабления или разрыва связей, то столкновение может привести к перестройке атомов и к образованию нового вещества. Избыточная энергия, которой должны обладать молекулы (атомы, ионы, радикалы) для того, чтобы их столкновение могло привести к образованию нового вещества, называется энергией активации данной реакции (Ea). Энергия активации химических реакций может составлять от нескольких кДж/моль до 200-300 кДж/моль. Уважаемый посетитель сайта естественных и социально-гуманитарных наук! Помни, что пользуясь нашими шпаргалками, лекциями, семинарами и конспектами, Вы автоматически соглашаетесь с достоверностью данных на нашем образовательном сайте. Следует помнить и учитывать, что наш образовательный ресурс описывает основные научные данные о той или иной науке. Поэтому, будьте готовы к тому, что педагог, который Вас обучает может не согласиться с Вашей точкой зрения, ведь сколько людей, работающих в сфере науки - столько и мнений. Билет№15 Металлы как химические элементы

Подавляющее большинство (93 из 117) известных в настоящее время химических элементов относится к металлам. Атомы различных металлов имеют много общего в строении, а образуемые ими простые и сложные вещества имеют схожие свойства (физические и химические).

Положение в периодической системе и строение атомов металлов.

В периодической системе металлы располагаются левее и ниже условной ломаной линии, проходящей от бора к астату (см. таблицу ниже). К металлам относятся почти все s-элементы (за исключением Н, Не), примерно половина р-элементов, все d- и f-элементы (лантаниды и актиниды).

У большинства атомов металлов на внешнем энергетическом уровне содержится небольшое число (до 3) электронов, только у некоторых атомов р-элементов (Sn, Pb, Bi, Ро) их больше (от четырех до шести). Валентные электроны атомов металлов слабо (по сравнению с атомами неметаллов) связаны с ядром. Поэтому атомы металлов относительно легко отдают эти электроны другим атомам, выступая в химических реакциях только в качестве восстановителей и превращаясь при этом в положительно заряженные катионы:

Me — пе^– = Меⁿ⁺.

В отличие от неметаллов для атомов металлов характерны только положительные степени окисления от +1 до +8.

Легкость, с которой атомы металла отдают свои валентные электроны другим атомам, характеризует восстановительную активность данного металла. Чем легче атом металла отдает свои электроны, тем он более сильный восстановитель. Если расположить в ряд металлы в порядке уменьшения их восстановительной способности в водных растворах, мы получим известный нам вытеснительный ряд металлов, который называется также электрохимическим рядом напряжений (илирядом активности) металлов (см. таблицу ниже).

Распространенность металлов в природе.

В первую тройку наиболее распространенных в земной коре (это поверхностный слой нашей планеты толщиной примерно 16 км) металлов входят алюминий, железо и кальций. Менее распространены натрий, калий, магний. В таблице ниже приведены массовые доли некоторых металлов в земной коре.

железо и кальций. Менее распространены натрий, калий, магний. В таблице ниже приведены массовые доли некоторых металлов в земной коре.