CHEMIA OGLNA Klasyfikacja zwizkw nieorganicznych Wojciech Solarski Podrcznik

CHEMIA OGÓLNA Klasyfikacja związków nieorganicznych Wojciech Solarski

Podręcznik: Chemia dla inżynierów, pr. zb. pod red. J. Banaś, W. Solarski, ROZDZ. IV Internet: E-Chemia dla inżynierów www. chemia. odlew. agh. edu. pl

Klasyfikacja związków nieorganicznych TLENKI En. Om WODOROTLENKI KWASY SOLE METALI NIEMETALI

TLENKI METALI Men. Om Wzór Na 2 O Mg. O Ba. O Al 2 O 3 nazwa zalecana tlenek sodu tlenek magnezu tlenek baru tlenek glinu nazwa tradycyjna Pb. O 2 Fe. O Fe 2 O 3 Mn. O Mn 2 O 3 Sn. O 2 Cu 2 O Cu. O tlenek ołowiu(II) tlenek ołowiu(IV) tlenek żelaza(III) tlenek manganu(III) tlenek cyny(IV) tlenek miedzi(II) tlenek ołowiawy tlenek ołowiowy tlenek żelazawy tlenek żelazowy tlenek manganawy tlenek manganowy tlenek cynawy tlenek cynowy tlenek miedziawy tlenek miedziowy tlenek sodowy tlenek magnezowy tlenek barowy tlenek glinowy

TLENKI METALI Men. Om Wzór Na 2 O Mg. O Ba. O Al 2 O 3 nazwa zalecana tlenek sodu tlenek magnezu tlenek baru tlenek glinu nazwa tradycyjna Pb. O 2 Fe. O Fe 2 O 3 Mn. O Mn 2 O 3 Sn. O 2 Cu 2 O Cu. O tlenek ołowiu(II) tlenek ołowiu(IV) tlenek żelaza(III) tlenek manganu(III) tlenek cyny(IV) tlenek miedzi(II) tlenek ołowiawy tlenek ołowiowy tlenek żelazawy tlenek żelazowy tlenek manganawy tlenek manganowy tlenek cynawy tlenek cynowy tlenek miedziawy tlenek miedziowy tlenek sodowy tlenek magnezowy tlenek barowy tlenek glinowy

SYNTEZA TLENKÓW METALI 2 Mg + O 2 = Mg. O 4 Al + 3 O 2 = 2 Al 2 O 3 4 Fe + 3 O 2 = 2 Fe 2 O 3 REAKCJE TLENKÓW METALI K 2 O + H 2 O = 2 KOH Mg. O + H 2 O = Mg(OH)2 Fe 2 O 3 + H 2 O = brak reakcji Fe(OH)3

WODOROTLENKI. Me(OH)n Wzór nazwa systematyczna KOH Na. OH Ca(OH)2 wodorotlenek potasu wodorotlenek sodu wodorotlenek wapnia Sn(OH)2 Sn(OH)4 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Co(OH)2 Co(OH)3 Ni(OH)2 Ni(OH)3 wodorotlenek cyny(II) wodorotlenek cyny(IV) wodorotlenek żelaza(III) wodorotlenek kobaltu(III) wodorotlenek niklu(III) nazwa tradycyjna wodorotlenek potasowy wodorotlenek sodowy wodorotlenek wapniowy wodorotlenek cynawy wodorotlenek cynowy wodorotlenek żelazawy wodorotlenek żelazowy wodorotlenek kobaltawy wodorotlenek kobaltowy wodorotlenek niklawy wodorotlenek niklowy

TLENKI NIEMETALI Wzór P 2 O 3 P 2 O 5 N 2 O NO N 2 O 3 NO 2 N 2 O 5 CO CO 2 SO 3 I 2 O 5 nazwa systematyczna nazwa tradycyjna tlenek fosforu(III), tritlenek difosforu trójtlenek fosforu(V), pentatlenek difosforu pięciotlenek fosforu tlenek azotu(I), tlenek diazotu podtlenek azotu(II), tlenek azotu(III), tritlenek diazotu trójtlenek azotu(IV), ditlenek azotu dwutlenek azotu(V), pentatlenek diazotu pięciotlenek azotu tlenek węgla(II), tlenek węgla(IV), ditlenek węgla dwutlenek węgla tlenek siarki(IV), ditlenek siarki dwutlenek siarki(VI), tritlenek siarki trójtlenek siarki tlenek jodu(V), pentatlenek dijodu pięciotlenek jodu

SYNTEZA TLENKÓW C + O 2 = CO 2 4 P + 5 O 2 = P 4 O 10 N 2 + O 2 = 2 NO REAKCJE TLENKÓW SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 P 4 O 10 + 6 H 2 O = 4 H 3 PO 4 Si. O 2 + H 2 O = brak reakcji Si(OH)4 CO + H 2 O = brak reakcji Tlenek węgla nie tworzy kwasu ani zasady

KWASY Hn R Wzór nazwa systematyczna HCl H 2 CO 3 H 2 S kwas chlorowodorowy kwas węglowy kwas siarkowodorowy HNO 2 HNO 3 HCl. O 2 HCl. O 3 HCl. O 4 H 2 SO 3 H 2 SO 4 HMn. O 4 kwas azotowy(III) kwas azotowy(V) kwas chlorowy(III) kwas chlorowy(VII) kwas siarkowy(IV) kwas siarkowy(VI) kwas manganowy(VII) nazwa tradycyjna kwas solny kwas węglowy kwas siarkowodorowy kwas azotawy kwas azotowy kwas podchlorawy kwas chlorowy kwas nadchlorowy kwas siarkawy kwas siarkowy kwas nadmanganianowy

SOLE Mn. Rm Me(OH)m + Hn R = Men Rm + 0, 5(n+m)H 2 O Ca(OH)2 + H 2 S = Ca. S + 2 H 2 O NAZEWNICTWO SOLI BEZTLENOWYCH Wzór nazwa systematyczna S 2 FCl. Br. I- siarczek fluorek chlorek bromek jodek siarczek CN- cyjanek nazwa tradycyjna fluorek chlorek bromek jodek

2 Na. OH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2 H 2 O NAZEWNICTWO SOLI TLENOWYCH Wzór CO 32 NO 3 NO 2 SO 42 SO 32 PO 43 Cr. O 42 Cr 2 O 72 Mn. O 42 - nazwa systematyczna węglan azotan(V) azotan(III) siarczan(VI) siarczan(IV) ortofosforan(V) chromian(VI) dichromian(VI) manganian(VI) nazwa tradycyjna węglan azotyn siarczan siarczyn fosforan chromian dwuchromian nadmanganian

TWORZENIE SIĘ SOLI Hn R + Me(OH)m = Men Rm + 0, 5(n+m)H 2 O H 2 SO 3 + 2 Na. OH = Kwas siarkowy(IV) Na 2 SO 3 Siarczan(IV) sodu SO 3 + 2 H 2 O

III II 3 H 2 S + 2 Fe(OH)3 = Fe 2 S 3 + 6 H 2 O Kwas siarkowodorowy Fe Siarczek żelaza(III) S S Fe S

2 H 3 PO 4 + 3 Ca(OH)2 = Ca 3(PO 4) 2 + 6 H 2 O Kwas ortofosforowy(V) ortofosforan(V) wapnia II III Ca 3(PO 4)2

WZORY STRUKTURALNE hydrofilowa część hydrofobowa część

NAZWY SOLI Wzór nazwa systematyczna nazwa tradycyjna Ca. CO 3 węglan wapnia węglan wapniowy Fe. SO 3 siarczan(IV) żelaza(II) siarczyn żelazawy Fe 2(SO 4)3 siarczan (VI) żelaza (III) siarczan żelazowy Na 3 PO 4 ortofosforan(V) sodu fosforan sodowy KNO 2 azotan(III) potasu azotyn potasowy Ba(NO 3)2 azotan(V) baru azotan barowy Cu. S siarczek miedzi(II) siarczek miedziowy Hg. I 2 jodek rtęci(II) jodek rtęciowy Ca(HCO 3)2 wodorowęglan wapnia kwaśny węglan wapniowy

NAZWY SOLI -ek – sól kwasu beztlenowego -an – sól kwasu tlenowego

OTRZYMYWANIE SOLI 1. Reakcja zobojętniania Cu(OH)2 + 2 HCl = Cu. Cl 2 + 2 H 2 O 2 NH 4 OH + H 2 S = (NH 4)2 S + 2 H 2 O

Reakcja zobojętniania Miareczkowanie

Miareczkowanie

OTRZYMYWANIE SOLI 1. Reakcja zobojętniania Cu(OH)2 + 2 HCl = Cu. Cl 2 + 2 H 2 O 2 NH 4 OH + H 2 S = (NH 4)2 S + 2 H 2 O 2. Reakcja kwasu z metalem Fe + 2 HCl = Fe. Cl 2 + H 2 Zn + H 2 SO 4 = Zn. SO 4 + H 2 Au + 2 HCl = nie zachodzi

3. Reakcja tlenku zasadowego z kwasem Ca. O + 2 HNO 3 = Ca(NO 3)2 + H 2 O Na 2 O + H 2 CO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 O 4. Reakcja kwasowym wodorotlenku z tlenkiem 2 NH 4 OH + CO 2 = (NH 4)2 CO 3 + H 2 O 2 KOH + SO 2 = K 2 SO 3 + H 2 O

5. Reakcja tlenku zasadowego z tlenkiem kwasowym Mg. O + CO 2 = Mg. CO 3 K 2 O + SO 3 = K 2 SO 4 6. W reakcji metalu z niemetalem, np. : Zn + S = Zn. S Ca + Br 2 = Ca. Br 2

Stopień utlenienia Jest to dodatnia lub ujemna liczba będąca hipotetycznym ładunkiem atomu, który istniałby, gdyby cząsteczka w skład, której wchodzi atom zbudowana byłaby z jonów. 1. Stopień utlenienia atomu pierwiastka występującego w stanie wolnym równy jest zeru. 2. Stopień utlenienia atomów pierwiastków o różnej elektroujemności ustala się przypisując pierwiastkowi bardziej elektroujemnemu ładunek ujemny, przy czym wartość tego ładunku jest równa ilości elektronów wiążących. 3. Suma stopni utlenienia atomów w cząsteczce jest równa zeru, a w jonie jest równa ładunkowi jonu. 4. Wodór w większości związków chemicznych występuje na +1 stopniu utlenienia, a tlen na – 2.

Stopień utlenienia 0 N 2, 0 0 Cl 2, O 2, +1 -2 0 [H 2 O ] +1 x -2 H 2 S O 3 0 H 2

Stopień utlenienia 0 N 2, 0 0 0 Cl 2, O 2, H 2 +1 -2 0 [H 2 O ] +1 x -2 [H 2 S O 3] 2*(+1)+x+3(-2)=0 0 x=+4

Stopień utlenienia – wzór strukturalny +1 +4 -2 [H 2 S O 3] O S 0 O H

Stopień utlenienia – wzór strukturalny +1 +6 -2 H 2 S O 4

Wzory strukturalne (kreskowe)

Wzory strukturalne (kreskowe)

Wzory strukturalne (elektronowe)

Wzory strukturalne (elektronowe)

Typy reakcji chemicznych Reakcje syntezy A + B = AB 2 Mg + O 2 --> 2 Mg. O S + O 2 --> SO 2 Reakcje analizy AB = A + B H 2 CO 3 --> H 2 O + CO 2 2 KCl. O 3 --> 2 KCl + 3 O 2 2 Hg. O --> 2 Hg + O 2

Typy reakcji chemicznych Reakcje wymiany AB + C --> AC + B AB + CD --> AC + BD Zn + H 2 SO 4 = Zn. SO 4 + H 2 Fe + Cu. SO 4 = Fe. SO 4 + Cu Ca. Cl 2 + H 2 SO 4 = Ca. SO 4 + 2 HCl Ag. NO 3 + Na. Cl = Ag. Cl + Na. NO 3

Typy reakcji chemicznych Reakcje redox Zn + H 2 SO 4 = Zn SO 4 + H 2

Typy reakcji chemicznych Reakcje redox 0 +1 +2 0 Zn + H 2 SO 4 = Zn SO 4 + H 2

Typy reakcji chemicznych Reakcje redox 0 +1 +2 0 Zn + H 2 SO 4 = Zn SO 4 + H 2 Zn 0 - 2 e = Zn+2 utlenianie 2 H+1 + 2 e = H 20 redukcja

Uzgadnianie reakcji redox Kwas azotowy(V) + siarkowodór = siarka + tlenek azotu(II) + woda +1 +5 -2 +1 -2 0 +2 -2 +1 -2 HNO 3 + H 2 S = S + NO + H 2 O S-2 - 2 e = S 0 *3 N+5 + 3 e = N+2 *2 utlenianie redukcja 2 HNO 3 +3 H 2 S =3 S +2 NO +4 H 2 O

Obliczenia stechiometryczne 2 Mg + O 2 = 2 Mg. O 2 atomy magnezu + 1 cząst. tlenu = 2 cząst. tlenku magnezu 2 * 24 j. m. at magnezu 1* 32 j. m. at. tlenu 2*(24 + 16) j. m. at. tlenku magnezu 1 mol = 23 6, 02*10 2 Mg + O 2 = 2 Mg. O 2 mole magnezu + 1 mol tlenu = 2 mole tlenku magnezu 2 *24 g magnezu + 32 g tlenu = 2 *40 g tlenku magnezu

Przykład obliczeń stechiometrycznych Ile gramów kwasu siarkowego(VI) trzeba zużyć do zobojętnienia 20 g wodorotlenku sodowego? Rozwiązanie 1. Zapis i uzgodnienie reakcji chemicznej H 2 SO 4 + 2 Na. OH = Na 2 SO 4 + 2 H 2 O 2. Obliczenie stosunków masowych reagentów (2*1+32+4*16)g H 2 SO 4 x g H 2 SO 4 - 2*(23+16+1) g Na. OH 20 g Na. OH Potrzeba 24, 5 g kwasu siarkowego(VI)

Przykład obliczeń stechiometrycznych Jaka objętość wodoru (zmierzona w warunkach normalnych) wydzieli się w reakcji 0, 5 kg magnezu z nadmiarem kwasu siarkowego? Rozwiązanie Warunki normalne: p=101325 Pa, T=273 K, Objętość molowa gazu doskonałego w war. norm. V 0= 22, 4 dm 3

Przykład obliczeń stechiometrycznych Jaka objętość wodoru (zmierzona w warunkach normalnych) wydzieli się w reakcji 0, 5 kg magnezu z nadmiarem kwasu siarkowego? Rozwiązanie Mg + H 2 SO 4 = Mg. SO 4 + H 2 Mg = 24 g/mol, H 2 SO 4 = 98 g/mol, Mg. SO 4 = 120 g/mol, H 2 = 2 g/mol 24 g Mg - 22, 4 dm 3 H 2 500 g Mg - x dm 3 H 2 Powstanie 466, 7 dm 3 wodoru