Keemilised valemid – teadmiste hüpermarket. Kuidas teada saada aine kvalitatiivset ja kvantitatiivset koostist Näiteid koostise määramisest

Tunni käigus õpitakse tundma orgaaniliste ainete kvalitatiivset ja kvantitatiivset koostist, milline on kõige lihtsam, molekulaarne, struktuurivalem.

Üks lihtne valem võib vastata paljudele molekulaarsetele valemitele.

Valemit, mis näitab aatomite ühendamise järjekorda molekulis, nimetatakse struktuurivalemiks.

Hekseenil ja tsükloheksaanil on sama molekulvalem C 6 H 12, kuid need on kaks erinevat ainet, millel on erinevad füüsikalised ja keemilised omadused. Vaata tabelit. üks.

Tab. 1. Hekseeni ja tsükloheksaani omaduste erinevus

Orgaanilise aine iseloomustamiseks on vaja teada mitte ainult molekuli koostist, vaid ka aatomite paigutust molekulis - molekuli struktuuri.

Ainete struktuuri peegeldavad struktuursed (graafilised) valemid, milles aatomitevahelised kovalentsed sidemed on tähistatud kriipsudega - valentsijooned.

Orgaanilistes ühendites moodustab süsinik neli sidet, vesinik ühe, hapnik kaks ja lämmastik kolm sidet.

Valents. Nimetatakse kovalentsete mittepolaarsete või polaarsete sidemete arvu, mida element võib moodustada valents

Ühe elektronpaari moodustatud sidet nimetatakse lihtsad või üksikudühendus.

Kahe elektronpaari moodustatud sidet nimetatakse kahekordneühendus, tähistatakse seda kahe kriipsuga, nagu "võrdusmärk". Moodustub kolm elektronipaari kolmekordneühendus, mida tähistatakse kolme kriipsuga. Vaata tabelit. 2.

Tab. 2. Erinevate sidemetega orgaaniliste ühendite näited

Praktikas kasutatakse seda tavaliselt lühendatud struktuurivalemid, milles süsiniku, hapniku ja muude aatomite sidemeid vesinikuga ei ole näidatud:

Riis. 1. Etanooli molekuli mahuline mudel

Struktuurivalemid annavad edasi aatomite üksteisega seotud järjekorda, kuid ei anna edasi aatomite paigutust ruumis. Struktuurivalemid on kahemõõtmeline joonis ja molekulid on kolmemõõtmelised, st. on mahukad, seda näitab etanooli näide joonisel fig. üks.

Tunnis käsitleti orgaaniliste ainete kvalitatiivse ja kvantitatiivse koostise küsimust, mis on kõige lihtsam, molekulaarne struktuurvalem.

Bibliograafia

1. Rudzitis G.E. Keemia. Üldkeemia alused. 10. klass: õpik õppeasutustele: algtase / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. trükk. - M.: Haridus, 2012.

2. Keemia. 10. klass. Profiili tase: õpik. üldhariduse jaoks institutsioonid / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin ja teised - M.: Drofa, 2008. - 463 lk.

3. Keemia. 11. klass. Profiili tase: õpik. üldhariduse jaoks institutsioonid / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin ja teised - M.: Drofa, 2010. - 462 lk.

4. Khomchenko G.P., Khomchenko I.G. Keemiaülesannete kogu ülikoolidesse astujatele. - 4. väljaanne. - M.: RIA "Uus laine": Kirjastus Umerenkov, 2012. - 278 lk.

Kodutöö

1. Nr 6-7 (lk 11) Rudzitis G.E. Keemia. Üldkeemia alused. 10. klass: õpik õppeasutustele: algtase / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. trükk. -M.: Valgustus, 2012.

2. Miks on orgaanilistel ainetel, mille koostist peegeldab sama molekulvalem, erinevad keemilised ja füüsikalised omadused?

3. Mida näitab kõige lihtsam valem?

Mõelge ainete kvalitatiivsele ja kvantitatiivsele koostisele. Määrame selle omadused orgaanilise ja anorgaanilise päritoluga ühendite jaoks.

Mis näitab aine kvalitatiivset koostist

See näitab analüüsitavas molekulis sisalduvate aatomite tüüpe. Näiteks koosneb vesi vesinikust ja hapnikust.

Molekul sisaldab naatriumi ja hapniku aatomeid. Väävelhape sisaldab vesinikku, hapnikku ja väävlit.

Mis näitab kvantitatiivse koostist

See näitab iga elemendi kvantitatiivset sisaldust kompleksaines.

Näiteks sisaldab vesi kahte vesinikuaatomit ja ühte hapnikku. Väävelhape koosneb kahest vesinikust, ühest väävliaatomist ja neljast hapnikust.

See koosneb kolmest vesinikuaatomist, ühest fosfori- ja neljast hapnikuaatomist.

Orgaanilistel ainetel on ka ainete kvalitatiivne ja kvantitatiivne koostis. Näiteks metaan sisaldab ühte süsinikku ja nelja vesinikku.

Aine koostise määramise meetodid

Ainete kvalitatiivset ja kvantitatiivset koostist saab määrata keemiliselt. Näiteks kompleksühendi molekuli lagunemisel tekib mitu lihtsama koostisega molekuli. Seega, kui kuumutada kaltsiumkarbonaati, mis koosneb kaltsiumist, süsinikust ja neljast hapnikuaatomist, võib saada kaks ja süsinikuaatomit.

Ja keemilise lagunemise käigus tekkinud ühenditel võib olla erinev ainete kvalitatiivne ja kvantitatiivne koostis.

Lihtsad ja keerulised ühendid võivad olla nii molekulaarse kui ka mittemolekulaarse koostisega.

Esimene rühm on erinevates agregatsiooniseisundites. Näiteks suhkur on tahke aine, vesi on vedel ja hapnik on gaas.

Standardtingimustes mittemolekulaarse struktuuriga ühendid on tahkel kujul. Nende hulka kuuluvad soolad. Kuumutamise käigus need sulavad, lähevad tahkest olekust vedelasse.

Kompositsiooni määramise näited

"Kirjeldage järgmiste ainete kvalitatiivset ja kvantitatiivset koostist: vääveloksiid (4), vääveloksiid (6)". Selline ülesanne on tüüpiline anorgaanilise keemia koolikursusele. Sellega toimetulemiseks peate esmalt formuleerima pakutavad ühendid valentside või oksüdatsiooniastmete abil.

Mõlemad kavandatud oksiidid sisaldavad samu keemilisi elemente, seetõttu on nende kvalitatiivne koostis sama. Nende hulka kuuluvad väävli- ja hapnikuaatomid. Kuid kvantitatiivselt on tulemused erinevad.

Esimene ühend sisaldab kahte hapnikuaatomit, teine ​​aga kuut.

Täidame järgmise ülesande: "Kirjeldage H2S ainete kvalitatiivset ja kvantitatiivset koostist."

Vesiniksulfiidi molekul koosneb väävliaatomist ja kahest vesinikust. H2S aine kvalitatiivne ja kvantitatiivne koostis võimaldab ennustada selle keemilisi omadusi. Kuna kompositsioon sisaldab vesinikkatiooni, on vesiniksulfiidil oksüdeerivad omadused. Näiteks ilmnevad sarnased omadused koostoimes aktiivse metalliga.

Teave aine kvalitatiivse ja kvantitatiivse koostise kohta on oluline ka orgaaniliste ühendite puhul. Teades näiteks komponentide kvantitatiivset sisaldust süsivesiniku molekulis, saab kindlaks teha, kas see kuulub teatud ainete klassi.

Selline teave võimaldab ennustada analüüsitava süsivesiniku keemilisi ja füüsikalisi omadusi, tuvastada selle spetsiifilisi omadusi.

Näiteks teades, et koostises on neli süsinikuaatomit ja kümme vesinikku, võime järeldada, et see aine kuulub küllastunud (küllastunud) süsivesinike klassi üldvalemiga SpH2n + 2. Kõiki selle homoloogse seeria esindajaid iseloomustab radikaalne mehhanism, samuti oksüdatsioon õhuhapniku toimel.

Järeldus

Igal anorgaanilisel ja orgaanilisel ainel on teatav kvantitatiivne ja kvalitatiivne koostis. Teave on vajalik analüüsitava anorgaanilise ühendi füüsikaliste ja keemiliste omaduste kindlakstegemiseks ning orgaaniliste ainete puhul võimaldab koostis tuvastada kuuluvust klassi, tuvastada iseloomulikke ja spetsiifilisi keemilisi omadusi.

Massifraktsioone väljendatakse tavaliselt protsentides:

ω% (O) \u003d 100% - ω% (H) \u003d 100% - 11,1% \u003d 88,9%.

Kontrollitavad küsimused

1. Millised osakesed tekivad tavaliselt aatomite ühinemise tulemusena?

2. Mis on mis tahes molekuli koostis?

3. Mida nimetatakse keemilistes valemites indeksiteks?

4. Mida näitavad keemilised valemid?

5. Kuidas formuleeritakse koostise püsivuse seadus?

6. Mis on molekul?

7. Mis on molekuli mass?

8. Mis on suhteline molekulmass?

9. Kui suur on selle elemendi massiosa selles aines?

1. Kirjeldage järgnevate molekulide kvalitatiivset ja kvantitatiivset koostist

tööained: metaan CH4, sooda Na2 CO3, glükoos C6 H12 O6, kloor Cl2, alumiiniumsulfaat Al2 (SO4) 3.

2. Fosgeeni molekul koosneb ühest süsinikuaatomist, ühest hapnikuaatomist ja kahest klooriaatomist. Karbamiidi molekul koosneb ühest süsinikuaatomist, ühest hapnikuaatomist ja kahest NH-aatomi rühmast. 2. Kirjutage fosgeeni ja uurea valemid.

3. Loendage aatomite koguarv järgmistes molekulides: (NH 4)3PO4, Ca(H2PO4)2, 2SO4.

4. Arvutage harjutuses 1 näidatud ainete suhtelised molekulmassid.

5. Millised on elementide massiosad järgmistes ainetes: NH 3, N2O, NO2, NaNO3, KNO3, NH4NO3? Millises neist ainetest on lämmastiku massiosa suurim ja millises väikseim?

§ 1.5. Lihtsad ja keerulised ained. Allotroopia.

Keemilised ühendid ja segud

Kõik ained jagunevad lihtsateks ja keerukateks.

Lihtained on ained, mis koosnevad ühe elemendi aatomitest.

Mõnes lihtaines ühe elemendi aatomid

ühendavad omavahel ja moodustavad molekule. Sellised lihtsad ained on molekulaarne struktuur. Nende suhtes

on: vesinik H 2, hapnik O 2, lämmastik N 2, fluor F 2, kloor Cl 2, broom Br 2, jood I 2. Kõik need ained koosnevad kaheaatomilistest

molekulid. (Pange tähele, et lihtsate ainete nimed

sobitage elementide nimed!)

Teistel lihtsatel ainetel on aatomi struktuur st koosnevad aatomitest, mille vahel on teatud sidemed (nende olemust käsitleme peatükis “Keemiline side ja aine struktuur”). Selliste lihtsate ainete näideteks on kõik metallid (raud Fe, vask Cu, naatrium Na jne) ja mõned mittemetallid (süsinik C, räni Si jne). Nende lihtsate ainete mitte ainult nimed, vaid ka valemid langevad kokku elementide sümbolitega.

Samuti on olemas rühm lihtsaid aineid, mida nimetatakse väärisgaasid. Nende hulka kuuluvad: heelium He,

neoon Ne, argoon Ar, krüptoon Kr, ksenoon Xe, radoon Rn. Need lihtsad ained on aatomid, mis ei ole omavahel keemiliselt seotud.

Iga element moodustab vähemalt ühe lihtsa aine. Mõned elemendid võivad moodustada rohkem kui ühe,

vaid kaks või enam lihtainet. Seda nähtust nimetatakse allotroopiaks.

Allotroopia on mitme lihtsa aine moodustumine ühe elemendi poolt.

Erinevaid lihtsaid aineid, mis moodustuvad samast keemilisest elemendist, nimetatakse allotroopseteks

muudatused (muudatused).

Allotroopsed modifikatsioonid võivad üksteisest erineda molekulide koostis. Näiteks moodustub element hapnik

kaks lihtsat asja.Üks neist koosneb kaheaatomilistest O2 molekulidest ja kannab sama nime kui elemendil hapnik. Teine lihtne aine koosneb kolmeaatomilistest O3 molekulidest ja sellel on oma nimi - osoon:

Hapnik O2 ja osoon O3 omavad erinevaid füüsikalisi ja keemilisi omadusi.

Allotroopsed modifikatsioonid võivad olla tahked ained, millel on kristalli erinev struktuur

tallus. Näiteks allotroopsed modifikatsioonid süsinik C - teemant ja grafiit.

Tuntud lihtainete arv (umbes 400) on palju suurem kui keemiliste elementide arv, kuna paljud elemendid võivad moodustada kaks või enam allotroopset modifikatsiooni.

Ühendid on ained, mis koosnevad erinevate elementide aatomitest.

Näited kompleksainetest: HCl, H 2 O, NaCl, CO 2,

H2SO4, Cu(NO3)2, C6H12O6 jne.

Sageli nimetatakse ühendeid keemilised ühendid. Keemilistes ühendites lihtainete omadused, millest need ühendid tekivad, ei oma

yutsya. Keerulise aine omadused erinevad nende lihtainete omadustest, millest see moodustub.

Näiteks, naatriumkloriid NaCl saab moodustada lihtsatest ainetest - metalliline naatrium Na ja kloorgaas Cl 2. NaCl füüsikalised ja keemilised omadused erinevad Na ja Cl 2 omadustest.

AT looduses reeglina puhtaid aineid pole,

vaid ainete segud. Praktikas ka meie

tavaliselt kasutame ainete segusid. Igasugune segu on

kaks või enam ainet, mida nimetatakse kom-

segu komponendid.

Näiteks õhk on segu mitmest gaasilisest ainest: hapnik O 2 (21% mahust), lämmastik N 2 (78%), süsinikdioksiid CO 2 ja teised. Segud on

paljude ainete looming, teatud metallide sulamid jne Ainete segud on homogeenne (homogeenne) ja ge-

terogeenne (heterogeenne).

Homogeensed segud on segud, milles komponentide vahel puudub liides.

Gaaside (eriti õhu), vedelate lahuste (näiteks suhkru lahus vees) segud on homogeensed.

Heterogeensed segud on segud, milles komponendid on eraldatud liidesega.

To heterogeensed ontahkete ainete segud(liiv +

Kriidipulber), üksteises lahustumatute vedelike segud (vesi + õli), vedelike ja neis lahustumatute tahkete ainete segud (vesi + kriit).

vedelad lahused, mis on homogeensete süsteemide olulisemad esindajad, uurime oma kursuses üksikasjalikult.

Kõige olulisemad erinevused segude ja keemiliste ühendite vahel:

1. Segudes üksikute ainete (komponentide) omadused

on päästetud.

2. Segude koostis ei ole konstantne.

Kontrollitavad küsimused

1. Mis on kõigi ainete kahte tüüpi?

2. Mis on lihtained?

3. Millistel lihtsatel ainetel on molekulaarstruktuur (nimetused ja valemid)?

4. Millistel lihtsatel ainetel on aatomstruktuur? Too näiteid.

5. Millised lihtsad ained koosnevad aatomitest, mis ei ole omavahel seotud?

6. Mis on allotroopia?

7. Mida nimetatakse allotroopseteks modifikatsioonideks (modifikatsioonideks)?

8. Miks on lihtainete arv suurem kui keemiliste elementide arv?

9. Mis on kompleksained?

10. Kas lihtainete omadused säilivad, kui neist moodustatakse keerulisi aineid?

11. Mis on homogeensed segud? Too näiteid.

12. Mis on heterogeensed segud? Too näiteid.

13. Mille poolest erinevad segud keemilistest ühenditest?

Ülesanded iseseisvaks tööks

1. Kirjutage teile teadaolevad valemid: a) lihtained (5 näidet); b) kompleksained (5 näidet).

2. Jagage ained, mille valemid on toodud allpool, lihtsateks ja keerukateks: NH 3, Zn, Br2, HI, C2H5OH, K, CO, F2, C10H22.

3. Fosfori element moodustab kolm lihtsat ainet, mis erinevad eelkõige värvi poolest: valge, punane ja must fosfor. Mis on need lihtsad ained üksteise suhtes?

§ 1.6. Elementide valents. Ainete graafilised valemid

Mõelge mõne ühendi keemilistele valemitele

Nagu nendest näidetest näha, elementide aatomid kloor, hapnik, lämmastik, süsinik siduda mitte ühtegi, vaid ainult teatud arvu vesinikuaatomeid (vastavalt 1, 2, 3, 4 aatomit).

Aatomite vahel keemilistes ühendites on keemilised sidemed. Kirjutame valemid, milles iga chi-

mikrofoni ühendust näitab kriips:

Selliseid valemeid nimetatakse graafilisteks.

Ainete graafilised valemid - need on valemid, mis näitavad aatomite ühendamise järjekorda molekulides ja sidemete arvu, mille iga aatom moodustab.

Keemiliste sidemete arvu, mille antud elemendi üks aatom antud molekulis moodustab, nimetatakse elemendi valentsiks.

Valentsust tähistatakse tavaliselt rooma numbritega: I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII.

Kõigis vaadeldavates molekulides moodustab iga vesinikuaatom ühe sideme: seetõttu on vesiniku valents võrdne ühega (I).

HCl molekulis olev klooriaatom moodustab ühe sideme, selle valents selles molekulis on I. Hapnikuaatom H2 O molekulis moodustab kaks sidet, selle valents on II. Valents

lämmastik NH3-s on III ja süsiniku valentsus CH4-s on IV. Mõnel elemendil on püsiv valents.

Pideva valentsiga elemendid on elemendid, mis kõigis ühendustes eksponeerida sama valenti

Konstantse valentsiga elemendid I on: vesinik H, fluor F , leelismetallid: liitium Li, naatrium Na,

kaalium K, rubiidium Rb, tseesium Cs.

Nende aatomid monovalentsed elemendid alati vormis

ainult üks keemiline side.

Konstantse valentsiga II elemendid:

hapnik O, magneesium Mg, kaltsium Ca, strontsium Sr, baarium Ba, tsink Zn.

Konstantse valentsiga element III - alumiinium Al.

Enamikul elementidel on muutuv valents.

Muutuva valentsiga elemendid on elemendid, millel erinevates ühendites võivad olla erinevad valentsusväärtused*.

Järelikult võivad nende elementide aatomid erinevates ühendites moodustada erineva arvu keemilisi sidemeid (tabel 4).

* Valentsi füüsikalist tähendust, konstantse ja muutuva valentsiga elementide olemasolu põhjuseid käsitleme pärast aatomite struktuuri teooria uurimist.

Tabel 4

Mõne elemendi kõige iseloomulikumad valentsiväärtused

Elemendid	Kõige iseloomulikum
	valents
	II, III, IV, VI, VII

Selliste elementide valentsuse määramiseks mis tahes ühendis saate kasutada va-

laiskus.

Selle reegli järgi enamikus A m B n tüüpi binaarsetes ühendites on elemendi A (x) valentsi korrutis selle aatomite arvuga (t) võrdne elemendi valentsi korrutisega

ta B (y) selle aatomite arvu järgi (n):

x t = y n * .

Määrame näiteks fosfori valentsi järgmistes ühendites:

x I	x"II
PH3	P2 O5
Vesiniku valents	Hapniku valents
konstantne ja võrdne I-ga	konstantne ja võrdne II-ga
x 1 = 1 3	x" 2 = 2 5
x = 3	x" = 5
PH3	P2 O5
PH3-s sisalduv fosfor on	P2 O5 sisalduv fosfor on
kolmevalentne	viievalentne
element	element

* Valentsusreegel ei kehti kahekomponentsete ühendite puhul, milles sama elemendi aatomid on üksteisega vahetult seotud. Näiteks valentsi reegel ei allu kõigile

vesinikoksiid H2 O2, kuna selle molekulis on hapnikuaatomite vahel side: H-O-O-H.

Valentsireeglit kasutades saab sõnastada binaarsed ühendid, st määravad nendes valemites indeksid.

Kirjutame näiteks ühendi valemi alumiinium hapnikuga. Al ja O valentsusväärtused on püsivad,

vastutustundlikult III ja II:

Arvude 3 ja 2 vähim ühiskordne (LCM) on 6. Jagage LCM väärtuse Al valentsiga:

6: 3 \u003d 2 ja valentsi O jaoks: 6: 2 \u003d 3

Need arvud on võrdsed vastavate sümbolite indeksitega

elemendid ühendi valemis:

Al2O3

Vaatame veel kahte näidet.

Kirjutage valemid ühendite jaoks, mis koosnevad:

pane tähele seda enamikus binaarsetes ühendites

Sama elemendi aatomid ei seostu üksteisega otse.

Kirjutame kõigi selles lõigus käsitletud ühendite graafilised valemid:

Võrrelge iga elemendi kriipsude arvu selle valentsiga, mis on näidatud lõigu tekstis.

Kontrollitavad küsimused

1. Mis on elemendi valents?

2. Millised numbrid näitavad tavaliselt valentsi?

3. Mis on konstantse valentsi elemendid?

4. Millistel elementidel on pidev valents?

5. Mis on muutuva valentsiga elemendid? Täpsustage kloori, väävli, süsiniku, fosfori, raua kõige tüüpilisemad valentsväärtused.

6. Kuidas on sõnastatud valentsuse reegel?

7. Mis on valemite nimed, mis näitavad aatomite ühendamise järjekorda molekulides ja iga elemendi valentsi?

Ülesanded iseseisvaks tööks

1. Määrake elementide valents järgmistes ühendites: AsH 3, СuО, N 2 O 3, CaBr 2, AlI 3, SF 6, K 2 S, SiO 2, Mg 3 N 2.

Tehke nendest ainetest graafilised valemid.

2. Määratlege indeksid m ja n järgmistes valemites:

Hm Sen , Pm Cln , Pbm On , Om Fn , Fem Sn Kirjutage nende ainete graafilised valemid.

3. Koostage hapnikuga kroomiühendite molekulaarsed ja graafilised valemid, milles kroomil on valents II, III ja VI.

4. Kirjutage valemid ühendite jaoks, mis koosnevad:

a) mangaan (II) ja hapnik; b) mangaan (IV) ja hapnik; c) mangaan (VI) ja hapnik; d) kloor (VII) ja hapnik; e) baarium ja hapnik. Kirjutage nende ainete graafilised valemid.

§ 1.7. Moth. Molaarmass

Aine massi väljendatakse kg, g või muudes ühikutes

Aine koguse ühik on mool.

Enamik aineid koosneb molekulidest või aatomitest.

Mool on aine kogus, mis sisaldab sama palju selle aine molekule (aatomeid), kui on aatomeid 12 g (0,012 kg) süsinikus C.

Määrame C-aatomite arvu 12 g süsinikus. Selleks jagame 0,012 kg süsinikuaatomi absoluutmassiga m a (C) (vt § 1.3):

0,012 kg / 19,93 10–27 kg ≈ 6,02 1023 .

Mõiste "mutt" määratlusest järeldub, et see arv

võrdne molekulide (aatomite) arvuga mis tahes aine ühes moolis. Seda nimetatakse Avogadro numbriks ja seda tähistatakse sümboliga

härg N A :

(Pange tähele, et Avogadro number on väga suur arv!)

Kui aine koosneb molekulidest, siis 1 mol on 6,02 1023 selle aine molekuli.

Näiteks: 1 mol vesinikku H2 on 6,02 1023 H2 molekuli; 1 mol H2O vett on 6,02 1023 H2O molekuli;

1 mol glükoosi C6 H12O6 on 6,02 1023

C6 H12 O6 molekulid.

Kui aine koosneb aatomitest, siis 1 mool on 6,02 1023 selle aine aatomit.

Näiteks: 1 mool rauda Fe on 6,02 1023 Fe aatomit;

1 mool väävlit S on 6,02 1023 S aatomit. Seetõttu:

1 mool mis tahes ainet sisaldab Avogadi arvu osakesi, millest see aine koosneb, st ligikaudu 6,02 x 1023 molekuli või aatomit.

Aine kogust (st moolide arvu) tähistatakse ladina tähega p (või kreeka tähega v). Suvalist arvu molekule (aatomeid) tähistatakse tähega N.

Aine kogus n võrdub antud arvu molekulide (aatomite) N ja molekulide (aatomite) arvu suhtega 1 moolis NA.