CHEMIA OGÓLNA
Wojciech Solarski
Podręcznik:
Chemia dla inżynierów
,
pr. zb. pod red.
J.Banaś, W.Solarski, ROZDZ. IV
Internet: E-Chemia dla inżynierów
Klasyfikacja związków
nieorganicznych
TLENKI E
n
O
m
WODOROTLENKI
KWASY
SOLE
METALI NIEMETALITLENKI METALI Me
nO
mWzór nazwa zalecana nazwa tradycyjna
Na2O tlenek sodu tlenek sodowy
MgO tlenek magnezu tlenek magnezowy
BaO tlenek baru tlenek barowy
Al2O3 tlenek glinu tlenek glinowy
PbO tlenek ołowiu(II) tlenek ołowiawy
PbO2 tlenek ołowiu(IV) tlenek ołowiowy
FeO tlenek żelaza(II) tlenek żelazawy
Fe2O3 tlenek żelaza(III) tlenek żelazowy
MnO tlenek manganu(II) tlenek manganawy
Mn2O3 tlenek manganu(III) tlenek manganowy
SnO tlenek cyny(II) tlenek cynawy
SnO2 tlenek cyny(IV) tlenek cynowy
Cu2O tlenek miedzi(I) tlenek miedziawy
CuO tlenek miedzi(II)
Fe
O
tlenek miedziowyII
3
2
TLENKI METALI Me
nO
mWzór nazwa zalecana nazwa tradycyjna
Na2O tlenek sodu tlenek sodowy
MgO tlenek magnezu tlenek magnezowy
BaO tlenek baru tlenek barowy
Al2O3 tlenek glinu tlenek glinowy
PbO tlenek ołowiu(II) tlenek ołowiawy
PbO2 tlenek ołowiu(IV) tlenek ołowiowy
FeO tlenek żelaza(II) tlenek żelazawy
Fe2O3 tlenek żelaza(III) tlenek żelazowy
MnO tlenek manganu(II) tlenek manganawy
Mn2O3 tlenek manganu(III) tlenek manganowy
SnO tlenek cyny(II) tlenek cynawy
SnO2 tlenek cyny(IV) tlenek cynowy
Cu2O tlenek miedzi(I) tlenek miedziawy
CuO tlenek miedzi(II)
Fe
III
O
tlenek miedziowyII
3
2
SYNTEZA TLENKÓW METALI
2Mg + O
2= MgO
4Al + 3O
2= 2Al
2O
34Fe + 3O
2= 2Fe
2O
3REAKCJE TLENKÓW METALI
K
2O + H
2O = 2KOH
MgO + H
2O = Mg(OH)
2WODOROTLENKI.
Me(OH)
nWzór
nazwa systematyczna
nazwa tradycyjna
KOH
wodorotlenek potasu
wodorotlenek potasowyNaOH
wodorotlenek sodu
wodorotlenek sodowyCa(OH)
2wodorotlenek wapnia
wodorotlenek wapniowySn(OH)
2wodorotlenek cyny(II)
wodorotlenek cynawySn(OH)
4wodorotlenek cyny(IV)
wodorotlenek cynowyFe(OH)
2wodorotlenek żelaza(II)
wodorotlenek żelazawyFe(OH)
3wodorotlenek żelaza(III)
wodorotlenek żelazowyCo(OH)
2wodorotlenek kobaltu(II)
wodorotlenek kobaltawyCo(OH)
3wodorotlenek kobaltu(III)
wodorotlenek kobaltowyNi(OH)
2wodorotlenek niklu(II)
wodorotlenek niklawyTLENKI NIEMETALI
Wzór
nazwa systematyczna
nazwa tradycyjna
P
2O
3tlenek fosforu(III),tritlenek difosforu
trójtlenek fosforuP
2O
5tlenek fosforu(V),pentatlenek difosforu
pięciotlenek fosforu
N
2O
tlenek azotu(I), tlenek diazotu
podtlenek azotuNO
tlenek azotu(II),tlenek azotu
tlenek azotuN
2O
3tlenek azotu(III), tritlenek diazotu
trójtlenek azotuNO
2tlenek azotu(IV),ditlenek azotu
dwutlenek azotuN
2O
5tlenek azotu(V),pentatlenek diazotu
pięciotlenek azotuCO
tlenek węgla(II), tlenek węgla
tlenek węglaCO
2tlenek węgla(IV), ditlenek węgla
dwutlenek węglaSO
2tlenek siarki(IV), ditlenek siarki
dwutlenek siarkiSO
3tlenek siarki(VI), tritlenek siarki
trójtlenek siarkiSYNTEZA TLENKÓW
C + O
2= CO
24P + 5O
2= P
4O
10N
2+ O
2= 2NO
REAKCJE TLENKÓW
SO
2+ H
2O = H
2SO
3P
4O
10+ 6H
2O = 4H
3PO
4SiO
2+ H
2O = brak reakcji
CO + H
2O = brak reakcji
Si(OH)
4KWASY
H
nR
Wzór
nazwa systematyczna
nazwa tradycyjna
HCl
kwas chlorowodorowy
kwas solnyH
2CO
3kwas węglowy
kwas węglowyH
2S
kwas siarkowodorowy
kwas siarkowodorowyHNO
2kwas azotowy(III)
kwas azotawyHNO
3kwas azotowy(V)
kwas azotowyHClO
kwas chlorowy(I)
kwas podchlorawyHClO
2kwas chlorowy(III)
kwas chlorawyHClO
3kwas chlorowy(V)
kwas chlorowyHClO
4kwas chlorowy(VII)
kwas nadchlorowyH
2SO
3kwas siarkowy(IV)
kwas siarkawyH
2SO
4kwas siarkowy(VI)
kwas siarkowySOLE M
nR
mMe(OH)
m+
H
nR = Me
nR
m+ 0,5(n+m)H
2O
Ca(OH)
2+
H
2S = CaS
+ 2H
2O
NAZEWNICTWO SOLI
BEZTLENOWYCH
Wzór
nazwa systematyczna
nazwa tradycyjnaS
2-siarczek
siarczek
F
-fluorek
fluorek
Cl
-chlorek
chlorek
Br
-bromek
bromek
I
-jodek
jodek
CN
-cyjanek
cyjanekNAZEWNICTWO SOLI TLENOWYCH
Wzór
nazwa systematyczna
nazwa tradycyjnaCO
32-węglan
węglanNO
3-azotan(V)
azotanNO
2-azotan(III)
azotynSO
42-siarczan(VI)
siarczanSO
32-siarczan(IV)
siarczynPO
43-ortofosforan(V)
fosforanCrO
42-chromian(VI)
chromianCr
2O
72-dichromian(VI)
dwuchromianMnO
4-manganian(VII)
nadmanganianMnO
42-manganian(VI)
manganianH
2SO
3+ NaOH = Na
2SO
3+ H
2O
Kwas siarkowy(IV) Siarczan(IV) sodu
H
nR + Me(OH)
m= Me
nR
m+ 0,5(n+m)H
2O
TWORZENIE SIĘ SOLI
2
2
H
2S + Fe(OH)
3= Fe
2S
3+ H
2O
Kwas siarkowodorowy Siarczek żelaza(III)
3
2
6
S
Fe
S
S
Fe
II IIIH
3PO
4+ Ca(OH)
2= Ca
(PO
4)
+ H
2O
Kwas ortofosforowy(V) ortofosforan(V) wapnia
2
3
3 2
6
Ca
II
(PO
4
)
III
hydrofobowa część
hydrofilowa część
NAZWY SOLI
Wzór nazwa systematyczna nazwa tradycyjna
CaCO3 węglan wapnia węglan wapniowy
FeSO3 siarczan(IV) żelaza(II) siarczyn żelazawy Fe2(SO4)3 siarczan (VI) żelaza (III) siarczan żelazowy Na3 PO4 ortofosforan(V) sodu fosforan sodowy KNO2 azotan(III) potasu azotyn potasowy
Ba(NO3)2 azotan(V) baru azotan barowy
CuS siarczek miedzi(II) siarczek miedziowy HgI2 jodek rtęci(II) jodek rtęciowy
Ca(HCO3)2 wodorowęglan wapnia kwaśny węglan wapniowy (MgOH)2CO3 węglan hydroksomagnezu zasadowy węglan
NAZWY SOLI
-ek
–
sól kwasu beztlenowego
OTRZYMYWANIE SOLI
1. Reakcja zobojętniania
Cu(OH)
2+ 2HCl = CuCl
2+ 2H
2O
2NH
4OH + H
2S = (NH
4)
2S + 2H
2O
Miareczkowanie
OTRZYMYWANIE SOLI
1. Reakcja zobojętniania
Cu(OH)
2+ 2HCl = CuCl
2+ 2H
2O
2NH
4OH + H
2S = (NH
4)
2S + 2H
2O
2. Reakcja kwasu z metalem
Fe + 2HCl = FeCl
2+ H
2Zn + H
2SO
4= ZnSO
4+ H
2Au + 2HCl =
nie zachodzi
3. Reakcja tlenku zasadowego z kwasem
CaO + 2HNO
3= Ca(NO
3)
2+ H
2O
Na
2O + H
2CO
3= Na
2CO
3+ H
2O
4. Reakcja wodorotlenku z tlenkiem
kwasowym
2NH
4OH + CO
2= (NH
4)
2CO
3+ H
2O
2KOH + SO
2= K
2SO
3+ H
2O
5. Reakcja tlenku zasadowego z tlenkiem
kwasowym
MgO + CO
2= MgCO
3K
2O + SO
3= K
2SO
46. W reakcji metalu z niemetalem, np.:
Zn + S = ZnS
Stopień utlenienia
Jest to dodatnia lub ujemna liczba będąca hipotetycznym ładunkiem atomu, który istniałby, gdyby cząsteczka w skład, której wchodzi atom zbudowana byłaby z jonów.
1. Stopień utlenienia atomu pierwiastka występującego w stanie wolnym równy jest zeru.
2. Stopień utlenienia atomów pierwiastków o różnej elektroujemności ustala się przypisując pierwiastkowi bardziej elektroujemnemu ładunek ujemny, przy czym wartość tego ładunku jest równa ilości elektronów wiążących.
3. Suma stopni utlenienia atomów w cząsteczce jest równa zeru, a w jonie jest równa ładunkowi jonu.
4. Wodór w większości związków chemicznych występuje na +1 stopniu utlenienia, a tlen na –2.
Stopień utlenienia
[H
2
O ]
N
2
0
, Cl
2
0
, O
2
0
, H
2
0
0
+1 -2
H
+1
2
S O
x
-2
3
Stopień utlenienia
[H
2
O ]
N
2
0
, Cl
2
0
, O
2
0
, H
2
0
0
+1 -2
[H
+1
2
S O
x
-2
3
]
0
2*(
+1
)+
x
+3(
-2
)=
0
x=+4
Stopień utlenienia – wzór strukturalny
[H
+1
2
S O
+4
-2
3
]
0
S
O
O
O
H
H
Stopień utlenienia – wzór strukturalny
Wzory strukturalne (kreskowe)
Al
Al
O
O
O
O
S
O
O
O
H
H
H
H
H
H
H
C
C
H
O
-O
-O
-O
P
Wzory strukturalne (kreskowe)
P
O
O
O
O
H
H
H
Reakcje syntezy
A + B = AB
2Mg + O
2--> 2MgO
S + O
2--> SO
2Typy reakcji chemicznych
Reakcje analizy
AB = A + B
H
2CO
3--> H
2O + CO
22KClO
3--> 2KCl + 3O
2Reakcje wymiany
AB + C --> AC + B
AB + CD --> AC + BD
Zn + H
2SO
4= ZnSO
4+ H
2Fe + CuSO
4= FeSO
4+ Cu
CaCl
2+ H
2SO
4= CaSO
4+ 2HCl
AgNO
3+ NaCl = AgCl + NaNO
3Reakcje redox
Typy reakcji chemicznych
Reakcje redox
Typy reakcji chemicznych
Reakcje redox
Typy reakcji chemicznych
Zn + H
0 +12
SO
4
= Zn SO
+24
+ H
2
0Zn
0
- 2e = Zn
+2
2H
+1
+ 2e = H
2
0
utlenianie
redukcja
Kwas azotowy(V) + siarkowodór = siarka + tlenek azotu(II) + woda
Uzgadnianie reakcji redox
HNO
3
+
0 +2 -2S
-2
- 2e = S
0
N
+5
+ 3e = N
+2
utlenianie
redukcja
H
2
S = S + NO + H
2
O
+1 +5 -2 +1 -2 -2 +1*2
HNO
3
+ H
2
S = S + NO + H
2
O
*3
3
3
2
2
4
Obliczenia stechiometryczne
2Mg + O
2= 2MgO
2 atomy magnezu + 1 cząst. tlenu = 2 cząst. tlenku magnezu
2 * 24 j.m.at magnezu 1* 32 j.m.at. tlenu 2*(24 + 16) j.m.at. tlenku magnezu
1 mol = 6,02*10
23
2Mg + O
2= 2MgO
2 mole magnezu + 1 mol tlenu = 2 mole tlenku magnezu
2 *24 g magnezu + 32 g tlenu = 2 *40 g tlenku magnezu
Przykład obliczeń stechiometrycznych
Ile gramów kwasu siarkowego(VI) trzeba zużyć do
zobojętnienia 20 g wodorotlenku sodowego?
Rozwiązanie
1. Zapis i uzgodnienie reakcji chemicznej
H
2SO
4+ 2NaOH = Na
2SO
4+ 2H
2O
2. Obliczenie stosunków masowych reagentów
(2*1+32+4*16)g H
2SO
4- 2*(23+16+1) g NaOH
x g H
2SO
4- 20 g NaOH
5
,
24
80
20
*
98
x
Przykład obliczeń stechiometrycznych
Jaka objętość wodoru (zmierzona w warunkach
normalnych) wydzieli się w reakcji 0,5 kg magnezu z
nadmiarem kwasu siarkowego?
Rozwiązanie
Warunki normalne: p=101325 Pa, T=273 K,
Objętość molowa gazu doskonałego w war. norm.
V
0
= 22,4 dm
3
1
1
1
0
0
0
*
*
T
V
p
T
V
p
Przykład obliczeń stechiometrycznych
Jaka objętość wodoru (zmierzona w warunkach
normalnych) wydzieli się w reakcji 0,5 kg magnezu z
nadmiarem kwasu siarkowego?
Rozwiązanie
Mg + H
2SO
4= MgSO
4+ H
27
,
466
24
4
,
22
*
500
x
Powstanie 466,7 dm
3wodoru
Mg = 24 g/mol, H2SO4 = 98 g/mol, MgSO4 = 120 g/mol, H2 = 2 g/mol
24 g Mg - 22,4 dm3 H 2
500 g Mg - x dm3 H 2