Все химические вещества можно подразделить на два типа: чистые вещества и смеси (рис. 4.3).
Чистые вещества имеют постоянный состав и вполне определенные химические и физические свойства. Они всегда гомогенны (однородны) по составу (см. ниже). Чистые вещества в свою очередь подразделяются на простые вещества (свободные элементы) и соединения.
Простое вещество (свободный элемент) - это чистое вещество, которое не поддается разделению на более простые чистые вещества. Элементы принято подразделять на металлы и неметаллы (см. гл. 11).
Соединение-это чистое вещество, состоящее из двух или нескольких элементов, связанных между собой в постоянных и определенных отношениях. Например, соединение диоксид углерода состоит из двух элементов - углерода и кислорода. Диоксид углерода неизменно содержит 27, 37% углерода и 72,73% кислорода по массе. Это утверждение в равной мере относится к образцам диоксида углерода, полученным на Северном полюсе, Южном полюсе, в пустыне Сахара или на Луне. Таким образом, в диоксиде углерода углерод и кислород всегда связаны в постоянном и строго определенном отношении.
Рис. 4.3. Классификация химических веществ.
Смеси - это вещества, состоящие из двух или нескольких чистых веществ. Они имеют произвольный состав. В некоторых случаях смеси состоят из одной фазы и тогда называются гомогенными (однородными). Примером гомогенной смеси являются растворы. В других случаях смеси состоят из двух или нескольких фаз. Тогда они называются гетерогенными (неоднородными). Примером гетерогенных смесей является почва.
Типы частиц. Все химические вещества - простые вещества (элементы), соединения или смеси состоят из частиц одного из трех типов, с которыми мы уже познакомились в предыдущих главах. Этими частицами являются:
атомы (атом состоит из электронов, нейтронов и протонов, см. гл. 1; атом каждого элемента характеризуется определенным числом протонов в его ядре, и это число называется атомным номером соответствующего элемента);
молекулы (молекула состоит из двух или нескольких атомов, связанных между собой в целочисленном отношении);
ионы (ион представляет собой электрически заряженный атом или группу атомов; заряд иона обусловлен присоединением или потерей электронов).
Элементарные химические частицы. Элементарная химическая частица - это любой химически или изотопически индивидуальный атом, молекула, ион, радикал, комплекс и т.п., поддающийся идентификации как отдельная видовая единица. Совокупность одинаковых элементарных химических частиц образует химический вид. Химические названия, формулы и уравнения реакций могут относится в зависимости от контекста либо к элементарным частицам, либо к химическим видам. Введенное выше понятие химическое вещество относится к химическому виду, который может быть получен в достаточном количестве, допускающем обнаружение его химических свойств.
Различие между веществом и полем
Поле, в отличие от веществ, характеризуется непрерывностью, известны электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, волновые поля различных элементарных частиц.
Современное естествознание нивелирует различие между веществом и полем, считая, что и вещества, и поля состоят из различных частиц, обладающих корпускулярно-волновой (двойственной) природой. Выявление тесной взаимосвязи между полем и веществом привело к углублению представлений о единстве всех форм и структуры материального мира.
Однородное вещество характеризуется плотностью - отношением массы вещества к его объёму:
где ρ - плотность вещества, m - масса вещества, V - объём вещества.
Физические поля такой плотностью не обладают.
Свойства вещества
Каждому веществу присущ набор специфических свойств - объективных характеристик, которые определяют индивидуальность конкретного вещества и тем самым позволяют отличить его от всех других веществ. К наиболее характерным физико-химическим свойствам относятся константы - плотность, температура плавления , температура кипения , термодинамические характеристики, параметры кристаллической структуры. К основным характеристикам вещества принадлежат его химические свойства.
Разнообразие веществ
Число веществ в принципе неограниченно велико; к известному числу веществ всё время добавляются новые вещества, как открываемые в природе, так и синтезируемые искусственно.
Индивидуальные вещества и смеси
Агрегатные состояния
Все вещества в принципе могут существовать в трёх агрегатных состояниях - твёрдом, жидком и газообразном. Так, лёд, жидкая вода и водяной пар - это твёрдое, жидкое и газообразное состояния одного и того же вещества - воды H 2 O. Твёрдая, жидкая и газообразная формы не являются индивидуальными характеристиками веществ, а соответствуют лишь различным, зависящим от внешних физических условий состояниям существования веществ. Поэтому нельзя приписывать воде только признак жидкости, кислороду - признак газа, а хлориду натрия - признак твёрдого состояния. Каждое из этих (и всех других веществ) при изменении условий может перейти в любое другое из трёх агрегатных состояний.
При переходе от идеальных моделей твёрдого, жидкого и газообразного состояний к реальным состояниям вещества обнаруживается несколько пограничных промежуточных типов, общеизвестными из которых являются аморфное (стеклообразное) состояние, состояние жидкого кристалла и высокоэластичное (полимерное) состояние. В связи с этим часто пользуются более широким понятием «фаза».
В физике рассматривается четвёртое агрегатное состояние вещества - плазма , частично или полностью ионизированное состояние, в котором плотность положительных и отрицательных зарядов одинакова (плазма электронейтральна).
Кристаллы
Кристаллы - это твёрдые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре, то есть на одном из нескольких определённых регулярных расположений составляющих вещество частиц (атомов, молекул, ионов). Кристаллическая структура , будучи индивидуальной для каждого вещества, относится к основным физико-химическим свойствам. Составляющие данное твёрдое вещество частицы образуют кристаллическую решётку . Если кристаллические решётки стереометрически (пространственно) одинаковы или сходны (имеют одинаковую симметрию), то геометрическое различие между ними заключается, в частности, в разных расстояниях между частицами, занимающими узлы решётки. Сами расстояния между частицами называются параметрами решётки. Параметры решётки, а также углы геометрических многогранников определяются физическими методами структурного анализа, например методами рентгеновского структурного анализа.
Часто твёрдые вещества образуют (в зависимости от условий) более чем одну форму кристаллической решётки; такие формы называются полиморфными модификациями. Например, среди простых веществ известны ромбическая и моноклинная сера , графит и алмаз , которые являются гексагональной и кубической модификациями углерода , среди сложных веществ - кварц , тридимит и кристобалит представляют собой различные модификации диоксида кремния.
Органические вещества
Литература
- Химия: Справ. изд./ В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. - М.: Химия, 1989
См. также
| Материя | |
|---|---|
| Физика | |
| Качественная характеристика |
Вещество
|
Окружающий мир материален. Материя бывает двух видов: вещество и поле. Объект химии – вещество (в том числе и влияние на вещество различных полей – звуковых, магнитных, электромагнитных и др.)
Вещество - все, что имеет массу покоя (т.е. характеризуется наличием массы тогда, когда не движется) . Так, хотя масса покоя одного электрона (масса не движущегося электрона) очень мала – около 10 -27 г, но даже один электрон – это вещество.
Вещество бывает в трех агрегатных состояниях – газообразном, жидком и твердом. Есть еще одно состояние вещества – плазма (например, плазма есть в грозовой и шаровой молнии), но в школьном курсе химию плазмы почти не рассматривают.
Вещества могут быть чистыми, очень чистыми (нужными, например, для создания волоконной оптики), могут содержать заметные количества примесей, могут быть смесями.
Все вещества состоят из мельчайших частиц – атомов. Вещества, состоящие из атомов одного вида (из атомов одного элемента), называют простыми (например, древесный уголь, кислород, азот, серебро и др.). Вещества, которые содержат связанные между собой атомы разных элементов, называют сложными.
Если в веществе (например, в воздухе) присутствуют два или большее число простых веществ, и их атомы не связаны между собой, то его называют не сложным, а смесью простых веществ. Число простых веществ сравнительно невелико (около пятисот), а число сложных веществ огромно. К настоящему времени известны десятки миллионов разных сложных веществ.
Химические превращения
Вещества способны вступать между собой во взаимодействие, причем возникают новые вещества. Такие превращения называют химическими . Например, простое вещество уголь взаимодействует (химики говорят – реагирует) с другим простым веществом – кислородом, в результате образуется сложное вещество – углекислый газ, в котором атомы углерода и кислорода связаны между собой. Такие превращения одних веществ в другие называют химическими. Химические превращения – это химические реакции. Так, при нагревании сахара на воздухе сложное сладкое вещество – сахароза (из которого состоит сахар) – превращается в простое вещество – уголь и сложное вещество – воду.
Химия изучает превращения одних веществ в другие. Задача химии – выяснить, с какими именно веществами может при данных условиях взаимодействовать (реагировать) то или иное вещество, что при этом образуется. Кроме того, важно выяснить, при каких именно условиях может протекать то или иное превращение и можно получить нужное вещество.
Физические свойства веществ
Каждое вещество характеризуется совокупностью физических и химических свойств. Физические свойства – это свойства, которые можно охарактеризовать с помощью физических приборов . Например, с помощью термометра можно определить температуру плавления и кипения воды. Физическими методами можно охарактеризовать способность вещества проводить электрический ток, определить плотность вещества, его твердость и т.д. При физических процессах вещества остаются неизменными по составу.
Физические свойства веществ подразделяют на счислимые (те, которые можно охарактеризовать с помощью тех или иных физических приборов числом, например, указанием плотности, температур плавления и кипения, растворимости в воде и др.) и несчислимые (те, которые охарактеризовать числом нельзя или очень трудно – такие, как цвет, запах, вкус и др.).
Химические свойства веществ
Химические свойства вещества – это совокупность сведений о том, с какими другими веществами и при каких условиях вступает в химические взаимодействия данное вещество . Важнейшая задача химии – выявление химических свойств веществ.
В химических превращениях участвуют мельчайшие частицы веществ – атомы. При химических превращениях из одних веществ образуются другие вещества, и исходные вещества исчезают, а вместо них образуются новые вещества (продукты реакции). А атомы при всех химических превращениях сохраняются . Происходит их перегруппировка, при химических превращениях старые связи между атомами разрушаются и возникают новые связи.
Химический элемент
Число различных веществ огромно (и у каждого из них своя совокупность физических и химических свойств). Атомов, отличающихся друг от друга по важнейшим характеристикам, в окружающем нас материальном мире сравнительно невелико – около ста. Каждому виду атомов отвечает свой химический элемент. Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковыми или близкими характеристиками . В природе встречается около 90 различных химических элементов. К настоящему времени физики научились создавать новые, отсутствующие на Земле виды атомов. Такие атомы (и, соответственно, такие химические элементы) называют искусственными (по-английски – man-made elements). Искусственно полученных элементов к настоящему времени синтезировано более двух десятков.
Каждый элемент имеет латинское название и одно- или двух-буквенный символ. В русскоязычной химической литературе нет четких правил произношения символов химических элементов. Одни произносят так: называют элемент по-русски (символы натрия, магния и др.), другие – по латинским буквам (символы углерода, фосфора, серы), третьи – как звучит название элемента по-латыни (железо, серебро, золото, ртуть). Символ элемента водорода Н у нас принято произносить так, как эту букву произносят по-французски.
Сравнение важнейших характеристик химических элементов и простых веществ приведено в таблице ниже. Одному элементу может отвечать несколько простых веществ (явление аллотропии: углерод, кислород и др.), а может – и одно (аргон и др. инертные газы).
Свойства и характеристики любого вещества определяются его химическим составом. В современных лабораториях проводятся химические экспертизы, позволяющие определить качественный и количественный состав практически любого объекта, например, почвы или пищевого продукта.
Химическая связь, строение и свойства вещества
Взаимодействия, результатом которых становится объединение химических частиц в вещества, принято делить на химические и межмолекулярные связи. Первая группа, в свою очередь, подразделяется на ионную, ковалентную и металлическую связи.
Ионная связь представляет собой связь разноименно заряженных ионов. Такая связь возникает за счет электростатического притяжения. Для того чтобы ионная связь образовалась, ионы должны быть разного размера. Это обусловлено тем, что ионы определенного размера склонны отдавать электроны, а другие - принимать их.
Ковалентная связь возникает за счет образования общей пары электронов. Для ее возникновения необходимо, чтобы радиус атомов был одинаковым или схожим.
Металлическая связь возникает за счет обобществления валентных электронов. Она образуется в случае, если размер атомов большой. Такие атомы обычно отдают электроны.
По типу строения все вещества можно разделить на молекулярные и немолекулярные. Большинство органических веществ относится к первому типу. По типу химической связи различают вещества с ковалентными, ионными и металлическими связями.
Основные положения теории химического строения органических веществ
Теория Бутлерова - научный фундамент всей органической химии. Опираясь на ее основные положения, Бутлеров дал объяснение изомерии, что впоследствии помогло ему открыть несколько изомеров.
Согласно теории химического строения органических веществ, соединение атомов в молекулах строго упорядочено. Оно происходит в определенной последовательности (в зависимости от валентности атомов). Последовательность межатомных связей принято называть химическим строением молекулы.
Другим важным положением этой теории является возможность использования различных химических методов для определения строения вещества.
Группы атомов в молекуле взаимосвязаны и оказывают воздействие друг на друга. Основные свойства вещества, согласно данной теории, определяются его химическим строением.
Химическое строение органических веществ
Как известно, в составе органических веществ всегда присутствует углерод. Этим органические вещества отличаются от неорганических. Органические вещества используются в быту, они служат сырьевой базой для производства продуктов питания и различных продовольственных товаров.
Ученым удалось синтезировать множество видов органических веществ, которых нет в природе (различные виды пластмасс, каучук и другие). Органические вещества отличаются от неорганических своим химическим строением. Атомы углерода образуют различные цепи и кольца. Этим объясняется огромное разнообразие органических веществ в природе.
Атомные связи в таких веществах имеют ярко выраженный ковалентный характер. При нагревании органические вещества полностью разлагаются. Это объясняется небольшой прочностью межатомных связей.
Среди органических соединений широко распространено такое явление, как изомерия.
Исследование химического вещества
Исследование химических веществ, как правило, проводится в специальных лабораториях и экспертных центрах. Это позволяет определить точный количественный и качественный состав исследуемого материала.
Если химический состав вещества полностью неизвестен, сотрудники лаборатории применяют целый комплекс аналитических методов. Специалисты выявляют точное содержание в образцах вещества тех или иных химических элементов.
Проведение исследования химического состава вещества происходит поэтапно:
- сначала специалисты определяют цели своей работы;
- затем, проводят классификацию образцов вещества;
- далее, идет количественный и качественный анализ.
Часто в лабораторных условиях различные вещества проверяются на содержание токсичных элементов и промышленных материалов.
Химические реакции
Химические реакции - это превращения одних веществ (исходных реагентов) в другие. При этом происходит перераспределение электронов. В отличие от ядерных реакций, химические реакции не влияют на общее количество ядер атомов и не изменяют изотопный состав химических элементов.
Условия протекания химических реакций могут быть различными. Они могут проходить при физическом контакте реагентов, их смешивании, нагревании, а также при воздействии света, электрического тока, ионизирующего излучения. Часто химические реакции протекают под влиянием катализаторов.
Скорость химической реакции зависит от концентрации активных частиц во взаимодействующих веществах и от разницы между энергией связи, которая разрывается, и той энергией, которая образуется.
В результате химических процессов образуются новые вещества, свойства которых отличны от свойств исходных реагентов. Однако во время химических реакций не происходит образования атомов новых элементов.
Российский регистр химических и биологических веществ
Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ занимается проведением независимых экспертиз различной продукции с целью установить ее соответствие санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям.
Это учреждение проводит маркировку химических веществ в соответствии с общепризнанной классификацией. Задачей регистра является информационное обеспечение в сфере химической безопасности, а также содействие интеграции нашей страны в мировое экономическое сообщество.
Российский регистр ежегодно публикует списки химических веществ, представляющие угрозу для жизни людей, данные об их транспортировке, утилизации, токсичности и других параметрах.
В открытом доступе можно найти списки химических веществ, прошедших государственную регистрацию, базу данных опасных веществ.
Федеральный регистр является главным информационным ресурсом, который обеспечивает реализацию многих международных договоров, которые заключила наша страна в отношении опасных химических веществ и пестицидов.
Производители и поставщики химических веществ для промышленных предприятий
Химические вещества для различных отраслей производства изготавливаются на крупных комбинатах и заводах. Лидером среди производителей подобной продукции является компания "РУСХИМТЕХ". Она специализируется на разработке инноваций в области органической химии.
Другим предприятием, которое специализируется на производстве химических веществ, является компания «Сарсилика». Предприятие производит диоксид кремния для заводов.
Среди крупных поставщиков химического сырья можно отметить фирму “БИО-ХИМ”. Компания занимается поставками различных химических веществ на отечественные заводы и фабрики.
Производство, получение химических веществ и химических продуктов
Производство химических веществ дает возможность получать синтетические материалы, способные заменить природные. В свое время такая необходимость была продиктована нехваткой природных материалов или их стоимостью, поэтому человечеству пришлось изобрести синтетические заменители.
С помощью химических реакций можно значительно быстрее получить некоторые природные вещества, которые естественным путем образовываются очень долго. Кроме экономии природного сырья, химическое производство позволяет улучшить физико-механические характеристики и химические свойства полученных материалов.
Для получения многих химических веществ используются такие химические реакции, как катализ, гидролиз, электролиз, химический распад и другие.
Химические свойства используются:
- в металлургии;
- в производстве полиэтиленов, пластмасс;
- для получения азотных и фосфорных удобрений, лекарственных препаратов и других полезных материалов практически в любой области производства и сфере деятельности человека.
Оборудование для получения химических веществ
Учитывая многопрофильность химического производства, оборудование для разных видов продукции значительно отличается. Но в общем случае на производстве задействованы нагревательные элементы, специальные, устойчивые к высоким температурам и агрессивным средам емкости, смесители. Любая переработка происходит на принципах химических реакций (например, обработка химических волокон, нанесение защитных слоев на стекло или металл).
Использование химических веществ
Химические вещества применяются очень широко в связи с тем, что синтетические заменители сейчас существуют практически во всех областях промышленности.
Химические вещества:
- являются сырьем для производства пищевых продуктов;
- служат основой для создания сельскохозяйственных удобрений;
- используются в лакокрасочном производстве, в металлообработке;
- необходимы для стеклопроизводства.
Химические вещества в промышленности
В промышленности используются два типа химических веществ: органические и неорганические.
К первым относятся производные природной нефти и газа, ко вторым:
- слабые и сильные кислоты;
- щелочи;
- цианиды;
- сернистые соединения;
- тяжелые жидкости (типа бромоформа).
Производители и поставщики химических веществ для производств
Наиболее крупными представителями производства и поставок сырья для химического производства в России являются компании:
- «Сибур Холдинг» (Москва) - нефтехимический холдинг;
- «Салаватнефтеоргсинтез» (Салават, Башкортостан) - комбинат, имеющий в свое составе химический, нефтехимический, нефтеперерабатывающий заводы, завод нефтехимических производств, заводы "Синтез", "Мономер", завод минеральных удобрений;
- «Нижнекамскнефтехим» (Нижнекамск, Татарстан) - нефтехимическая компания;
- «Еврохим» (Москва) - удобрения, кормовые фосфаты, минеральное сырье и промышленные продукты;
- «Уралкалий» (Березники, Пермский край) - мировой лидер по производству калия.,
- «Акрон» (Великий Новгород) - минеральные удобрения.
Химические вещества в продуктах питания
В химических продуктах часть химических добавок является непреднамеренными. Это остаточные явления после удобрения полей, на которых выращивались овощи или фрукты, остатки препаратов, которыми лечили животных, вещества, выделяемые из пластиковых упаковочных материалов.
К преднамеренным химикатам в продуктах относят консерванты неприродного происхождения для более длительного хранения продуктов.
Техника безопасности при работе с химическими веществами
К опасным химическим веществам относятся такие, которые при непосредственном контакте наносят вред здоровью человека, провоцирую производственные травмы и заболевания. Последние могут проявляться как сразу после воздействия, так и позже, влиять на продолжительность жизни человека и его детей.
При работе с ядовитыми газами, ядовитыми, токсичными, радиоактивными, легковоспламеняющимися веществами, в условиях повышенного уровня пыли руководство обязано обеспечить условия по минимизации вредного воздействия. Сотрудники подобных предприятий имеют льготы по продолжительности рабочего дня, прибавку к отпуску и зарплате, раньше выходят на пенсию. Кроме того, они обязаны регулярно проходить профильное медицинское обследование, а непосредственно на рабочем месте строго соблюдать осторожность и правила техники безопасности.
Промышленные аварии с выбросом опасных химических веществ
Аварии на химических производствах обычно сопровождаются разливом или выбросом опасных химических веществ. Это приводит к гибели или химическому заражению людей, продовольствия, пищевого сырья и кормов, сельскохозяйственных животных и растений или к загрязнению окружающей природной среды.
Виды аварий с выбросом химически опасных веществ:
- аварии с выбросом (угрозой выброса) химически опасных веществ (ХОВ) при их производстве, переработке или хранении (захоронении);
- аварии на транспорте с выбросом (угрозой выброса) ХОВ;
- образование и распространение ХОВ в процессе химических реакций;
- аварии с химическими боеприпасами.
Основным показателем степени опасности химически опасных объектов считают численность населения, проживающего в зоне возможного химического заражения в случае аварии. Подобные аварии могут происходить непосредственно на заводах по переработке или производству ХОВ, на нефтеперерабатывающих предприятиях, при их транспортировке, на складах хранения ХОВ.
Современные предприятия химической области постоянно внедряют новые технологии производств, направленные на минимизацию возможности возникновения аварий с выбросом опасных химических веществ.
8.1. Что такое химическая номенклатура
Химическая номенклатура складывалась
постепенно, в течение нескольких столетий. По
мере накопления химических знаний она
неоднократно менялась. Уточняется и развивается
она и сейчас, что связано не только с
несовершенством некоторых номенклатурных
правил, но еще и с тем, что ученые постоянно
открывают новые и новые соединения, назвать
которые (а бывает, что даже и составить формулы),
пользуясь существующими правилами иногда
оказывается невозможно. Номенклатурные правила,
принятые в настоящее время научным сообществом
всего мира, содержатся в многотомном издании: "
Номенклатурные правила ИЮПАК по химии" , число
томов в котором непрерывно возрастает.
С типами химических формул, а также с некоторыми
правилами их составления вы уже знакомы. А какие
же бывают названия химических веществ?
Пользуясь номенклатурными правилами, можно
составить систематическое
название
вещества.
Для многих веществ кроме систематических используются и традиционные, так называемые тривиальные названия. При своем возникновении эти названия отражали определенные свойства веществ, способы получения или содержали название того, из чего данное вещество было выделено. Сравните систематические и тривиальные названия веществ, приведенных в таблице 25.
К тривиальным относятся и все названия минералов (природных веществ, составляющих горные породы), например: кварц (SiO 2); каменная соль, или галит (NaCl); цинковая обманка, или сфалерит (ZnS); магнитный железняк, или магнетит (Fe 3 O 4); пиролюзит (MnO 2); плавиковый шпат, или флюорит (CaF 2) и многие другие.
Таблица 25. Систематические и тривиальные названия некоторых веществ
Систематическое название |
Тривиальное название |
|
| NaCl | Хлорид натрия | Поваренная соль |
| Na 2 CO 3 | Карбонат натрия | Сода, кальцинированная сода |
| NaHCO 3 | Гидрокарбонат натрия | Питьевая сода |
| CaO | Оксид кальция | Негашеная известь |
| Ca(OH) 2 | Гидроксид кальция | Гашеная известь |
| NaOH | Гидроксид натрия | Едкий натр, каустическая сода, каустик |
| KOH | Гидроксид калия | Едкое кали |
| K 2 CO 3 | Карбонат калия | Поташ |
| CO 2 | Диоксид углерода | Углекислый газ, углекислота |
| CO | Монооксид углерода | Угарный газ |
| NH 4 NO 3 | Нитрат аммония | Аммиачная селитра |
| KNO 3 | Нитрат калия | Калийная селитра |
| KClO 3 | Хлорат калия | Бертолетова соль |
| MgO | Оксид магния | Жженая магнезия |
Для некоторых наиболее известных или широко
распространенных веществ употребляются только
тривиальные названия, например: вода, аммиак,
метан, алмаз, графит и другие. В этом случае такие
тривиальные названия иногда называют специальными
.
Как составляются названия веществ, относящихся к
разным классам, вы узнаете из следующих
параграфов.
| Карбонат натрия Na 2 CO 3 .
Техническое (тривиальное) название –
кальцинированная (то есть прокаленная) сода, или
просто " сода" . Белое вещество, термически
очень устойчивое (плавится без разложения),
хорошо растворяется в воде, частично с ней
реагируя, при этом в растворе создается щелочная
среда. Карбонат натрия – ионное соединение со
сложным анионом, атомы которого связаны между
собой ковалентными связями. Сода ранее широко
применялась в быту для стирки белья, но сейчас
полностью вытеснена современными стиральными
порошками. Получают карбонат натрия по довольно
сложной технологии из хлорида натрия, а
используют, в основном, в производстве стекла. Карбонат
калия К 2 СО 3 .
Техническое
(тривиальное) название – поташ. По строению,
свойствам и применению карбонат калия очень
похож на карбонат натрия. Ранее его получали из
золы растений, да и сама зола использовалась при
стирке. Сейчас большая часть карбоната калия
получается в качестве побочного продукта при
производстве глинозема (Al 2 O 3),
используемого для производства алюминия. Из-за гигроскопичности поташ применяют в качестве осушающего средства. Используют его и в производстве стекла, пигментов, жидкого мыла. Кроме этого, карбонат калия – удобный реактив для получения других соединений калия. |
ХИМИЧЕСКАЯ
НОМЕНКЛАТУРА, СИСТЕМАТИЧЕСКОЕ НАЗВАНИЕ,
ТРИВИАЛЬНОЕ НАЗВАНИЕ, СПЕЦИАЛЬНОЕ НАЗВАНИЕ.
1.Выпишите
из предыдущих глав учебника десять тривиальных
названий любых соединений (отсутствующих в
таблице), запишите формулы этих веществ и дайте
их систематические названия.
2.О чем говорят тривиальные названия "
поваренная соль" , " кальцинированная
сода" , " угарный газ" , " жженая
магнезия" ?
8.2. Названия и формулы простых веществ
Названия большинства простых веществ
совпадают с названиями соответствующих
элементов. Только все аллотропные модификации
углерода имеют свои особые названия: алмаз,
графит, карбин и другие. Кроме этого имеет свое
особое название одна из аллотропных модификаций
кислорода – озон.
Простейшая формула простого немолекулярного
вещества состоит только из символа
соответствующего элемента, например: Na –
натрий, Fe – железо, Si – кремний.
Аллотропные модификации обозначают, используя
буквенные индексы или буквы греческого алфавита:
C (а) – алмаз; -
Sn –
серое олово;
С (гр) – графит; -
Sn –
белое олово.
В молекулярных формулах молекулярных простых
веществ индекс, как вы знаете, показывает число
атомов в молекуле вещества:
H 2 – водород; O 2 – кислород; Cl 2 –
хлор; O 3 – озон.
В соответствии с номенклатурными правилами
систематическое название такого вещества должно
содержать приставку, показывающую число атомов в
молекуле:
H 2 – диводород;
O 3 – трикислород;
P 4 – тетрафосфор;
S 8 – октасера и т. д., но в настоящее время
это правило еще не стало общеупотребительным.
Таблица 26.Числовые приставки
| Множитель | Приставка | Множитель | Приставка | Множитель | Приставка |
| моно | пента | нона | |||
| ди | гекса | дека | |||
| три | гепта | ундека | |||
| тетра | окта | додека |
| Озон O 3 – светло-синий газ с характерным запахом, в жидком состоянии – темно-голубой, в твердом – темно-фиолетовый. Это вторая аллотропная модификация кислорода. Озон значительно лучше растворим в воде, чем кислород. О 3 малоустойчив и даже при комнатной температуре медленно превращается в кислород. Очень реакционноспособен, разрушает органические вещества, реагирует со многими металлами, в том числе с золотом и платиной. Почувствовать запах озона можно во время грозы, так как в природе озон образуется в результате воздействия молний и ультрафиолетового излучения на атмосферный кислород.Над Землей существует озоновый слой, расположенный на высоте около 40 км, который задерживает основную часть губительного для всего живого ультрафиолетового излучения Солнца. Озон обладает отбеливающими и дезинфицирующими свойствами. В некоторых странах он используется для дезинфекции воды. В медицинских учреждениях для дезинфекции помещений используют озон, получаемый в специальных приборах – озонаторах. |
8.3. Формулы и названия бинарных веществ
В соответствии с общим правилом в формуле
бинарного вещества на первое место ставится
символ элемента с меньшей
электроотрицательностью атомов, а на второе – с
большей, например: NaF, BaCl 2 , CO 2 , OF 2
(а не FNa, Cl 2 Ba, O 2 C или F 2 O!).
Так как значения электроотрицательности для
атомов разных элементов постоянно уточняются,
обычно пользуются двумя практическими
правилами:
1. Если бинарное соединения представляет собой
соединение элемента, образующего металл, с
элементом,
образующим неметалл, то на первое место (слева)
всегда ставится символ элемента, образующего
металл.
2. Если оба элемента, входящие в состав соединения
– элементы, образующие неметаллы, то их символы
располагают в следующей последовательности:
B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F.
Примечание: следует помнить, что место азота в этом практическом ряду не соответствует его электроотрицательности; в соответствии с общим правилом его следовало бы поместить между хлором и кислородом.
Примеры: Al 2 O 3 , FeO, Na 3 P, PbCl 2 , Cr 2 S 3 ,
UO 2 (по первому правилу);
BF 3 , CCl 4 , As 2 S 3 , NH 3 , SO 3 ,
I 2 O 5 , OF 2 (по второму правилу).
Систематическое название бинарного соединения
может быть дано двумя способами. Например, СО 2
можно назвать диоксидом углерода – это название
вам уже известно – и оксидом углерода(IV). Во
втором названии в скобках указывается число
Штока (степень окисления) углерода. Это делается
для того, чтобы отличить это соединение от СО –
оксида углерода(II).
Можно использовать и тот, и другой тип названия в
зависимости от того, какой в данном случае более
удобен.
Примеры (выделены более удобные названия):
| MnO | монооксид марганца | оксид марганца(II) |
| Mn 2 O 3 | триоксид димарганца | оксид марганца (III) |
| MnO 2 | диоксид марганца | оксид марганца(IV) |
| Mn 2 O 7 | гептаоксид димарганца | оксид марганца (VII) |
Другие примеры:
Если атомы элемента, стоящего в формуле
вещества на первом месте, проявляют только одну
положительную степень окисления, то ни числовые
приставки, ни обозначение этой степени окисления
в названии вещества обычно не используются,
например:
Na 2 O – оксид натрия; KCl – хлорид калия;
Cs 2 S – сульфид цезия; BaCl 2 – хлорид
бария;
BCl 3 – хлорид бора; HCl – хлорид водорода
(хлороводород);
Al 2 O 3 – оксид алюминия; H 2 S –
сульфид водорода (сероводород).
1.Составьте систематические названия веществ
(для бинарных веществ – двумя способами):
а) O 2 , FeBr 2 , BF 3 , CuO, HI;
б) N 2 , FeCl 2 , Al 2 S 3 , CuI, H 2 Te;
в) I 2 , PCl 5 , MnBr 2 , BeH 2 , Cu 2 O.
2.Назовите двумя способами каждый из оксидов
азота: N 2 O, NO, N 2 O 3 , NO 2 , N 2 O 4 ,
N 2 O 5 . Подчеркните более удобные
названия.
3.Запишите формулы следующих веществ:
а) фторид натрия, сульфид бария, гидрид стронция,
оксид лития;
б) фторид углерода(IV), сульфид меди(II), оксид
фосфора(III), оксид фосфора(V);
в) диоксид кремния, пентаоксид дийода, триоксид
дифосфора, дисульфид углерода;
г) селеноводород, бромоводород, йодоводород,
теллуроводород;
д) метан, силан, аммиак, фосфин.
4.Сформулируйте правила составления формул
бинарных веществ по положению элементов,
входящих в состав этого вещества, в системе
элементов.
8.4. Формулы и названия более сложных веществ
Как вы уже заметили, в формуле бинарного
соединения на первом месте стоит символ катиона
или атома с частичным положительным зарядом, а на
втором – аниона или атома с частичным
отрицательным зарядом. Точно также составляются
формулы и более сложных веществ, но места атомов
или простых ионов в них занимают группы атомов
или сложные ионы.
В качестве примера рассмотрим соединение (NH 4) 2 CO 3 .
В нем на первом месте стоит формула сложного
катиона (NH 4 ), а
на втором – формула сложного аниона (CO 3 2).
В формуле самого сложного иона на первое место
ставится символ центрального атома, то есть
атома, с которым связаны остальные атомы (или
группы атомов) этого иона, а в названии
указывается степень окисления центрального
атома.
Примеры систематических названий:
Na 2 SO 4 тетраоксосульфат(VI) натрия(I),
K 2 SO 3 триоксосульфат(IV) калия(II),
CaCO 3 триоксокарбонат(IV) кальция(II),
(NH 4) 3 PO 4 тетраоксофосфат(V)
аммония,
PH 4 Cl хлорид фосфония,
Mg(OH) 2 гидроксид магния(II).
Такие названия точно отражают состав
соединения, но очень громоздки. Поэтому вместо
них обычно используют сокращенные (полусистематические
)
названия этих соединений:
Na 2 SO 4 сульфат натрия,
K 2 SO 3 сульфит калия,
CaCO 3 карбонат кальция,
(NH 4) 3 PO 4 фосфат аммония,
Mg(OH) 2 гидроксид магния.
Систематические названия кислот составляется
так, как будто кислота – соль водорода:
H 2 SO 4 тетраоксосульфат(VI) водорода,
H 2 CO 3 триоксокарбонат(IV) водорода,
H 2 гексафторосиликат(IV) водорода.(О
причинах применения квадратных скобок в формуле
этого соединения вы узнаете позже)
Но для наиболее известных кислот
номенклатурные правила допускают применение их
тривиальных названий, которые вместе с
названиями соответствующих анионов приведены в
таблице 27.
Таблица 27. Названия некоторых кислот и их анионов
Название |
Формула
ПОЛУСИСТЕМАТИЧЕСКИЕ
НАЗВАНИЯ КИСЛОТ И СОЛЕЙ.
| |||