تعامل با مواد ساده خواص شیمیایی
خواص عمومی فلزات
وجود الکترون های ظرفیتی که به طور ضعیف به هسته متصل شده اند، خصوصیات شیمیایی عمومی فلزات را تعیین می کند. در واکنش‌های شیمیایی، آنها همیشه به عنوان یک عامل کاهنده عمل می‌کنند؛ مواد فلزی ساده هرگز خاصیت اکسید کنندگی از خود نشان نمی‌دهند.
به دست آوردن فلزات:
- کاهش اکسیدها با کربن (C)، مونوکسید کربن (CO)، هیدروژن (H2) یا یک فلز فعال تر (Al، Ca، Mg).
- کاهش از محلول های نمک با یک فلز فعال تر.
- الکترولیز محلولها یا مذابهای ترکیبات فلزی - کاهش فعالترین فلزات (فلزات قلیایی، قلیایی خاکی و آلومینیوم) با استفاده از جریان الکتریکی.
در طبیعت، فلزات عمدتاً به صورت ترکیبات یافت می شوند؛ تنها فلزات کم فعال به شکل مواد ساده (فلزات بومی) یافت می شوند.
خواص شیمیایی فلزات
1. تعامل با مواد ساده، غیر فلزات:
اکثر فلزات می توانند توسط غیر فلزات مانند هالوژن، اکسیژن، گوگرد و نیتروژن اکسید شوند. اما بیشتر این واکنش ها برای شروع نیاز به پیش گرم کردن دارند. متعاقباً واکنش می تواند با آزاد شدن مقدار زیادی گرما ادامه یابد که منجر به احتراق فلز می شود.
در دمای اتاق، واکنش تنها بین فعال ترین فلزات (قلیایی و خاک قلیایی) و فعال ترین غیر فلزات (هالوژن ها، اکسیژن) امکان پذیر است. فلزات قلیایی (Na، K) با اکسیژن واکنش داده و پراکسیدها و سوپراکسیدها (Na2O2، KO2) را تشکیل می دهند.
الف) برهمکنش فلزات با آب.
در دمای اتاق، فلزات قلیایی و قلیایی خاکی با آب تعامل دارند. در نتیجه واکنش جانشینی، قلیایی (باز محلول) و هیدروژن تشکیل می شود: فلز + H2O = Me(OH) + H2
هنگامی که گرم می شود، فلزات دیگری که در سمت چپ هیدروژن در سری فعالیت قرار دارند با آب برهمکنش می کنند. منیزیم با آب جوش واکنش می دهد، آلومینیوم - پس از عملیات سطحی ویژه، در نتیجه بازهای نامحلول - هیدروکسید منیزیم یا هیدروکسید آلومینیوم - تشکیل می شود و هیدروژن آزاد می شود. فلزات در سری فعالیت از روی (شامل) تا سرب (شامل) با بخار آب (یعنی بالای 100 درجه سانتیگراد) برهم کنش می کنند و اکسیدهای فلزات مربوطه و هیدروژن تشکیل می شوند.
فلزات واقع در سری فعالیت سمت راست هیدروژن با آب برهمکنش ندارند.
ب) برهمکنش با اکسیدها:
فلزات فعال با واکنش جایگزینی با اکسیدهای فلزات دیگر یا غیرفلزات واکنش نشان می دهند و آنها را به مواد ساده تبدیل می کنند.
ج) برهمکنش با اسیدها:
فلزات واقع در سری فعالیت در سمت چپ هیدروژن با اسیدها واکنش داده و هیدروژن آزاد می کنند و نمک مربوطه را تشکیل می دهند. فلزات واقع در سری فعالیت سمت راست هیدروژن با محلول های اسیدی برهمکنش ندارند.
جایگاه ویژه ای را واکنش فلزات با اسیدهای نیتریک و سولفوریک غلیظ اشغال می کند. تمام فلزات به جز فلزات نجیب (طلا، پلاتین) می توانند توسط این اسیدهای اکسید کننده اکسید شوند. این واکنش ها همیشه نمک های مربوطه، آب و محصول احیا نیتروژن یا گوگرد را تولید می کنند.
د) با مواد قلیایی
فلزاتی که ترکیبات آمفوتریک (آلومینیوم، بریلیم، روی) را تشکیل می دهند، قادر به واکنش با مذاب هستند (در این حالت نمک های متوسط آلومینات، بریلات ها یا زینکات ها تشکیل می شوند) یا محلول های قلیایی (در این حالت نمک های پیچیده مربوطه تشکیل می شوند). تمام واکنش ها هیدروژن تولید می کنند.
ه) مطابق با موقعیت فلز در سری فعالیت، واکنش های کاهش (جابجایی) یک فلز کمتر فعال از محلول نمک آن توسط فلز فعال تر دیگر امکان پذیر است. در نتیجه واکنش، نمک یک فلز فعال تر و یک ماده ساده - یک فلز کمتر فعال - تشکیل می شود.
خواص عمومی غیر فلزات
نافلزات بسیار کمتری نسبت به فلزات وجود دارد (22 عنصر). با این حال، شیمی نافلزات به دلیل اشغال بیشتر سطح انرژی بیرونی اتم های آنها بسیار پیچیده تر است.
خواص فیزیکی غیر فلزات متنوع تر است: در میان آنها مواد گازی (فلوئور، کلر، اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن)، مایع (برم) و مواد جامد وجود دارد که از نظر نقطه ذوب تفاوت زیادی با یکدیگر دارند. اکثر نافلزات رسانای الکتریسیته نیستند، اما سیلیکون، گرافیت و ژرمانیوم دارای خواص نیمه هادی هستند.
گاز، مایع و برخی از غیر فلزات جامد (ید) دارای ساختار مولکولی شبکه بلوری هستند، سایر غیرفلزها دارای شبکه بلوری اتمی هستند.
فلوئور، کلر، برم، ید، اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن در شرایط عادی به شکل مولکول های دو اتمی وجود دارند.
بسیاری از عناصر غیرفلزی چندین تغییر آلوتروپیک از مواد ساده را تشکیل می دهند. بنابراین اکسیژن دارای دو تغییر آلوتروپیک است - اکسیژن O2 و ازن O3، گوگرد دارای سه تغییر آلوتروپیک است - گوگرد اورتورومبیک، پلاستیک و مونوکلینیک، فسفر دارای سه تغییر آلوتروپیک است - فسفر قرمز، سفید و سیاه، کربن - شش تغییر آلوتروپیک، دوده دودگراف. کاربین، فولرن، گرافن.
برخلاف فلزات که فقط خواص کاهنده از خود نشان می دهند، نافلزات در واکنش با مواد ساده و پیچیده می توانند هم به عنوان یک عامل کاهنده و هم به عنوان عامل اکسید کننده عمل کنند. با توجه به فعالیت خود، نافلزات جایگاه مشخصی را در سری الکترونگاتیوی اشغال می کنند. فلوئور فعال ترین غیرفلز محسوب می شود. این فقط خواص اکسید کننده را نشان می دهد. در رتبه دوم از نظر فعالیت، اکسیژن، در رتبه سوم نیتروژن، پس از آن هالوژن ها و سایر غیر فلزات قرار دارد. هیدروژن کمترین الکترونگاتیوی را در بین غیر فلزات دارد.
خواص شیمیایی نافلزات
1. تعامل با مواد ساده:
نافلزات با فلزات برهم کنش دارند. در چنین واکنش هایی، فلزات به عنوان یک عامل کاهنده و غیر فلزات به عنوان یک عامل اکسید کننده عمل می کنند. در نتیجه واکنش ترکیبی، ترکیبات دوتایی تشکیل می شوند - اکسیدها، پراکسیدها، نیتریدها، هیدریدها، نمک های اسیدهای بدون اکسیژن.
در واکنش‌های نافلزات با یکدیگر، هر چه نافلز الکترونگاتیو بیشتر خواص اکسید کننده را از خود نشان دهد و الکترونگاتیو کمتر، خواص عامل احیا کننده را نشان می‌دهد. واکنش ترکیبی باعث تولید ترکیبات دوتایی می شود. باید به خاطر داشت که غیر فلزات می توانند حالت های اکسیداسیون متفاوتی را در ترکیبات خود نشان دهند.
2. تعامل با مواد پیچیده:
الف) با آب:
در شرایط عادی، فقط هالوژن ها با آب تعامل دارند.
ب) با اکسیدهای فلزات و غیر فلزات:
بسیاری از نافلزات می توانند در دماهای بالا با اکسیدهای سایر نافلزات واکنش دهند و آنها را به مواد ساده تبدیل کنند. نافلزاتی که در سمت چپ گوگرد در سری الکترونگاتیوی قرار دارند نیز می توانند با اکسیدهای فلزی برهم کنش داشته باشند و فلزات را به مواد ساده تبدیل کنند.
ج) با اسیدها:
برخی از غیر فلزات را می توان با اسیدهای سولفوریک یا نیتریک غلیظ اکسید کرد.
د) با مواد قلیایی:
تحت تأثیر قلیاها، برخی از نافلزات می توانند دچار تغییر جهش شوند، که هم عامل اکسید کننده و هم عامل کاهنده هستند.
مثلاً در واکنش هالوژن ها با محلول های قلیایی بدون حرارت دادن: Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O یا با حرارت دادن: 3Cl2 + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O.
د) با نمک:
هنگام تعامل، آنها عوامل اکسید کننده قوی هستند و خواص کاهشی را نشان می دهند.
هالوژن ها (به جز فلوئور) با محلول های نمک اسیدهای هیدروهالیک وارد واکنش های جایگزینی می شوند: هالوژن فعال تر، هالوژن کمتر فعال را از محلول نمک جابجا می کند.
گروه IIA فقط شامل فلزات - Be (بریلیم)، منیزیم (منیزیم)، کلسیم (کلسیم)، Sr (استرونسیم)، Ba (باریم) و Ra (رادیوم) است. خواص شیمیایی اولین نماینده این گروه، بریلیم، به شدت با خواص شیمیایی سایر عناصر این گروه متفاوت است. خواص شیمیایی آن از بسیاری جهات حتی بیشتر از سایر فلزات گروه IIA مشابه آلومینیوم است (به اصطلاح "شباهت مورب"). منیزیم، از نظر خواص شیمیایی، نیز به طور قابل توجهی با Ca، Sr، Ba و Ra متفاوت است، اما همچنان دارای خواص شیمیایی بسیار مشابه با بریلیوم است. به دلیل شباهت قابل توجه در خواص شیمیایی کلسیم، استرانسیم، باریم و رادیوم، آنها در یک خانواده به نام ترکیب می شوند. خاک قلیایی فلزات.
همه عناصر گروه IIA متعلق به س- عناصر، یعنی شامل تمام الکترون های ظرفیت خود است س-سطح فرعی بنابراین، پیکربندی الکترونیکی لایه الکترونیکی بیرونی همه عناصر شیمیایی این گروه شکل می‌گیرد ns 2 ، جایی که n- تعداد دوره ای که عنصر در آن قرار دارد.
با توجه به ویژگی های ساختار الکترونیکی فلزات گروه IIA، این عناصر علاوه بر صفر، می توانند تنها یک حالت اکسیداسیون منفرد برابر 2+ داشته باشند. مواد ساده ای که توسط عناصر گروه IIA تشکیل می شوند، هنگام شرکت در هر واکنش شیمیایی، فقط قادر به اکسیداسیون هستند، یعنی. اهدای الکترون:
Me 0 – 2e — → Me +2
کلسیم، استرانسیم، باریم و رادیوم واکنش شیمیایی بسیار بالایی دارند. مواد ساده ای که توسط آنها تشکیل می شود، عوامل کاهنده بسیار قوی هستند. منیزیم همچنین یک عامل کاهش دهنده قوی است. فعالیت کاهشی فلزات از قوانین کلی قانون تناوبی D.I تبعیت می کند. مندلیف و زیر گروه را افزایش می دهد.
تعامل با مواد ساده
با اکسیژن
بدون گرم کردن، بریلیم و منیزیم با اکسیژن اتمسفر و یا اکسیژن خالص واکنش نمی دهند، زیرا با لایه های محافظ نازکی که به ترتیب از اکسیدهای BeO و MgO تشکیل شده اند پوشیده شده اند. ذخیره آنها به هیچ روش خاصی برای محافظت در برابر هوا و رطوبت نیاز ندارد، بر خلاف فلزات قلیایی خاکی، که در زیر لایه ای از مایع خنثی به آنها، اغلب نفت سفید، ذخیره می شوند.
Be، Mg، Ca، Sr، هنگامی که در اکسیژن می سوزند، اکسیدهایی از ترکیب MeO و Ba - مخلوطی از اکسید باریم (BaO) و پراکسید باریم (BaO 2) تشکیل می دهند:
2Mg + O2 = 2MgO
2Ca + O2 = 2CaO
2Ba + O 2 = 2BaO
Ba + O 2 = BaO 2
لازم به ذکر است که وقتی فلزات قلیایی خاکی و منیزیم در هوا می سوزند، واکنش جانبی این فلزات با نیتروژن هوا نیز رخ می دهد که در نتیجه، علاوه بر ترکیبات فلزات با اکسیژن، نیتریدهایی با فرمول کلی Me 3 N 2 نیز تشکیل می شود.
با هالوژن
بریلیم فقط در دماهای بالا با هالوژن ها واکنش می دهد و بقیه فلزات گروه IIA - در حال حاضر در دمای اتاق:
Mg + I 2 = MgI 2 - یدید منیزیم
Ca + Br 2 = CaBr 2 - کلسیم بروماید
Ba + Cl 2 = BaCl 2 - کلرید باریم
با غیر فلزات گروه IV-VI
همه فلزات گروه IIA هنگام گرم شدن با تمام نافلزهای گروه IV-VI واکنش نشان می دهند، اما بسته به موقعیت فلز در گروه و همچنین فعالیت نافلزات، درجات مختلفی از حرارت مورد نیاز است. از آنجایی که بریلیم از نظر شیمیایی بی اثرترین فلزات گروه IIA است، هنگام انجام واکنش های آن با غیر فلزات، استفاده قابل توجهی مورد نیاز است. Oدمای بالاتر
لازم به ذکر است که واکنش فلزات با کربن می تواند کاربیدهایی با طبیعت های مختلف ایجاد کند. کاربیدهایی وجود دارند که متعلق به متانیدها هستند و به طور معمول مشتقات متان در نظر گرفته می شوند که در آنها تمام اتم های هیدروژن با فلز جایگزین می شوند. آنها مانند متان دارای کربن در حالت اکسیداسیون -4 هستند و هنگامی که هیدرولیز می شوند یا با اسیدهای غیر اکسید کننده برهمکنش می کنند، یکی از محصولات متان است. همچنین نوع دیگری از کاربیدها وجود دارد - استیلنیدها که حاوی یون C 2 2- است که در واقع قطعه ای از مولکول استیلن است. کاربیدهایی مانند استیلنیدها پس از هیدرولیز یا برهمکنش با اسیدهای غیر اکسید کننده، استیلن را به عنوان یکی از محصولات واکنش تشکیل می دهند. نوع کاربید - متانید یا استیلنید - که هنگام واکنش یک فلز خاص با کربن به دست می آید به اندازه کاتیون فلز بستگی دارد. یونهای فلزی با شعاع کوچک معمولاً متانیدها و یونهای بزرگتر استیلنیدها را تشکیل می دهند. در مورد فلزات گروه دوم، متانید از برهم کنش بریلیم با کربن به دست می آید:
فلزات باقی مانده از گروه II A با کربن استیلنیدها را تشکیل می دهند:
با سیلیکون، فلزات گروه IIA سیلیسیدها را تشکیل می دهند - ترکیباتی از نوع Me 2 Si، با نیتروژن - نیتریدها (Me 3 N 2)، با فسفر - فسفیدها (Me 3 P 2):
با هیدروژن
تمام فلزات قلیایی خاکی هنگام گرم شدن با هیدروژن واکنش می دهند. برای اینکه منیزیم با هیدروژن واکنش دهد، حرارت دادن به تنهایی، مانند فلزات قلیایی خاکی، کافی نیست، علاوه بر دمای بالا، افزایش فشار هیدروژن نیز لازم است. بریلیم تحت هیچ شرایطی با هیدروژن واکنش نمی دهد.
تعامل با مواد پیچیده
با آب
تمام فلزات قلیایی خاکی به طور فعال با آب واکنش می دهند و قلیایی (هیدروکسیدهای فلزی محلول) و هیدروژن تشکیل می دهند. منیزیم فقط در صورت جوشاندن با آب واکنش نشان می دهد، زیرا در هنگام گرم شدن، فیلم اکسید محافظ MgO در آب حل می شود. در مورد بریلیم، فیلم اکسید محافظ بسیار مقاوم است: آب چه در زمان جوشیدن و چه حتی در دمای داغ با آن واکنش نشان نمی دهد:
با اسیدهای غیر اکسید کننده
تمام فلزات زیر گروه اصلی گروه II با اسیدهای غیر اکسید کننده واکنش می دهند، زیرا آنها در سری فعالیت در سمت چپ هیدروژن قرار دارند. در این حالت نمکی از اسید و هیدروژن مربوطه تشکیل می شود. نمونه هایی از واکنش ها:
Be + H 2 SO 4 (رقیق شده) = BeSO 4 + H 2
Mg + 2HBr = MgBr 2 + H 2
Ca + 2CH 3 COOH = (CH 3 COO) 2 Ca + H 2
با اسیدهای اکسید کننده
- اسید نیتریک رقیق شده
تمام فلزات گروه IIA با اسید نیتریک رقیق واکنش می دهند. در این مورد، محصولات احیا، به جای هیدروژن (مانند اسیدهای غیر اکسید کننده)، اکسیدهای نیتروژن، عمدتاً اکسید نیتروژن (I) (N 2 O) و در مورد اسید نیتریک بسیار رقیق، آمونیوم هستند. نیترات (NH 4 NO 3):
4Ca + 10HNO3 ( رازب .) = 4Ca(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O
4 میلی گرم + 10HNO3 (بسیار مبهم)= 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
- اسید نیتریک غلیظ
اسید نیتریک غلیظ در دمای معمولی (یا پایین) بریلیم را غیرفعال می کند، یعنی. با آن واکنش نشان نمی دهد. هنگام جوشیدن، واکنش ممکن است و عمدتاً مطابق با معادله ادامه می یابد:
منیزیم و فلزات قلیایی خاکی با اسید نیتریک غلیظ واکنش داده و طیف وسیعی از محصولات کاهش نیتروژن را تشکیل می دهند.
- اسید سولفوریک غلیظ
بریلیم با اسید سولفوریک غلیظ غیرفعال می شود، یعنی. در شرایط عادی با آن واکنش نمی دهد، اما واکنش در هنگام جوشیدن رخ می دهد و منجر به تشکیل سولفات بریلیم، دی اکسید گوگرد و آب می شود:
Be + 2H 2 SO 4 → BeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
باریم نیز به دلیل تشکیل سولفات باریم نامحلول توسط اسید سولفوریک غلیظ غیرفعال می شود، اما هنگام گرم شدن با آن واکنش نشان می دهد؛ سولفات باریم به دلیل تبدیل به هیدروژن سولفات باریم با گرم شدن در اسید سولفوریک غلیظ حل می شود.
فلزات باقی مانده از گروه اصلی IIA تحت هر شرایطی از جمله در سرما با اسید سولفوریک غلیظ واکنش می دهند. کاهش گوگرد بسته به فعالیت فلز، دمای واکنش و غلظت اسید می تواند به SO2، H2S و S رخ دهد:
Mg + H2SO4 ( خلاصه .) = MgSO 4 + SO 2 + H 2 O
3 میلی گرم + 4H 2 SO 4 ( خلاصه .) = 3MgSO 4 + S↓ + 4H 2 O
4Ca + 5H 2 SO 4 ( خلاصه .) = 4CaSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
با مواد قلیایی
منیزیم و فلزات قلیایی خاکی با قلیاها تعامل ندارند و بریلیم به راحتی هم با محلول های قلیایی و هم با قلیایی های بی آب در طول همجوشی واکنش می دهد. علاوه بر این، هنگامی که یک واکنش در یک محلول آبی انجام می شود، آب نیز در واکنش شرکت می کند و محصولات تتراهیدروکسوبریلات فلزات قلیایی یا قلیایی خاکی و گاز هیدروژن هستند:
Be + 2KOH + 2H 2 O = H 2 + K 2 - تتراهیدروکسوبریلات پتاسیم
هنگام انجام یک واکنش با یک قلیایی جامد در طی همجوشی، بریلات های فلزات قلیایی یا قلیایی خاکی و هیدروژن تشکیل می شود.
Be + 2KOH = H 2 + K 2 BeO 2 - بریلات پتاسیم
با اکسیدها
فلزات قلیایی خاکی، و همچنین منیزیم، می توانند فلزات کمتر فعال و برخی از نافلزات را از اکسیدهای خود کاهش دهند، به عنوان مثال:
روش احیای فلزات از اکسیدهای آنها با منیزیم را منیزیم می گویند.
مواد معدنی می توانند ساده یا پیچیده باشند. مواد ساده به فلزات (K, Na, Li) و غیر فلزات (O, Cl, P) تقسیم می شوند. مواد پیچیده به اکسیدها، هیدروکسیدها (بازها)، نمک ها و اسیدها تقسیم می شوند.
اکسیدها
اکسیدها- ترکیبی از یک عنصر شیمیایی (فلزی یا غیرفلزی) با اکسیژن (وضعیت اکسیداسیون -2)، با اکسیژن متصل به یک عنصر الکترونگاتیو کمتر.
برجسته:
1. اکسیدهای اسیدی- اکسیدهایی که خاصیت اسیدی دارند. توسط غیر فلزات و اکسیژن تشکیل شده است. مثال: SO3، SO2، CO2، P2O5، N2O5.
2. اکسیدهای آمفوتریک- اکسیدهایی که می توانند هم خاصیت بازی و هم خاصیت اسیدی از خود نشان دهند (به این خاصیت آمفوتریکی می گویند). به عنوان مثال: Al2O3، CrO3، ZnO، BeO، PbO.
3. اکسیدهای پایه- اکسیدهای فلزی که در آنها فلزات حالت اکسیداسیون 1+ یا 2+ را نشان می دهند. مثال: K2O، MgO، CaO، BaO، Li2O، Na2O.
4. اکسیدهای غیر نمک ساز- عملاً واکنش نشان نمی دهند، اسیدها و هیدروکسیدهای مربوطه را ندارند. مثال: CO، NO.
خواص شیمیایی اکسیدهای اساسی
1. تعامل با آب
فقط اکسیدهای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی واکنش نشان می دهند که هیدروکسیدهای آنها یک باز محلول تشکیل می دهند.
اکسید پایه + آب → قلیایی
K2O + H2O → 2KOH
CaO + H2O → Ca(OH)2
2. تعامل با اسید
اکسید بازی + اسید → نمک + آب
MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O
Na2O + H2S(g) → 2NaHS + H2O
MgO(g) + HCl → Mg(OH)Cl
3. برهمکنش با اکسیدهای اسیدی یا آمفوتریک
اکسید بازی + اکسید اسیدی / آمفوتریک → نمک
در این حالت، فلز موجود در اکسید بازی به یک کاتیون تبدیل می شود و اکسید اسیدی/آمفوتریک به آنیون (باقی مانده اسید) تبدیل می شود. واکنش های بین اکسیدهای جامد هنگام گرم شدن رخ می دهد. اکسیدهای اساسی که در آب نامحلول هستند با اکسیدهای اسیدی گاز واکنش نمی دهند.
BaO + SiO2 (t) → BaSiO3
K2O + ZnO (t)→ K2ZnO2
FeO + CO2 ≠
4. برهمکنش با هیدروکسیدهای آمفوتریک
اکسید پایه + هیدروکسید آمفوتریک → نمک + آب
Na2O + 2Al(OH)3 (t)→ 2NaAlO2 + 3H2O
5. تجزیه در دمای اکسیدهای فلزات نجیب و جیوه
2Ag2O (t)→ 4Ag + O2
2HgO(t)→ 2Hg + O2
6. برهمکنش با کربن (C) یا هیدروژن (H2) در دمای بالا.
وقتی اکسیدهای قلیایی، فلزات قلیایی خاکی و آلومینیوم به این ترتیب احیا می شوند، این خود فلز نیست که آزاد می شود، بلکه کاربید آن است.
FeO + C (t) → Fe + CO
3Fe2O3 + C (t)→ 2Fe3O4 + CO
CaO + 3C (t) → CaC2 + CO
CaO + 2H2 (t)→ CaH2 + H2O
7. فلزات فعال در دمای بالا، فلزات کمتر فعال را از اکسیدهای خود کاهش می دهند
CuO + Zn (t)→ ZnO + Cu
8. اکسیژن اکسیدهای پایین را به اکسیدهای بالاتر اکسید می کند.
اکسیدهای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی به پراکسید تبدیل می شوند
4FeO + O2 (t)→ 2Fe2O3
2BaO + O2 (t)→ 2BaO2
2NaO + O2 (t)→ 2Na2O2
خواص شیمیایی اکسیدهای اسیدی
1. تعامل با آب
اکسید اسید + آب → اسید
SO3+ H2O → H2SO4
SiO2 + H2O ≠
برخی از اکسیدها اسیدهای متناظر ندارند که در این صورت واکنش عدم تناسب رخ می دهد
2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2
3NO2 + H2O (t)→ 2HNO3 + NO
2ClO2 + H2O → HClO3 + HClO2
6ClO2 + 3H2O (t)→ 5HClO3 + HCl
بسته به تعداد مولکول های آب متصل به P2O5، سه اسید مختلف تشکیل می شود - HPO3 متافسفریک، H4P2O7 پیروفسفریک یا H3PO4 ارتوفسفریک.
P2O5 + H2O → 2HPO3
P2O5 + 2H2O → H4P2O7
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4
اکسید کروم مربوط به دو اسید است - کروم H2CrO4 و دی کروم H2Cr2O7(III)
CrO3 + H2O → H2CrO4
2CrO3 + H2O → H2Cr2O7
2. تعامل با پایگاه ها
اکسید اسید + باز → نمک + آب
اکسیدهای اسید نامحلول تنها زمانی واکنش نشان می دهند که ذوب شوند، در حالی که اکسیدهای محلول در شرایط عادی واکنش نشان می دهند.
SiO2 + 2NaOH (t)→ Na2SiO3 + H2O
هنگامی که اکسید بیش از حد وجود دارد، نمک اسیدی تشکیل می شود.
CO2 (g) + NaOH → NaHCO3
P2O5(g) + 2Ca(OH)2 → 2CaHPO4 + H2O
P2O5(g) + Ca(OH)2 + H2O → Ca(H2PO4)2
هنگامی که بیش از حد پایه وجود دارد، یک نمک پایه تشکیل می شود
CO2 + 2Mg(OH)2(g) → (MgOH)2CO3 + H2O
اکسیدهایی که اسیدهای متناظر ندارند تحت یک واکنش عدم تناسب قرار می گیرند و دو نمک تشکیل می دهند.
2NO2 + 2NaOH → NaNO3 + NaNO2 + H2O
2ClO2 + 2NaOH → NaClO3 + NaClO2 + H2O
CO2 با برخی از هیدروکسیدهای آمفوتریک (Be(OH)2، Zn(OH)2، Pb(OH)2، Cu(OH)2 واکنش داده و نمک و آب بازی را تشکیل می دهد.
CO2 + 2Be(OH)2 → (BeOH)2CO3↓ + H2O
CO2 + 2Cu(OH)2 → (CuOH)2CO3↓ + H2O
3. برهمکنش با اکسید بازی یا آمفوتریک
اکسید اسیدی + اکسید بازی/آمفوتریک → نمک
واکنش بین اکسیدهای جامد در طول همجوشی رخ می دهد. اکسیدهای بازی آمفوتریک و نامحلول در آب فقط با اکسیدهای اسیدی جامد و مایع واکنش می دهند.
SiO2 + BaO (t)→ BaSiO3
3SO3 + Al2O3 (t)→ Al2(SO4)3
4. تعامل با نمک
اکسید غیر فرار اسیدی + نمک (t) → نمک + اکسید فرار اسیدی
SiO2 + CaCO3 (t) → CaSiO3 + CO2
P2O5 + Na2CO3 → 2Na3PO4 + 2CO2
5. اکسیدهای اسیدی با اسیدها واکنش نمی دهند، اما P2O5 با اسیدهای بدون آب حاوی اکسیژن واکنش می دهد.
در این حالت HPO3 و انیدرید اسید مربوطه تشکیل می شود
P2O5 + 2HClO4 (بی آب) → Cl2O7 + 2HPO3
P2O5 + 2HNO3 (بی آب) → N2O5 + 2HPO3
6. وارد واکنش های ردوکس می شوند.
1. بازیابی
در دماهای بالا، برخی از نافلزات می توانند اکسیدها را کاهش دهند.
CO2 + C(t)→ 2CO
SO3 + C → SO2 + CO
H2O + C (t) → H2 + CO
ترمای منیزیم اغلب برای کاهش غیر فلزات از اکسیدهای آنها استفاده می شود.
CO2 + 2Mg → C + 2MgO
SiO2 + 2Mg (t)→ Si + 2MgO
N2O + Mg(t)→ N2 + MgO
2. اکسیدهای پایین تر هنگام واکنش با ازن (یا اکسیژن) در دمای بالا در حضور کاتالیزور به اکسیدهای بالاتر تبدیل می شوند.
NO + O3 → NO2 + O2
SO2 + O3 → SO3 + O2
2NO2 + O3 → N2O5 + O2
2CO + O2 (t)→ 2CO2
2SO2 + O2 (t، kat)→ 2SO3
P2O3 + O2 (t)→ P2O5
2NO + O2 (t)→ 2NO2
2N2O3 + O2 (t)→ 2N2O4
3. اکسیدها همچنین وارد سایر واکنش های ردوکس می شوند
SO2 + NO2 → NO + SO3 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
2SO2 + 2NO → N2 + 2SO3 2N2O5 → 4NO2 + O2
SO2 + 2H2S → 3S↓ + 2H2O 2NO2 (t)→ 2NO + O2
2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4 3N2O + 2NH3 → 4N2 + 3H2O
2CO2 + 2Na2O2 → 2Na2CO3 + O2 10NO2 +8P → 5N2 + 4P2O5
N2O + 2Cu (t)→ N2 + Cu2O
2NO + 4Cu(t)→ N2 + 2Cu2O
N2O3 + 3Cu (t)→ N2 + 3CuO
2NO2 + 4Cu (t)→ N2 + 4CuO
N2O5 + 5Cu(t)→ N2 + 5CuO
خواص شیمیایی اکسیدهای آمفوتریک
1. با آب تعامل نداشته باشید
اکسید آمفوتریک + آب ≠
2. برهمکنش با اسیدها
اکسید آمفوتریک + اسید → نمک + آب
Al2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O
هنگامی که اسید پلی بازیک اضافی تشکیل می شود، نمک اسیدی تشکیل می شود
Al2O3 + 6H3PO4(g) → 2Al(H2PO4)3 + 3H2O
هنگامی که اکسید بیش از حد وجود داشته باشد، نمک پایه تشکیل می شود
ZnO(g) + HCl → Zn(OH)Cl
اکسیدهای دوگانه دو نمک را تشکیل می دهند
Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
3. برهمکنش با اکسید اسید
اکسید آمفوتریک + اکسید اسیدی → نمک
Al2O3 + 3SO3 → Al2(SO4)3
4. تعامل با قلیایی
اکسید آمفوتریک + قلیایی → نمک + آب
هنگام ذوب، نمک و آب متوسط و در محلول - نمک پیچیده تشکیل می شود
ZnO + 2NaOH(s) (t)→ Na2ZnO2 + H2O
ZnO + 2NaOH + H2O → Na2
5. برهمکنش با اکسید پایه
اکسید آمفوتریک + اکسید بازی (t)→ نمک
ZnO + K2O (t)→ K2ZnO2
6. تعامل با نمک ها
اکسید آمفوتریک + نمک (t) → نمک + اکسید اسید فرار
اکسیدهای آمفوتریک اکسیدهای اسید فرار را از نمکهایشان در طی همجوشی جابجا می کنند
Al2O3 + K2CO3 (t)→ KAlO2 + CO2
Fe2O3 + Na2CO3 (t)→ 2NaFeO2 + CO2
خواص شیمیایی پایه ها
بازها موادی هستند که حاوی یک کاتیون فلزی و یک آنیون هیدروکسید هستند. بازها محلول هستند (قلیاها - NaOH، KOH، Ba(OH)2) و نامحلول (Al2O3، Mg(OH)2).
1. پایه محلول + نشانگر → تغییر رنگ
هنگامی که یک نشانگر به محلول پایه اضافه می شود، رنگ آن تغییر می کند:
فنل فتالئین بی رنگ - زرشکی
تورنسل بنفش - آبی
متیل نارنجی - زرد
2. تعامل با اسید (واکنش خنثی سازی)
پایه + اسید → نمک + آب
این واکنش می تواند نمک های میانی، اسیدی یا بازی تولید کند. با بیش از حد یک پلی اسید، یک نمک اسیدی تشکیل می شود، با بیش از یک پایه پلی اسیدی، یک نمک بازی تشکیل می شود.
Mg(OH)2 + H2SO4 → MGSO4 + 2H2O
Mg(OH)2 + 2H2SO4 → MG(HSO4)2 + 2H2O
2Mg(OH)2 + H2SO4 → (MgOH)2SO4 + 2H2O
3. برهمکنش با اکسیدهای اسیدی
باز + اکسید اسید → نمک + آب
6NH4OH + P2O5 → 2(NH4)3PO4 + 3H2O
4. برهمکنش قلیایی با هیدروکسید آمفوتریک
قلیایی + هیدروکسید آمفوتریک → نمک + آب
در این واکنش، هیدروکسید آمفوتریک خاصیت اسیدی از خود نشان می دهد. هنگام واکنش در مذاب، نمک و آب متوسط و در محلول، نمک پیچیده به دست می آید. هیدروکسیدهای آهن (III) و کروم (III) فقط در محلول های قلیایی غلیظ حل می شوند.
2KOH(s) + Zn(OH)2 (t)→ K2ZnO2 + 2H2O
KOH + Al(OH)3 → K
3NaOH(conc) + Fe(OH)3 → Na3
5. برهمکنش با اکسید آمفوتریک
قلیایی + اکسید آمفوتریک → نمک + آب
2NaOH(s) + Al2O3 (t)→ 2NaAlO2 + H2O
6NaOH + Al2O3 + 3H2O → 2Na3
6. تعامل با نمک
یک واکنش تبادل یونی بین باز و نمک رخ می دهد.این تنها زمانی رخ می دهد که یک رسوب تشکیل شود یا وقتی گاز آزاد شود (با تشکیل NH4OH).
الف- برهمکنش یک باز محلول و یک نمک اسیدی محلول
پایه محلول + نمک اسید محلول → نمک متوسط + آب
اگر نمک و باز توسط کاتیون های مختلف تشکیل شوند، دو نمک میانی تشکیل می شوند. در مورد نمک های آمونیوم اسیدی، قلیایی اضافی منجر به تشکیل هیدروکسید آمونیوم می شود.
Ba(OH)2 + Ba(HCO3)2 → 2BaCO3↓ + 2H2O
2NaOH(g) + NH4HS → Na2S + NH4OH + H2O
ب- برهمکنش یک پایه محلول با یک نمک میانی یا بازی محلول.
چند سناریو ممکن است
پایه محلول + نمک متوسط / پایه محلول → نمک نامحلول↓ + پایه
↓ نمک + پایه نامحلول↓
← نمک + الکترولیت ضعیف NH4OH
→ واکنش رخ نمی دهد
واکنش‌ها بین بازهای محلول و یک نمک متوسط فقط در صورتی رخ می‌دهد که نتیجه یک نمک نامحلول یا یک باز نامحلول یا یک الکترولیت ضعیف NH4OH باشد.
واکنش NaOH + KCl ≠ رخ نمی دهد
اگر نمک اصلی توسط یک پایه پلی اسیدی تشکیل شود، با کمبود قلیایی، یک نمک پایه تشکیل می شود.
هنگامی که قلیاها روی نمک های نقره و جیوه (II) اثر می کنند، این هیدروکسیدهای آنها نیست که در دمای 25 درجه سانتیگراد حل می شوند، بلکه اکسیدهای نامحلول Ag2O و HgO هستند.
7. تجزیه در دما
هیدروکسید بازی (t)→ اکسید + آب
Ca(OH)2 (t)→ CaO + H2O
NaOH(t)≠
برخی از بازها (AgOH، Hg(OH)2 و NH4OH) حتی در دمای اتاق تجزیه می شوند.
LiOH (t) → Li2O + H2O
NH4OH (25C)→ NH3 + H2O
8. اندرکنش قلیایی و فلز واسطه
قلیایی + فلز واسطه → نمک + H2
2Al + 2KOH + 6H2O → 2K +3H2
روی + 2NaOH(s) (t)→ Na2ZnO2 + H2
روی + 2NaOH + 2H2O → Na2 + H2
9. برهمکنش با غیر فلزات
قلیاها با برخی از غیر فلزات - Si، S، P، F2، Cl2، Br2، I2 تعامل دارند. در این حالت اغلب دو نمک در نتیجه عدم تناسب تشکیل می شوند.
Si + 2KOH + H2O → K2SiO3 + 2H2
3S + 6KOH(t)→ 2K2S + K2SO3 + 3H2O
Cl2 + 2KOH (conc) → KCl + KClO + H2O (برای Br، I)
3Cl2 + 6KOH(conc) (t)→ 5KCl + KClO3 +3H2O (برای Br، I)
Cl2 + Ca(OH)2 → CaOCl2 + H2O
4F2 + 6NaOH(dil) → 6NaF + OF2 + O2 + 3H2O
4P + 3NaOH + 3H2O → 3NaH2PO2 + PH3
هیدروکسیدهایی که خاصیت احیایی دارند می توانند توسط اکسیژن اکسید شوند
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 (=Cr)
خواص شیمیایی اسیدها
1. رنگ نشانگر را تغییر دهید
اسید محلول + نشانگر → تغییر رنگ
لیتموس بنفش و متیل نارنجی قرمز می شوند، فنل فتالئین شفاف می شود
2. تعامل با بازها (واکنش خنثی سازی)
اسید + باز → نمک + آب
H2SO4 + Mg(OH)2 → MgSO4 + 2H2O
3. برهمکنش با اکسید پایه
اسید + اکسید بازی → نمک + آب
2HCl + CuO → CuCl2 + H2O
4. برهمکنش با هیدروکسیدهای آمفوتریک برای تشکیل نمک های متوسط، اسیدی یا بازی
اسید + هیدروکسید آمفوتریک → نمک + آب
2HCl + Be(OH)2 → BeCl2 + 2H2O
H3PO4() + Zn(OH)2 → ZNHPO4 + 2H2O
HCl + Al(OH)3() → Al(OH)2Cl + H2O
5. برهمکنش با اکسیدهای آمفوتریک
اسید + اکسید آمفوتریک → نمک + آب
H2SO4 + ZnO → ZnSO4 + H2O
6. تعامل با نمک ها
طرح کلی واکنش: اسید + نمک → نمک + اسید
یک واکنش تبادل یونی رخ می دهد که تنها در صورت تشکیل گاز یا تشکیل رسوب کامل می شود.
به عنوان مثال: HCl + AgNO3 → AgCl↓ + HNO3
2HBr + K2SiO3 → 2KBr + H2SiO3↓
الف. واکنش با نمک اسید فرار یا ضعیف تر برای تشکیل گاز
HCl + NaHS → NaCl + H2S
ب- برهمکنش اسید قوی و نمک اسید قوی یا متوسط برای تشکیل نمک نامحلول.
اسید قوی + نمک اسید قوی / متوسط → نمک نامحلول + اسید
اسید اورتوفسفریک غیرفرار، اسیدهای هیدروکلریک و نیتریک قوی اما فرار را از نمکهایشان جابجا می کند، مشروط بر اینکه یک نمک نامحلول تشکیل شود.
ب- برهمکنش یک اسید با نمک بازی همان اسید
اسید1 + نمک بازی اسید1 → نمک متوسط + آب
HCl + Mg(OH)Cl → MgCl2 + H2O
د- برهمکنش یک اسید پلی بازیک با یک نمک متوسط یا اسیدی از همان اسید با تشکیل نمک اسیدی از همان اسید که حاوی تعداد بیشتری اتم هیدروژن است.
پلی بازیک اسید1 + نمک متوسط/اسیدی اسید1 → نمک اسیدی اسید1
H3PO4 + Ca3(PO4)2 → 3CaHPO4
H3PO4 + CaHPO4 → Ca(H2PO4)2
ه- واکنش هیدروسولفید اسید با نمک های Ag، Cu، Pb، Cd، Hg با تشکیل سولفید نامحلول
اسید H2S + نمک Ag, Cu, Pb, Cd, Hg → Ag2S/CuS/PbS/CdS/HgS↓ + اسید
H2S + CuSO4 → CuS↓ + H2SO4
ه- برهمکنش یک اسید با یک نمک متوسط یا پیچیده با یک فلز آمفوتریک در آنیون
الف) در صورت کمبود اسید، نمک متوسط و هیدروکسید آمفوتریک تشکیل می شود
اسید + نمک متوسط / پیچیده با فلز آمفوتریک در آنیون → نمک متوسط + هیدروکسید آمفوتر
ب) در صورت اسید زیاد، دو نمک متوسط و آب تشکیل می شود
اسید + نمک متوسط / پیچیده با فلز آمفوتریک در آنیون → نمک متوسط + نمک متوسط + آب
در برخی موارد، اسیدها و نمک ها وارد واکنش های ردوکس یا واکنش های کمپلکس می شوند:
H2SO4 (conc) و I‾/Br‾ (محصولات H2S و I2/SO2 و Br2)
H2SO4 (conc) و Fe2 + (محصولات SO2 و Fe³ +)
HNO3 رقیق/conc و Fe2 + (محصولات NO/NO2 و Fe³ +)
HNO3 رقیق/conc و SO3²‾/S²‾ (محصولات NO/NO2 و SO4²‾/S یا SO4²²‾)
HClconc و KMnO4/K2Cr2O7/KClO3 (محصولات Cl2 و Mn² + /Cr² + /Cl‾)
3. واکنش اسید سولفوریک غلیظ با نمک جامد
اسیدهای غیرفرار می توانند اسیدهای فرار را از نمک جامد خود جابجا کنند
7. برهمکنش اسید با فلز
الف- برهمکنش اسید با فلزات در سری قبل یا بعد از هیدروژن
اسید + فلز به H2 → املاح فلز در حداقل حالت اکسیداسیون + H2
Fe + H2SO4 (dil) → FeSO4 + H2
اسید + فلز پس از واکنش H2 ≠ رخ نمی دهد
Cu + H2SO4(dil) ≠
ب- واکنش اسید سولفوریک غلیظ با فلزات
واکنش H2SO4 (conc) + طلا، پلاتین، آهن، Rh، Ta ≠ رخ نمی دهد
H2SO4(conc) + فلز قلیایی/قلیایی خاکی و Mg/Zn → H2S/S/SO2 (بسته به شرایط) + سولفات فلز در حداکثر حالت اکسیداسیون + H2O
روی + 2H2SO4(conc) (t1)→ ZnSO4 + SO2 + 2H2O
3Zn + 4H2SO4(conc) (t2>t1)→ 3ZnSO4 + S↓ + 4H2O
4Zn + 5H2SO4(conc) (t3>t2)→ 4ZnSO4 + H2S + 4H2O
H2SO4 (conc) + فلزات دیگر → SO2 + سولفات فلز در حداکثر حالت اکسیداسیون + H2O
Cu + 2H2SO4(conc) (t)→ CuSO4 + SO2 + 2H2O
2Al + 6H2SO4(conc) (t)→ Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
ب- برهمکنش اسید نیتریک غلیظ با فلزات
واکنش HNO3(conc) + طلا، پلاتین، IR، Rh، Ta، Os ≠ رخ نمی دهد
HNO3 (conc) + Pt ≠
HNO3 (conc) + فلز قلیایی / قلیایی خاکی → N2O + نیترات فلز در حداکثر حالت اکسیداسیون + H2O
4Ba + 10HNO3(conc) → 4Ba(NO3)2 + N2O + 5H2O
HNO3(conc) + سایر فلزات در دما → NO2 + نیترات فلز در حالت حداکثر اکسیداسیون + H2O
Ag + 2HNO3 (conc) → AgNO3 + NO2 + H2O
این فلز تنها در صورت گرم شدن با آهن، کو، نیکل، کروم و آل در تعامل است، زیرا در شرایط عادی این فلزات توسط اسید نیتریک غیرفعال می شوند - از نظر شیمیایی مقاوم می شوند.
د- برهمکنش اسید نیتریک رقیق با فلزات
واکنش HNO3(dil) + Au، Pt، Ir، Rh، Ta ≠ رخ نمی دهد
فلزات بسیار غیرفعال (Au, Pt) را می توان با aqua regia - مخلوطی از یک حجم اسید نیتریک غلیظ با سه حجم اسید هیدروکلریک غلیظ حل کرد. عامل اکسید کننده موجود در آن کلر اتمی است که از نیتروزیل کلرید جدا می شود که در نتیجه واکنش ایجاد می شود: HNO3 + 3HCl → 2H2O + NOCl + Cl2
HNO3 (dil) + فلز قلیایی / قلیایی خاکی → NH3 (NH4NO3) + نیترات فلز در حداکثر حالت اکسیداسیون + H2O
NH3 در اسید نیتریک اضافی به NH4NO3 تبدیل می شود
4Ca + 10HNO3(dil) → 4Ca(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
HNO3(dil) + فلز در محدوده ولتاژ تا H2 → NO/N2O/N2/NH3 (بسته به شرایط) + نیترات فلز در حالت حداکثر اکسیداسیون + H2O
با فلزات دیگر در سری ولتاژ قبل از هیدروژن و غیر فلزات، HNO3 (رقیق شده) نمک، آب و عمدتاً NO را تشکیل می دهد، اما بسته به شرایط، ممکن است N2O، N2، و NH3/NH4NO3 نیز باشد. با رقیق شدن اسید، درجه اکسیداسیون نیتروژن در محصول گازی آزاد شده کمتر می شود)
3Zn + 8HNO3(dil) → 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4H2O
4Zn + 10HNO3(dil) → 4Zn(NO3)2 + N2O + 5H2O
5Zn + 12HNO3(dil) → 5Zn(NO3)2 + N2 + 6H2O
4Zn + 10HNO3 (فوق العاده رقیق) → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
HNO3(dil) + فلز بعد از H2 → NO + نیترات فلز در حداکثر حالت اکسیداسیون + H2O
با فلزات کم واکنش پس از H2، HNO3 محلول نمک، آب و NO را تشکیل می دهد
3Cu + 8HNO3(dil) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
8. تجزیه اسیدها در دما
اسید (t)→ اکسید + آب
H2CO3 (t)→ CO2 + H2O
H2SO3 (t)→ SO2 + H2O
H2SiO3 (t)→ SiO2 + H2O
2H3PO4 (t)→ H4P2O7 + H2O
H4P2O7 (t)→ 2HPO3 + H2O
4HNO3 (t)→ 4NO2 + O2 + 2H2O
3HNO2 (t)→ HNO3 + 2NO + H2O
2HNO2 (t)→ NO2 + NO + H2O
3HCl (t)→ 2HCl + HClO3
4H3PO3 (t)→ 3H3PO4 + PH3
9. برهمکنش اسید با غیر فلزات (واکنش ردوکس). در این حالت، غیر فلز به اسید مربوطه اکسید می شود و اسید به اکسید گازی کاهش می یابد: H2SO4 (conc) - به SO2. HNO3 (conc) - به NO2. HNO3 (dil) - به NO.
S + 2HNO3(dil) → H2SO4 + 2NO
S + 6HNO3 (conc) → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
S + 2H2SO4 (conc) → 3SO2 + CO2 + 2H2O
C + 2H2SO4 (conc) → 2SO2 + CO2 + 2H2O
C + 4HNO3 (conc) → 4NO2 + CO2 + 2H2O
P + 5HNO3(dil) + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO
P + 5HNO3 (conc) → HPO3 + 5NO2 + 2H2O
H2S + G2 → 2HG + S↓ (به جز F2)
H2SO3 + Г2 + H2O → 2HГ + H2SO4 (به جز F2)
2H2S(aq) + O2 → 2H2O + 2S↓
2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2 (احتراق)
2H2S + O2 (ناکافی) → 2H2O + 2S↓
هالوژن های فعال تر، هالوژن های کمتر فعال را از اسیدهای NG جابجا می کنند (به استثنای: F2 با آب واکنش می دهد، نه با اسید)
2HBr + Cl2 → 2HCl + Br2↓
2HI + Cl2 → 2HCl + I2↓
2HI + Br2 → 2HBr + I2↓
10. واکنش های ردوکس بین اسیدها
H2SO4 (conc) 2HBr → Br2↓ + SO2 + 2H2O
H2SO4 (conc) + 8HI → 4I2↓ + H2S + 4H2O
H2SO4(conc) + HCl ≠
H2SO4 (conc) + H2S → S↓ + SO2 + 2H2O
3H2SO4(conc) + H2S → 4SO2 + 4H2O
H2SO3 + 2H2S → 3S↓ + 3H2O
2HNO3(conc) + H2S → S↓ + 2NO2 + 2H2O
2HNO3(conc) + SO2 → H2SO4 + 2NO2
6HNO3(conc) + HI → HIO3 + 6NO2 + 3H2O
2HNO3(conc) + 6HCl → 3Cl2 + 2NO + 4H2O
خواص شیمیایی هیدروکسیدهای آمفوتریک
1. برهمکنش با اکسید پایه
هیدروکسید آمفوتریک + اکسید بازی → نمک + آب
2Al(OH)3 +Na2O (t)→ 2NaAlO2 + 3H2O
2. برهمکنش با اکسید آمفوتریک یا اسیدی
هیدروکسید آمفوتریک + اکسید آمفوتریک/اکسید اسید ≠ بدون واکنش
برخی از اکسیدهای آمفوتریک (Be(OH)2، Zn(OH)2، Pb(OH)2) با اکسید اسیدی CO2 واکنش داده و رسوب نمک های بازی و آب را تشکیل می دهند.
2Be(OH)2 + CO2 → (BeOH)2CO3↓ + H2O
3. تعامل با قلیایی
هیدروکسید آمفوتریک + قلیایی → نمک + آب
Zn(OH)2 + 2KOH(s) (t)→ K2ZnO2 + 2H2O
Zn(OH)2 + 2KOH → K2
4. با بازهای نامحلول یا هیدروکسیدهای آمفوتریک واکنش نشان ندهید
هیدروکسید آمفوتریک + باز نامحلول / هیدروکسید آمفوتر ≠ بدون واکنش
5. تعامل با اسیدها
آمفوتریک هیدروکسید + اسید → نمک + آب
Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
6. با نمک ها واکنش نشان ندهید
واکنش هیدروکسید آمفوتریک + نمک ≠ رخ نمی دهد
7. با فلزات/غیر فلزات (مواد ساده) واکنش نشان ندهید
واکنش هیدروکسید آمفوتریک + فلز / غیر فلز ≠ رخ نمی دهد
8. تجزیه حرارتی
هیدروکسید آمفوتریک (t)→ اکسید آمفوتریک + آب
2Al(OH)3 (t)→ Al2O3 + 3H2O
Zn(OH)2 (t)→ ZnO + H2O
اطلاعات کلی در مورد نمک ها
بیایید تصور کنیم که یک اسید و یک قلیایی داریم، بیایید یک واکنش خنثی سازی بین آنها انجام دهیم و یک اسید و یک نمک بدست آوریم.
NaOH + HCl → NaCl (کلرید سدیم) + H2O
به نظر می رسد که نمک از یک کاتیون فلزی و یک آنیون باقی مانده اسید تشکیل شده است.
نمک ها عبارتند از:
1. اسیدی (با یک یا دو کاتیون هیدروژن (یعنی محیط اسیدی (یا کمی اسیدی) دارند) - KHCO3, NaHSO3).
2. محیط (من یک کاتیون فلزی و یک آنیون از باقی مانده اسیدی دارم، محیط باید با استفاده از pH متر - BaSO4، AgNO3) تعیین شود.
3. پایه (یک یون هیدروکسید دارند، یعنی یک محیط قلیایی (یا ضعیف قلیایی) - Cu(OH)Cl، Ca(OH)Br).
همچنین نمک های دوگانه ای وجود دارند که پس از تفکیک کاتیون های دو فلز (K) را تشکیل می دهند.
نمک ها، به استثنای معدود، جامدات کریستالی با نقطه ذوب بالا هستند. اکثر نمک ها سفید هستند (KNO3، NaCl، BaSO4 و غیره). برخی از نمک ها رنگی هستند (K2Cr2O7 - نارنجی، K2CrO4 - زرد، NiSO4 - سبز، CoCl3 - صورتی، CuS - سیاه). بر اساس حلالیت آنها می توان آنها را به محلول، کمی محلول و عملا نامحلول تقسیم کرد. نمک های اسیدی، به عنوان یک قاعده، بیشتر از نمک های متوسط مربوطه در آب محلول هستند و نمک های اساسی کمتر محلول هستند.
خواص شیمیایی نمک ها
1. نمک + آب
هنگامی که بسیاری از نمک ها در آب حل می شوند، تجزیه جزئی یا کامل آنها اتفاق می افتد - هیدرولیز. برخی از نمک ها هیدرات های کریستالی تشکیل می دهند. هنگامی که نمک های متوسط حاوی یک فلز آمفوتریک در آنیون در آب حل می شوند، نمک های پیچیده تشکیل می شوند.
NaCl + H2O → NaOH + HCl
Na2ZnO2 + 2H2O = Na2
2. نمک + اکسید پایه ≠ بدون واکنش
3. نمک + اکسید آمفوتریک → (t) اکسید فرار اسیدی + نمک
اکسیدهای آمفوتریک اکسیدهای اسید فرار را از نمکهایشان در طی همجوشی جابجا می کنند.
Al2O3 + K2CO3 → KAlO2 + CO2
Fe2O3 + Na2CO3 → 2NaFeO2 + CO2
4. نمک + اکسید غیر فرار اسیدی → اکسید فرار اسیدی + نمک
اکسیدهای اسیدی غیرفرار در طول همجوشی، اکسیدهای اسید فرار را از نمکهایشان جابجا می کنند.
SiO2 + CaCO3 → (t) CaSiO3 + CO2
P2O5 + Na2CO3 → (t) 2Na3PO4 + 3CO2
3SiO2 + Ca3(PO4)2 → (t) 3CaSiO3 + P2O5
5. نمک + پایه → پایه + نمک
واکنش های بین نمک ها و بازها واکنش های تبادل یونی هستند. بنابراین، در شرایط عادی، آنها فقط در محلول ها (هم نمک و هم پایه باید محلول باشند) و فقط در شرایطی که در نتیجه تبادل یک رسوب یا الکترولیت ضعیف (H2O/NH4OH) تشکیل می شود، وجود دارند. هیچ محصول گازی در این واکنش ها تشکیل نمی شود.
الف- پایه محلول + نمک اسید محلول → نمک متوسط + آب
اگر نمک و باز توسط کاتیون های مختلف تشکیل شوند، دو نمک میانی تشکیل می شوند. در مورد نمک های آمونیوم اسیدی، قلیایی اضافی منجر به تشکیل هیدروکسید آمونیوم می شود.
Ba(OH)2 + Ba(HCO3) → 2BaCO3 + 2H2O
2KOH + 2NaHCO3 → Na2CO3 + K2CO3 + 2H2O
2NaOH + 2NH4HS → Na2S + (NH4)2S + 2H2O
2NaOH(g) + NH4Hs → Na2S + NH4OH + H2O
ب. پایه محلول + متوسط محلول / نمک پایه → نمک نامحلول ↓ + پایه
پایه محلول + متوسط محلول / نمک پایه → نمک + پایه نامحلول ↓
پایه محلول + نمک میانی / پایه محلول → نمک + الکترولیت ضعیف NH4OH
پایه محلول + محلول میانی / نمک پایه → بدون واکنش
واکنش بین بازهای محلول و یک نمک میانی/پایه تنها در صورتی اتفاق می‌افتد که تبادل یون‌ها منجر به یک نمک نامحلول یا یک باز نامحلول یا یک الکترولیت ضعیف NH4OH شود.
Ba(OH)2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2NaOH
2NH4OH + CuCl2 → 2NH4Cl + Cu(OH)2↓
Ba(OH)2 + NH4Cl → BaCl2 + NH4OH
NaOH + KCl ≠
اگر نمک اصلی توسط یک پایه پلی اسیدی تشکیل شود، با کمبود قلیایی، یک نمک پایه تشکیل می شود.
NaOH (ناکافی) + AlCl3 → Al(OH)Cl2 + NaCl
هنگامی که قلیاها روی نمک های نقره و جیوه (II) اثر می کنند، AgOH و Hg(OH)2 نیستند که در دمای اتاق تجزیه می شوند، بلکه اکسیدهای نامحلول Ag2O و HgO هستند.
2AgNO3 + 2NaOH → Ag2O↓ 2NaNO3 + H2O
Hg(NO3)2 + 2KOH → HgO↓ + 2KNO3 + H2O
6. نمک + هیدروکسید آمفوتریک → واکنش رخ نمی دهد
7. نمک + اسید → اسید + نمک
اغلب. واکنش‌های اسیدها با نمک‌ها واکنش‌های تبادل یونی هستند، بنابراین در محلولها اتفاق می‌افتند و تنها در صورتی که منجر به تشکیل نمک نامحلول در اسید یا اسید ضعیفتر و فرارتر شود.
HCl + AgNO3 → AgCl↓ + HNO3
2HBr + K2SiO3 → 2KBr +H2SiO3↓
2HNO3 + Na2CO3 → 2NaNO3 + H2O + CO2
الف. اسید1 + نمک اسید فرارتر/ضعیفتر2 → نمک اسید1 + اسید فرارتر/ضعیفتر2
اسیدها با محلول های نمک اسیدهای ضعیف تر یا فرار واکنش می دهند. صرف نظر از ترکیب نمک (متوسط، اسیدی، بازی)، به عنوان یک قاعده، یک نمک متوسط و یک اسید فرار ضعیف تر تشکیل می شود.
2CH3COOH + Na2S → 2CH3COONa + H2S
HCl + NaHS → NaCl + H2S
ب. اسید قوی + نمک اسید قوی / متوسط → نمک نامحلول ↓ + اسید
اسیدهای قوی با محلول نمکهای اسیدهای قوی دیگر در صورت تشکیل نمک نامحلول واکنش می دهند. H3PO4 غیرفرار (اسید با قدرت متوسط) HCl هیدروکلریک قوی اما فرار و اسید نیتریک HNO3 را از نمک هایشان جابجا می کند، مشروط بر اینکه یک نمک نامحلول تشکیل شود.
H2SO4 + Ca(NO3)2 → CaSO4↓ + 2HNO3
2H3PO4 + 3CaCl2 → Ca3(PO4)2↓ + 6HCl
H3PO4 + 3AgNO3 → Ag3PO4↓ + 3HNO3
ب- اسید1 + نمک بازی اسید1 → نمک میانی + آب
هنگامی که یک اسید با نمک بازی همان اسید واکنش می دهد، نمک متوسط و آب تشکیل می شود.
HCl + Mg(OH)Cl → MgCl2 + H2O
د. پلی بازیک اسید 1 + نمک متوسط / اسیدی اسید 1 → نمک اسیدی اسید 1
هنگامی که یک اسید پلی بازیک روی نمک میانی همان اسید اثر می‌کند، نمک اسیدی تشکیل می‌شود و وقتی روی نمک اسیدی اثر می‌کند، نمک اسیدی حاوی تعداد بیشتری اتم هیدروژن تشکیل می‌شود.
H3PO4 + Ca3(PO4) → 3CaHPO4
H3PO4 + CaHPO4 → Ca(H2PO4)2
CO2 + H2O + CaCO3 → Ca(HCO3)2
E. اسید H2S + نمک Ag، Cu، Pb، Cd، Hg → Ag2S/CuS/PbS/CdS/HgS↓ + اسید
اسید هیدروسولفید ضعیف و فرار H2S حتی اسیدهای قوی را از محلول های نمک های Ag، Cu، Pb، Cd و Hg جابجا می کند و با آنها رسوبات سولفیدی تشکیل می دهد که نه تنها در آب، بلکه در اسید حاصل نیز نامحلول هستند.
H2S + CuSO4 → CuS↓ + H2SO4
E. اسید + نمک متوسط/مختلط با Me آمفوتریک در آنیون → نمک متوسط + هیدروکسید آمفوتریک↓
→ نمک متوسط + نمک متوسط + H2O
هنگامی که یک اسید روی یک نمک متوسط یا پیچیده با یک فلز آمفوتریک در آنیون عمل می کند، نمک از بین می رود و تشکیل می شود:
الف) در صورت کمبود اسید - نمک متوسط و هیدروکسید آمفوتریک
ب) در صورت اسید زیاد - دو نمک متوسط و آب
2HCl(wk) + Na2ZnO2 → 2NaCl + Zn(OH)2↓
2HCl(wk) + Na2 → 2NaCl + Zn(OH)2↓ + 2H2O
4HCl(g) + Na2ZnO2 → 2NaCl + ZnCl2 + 2H2O
4HCl(g) + Na2 → 2NaCl + ZnCl2 + 4H2O
باید در نظر داشت که در برخی موارد ORR یا واکنش های کمپلکس بین اسیدها و نمک ها رخ می دهد. بنابراین، افراد زیر به OVR می پیوندند:
H2SO4 conc. و I‾/Br‾ (محصولات H2S و I2/SO2 و Br2)
H2SO4 conc. و Fe2+ (محصولات SO2 و Fe³ + )
HNO3 رقیق شده/conc. و Fe2 + (محصولات NO/NO2 و Fe 3 + )
HNO3 رقیق شده/conc. و SO3²‾/S²‾ (محصولات NO/NO2 و سولفات/گوگرد یا سولفات)
HCl conc. و KMnO4/K2Cr2O7/KClO3 (محصولات کلر (گاز) و منگنز مربع+ /Cr³ + /Cl‾.
ز- واکنش بدون حلال رخ می دهد
اسید سولفوریک conc. + نمک (نمک) → نمک ترش/متوسط + ترش
اسیدهای غیرفرار می توانند اسیدهای فرار را از نمک های خشک خود جابجا کنند. اغلب از برهمکنش اسید سولفوریک غلیظ با نمک های خشک اسیدهای قوی و ضعیف استفاده می شود که منجر به تشکیل اسید و اسید یا نمک متوسط می شود.
H2SO4(conc) + NaCl(s) → NaHSO4 + HCl
H2SO4(conc) + 2NaCl(ها) → Na2SO4 + 2HCl
H2SO4(conc) + KNO3(s) → KHSO4 + HNO3
H2SO4(conc) + CaCO3(s) → CaSO4 + CO2 + H2O
8. نمک محلول + نمک محلول → نمک نامحلول ↓ + نمک
واکنش های بین نمک ها واکنش های تبادلی هستند. بنابراین، در شرایط عادی آنها فقط در موارد زیر رخ می دهند:
الف) هر دو نمک در آب محلول هستند و به صورت محلول گرفته می شوند
ب) در نتیجه واکنش، یک رسوب یا یک الکترولیت ضعیف تشکیل می شود (این دومی بسیار نادر است).
AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3
اگر یکی از نمک های اصلی نامحلول باشد، واکنش تنها زمانی رخ می دهد که منجر به تشکیل نمک نامحلول تر شود. ملاک "نامحلول بودن" ارزش PR (محصول حلالیت) است، اما از آنجایی که مطالعه آن خارج از محدوده دوره آموزشی مدرسه است، مواردی که یکی از نمک های معرف نامحلول باشد بیشتر مورد توجه قرار نمی گیرد.
اگر در یک واکنش تبادلی نمکی تولید شود که در نتیجه هیدرولیز کاملاً تجزیه می شود (در جدول حلالیت به جای چنین نمک هایی خط تیره وجود دارد) آنگاه محصولات واکنش به محصولات هیدرولیز این نمک تبدیل می شوند.
Al2(SO4)3 + K2S ≠ Al2S3↓ + K2SO4
Al2(SO4)3 + K2S + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2S + K2SO4
FeCl3 + 6KCN → K3 + 3KCl
AgI + 2KCN → K + KI
AgBr + 2Na2S2O3 → Na3 + NaBr
Fe2(SO4)3 + 2KI → 2FeSO4 + I2 + K2SO4
NaCl + NaHSO4 → (t) Na2SO4 + HCl
نمک های متوسط گاهی اوقات با یکدیگر واکنش می دهند و نمک های پیچیده را تشکیل می دهند. OVR بین نمک ها امکان پذیر است. برخی از نمک ها هنگام ذوب شدن واکنش نشان می دهند.
9. نمک یک فلز کمتر فعال + فلز فعال تر → فلز کمتر فعال ↓ + نمک
هرچه فلز فعال تر، فلز کمتر فعال (ایستاده به سمت راست در سری ولتاژ) را از محلول نمک آن جابجا کند، در این حالت نمک جدیدی تشکیل می شود و فلز کمتر فعال به صورت آزاد آزاد می شود (روی صفحه می نشیند. از فلز فعال). یک استثنا این است که فلزات قلیایی و قلیایی خاکی با آب در محلول واکنش می دهند.
نمک هایی با خاصیت اکسید کنندگی با فلزات وارد محلول شده و وارد سایر واکنش های ردوکس می شوند.
FeSO4 + Zn → Fe↓ + ZnSO4
ZnSO4 + Fe ≠
Hg(NO3)2 + Cu → Hg↓ + Cu(NO3)2
2FeCl3 + Fe → 3FeCl2
FeCl3 + Cu → FeCl2 + CuCl2
HgCl2 + Hg → Hg2Cl2
2CrCl3 + Zn → 2CrCl2 + ZnCl2
فلزات همچنین می توانند یکدیگر را از نمک های مذاب جابجا کنند (واکنش بدون دسترسی به هوا انجام می شود). باید به خاطر داشت که:
الف) هنگام ذوب، بسیاری از نمک ها تجزیه می شوند
ب) سری ولتاژ فلزات فعالیت نسبی فلزات را فقط در محلول های آبی تعیین می کند (مثلاً Al در محلول های آبی نسبت به فلزات خاکی قلیایی فعال تر است و در مذاب ها فعال تر است).
K + AlCl3 (ذوب) → (t) 3KCl + Al
Mg + BeF2 (ذوب) → (t) MgF2 + Be
2Al + 3CaCl2 (ذوب) → (t) 2AlCl3 + 3Ca
10. نمک + غیر فلز
واکنش نمک ها با نافلزات کم است. اینها واکنش های ردوکس هستند.
5KClO3 + 6P →(t) 5KCl + 3P2O5
2KClO3 + 3S →(t) 2KCl + 2SO2
2KClO3 + 3C →(t) 2KCl + 3CO2
هالوژن‌های فعال‌تر، هالوژن‌های کمتر فعال را از محلول‌های نمکهای اسیدهای هیدروهالیک جابجا می‌کنند. استثنا فلوئور مولکولی است که در محلول ها نه با نمک، بلکه با آب واکنش می دهد.
2FeCl2 + Cl2 → (t) 2FeCl3
2NaNO2 + O2 → 2NaNO3
Na2SO3 + S → (t) Na2S2O3
BaSO4 + 2C → (t) BaS + 2CO2
2KClO3 + Br2 → (t) 2KBrO3 + Cl2 (همان واکنش مشخصه ید است)
2KI + Br2 → 2KBr + I2↓
2KBr + Cl2 → 2KCl + Br2↓
2NaI + Cl2 → 2NaCl + I2↓
11. تجزیه نمک ها.
نمک → (t) محصولات تجزیه حرارتی
1. نمک های اسید نیتریک
محصولات تجزیه حرارتی نیترات ها به موقعیت کاتیون فلز در سری تنش های فلزی بستگی دارد.
MeNO3 → (t) (برای من در سمت چپ Mg (به استثنای Li)) MeNO2 + O2
MeNO3 → (t) (برای من از منیزیم به مس، و همچنین Li) MeO + NO2 + O2
MeNO3 → (t) (برای من در سمت راست Cu) Me + NO2 + O2
(در طول تجزیه حرارتی نیترات آهن (II) / کروم (II) اکسید آهن (III) / کروم (III) تشکیل می شود.
2. نمک های آمونیوم
تمام نمک های آمونیوم با حرارت دادن تجزیه می شوند. اغلب آمونیاک NH3 و اسید یا محصولات تجزیه آن آزاد می شود.
NH4Cl →(t) NH3 + HCl (=NH4Br، NH4I، (NH4)2S)
(NH4)3PO4 →(t)3NH3 + H3PO4
(NH4)2HPO4 →(t)2NH3 + H3PO4
NH4H2PO4 → (t) NH3 + H3PO4
(NH4)2CO3 → (t) 2NH3 + CO2 + H2O
NH4HCO3 → (t) NH3 + CO2 + H2O
گاهی اوقات نمک های آمونیوم حاوی آنیون های اکسید کننده با حرارت دادن تجزیه می شوند و N2، NO یا N2O آزاد می کنند.
(NH4)Cr2O7 →(t)N2 + Cr2O3 + 4H2O
NH4NO3 → (t)N2O + 2H2O
2NH4NO3 →(t)N2 + 2NO + 4H2O
NH4NO2 → (t)N2 + 2H2O
2NH4MnO4 →(t)N2 + 2MnO2 + 4H2O
3. نمک های اسید کربنیک
تقریباً تمام کربنات ها به اکسید فلز و CO2 تجزیه می شوند. کربنات های فلزات قلیایی به غیر از لیتیوم هنگام گرم شدن تجزیه نمی شوند. کربنات های نقره و جیوه به فلز آزاد تجزیه می شوند.
MeCO3 → (t) MeO + CO2
2Ag2CO3 →(t) 4Ag + 2CO2 + O2
تمام هیدروکربنات ها به کربنات مربوطه تجزیه می شوند.
MeHCO3 → (t) MeCO3 + CO2 + H2O
4. نمک های اسید سولفوره
هنگامی که گرم می شود، سولفیت ها نامتناسب می شوند و سولفید و سولفات تشکیل می دهند. سولفید (NH4)2S تشکیل شده در طی تجزیه (NH4)2SO3 بلافاصله به NH3 و H2S تجزیه می شود.
MeSO3 → (t) MeS + MeSO4
(NH4)2SO3 →(t) 2NH3 + H2S + 3(NH4)2SO4
هیدروسولفیت ها به سولفیت ها، SO2 و H2O تجزیه می شوند.
MeHSO3 → (t) MeSO3 + SO2 + H2O
5. نمک های اسید سولفوریک
بسیاری از سولفات ها در دمای 700-800 درجه سانتیگراد به اکسید فلز و SO3 تجزیه می شوند که در این دما به SO2 و O2 تجزیه می شود. سولفات های فلزات قلیایی در برابر حرارت مقاوم هستند. سولفات های نقره و جیوه به فلز آزاد تجزیه می شوند. هیدروسولفات ها ابتدا به دی سولفات ها و سپس به سولفات ها تجزیه می شوند.
2CaSO4 →(t) 2CaO + 2SO2 + O2
2Fe2(SO4)3 →(t) 2Fe2O3 + 6SO2 + 3O2
2FeSO4 → (t) Fe2O3 + SO3 + SO2
Ag2SO4 →(t) 2Ag + SO2 + O2
MeHSO4 → (t) MeS2O7 + H2O
MeS2O7 → (t) MeSO4 + SO3
6. نمک های پیچیده
کمپلکس های هیدروکسی فلزات آمفوتریک عمدتاً به نمک متوسط و آب تجزیه می شوند.
K → (t) KAlO2 + 2H2O
Na2 → (t) ZnO + 2NaOH + H2O
7. نمک های اساسی
بسیاری از نمک های اساسی با حرارت دادن تجزیه می شوند. نمک های اساسی اسیدهای بدون اکسیژن به آب و نمک های اکسو تجزیه می شوند
Al(OH)2Br →(t) AlOBr + H2O
2AlOHCl2 →(t)Al2OCl4 + H2O
2MgOHCl →(t) Mg2OCl2 + H2O
نمک های اساسی اسیدهای حاوی اکسیژن به اکسید فلز و محصولات تجزیه حرارتی اسید مربوطه تجزیه می شوند.
2AlOH(NO3)2 → (t) Al2O3 + NO2 + 3O2 + H2O
(CuOH)2CO3 →(t)2CuO + H2O + CO2
8. نمونه هایی از تجزیه حرارتی نمک های دیگر
4K2Cr2O7 →(t) 4K2CrO4 + 2Cr2O3 + 3O2
2KMnO4 →(t) K2MnO4 + MnO2 + O2
KClO4 → (t) KCl + O2
4KClO3 →(t) KCl + 3KClO4
2KClO3 →(t) 2KCl +3O2
2NaHS →(t)Na2S + H2S
2CaHPO4 → (t) Ca2P2O7 + H2O
Ca(H2PO4)2 →(t) Ca(PO3)2 +2H2O
2AgBr →(hν) 2Ag + Br2 (=AgI)
بیشتر مطالب ارائه شده از کتابچه راهنمای N.E. Deryabina گرفته شده است. "شیمی. طبقات اصلی مواد معدنی." IPO "در دروازه نیکیتسکی" مسکو 2011.
آماده سازی شیمی برای سرطان و DPA
نسخه جامع
بخش و
شیمی عمومی
شیمی عناصر
هالوژن ها
مواد ساده
خواص شیمیایی فلوئور
فلوئور قوی ترین عامل اکسید کننده در طبیعت است. فقط با هلیوم، نئون و آرگون مستقیماً واکنش نشان نمی دهد.
در طی واکنش با فلزات، فلوریدها، ترکیبات یونی تشکیل می شوند:
فلوئور با بسیاری از نافلزات، حتی با برخی گازهای بی اثر، به شدت واکنش می دهد:
خواص شیمیایی کلر تعامل با مواد پیچیده
کلر اکسید کننده قوی تری نسبت به برم یا ید است، بنابراین کلر هالوژن های سنگین را از نمک های آنها جابجا می کند:
کلر با حل شدن در آب تا حدی با آن واکنش می دهد و در نتیجه دو اسید کلرید و هیپوکلریت تشکیل می شود. در این حالت یک اتم کلر حالت اکسیداسیون را افزایش می دهد و اتم دیگر آن را کاهش می دهد. چنین واکنش هایی را واکنش های عدم تناسب می نامند. واکنش‌های عدم تناسب، واکنش‌های خود ترمیمی-خوداکسیداسیون هستند، به عنوان مثال. واکنش هایی که در آن یک عنصر خواص اکسید کننده و عامل کاهنده را نشان می دهد. در هنگام عدم تناسب، ترکیباتی به طور همزمان تشکیل می شود که در آن عنصر در مقایسه با حالت اولیه در حالت اکسید شده و کاهش یافته است. حالت اکسیداسیون اتم کلر در مولکول اسید هیپوکلریت 1+ است:
برهمکنش کلر با محلول های قلیایی به طور مشابه ادامه می یابد. در این حالت دو نمک تشکیل می شود: کلرید و هیپوکلریت.
کلر با اکسیدهای مختلف تعامل دارد:
کلر نمک هایی را اکسید می کند که در آنها فلز در حداکثر حالت اکسیداسیون خود قرار ندارد:
کلر مولکولی با بسیاری از ترکیبات آلی واکنش می دهد. در حضور کلرید فروم (III) به عنوان کاتالیزور، کلر با بنزن واکنش می دهد و کلروبنزن تشکیل می دهد و هنگامی که با نور تابش می شود، همان واکنش منجر به تشکیل هگزا کلرو سیکلوهگزان می شود:
خواص شیمیایی برم و ید
هر دو ماده با هیدروژن، فلوئور و قلیا واکنش می دهند:
ید توسط عوامل اکسید کننده قوی مختلف اکسید می شود:
روشهای استخراج مواد ساده
استخراج فلوراید
از آنجایی که فلوئور قوی ترین اکسید کننده شیمیایی است، جداسازی آن با استفاده از واکنش های شیمیایی از ترکیبات به صورت آزاد غیرممکن است و بنابراین فلوئور با روش فیزیکوشیمیایی - الکترولیز استخراج می شود.
برای استخراج فلوئور از مذاب فلوراید پتاسیم و الکترودهای نیکل استفاده می شود. نیکل به دلیل غیرفعال شدن سطح فلز توسط فلوئور به دلیل تشکیل مواد نامحلول استفاده می شود.
NiF2، بنابراین، خود الکترودها توسط ماده ای که روی آنها آزاد می شود از بین نمی روند:استخراج کلر
کلر در مقیاس صنعتی با الکترولیز محلول کلرید سدیم تولید می شود. در نتیجه این فرآیند، هیدروکسید سدیم نیز تولید می شود:
کلر در مقادیر کم از اکسیداسیون محلول کلرید هیدروژن با استفاده از روش های مختلف تولید می شود:
کلر یک محصول بسیار مهم در صنایع شیمیایی است.
تولید جهانی آن بالغ بر میلیون ها تن است.
عصاره برم و ید
برای مصارف صنعتی، برم و ید به ترتیب از اکسیداسیون برمیدها و یدیدها به دست می آیند. برای اکسیداسیون، اغلب از کلر مولکولی، اسید سولفات غلیظ یا دی اکسید منگنز استفاده می شود:
فلوئور و برخی از ترکیبات آن به عنوان اکسید کننده برای سوخت موشک استفاده می شود. مقادیر زیادی فلوئور برای استخراج مبردهای مختلف (فریون) و برخی از پلیمرهایی که با مقاومت شیمیایی و حرارتی مشخص می شوند (تفلون و برخی دیگر) استفاده می شود. فلوئور در فناوری هسته ای برای جداسازی ایزوتوپ های اورانیوم استفاده می شود.
بیشتر کلر برای تولید اسید هیدروکلریک و همچنین به عنوان یک عامل اکسید کننده برای تولید هالوژن های دیگر استفاده می شود. در صنعت برای سفید کردن پارچه و کاغذ استفاده می شود. در مقادیر بیشتر از فلوئور، برای تولید پلیمرها (PVC و غیره) و مبردها استفاده می شود. کلر برای ضد عفونی کردن آب آشامیدنی استفاده می شود. همچنین برای استخراج حلال های خاص مانند کلروفرم، متیلن کلرید و تتراکلرید کربن مورد نیاز است. همچنین برای تولید بسیاری از مواد مانند کلرات پتاسیم (نمک برتوله)، سفید کننده و بسیاری از ترکیبات دیگر حاوی اتم های کلر استفاده می شود.
برم و ید به اندازه کلر یا فلوئور در صنعت استفاده نمی شود، اما استفاده از این مواد هر سال در حال افزایش است. از برم در تولید داروهای آرام بخش مختلف استفاده می شود. ید در ساخت داروهای ضد عفونی کننده استفاده می شود. ترکیبات برم و ید به طور گسترده در تجزیه و تحلیل کمی مواد استفاده می شود. برخی از فلزات با کمک ید خالص می شوند (به این فرآیند تصفیه ید می گویند) مانند تیتانیوم، وانادیم و غیره.
1. هالوژن ها به عنوان عوامل اکسید کننده فعال با فلزات واکنش می دهند. واکنش فلزات با فلوئور به ویژه شدید است. فلزات قلیایی با آن واکنش انفجاری می دهند. هالوژن ها هنگام گرم شدن حتی با طلا و پلاتین واکنش می دهند. در فضایی حاوی فلوئور و کلر، تعدادی از فلزات بدون پیش گرم شدن می سوزند. اجازه دهید برخی از ویژگی های این تعاملات را یادآوری کنیم. آهن و کروم هنگام واکنش با فلوئور، کلر و برم به یک کاتیون سه ظرفیتی اکسید می شوند. واکنش با ید در حال حاضر نیاز به حرارت قابل توجهی دارد و منجر به تشکیل FeJ 2 و CrJ 2 می شود. برخی از فلزات در محیط های هالوژن به دلیل تشکیل یک لایه نمک محافظ غیرفعال می شوند. به طور خاص، مس با فلوئور فقط در دماهای بالا به دلیل تشکیل یک فیلم CuF 2 برهم کنش می کند. نیکل رفتار مشابهی دارد. گاز فلوئور در ظروف ساخته شده از فلز مونل (آلیاژی از نیکل با آهن و منگنز) ذخیره و حمل می شود. واکنش کلر با برخی از فلزات مهار شده و توسط ردپایی از آب که در این موارد به عنوان کاتالیزور عمل می کند، به شدت تسریع می یابد. به عنوان مثال، کلر خوب خشک شده با آهن واکنش نمی دهد، بنابراین کلر مایع در سیلندرهای فولادی ذخیره می شود. حالت تجمع مایع برم به این دلیل است که با برخی از فلزات فعال تر از کلر واکنش می دهد، زیرا غلظت معرف در فاز مایع بیشتر از غلظت در گاز است. به عنوان مثال، آلومینیوم و آهن فشرده با برم در دمای اتاق و با کلر هنگام گرم شدن واکنش می دهند.
2. فلوئور به صورت انفجاری با هیدروژن در دمای اتاق واکنش می دهد، واکنش با سرعت قابل توجهی حتی در 0-252 درجه سانتیگراد ادامه می یابد. کلر فقط تحت تابش فرابنفش یا خورشید واکنش نشان می دهد، زیرا واکنش ماهیت رادیکال آزاد دارد. واکنش با برم کمتر فعال است و نیاز به حرارت دارد و بنابراین به دلیل پایداری حرارتی ناکافی پیوند H-Br به طور قابل توجهی برگشت پذیر می شود. انرژی پیوند H-J حتی پایین تر است، توانایی اکسیداسیون ید نیز به طور قابل توجهی کمتر از سایر هالوژن ها است، بنابراین تعادل واکنش H 2 + J 2 = 2HJ در دماهایی که سرعت واکنش خیلی کم نیست به طور قابل توجهی تغییر می کند. نسبت به مواد اولیه
3. گوگرد و فسفر هنگام تعامل با فلوئور، کلر و برم می سوزند. در این حالت، ترکیباتی با فلوئور تشکیل می شود که در آن این عناصر حداکثر حالت اکسیداسیون خود را نشان می دهند: SF 6 و PF 5. محصولات سایر واکنش ها به شرایط آزمایشی بستگی دارد - PCl 3، PCl 5، PBr 3، PBr 5، S 2 Cl 2، S 2 Br 2، SCl 2.
4. هالوژن ها همچنین با سایر غیر فلزات با فعالیت های متفاوت واکنش می دهند. استثناء اکسیژن و نیتروژن است که هالوژن ها مستقیماً با آنها واکنش نشان نمی دهند. اکسیدهای هالوژن با ساختارهای مختلف، بسته به شرایط، از واکنش آنها با ازن به دست می آیند.
5. فعالیت فلوئور به حدی است که قادر است حتی با گازهای نجیب (به جز He, Ne, Ar) برهم کنش داشته باشد.
6. در تعامل با یکدیگر، هالوژن ها ترکیبات دوتایی از ترکیبات مختلف را تشکیل می دهند که در آن هالوژن الکترونگاتیو بیشتر حالت اکسیداسیون منفی و منفی کمتر حالت اکسیداسیون مثبت را نشان می دهد. به عنوان مثال، ClF 5، BrCl 3، JF 7، JCl.
واکنش با مواد پیچیده
1. آب خود به خود در اتمسفر فلوئور مشتعل می شود و واکنش ادامه می یابد تا فلوئور کاملاً مصرف شود. بسته به دما و شرایط دیگر، تعدادی واکنش رخ می دهد: 3F 2 + 3H 2 O = F 2 O + 4HF + H 2 O 2 2F 2 + H 2 O = F 2 O + 2HF. با بخار آب با انفجار: 2F 2 + 2H 2 O = 4HF + O 2 3F 2 + 3H 2 O = 6HF + O 3 ; با یخ: F 2 + H 2 O = HOF + HF. کلر با انحلال محدود در آب (2 حجم کلر (گاز!) در هر 1 حجم آب) به طور برگشت پذیر با آن واکنش می دهد: Cl 2 + H 2 O = HCl + HClO. برم نیز رفتار مشابهی دارد، اما تعادل Br 2 + H 2 O = HBr + HBrO بیشتر به سمت چپ منتقل می شود. تعادل مشابهی برای ید به قدری به سمت واکنش دهنده ها تغییر می کند که می توان گفت واکنش ادامه نمی یابد. مطابق با موارد فوق، آب کلر و برم وجود دارد، اما آب ید و فلوراید وجود ندارد. در همان زمان، آنیون یدید در محلول آبی ید در غلظت های کم یافت شد که ظاهر آن با تشکیل هیدرات ید در محلول توضیح داده می شود که قادر به تجزیه به J + است. H 2 O و J - . تعادل تفکیک هیدرات ید نیز به شدت به سمت شکل تفکیک نشده تغییر می کند.
2. واکنش هالوژن ها با اسیدها را در نظر بگیرید. واکنش های ردوکس امکان پذیر است که در آن الکترون ها بین هالوژن و عنصری که بخشی از اسید است رد و بدل می شود. در این مورد، کلر و برم اغلب به عنوان عوامل اکسید کننده و ید به عنوان یک عامل کاهنده عمل می کنند. در اینجا معمول ترین واکنش ها وجود دارد: J 2 + 10HNO 3 (conc) = 2HJO 3 + 10NO 2 + 4H 2 O 3J 2 + 10HNO 3 = 6HNO 3 + 10NO + 2H 2 O 2HBr + Cl 2 = 2HCl + Br 2 H SO 3 (SO 2 + H 2 O) + Br 2 + H 2 O = 2HBr + H 2 SO 4 HCOOH + Cl 2 (Br 2) = CO 2 + 2HCl (HBr). واکنش با فلوئور منجر به تخریب می شود.
3. هنگام تعامل با قلیاها، هالوژن ها نامتناسب می شوند، یعنی به طور همزمان حالت اکسیداسیون خود را افزایش و کاهش می دهند. کلر در سرما واکنش نشان می دهد: Cl 2 + 2NaOH = NaCl + NaClO و هنگامی که گرم می شود - 3Cl 2 + 6NaOH = 5NaCl + NaClO 3 + 3H 2 O، زیرا آنیون هیپوکلریت وقتی در محلول گرم می شود به کلرات و کلرید تبدیل می شود. هیپوبرومیت ها و هیپویدیت ها حتی کمتر پایدار هستند، بنابراین برم و ید در دمای اتاق از قبل برومات و یدات می دهند. به عنوان مثال: 3J 2 + 6KOH = 5KJ + KJO 3. برهمکنش کلر در سرما با هیدروکسید کلسیم منجر به تشکیل نمک مخلوط کلرید کلسیم - هیپوکلریت - سفید کننده: Cl 2 + Ca(OH) 2 = CaOCl 2 می شود. + H 2 O.
4. بر خلاف اکثر مواد، فلوئور در دمای اتاق با دی اکسید سیلیکون واکنش می دهد. واکنش توسط ردی از آب کاتالیز می شود. از آنجایی که SiO 2 جزء اصلی شیشه است، فلوئور شیشه را مطابق با واکنش حل می کند: 2F 2 + SiO 2 = SiF 4 + O 2.
5. هنگام برهمکنش با نمک ها، اکسیدها و سایر ترکیبات دوتایی، واکنش های ردوکس ممکن است، که قابل توجه است واکنش های جابجایی یک ماده کمتر فعال از ترکیب نمک توسط یک هالوژن فعال تر (الکترون منفی تر)، به عنوان مثال: 2KJ + Cl 2 = 2KCl + J 2. نشانه خارجی این واکنش، ظاهر شدن رنگ زرد (قهوه ای با غلظت قابل توجه) ید مولکولی است. هنگامی که کلر برای مدت طولانی از محلول یدید پتاسیم عبور داده می شود، رنگ از بین می رود، زیرا ید بیشتر به HJO 3 اکسید می شود که محلول آن بی رنگ است: J 2 + 5Cl 2 + 6H 2 O = 10HCl + 2HJO 3 .
ترکیبات هالوژن
1. هالیدهای هیدروژن - موادی که در شرایط عادی گازی هستند. نقطه جوش هیدروژن فلوراید +19 0 C است (HCl -85 0 C، HBr -67 0 C، HJ -35 0 C). به دلیل تشکیل پیوندهای هیدروژنی بسیار قوی در هیدروژن فلوراید مایع، به طور غیر طبیعی بزرگ است. به دلیل پیوندهای هیدروژنی قوی، هیدروژن فلوراید مایع یون آزاد ندارد و الکتریسیته را هدایت نمی کند، زیرا غیرالکترولیت است. همه مولکول های هالید هیدروژن حاوی پیوندهای منفرد و بسیار قطبی هستند. هنگام حرکت در گروه از بالا به پایین، قطبیت پیوند کاهش می یابد، زیرا انتهای منفی دوقطبی پیوند هیدروژن-هالوژن هالوژن است و از فلوئور به ید، الکترونگاتیوی به طور قابل توجهی کاهش می یابد. اما استحکام باند تا حد زیادی تحت تأثیر افزایش طول پیوند است، بنابراین قوی‌ترین پیوند در سری مورد بررسی در مولکول HF و ضعیف‌ترین پیوند در مولکول HJ است. تمام هالیدهای هیدروژن در آب بسیار محلول هستند. در این حالت یونیزاسیون و تفکیک اتفاق می افتد. پس از تفکیک، یک کاتیون هیدرونیوم به دست می آید، بنابراین محلول های آبی هالیدهای هیدروژن دارای خواص اسیدی هستند. هیدروکلریک (هیدروکلریک)، هیدروبرومیک و هیدرویدیک اسیدهای قوی هستند. قوی ترین آنها یدید هیدروژن است، نه تنها به دلیل پیوند ضعیف تر در مولکول، بلکه به دلیل پایداری بیشتر یون یدید، که غلظت بار در آن به دلیل اندازه بزرگ آن کاهش می یابد. اسید هیدروفلوئوریک به دلیل وجود پیوندهای هیدروژنی نه تنها بین مولکول های هیدروژن فلوراید، بلکه بین هیدروژن فلوراید و مولکول های آب نیز ضعیف است. این پیوندها به قدری قوی هستند که در محلول های غلیظ تشکیل فلوریدهای اسیدی امکان پذیر است، اگرچه اسید هیدروفلوریک تک باز است: KOH + 2HF = KHF 2. آنیون دی فلوراید اسیدی پیوند هیدروژنی قوی دارد: . اسید هیدروفلوریک نیز با شیشه واکنش می دهد؛ واکنش کلی به شرح زیر است: SiO 2 + 6HF = H 2 + 2H 2 O. اسیدهای هیدروهالیک تمام خواص اسیدهای غیر اکسید کننده را نشان می دهند. اما چون بسیاری از فلزات تمایل به تشکیل آنیون های کمپلکس اسیدی دارند؛ آنها گاهی با فلزات در سری ولتاژ پس از هیدروژن واکنش می دهند. به عنوان مثال، 2Cu + 4HI = 2H + H2. هیدروژن فلوراید و کلرید هیدروژن توسط اسید سولفوریک غلیظ اکسید نمی شوند، بنابراین می توان آنها را از هالیدهای خشک به دست آورد، به عنوان مثال ZnCl 2 (s) + H 2 SO 4 (conc) = ZnSO 4 + 2HCl. هیدروژن برومید و یدید هیدروژن تحت این شرایط اکسید می شوند: 2HBr + H 2 SO 4 (conc) = Br 2 + SO 2 + 2H 2 O. 8HI + H 2 SO 4 (conc) = 4I 2 + H 2 S + 4H 2 O. برای جابجایی آنها از ترکیب نمک ها از اسید فسفریک مطلق استفاده می شود که عملاً خاصیت اکسید کننده نشان نمی دهد. اسید نیتریک غلیظ، کلرید هیدروژن را به کلر اکسید می کند، که در صورت آزاد شدن یک عامل اکسید کننده بسیار قوی است. مخلوطی از اسیدهای نیتریک و کلریدریک غلیظ "آکوا رژیا" نامیده می شود و می تواند طلا و پلاتین را حل کند: Au + HNO 3 + 4HCl = H + NO + 2H 2 O. کلرید هیدروژن و اسید هیدروکلریک غلیظ نیز توسط دیگر قوی اکسید می شوند. عوامل اکسید کننده (MnO2، KMnO4، K2Cr2O7). این واکنش ها به عنوان روش های آزمایشگاهی برای تولید کلر مولکولی استفاده می شود. هالیدهای هیدروژن را می توان با هیدرولیز اکثر هالیدهای غیر فلزی نیز تولید کرد. هنگام تهیه HI، مخلوطی از ید و فسفر قرمز مستقیماً در معرض آب قرار می گیرد: 2P + 3I 2 + 6H 2 O = 2H 3 PO 3 + 6HI. لازم به یادآوری است که سنتز مستقیم از مواد ساده فقط برای HF و HCl امکان پذیر است.
2. نمک اسیدهای هیدروهالیک. اکثر نمک ها محلول هستند. نمک های سرب دو ظرفیتی کمی محلول و نمک های نقره نامحلول هستند. برهمکنش کاتیون نقره و یون های هالید یک واکنش کیفی است: AgF - محلول، AgCl - رسوب کشک سفید، AgBr - رسوب زرد کم رنگ، AgI - رسوب زرد روشن. برخی از هالیدهای فلزی مانند هالیدها (به جز فلوراید) آلومینیوم و جیوه، ترکیبات کووالانسی هستند. کلرید آلومینیوم قابلیت تصعید را دارد، هالیدهای جیوه محلول در آب به صورت پلکانی تفکیک می شوند. قلع (IV) کلرید مایع است.
3. یک واکنش کیفی به ید مولکولی ظاهر یک رنگ آبی با محلول نشاسته است.
4. ترکیبات اکسیژن هالوژن ها. فلوئور دو ترکیب را با اکسیژن تشکیل می دهد: F 2 O - فلوراید اکسیژن - گاز زرد روشن با نقطه جوش = -144.8 درجه سانتیگراد. با عبور سریع فلوئور از محلول 2٪ هیدروکسید سدیم به دست می آید. دی اکسیژن دی فلوراید - F 2 O 2 - یک گاز قهوه ای روشن است، در -57 درجه سانتیگراد به مایع قرمز گیلاسی و در -163 درجه سانتیگراد به جامد نارنجی تبدیل می شود. F 2 O 2 از برهم کنش مواد ساده در حین خنک شدن و عمل یک تخلیه برقی درخشنده به دست می آید. بالاتر از نقطه جوش، از قبل ناپایدار است و به عنوان یک عامل اکسید کننده قوی و عامل فلوئور کننده عمل می کند. اکسیدهای سایر هالوژن ها ترکیبات گرماگیر و ناپایدار هستند. در دمای اتاق، برخی از آنها، به عنوان مثال، Cl 2 O 7، تنها به دلیل مهار جنبشی فرآیند تجزیه وجود دارند. اکسید کلر (VII) مایعی بی رنگ با نقطه جوش 83 درجه سانتیگراد است که با حرارت دادن به 120 درجه سانتیگراد به صورت انفجاری تجزیه می شود. تنها ترکیب گرمازا از هالوژن و اکسیژن J 2 O 5 است. این یک ماده کریستالی سفید است که در دمای بالاتر از 300 درجه سانتیگراد بدون انفجار به مواد ساده تجزیه می شود. برای تشخیص و تعیین کمیت مونوکسید کربن (II) در هوا استفاده می شود: J 2 O 5 + 5CO = J 2 + 5CO 2.
5. اسیدهای حاوی اکسیژن از هالوژن ها. اسیدهایی با فرمول کلی NEOx شناخته شده‌اند که در آن هالوژن‌ها حالت‌های اکسیداسیون مثبت عجیب و غریبی از خود نشان می‌دهند. برای کلر HClO است – هیپوکلریاسیدی، ضعیف، ناپایدار. طبق معادله: HClO = HCl + O تجزیه می شود و اکسیژن در زمان رهاسازی خاصیت اکسید کننده بسیار قوی از خود نشان می دهد. با واکنش به دست می آید: 2Cl 2 + 2HgO + H 2 O = HgO. HgCl 2 ↓ + 2HClO، نمک نامیده می شود هیپوکلریت ها HClO 2 - کلریداسید نیز ضعیف و ناپایدار است. نمک ها – کلریت ها HClO 3 - هیپوکلریاسید. این در حال حاضر یک اسید قوی است، اما فقط در محلول های آبی رقیق پایدار است. توانایی اکسیداسیون تا حدودی کمتر از اسید کلر است. نمک ها – کلرات ها کلراسید – HClO 4 – یکی از قوی ترین اسیدهای معدنی است. محلول های آبی آن در طول ذخیره سازی پایدار و ایمن هستند؛ معمولاً از محلول 72 درصد استفاده می شود که تقریباً هیچ خاصیت اکسید کننده ای از خود نشان نمی دهد. اسید پرکلریک به شکل آزاد به عنوان مایعی بی رنگ و بسیار متبحر وجود دارد که در صورت نگهداری یا گرم شدن می تواند منفجر شود. نمک نامیده می شود پرکلرات هابنابراین، با افزایش تعداد اتم های اکسیژن، قدرت اسیدهای کلر حاوی اکسیژن افزایش می یابد و توانایی اکسیداسیون آنها کاهش می یابد.اسیدهای برم و ید مربوطه دارای خواص مشابه هستند، اما پایداری بسیار کمتری دارند. به خصوص در حالت های اکسیداسیون هالوژن +1 و +3. راه حل ها برم شدهاسیدها فقط در دمای 0 درجه سانتیگراد برای مدت کوتاهی پایدار هستند. برومونیکاسید در همه چیز شبیه اسید پرکلریک است . یداسید - بلورهای شفاف بی رنگ با دمای ذوب = 110 درجه سانتیگراد. از اکسیداسیون ید با اسید نیتریک غلیظ، پراکسید هیدروژن، ازن، کلر در آب به دست می آید: J 2 + 5H 2 O 2 = 2HJO 3 + 4H 2 O برماسید، بر خلاف اسید پرکلریک، یک عامل اکسید کننده قوی است و در حالت آزاد جدا نمی شود، که با پدیده تناوب ثانویه همراه است، در نتیجه برای برم نامطلوب است که حداکثر حالت اکسیداسیون مثبت را نشان دهد. چند وجود دارد یداسیدها: HJO 4، H 5 JO 6 (ارتوئیدی)، H 3 JO 5 (متیودیک). پایدارترین آن H5JO6 است. این یک ماده کریستالی بی رنگ با t pl = 122 درجه سانتی گراد است، اسیدی با قدرت متوسط است و مستعد تشکیل نمک های اسیدی است، زیرا تعادل اصلی در محلول آن به شرح زیر است: H 5 JO 6 = H + + H 4 JO 6 - K = 10 -3 H 4 JO 6 - = JO 4 - + 2H 2 O K=29 H 4 JO 6 - = H + + H 3 JO 6 - K=2. 10 -7. بیایید خلاصه کنیم. اسیدهای قوی عبارتند از HClO 4، HClO 3، HBrO 4، HBrO 3، HJO 3. HClO، HClO2، HBrO، HBrO4، H5JO6 دارای خواص اکسید کننده قوی هستند.
6. نمک اسیدهای حاوی اکسیژنپایدارتر از اسیدها جالب است که برای فلزات زیر گروه پتاسیم، پرکلرات ها و پریودات ها نامحلول هستند و برای روبیدیم کلرات ها، برومات ها و پربرومات ها نیز وجود دارد، اگرچه معمولاً تمام نمک های فلزات قلیایی محلول هستند. اکثر نمک ها با حرارت دادن تجزیه می شوند: KClO 4 = KCl + 2O 2. کلرات پتاسیم که "نمک برتوله" نیز نامیده می شود، هنگام گرم شدن نامتناسب می شود: 4KClO 3 = KCl + 3KClO 4 هیپوکلریت نیز رفتار می کند: 3KClO = 2KCl + KClO 3 اگر نمک حاوی ناخالصی ها باشد، به ویژه اکسیدهای فلزی ممکن است تجزیه شود. : 2KClO 3 = 2KCl + 3O 2. وقتی از دی اکسید منگنز به عنوان کاتالیزور استفاده می شود، این مسیر به مسیر اصلی تبدیل می شود.
7. واکنش های ردوکس آنیون های اکسو هالوژنات.نمک ها به طور کامل در محلول تجزیه می شوند. این باعث تولید آنیون های اکسو هالوژنات - EO x - می شود که در حضور بار منفی، عوامل اکسید کننده ضعیف تری نسبت به مولکول های اسید هستند. به عنوان مثال، اسید هیپوکلرو می تواند نمک خود را اکسید کند: 2HClO + NaClO = NaClO 3 + 2HCl. در محلول، نمک ها فقط در یک محیط اسیدی خاصیت اکسید کننده قابل توجهی از خود نشان می دهند. شایان ذکر است واکنش های ترکیبی: KClO 3 + 6HCl = 3Cl 2 + KCl + 3H 2 O KJO 3 + 5KJ + H 2 SO 4 = 3J 2 ↓ + 3K 2 SO 4 + 3H 2 O. وقتی گرم می شوند، این نمک ها تبدیل می شوند. عوامل اکسید کننده قوی کل صنایع کبریت و پیروتکنیک بر اساس واکنش های نمک برتوله است، به عنوان مثال: 2KClO 3 + 3S = 2KCl + 3SO 2 5KClO 3 + 6P = 5KCl + 3P 2 O 5 KClO 3 + 2Al = Al 2 O 3. تعادل های پیچیده منجر به این واقعیت می شود که اسیدهای حاوی اکسیژن هالوژن ها و نمک های آنها که به عنوان عوامل اکسید کننده عمل می کنند، اغلب به هال -1 کاهش می یابد.
8. روش های تولید هالوژنفلوئور از الکترولیز هیدروفلورید پتاسیم مذاب (KHF 2) به دست می آید. در صنعت، کلر از الکترولیز محلول کلرید سدیم یا اسید کلریدریک، طبق روش Deacon: 4HCl + O 2 = 2H 2 O + 2Cl 2 (هنگام گرم شدن و استفاده از CuCl 2 به عنوان کاتالیزور)، با واکنش سفید کننده به دست می آید. آهک با اسید هیدروکلریک در آزمایشگاه: با واکنش اسید هیدروکلریک غلیظ با KMnO 4، K 2 Cr 2 O 7 یا MnO 2 هنگام گرم شدن. برم با جایگزینی آن با کلر از ترکیب پتاسیم یا برومید سدیم و همچنین با اکسید کردن برومیدها با اسید سولفوریک غلیظ به دست می آید. همه این واکنش ها قبلاً مورد بحث قرار گرفته است. ید همچنین می تواند توسط کلر یا برم از ترکیب یدید جابجا شود. آنیون یدید را می توان با دی اکسید منگنز در محیط اسیدی اکسید کرد. از آنجایی که آنیون یدید به راحتی اکسید می شود، طیف گسترده ای از واکنش ها در اینجا امکان پذیر است.
فلز مس.
عنصری با عدد اتمی 29، جرم اتمی نسبی 63.545. متعلق به خانواده عناصر d است. در جدول تناوبی در دوره IV، گروه I، زیر گروه ثانویه قرار دارد. ساختار لایه الکترونیکی بیرونی: 3d 10 4s 1. در حالت پایه، زیرسطح d پر است، اما به اندازه کافی پایدار نیست، بنابراین، علاوه بر حالت اکسیداسیون +1، که می توان از ساختار الکترونیکی اتم فرض کرد، مس حالت های اکسیداسیون +2 را نشان می دهد، حتی +3 و خیلی به ندرت +4. شعاع اتم مس بسیار کوچک است - 0.128 نانومتر. حتی از شعاع یک اتم لیتیوم کوچکتر است - 0.155 نانومتر. تنها الکترون 4 ثانیه ای آن، زمانی که نزدیکتر به هسته قرار می گیرد، از پوسته تکمیل شده 3d 10 به زیر صفحه می افتد، که باعث افزایش جاذبه آن به سمت هسته و در عین حال پتانسیل یونیزاسیون می شود. بنابراین مس یک فلز غیرفعال است و بعد از هیدروژن در سری ولتاژ قرار می گیرد.
مشخصات فیزیکی. مس یک فلز قرمز نرم، انعطاف پذیر، چسبناک است و به راحتی به سیم کشیده می شود. رسانایی حرارتی و الکتریکی بالایی دارد که پس از طلا و نقره در رتبه دوم قرار دارد.
خواص شیمیایی یک ماده ساده در هوای خشک، مس کاملاً بی اثر است، زیرا با یک لایه نازک از مخلوط CuO و Cu 2 O پوشیده شده است که به سطح رنگ تیره می دهد و از تعامل بیشتر با اکسیژن هوا جلوگیری می کند. در صورت وجود مقادیر قابل توجهی رطوبت و دی اکسید کربن، خوردگی رخ می دهد که محصول آن کربنات مس سبز رنگ (II) است: 2Cu + H 2 O + CO 2 + O 2 = (CuO) 2 CO 3.
بارگذاری...