דוגמאות לנוסחאות חומצה. הקבוצות החשובות ביותר של חומרים אנאורגניים. תחמוצות. הידרוקסידים. מלח. חומצות, בסיסים, חומרים אמפוטריים. החומצות החשובות ביותר והמלחים שלהן. קשר גנטי של המחלקות החשובות ביותר של חומרים אנאורגניים
חומצות הן תרכובות כימיות שמסוגלות לתרום יון מימן (קטיון) טעון חשמלי וגם לקבל שני אלקטרונים המקיימים אינטראקציה, וכתוצאה מכך נוצר קשר קוולנטי.
במאמר זה נבחן את החומצות העיקריות שנלמדות בכיתות הביניים של בתי ספר תיכוניים, וכן נלמד עובדות מעניינות רבות על מגוון רחב של חומצות. בואו נתחיל.
חומצות: סוגים
בכימיה, ישנן חומצות רבות ושונות בעלות תכונות שונות מאוד. כימאים מבחינים בין חומצות לפי תכולת החמצן שלהן, נדיפותן, מסיסותן במים, חוזק, יציבות והאם הן שייכות למעמד האורגני או האנאורגני של תרכובות כימיות. במאמר זה נתבונן בטבלה המציגה את החומצות המפורסמות ביותר. הטבלה תעזור לכם לזכור את שם החומצה ואת הנוסחה הכימית שלה.
אז הכל נראה בבירור. טבלה זו מציגה את החומצות המפורסמות ביותר בתעשייה הכימית. הטבלה תעזור לך לזכור שמות ונוסחאות הרבה יותר מהר.
חומצה מימן גופרתי
H 2 S היא חומצה הידרוסולפידית. הייחודיות שלו טמונה בעובדה שהוא גם גז. מימן גופרתי מסיס בצורה גרועה מאוד במים, וגם מקיים אינטראקציה עם מתכות רבות. חומצת מימן גופרתי שייכת לקבוצת "חומצות חלשות", דוגמאות להן נשקול במאמר זה.
ל-H 2 S יש טעם מעט מתוק וגם ריח חזק מאוד של ביצים רקובות. בטבע ניתן למצוא אותו בגזים טבעיים או געשיים, והוא משתחרר גם בזמן ריקבון חלבון.
התכונות של חומצות מגוונות מאוד גם אם חומצה היא הכרחית בתעשייה, היא עלולה להזיק מאוד לבריאות האדם. חומצה זו רעילה מאוד לבני אדם. כאשר שואפים כמות קטנה של מימן גופרתי, אדם חווה כאב ראש, בחילות קשות וסחרחורת. אם אדם שואף מספר גדול של H 2 S, זה יכול להוביל להתקפים, תרדמת או אפילו מוות מיידי.
חומצה גופרתית
H 2 SO 4 היא חומצה גופרתית חזקה, שהילדים מתוודעים אליה בשיעורי כימיה בכיתה ח'. חומצות כימיות כגון חומצה גופרתית הן חומרי חמצון חזקים מאוד. H 2 SO 4 פועל כחומר מחמצן על מתכות רבות, כמו גם תחמוצות בסיסיות.
H 2 SO 4 גורם לכוויות כימיות כאשר הוא בא במגע עם עור או בגדים, אך הוא אינו רעיל כמו מימן גופרתי.
חומצה חנקתית
חומצות חזקות חשובות מאוד בעולמנו. דוגמאות לחומצות כאלה: HCl, H 2 SO 4, HBr, HNO 3. HNO 3 היא חומצה חנקתית ידועה. זה מצא יישום רחב בתעשייה כמו גם בחקלאות. הוא משמש לייצור דשנים שונים, בתכשיטים, בהדפסת צילומים, בייצור תרופות וצבעים וכן בתעשייה הצבאית.
חומצות כימיות כמו חומצה חנקתית מזיקות מאוד לגוף. אדי HNO 3 משאירים כיבים, גורמים לדלקת חריפה ולגירוי של דרכי הנשימה.
חומצה חנקנית
חומצה חנקתית מתבלבלת לעתים קרובות עם חומצה חנקתית, אך יש הבדל ביניהם. העובדה היא שהוא הרבה יותר חלש מחנקן, יש לו תכונות והשפעות שונות לחלוטין על גוף האדם.
HNO 2 מצא יישום נרחב בתעשייה הכימית.
חומצה הידרופלואורית
חומצה הידרופלואורית (או מימן פלואוריד) היא תמיסה של H 2 O עם HF. נוסחת החומצה היא HF. חומצה הידרופלואורית נמצאת בשימוש פעיל מאוד בתעשיית האלומיניום. הוא משמש להמסת סיליקטים, תחריט סיליקון וזכוכית סיליקט.
מימן פלואוריד מזיק מאוד לגוף האדם ובהתאם לריכוזו יכול להיות סם נרקוטי קל. אם הוא בא במגע עם העור, בתחילה אין שינויים, אך לאחר מספר דקות עלולים להופיע כאב חד וכוויה כימית. חומצה הידרופלואורית מזיקה מאוד לסביבה.
חומצה הידרוכלורית
HCl הוא מימן כלורי והוא חומצה חזקה. מימן כלורי שומר על תכונות החומצות השייכות לקבוצת החומצות החזקות. החומצה שקופה וחסרת צבע למראה, אך מעשנת באוויר. מימן כלורי נמצא בשימוש נרחב בתעשיות המתכות והמזון.
חומצה זו גורמת לכוויות כימיות, אך כניסה לעיניים מסוכנת במיוחד.
חומצה זרחתית
חומצה זרחתית (H 3 PO 4) היא חומצה חלשה בתכונותיה. אבל גם לחומצות חלשות יכולות להיות תכונות של חזקות. לדוגמה, H 3 PO 4 משמש בתעשייה להשבת ברזל מחלודה. בנוסף, חומצה זרחתית (או אורתו-פוספורית) נמצאת בשימוש נרחב בחקלאות - ממנה מייצרים דשנים רבים ושונים.
התכונות של חומצות דומות מאוד - כמעט כל אחת מהן מזיקה מאוד לגוף האדם, H 3 PO 4 אינו יוצא מן הכלל. לדוגמה, חומצה זו גורמת גם לכוויות כימיות קשות, דימומים מהאף וסדקים בשיניים.
חומצה פחמנית
H 2 CO 3 היא חומצה חלשה. הוא מתקבל על ידי המסת CO 2 (פחמן דו חמצני) ב H 2 O (מים). חומצה פחמית משמשת בביולוגיה ובביוכימיה.
צפיפות של חומצות שונות
צפיפות החומצות תופסת מקום חשוב בחלקים התיאורטיים והמעשיים של הכימיה. על ידי הכרת הצפיפות, ניתן לקבוע את הריכוז של חומצה מסוימת, לפתור בעיות חישוב כימיות ולהוסיף את הכמות הנכונה של חומצה להשלמת התגובה. הצפיפות של חומצה כלשהי משתנה בהתאם לריכוז. לדוגמה, ככל שאחוז הריכוז גבוה יותר, כך הצפיפות גבוהה יותר.
תכונות כלליות של חומצות
לחלוטין כל החומצות הן (כלומר, הן מורכבות ממספר אלמנטים של הטבלה המחזורית), והן בהכרח כוללות H (מימן) בהרכבן. בהמשך נבחן אילו נפוצות:
- כל החומצות המכילות חמצן (בנוסחה שבהן מצוי O) יוצרות מים עם פירוק, וגם חומצות נטולות חמצן מתפרקות לחומרים פשוטים (לדוגמה, 2HF מתפרק ל-F 2 ו- H 2).
- חומצות מחמצנות מגיבות עם כל המתכות בסדרת פעילות המתכת (רק אלו הממוקמות משמאל ל-H).
- הם מקיימים אינטראקציה עם מלחים שונים, אבל רק עם אלה שנוצרו על ידי חומצה חלשה עוד יותר.
חומצות שונות זו מזו באופן חד בתכונותיהן הפיזיקליות. הרי יכול להיות להם ריח או לא, וגם להיות במגוון מצבים פיזיקליים: נוזלי, גזי ואפילו מוצק. מעניינות מאוד לחקור חומצות מוצקות. דוגמאות לחומצות כאלה: C 2 H 2 0 4 ו- H 3 BO 3.
ריכוז
ריכוז הוא ערך שקובע את ההרכב הכמותי של כל תמיסה. לדוגמה, כימאים צריכים לעתים קרובות לקבוע כמה חומצה גופרתית טהורה קיימת בחומצה מדוללת H 2 SO 4. לשם כך הם שופכים כמות קטנה של חומצה מדוללת לתוך כוס מדידה, שוקלים אותה וקובעים את הריכוז באמצעות טבלת צפיפות. ריכוז החומצות קשור באופן הדוק לצפיפות, לעתים קרובות, בעת קביעת הריכוז, יש בעיות חישוב שבהן צריך לקבוע את אחוז החומצה הטהורה בתמיסה.
סיווג כל החומצות לפי מספר אטומי H בנוסחה הכימית שלהן
אחד הסיווגים הפופולריים ביותר הוא החלוקה של כל החומצות לחומצות מונו-בסיסיות, דו-בסיסיות ובהתאם, חומצות טרי-בסיסיות. דוגמאות לחומצות מונו-בסיסיות: HNO 3 (חנקתי), HCl (הידרוכלורי), HF (הידרופלואורית) ואחרות. חומצות אלה נקראות מונו-בסיסיות, מכיוון שהן מכילות רק אטום H אחד. יש הרבה חומצות כאלה, אי אפשר לזכור כל אחת. אתה רק צריך לזכור שגם חומצות מסווגות לפי מספר אטומי H בהרכבן. חומצות דו-בסיסיות מוגדרות באופן דומה. דוגמאות: H 2 SO 4 (גופרית), H 2 S (מימן גופרתי), H 2 CO 3 (פחם) ואחרים. טרי-בסיסי: H 3 PO 4 (פוספורי).
סיווג בסיסי של חומצות
אחד הסיווגים הפופולריים ביותר של חומצות הוא החלוקה שלהן למכיל חמצן וללא חמצן. איך לזכור, מבלי לדעת את הנוסחה הכימית של חומר, שמדובר בחומצה המכילה חמצן?
כל החומצות נטולות החמצן חסרות את היסוד החשוב O - חמצן, אך הן מכילות H. לכן, המילה "מימן" תמיד מחוברת לשמם. HCl הוא H 2 S - מימן גופרתי.
אבל אתה יכול גם לכתוב נוסחה המבוססת על שמות של חומצות המכילות חומצה. לדוגמה, אם מספר אטומי O בחומר הוא 4 או 3, אזי הסיומת -n-, כמו גם הסיום -aya-, תמיד מתווספת לשם:
- H 2 SO 4 - גופרית (מספר אטומים - 4);
- H 2 SiO 3 - סיליקון (מספר אטומים - 3).
אם לחומר יש פחות משלושה אטומי חמצן או שלושה, אזי משתמשים בסיומת -ist- בשם:
- HNO 2 - חנקן;
- H 2 SO 3 - גופריתי.
נכסים כלליים
כל החומצות בטעם חמוץ ולעתים קרובות מעט מתכתי. אבל יש עוד מאפיינים דומים שכעת נשקול.
ישנם חומרים הנקראים אינדיקטורים. המחוונים משנים את צבעם, או שהצבע נשאר, אך הגוון שלו משתנה. זה מתרחש כאשר האינדיקטורים מושפעים מחומרים אחרים, כגון חומצות.
דוגמה לשינוי צבע היא מוצר מוכר כמו תה וחומצת לימון. כאשר מוסיפים לימון לתה, התה מתחיל בהדרגה להתבהר בצורה ניכרת. זאת בשל העובדה שלימון מכיל חומצת לימון.
יש עוד דוגמאות. לקמוס, שצבעו לילך בסביבה ניטרלית, הופך לאדום כאשר מוסיפים חומצה הידרוכלורית.
כאשר המתחים נמצאים בסדרת המתח לפני המימן, משתחררות בועות גז - H. אולם אם מתכת שנמצאת בסדרת המתח לאחר H מונחת במבחנה עם חומצה, אז לא תתרחש תגובה, לא תהיה שום תגובה. התפתחות גז. אז, נחושת, כסף, כספית, פלטינה וזהב לא יגיבו עם חומצות.
במאמר זה בחנו את החומצות הכימיות המפורסמות ביותר, כמו גם את התכונות וההבדלים העיקריים שלהן.
| נוסחאות חומצה | שמות של חומצות | שמות המלחים המתאימים |
| HClO4 | כְּלוֹר | פרכלורטים |
| HClO3 | היפוכלורי | כלורטים |
| HClO2 | כלוריד | כלוריטים |
| HClO | היפוכלורי | היפוכלוריטים |
| H5IO6 | יוֹד | periodates |
| HIO 3 | יודי | יודטים |
| H2SO4 | גוֹפרָתִי | סולפטים |
| H2SO3 | גופרית | סולפיטים |
| H2S2O3 | תיוסולפור | תיוסולפטים |
| H2S4O6 | טטרתיוני | טטרתיונטים |
| HNO3 | חַנקָן | חנקות |
| HNO2 | חַנקָנִי | ניטריטים |
| H3PO4 | אורתופוספורי | אורתופוספטים |
| HPO 3 | מטאפוספורית | מטפוספטים |
| H3PO3 | זַרחָנִי | פוספיטים |
| H3PO2 | זַרחָנִי | היפופוספיטים |
| H2CO3 | פֶּחָם | קרבונטים |
| H2SiO3 | סִילִיקוֹן | סיליקטים |
| HMnO4 | מַנגָן | פרמנגנטים |
| H2MnO4 | מַנגָן | מנגנטים |
| H2CrO4 | כרום | כרומטים |
| H2Cr2O7 | dichrome | דיכרומטים |
| HF | מימן פלואוריד (פלואוריד) | פלואורידים |
| HCl | הידרוכלורי (הידרוכלורי) | כלורידים |
| HBr | הידרוברומית | ברומידים |
| היי | מימן יודיד | יודידים |
| H2S | מימן גופרתי | סולפידים |
| HCN | מימן ציאניד | ציאנידים |
| HOCN | טורקיז | ציאנטים |
הרשו לי להזכיר לכם בקצרה, תוך שימוש בדוגמאות ספציפיות, כיצד יש לקרוא למלחים בצורה נכונה.
דוגמה 1. המלח K 2 SO 4 נוצר משארית חומצה גופרתית (SO 4) ומתכת K. מלחים של חומצה גופרתית נקראים סולפטים. K 2 SO 4 - אשלגן גופרתי.
דוגמה 2. FeCl 3 - המלח מכיל ברזל ושארית חומצה הידרוכלורית (Cl). שם המלח: ברזל (III) כלוריד. שימו לב: ב במקרה הזהעלינו לא רק לתת שם למתכת, אלא גם לציין את ערכיותה (III). בדוגמה הקודמת, זה לא היה הכרחי, שכן הערכיות של נתרן קבועה.
חשוב: שם המלח צריך לציין את הערכיות של המתכת רק אם למתכת יש ערכיות משתנה!
דוגמה 3. Ba(ClO) 2 - המלח מכיל בריום ושארית חומצה תת-כלורית (ClO). שם המלח: בריום היפוכלוריט. הערכיות של המתכת Ba בכל תרכובותיה היא שתיים;
דוגמה 4. (NH 4) 2 Cr 2 O 7. קבוצת NH 4 נקראת אמוניום, הערכיות של קבוצה זו קבועה. שם המלח: אמוניום דיכרומט (דיכרומט).
בדוגמאות לעיל נתקלנו רק במה שנקרא. מלחים בינוניים או רגילים. מלחים חומציים, בסיסיים, כפולים ומורכבים, מלחים של חומצות אורגניות לא יידונו כאן.
אם אתה מתעניין לא רק במינוח המלחים, אלא גם בשיטות הכנתם ובתכונות הכימיות שלהם, אני ממליץ לך לעיין בסעיפים הרלוונטיים של ספר העזר לכימיה: "
| ללא חמצן: | בסיסיות | שם המלח |
| HCl - הידרוכלורי (הידרוכלורי) | מונו-בסיסי | כלוריד |
| HBr - הידרופרום | מונו-בסיסי | בְּרוֹמִיד |
| HI - הידרויודיד | מונו-בסיסי | יודיד |
| HF - הידרופלואורי (פלואורי) | מונו-בסיסי | פלוּאוֹרִיד |
| H 2 S - מימן גופרתי | די-בסיסי | גופרית |
| מכיל חמצן: | ||
| HNO 3 - חנקן | מונו-בסיסי | חַנְקָה |
| H 2 SO 3 - גופריתי | די-בסיסי | סולפיט |
| H 2 SO 4 – גופרתי | די-בסיסי | סולפט |
| H 2 CO 3 - פחם | די-בסיסי | פַּחמָה |
| H 2 SiO 3 - סיליקון | די-בסיסי | סיליקט |
| H 3 PO 4 - אורתופוספורי | טרי-בסיסי | אורתופוספט |
מלחים -חומרים מורכבים המורכבים מאטומי מתכת ושאריות חומציות. זהו המעמד הרב ביותר של תרכובות אנאורגניות.
מִיוּן.לפי הרכב ותכונות: בינוני, חומצי, בסיסי, כפול, מעורב, מורכב
מלחים בינונייםהם תוצרים של החלפה מלאה של אטומי מימן של חומצה רב-בסיסית באטומי מתכת.
עם ניתוק, רק קטיוני מתכת (או NH 4 +) מיוצרים. לדוגמה:
Na 2 SO 4 ® 2Na + +SO
CaCl 2 ® Ca 2+ + 2Cl -
מלחי חומצההם תוצרים של החלפה לא מלאה של אטומי מימן של חומצה רב-בסיסית באטומי מתכת.
עם ניתוק, הם נותנים קטיוני מתכת (NH 4+), יוני מימן ואניונים של שאריות החומצה, למשל:
NaHCO 3 ® Na + + HCO « H + +CO .
מלחים בסיסייםהם תוצרים של החלפה לא מלאה של קבוצות OH - הבסיס המקביל עם שאריות חומציות.
עם ניתוק, הם נותנים קטיוני מתכת, אניונים הידרוקסילים ושאריות חומצה.
Zn(OH)Cl ® + + Cl - « Zn 2+ + OH - + Cl - .
מלחים כפוליםמכילים שני קטיונים מתכתיים ובדיסוציאציה נותנים שני קטיונים ואניון אחד.
KAl(SO 4) 2 ® K + + Al 3+ + 2SO
מלחים מורכביםמכילים קטיונים או אניונים מורכבים.
Br ® + + Br - « Ag + +2 NH 3 + Br -
Na ® Na + + - « Na + + Ag + + 2 CN -
קשר גנטי בין מחלקות שונות של תרכובות
חלק ניסיוני
ציוד וכלים: מתלה עם מבחנות, מכונת כביסה, מנורת אלכוהול.
ריאגנטים וחומרים: זרחן אדום, תחמוצת אבץ, גרגירי Zn, אבקת סיד שקועה Ca(OH) 2, 1 מול/דמ"מ 3 תמיסות של NaOH, ZnSO 4, CuSO 4, AlCl 3, FeCl 3, HСl, H 2 SO 4, נייר חיווי אוניברסלי, תמיסה של פנולפטלין, מתיל כתום, מים מזוקקים.
הזמנת עבודה
1. יוצקים תחמוצת אבץ לשתי מבחנות; מוסיפים תמיסת חומצה (HCl או H 2 SO 4) לאחד ותמיסת אלקלית (NaOH או KOH) לשניה ומחממים מעט על מנורת אלכוהול.
תצפיות:האם תחמוצת אבץ מתמוססת בתמיסת חומצה ואלקלית?
כתוב משוואות
מסקנות: 1. לאיזה סוג תחמוצת שייך ZnO?
2. אילו תכונות יש לתחמוצות אמפוטריות?
הכנה ותכונות של הידרוקסידים
2.1. טבלו את קצה רצועת המחוון האוניברסלי בתמיסת האלקלי (NaOH או KOH). השווה את הצבע המתקבל של רצועת המחוון עם סולם הצבעים הסטנדרטי.
תצפיות:רשום את ערך ה-pH של התמיסה.
2.2. קח ארבע מבחנות, שפך 1 מ"ל של תמיסת ZnSO 4 לתוך הראשונה, CuSO 4 לתוך השני, AlCl 3 לתוך השלישי, FeCl 3 לתוך הרביעי. הוסף 1 מ"ל של תמיסת NaOH לכל מבחנה. כתוב תצפיות ומשוואות עבור התגובות המתרחשות.
תצפיות:האם מתרחשים משקעים כאשר מוסיפים אלקלי לתמיסת מלח? ציין את צבע המשקעים.
כתוב משוואותתגובות המתרחשות (בצורה מולקולרית ויונית).
מסקנות:כיצד ניתן להכין הידרוקסידי מתכת?
2.3. העבירו מחצית מהמשקעים שהתקבלו בניסוי 2.2 למבחנות אחרות. טפלו בחלק אחד של המשקע בתמיסה של H 2 SO 4 והשני בתמיסה של NaOH.
תצפיות:האם מתרחשת פירוק משקעים כאשר מוסיפים אלקלי וחומצה למשקעים?
כתוב משוואותתגובות המתרחשות (בצורה מולקולרית ויונית).
מסקנות: 1. איזה סוג של הידרוקסידים הם Zn(OH) 2, Al(OH) 3, Cu(OH) 2, Fe(OH) 3?
2. אילו תכונות יש להידרוקסידים אמפוטריים?
השגת מלחים.
3.1. שפכו 2 מ"ל של תמיסת CuSO 4 למבחנה וטבלו ציפורן נקייה בתמיסה זו. (התגובה איטית, שינויים על פני הציפורן מופיעים לאחר 5-10 דקות).
תצפיות:האם יש שינויים בשטח הציפורן? מה מופקד?
כתוב את המשוואה לתגובת החיזור.
מסקנות:בהתחשב בטווח של מתחי המתכת, ציין את השיטה להשגת מלחים.
3.2. הניחו גרגיר אבץ אחד במבחנה והוסיפו תמיסת HCl.
תצפיות:האם יש אבולוציה של גז?
כתוב את המשוואה
מסקנות:הסבירו את השיטה הזו להשגת מלחים?
3.3. שפכו מעט אבקת סיד מושפלת Ca(OH) 2 למבחנה והוסיפו תמיסת HCl.
תצפיות:האם יש התפתחות גז?
כתוב את המשוואההתגובה המתרחשת (בצורה מולקולרית ויונית).
סיכום: 1. איזה סוג תגובה היא האינטראקציה בין הידרוקסיד לחומצה?
2. אילו חומרים הם תוצרי התגובה הזו?
3.5. יוצקים 1 מ"ל של תמיסות מלח לשתי מבחנות: לתוך הראשונה - גופרת נחושת, לתוך השנייה - קובלט כלוריד. הוסף לשתי המבחנות טיפה אחר טיפהתמיסת נתרן הידרוקסיד עד להיווצרות משקעים. לאחר מכן הוסף עודף אלקלי לשתי המבחנות.
תצפיות:ציין את השינויים בצבע המשקעים בתגובות.
כתוב את המשוואההתגובה המתרחשת (בצורה מולקולרית ויונית).
סיכום: 1. כתוצאה מאילו תגובות נוצרים מלחים בסיסיים?
2. איך אפשר להמיר מלחים בסיסיים למלחים בינוניים?
משימות בדיקה:
1. מהחומרים הרשומים רשמו את הנוסחאות של מלחים, בסיסים, חומצות: Ca(OH) 2, Ca(NO 3) 2, FeCl 3, HCl, H 2 O, ZnS, H 2 SO 4, CuSO 4, KOH
Zn(OH) 2, NH 3, Na 2 CO 3, K 3 PO 4.
2. ציין את הנוסחאות של התחמוצות המתאימות לחומרים הרשומים H 2 SO 4, H 3 AsO 3, Bi(OH) 3, H 2 MnO 4, Sn(OH) 2, KOH, H 3 PO 4, H 2 SiO 3, Ge(OH) 4 .
3. אילו הידרוקסידים הם אמפוטריים? רשום משוואות תגובה המאפיינות את האמפוטריות של אלומיניום הידרוקסיד ואבץ הידרוקסיד.
4. איזו מהתרכובות הבאות תיצור אינטראקציה בזוגות: P 2 O 5 , NaOH, ZnO, AgNO 3 , Na 2 CO 3 , Cr(OH) 3 , H 2 SO 4 . רשום משוואות לתגובות אפשריות.
עבודת מעבדה מס' 2 (4 שעות)
נושא:ניתוח איכותי של קטיונים ואניונים
יַעַד:לשלוט בטכניקה של ביצוע תגובות איכותיות וקבוצתיות על קטיונים ואניונים.
חלק תיאורטי
המשימה העיקרית של ניתוח איכותני היא לקבוע את ההרכב הכימי של חומרים המצויים בחפצים שונים (חומרים ביולוגיים, תרופות, מזון, חפצים סביבתיים). עבודה זו בוחנת את הניתוח האיכותי של חומרים אנאורגניים שהם אלקטרוליטים, כלומר בעצם הניתוח האיכותי של יונים. מכל קבוצת היונים המתרחשים, נבחרו החשובים ביותר במונחים רפואיים וביולוגיים: (Fe 3+, Fe 2+, Zn 2+, Ca 2+, Na +, K+, Mg 2+, Cl -, PO , CO וכו'). רבים מהיונים הללו נמצאים בתרופות ומזונות שונים.
בניתוח איכותי, לא נעשה שימוש בכל התגובות האפשריות, אלא רק באלה המלוות באפקט אנליטי ברור. ההשפעות האנליטיות הנפוצות ביותר: הופעת צבע חדש, שחרור גז, היווצרות משקעים.
ישנן שתי גישות שונות מהותית לניתוח איכותני: חלקי ושיטתי . בניתוח שיטתי, ריאגנטים קבוצתיים משמשים בהכרח כדי להפריד את היונים הקיימים לקבוצות נפרדות, ובמקרים מסוימים לתת-קבוצות. לשם כך, חלק מהיונים מומרים לתרכובות בלתי מסיסות, וחלק מהיונים נשארים בתמיסה. לאחר הפרדת המשקע מהתמיסה, הם מנותחים בנפרד.
לדוגמה, התמיסה מכילה יוני A1 3+, Fe 3+ ו- Ni 2+. אם תמיסה זו נחשפת לעודף אלקלי, משקע של Fe(OH) 3 ו- Ni(OH) 2 משקע, ו-[A1(OH) 4 ] - יונים נשארים בתמיסה. המשקע המכיל הידרוקסידים של ברזל וניקל יתמוסס חלקית בטיפול באמוניה עקב המעבר לתמיסת 2+. כך, באמצעות שני ריאגנטים - אלקלי ואמוניה, התקבלו שתי תמיסות: האחת הכילה יוני [A1(OH) 4 ]-, השנייה הכילה יוני 2+ ומשקע Fe(OH) 3. באמצעות תגובות אופייניות, נוכחותם של יונים מסוימים מוכחת לאחר מכן בתמיסות ובמשקע, אשר תחילה יש להמיס.
ניתוח שיטתי משמש בעיקר לזיהוי יונים בתערובות מורכבות מרובי רכיבים. זה מאוד עתיר עבודה, אבל היתרון שלו טמון בפורמליזציה קלה של כל הפעולות שמתאימות לתכנית ברורה (מתודולוגיה).
כדי לבצע ניתוח חלקי, משתמשים רק בתגובות אופייניות. ברור שנוכחות של יונים אחרים עלולה לעוות משמעותית את תוצאות התגובה (צבעים חופפים, משקעים לא רצויים וכו'). כדי להימנע מכך, ניתוח חלקי משתמש בעיקר בתגובות ספציפיות ביותר שנותנות אפקט אנליטי עם מספר קטן של יונים. לתגובות מוצלחות, חשוב מאוד לשמור על תנאים מסוימים, במיוחד pH. לעתים קרובות מאוד בניתוח חלקי יש צורך לפנות למיסוך, כלומר להמיר יונים לתרכובות שאינן מסוגלות לייצר אפקט אנליטי עם המגיב הנבחר. לדוגמה, dimethylglyoxime משמש לזיהוי יון ניקל. יון Fe 2+ נותן אפקט אנליטי דומה למגיב זה. כדי לזהות Ni 2+, יון Fe 2+ מועבר לקומפלקס פלואוריד יציב 4- או מחומצן ל- Fe 3+, למשל, עם מי חמצן.
ניתוח חלקי משמש לזיהוי יונים בתערובות פשוטות יותר. זמן הניתוח מצטמצם באופן משמעותי, אך יחד עם זאת הנסיין נדרש לידע מעמיק יותר על דפוסי התגובות הכימיות, מכיוון שדי קשה לקחת בחשבון בטכניקה ספציפית אחת את כל המקרים האפשריים של השפעה הדדית של יונים על אופי ההשפעות האנליטיות שנצפו.
בפרקטיקה אנליטית, מה שנקרא חלקי-שיטתי שיטה. בגישה זו, נעשה שימוש במספר מינימלי של ריאגנטים קבוצתיים, המאפשר לשרטט את טקטיקת הניתוח במונחים כלליים, אשר מבוצע לאחר מכן בשיטת השבר.
על פי הטכניקה של ביצוע תגובות אנליטיות, תגובות נבדלות: משקע; מיקרו קריסטלסקופי; מלווה בשחרור של מוצרים גזים; נערך על הנייר; הוֹצָאָה; צבעוני בתמיסות; צבע להבה.
בעת ביצוע תגובות משקעים, יש לשים לב לצבע ואופי המשקע (גבישי, אמורפי) במידת הצורך, מבוצעות בדיקות נוספות: המשקע נבדק למסיסות בחומצות חזקות וחלשות, אלקליות ואמוניה ועודף; של המגיב. בעת ביצוע תגובות המלוות בשחרור גז, מציינים את צבעו וריחו. במקרים מסוימים מתבצעות בדיקות נוספות.
לדוגמה, אם הגז המשתחרר חשוד כפחמן חד חמצני (IV), הוא מועבר דרך עודף מי סיד.
בניתוחים חלקיים ושיטתיים, נעשה שימוש נרחב בתגובות שבמהלכן מופיע צבע חדש, לרוב אלו הן תגובות מורכבות או תגובות חיזור.
במקרים מסוימים, נוח לבצע תגובות כאלה על הנייר (תגובות טיפות). ריאגנטים שאינם מתפרקים בתנאים רגילים מורחים על הנייר מראש. לפיכך, כדי לזהות מימן גופרתי או יוני גופרתי, משתמשים בנייר ספוג בחנקת עופרת [השחרה מתרחשת עקב היווצרות עופרת(II) גופרית]. חומרי חמצון רבים מתגלים באמצעות נייר יוד עמילן, כלומר. נייר ספוג בתמיסות של יודיד אשלגן ועמילן. ברוב המקרים, הריאגנטים הדרושים מוחלים על הנייר במהלך התגובה, למשל, אליזרין עבור יון A1 3+, קופרון עבור יון Cu 2+ וכו'. כדי לשפר את הצבע, לפעמים משתמשים במיצוי לממס אורגני. עבור בדיקות ראשוניות, נעשה שימוש בתגובות צבע להבה.
חומצותהם חומרים מורכבים שהמולקולות שלהם כוללות אטומי מימן שניתן להחליף או להחליף באטומי מתכת ושארית חומצה.
בהתבסס על נוכחות או היעדר חמצן במולקולה, החומצות מחולקות לחמצן המכילות חמצן.(חומצה גופרתית H 2 SO 4, חומצה גופרתית H 2 SO 3, חומצה חנקתית HNO 3, חומצה זרחתית H 3 PO 4, חומצה פחמית H 2 CO 3, חומצה סיליקית H 2 SiO 3) וללא חמצן(חומצה הידרופלואורית HF, חומצה הידרוכלורית HCl (חומצה הידרוכלורית), חומצה הידרוברומית HBr, חומצה הידרו-יודית HI, חומצה הידרוסולפידית H 2 S).
בהתאם למספר אטומי המימן במולקולת החומצה, חומצות הן מונו-בסיסיות (עם 1 אטום H), די-בסיסיות (עם 2 אטומי H) ותלת-בסיסיות (עם 3 אטומי H). לדוגמה, חומצה חנקתית HNO 3 היא חד-בסיסית, מכיוון שהמולקולה שלה מכילה אטום מימן אחד, חומצה גופרתית H 2 SO 4 – די-בסיסי וכו'.
יש מעט מאוד תרכובות אנאורגניות המכילות ארבעה אטומי מימן שניתן להחליף במתכת.
החלק של מולקולת חומצה ללא מימן נקרא שארית חומצה.
שאריות חומציותעשוי להיות מורכב מאטום אחד (-Cl, -Br, -I) - אלו הם שיירים חומציים פשוטים, או שהם עשויים להיות מורכבים מקבוצת אטומים (-SO 3, -PO 4, -SiO 3) - אלו שיירים מורכבים.
בתמיסות מימיות, במהלך תגובות החלפה והחלפה, שאריות חומציות אינן נהרסות:
H 2 SO 4 + CuCl 2 → CuSO 4 + 2 HCl
המילה אנהידרידפירושו נטול מים, כלומר חומצה ללא מים. לדוגמה,
H 2 SO 4 – H 2 O → SO 3. לחומצות אנוקסיות אין אנהידרידים.
חומצות מקבלות את שמן מהשם של היסוד היוצר חומצה (חומר יוצר חומצה) בתוספת הסיומות "נאיה" ולעתים רחוקות יותר "וואיה": H 2 SO 4 - גופרתי; H 2 SO 3 - פחם; H 2 SiO 3 – סיליקון וכו'.
היסוד יכול ליצור מספר חומצות חמצן. במקרה זה, הסיומות המצוינות בשמות החומצות יהיו כאשר היסוד מפגין ערכיות גבוהה יותר (מולקולת החומצה מכילה תכולה גבוהה של אטומי חמצן). אם היסוד מפגין ערכיות נמוכה יותר, הסיום בשם החומצה יהיה "ריק": HNO 3 - חנקתי, HNO 2 - חנקן.
ניתן להשיג חומצות על ידי המסת אנהידרידים במים.אם האנהידרידים אינם מסיסים במים, ניתן לקבל את החומצה על ידי פעולה של חומצה אחרת חזקה יותר על מלח החומצה הנדרשת. שיטה זו אופיינית הן לחמצן והן לחומצות נטולות חמצן. חומצות נטולות חמצן מתקבלות גם על ידי סינתזה ישירה ממימן ומלא מתכת, ולאחר מכן המסת התרכובת המתקבלת במים:
H 2 + Cl 2 → 2 HCl;
H 2 + S → H 2 S.
פתרונות של החומרים הגזים המתקבלים HCl ו-H 2 S הם חומצות.
בתנאים רגילים, חומצות קיימות במצב נוזלי וגם במצב מוצק.
תכונות כימיות של חומצות
תמיסות חומצה פועלות לפי אינדיקטורים. כל החומצות (למעט סיליקית) מסיסות מאוד במים. חומרים מיוחדים - אינדיקטורים מאפשרים לך לקבוע נוכחות של חומצה.
אינדיקטורים הם חומרים בעלי מבנה מורכב. הם משנים את צבעם בהתאם לאינטראקציה שלהם עם כימיקלים שונים. בתמיסות ניטרליות יש להם צבע אחד, בתמיסות של בסיסים יש להם צבע אחר. בעת אינטראקציה עם חומצה, הם משנים את צבעם: מחוון המתיל כתום הופך לאדום, ומחוון הלקמוס גם הופך לאדום.
אינטראקציה עם בסיסים עם היווצרות מים ומלח, המכילים שאריות חומצה ללא שינוי (תגובת נטרול):
H 2 SO 4 + Ca(OH) 2 → CaSO 4 + 2 H 2 O.
אינטראקציה עם תחמוצות בסיס עם היווצרות מים ומלח (תגובת נטרול). המלח מכיל את השאריות החומציות של החומצה ששימשה בתגובת הנטרול:
H 3 PO 4 + Fe 2 O 3 → 2 FePO 4 + 3 H 2 O.
אינטראקציה עם מתכות.
כדי שחומצות יתקשרו עם מתכות, יש לעמוד בתנאים מסוימים:
1. המתכת חייבת להיות מספיק פעילה ביחס לחומצות (בסדרת הפעילות של מתכות היא חייבת להיות ממוקמת לפני מימן). ככל שמתכת נמצאת יותר משמאל בסדרת הפעילות, כך היא מקיימת אינטראקציה אינטנסיבית יותר עם חומצות;
2. החומצה חייבת להיות מספיק חזקה (כלומר מסוגלת לתרום יוני מימן H+).
כאשר מתרחשות תגובות כימיות של חומצה עם מתכות, נוצר מלח ומשתחרר מימן (למעט האינטראקציה של מתכות עם חומצות חנקתיות וחומצות גופריתיות מרוכזות):
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2;
Cu + 4HNO 3 → CuNO 3 + 2 NO 2 + 2 H 2 O.
עדיין יש לך שאלות? רוצים לדעת עוד על חומצות?
כדי לקבל עזרה ממורה, הירשם.
השיעור הראשון חינם!
באתר, בעת העתקת חומר במלואו או בחלקו, נדרש קישור למקור.