În secțiunea cu întrebarea Ajutați-mă să rezolv chimie, vă rog. Indicați tipul de legătură în moleculele NH3, CaCl2, Al2O3, BaS... date de autor Evgeny_1991 cel mai bun răspuns este 1) Racord NH3 tip cov. polar. La formarea legăturii iau parte trei electroni neperechi de azot și câte unul de hidrogen. nu există legături pi. hibridizare sp3. Forma moleculei este piramidală (un orbital nu participă la hibridizare, tetraedrul se transformă într-o piramidă)
Tipul de legătură CaCl2 este ionic. La formarea legăturii participă doi electroni de calciu pe orbital, care acceptă doi atomi de clor, completându-și al treilea nivel. fără legături pi, tip hibridizare sp. sunt situate în spațiu la un unghi de 180 de grade
Tipul de legătură Al2O3 este ionic. trei electroni din orbitalii s și p ai aluminiului participă la formarea legăturii, pe care oxigenul o acceptă, completându-și al doilea nivel. O=Al-O-Al=O. există legături pi între oxigen și aluminiu. tipul de hibridizare sp cel mai probabil.
Tipul de legătură BaS este ionic. Sulful acceptă doi electroni de bariu. Ba=S este o legătură pi. hibridizare sp. Moleculă plată.
2) AgNO3
argintul este redus la catod
K Ag+ + e = Ag
apa se oxidează la anod
A 2H2O - 4e \u003d O2 + 4H +
conform legii lui Faraday (oricare ar fi ...) masa (volumul) substanței eliberate la catod este proporțională cu cantitatea de electricitate care a trecut prin soluție
m (Ag) \u003d Eu / zF * I * t \u003d 32,23 g
V (O2) \u003d Ve / F * I * t \u003d 1,67 l

E.N.FRENKEL

Tutorial de chimie

Un ghid pentru cei care nu știu, dar vor să învețe și să înțeleagă chimia

Partea I. Elemente Chimie generală
(primul nivel de dificultate)

Continuare. Vedea în nr. 13, 18, 23/2007;
6/2008

capitolul 4 legătură chimică

În capitolele anterioare ale acestui manual au existat discuții despre faptul că materia este făcută din molecule, iar moleculele sunt făcute din atomi. Te-ai întrebat vreodată de ce atomii care alcătuiesc o moleculă nu se despart în direcții diferite? Ce ține atomii împreună într-o moleculă?

Le ține legătură chimică .

Pentru a înțelege natura legăturii chimice, este suficient să amintim un simplu experiment fizic. Două bile agățate una lângă alta de șiruri nu „reacționează” una la alta în niciun fel. Dar dacă îi dai unei mingi o sarcină pozitivă și celeilalte una negativă, vor fi atrași unul de celălalt. Nu aceasta este forța care atrage atomii unii către alții? Într-adevăr, studiile au arătat că legătura chimică este de natură electrică.

De unde provin sarcinile în atomii neutri?

Articol publicat cu suport curs online pregătirea pentru examenul „Examinator”. Pe site vei gasi totul materialele necesare pentru auto-studiu la examenul unificat de stat - elaborarea unui plan unic de instruire pentru fiecare utilizator, urmărirea progresului pe fiecare subiect al subiectului, teoriei și sarcinilor. Toate sarcinile corespund celor mai recente modificări și completări. De asemenea, se pot trimite teme din partea scrisă a Examenului Unificat de Stat pentru a fi verificate de către experți pentru a primi puncte și a analiza lucrările conform criteriilor de evaluare. Sarcini sub formă de misiuni cu acumularea de experiență, finalizarea nivelurilor, primirea de bonusuri și premii, competiții cu prietenii la Unified State Examination Arena. Pentru a începe pregătirea, urmați linkul: https://examer.ru.

Când am descris structura atomilor, s-a demonstrat că toți atomii, cu excepția atomilor de gaz nobil, tind să câștige sau să cedeze electroni. Motivul este formarea unui nivel extern stabil de opt electroni (ca în gazele nobile). Când electronii sunt primiți sau donați, sarcini electriceși, în consecință, interacțiunea electrostatică a particulelor. Acesta este cum legătură ionică , adică legătura dintre ioni.

Ionii sunt particule încărcate stabile care se formează ca urmare a primirii sau eliberării de electroni.

De exemplu, un atom al unui metal activ și un nemetal activ participă la reacție:

În acest proces, un atom de metal (sodiu) cedează electroni:

a) Este o astfel de particulă stabilă?

b) Câți electroni au rămas în atomul de sodiu?

c) Va avea această particulă o sarcină?

Astfel, în acest proces s-a format o particulă stabilă (8 electroni la nivelul exterior), care are o sarcină, deoarece nucleul atomului de sodiu are încă o sarcină de +11, iar electronii rămași au o sarcină netă de -10. Prin urmare, sarcina ionului de sodiu este +1. Un rezumat al acestui proces arată astfel:

Ce se întâmplă cu atomul de sulf? Acest atom acceptă electroni până când nivelul exterior este finalizat:

Un calcul simplu arată că această particulă are o sarcină:

Ionii încărcați opus sunt atrași, rezultând o legătură ionică și o „moleculă ionică”:

Există și alte modalități de formare a ionilor, care vor fi discutate în capitolul 6.

Formal, această compoziție moleculară este atribuită sulfurei de sodiu, deși o substanță constând din ioni are aproximativ următoarea structură (Fig. 1):

În acest fel, substanțele formate din ioni nu conțin molecule individuale!În acest caz, putem vorbi doar de o „moleculă ionică” condiționată.

Sarcina 4.1. Arată cum are loc tranziția electronilor atunci când are loc o legătură ionică între atomi:

a) calciu și clor;

b) aluminiu și oxigen.

Tine minte! Un atom de metal donează electroni exteriori; atomul nemetalic acceptă electronii lipsă.

Concluzie. O legătură ionică, conform mecanismului descris mai sus, se formează între atomii metalelor active și nemetalelor active.

Studiile arată însă că trecerea completă a electronilor de la un atom la altul nu are loc întotdeauna. Foarte des, o legătură chimică se formează nu prin darea și primirea de electroni, ci ca urmare a formării perechilor de electroni comuni*. Se numește o astfel de conexiune covalent .

Legătura covalentă apare datorită formării perechilor de electroni comuni. Acest tip de legătură se formează, de exemplu, între atomi de nemetale. Deci, se știe că molecula de azot este formată din doi atomi - N 2. Cum apare o legătură covalentă între acești atomi? Pentru a răspunde la această întrebare, este necesar să luăm în considerare structura atomului de azot:

Întrebare. Câți electroni lipsesc înainte de finalizarea nivelului exterior?

Răspuns: Lipsesc trei electroni. Prin urmare, notând fiecare electron al nivelului exterior cu un punct, obținem:

Întrebare. De ce trei electroni sunt indicați prin puncte unice?

Răspuns: Ideea este că vrem să arătăm formarea perechilor comune de electroni. O pereche este doi electroni. O astfel de pereche apare, în special, dacă fiecare atom contribuie cu un electron pentru a forma o pereche. Atomul de azot este cu trei electroni mai puțin de a-și îndeplini nivelul exterior. Aceasta înseamnă că el trebuie să „pregătească” trei electroni unici pentru formarea viitoarelor perechi (Fig. 2).

Primit formula electronică a moleculei azot, care arată că fiecare atom de azot are acum opt electroni (șase dintre ei sunt încercuiți într-un oval plus 2 dintre electronii lor); între atomi au apărut trei perechi comune de electroni (intersecția cercurilor).

Fiecare pereche de electroni îi corespunde unul legătură covalentă. Câte legături covalente există? Trei. Fiecare legătură (fiecare pereche comună de electroni) va fi afișată cu o liniuță (curvă):

Toate aceste formule, însă, nu dau un răspuns la întrebarea: ce leagă atomii în timpul formării unei legături covalente? Formula electronică arată că o pereche comună de electroni se află între atomi. În această regiune a spațiului, apare o sarcină negativă în exces. Și nucleele atomilor, după cum știți, au o sarcină pozitivă. Astfel, nucleii ambilor atomi sunt atrași de o sarcină negativă comună, care a apărut datorită perechilor de electroni comuni (mai precis, intersecția norilor de electroni) (Fig. 3).

Poate exista o astfel de legătură între diferiți atomi? Poate. Lăsați atomul de azot să interacționeze cu atomii de hidrogen:

Structura atomului de hidrogen arată că atomul are un electron. Câți astfel de atomi trebuie luați pentru ca atomul de azot să „obțină ceea ce vrea” - trei electroni? Evident, trei atomi de hidrogen
(Fig. 4):

Crucea din fig. 4 indică electronii atomului de hidrogen. Formula electronică a moleculei de amoniac arată că atomul de azot are opt electroni, iar fiecare atom de hidrogen are doi electroni (și nu pot fi mai mulți la primul nivel de energie).

Formula grafică arată că atomul de azot are o valență de trei (trei liniuțe sau trei lovituri de valență), iar fiecare atom de hidrogen are o valență de unul (o liniuță fiecare).

Deși ambele molecule de N 2 și NH 3 conțin același atom de azot, legăturile chimice dintre atomi diferă unele de altele. În molecula de azot se formează legături chimice N 2 atomi identici, deci perechile comune de electroni se află la mijloc între atomi. Atomii rămân neutri. Această legătură chimică se numește nepolar .

În molecula de amoniac NH 3 se formează o legătură chimică atomi diferiți. Prin urmare, unul dintre atomi (în acest caz- un atom de azot) atrage mai puternic o pereche comună de electroni. Perechile obișnuite de electroni sunt deplasate către atomul de azot, iar pe acesta apare o mică sarcină negativă și o sarcină pozitivă apare pe atomul de hidrogen, au apărut poli de electricitate - o legătură polar (Fig. 5).

Majoritatea substanțelor construite cu ajutorul unei legături covalente constau din molecule individuale (Fig. 6).

Din fig. 6 se poate observa că între atomi există legături chimice, dar între molecule acestea sunt absente sau nesemnificative.

Tipul de legătură chimică afectează proprietățile unei substanțe, comportamentul acesteia în soluții. Deci, cu cât atracția dintre particule este mai mare, cu atât mai semnificativă, cu atât este mai dificil să le despărțim și cu atât mai dificil este să transferați o substanță solidă într-o stare gazoasă sau lichidă. Încercați să determinați în diagrama de mai jos, între ce particule este mai mare forța de interacțiune și ce legătură chimică se formează în acest caz (Fig. 7).

Dacă citiți cu atenție capitolul, răspunsul dumneavoastră va fi următorul: interacțiunea maximă între particule are loc în cazul I (legatură ionică). Prin urmare, toate aceste substanțe sunt solide. Cea mai mică interacțiune între particulele neîncărcate (cazul III - legătură covalentă nepolară). Aceste substanțe sunt de obicei gaze.

Sarcina 4.2. Determinați ce legătură chimică se realizează între atomi din substanțele: NaCl, Hcl, Cl 2, AlCl 3, H 2 O. Dați o explicație.

Sarcina 4.3. Compuneți formule electronice și grafice pentru acele substanțe din sarcina 4.2 în care ați determinat prezența unei legături covalente. Pentru o legătură ionică, întocmește scheme de tranziție electronică.

capitolul 5

Nu există nicio persoană pe Pământ care să nu vadă soluții. Și ce e?

O soluție este un amestec omogen de două sau mai multe componente ( părțile constitutive sau substanțe).

Ce este un amestec omogen? Omogenitatea unui amestec presupune că între substanțele sale constitutive fara interfata. În acest caz, este imposibil, cel puțin vizual, să se determine câte substanțe au format un anumit amestec. De exemplu, privind apa de la robinet într-un pahar, este greu de ghicit ce este în ea, cu excepția molecule de apă, conține încă o duzină bună de ioni și molecule (O 2, CO 2, Ca 2+ etc.). Și niciun microscop nu va ajuta să vedem aceste particule.

Însă absența unei interfețe nu este singurul semn de omogenitate. într-un amestec omogen compoziția amestecului în orice punct este aceeași. Prin urmare, pentru obtinerea unei solutii este necesar să se amestece temeinic componentele (substanţele) care o formează.

Soluțiile pot avea o stare de agregare diferită:

Soluții gazoase (de exemplu, aer - un amestec de gaze O 2, N 2, CO 2, Ar);

Soluții lichide (de exemplu, colonie, sirop, saramură);

Soluții solide (de exemplu, aliaje).

Una dintre substanțele care formează o soluție se numește solvent. Solventul are același lucru starea de agregare, care este soluția. Deci, pentru soluțiile lichide, este un lichid: apă, ulei, benzină etc. Cel mai adesea, soluțiile apoase sunt utilizate în practică. Acestea vor fi discutate în continuare (cu excepția cazului în care se face o rezervare adecvată).

Ce se întâmplă când diferite substanțe sunt dizolvate în apă? De ce unele substanțe se dizolvă bine în apă, în timp ce altele nu? Ce determină solubilitatea - capacitatea unei substanțe de a se dizolva în apă?

Imaginați-vă că o bucată de zahăr este pusă într-un pahar cu apă caldă. S-a întins, a scăzut în dimensiuni și... a dispărut. Unde? Este cu adevărat încălcată legea conservării materiei (masa ei, energia)? Nu. Luați o înghițitură din soluția rezultată, și veți vedea că apa este dulce, zahărul nu a dispărut. Dar de ce nu este vizibil?

Faptul este că, în cursul dizolvării, are loc zdrobirea (măcinarea) substanței. În acest caz, cubul de zahăr s-a rupt în molecule, dar nu le putem vedea. Da, dar de ce zahărul de pe masă nu se descompune în molecule? De ce dispare și o bucată de margarină, scufundată în apă? Dar pentru că zdrobirea substanței dizolvate are loc sub acțiunea unui solvent, cum ar fi apa. Dar solventul va putea „trage” cristalul, solidul în molecule, dacă se poate „agăța” de aceste particule. Cu alte cuvinte, atunci când o substanță este dizolvată, trebuie să existe interacțiunea dintre o substanță și un solvent.

Când este posibilă o astfel de interacțiune? Numai în cazul în care structura substanțelor (atât solubile, cât și solvent) este similară, similară. Regula alchimiștilor este cunoscută de mult timp: „asemenea se dizolvă în asemănător”. În exemplele noastre, moleculele de zahăr sunt polare și există anumite forțe de interacțiune între ele și moleculele polare de apă. Nu există astfel de forțe între molecule nepolare grăsime și molecule de apă polară. Prin urmare, grăsimile nu se dizolvă în apă. În acest fel, solubilitatea depinde de natura solutului și a solventului.

Ca rezultat al interacțiunii dintre solut și apă, se formează compuși - hidratează. Acestea pot fi conexiuni foarte puternice:

Astfel de compuși există ca substanțe individuale: baze, acizi care conțin oxigen. Desigur, în timpul formării acestor compuși, apar legături chimice puternice și se eliberează căldură. Deci, atunci când CaO (var nestins) se dizolvă în apă, se eliberează atât de multă căldură încât amestecul fierbe.

Dar de ce soluția rezultată nu se încălzește atunci când zahărul sau sarea se dizolvă în apă? În primul rând, nu toți hidrații sunt la fel de puternici ca acid sulfuric sau hidroxid de calciu. Există hidrați de sare (hidrati cristalini), care se descompun ușor la încălzire:

În al doilea rând, în timpul dizolvării, așa cum sa menționat deja, are loc procesul de zdrobire. Și energia este cheltuită pentru asta, căldura este absorbită.

Deoarece ambele procese au loc simultan, soluția se poate încălzi sau se poate răci, în funcție de procesul dominant.

Sarcina 5.1. Determinați ce proces - zdrobire sau hidratare - predomină în fiecare caz:

a) la dizolvarea acidului sulfuric în apă, dacă soluția este încălzită;

b) la dizolvarea azotatului de amoniu în apă, dacă soluția s-a răcit;

c) când clorura de sodiu este dizolvată în apă, dacă temperatura soluției nu s-a schimbat practic.

Deoarece temperatura soluției se modifică în timpul dizolvării, este firesc să presupunem că solubilitatea depinde de temperatură. Într-adevăr, solubilitatea majorității solidelor crește odată cu încălzirea. Solubilitatea gazelor scade la încălzire. De aceea solide de obicei dizolvat în cald sau apa fierbinte, iar băuturile carbogazoase sunt păstrate la rece.

Solubilitate(capacitatea de a dizolva) substanțe nu depinde de măcinarea substanței sau de intensitatea amestecării. Dar prin creșterea temperaturii, măcinarea substanței, amestecarea soluției finite, puteți accelera procesul de dizolvare. Prin modificarea condițiilor de obținere a unei soluții, este posibil să se obțină soluții de diferite compoziții. Desigur, există o limită, după care a ajuns, este ușor de constatat că substanța nu mai este solubilă în apă. O astfel de soluție se numește bogat. Pentru substanțele foarte solubile, o soluție saturată va conține o mulțime de substanțe dizolvate. Deci, o soluție saturată de KNO 3 la 100 ° C conține 245 g de sare la 100 g de apă (în 345 g de soluție), aceasta concentrat soluţie. Soluțiile saturate de substanțe slab solubile conțin mase neglijabile de compuși dizolvați. Deci, o soluție saturată de clorură de argint conține 0,15 mg de AgCl în 100 g de apă. Aceasta este foarte diluat soluţie.

Astfel, dacă soluția conține multă substanță dizolvată în raport cu solventul, se numește concentrată, dacă există puțină substanță - diluată. Foarte des, proprietățile sale depind de compoziția soluției și, prin urmare, de aplicare.

Da, o soluție diluată acid acetic(oțetul de masă) este folosit ca condiment aromat, iar o soluție concentrată a acestui acid (esență de oțet atunci când este luată pe cale orală) poate provoca arsuri fatale.

Pentru a reflecta compoziția cantitativă a soluțiilor, utilizați o valoare numită fracția de masă a soluției :

Unde m(v-va) - masa substanței dizolvate din soluție; m(p-ra) - masa totală a soluției care conține soluția și solventul.

Deci, dacă 100 g de oțet conțin 6 g de acid acetic, atunci vorbim de o soluție de 6% de acid acetic (acesta este oțet de masă). Modalitățile de rezolvare a problemelor folosind conceptul de fracțiune de masă a unei substanțe dizolvate vor fi discutate în capitolul 8.

Concluzii la capitolul 5. Soluțiile sunt amestecuri omogene formate din cel puțin două substanțe, dintre care una se numește solvent, cealaltă este o substanță dizolvată. Când este dizolvată, această substanță interacționează cu solventul, datorită căruia soluția este zdrobită. Compoziția unei soluții este exprimată folosind fracția de masă a substanței dizolvate din soluție.

* Aceste perechi de electroni apar la intersecția norilor de electroni.

Va urma

DEFINIȚIE

Amoniac- nitrură de hidrogen.

Formula - NH3. Masă molară– 17 g/mol.

Proprietățile fizice ale amoniacului

Amoniacul (NH 3) este un gaz incolor cu miros înțepător (miros de „amoniac”), mai ușor decât aerul, foarte solubil în apă (un volum de apă va dizolva până la 700 de volume de amoniac). Soluția concentrată de amoniac conține 25% (masă) amoniac și are o densitate de 0,91 g/cm3.

Legăturile dintre atomii din molecula de amoniac sunt covalente. Forma generală AB 3 molecule. Toți orbitalii de valență ai atomului de azot intră în hibridizare, prin urmare, tipul de hibridizare a moleculei de amoniac este sp 3. Amoniacul are o structură geometrică de tip AB 3 E - o piramidă trigonală (Fig. 1).

Orez. 1. Structura moleculei de amoniac.

Proprietățile chimice ale amoniacului

Din punct de vedere chimic, amoniacul este destul de activ: intră în reacții de interacțiune cu multe substanțe. Gradul de oxidare a azotului din amoniac "-3" este minim, astfel încât amoniacul prezintă doar proprietăți reducătoare.

Când amoniacul este încălzit cu halogeni, oxizi metale grele iar oxigenul formează azot:

2NH3 + 3Br2 = N2 + 6HBr

2NH 3 + 3CuO \u003d 3Cu + N 2 + 3H 2 O

4NH 3 + 3O 2 \u003d 2N 2 + 6H 2 O

În prezența unui catalizator, amoniacul este capabil să se oxideze la oxid nitric (II):

4NH 3 + 5O 2 \u003d 4NO + 6H 2 O (catalizator - platină)

Spre deosebire de compușii cu hidrogen ai nemetalelor din grupele VI și VII, amoniacul nu prezintă proprietăți acide. Cu toate acestea, atomii de hidrogen din molecula sa sunt încă capabili să fie înlocuiți cu atomi de metal. Odată cu înlocuirea completă a hidrogenului cu un metal, are loc formarea unor compuși numiți nitruri, care pot fi obținute și prin interacțiunea directă a azotului cu un metal la temperatură ridicată.

Principalele proprietăți ale amoniacului se datorează prezenței unei perechi singure de electroni la atomul de azot. Soluția de amoniac în apă este alcalină:

NH 3 + H 2 O ↔ NH 4 OH ↔ NH 4 + + OH -

Când amoniacul reacţionează cu acizii, se formează săruri de amoniu care se descompun la încălzire:

NH3 + HCI = NH4CI

NH 4 Cl \u003d NH 3 + HCl (când este încălzit)

Obținerea de amoniac

Alocați metode industriale și de laborator pentru producerea amoniacului. În laborator, amoniacul se obține prin acțiunea alcalinelor asupra soluțiilor de săruri de amoniu la încălzire:

NH 4 Cl + KOH \u003d NH 3 + KCl + H 2 O

NH4 + + OH- = NH3 + H2O

Această reacție este calitativă pentru ionii de amoniu.

Aplicarea amoniacului

Producția de amoniac este unul dintre cele mai importante procese tehnologice la nivel mondial. Aproximativ 100 de milioane de tone de amoniac sunt produse anual în lume. Eliberarea amoniacului se realizează sub formă lichidă sau sub formă de 25% soluție apoasă- apa cu amoniac. Principalele domenii de utilizare ale amoniacului sunt producția de acid azotic (producția de îngrășăminte minerale care conțin azot ulterior), săruri de amoniu, uree, urotropină, fibre sintetice (nailon și capron). Amoniacul este folosit ca agent frigorific în refrigerarea industrială, ca înălbitor în curățarea și vopsirea bumbacului, lânii și mătăsii.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Exercițiu	Care este masa și volumul de amoniac necesare pentru a produce 5 tone de azotat de amoniu?
Soluţie	Să scriem ecuația reacției pentru obținerea azotatului de amoniu din amoniac și acid azotic: NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3 Conform ecuației de reacție, cantitatea de substanță azotat de amoniu este de 1 mol - v (NH 4 NO 3) \u003d 1 mol. Apoi, masa de azotat de amoniu, calculată conform ecuației reacției: m(NH4NO3) = v(NH4NO3)×M(NH4NO3); m(NH 4 NO 3) \u003d 1 × 80 \u003d 80 t Conform ecuației reacției, cantitatea de substanță amoniac este, de asemenea, 1 mol - v (NH 3) \u003d 1 mol. Apoi, masa de amoniac, calculată prin ecuația: m (NH 3) \u003d v (NH 3) × M (NH 3); m (NH 3) \u003d 1 × 17 \u003d 17 t Să facem o proporție și să găsim masa de amoniac (practic): x g NH3-5 t NH4NO3 17 t NH 3 – 80 t NH 4 NO 3 x \u003d 17 × 5 / 80 \u003d 1,06 m (NH 3) \u003d 1,06 t Vom compune o proporție similară pentru a găsi volumul de amoniac: 1,06 g NH3-xl NH3 17 t NH 3 - 22,4 × 10 3 m 3 NH 3 x \u003d 22,4 × 10 3 × 1,06 / 17 \u003d 1,4 × 10 3 V (NH 3) \u003d 1,4 × 10 3 m 3
Răspuns	Masa de amoniac - 1,06 tone, volum de amoniac - 1,4 × 10 m