Контрольна робота з теми:

 «ОСНОВНІ КЛАСИ НЕОРГАНІЧНИХ СПОЛУК»

Хімія 8 клас

Початковий рівень (за кожне завдання 0,5 бала)

1.Укажіть групу речовин, яка містить лише оксиди.

А) FeO, FeS, SO2;     

 Б)NaOH, Cu(OH)2, LiOH;  

 В)Na2O, CO2, Fe2O3;   

 Г)H2S, Na2S, Na2O.

2. Укажіть групу речовин, яка містить лише кислоти.

 А) Р2О5, РН3, Н3РО4;  

 Б) НСl, H2CO3, H3PO4;  

 В) SO2, H2SO3, Li2SO3;   

 Г)MgCl2, Na2SO3, K3PO4.

3. Укажіть групу речовин, яка містить лише основи.

А) Fe(OH)2, FeO, FeS;  

 Б) HCl, CuCl2, CuO;  

 В)MgCO3, MgCl2, K2S;  

 Г) NaOH, Ca(OH)2, KOH.

4. Укажіть групу речовин, яка містить лише солі.

А)FeCl2, Na2SiO3, Ba3(PO4)2;  

Б) FeO, KCl, O2;  

В)HCl, H2SiO3, H2S;   

Г) Na2CO3, Na2S, H2SO4.

5. Укажіть групу речовин, яка містить лише основні оксиди.

А) Na2O, CO2, FeO ;      

 Б) Li2O, CaO, AL2S3;       

 В) SO3, SO2, CO2;     

 Г) K2O, BaO, CuO.

6. Укажіть групу речовин, яка містить лише амфотерні сполуки.

А) BaO, CuO, ZnO; 

Б) ZnO, Al(OH)3, Be(OH)2;

В) Pb(OH)2, H3PO4, P2O5;

 Г) NaOH, Na2O, CO.

Середній  рівень (за кожне завдання 1 бал)

7.Установіть відповідність між формулами речовин та їх назвами.

 А) К2SiO3; 

 Б) К3РО4;  

 В) KCl;           

 Г) K2S.

1)калій хлорид;   2)калій силікат;  3)калій сульфіт;  4)калій ортофосфат;  5)калій сульфід.

8. Установіть відповідність між формулами кислот і формулами оксидів.

А) H2SO4 ;     Б) H2SO3 ;     В) Н2SiO3;     Г) Н2СO3.

1) CO2;        2) CO;      3) SO2;        4) SO3;      5)  SіO2.   

9.   Установіть відповідність між реагентами і продуктами реакцій.

А)  FeO + SO3 →;    

 Б) Fe(OH)2 + H2SO4 →;   

 В) FeSO4  + NaOH →;   

 Г) FeSO4  + ВаCl2 →.

1) FeSO4, Н2О;    2) Na2SO4, Fe(OH)2;    3) FeCl3, ВаSO4;    4) FeSO4;    5) FeCl2, ВаSO4. 

Достатній рівень (за кожне завдання 1,5 бала)

10. Напишіть рівняння реакцій за допомогою яких можна здійснити перетворення.

Mg  → MgO → Mg(NO3)2 → Mg(OH)2 → MgCl2.

11. Який об’єм водню виділиться при взаємодії кальцію масою 16 г з сульфатною кислотою?

Високий рівень (3бали)

12. Які з перелічених речовин можуть взаємодіяти між собою: сульфатна кислота, цинк, барій гідроксид, кальцій оксид, купрум(ІІ) хлорид? Напишіть рівняння відповідних реакцій.

17.05.2024 

Ряд активності металів. Реакції заміщення

Пригадайте:

• прості речовини складаються з атомів одного хімічного елемента, їх поділяють на метали та неметали;

• для металів характерний металічний блиск, електропровідність, пластичність тощо.

Поняття про ряд активності металів

У багатьох хімічних реакціях беруть участь прості речовини, зокрема метали. Метали можуть взаємодіяти майже з усіма класами неорганічних сполук, що вивчають у шкільному курсі хімії. Однак різні метали виявляють різну активність у хімічних взаємодіях, і від цього залежить, відбуватиметься реакція чи ні.

Чим більша активність металу, тим енергійніше він взаємодіє з іншими речовинами. За активністю всі метали можна розташувати в ряд, який називається рядом активності металів (витискувальним рядом металів, рядом напруг металів, електрохімічним рядом напруг металів). Цей ряд уперше склав і дослідив видатний український учений Μ. М. Бекетов, тому цей ряд має ще одну назву — ряд Бекетова.

Ряд активності металів Бекетова має такий вигляд (повніший ряд див. на форзаці 2):

Микола Миколайович Бекетов (1827-1911)

Російський і український хімік, засновник української школи фізичної хімії, академік Петербурзької академії наук з 1886 р. Народився в селі Нова Бекетовка Пензенської губернії в родині морського офіцера. Закінчив Казанський університет, працював у Петербурзі в Медично-хімічній лабораторії. Викладав хімію цесаревичу — майбутньому імператору Миколі II. Із 1855 р. професор Харківського імператорського університету, де за його пропозицією 1864 р. було відкрите перше в Україні фізико-хімічне відділення. Саме там уперше у світі він почав викладати фізичну хімію як окрему дисципліну. Бекетов відкрив спосіб відновлення металів з їхніх оксидів, який до сьогодні використовують в металургії, установив залежність спорідненості елементів від порядкового номера, першим добув чисті оксиди лужних елементів (Натрію, Калію), склав ряд активності металів, який названий його ім'ям, був автором першого у світі підручника з фізичної хімії.

У цьому ряду метали розміщені за зменшенням їхньої хімічної активності у водних розчинах. Отже, серед наведених металів найактивнішим є калій, а найменш активним — золото. За допомогою цього ряду легко виявити, який метал є активнішим за інший. Також у цьому ряді є водень. Певна річ, водень не є металом, але в цьому ряду його активність прийнята за точку відліку (своєрідний нуль).

Взаємодія металів з кислотами

Метали, розташовані в ряду активності ліворуч від водню, здатні вступати в реакції з кислотами, у яких атоми металічних елементів заміщують атоми Гідрогену в кислотах. При цьому утворюються сіль відповідної кислоти і водень Н2 

Mg + 2НСl = MgCl2+ Н2↑

Zn + H2SO4= ZnSO4 + H2↑

Взаємодія металів з кислотами: а — алюмінію; б — цинку; в — нікелю

Чим лівіше розташований метал у ряду активності, тим бурхливіше він взаємодіє з кислотами. Найінтенсивніше витискують водень з кислот ті метали, що розташовані на самому початку ряду. Так, магній взаємодіє дуже бурхливо (рідина ніби закипає), цинк взаємодіє значно спокійніше, залізо реагує зовсім повільно (бульбашки водню ледве утворюються), а мідь зовсім не взаємодіє з кислотою 

Взаємодія металів із хлоридною кислотою

Якщо метал розташований у ряду активності праворуч від водню, то він не здатний витискувати водень з розчинів кислот, і тому реакція не відбувається (табл. 12, с. 197):

Сu + НСl ≠

Зверніть увагу на рівняння реакцій металів з кислотами, що наведені вище: у цих реакціях атоми металічних елементів із простої речовини заміщують атоми Гідрогену в кислотах. Такі реакції називають реакціями заміщення.

Реакції заміщення — це реакції, у яких атом елемента простої речовини витискує атом іншого елемента зі складної речовини.

Взаємодія нітратної та концентрованої сульфатної кислот з металами відбувається за іншою схемою. У таких реакціях водень майже не виділяється, а виділяються інші продукти реакції, про що ви дізнаєтесь у наступних класах.

Взаємодія металів з водою

Метали, розташовані в ряду активності ліворуч від водню, здатні витискувати водень не тільки з розчинів кислот, але і з води. Так само, як і з кислотами, активність взаємодії металів з водою змінюється відповідно до розташування металів у ряду активності 

За звичайних умов натрій та кальцій активно взаємодіють з водою з виділенням водню, а цинк та залізо не взаємодіють

Метали, що розташовані в ряду активності ліворуч від магнію взаємодіють з водою за звичайних умов. У таких реакціях утворюються луги і водень:

Літій взаємодіє з водою дуже бурхливо 

2Li + 2Н2O = 2LiOH + Н2↑

Взаємодія літію з водою з утворенням безбарвного розчину літій гідроксиду

Калій реагує з водою так бурхливо, що часто відбувається вибух: під час реакції виділяється така велика кількість теплоти, що водень, який виділяється, загоряється і спричиняє загоряння самого металу.

Кальцій і натрій взаємодіють з водою так само бурхливо, але без вибуху:

Са + 2Н2O = Са(ОН)2 + Н2↑

2Na + 2Н2O = 2NaOH + Н2↑

Утворення лугів у реакції активних металів із водою можна довести, якщо додати розчин фенолфталеїну, який набуває характерного малинового забарвлення 

Після взаємодії кальцію з водою додано фенолфталеїн: у розчині видно осад кальцій гідроксиду, а малиновий колір свідчить про наявність лугу

Магній взаємодіє з водою за такою самою схемою, як і активні метали, але замість лугу утворюється нерозчинна основа. Реакція відбувається настільки повільно, що спершу після додавання магнію до води ніякої реакції не спостерігають — бульбашки водню починають виділятися через деякий час . Для ініціювання реакції воду слід дещо підігріти або здійснювати реакцію в киплячій воді.

За кімнатної температури магній взаємодіє з водою дуже повільно, розчин дещо мутніє внаслідок утворення малорозчинного магній гідроксиду

Більшість інших металів, розташованих між магнієм та воднем у ряду активності, також можуть взаємодіяти з водою (витискувати з неї водень), але це відбувається за «жорсткіших» умов: для цього крізь розпечені металічні ошурки пропускають перегріту водяну пару. Звичайно, що за таких умов гідроксиди розкладаються (на оксид та воду), тому продуктами реакції є оксид відповідного металічного елемента і водень:

Нікель, олово та свинець пасивуються водою, тому за жодних умов з водою не реагують.

Залежність хімічних властивостей металів від положення в ряду активності

Взаємодія металів із солями

Якщо сіль розчинна у воді, то металічний елемент у ній може бути витиснутий активнішим металом:

сіль (1) + метал (1) = сіль (2) + метал (2)

Наприклад, якщо занурити в розчин купрум(ІІ) сульфату залізну пластинку, через певний час на ній виділиться мідь у вигляді червоного нальоту:

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu↓

Із часом залізна пластинка покривається досить щільним шаром порошку міді, а розчин світлішає, що свідчить про зменшення в ньому концентрації купрум(ІІ) сульфату 

Взаємодія розчину купрум(ІІ) сульфату із залізною пластинкою

Залізо розташоване в ряду активності ліворуч від міді, тому атоми Феруму можуть витіснити атоми Купруму із солі. Але якщо в розчин купрум(ІІ) сульфату занурити срібну пластину, то реакція не відбуватиметься:

CuSO4 + Ag ≠

Мідь можна витиснути із солі будь-яким металом, розташованим ліворуч від міді в ряду активності металів. При цьому мідь буде витісняти з розчинів інших солей будь-який метал, що розташований у ряду активності праворуч від неї 

2AgNO3 + Сu = Cu(NO3)2 + 2Ag

Менш активне за мідь срібло осідає на поверхні мідного дроту. Розчин набуває блакитного забарвлення завдяки утворенню в ньому солі Купруму

Найактивніші метали, що розташовані на самому початку ряду — натрій, калій, — не витісняють інші метали з розчинів солей, оскільки вони настільки активні, що взаємодіють не з розчиненою сіллю, а з водою, у якій ця сіль розчинена.

Взаємодія металів з оксидами

Оксиди металічних елементів також здатні взаємодіяти з металами. Активніші метали витискують менш активні з оксидів. Але на відміну від взаємодії металів із солями, у цьому випадку оксиди необхідно розплавити, щоб реакція відбулась:

оксид (1) + метал (1) = оксид (2) + метал (2)

Для добування металу з оксиду можна застосовувати будь-який метал, що розташований у ряду активності ліворуч, навіть найактивніші натрій і калій, адже в розплавленому оксиді води немає:

ZnO + 2Na = Na2O + Zn

CaO + 2K = K2O + Ca

Витіснення металів із солей або оксидів активнішими металами іноді застосовують у промисловості для добування металів.

• Багато кислот та інших речовин алхіміки називали спиртами (від латин. спірітус — дух, запах). Так, був спірітус салі — соляний спирт, або хлоридна кислота, спірітус нітрі — нітратна кислота, спірітус волятіліс вітріолі — спирт леткий купоросний, або сульфатна кислота. У сучасній хімічній мові від цих назв лишилися тільки спірітус амоні — нашатирний спирт, що є розчином амоніаку NH3, та спірітус віні — винний, або етиловий спирт.

• Палаючі активні метали (магній, натрій тощо) неможливо загасити водою. Причина в тому, що під час контакту з водою палаючий магній реагує з нею, унаслідок чого виділяється водень, який тільки підсилює горіння.

• «Царською водою» хіміки називають кислоту, що є сумішшю концентрованих нітратної та хлоридної кислот. Таку назву ця суміш отримала завдяки тому, що з нею взаємодіє навіть цар металів — золото.

10.05.2024

Класифікація та фізичні властивості кислот. Заходи безпеки під час роботи з кислотами

Стоїть посудина закоркована, кислота нікому не шкодить. Перекинулася посудина, вилилася кислота, проявилися її властивості.

Василь Хомченко

Після вивчення параграфа ви зможете:

• називати кислоти за сучасною науковою українською хімічною номенклатурою;

• описувати поширеність кислоту природі;

• характеризувати фізичні властивості кислот та заходи безпеки під час роботи з ними;

• наводити приклади оксигеновмісних і безоксигенових, одно-, дво-, триосновних кислот, розрізняти їх та складати їхні формули.

Кислоти навколо нас, їхній склад і назви. На початку формування хімічних знань кислотами називали кислі на смак речовини. Типовим представником кислот уважали оцет (ви, звичайно, пам’ятаєте, що це - водний розчин оцтової1 кислоти). Оцтова кислота - органічна речовина. Її, так само як і чимало інших органічних кислот, з давніх-давен і по сьогодні використовують люди . Наприклад, у молочнокислих продуктах міститься молочна кислота, у лимонах - лимонна, у щавлі - щавлева. Ви безпомилково зможете назвати джерела інших органічних кислот - яблучної, винної, мурашиної тощо.

1 За сучасною науковою українською хімічною номенклатурою - етанова кислота.

Цікаво і пізнавально

Яблучну кислоту вперше виділив шведський хімік Карл Вільгельм Шеєле в 1785 році з незрілих яблук. Вона також є у винограді, горобині, барбарисі, малині та ін. Рослини махорки і тютюну містять її у вигляді солей нікотину.

З розвитком хімічної науки і технологій було синтезовано чимало неорганічних кислот, найважливіші поміж них - сульфатна H2SO4, нітратна HNO3, хлоридна НСl тощо. Деякі з неорганічних кислот виявили у природі. Мінеральні води багатьох джерел містять розчини кислот - карбонатної Н2СО3, сульфідної H2S, сульфітної H2SO3. До складу шлункового соку людини входить хлоридна кислота НСl.

Цікаво і пізнавально

Існує родина молюсків (Tonnidae), слинні залози яких виробляють секрет, що містить сульфатну й хлоридну кислоти 

Кислоти стали невід’ємною частиною повсякденного життя людини: так звані кислотні опади містять карбонатну, нітратну, сульфітну та сульфатну кислоти; газовані напої містять карбонатну кислоту, концентрована сульфатна кислота - складник автомобільних акумуляторів, ортофосфатна кислота H3РО4 входить до складу перетворювачів іржі, боратна (борна) кислота H3BO3 - компонент дезінфікувальних засобів та засіб боротьби з тарганами й хатніми мурахами. Ацетилсаліцилова кислота - добре відомий усім лікарський препарат аспірин, аскорбінова кислота - вітамін С 

Проаналізуймо якісний і кількісний склад неорганічних кислот і спробуймо класифікувати їх. Очевидно, що кислоти - складні речовини (поясніть, чому). До складу всіх кислот входять атоми Гідрогену. Вони сполучені з кислотними залишками

Зверніть увагу: валентність кислотного залишку дорівнює числу атомів Гідрогену в молекулі кислоти. Також валентність кислотного залишку можна визначити за таблицею розчинності, де наведено відповідні аніони.

Класифікація та фізичні властивості кислот. Кислоти класифікують за різними ознаками. За якими саме? Незабаром ви дізнаєтеся, що атоми Гідрогену у складі кислот здатні заміщуватися атомами металічних елементів. На підставі цього кислоти класифікують за основністю .

Класифікація кислот за основністю: критерій класифікації - кількість атомів Гідрогену, здатних заміститися на атоми металічного елемента. У молекулах одноосновних кислот один атом Гідрогену здатен заміститися атомом металічного елемента, у молекулах двоосновних кислот два атоми Гідрогену здатні заміститися атомами металічного елемента

• 1. Визначте у молекулі триосновної кислоти максимальне число атомів Гідрогену, які здатні заміститися атомами металічного елемента. 2. Визначте основність оцтової кислоти С2Н4О2, якщо в її молекулі лише один атом Гідрогену здатен заміститися атомом металічного елемента.

Продовжуючи аналізувати хімічний склад кислот, дійдемо висновку: кислоти можна класифікувати за наявністю в їхньому складі атомів Оксигену на оксигеновмісні та безоксигенові 

Класифікація кислот за якісним складом: критерій класифікації - наявність атомів Оксигену

Також кислоти можна класифікувати за їхніми фізичними властивостями. Поміж них є рідини та тверді речовини . Флуоридна, хлоридна, бромідна, йодидна, сульфідна кислоти - водні розчини газів - гідроген флуориду (фтороводню) HF, гідроген хлориду (хлороводню) НСl, гідроген броміду (бромоводню), гідроген йодиду (бромоводню) НВr та гідроген сульфіду (сірководню) H2S відповідно.

Назви кислот за сучасною науковою українською хімічною номенклатурою складаються з двох частин. Перша частина - прикметник у називному відмінку однини. Він характеризує елементний склад кислотного залишку. Друга частина назви - слово кислота. Наприклад, хлоридна кислота, сульфатна кислота. назви оксигеновмісних кислот мають суфікс -aт-, а назви безоксигенових кислот - суфікс -ид- або -ід-. У деяких випадках для оксигеновмісних кислот використовують суфікси -ит- або -іт-. Це роблять для того, щоб, наприклад, розрізняти сульфатну H2SO4 і сульфітну H2SO3 кислоти.

Щоб дізнатися, не виконуючи дослідів, чи розчиняється кислота у воді, потрібно використати довідкову таблицю «Розчинність основ, кислот, амфотерних гідроксидів і солей у воді» У верхньому рядку таблиці містяться хімічні формули катіонів. У її лівому стовпчику - хімічні формули аніонів. Поміж них переважають саме аніони кислотних залишків. Визначмо, наприклад, чи розчинною є сульфатна кислота. Для цього поміж формул катіонів знайдемо йон Н+, а поміж формул аніонів - йон SO2-4. На перетині відповідних стовпчика й рядка у клітинці є позначка Р. Це означає, що сульфатна кислота добре розчиняється у воді. У клітинці, яка відповідає силікатній кислоті, є позначка Н. Отже, ця кислота є нерозчинною речовиною.

Фрагмент довідкової таблиці «Розчинність основ, кислот, амфотерних гідроксидів і солей у воді»

Зверніть увагу, що заряди катіонів і аніонів за абсолютною величиною збігаються зі значеннями валентності відповідних атомів чи атомних груп. Тож цю таблицю можна використовувати як довідкову під час складання хімічних формул, зокрема кислот.

Заходи безпеки під час роботи з кислотами. Чимало представників кислот - їдкі, отруйні речовини 

Сульфатна кислота миттєво роз’їдає полотнинку

Тож під час роботи з ними потрібно використовувати захисний одяг, респіратор, окуляри та гумові рукавиці. Про небезпечність хімічних опіків, спричинених кислотами, та надання відповідної першої допомоги ви дізналися на уроках з основ здоров’я. Будьте особливо обережні під час роботи з реактивами та побутовими хімікатами, які містять кислоти!

ПРО ГОЛОВНЕ

• Кислоти - складні речовини.

• До складу всіх кислот входять атоми Гідрогену, сполучені з кислотними залишками.

• Валентність кислотного залишку дорівнює числу атомів Гідрогену в молекулі кислоти.

• Кислоти класифікують за основністю, за наявністю атомів Оксигену у складі молекул, за фізичними властивостями.

• Чимало представників кислот - їдкі, отруйні речовини.

• Під час роботи з їдкими отруйними кислотами необхідно використовувати захисний одяг, респіратор, окуляри та гумові рукавиці.

Перевірте себе

1. Які речовини називають кислотами? 2. Як класифікують кислоти за: основністю; складом кислотного залишку; фізичними властивостями? 3. Як називають кислоти за сучасною українською хімічною номенклатурою?

Дізнайтеся більше:

https://www.youtube.com/watch?v=QciCaa0l6TE

https://www.youtube.com/watch?v=4SUHJQal7EE

https://www.youtube.com/watch?v=Ftd3U3EFD54

03.05.2024

Фізичні властивості основ. Хімічні властивості розчинних і нерозчинних основ. Реакція нейтралізації

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

• називати фізичні властивості: а) лугів; б) нерозчинних основ;

• розпізнавати розчини лугів і відрізняти їх від розчинів кислот;

• характеризувати хімічні властивості лугів і нерозчинних основ;

• складати рівняння реакцій, що підтверджують властивості лугів і нерозчинних основ.

• Пригадайте та сформулюйте визначення поняття «основа».

Фізичні властивості основ. За нормальних умов розчинні основи (луги) — тверді кристалічні, білого кольору речовини. Переважно всі вони розчиняються у воді в будь-яких співвідношеннях, утворюючи прозорі розчини, мильні на дотик. Їм властиве явище гігроскопічності (вбирання водяної пари з повітря), тому луги зберігають у закритих ємностях. Кальцій гідроксид — малорозчинний.

Під час розчинення лугів у воді виділяється тепло. Основи, утворені лужними й лужноземельними металами, роз’їдають органічні речовини (целюлозу, білок). Звідси пішли назви натрій і калій гідроксидів, відповідно їдкий натр і їдке калі. Через це під час роботи з лугами необхідно дотримуватися правил безпеки.

Нерозчинні основи — тверді речовини з різним забарвленням: ферум(ІІ) гідроксид Fe(OH)2 — зеленувато-білий, ферум(ІІІ) гідроксид Fe(OH)3 — бурий, цинк гідроксид Zn(OH)2 — білий, купрум(ІІ) гідроксид — синій.

• Укажіть ознаки, за якими класифікують основи, і назвіть групи цих речовин.

Заходи безпеки під час роботи з лугами. Відомо, що з розчинами лугів необхідно поводитися дуже обережно, оскільки вони роз’їдають шкіру, слизову оболонку очей, а також папір, тканину. Тверді луги ще інтенсивніше діють на органічні речовини.

Отже, під час роботи з твердими лугами та їхніми розчинами необхідно дотримуватися правил безпеки.

1. Тверді луги (гранули) тримати в закритій посудині, щоб ізолювати від вологи й вуглекислого газу, який є в повітрі.

2. Не брати речовини руками, не розбризкувати.

3. Під час роботи з концентрованими лугами потрібно дотримуватися застережних заходів: одягнути халат або фартух, гумові рукавиці й захисні окуляри.

4. Під час приготування розчинів лугів необхідно певну його наважку насипати в посудину з широким горлом, залити потрібною кількістю води й ретельно перемішати.

5. Не виливати в раковину концентровані луги, їх спочатку треба нейтралізувати або сильно розвести водою.

6. Зберігати концентровані луги в спеціально відведеному місці з відповідними написами.

7. Якщо луг було випадково розлито, то його потрібно засипати піском або стружкою, потім видалити пісок або стружку й залити це місце сильно розведеною соляною або оцтовою кислотою. Після цього видалити кислоту ганчіркою, вимити водою стіл і рукавиці.

8. За потрапляння лугу на шкіру пошкоджене місце потрібно промити великою кількістю проточної води, потім — розчином оцтової кислоти з масовою часткою 4 % або розчином борної кислоти з масовою часткою 2 %.

9. Якщо луг попаде в очі, необхідно промити їх проточною водою, потім — розчином борної кислоти, злегка промокнути рушником і звернутися до лікаря.

Хімічні властивості розчинних у воді основ. Вам відомо, що основи бувають розчинні у воді (луги) і нерозчинні. Розглянемо хімічні властивості цих двох груп основ.

• Пригадайте склад основ і поясніть, що впливає на спільні властивості цих сполук.

До складу основ входять катіони металічних елементів і гідроксид-аніони (гідроксильні групи). Спільні властивості основ зумовлені наявністю гідроксид-аніонів, оскільки катіони металів у складі основ різні.

Охарактеризуємо хімічні властивості лугів.

1. Дія лугів на індикатори.

Як і кислоти, луги здатні змінювати забарвлення індикаторів. Дослідимо зміну забарвлення індикаторів у лужному середовищі, виконавши демонстраційний дослід.

Дослід 1. Наллємо розчин натрій гідроксиду об’ємом 0,5 мл у три пробірки й у хімічний стакан. Додамо по кілька крапель: у першу пробірку — розчину лакмусу, у другу — метилового оранжевого, у третю — фенолфталеїну. До розчину лугу в хімічному стакані опустимо універсальний індикаторний папір (рис. 73, с. 170).

Спостерігаємо, як змінилося забарвлення індикаторів.

Ви переконалися, що в розчинах лугів індикатори змінюють забарвлення: лакмус — на синій колір, метиловий оранжевий — на жовтий, а фенолфталеїн — на малиновий. Універсальний індикаторний папір у лужному середовищі стає синім.

2. Взаємодія лугів з кислотними оксидами.

Під час вивчення кислотних оксидів ви вже ознайомилися з цією властивістю розчинних основ (див. § 22, с. 132). Наведемо інші приклади взаємодії лугів з кислотними оксидами:

6КОН + Р2О5 = 2К3РО4 + 3Н2О;

Са(ОН)2 + SO3 = CaSO4 + Н2О.

Проаналізувавши рівняння реакцій, ви впевнилися, що під час взаємодії лугів з кислотними оксидами утворюється новий клас речовин — солі й вода.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Випишіть формули основ із поданого переліку хімічних формул: FeO, LiOH, Zn(OH)2, HCl, K2O, Mg(OH)2, H2SO4, NH4OH, CaO, CaCO3, KOH, Fe(OH)3, Cr2O3, Ca(OH)2, HNO3, Ba(OH)2, Al2(SO4)3. Назвіть їх.

2. Сформулюйте визначення:

• а) основ;

• б) реакції нейтралізації.

                                      26.04.2024

                 Загальні хімічні властивості лугів

1.  Розчини лугів змінюють забарвлення індикаторів.

Фактично індикатор реагує на наявність гідроксидних груп, що містяться в розчині будь якого лугу. При цьому протікає хімічна реакція з утворенням нового продукту, ознакою протікання якої є зміна забарвлення речовини.

 Зміна забарвлення індикаторів у розчинах лугів

Індикатор

Зміна забарвлення індикатора

Лакмус - Фіолетовий лакмус стає синім

Фенолфталеїн - Безбарвний фенолфталеїн стає малиновим

Універсальний

індикатор - Універсальний індикатор стає синім

2. Луги взаємодіють з кислотами, утворюючи сіль і воду.

Реакції обміну між лугами і кислотами називають реакціями нейтралізації.

Наприклад, при взаємодії натрій гідроксиду з хлоридною кислотою утворюється натрій хлорид і вода:

NaOH+HCl=NaCl+H2O

Якщо нейтралізувати кальцій гідроксид нітратною кислотою, утворюється кальцій нітрат і вода:

Ca(OH)2+2HNO3=Ca(NO3)2+2H2O

3. Луги взаємодіють з кислотними оксидами, утворюючи сіль і воду.

Наприклад, при взаємодії кальцій гідроксиду з карбон(IV) оксидом (вуглекислим газом), утворюється кальцій карбонат і вода:

Ca(OH)2+CO2=CaCO3⏐↓+H2O

Зверни увагу!

За допомогою цієї хімічної реакції можна довести наявність карбон(IV) оксиду: при пропусканні вуглекислого газу через вапняну воду (насичений розчин кальцій гідроксиду), розчин мутніє, оскільки випадає осад білого кольору — утворюється нерозчинний кальцій карбонат.

При взаємодії натрій гідроксиду з фосфор(V) оксидом утворюється натрій ортофосфат і вода:

6NaOH+PO5=2NaPO4+3H2O

.

4. Луги можуть взаємодіяти з розчинними у воді солями.  

Зверни увагу!

Реакція обміну між основою і сіллю можлива лише у тому випадку, якщо обидві вихідні речовини є розчинними у воді, а в результаті реакції утворюється хоча б одна нерозчинна речовина (випадає осад).

Наприклад, при взаємодії натрій гідроксиду з купрум(

II

) сульфатом утворюється натрій сульфат і купрум(

II

) гідроксид, який випадає в осад:

2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2⏐↓

.

При взаємодії кальцій гідроксиду з натрій карбонатом утворюється кальцій карбонат (осад) і натрій гідроксид:

Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3⏐↓+2NaOH

.

5. Малорозчинні луги при нагріванні розкладаються на оксид металу і воду.

Наприклад, якщо нагріти кальцій гідроксид, утворюється кальцій оксид і водяна пара:

Ca(OH)2=t°CaO+H2O↑⏐⏐

                                         19.04.2024

        Фізичні властивості основ. Хімічні властивості       розчинних і нерозчинних основ. Реакція нейтралізації

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

• називати фізичні властивості: а) лугів; б) нерозчинних основ;

• розпізнавати розчини лугів і відрізняти їх від розчинів кислот;

• характеризувати хімічні властивості лугів і нерозчинних основ;

• складати рівняння реакцій, що підтверджують властивості лугів і нерозчинних основ.

• Пригадайте та сформулюйте визначення поняття «основа».

Фізичні властивості основ. За нормальних умов розчинні основи (луги) — тверді кристалічні, білого кольору речовини. Переважно всі вони розчиняються у воді в будь-яких співвідношеннях, утворюючи прозорі розчини, мильні на дотик. Їм властиве явище гігроскопічності (вбирання водяної пари з повітря), тому луги зберігають у закритих ємностях. Кальцій гідроксид — малорозчинний.

Під час розчинення лугів у воді виділяється тепло. Основи, утворені лужними й лужноземельними металами, роз’їдають органічні речовини (целюлозу, білок). Звідси пішли назви натрій і калій гідроксидів, відповідно їдкий натр і їдке калі. Через це під час роботи з лугами необхідно дотримуватися правил безпеки.

Нерозчинні основи — тверді речовини з різним забарвленням: ферум(ІІ) гідроксид Fe(OH)2 — зеленувато-білий, ферум(ІІІ) гідроксид Fe(OH)3 — бурий, цинк гідроксид Zn(OH)2 — білий, купрум(ІІ) гідроксид — синій.

• Укажіть ознаки, за якими класифікують основи, і назвіть групи цих речовин.

Заходи безпеки під час роботи з лугами. Відомо, що з розчинами лугів необхідно поводитися дуже обережно, оскільки вони роз’їдають шкіру, слизову оболонку очей, а також папір, тканину. Тверді луги ще інтенсивніше діють на органічні речовини.

Отже, під час роботи з твердими лугами та їхніми розчинами необхідно дотримуватися правил безпеки.

1. Тверді луги (гранули) тримати в закритій посудині, щоб ізолювати від вологи й вуглекислого газу, який є в повітрі.

2. Не брати речовини руками, не розбризкувати.

3. Під час роботи з концентрованими лугами потрібно дотримуватися застережних заходів: одягнути халат або фартух, гумові рукавиці й захисні окуляри.

4. Під час приготування розчинів лугів необхідно певну його наважку насипати в посудину з широким горлом, залити потрібною кількістю води й ретельно перемішати.

5. Не виливати в раковину концентровані луги, їх спочатку треба нейтралізувати або сильно розвести водою.

6. Зберігати концентровані луги в спеціально відведеному місці з відповідними написами.

7. Якщо луг було випадково розлито, то його потрібно засипати піском або стружкою, потім видалити пісок або стружку й залити це місце сильно розведеною соляною або оцтовою кислотою. Після цього видалити кислоту ганчіркою, вимити водою стіл і рукавиці.

8. За потрапляння лугу на шкіру пошкоджене місце потрібно промити великою кількістю проточної води, потім — розчином оцтової кислоти з масовою часткою 4 % або розчином борної кислоти з масовою часткою 2 %.

9. Якщо луг попаде в очі, необхідно промити їх проточною водою, потім — розчином борної кислоти, злегка промокнути рушником і звернутися до лікаря.

Хімічні властивості розчинних у воді основ. Вам відомо, що основи бувають розчинні у воді (луги) і нерозчинні. Розглянемо хімічні властивості цих двох груп основ.

• Пригадайте склад основ і поясніть, що впливає на спільні властивості цих сполук.

До складу основ входять катіони металічних елементів і гідроксид-аніони (гідроксильні групи). Спільні властивості основ зумовлені наявністю гідроксид-аніонів, оскільки катіони металів у складі основ різні.

Охарактеризуємо хімічні властивості лугів.

1. Дія лугів на індикатори.

Як і кислоти, луги здатні змінювати забарвлення індикаторів. Дослідимо зміну забарвлення індикаторів у лужному середовищі, виконавши демонстраційний дослід.

Дослід 1. Наллємо розчин натрій гідроксиду об’ємом 0,5 мл у три пробірки й у хімічний стакан. Додамо по кілька крапель: у першу пробірку — розчину лакмусу, у другу — метилового оранжевого, у третю — фенолфталеїну. До розчину лугу в хімічному стакані опустимо універсальний індикаторний папір 

Зміна забарвлення індикаторів у лужному середовищі

Спостерігаємо, як змінилося забарвлення індикаторів.

Ви переконалися, що в розчинах лугів індикатори змінюють забарвлення: лакмус — на синій колір, метиловий оранжевий — на жовтий, а фенолфталеїн — на малиновий. Універсальний індикаторний папір у лужному середовищі стає синім.

2. Взаємодія лугів з кислотними оксидами.

Під час вивчення кислотних оксидів ви вже ознайомилися з цією властивістю розчинних основ (див. § 22, с. 132). Наведемо інші приклади взаємодії лугів з кислотними оксидами:

6КОН + Р2О5 = 2К3РО4 + 3Н2О;

Са(ОН)2 + SO3 = CaSO4 + Н2О.

Проаналізувавши рівняння реакцій, ви впевнилися, що під час взаємодії лугів з кислотними оксидами утворюється новий клас речовин — солі й вода.

• Поясніть, до якого типу належать наведені хімічні реакції. Сформулюйте їхнє визначення.

3. Взаємодія лугів із солями.

Розчинні у воді основи взаємодіють із розчинами солей. Доведемо це експериментально, виконавши демонстраційний дослід.

Дослід 2. У пробірку з розчином натрій гідроксиду об’ємом 1-1,5 мл доллємо такий самий об’єм розчину купрум(ІІ) хлориду Наприкінці реакції спостерігаємо випадання синього осаду. Утворилася нерозчинна основа — купрум(ІІ) гідроксид. Складемо рівняння реакції:

2NaOH + CuCl2 = Cu(OH)2↓ + 2NaCl.

Зазначимо, що реакції між розчинами лугів і солей відбуваються за тих самих умов, що й взаємодія кислот із солями.

Взаємодія розчину натрій гідроксиду з купрум(ІІ) хлоридом

4. Взаємодія лугів з кислотами.

Ця властивість основ вам уже відома. Для кращого засвоєння матеріалу проведемо лабораторний дослід. Щоб спостерігати перебіг хімічних реакцій, скористаємося індикаторами.

12.04.2024

Хімічні властивості лугів: дія на індикатори, взаємодія з кислотами, кислотними оксидами, солями. Реакція нейтралізації

Ще вивчати вам кислот, лугів глибінь.

Вітезслав Незвал. Переклад Євгена Дроб’язка

Після опрацювання параграфа ви зможете:

• характеризувати хімічні властивості лугів і складати відповідні рівняння реакцій;

• розпізнавати дослідним шляхом луги за допомогою індикаторів.

Під час вивчення хімічних властивостей оксидів ви дізналися про один зі способів добування та деякі хімічні властивості лугів. Пригадаймо: важливими хімічними властивостями лугів є дія на індикатори, взаємодія з кислотними оксидами.

• У розчинах лугів індикатори змінюють своє забарвлення. Універсальний індикаторний папір набуває синього кольору, метиловий оранжевий - жовтого, лакмус - синього, а фенолфталеїн - малинового. Фенолфталеїн - специфічний індикатор лужного середовища.

• Луги вступають у реакцію нейтралізації з кислотами з утворенням солі та води.

• Продуктами реакції обміну між лугами і кислотними оксидами є сіль і вода.

• Важлива хімічна властивість лугів - взаємодія із солями в розчині. Ці реакції обміну між двома розчинними сполуками можливі, якщо хоча б один з продуктів реакції - нерозчинний.

Перевірте себе

1. Як виявляють луги в розчині? 

2. Який індикатор є специфічним індикатором лужного середовища? 

3. З якими речовинами реагують луги? 

22.03.2024

Основи: фізичні властивості, поширеність та застосування

Пригадайте:

• як відрізнити луги, нерозчинні основи й амфотерні гідроксиди

• властивості твердих речовин із йонними кристалічними ґратками 

Будова та фізичні властивості основ

В основах існує йонний зв’язок, оскільки в їх складі містяться як металічні, так і неметалічні елементи. Тому всі основи є речовинами з йонними кристалічними ґратками та відповідними фізичними властивостями.

Луги — тверді білі речовини, без запаху, добре розчинні у воді, милкі на дотик . Розплави й розчини лугів проводять електричний струм. Під час розчинення лугів у воді виділяється велика кількість теплоти, і розчин розігрівається. Тверді гідроксиди Натрію і Калію настільки гігроскопічні (поглинають вологу), що на повітрі «розпливаються» . На відміну від усіх лугів, кальцій гідроксид (гашене вапно) малорозчинний у воді. Його насичений розчин називають вапняною водою, а суспензію у воді — вапняним молоком.

Нерозчинні гідроксиди — тверді за звичайних умов речовини , без запаху, не проводять електричний струм і, певна річ, не розчиняються у воді. Якщо нерозчинні гідроксиди добувають із розчинів, то вони випадають у вигляді драглистих осадів (мал. 30.3). Фізичні властивості амфотерних гідроксидів подібні до властивостей нерозчинних основ.

Гідроксиди лужних елементів під час нагрівання плавляться й киплять без розкладання. Усі інші гідроксиди під час нагрівання розкладаються на оксид металічного елемента й воду:

Cu(OH)2 =t СuО + Н2О

Використання основ

Кальцій гідроксид (гашене вапно) використовують переважно в будівництві для приготування різних будівельних сумішей: штукатурки, шпаклівки тощо.

Суспензією кальцій гідроксиду у воді (вапняним молоком) навесні обмазують стовбури дерев.

Кальцій гідроксид разом із кальцій оксидом (негашеним вапном) використовують для очищення цукру на цукрових заводах.

Магній гідроксид використовують для виробництва зубної пасти та ліків.

Натрій гідроксид (їдкий натр, або каустична сода) та калій гідроксид (їдке калі) використовують у виробництві твердого й рідкого мила, а також ліків.

Виготовлення скла, штучних барвників, паперу, синтетичних волокон та очищення нафти не можливі без натрій гідроксиду.

Засіб для очищення каналізаційних труб — це 40%-й розчин натрій гідроксиду.

Приблизно в IX—X століттях було добуто калій та натрій гідроксиди. Тривалий час їх уважали простими речовинами, тому що всі відомі на той час методи розкладу речовин щодо КОН і NaOH не дали жодного результату. Оскільки ці речовини не змогли розкласти на частини, було зроблено висновок, що це основні елементи, з яких складаються інші речовини. Саме цим і пояснюється назва «основи», яку дали цим речовинам у середині XVIII століття.

Висновки

• 1. Усі основи (гідроксиди) — тверді речовини без запаху. Луги розчиняються у воді, а інші гідроксиди — ні. Залежно від металічного елемента, що утворює гідроксид, основи можуть бути різного кольору, але більшість гідроксидів — це білі речовини.

• 2. У природі гідроксиди майже не трапляються завдяки їх хімічній активності. У промисловості переважно застосовують луги, найважливішими з яких є натрій та кальцій гідроксиди.

Контрольні запитання

• 1. Які основи називають лугами?

• 2. Порівняйте фізичні властивості лугів та нерозчинних гідроксидів.

15.03.2024 

Фізичні та хімічні властивості оксидів

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

• формулювати визначення основних, кислотних, амфотерних оксидів;

• характеризувати фізичні властивості оксидів; хімічні властивості основних, кислотних й амфотерних оксидів; поняття амфотерності;

• порівнювати хімічні властивості основних, кислотних й амфотерних оксидів;

• складати рівняння реакцій, що характеризують хімічні властивості основних, кислотних та амфотерних оксидів;

• формувати дбайливе ставлення до води як оксиду, що забезпечує життєдіяльність живих організмів, ініціативність і підприємливість щодо збереження водних ресурсів; навички безпечного поводження з оксидами, які заподіюють шкоду людині, сільському господарству, виробництвам.

• Пригадайте назви оксидів, що утворюються в атмосфері внаслідок господарської діяльності людини.

Що вам відомо про найпоширеніший на Землі оксид — воду?

Фізичні властивості оксидів. Оксиди як сполуки елементів з Оксигеном досить поширені в природі. За нормальних умов вони перебувають у різних агрегатних станах: газоподібному, рідкому та твердому. Наведемо приклади. Поширені в природі й утворені внаслідок господарської діяльності людини карбон(IV) оксид, сульфур(IV) оксид, нітроген(IV) оксид є газами. Як вам відомо, великі концентрації цих газів в атмосфері спричиняють утворення кислотних дощів. Силіцій(IV) оксид, фосфор(V) оксид, магній оксид та інші тверді речовини — безбарвні або мають характерне забарвлення. Зокрема, хром(III) оксид — зелений, магній оксид — білий, ферум(III) оксид і нітроген(IV) оксид — бурого кольору, а силіцій(IV) оксид — безбарвний. Розглянувши зразки оксидів, ви наочно переконаєтеся в цьому.

Багатьом оксидам притаманний характерний запах. Наприклад, сульфур(IV) оксид, нітроген(IV) оксид — задушливі гази; карбон(II) оксид, карбон(IV) оксид — без запаху, отруйні.

У твердому стані оксиди утворюють атомні, йонні або молекулярні структури (кристалічні ґратки). До оксидів з молекулярними кристалічними ґратками належать карбон(IV) оксид, вода . Атомну кристалічну ґратку має силіцій(IV) оксид, йонну — алюміній оксид.

Для оксидів з атомними структурами характерна висока твердість, з молекулярними — леткість. Температури плавлення та кипіння змінюються в широкому діапазоні.

• Складіть самостійно формули всіх згаданих у тексті оксидів.

Хімічні властивості основних оксидів. Оскільки оксиди є сполуками елементів з Оксигеном, то їм властиві як спільні, так і відмінні властивості. Ураховуючи назви цих груп оксидів, можна сформулювати їхнє визначення.

Основні оксиди — оксиди, яким відповідають основи.

Наприклад, натрій оксиду Na2O відповідає основа натрій гідроксид NaOH, кальцій оксиду СаО — кальцій гідроксид Са(ОН)2.

Основні оксиди вступають у хімічну взаємодію з водою, кислотами й кислотними оксидами.

• Пригадайте реакцію сполучення кальцій оксиду з водою, складіть рівняння реакції. Назвіть речовину, що утворилася.

1. Дія на індикатори.

Дослід 1. Наллємо у три пробірки добутий розчин кальцій гідроксиду й доллємо по черзі лакмусу, метилового оранжевого та фенолфталеїну. Спостерігаємо зміну забарвлення відповідно на синій, жовтий і малиновий. Отже, під час взаємодії кальцій оксиду з водою утворюється луг — основа, розчинна у воді.

Дослідимо хімічні властивості інших основних оксидів за допомогою експерименту.

2. Взаємодія з водою.

Дослід 2. Крім кальцій оксиду (рис. 53), з водою реагують оксиди лужних і лужноземельних металічних елементів (К2О, BaO):

К2О + Н2О = 2KOH;

BaO + H2O = Ba(OH)2.

Продуктами цих реакцій є основи — відповідно калій і барій гідроксиди. Обидва гідроксиди добре розчинні у воді.

3. Взаємодія з кислотами.

Дослід 3. Насиплемо в колбу купрум(ІІ) оксид (чорний порошок) і доллємо хлоридну кислоту. Під час нагрівання утворюється прозора рідина блакитного кольору. У процесі перебігу реакції вміст купрум(ІІ) оксиду зменшується .

• Пригадайте, які ознаки перебігу хімічних реакцій вам відомі.

У розчині є сіль купрум(ІІ) хлорид, яка надає розчину блакитного кольору.

4. Взаємодія з кислотними оксидами.

Цікавим прикладом взаємодії оксидів між собою є реакції, на яких ґрунтується виробництво скла. Унаслідок взаємодії кальцій і силіцій(IV) оксидів за нагрівання утворюється сіль — кальцій силікат:

У промисловості виробляють різні види скла сплавлянням оксидів. Віконне скло має хімічний склад Na2O · CaO · 6Si2O.

Хімічні властивості кислотних оксидів. Одна з властивостей кислотних оксидів вам уже відома. Це взаємодія з основними оксидами. Крім того, вони реагують з водою та основами. Доведемо це експериментально.

1. Взаємодія з водою.

Вуглекислий газ, який пропускають під тиском крізь воду, частково взаємодіє з нею. Під час такої взаємодії утворюється гідроксид з кислотними властивостями — карбонатна кислота. Це дуже слабка кислота, тому вона має здатність розпадатися до вихідних речовин:

СО2 + Н2О = Н2СО3;

Н2СО3 = СО2↑ + Н2О.

Розщеплення карбонатної кислоти до вихідних речовин можна спостерігати, якщо відкрити пляшку з газованою водою.

Однак не всі кислотні оксиди з водою утворюють нестійкі кислоти. За взаємодії сульфур(VІ) оксиду з водою утворюється стійка сульфатна кислота:

SO3 + Н2О = H2SO4.

• Складіть самостійно рівняння реакції взаємодії фосфорі) оксиду з водою. Назвіть тип реакції та сформулюйте її визначення.

Взаємодія з водою кислотних оксидів, які потрапляють в атмосферу під час хімічних виробництв, призводить до утворення кислотних дощів. Вам уже відомо, що кислотні дощі негативно впливають на рослинний і тваринний світ. Також підвищується кислотність ґрунтів, що зумовлює зниження врожайності та якості сільськогосподарських культур. Підвищення концентрації кислот у воді річок та озер спричиняє вимирання водних тварин. Крім того, кислотні дощі роз’їдають металеві покриття будинків, фарби, руйнують пам’ятки архітектури й культури.

• Запропонуйте заходи боротьби з кислотними дощами.

Зверніть увагу на те, що не всі кислотні оксиди реагують з водою.

Вам відомо, що береги багатьох річок, озер і морів укриті силіцій(IV) оксидом — піском, який безпосередньо стикається з водою, однак реакція не відбувається. Але гідрат цього оксиду є — це силікатна кислота Н2SiO3.

2. Взаємодія з лугами.

Звернемося знову до досліду.

Дослід 3. Наллємо в хімічний стакан розчин натрій гідроксиду, додамо кілька крапель розчину фенолфталеїну . Розчин набуває малинового забарвлення Продуємо через зафарбований розчин вуглекислий газ. Розчин знебарвлюється 

Знебарвлення розчину вказує на те, що відбулася хімічна реакція:

СО2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O.

Утворилися сіль — натрій карбонат і вода.

Кислотні оксиди — оксиди, яким відповідають кислоти.

Наприклад, SO2 — H2SO3, SO3 — H2SO4, Р2О5 — Н3РО4.

Хімічні властивості амфотерних оксидів. Поняття «амфотерність» стосується сполук, що проявляють подвійні хімічні властивості. Якщо йдеться про амфотерні оксиди, то, очевидно, вони мають проявляти властивості як основних, так і кислотних. До таких оксидів належать цинк та алюміній оксиди, оксиди тривалентного Феруму та Хрому, берилій оксид та ін.

• Складіть самостійно формули зазначених оксидів за їхніми назвами.

Розглянемо хімічні властивості амфотерних оксидів на прикладі цинк та алюміній оксидів.

1. Взаємодія з кислотами.

Якщо до цинк оксиду долити розчин сульфатної кислоти, відбувається реакція з утворенням солі — цинк сульфату:

Так само реагує з кислотами алюміній оксид:

2. Взаємодія з лугами.

Реакції амфотерних оксидів з лугами відбуваються за нагрівання:

3. Взаємодія з основними оксидами.

Амфотерні оксиди реагують з основними оксидами з утворенням солей:

4. Взаємодія з кислотними оксидами.

За високих температур амфотерні оксиди взаємодіють з найбільш активними кислотними:

Проаналізувавши продукти реакцій амфотерних оксидів з кислотами, лугами, основними й кислотними оксидами, бачимо, що внаслідок усіх цих реакцій утворюються солі.

Амфотерні оксиди — оксиди, які проявляють властивості основних і кислотних оксидів.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Оксиди в природі перебувають у трьох агрегатних станах. Утворюють молекулярні, атомні та йонні кристалічні ґратки. Деякі мають забарвлення або можуть бути прозорі. Температури плавлення і кипіння оксидів змінюються в широкому діапазоні. Оксиди лужних і лужноземельних елементів реагують з водою.

• Основні оксиди — оксиди, яким відповідають основи. Вони реагують з водою, кислотами й кислотними оксидами. Під час реакцій з кислотами й кислотними оксидами утворюються солі.

• Кислотним оксидам відповідають кислоти. Вони вступають у хімічну взаємодію з водою (виняток — SiO2), основними оксидами й основами. Продуктами взаємодії кислотних оксидів з основними та основами є солі.

• Основні й кислотні оксиди взаємодіють між собою з утворенням солей.

• Амфотерні оксиди проявляють властивості основних і кислотних оксидів. Продуктами їхніх реакцій є солі.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Перелічіть фізичні властивості оксидів.

2. Розпізнайте за хімічними формулами основні, кислотні й амфотерні оксиди: CuO, MgO, Fe2O3, SO3, P2O5, Al2O3, K2O, SiO2, BaO, ZnO, CO2, BeO, NO2, Li2O, Na2O, SO2.

08.04.2024

Поширеність у природі та використання оксидів. Вплив на довкілля

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

• знати про поширеність оксидів у природі, застосування оксидів у різних галузях промисловості й побуті;

• характеризувати найпоширеніші оксиди, вплив деяких оксидів на довкілля;

• пояснювати значення оксидів, їхнє використання в різних галузях господарства й у побуті.

Поширеність оксидів у природі. Оксиди — хімічні сполуки, які дуже часто трапляються в природі. В основному до них належать сполуки активних металічних і неметалічних елементів.

Вода — найпоширеніший оксид на Землі . Вона заповнює всі западини земної поверхні, утворюючи ріки, озера, моря й океани. Просочуючись у ґрунт, вона утворює ґрунтові й підземні води. Ця дивовижна речовина входить до складу гірських порід і мінералів. Розчиняючи в собі деякі потрібні для здоров’я людини солі, утворює цілющі мінеральні джерела, біля яких розташовані курорти й лікувальні заклади.

Без води не можуть існувати живі організми — людина, рослини, тварини. В організмі людини вода бере участь у всіх біохімічних процесах, підтримує об’єм і пружність клітин.

Для життя та підтримування здоров’я людині потрібна чиста вода, без домішок шкідливих речовин, що потрапляють у водойми внаслідок господарської діяльності. Тому всі люди, які живуть на нашій планеті, мають берегти воду — це справжнє чудо природи, чиї таємниці ще не до кінця розкриті.

Силіцій(IV) оксид теж належить до найбільш поширених природних оксидів. Насамперед це пісок. У природі він залягає окремими пластами, а також устилає дно водойм: річок, морів, океанів. Крім піску, природа подарувала людині й прозорий мінерал кварц . Деякі його кристали сягають гігантських розмірів. Кварц утворює багато кристалічних різновидів: гірський кришталь, димчастий кварц, аметист, котяче око та ін., які завдяки домішкам мають різноманітне забарвлення. Кварц використовують у різних приладах — оптичних, електронних, теле- й радіоапаратурі, для виготовлення кварцового скла, як дорогоцінні камені в ювелірній справі тощо.

Алюміній оксид є складовою природних мінералів алюмосилікатів. До них належать польовий шпат К2О · Аl2О3 · 6SiO2 і коалініт Аl2О3 · 2SiO2 · 2Н2О. Алюміній оксид входить до складу бокситу — мінералу, з якого видобувають алюміній. Мінерал корунд, що має високу твердість, використовують для виготовлення шліфувальних кругів. Він утворює два кольорові різновиди: рубін що має інтенсивне червоне забарвлення, і сапфір — синього кольору, які використовують для виготовлення дорогоцінних прикрас.

Ферум оксиди входять до складу відомих у металургії залізних руд, яких є досить багато. У металургійній промисловості найчастіше використовують червоний залізняк, до складу якого входить ферум(ІІІ) оксид Fe2O3 , відомий як руда гематит. Ферум(ІІ, ІІІ) оксид Fe3О4 є основною складовою магнітного залізняка. Руда магнетит містить до 72,4 % Феруму.

У природі трапляються й інші залізняки, зокрема бурі й шпатові, однак їхні руди мають інший хімічний склад. Усі мінерали, що містять елемент Ферум, є основною сировиною для виробництва заліза та його сплавів.

Магній оксид у природі — це мінерал периклаз. Магній оксид MgO (рис. 60) ще називають паленою магнезією, що пов’язано зі способом її добування в промисловості. Магній оксид є у складі таких сполук, як тальк 3MgO · 4SiO2 · H2O й азбест CaO · MgO · 4SiO2. Вони мають високу вогнестійкість.

Карбон(IV) оксид поширений в атмосфері. Приблизно 0,03 % цього газу входить до складу повітря. Відіграє активну роль у процесі фотосинтезу. Накопичення вуглекислого газу в повітрі спричиняє парниковий ефект.

Використання оксидів. Частково про використання оксидів уже згадувалося. Широкий спектр використання цих сполук залежить насамперед від різноманітності їхніх фізичних і хімічних властивостей. 

У таблиці 13 наведено неповний перелік використання оксидів. Вивчаючи хімічні властивості оксидів, ви ознайомилися з реакціями їхньої взаємодії з водою. На цих реакціях ґрунтується добування основ і кислот. Під час взаємодії основних і кислотних оксидів між собою утворюються солі. Солі ж добувають і шляхом реакцій основних оксидів з кислотами та кислотних оксидів — з основами.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Оксиди — хімічні сполуки, які часто трапляються в природі. Це оксиди активних металічних і неметалічних елементів.

• Вода — найпоширеніший на Землі оксид.

• До поширених оксидів належать оксиди Феруму, Алюмінію, Кальцію, Силіцію тощо.

• Оксиди широко використовують в усіх галузях господарства, що зумовлено їхніми різноманітними фізичними та хімічними властивостями.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Класифікуйте оксиди за їхніми формулами: FeO, SiO2, ZnO, CO, CO2, SO3, Cr2O3, BaO, Al2O3, CrO, MnO2, BeO, MnO3, B2O3, P2O5, K2O, NO, CaO.

2. Допишіть праві частини рівнянь реакцій і поставте коефіцієнти, де це потрібно:

• a) Mg + O2 = ... ;

• б) P + O2 = ... ;

• в) H2+ O2 = ... ;

• г) Fe + O2 = ... ;

• ґ) Zn + O2 = ... ;

• д) Al + O2 = ... .

01.03.2024

Основні класи неорганічних сполук

§ 20. Класифікація неорганічних сполук, їхні склад і номенклатура. Оксиди, кислоти

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

• формулювати визначення оксидів, кислот, солей, основ;

• знати склад оксидів, кислот;

• пояснювати походження назв оксидів, кислот;

• порівнювати склад оксидів (основних, кислотних, амфотерних) і кислот (оксигеновмісних, безоксигенових, одно-, дво- й триосновних);

• класифікувати оксиди й кислоти за складом.

Класифікація речовин, що утворюють основні класи неорганічних сполук. Вам відомо, що хімічні елементи здатні сполучатися між собою. Унаслідок хімічних зв’язків, що виникають між атомами елементів, утворюються прості й складні речовини.

Тема, яку ви вивчатимете, стосується класифікації складних речовин, що утворюють чітку систему сполук. Для кожного класу цих сполук характерні певні склад, будова та властивості. Але, незважаючи на різний склад, будову та властивості, між ними існують внутрішні взаємозв’язки. Вступаючи в хімічні реакції, вони здатні до взаємоперетворень. Саме відмінність у складі й будові цих сполук зумовлює різні властивості. Тому складні речовини об’єднані у відповідні групи — класи: оксиди, кислоти, основи та солі. Класифікацію основних класів неорганічних сполук

Схема класифікації основних класів неорганічних сполук

Склад, назви, класифікація оксидів.

• Установіть за поданим визначенням склад оксидів.

У 7 класі ви частково ознайомилися з речовинами, що утворюють цілий клас неорганічних сполук. Про їхній склад ідеться у визначеннях.

Під час вивчення курсу хімії ставиться завдання оволодіти основами самонавчання, що допоможе вам здійснювати самоосвіту впродовж життя. У цьому вам допоможуть уміння самостійно конструювати поняття, вирізняти в тексті головне, а також здатність оперувати цими вміннями. Такий підхід сприятиме концентрації вашої уваги й виокремленню суттєвих ознак у навчальному матеріалі. Отож спочатку зробимо спробу виконати це завдання за допомогою схем для конструювання назви поняття «оксиди».

Перш ніж розглянути схему конструювання назви, зазначимо, що кожне поняття складається з родового поняття та видових ознак . Схема конструювання визначення поняття «оксиди»

• сформулюйте самостійно визначення поняття «оксиди» та звірте з поданим Що потрібно виправити чи уточнити?

Наведіть приклади відомих вам оксидів.

За сучасною науковою українською номенклатурою назви оксидів походять від назви елемента з додаванням слова оксид 

Схема утворення назв оксидів, до складу яких входять елементи з постійною валентністю

Наприклад: калій оксид К2О, барій оксид BaO, алюміній оксид Al2O3.

Якщо ж у складі оксиду є елемент зі змінною валентністю, то її вказують у назві римською цифрою, узятою в дужки (рис. 44).

Схема утворення назв оксидів, до складу яких входять елементи зі змінною валентністю

Наприклад, FeO — ферум(ІІ) оксид, Fe2O3 — ферум(ІІІ) оксид, MnO — манган(ІІ) оксид, Mn2O3 — манган(ІІІ) оксид, MnO2 — манган(ІV) оксид, Mn2O7 — манган(VII) оксид.

• На які групи класифікують оксиди?

Щоб відповісти на це запитання, знову звернемося до першої класифікації хімічних елементів на металічні й неметалічні.

• Пригадайте, як називають оксиди, утворені неметалічними й металічними елементами.

Металічні елементи утворюють з Оксигеном сполуки, які є оксидами (основними, кислотними, амфотерними), а неметалічні — кислотні оксиди.

У періодах періодичної системи є елементи, розміщені на межі між металічними та неметалічними елементами. Вони утворюють оксиди, що проявляють подвійну хімічну природу, тобто мають властивості основних і кислотних оксидів. Їх називають амфотерними. 

• Користуючись даними таблиці 9, узагальніть відомості про класифікацію оксидів.

Кислоти, їхні склад, назви та класифікація. У повсякденному житті людина часто використовує кислоти. Здебільшого вони мають органічне походження: оцтова (розчин, відомий під назвою «оцет»), лимонна, яблучна, щавлева, молочна тощо.

• Оцініть значення названих органічних кислот у житті людини.

Серед великої різноманітності неорганічних сполук виділяють кислоти, що, як і оксиди, утворюють окремий клас речовин.

• Від чого, на ваш погляд, походить загальна назва цього класу речовин?

Найпоширенішими є хлоридна HCl, сульфатна H2SO4 й ортофосфатна H3PO4 кислоти. Із наведених прикладів формул неорганічних кислот бачимо, що вони містять атоми Гідрогену, які зв’язані з іншими атомами (хлоридна) або групою атомів (сульфатна, ортофосфатна). Отже, завдяки цим даним можна сформулювати визначення кислот.

• Користуючись схемою сформулюйте самостійно визначення поняття «кислота» й звірте з наведеним раніше Чи вдалося вам його сформулювати правильно?

Установіть за визначенням склад кислот.

З’ясуємо, з яких компонентів складаються назви кислот.

Як бачимо зі схеми видовими ознаками кислот є атоми Гідрогену та кислотний залишок.

Кислотний залишок — це атом або група атомів. Наприклад, хлоридна кислота містить атом Cl, сульфатна й карбонатна — групи атомів, відповідно SO4 і CO3. Характерною ознакою кислотних залишків є те, що під час хімічних реакцій вони не руйнуються.

• Подумайте й поясніть, як визначити валентність кислотного залишку, знаючи валентність атомів Гідрогену.

Оскільки атоми Гідрогену одновалентні, то валентність кислотного залишку визначають за числом атомів Гідрогену в складі кислоти. З таблиці 10 стає зрозумілим походження назв неорганічних кислот.

• Поясніть це самостійно.

З аналізу хімічного складу кислот видно, що спільним для них є наявність атомів Гідрогену. Їх може бути різна кількість: один або кілька. Це вважають першою ознакою класифікації кислот. Відповідно кислоти класифікують на: одноосновні, якщо у складі кислоти наявний один атом Гідрогену; двоосновні, якщо атомів Гідрогену два; триосновні, якщо цих атомів три. Крім того, спостерігається різний склад кислотних залишків, зокрема в деяких з них наявний Оксиген, а в інших — відсутній. Це друга ознака, яку взято за основу класифікації кислот. За вмістом Оксигену чи його відсутністю в складі кислотного залишку кислоти поділяють на безоксигенові й оксигеновмісні. Отже, класифікацію кислот можна зобразити схемою 

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Складні неорганічні речовини поділяють на чотири групи: оксиди, кислоти, солі, основи.

• Оксиди — складні речовини, що містять у своєму складі два елементи, один з яких — Оксиген у ступені окиснення -2. Існують солетворні й несолетворні оксиди. Солетворні — це основні, кислотні, амфотерні оксиди.

• Назви оксидів походять від назви елемента й слова «оксид». Якщо валентність елемента є змінною, її вказують після назви елемента римськими цифрами, узявши в дужки.

• Кислоти — складні речовини, до складу яких входять один або кілька атомів Гідрогену, здатних заміщуватися на атоми металів, і кислотні залишки.

• Назви кислотних залишків відповідають назвам кислот, якщо забрати закінчення -на.

• Кислоти класифікують за вмістом атомів Гідрогену (одноосновні, двоосновні, триосновні) та за вмістом Оксигену (оксигеновмісні й безоксигенові).

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ 

1. Назвіть класи неорганічних сполук, зі складом, назвами та класифікацією яких ви ознайомилися.

2. Сформулюйте визначення:

• а) оксидів;

• б) кислот.

3. Наведіть приклади:

• а) оксидів;

• б) кислот.

Складіть їхні формули.

                                                                    23.02.2024

                   САМОСТІЙНА РОБОТА 

 Кількість речовини. Розрахунки за хімічними формулам

1.Виберіть, яка фізична величина позначається символом DH2 .

а) густина водню  б) стала Авогадро   в) відносна густина за воднем   г) молярний об’єм

2. Позначте число Авогадро:                                                                                                                                        а) 0,602∙1023              б)12,04∙1023           в) 6,02∙1023                                

3. Вкажіть формулу для обчислення молярного об'єму газу:

4. Молярна маса натрію дорівнює:

а) 11 г/моль;             б)  23 г/моль;              в)  46 г/моль                  

5. Укажіть, яка фізична величина має одиницю вимірювання «моль».

а) кількість речовини    б) молярна маса    в) молярний об’єм   г) кількість атомів                                     

6. Вкажіть яким символом позначається кількість речовини:                                                     

7. Установіть послідовність для речовини СН4 :

відносна молекулярна маса →  маса → молярна маса→ відносна густина за воднем.

а) 8                       б) 16                            в) 16 г               г) 16 г/моль

8. Позначте значення молярної маси сульфур (ІV) оксиду:                                                                   

   а) 64;                 б) m64 г;                        в) M64 г/моль        г) M 64 г/моль                          

9. Установіть послідовність зростання значень молярних мас речовин.

а) Cu                б) N2                       в ) C2H2                 г ) CaCO3

 10. Установіть відповідність між кількістю речовини та кількістю молекул.

а)  0,1 моль СО2                   1. 6 ∙1023   

б)   0,5 моль СО                   2. 3 ∙1023

в)   1 моль Н2О                     3. 12 ∙1023  

г)   2 моль Н2                        4.  0,6 ∙1023 

                                               5. 1, 5 ∙1023                  

16.02.2024

Відносна густина газів

Пригадайте:

• густина — це фізична величина, що дорівнює відношенню маси речовини до її об'єму;

• одиниця вимірювання густини — кг/м3 (або г/л, г/мл).

Відносна густина газів

Густина газів дуже невелика, тому вимірювати маси газуватих речовин дуже незручно. Набагато зручніше порівнювати густини газів, тобто визначати відношення їхніх густин. Цю величину називають відносною густиною газу В за газом А і позначають DА( В). Методику експериментального визначення відносної густини газів розробив французький хімік Жан Дюма й за допомогою цього методу визначав молекулярні маси невідомих газуватих речовин. Це можливо завдяки тому, що відносна густина газів дорівнює як відношенню густин газуватих речовин, так і відношенню їхніх молярних мас:

Оскільки відносна густина є відношенням двох величин з однаковою розмірністю, то сама відносна густина є безрозмірною величиною.

Для обчислення відносної густини газів за певним газом необхідно обчислити відношення молярних мас газів.

Так, наприклад, відносна густина кисню за воднем дорівнюватиме:

Відомий французький хімік-органік і державний діяч, президент французького хімічного товариства. В юності працював аптекарем. Із 1823 р. працював у Парижі спочатку репетитором, а потім професором у Сорбонні. У 1832 р. заснував власну лабораторію, в якій працював разом із численними учнями. Основні праці Дюма належать до органічної хімії. Своїми працями він суттєво вплинув на розвиток органічної хімії, уперше добув багато органічних речовин (хлороформ, хлороцтову кислоту), розробив нові методи органічного синтезу. Запропонував метод визначення відносної густини випарів, за допомогою якого визначив атомну масу багатьох хімічних елементів і молекулярну масу багатьох сполук.

Відносну густину кисню за гелієм, азотом або повітрям обчислюють у такий самий спосіб. Для обчислення відносної густини за повітрям використовують середню молярну масу повітря, що дорівнює 29 г/моль.

Відносна густина показує, у скільки разів густина одного газу більша за густину іншого. Наприклад, якщо відносна густина вуглекислого газу за воднем дорівнює 22 (DH2(СO2) = 22), це означає, що вуглекислий газ важчий за водень у 22 рази. А якщо відносна густина метану за киснем дорівнює 0,5 (DO2 (СН4) = 0,5), це означає, що метан легший за кисень у два рази.

Формулюючи свій закон, Авогадро писав: «Густина різних газів є мірою маси їхніх молекул». Розглянемо два гази — А і В — кількістю один моль, що перебувають за однакових умов. Густину газу можна визначити як відношення його маси до об'єму:

Якщо маса й об'єм відомі для одного моля газу, то в це рівняння можна підставити, відповідно, молярну масу й молярний об'єм:

Молярні об'єми різних газів за однакових умов є однаковими, тому густина газу за заданих умов прямо пропорційна його молярній масі. Тобто чим більшою є маса однієї молекули (одного моля молекул), тим більшою буде маса певного об'єму газу — його густина. А відношення густин двох газів дорівнюватиме відношенню їхніх молярних мас:

Висновки

1. Якщо взяти два зразки газуватих речовин однакового об'єму за однакових умов, то можна виміряти відношення їхніх густин та отримати відносну густину цих газів.

2. Відносна густина газів — безрозмірна величина, вона показує, який з газів важчий (має більшу густину) і у скільки разів. Вона дорівнює відношенню молярних мас газів, тому дозволяє визначити молярну масу невідомого газу.

Контрольні запитання

1. Який фізичний зміст має значення відносної густини газу?

2. Запишіть формулу для обчислення відносної густини невідомого газу за воднем, гелієм та вуглекислим газом.

3. Чому дорівнює середня молярна маса повітря?

4. Для визначення відносної густини будь-якого газу за воднем необхідно молярну масу цього газу: а) помножити на молярну масу водню; б) розділити на молярну масу водню; в) скласти з молярною масою водню.

Завдання для засвоєння матеріалу

1. Чому для повітря не можна використовувати поняття «молярна маса», а користуються тільки середньою молярною масою?

2. У скільки разів кисень важчий за; а) водень; б) азот?

3. У якого з газів найменша відносна густина за воднем; азот; кисень; гелій?

09.02.2024.

Закон Авогадро. Молярний об'єм газів. Розв’язування розрахункових задач..

Опрацювавши параграф, ви:

• зрозумієте, чому в однакових об'ємах різних газів за однакових умов міститься однакове число молекул;

• дізнаєтеся, який об'єм газу називають молярним;

• навчитеся розв'язувати задачі з використанням молярного об'єму газів.

1. Закон Авогадро

Запишемо рівняння реакції між воднем і киснем:

Згідно з цим рівнянням два молі водню реагують з одним молем кисню. Експериментально було встановлено, що об'єм водню теж у два рази більший за об'єм кисню. Тому очевидно, що 1 моль будь-якого із цих газів займає однаковий об'єм.

До цього ж висновку можна прийти на основі закону, який сформулював А. Авогадро і який названий його ім'ям:

В однакових об'ємах різних газів за однакових умов (температури і тиску) міститься однакове число молекул.

2. Молярний об'єм газів

Знаючи, що один моль будь-якої речовини містить певне число молекул, можна зробити висновок про те, що всі гази кількістю речовини 1 моль за одних і тих самих умов займають однаковий об'єм . Об'єм 1 моль речовини називають молярним об'ємом.

Значення молярного об'єму газів залежить від температури і тиску. В хімії молярний об'єм газів вимірюють за нормальних умов (скорочено н. у.): за температури 0 °С і атмосферного тиску 101,3 кПа (або 760 мм рт. ст.).

За нормальних умов молярний об'єм будь-якого газу дорівнює 22,4 л/моль.

Молярний об'єм позначають VM.

За аналогією з молярною масою визначають молярний об'єм VM як відношення об'єму V до кількості речовини n:

Знаючи молярний об'єм газу, можна визначити кількість речовини n, що міститься в об'ємі V за нормальних умов:

Газ кількістю n молей займає об'єм:

V = n · VM

Для порівняння маси одиниці об'єму різних тіл використовують фізичну величину — густину:

Де: ρ — густина тіла;

m — маса тіла;

V — об'єм тіла.

Для газів справедливим є співвідношення:

Де: ρ(газу) — густина газу;

M — молярна маса газу;

VM — молярний об'єм газу.

Із цієї формули можна отримати формулу для обчислення молярної маси газу, якщо відома його густина:

M = ρ(газу) · VM

• ...за кімнатної температури (25 °С) і атмосферного тиску молярний об’єм газів дещо більший: VM = 24,4 л/моль.

• ...молярний об’єм рідких і твердих речовин, на відміну від молярного об’єму газів, практично не залежить від тиску і температури, проте він різний у різних речовин. Наприклад, за звичайних умов один моль води займає об’єм 18 мл, етанолу — 58 мл, золота — 10 см3 (1 см3 = 1 мл). Молярний об’єм можна знайти, якщо відома молярна маса М і густина ρ:

ВИСНОВКИ

• В однакових об'ємах газів за однакових температури і тиску міститься однакова кількість молекул (закон Авогадро).

• Об'єм 1 моль речовини називають молярним об'ємом.

• Молярний об'єм газів залежить від температури і тиску. за нормальних умов (температурі 0 °С і тиску 101,3 кПа) молярний об'єм будь-якого газу дорівнює 22,4 л/моль.

08.12.2023 КОНТРОЛЬНА РОБОТА №1

1. Елемент 15 утворює вищий оксид складу:

А) Е2О3; Б) Е2О5;   В) ЕО2.

Випишіть правильну відповідь. 

2. Яке твердження щодо положення хімічних елементів у періодичній системі є правильне?

А) головні підгрупи містять лише металічні елементи;

Б) кожний період починається неметалічним елементом;

В) неметалічні елементи розташовані наприкінці кожного періоду

Г) побічні підгрупи містять лише неметалічні елементи. 

3. З даного переліку елементів: Хлор, Алюміній, Францій, Бром, Гідроген, Натрій, Цинк, Літій випишіть назви лужних металів. 

4. Укажіть: період, групу, підгрупу, вищу валентність в оксиді елемента з протонним числом 17. 

       5  Елемент 6 утворює вищий оксид складу:

А) Е2О3; Б) Е2О5;   В) ЕО2.

Випишіть правильну відповідь.

       6 Яке твердження щодо положення хімічних елементів у періодичній системі є правильне?

А) головні підгрупи містять лише металічні елементи;

Б) кожний період починається металічним елементом;

В) неметалічні елементи розташовані на початку кожного періоду

Г) побічні підгрупи містять лише неметалічні елементи. 

        7 З даного переліку елементів: Хлор, Алюміній, Францій, Бром, Гідроген, Натрій, Цинк, Йод випишіть назви галогенів. 

        8 Укажіть: період, групу, підгрупу, вищу валентність в оксиді елемента з протонним числом 13.

        9 Укажіть елемент побічної підгрупи ІІ-ої групи, 4-го періоду:

            а) Ca          б)  Zn          в) Si       г) Ti

             10. Укажіть заряд ядра атома Цинку:

            а) – 65      б) + 30        в) + 65    г)+ 4

            11. Укажіть елемент із найбільшою електронегативністю:

            а) Кальцій      б)Цинк    в)Ферум       г)Оксиген

           12. Ступінь окиснення елемента в простій речовині – величина:

            А) позитивна    б) негативна   в) рівна нулю

Термін здачі виконаної роботи до 15.12.2023 на ел. пошту  telefonooppo70@gmail.com

30.11.2023 Ковалентний зв’язок, його види. Електронні формули молекул

Опрацювавши матеріал параграфа, ви зможете:

• пояснити утворення ковалентного зв’язку;

• схарактеризувати особливості ковалентного полярного і неполярного зв’язків;

• визначати полярність ковалентного зв’язку.

Як зазначалось у попередньому параграфі, одним зі способів досягнення завершеності зовнішнього енергетичного рівня й виникнення між атомами хімічного зв’язку є утворення спільних електронних пар. У такий спосіб утворюються хімічні зв’язки між атомами неметалічних елементів.

УТВОРЕННЯ КОВАЛЕНТНОГО НЕПОЛЯРНОГО ЗВ’ЯЗКУ.

Хімічний зв’язок за допомогою спільних електронних пар називається ковалентним.

Його утворення може відбуватись як з атомів одного елемента, так і з атомів різних хімічних елементів.

Розглянемо, як утворюється ковалентний зв’язок між однаковими атомами.

Приклад 1. Утворення молекули водню.

Молекула водню складається з двох атомів Гідрогену, що мають найпростішу будову електронної оболонки:

Щоб зовнішня і єдина s-орбіталь атома Гідрогену стала завершеною, потрібний ще один електрон. Тож два атоми Гідрогену утворюють одну спільну електронну пару. (Відомо, що в спільній електронній парі електрони мають різний напрям обертання навколо своєї осі.) Між двома атомами Гідрогену на певній відстані відбувається перекривання їхніх s-орбіталей. Цей процес супроводжується виділенням енергії та утворенням спільної електронної пари, що одночасно належить обом атомам. Місце перекривання електронних орбіталей має підвищену електронну густину, тому до неї притягуються позитивно заряджені ядра обох атомів (мал. 31).

З наближенням ядер починають діяти сили відштовхування однойменно заряджених частинок і притягання різнойменно заряджених. На певній відстані ці сили врівноважуються, ядра та електрони стають єдиною стійкою системою. Так утворюється молекула водню, формула якої Н2

Оскільки хімічний зв’язок у молекулі водню утворився між атомами одного хімічного елемента, електронегативність яких однакова, то ядра обох атомів мають однаковий вплив на спільну електронну пару. Тому вона рівновіддалена від центрів ядер обох атомів і не зміщується в бік одного з них. Це передають за допомогою електронної формули молекули, в якій записують символи хімічних елементів та позначають крапками електрони зовнішнього енергетичного рівня.

Утворення молекули водню та її електронну формулу змодельовано на схемі 8.

Електронна формула молекули — це запис складу речовини за допомогою символів хімічних елементів та крапок, що позначають електрони зовнішнього енергетичного рівня атомів.

На електронних формулах чітко видно, скільки спільних електронних пар має молекула.

Рівне віддалення спільної електронної пари від ядер атомів, між якими виник ковалентний зв’язок, означає, що зв’язок неполярний.

Ковалентний неполярний зв’язок — це зв’язок за допомогою спільних електронних пар, які рівновіддалені від ядер обох атомів.

Приклад 2. Утворення молекули кисню О2.

Молекула кисню, як і молекула водню, складається з двох атомів одного хімічного елемента. Атом Оксигену має таку будову електронної оболонки:

Електронна формула молекули кисню враховує цю будову:

Як бачимо, на зовнішньому енергетичному рівні кожного атома було шість електронів, серед яких два неспарені. Для утворення стійкого 8-електронного зовнішнього енергетичного рівня не вистачає ще двох електронів. Тому два неспарені електрони одного атома утворюють дві спільні електронні пари з двома неспареними електронами іншого атома. За рахунок спільних електронних пар досягається завершеність зовнішнього енергетичного рівня кожного атома в молекулі кисню.

Зверніть увагу на те, що в молекулі водню атоми Гідрогену досягли утворення зовнішнього енергетичного рівня атома інертного елемента Гелію. У молекулі кисню електронні оболонки обох атомів Оксигену мають завершений другий, він же зовнішній, енергетичний рівень з 8 електронів. Рівно стільки ж електронів є на зовнішньому (другому) енергетичному рівні в атома інертного хімічного елемента Неону, яким завершується другий період.

Зв’язок атомів Оксигену в молекулі кисню теж ковалентний неполярний.

Замінивши кожну спільну пару електронів в електронних формулах молекул водню та кисню на риски, одержимо структурні формули.

Η — Н та O = O

Одна риска позначає одну одиницю валентності.

Зі структурних формул стає зрозуміло, що валентність дорівнює кількості спільних електронних пар.

УТВОРЕННЯ КОВАЛЕНТНОГО ПОЛЯРНОГО ЗВ’ЯЗКУ. Розглянемо, як утворюється ковалентний зв’язок між атомами різних неметалічних елементів.

Приклад 3. Утворення молекули гідроген хлориду НСl.

Молекула гідроген хлориду, як і молекули водню та кисню, складається з двох атомів, проте вони мають різну електронегативність. Зверніть увагу на розміщення Гідрогену та Хлору в ряді електронегативності (с. 95), і ви побачите, що Хлор розміщено на початку ряду, тоді як Гідроген — майже посередині.

З огляду на електронну будову атомів Гідрогену та Хлору, розглянемо, як між ними утворюється хімічний зв’язок.

За кількістю неспарених електронів атом Хлору може утворити з іншим атомом лише одну спільну електронну пару. Внаслідок утворення однієї спільної електронної пари атом Гідрогену досягне утворення завершеного зовнішнього енергетичного рівня атома інертного хімічного елемента Гелію, а атом Хлору — Аргону.

Що далі один від одного розташовані хімічні елементи в ряді електронегативності, то більшим буде зміщення спільних електронних пар до більш електронегативного атома. Користуючись цим правилом, робимо висновок про те, що в молекулі гідроген хлориду електрони спільної електронної пари будуть зміщені в бік атома Хлору. Схематично утворення молекули та її електронну формулу зображено на схемі 7, що на с. 94. На схемі відображено зміщення спільної електронної пари в бік більш електронегативного Хлору.

Хімічний зв’язок за допомогою спільних електронних пар, які зміщені в бік більш електронегативного атома, називається ковалентним полярним.

Відомо, що органічних речовин є понад 20 млн. До складу їхніх молекул входять атоми неметалічних елементів — Карбону, Гідрогену, Оксигену, Нітрогену та деяких інших. Хімічний зв’язок між атомами в цих речовинах — ковалентний (є винятки). Тож сполук з ковалентним хімічним зв’язком — найбільше.

Стисло про основне

• Зв’язок між атомами за допомогою спільних електронних пар називається ковалентним зв’язком.

• Ковалентний зв’язок у неорганічних та органічних речовинах виникає внаслідок утворення спільних електронних пар з неспарених електронів двох атомів неметалічних елементів.

• Електронна пара за утворення ковалентного хімічного зв’язку належить одночасно обом атомам.

• Розрізняють неполярний ковалентний зв’язок (спільні електронні пари рівновіддалені від ядер обох атомів) і полярний ковалентний зв’язок (спільні електронні пари зміщені до більш електронегативного атома).

Сторінка ерудита

Метан — летка сполука Карбону з Гідрогеном, що є основною складовою природного газу, має формулу СН4. У ній Карбон чотиривалентний. Згідно з електронною природою хімічних зв’язків, щоб утворити 4 ковалентні зв’язки, атом Карбону повинен мати 4 неспарені електрони, а не 2, як це видно з його електронної і графічної електронної формул.

Скористайтесь інформацією про збуджений стан атома Карбону, що міститься на с. 60, і ви зрозумієте, звідки з’явилися 4 неспарені електрони.

Хімічний зв'язок і будова речовини

• Природа хімічного зв'язку. Електронегативність елементів

• Ковалентний зв'язок, його утворення

• Полярний і неполярний ковалентний зв'язок

• Йонний зв'язок

• Ступінь окиснення

• Кристалічні ґратки

10.11.2023 Природа хімічного зв'язку. Електронегативність елементів

Опрацювавши параграф, ви дізнаєтеся:

• за яких умов виникає хімічний зв'язок між атомами;

• що таке електронегативність елементів і як вона змінюється у періодах і групах.

1. Природа хімічного зв'язку

Що примушує атоми сполучатися один з одним? Як пояснити, наприклад, що молекула водню Н2 і хлору Cl2 складається із двох атомів, а не трьох, а молекула Гелію Не2 не існує? Чому одні атоми сполучаються між собою, а інші — ні? Чому деякі молекули стійкі, інші легко розпадаються, а треті взагалі ніколи не утворюються за жодних умов? Відповіді на ці і подібні питання надзвичайно важливі для хіміків.

У ХІХ ст. було введено поняття валентності як число хімічних зв'язків, які атом утворює з іншими атомами. Наприклад, знаючи, що валентність Гідрогену дорівнює І, а Оксигену — ІІ, можна скласти структурні формули молекул водню, кисню і води:

у яких рисками позначені хімічні зв'язки між атомами.

Що ж це таке — хімічний зв'язок? Відповісти на питання вдалося тільки тоді, як було вивчено будову атома. У 1897 р. англійський фізик Дж. Дж. Томсон висловив припущення, що зв'язок має електричну природу і утворюється за рахунок зміщення чи переходу електронів від одного атома до іншого. Ця гіпотеза виявилася правильною.

Атом, як ви вже знаєте, складається із позитивно зарядженого ядра і електронів. Найпростіший атом — атом Гідрогену — має всього один електрон, який міститься на першому енергетичному рівні. Під час зближення двох атомів ядро одного з них притягує електронну хмару іншого і навпаки.

Між атомами виникає взаємодія, і відстань між ними зменшується доти, доки взаємне притягання не урівноважується відштовхуванням між ядрами. В утвореній молекулі електронна густина в просторі між ядрами є найбільшою. Дві електронні хмари атомів об'єднуються в єдину електронну хмару молекули 

Молекула може утворитися тільки тоді, коли при взаємодії атомів їхня загальна енергія зменшується. Інакше кажучи, утворення хімічного зв'язку завжди супроводжується виділенням енергії, яку називають енергією хімічного зв'язку.

Хімічний зв'язок — це взаємодія атомів або будь-яких інших частинок, в результаті якої виникають стійкі утворення — молекули, йони, кристали тощо.

Не всі атоми можуть взаємодіяти між собою. Буває так, що при зближенні атомів і перекриванні їхніх електронних хмар молекула не утворюється. Наприклад, якщо два атоми Гелію наближаються один до одного, то загальна енергія весь час збільшується, і молекула Не2 утворитися не може.

Умови виникнення хімічного зв'язку визначив американський хімік Г. Льюїс, який у 1916 р. запропонував електронну теорію хімічного зв'язку. Ця теорія ґрунтується на уявленні про те, що електронні оболонки атомів інертних елементів мають особливу стійкість, чим і пояснюється їхня хімічна інертність (див. § 12). Атоми всіх інших елементів при утворенні хімічного зв'язку намагаються змінити електронну оболонку до конфігурації найближчого інертного елемента, віддаючи чи приєднуючи електрони. Тільки в цьому разі утворюються стійкі молекули. Льюїс назвав це твердження правилом октету (від лат. окто — вісім), оскільки атоми всіх інертних елементів, крім Гелію, містять на зовнішньому енергетичному рівні вісім електронів.

Тепер зрозуміло, чому утворюється молекула Н2, а молекула Не2 — ні. Це пояснюється тим, що атому Гідрогену до завершення зовнішнього рівня не вистачає одного електрона. Під час утворення молекули Н2 електрони двох атомів об'єднуються, електронна конфігурація кожного атома доповнюється до конфігурації атома Гелію. В той же час в атомі Гелію зовнішній енергетичний рівень уже завершений; його атомам просто не потрібні «чужі» електрони.

2. Електронегативність елементів

З погляду теорії будови атома належність хімічних елементів до металічних чи неметалічних визначається здатністю їхніх атомів віддавати чи приєднувати електрони під час хімічних реакцій.

Властивість атома притягувати валентні електрони інших атомів називають електронегативністю.

Найсильніше притягують електрони атоми типових неметалічних елементів: Флуору, Оксигену, Хлору, адже їм до завершення зовнішнього енергетичного рівня не вистачає 1 чи 2 електрони. Тому їхня електронегативність найбільша. Як ви пам'ятаєте, найлегше віддають електрони атоми лужних елементів: Літію, Натрію, Калію тощо. Вони мають найменшу електронегативність. За електронегативністю атоми хімічних елементів можна розмістити в ряд, який розпочинається найактивнішими неметалічними елементами і завершується найактивнішими металічними елементами:

F, O, N, Cl, Br, I, S, C, P, H, B, Si, Fe, Cr, Zn, Be, Al, Mg, Ca, Li, Sr, Na, Ba, K, Rb, Cs

Шкалу для визначення електронегативності розробив американський хімік Л. Полінг. За шкалою Полінга електронегативність Флуору дорівнює 4,0, на другому місці — Оксиген, на третьому — Нітроген.

Гідроген і типові неметалічні елементи розміщені всередині шкали; значення їхньої електронегативності близьке до 2. Активні металічні елементи мають значення електронегативності менше ніж 1,6.

У періодичній системі зміна електронегативності елементів співпадає зі зміною неметалічних властивостей: у періоді зліва направо зростає і зменшується у головній підгрупі зверху донизу.

ВИСНОВКИ

• Сполучення атомів у молекулу супроводжується виділенням енергії. Хімічний зв'язок — це взаємодія атомів або будь-яких інших частинок, в результаті якої виникають стійкі утворення — молекули, йони, кристали тощо.

• Під час утворення хімічного зв'язку атоми намагаються змінити зовнішній енергетичний рівень до октету (восьми електронів), віддаючи і приймаючи електрони або утворюючи спільні електронні пари.

• Властивість атома притягувати валентні електрони інших атомів називають електронегативністю.

• У періоді електронегативність елементів зліва направо зростає. У головній підгрупі зверху донизу зменшується.

10.11.2023 ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ 

1. Чому число відомих молекул у багато разів перевищує число хімічних елементів?

2. Яка елементарна частинка бере участь в утворенні хімічного зв'язку?

3. Що таке електронегативність?

4. Які сили діють у молекулі водню?

10.11.2023 Стійкість електронних оболонок. Йони

Матеріал параграфа допоможе вам:

• зрозуміти, які електронні оболонки атомів є найстійкішими;

• записувати формули йонів;

• визначати електронну будову йонів;

• з’ясувати, чим йони відрізняються від атомів.

Електронна будова атомів інертних елементів. Серед усіх простих речовин лише інертні гази — гелій, неон, аргон, криптон, ксенон, радон — складаються з окремих атомів. Протягом тривалого часу вченим не вдавалося здійснити хімічні реакції за участю інертних газів; їхні атоми «не бажали» сполучатися з атомами інших елементів1. Причина хімічної пасивності цих речовин стала зрозумілою після відкриття будови атомів.

1 У другій половині ХХ ст. хіміки добули деякі сполуки Криптону, Ксенону й Радону із Флуором і Оксигеном.

Електронна будова атомів інертних елементів 1-3 періодів є такою:

Два електрони в атомі Гелію заповнюють перший енергетичний рівень. Електронна оболонка атома Неону складається із двох заповнених рівнів: перший містить 2 електрони, а другий — 8. В атомі Аргону, крім цих рівнів, є третій, незавершений; на ньому розміщуються 8 електронів, які заповнюють 3s- і 3р-підрівні.

Атоми Криптону, Ксенону і Радону теж мають на останньому (незавершеному) енергетичному рівні по 8 електронів — два s-електрони та шість р-електронів.

Узявши до уваги хімічну пасивність інертних газів і електронну будову атомів відповідних елементів, доходимо такого висновку: зовнішня 8-електронна оболонка для атома є вигідною і стійкою1. Її часто називають електронним октетом2.

1 Стійкість атома Гелію зумовлена тим, що в нього єдиний енергетичний рівень повністю заповнений електронами.

2 Слово походить від латинського octo — вісім.

Електронний октет

ns2np6

Атоми інших елементів здатні змінювати свою електронну будову так, щоб їхній зовнішній енергетичний рівень містив вісім електронів. Якщо таке відбувається, то атоми перетворюються на йони.

Йони. Частинки цього типу містяться у складі багатьох сполук.

Йон — заряджена частинка, яка утворюється з атома внаслідок втрати або приєднання ним одного чи кількох електронів.

Якщо атом втрачає, наприклад, один електрон, він перетворюється на йон із зарядом +1, а в разі приєднання ним двох електронів — на йон із зарядом -2. Позитивно заряджені йони називають катіонами, негативно заряджені — аніонами.

Катіони

H+, Ba2+

Аніони

Cl-, S2-

У хімічній формулі йона заряд позначають верхнім індексом справа від символу елемента. Спочатку записують цифру (одиницю не вказують), а потім — знак заряду: Na+, Ba2+, Н+, Cl-, S2-. Хімічну формулу першого йона читають «натрій-плюс», останнього — «ес-два-мінус». Ці частинки називатимемо так: йон (або катіон) Натрію, йон (або аніон) Сульфуру.

Цікаво знати

Найбільший заряд йона металічного елемента +4, а йона неметалічного елемента -3.

Існують також йони, кожний із яких утворений кількома атомами. Наприклад, натрій гідроксид NaOH, крім катіонів Na+, містить аніони ОН- (гідроксид-іони).

Утворення позитивно заряджених йонів. Елемент № 11 Натрій розміщений у періодичній системі після інертного елемента Неону. Ядро атома Натрію містить 11 протонів (заряд ядра становить +11); навколо нього перебуває стільки ж електронів. Серед них один електрон належить зовнішньому (третьому) енергетичному рівню, а вісім — передостанньому рівню (2s22p6).

Під час хімічної реакції атом Натрію легко втрачає 3s-електрон і перетворюється на йон. Заряд цієї частинки визначаємо так: +11 (заряд ядра, або сумарний заряд протонів) - 10 (сумарний заряд електронів) = +1. Оскільки ядро залишається незмінним, то йон, як і атом, належить елементу Натрію.

Електронна будова катіона Na+ така сама, що й атома інертного елемента Неону (обидві частинки містять по 10 електронів). Цей йон є стійким, оскільки має зовнішній електронний октет.

Запишемо схему перетворення атома Натрію на йон та електронні формули частинок:

Na - e- → Na+;

атом Na — 1s22s22p63s1, або [Ne]3s1;

йон Na+ — 1s22s22p6, або [Ne].

Електронний октет міг би утворитися внаслідок надходження на третій енергетичний рівень атома Натрію додаткових 7 електронів. Однак цього не відбувається. Очевидно, атому легше втратити один електрон, ніж приєднати сім електронів.

Катіони Na+ є у складі майже всіх сполук Натрію, серед яких — натрій оксид Na2O, натрій гідроксид NaOH, натрій хлорид NaCl.

• Напишіть схему перетворення атома Магнію на відповідний йон і наведіть електронні формули обох частинок.

Атоми металічних елементів мають на зовнішньому енергетичному рівні невелику кількість електронів (зазвичай від одного до трьох) і здатні втрачати їх, перетворюючись на катіони.

Утворення негативно заряджених йонів. В атомі елемента № 17 Хлору на зовнішньому енергетичному рівні розміщено 7 електронів (3s23p5). Цей атом здатний приєднати один електрон (який може віддати йому, наприклад, атом Натрію) і перетворитися на йон Cl-. Електронна будова аніона Хлору така сама, що й атома інертного елемента Аргону.

Схема перетворення атома Хлору на йон та електронні формули цих частинок такі:

Cl + e- → Cl-;

атом Cl — 1s22s22p63s23p5, або [Ne]3s23p5;

йон Cl- — 1s22s22p63s23p6, або [Ar].

Аніони Cl- містяться в більшості сполук металічних елементів із Хлором, зокрема в натрій хлориді NaCl.

• Напишіть схему перетворення атома Оксигену на відповідний йон і наведіть електронні формули обох частинок.

Атоми неметалічних елементів (окрім інертних) мають на зовнішньому енергетичному рівні від чотирьох до семи електронів і здатні приєднувати додаткові електрони, перетворюючись на аніони.

Йони елементів головних підгруп містять на зовнішньому енергетичному рівні октет електронів.

Відносні маси йонів практично такі самі, що й відносні атомні маси відповідних хімічних елементів, оскільки маса електронів надзвичайно мала.

Відмінності йонів від атомів. Йон і атом кожного хімічного елемента мають однакові позитивні заряди ядер, але різну кількість електронів. Тому катіони й аніони, на відміну від атомів, — заряджені частинки.

Різна електронна будова атома і йона зумовлює різні розміри цих частинок. Атом Натрію має на 3-му енергетичному рівні один електрон, а в йоні Натрію електрони розміщені лише на двох енергетичних рівнях. Тому радіус йона Na+ значно менший, ніж атома Натрію. В атомі Хлору і йоні Cl- електрони перебувають на трьох енергетичних рівнях. Однак у йона Cl- на один електрон більше. Тому радіус йона Хлору трохи більший.

Електронну будову атомів Na і Cl, йонів Na+ і Cl- 

Йони відрізняються від атомів і за властивостями. Атоми, з яких складається метал натрій, здатні взаємодіяти з молекулами води, а йони Na+ із цими молекулами не реагують. Атоми Хлору легко сполучаються в молекули Cl2, тоді як із йонами Cl- цього не відбувається.

Гідроген — єдиний неметалічний елемент, атом якого може перетворитися не лише на аніон H-, а й на катіон H+. Йони Н+ містяться у водному розчині будь-якої кислоти, надають йому кислого смаку, змінюють забарвлення індикаторів. Атоми Гідрогену таких властивостей не мають. На відміну від йонів вони легко сполучаються в молекули Н2, з яких складається проста речовина водень. Йони H- відрізняються за властивостями від атомів Гідрогену і йонів Н+. Зокрема, вони не можуть перебувати у воді, оскільки взаємодіють із її молекулами.

ВИСНОВКИ

Найстійкіші зовнішні електронні оболонки атомів містять вісім електронів.

Йон — заряджена частинка, яка утворюється з атома внаслідок втрати або приєднання ним одного чи кількох електронів.

Атоми металічних елементів здатні втрачати електрони й перетворюватися на позитивно заряджені йони (катіони), а атоми неметалічних елементів — приєднувати електрони й перетворюватися на негативно заряджені йони (аніони).

Катіони мають менші радіуси, ніж відповідні атоми. Аніони за своїми радіусами майже не відрізняються від атомів. Йони мають інші властивості, ніж атоми.

03.11.2023 Самостійна робота з теми " Періодичний закон і періодична система хімічних елементів.  Будова атома"

1. Укажіть, що спільного в атомів Оксигену та Сульфуру

а) протонне число

б) нуклонне число

в) кількість енергетичних рівнів

г) кількість електронів на зовнішньому енергетичному рівні

2. Укажіть нейтронне число нукліда 168 О

а)6    б)8   в)16     г)17

3. У переліку Карбон, Неон, Магній, Літій, Сульфур, Хлор переважають елементи , електронні оболонки атомів яких складаються з

а) одного енергетичного рівня

б) двох енергетичних рівнів

в) трьох енергетичних рівнів

г) чотирьох і більше енергетичних рівнів

4.Укажіть незаряджену складову частинку атома

а) нейтрон

б) електрон

в) протон

г) всі складові частинки атома не заряджені

5. Укажіть кількість електронів в атомі, ядро якого містить 18 протонів і 20 нейтронів

а) 18       б) 19 в)20    г) 38

6. Укажіть максимальну кількість електронів на d-дрівні

а) 6  б)14    в)2 г)10

7. Вкажіть елементи VIIA групи:

а) Li, Na, K, Rb, Cs, Fr;

б) F, Cl, Br, I, At;

в) Be, Mq, Ca, Sr, Ba, Ra;

г) He, Ne, Ar, Kr, Xe, Ra.

8. Укажіть електронну конфігурацію Аргону:

а) 1s22s22 p63s23 р4; в) 1s22s22 p63s23 р6;

б) 1s2 2s2 2 p63s2; г) 1s2 2s2 2 p6.

9. Укажіть місце елемента в періодичній системі за його електронною формулою ...3s23р2:

а) 2 період, ІІА група;

б) 3 період, IVВ група;

в) 2 період, VIIA група;

г) 3 період, IVA група.

10. Вкажіть прізвище вченого, який уперше розташував елементи за порядком збільшення їх атомних мас:

а) Й. В. Деберейнер;

б) Дж. Ньюлендс;

в) О. Е. Шанкуртуа;

г) Д. І. Менделєєв.

11. Вкажіть ряд елементів, що у сполуках проявляють валентність ІІ:

а) He, Ne, Ar, Kr, Xe, Ra;

б) Be, Mq, Ca, Sr, Ba, Ra;

в) F2, Cl2, Br2, I2, At;

г) Li, Na, K, Rb, Cs, Fr.

12. Укажіть електронну конфігурацію Магнію:

а) 1s2 2s2 2 p63s23 p4;

б) 1s2 2s2 2 p63s2;

в) 1s22s22 p63s23 p6;

г) 1s2 2s2 2 p6.

03.11.2023 Природа хімічного зв'язку. Електронегативність елементів

Опрацювавши параграф, ви дізнаєтеся:

• за яких умов виникає хімічний зв'язок між атомами;

• що таке електронегативність елементів і як вона змінюється у періодах і групах.

1. Природа хімічного зв'язку

Що примушує атоми сполучатися один з одним? Як пояснити, наприклад, що молекула водню Н2 і хлору Cl2 складається із двох атомів, а не трьох, а молекула Гелію Не2 не існує? Чому одні атоми сполучаються між собою, а інші — ні? Чому деякі молекули стійкі, інші легко розпадаються, а треті взагалі ніколи не утворюються за жодних умов? Відповіді на ці і подібні питання надзвичайно важливі для хіміків.

У ХІХ ст. було введено поняття валентності як число хімічних зв'язків, які атом утворює з іншими атомами. Наприклад, знаючи, що валентність Гідрогену дорівнює І, а Оксигену — ІІ, можна скласти структурні формули молекул водню, кисню і води:

у яких рисками позначені хімічні зв'язки між атомами.

Що ж це таке — хімічний зв'язок? Відповісти на питання вдалося тільки тоді, як було вивчено будову атома. У 1897 р. англійський фізик Дж. Дж. Томсон висловив припущення, що зв'язок має електричну природу і утворюється за рахунок зміщення чи переходу електронів від одного атома до іншого. Ця гіпотеза виявилася правильною.

Атом, як ви вже знаєте, складається із позитивно зарядженого ядра і електронів. Найпростіший атом — атом Гідрогену — має всього один електрон, який міститься на першому енергетичному рівні. Під час зближення двох атомів ядро одного з них притягує електронну хмару іншого і навпаки.

Між атомами виникає взаємодія, і відстань між ними зменшується доти, доки взаємне притягання не урівноважується відштовхуванням між ядрами. В утвореній молекулі електронна густина в просторі між ядрами є найбільшою. Дві електронні хмари атомів об'єднуються в єдину електронну хмару молекули .

Молекула може утворитися тільки тоді, коли при взаємодії атомів їхня загальна енергія зменшується. Інакше кажучи, утворення хімічного зв'язку завжди супроводжується виділенням енергії, яку називають енергією хімічного зв'язку.

Хімічний зв'язок — це взаємодія атомів або будь-яких інших частинок, в результаті якої виникають стійкі утворення — молекули, йони, кристали тощо.

Не всі атоми можуть взаємодіяти між собою. Буває так, що при зближенні атомів і перекриванні їхніх електронних хмар молекула не утворюється. Наприклад, якщо два атоми Гелію наближаються один до одного, то загальна енергія весь час збільшується, і молекула Не2 утворитися не може.

Умови виникнення хімічного зв'язку визначив американський хімік Г. Льюїс, який у 1916 р. запропонував електронну теорію хімічного зв'язку. Ця теорія ґрунтується на уявленні про те, що електронні оболонки атомів інертних елементів мають особливу стійкість, чим і пояснюється їхня хімічна інертність . Атоми всіх інших елементів при утворенні хімічного зв'язку намагаються змінити електронну оболонку до конфігурації найближчого інертного елемента, віддаючи чи приєднуючи електрони. Тільки в цьому разі утворюються стійкі молекули. Льюїс назвав це твердження правилом октету (від лат. окто — вісім), оскільки атоми всіх інертних елементів, крім Гелію, містять на зовнішньому енергетичному рівні вісім електронів.

Тепер зрозуміло, чому утворюється молекула Н2, а молекула Не2 — ні. Це пояснюється тим, що атому Гідрогену до завершення зовнішнього рівня не вистачає одного електрона. Під час утворення молекули Н2 електрони двох атомів об'єднуються, електронна конфігурація кожного атома доповнюється до конфігурації атома Гелію. В той же час в атомі Гелію зовнішній енергетичний рівень уже завершений; його атомам просто не потрібні «чужі» електрони.

2. Електронегативність елементів

З погляду теорії будови атома належність хімічних елементів до металічних чи неметалічних визначається здатністю їхніх атомів віддавати чи приєднувати електрони під час хімічних реакцій.

Властивість атома притягувати валентні електрони інших атомів називають електронегативністю.

Найсильніше притягують електрони атоми типових неметалічних елементів: Флуору, Оксигену, Хлору, адже їм до завершення зовнішнього енергетичного рівня не вистачає 1 чи 2 електрони. Тому їхня електронегативність найбільша. Як ви пам'ятаєте, найлегше віддають електрони атоми лужних елементів: Літію, Натрію, Калію тощо. Вони мають найменшу електронегативність. За електронегативністю атоми хімічних елементів можна розмістити в ряд, який розпочинається найактивнішими неметалічними елементами і завершується найактивнішими металічними елементами:

F, O, N, Cl, Br, I, S, C, P, H, B, Si, Fe, Cr, Zn, Be, Al, Mg, Ca, Li, Sr, Na, Ba, K, Rb, Cs

Шкалу для визначення електронегативності розробив американський хімік Л. Полінг. За шкалою Полінга електронегативність Флуору дорівнює 4,0, на другому місці — Оксиген, на третьому — Нітроген.

Гідроген і типові неметалічні елементи розміщені всередині шкали; значення їхньої електронегативності близьке до 2. Активні металічні елементи мають значення електронегативності менше ніж 1,6.

У періодичній системі зміна електронегативності елементів співпадає зі зміною неметалічних властивостей: у періоді зліва направо зростає і зменшується у головній підгрупі зверху донизу.

ВИСНОВКИ

• Сполучення атомів у молекулу супроводжується виділенням енергії. Хімічний зв'язок — це взаємодія атомів або будь-яких інших частинок, в результаті якої виникають стійкі утворення — молекули, йони, кристали тощо.

• Під час утворення хімічного зв'язку атоми намагаються змінити зовнішній енергетичний рівень до октету (восьми електронів), віддаючи і приймаючи електрони або утворюючи спільні електронні пари.

• Властивість атома притягувати валентні електрони інших атомів називають електронегативністю.

• У періоді електронегативність елементів зліва направо зростає. У головній підгрупі зверху донизу зменшується.

03/11/2023 ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ 

1. Чому число відомих молекул у багато разів перевищує число хімічних елементів?

2. Яка елементарна частинка бере участь в утворенні хімічного зв'язку?

3. Що таке електронегативність?

.