Читайте также:
|
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
ОДЕСЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ КОЛЕДЖ
ОДЕСЬКОЇ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ
Методичні вказівки та запитання
Для підготовки студентів І курсу
до семінарських занять з предмету:
“Хімія”
М. Одеса - 2011
Автор: Дьякова Т.В., викладач коледжу
Відповідальний за випуск: Стрельнікова І.А., методист коледжу
Оператор: Кутіян К.Б.
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
ОДЕСЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ КОЛЕДЖ ОНАХТ
ЗАТВЕРДЖУЮ
заст. директора з НР
____________ В.І.Уманська
"___" ___________20__ р.
Методичні вказівки та запитання
Для підготовки студентів І курсу
до семінарських занять з предмету:
“Хімія”
Викладач Дьякова Т.В.
РОЗГЛЯНУТО
предметною комісією
протокол №
від “ ___ ” ________ 20__ р.
Голова комісії Швець Л. І.
2011р.
ВСТУП
При вивченні хімії студенти І курсу зустрічаються з проблемою при підготовці до семінарських занятть в зв’язку з переходом до лекціонно-семінарського методу навчання. Семінарські заняття включають об’ємні теми, які частично вивчаються студентами самостійно.
Методичні вказівки містять основну інформацію з вивчаємих тем, що дає можливість студентам І курсу більш досконало підготуватися до семінарського заняття, а перелік питань дає можливість студентам перевірити свої знання з вивчаємої теми.
Методичні вказівки також містять ряд запитань для розвитку логічного мислення студентів та вміння розв’язувати проблемні питання.
Семінар № 1.
Тема: Найважливіші класи неорганічних сполук. Періодичний закон і періодична система Д.І.Менделеєва.
Мета: Закріпити знання студентів про класифікацію неорганічних сполук. Поглибити знання студентів про властивості неорганічних сполук: оксидів, килот, основ, солей. Повторити стуктуру періодичної системи. Закріпити навички студентів складати рівняння реакцій; характеризувати елементи за його положенням в періодичній системі; складати електронні формули елементів; розв’язувати задачі за рівняннями хімічних реакцій.
Література: 1. М.В. Горский “Обученые основам общей химии” М. Просвещение 1991.
2. І.Г. Хомченко “Загальна хімія” Київ “Вища школа” 1993 р.
Методичні вказівки.
Неорганічні сполуки поділяються на наступні класи: оксиди, гідроксиди, солі, кислоти.
Оксиди. По міжнародній номенклатурі сполуки елементів з киснем називаються оксидами; при позначенні цих сполук рядом з формулою або назвою в дужках вказують ступінь окислення елемента, наприклад FeO – оксид заліза (ІІ). Оксиди поділяються на солетворні і несолетворні. Солетворні в свою чергу поділяються на кислотні, основні і амфотерні.
Кислотними (СО2) називають такі оксиди, які утворюють солі з основами або основними оксидами, наприклад: SO2 + NaOH = Na2SO3 + H2O
Основними ( FeO) називають такі оксиди, які утворюють солі з кислотами або кислотними оксидами, наприклад: CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
Амфотерними називаються оксиди металів, які утворюють солі при взаємодії як з кислотами (кислотними оксидами), так із основами (основними оксидами), наприклад: ZnO + 2HCI = ZnCI2 + H2O
Кислоти.Число атомів водню, які мають властивість заміщати метали з утворенням солей, визначають основність кислоти. Розрізняють кислоти одноосновні (наприклад НСІ), двухосновні (H2SO4), трьохосновні (H3PO4).
По хімічному складу кислоти поділяються на безкисневі (НСІ) і кисневмісні (H2SO4).
Більшість кислотних оксидів утворюють шляхом приєднання води. Кислотні оксиди називають ангидридами кислот. Молекули деяких ангидридів можуть приєднувати різні кількості молекул води. При цьому утворюються метакислоти, які містять найменшу кількість води, і ортокислоти, які містять найбільшу кількість води. Наприклад:
P2O5 + H2O = 2HPO3 – метафосфорна кислота
P2O5 + 2H2O = H4P2O7– пирофосфорна кислота
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4 – ортофосфорна кислота
Основи. В залежності від числа гідроксильних груп основи бувають однокислотні (КОН, NaOH) і багатокислотні (Са(ОН)2). Основи, які розчиняюиться в воді, називаються лугами. До них відносяться основи, які утворені лужними або лужноземельними металами, і гідроксид амонія.
Амфотерні гідроксиди. Гідрати амфотерних оксидів, так як і самі оксиди, проявляють амфотерні властивості. З кислотами вони взаємодіють як основи:
Zn(OH)2 + H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O
з основами – як кислоти: H2ZnO2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O
Солі. Солі поділяють на середні (наприклад, Na2SO4), кислі (NaHSO4) і основні (NiOHNO3).
По міжнародній номенклатурі назву середніх і кислих солей отримують від назви кислот і металів, які їх утворюють. Так: CuSO4 – сульфат міді, NaHSO3 – гідросульфіт натрія, NaH2PO4 – дигідрофосфат натрія.
Основні солі називають гідроксосолями, наприклад: NiOHNO3 – нітрат гідроксонікеля, AIOHSO4 - сульфат гідроксоалюмінія.
Електронна будова атомів. Атомні радіуси. Утворення іонів.
Ядро атомів складається із протонів і нетронів. Число протонів в ядрі атома дорівнює порядковому номеру елемента в періодичній системі і дорівнює числу електронів в атомі. Число нейтронів в ядрі атома дорівнює різниці між відносною атомною масою хімічного елемента і числом протонів. Так як заряд протона по абсолютній величині дорівнює заряду електрона, то атом кожного хімічного елемента зображує собою складну електронейтральну систему, яка складається із позитивно заряженого ядра і електронної оболочки з числом електронів, які дорівнюють числу протонів в ядрі.
Електрони в атомі володіють різною енергією і розміщаються на енергетичних рівнях і підрівнях в залежності з принципом Паулі, правилом Хунда і правилом Клечковського.
Принцип Паулі: в атомі не може бути двух електронів з однаковими значеннями всіх чотирьох квантових чисел. Квантові числа позначаються буквами: n, l, m, s, де n – головне квантове число, яке характеризує запас енергії певного електрона, розмір його електронної хмари; l – орбітальне квантове число, яке характеризує енергетичний стан електрона, форму електронної хмари; m – магнітне квантове число, визначає орієнтацію атомних орбіталів просторі відносно зовнішнього магнітного або електричного поля (m залежить від – l, змінюється від – l до l; кожному заченню l відповідає 2l + 1стану електрона); s – спине квантове число, яке вказує напрям руху електрона біля його осі (приймають рівним +1/2 і –1/2).
Число електронів на зовнішньому енергетичному рівні в атомі будь-якого елемента не перевищує вісім. В межах підрівня електрони заповняють максимальне число орбіталей – правило Хунда.
Періодична система складається із семи періодів і восьми груп.
Запитання до семінару
1. На які класи поділяються неорганічні сполуки?
2. Які оксиди називаються основними, кислотними?
3. Які оксиди називаються амфотерними? Наведіть приклади амфотерних оксидів.
4. Як, користуючись періодичною системою елементів, визначити характер оксида, гідроксида?
5. Як практичним шляхом довести амфотерність AI(OH)3? Напишіть рівняння реакції.
6. Назвіть наступні оксиди: N2O, SO2, Mn2O7, HMnO4.
7. Яка основність оцтової кислоти СН3СООН, фосфористої кислоти Н3РО3?
8. Які сполуки називаються лугами?
9. Як визначити кислоту і луг за допомогою індикаторів?
10. Назвіть види солей?
11. Чим відрізняється середня сіль від кислої?
12. Як називається сіль складу KAI(SO4)2?
13. Складіть формули середніх і кислих барієвих солей наступних кислот: H2SO4, H2S, H3PO4.Назвіть їх.
14. Назвіть основні солі: AI(OH)CI2, Cu2(OH)2CO3, Bi(OH)2NO3, ZnOHCI.
15. Складіть формули наступних солей: дигідрофосфат кальція, гідрокарбонат кальція, сульфат гідроксоалюмінія, сульфат барія.
16. Які оксиди зустрічаються в природі?
17. Чому оксиди калія, натрія не можуть зустрічатися в природних умовах?
18. Закінчіть рівняння наступних реакцій:
а) MgO + SO2 ® в) Na2O + P2O5 ®
б) CuO + SO3 ® г) SiO2 + FeO ®
19. Напишіть рівняння реакцій гідратації наступних оксидів: N2O5, P2O3, CaO, K2O, NO2.
20. З якими із перерахованих нижче речовин буде реагувати соляна кислота: мідь, алюміній, оксид міді (ІІ), гідроксид алюмінія, карбонат кальція? Напишіть рівняння реакцій.
21. Які оксиди можна отримати, розкладом при нагріванні наступних речовин: Fe(OH)3, Cr(OH)3, Pb(NO3)2, H2SiO3, H2SO4. Напишіть рівняння реакцій.
22. З якими з перечислених нижче оксидів буде реагувати соляна кислота: SiO2, CuO, SO2, Fe2O3, CdO, P2O5, CO2, ZnO, NO?
23. Напишіть рівняння реакцій для наступних перетворень:
Zn ® ZnSO4 ® Zn(OH)2 ® Na2ZnO2 ® ZnCI2 ® ZnCO3 ® ZnO.
24. Напишіть електронні формули атомів елементів з порядковими номерами 17 і 29, якщо у останього на 4 енергетичному рівні один s-електрон. До яких груп і періодів відноситься кожний з цих елементів?
25. Які елементи в періодичній системі називають s-, p-, d- і f-елементами?
26. В яких групах і підгрупах періодичної системи знаходяться s-елементи? Назвіть їх.
27. Складіть електронні формули атомів елементів, розміщених: а) в 3 періоді, VI групі; б) в 4 періоді, ІV групі, V ряду; в) в 4 періоді, ІV групі, ІV ряду; г) в 5 періоді, VІІ групі, VІІ ряду. До якого сімейства відносяться кожний із цих елементів? Дайте загальну характеристикукожного елемента.
28. Обчисліть відносну атомну масу елемента, якщо найвищий оксид його відповідає формулі RO3. З воднем даний елемент утворює газоподібну сполуку, яка містить 0,024 масових часток водню. Напишітьйого електронну формулу. Дайте загальну характеристику елемента.
29. Прізвище вченого, ім’ям якого названо періодичний закон.
30. Який елемент утворює амфотерні сполуки?
31. Який вчений запропонував планетарну модель будови атомів?
32. Прізвище вченого, який вивчав явище радіоактивного розпаду.
33. Яка кислота утворює сильні солі?
34. Яка кислота утворює кмслі солі?
35. Обчисліть ступінь окиснення сульфуру в в алюміній сульфаті АІ2(SO4)3.
36. Закінчіть рівняння наступних реакцій:
а) CH3COOH + NaOH ® в) SO3 + H2O ®
б) Cu + HNO3 ® г) CH3COOH + C2H5OH ®
37. Закінчіть рівняння наступних реакцій:
а) H2SO4 + NaOH ® в) CO2 + H2O ®
б) Fe + H2SO4 ® г) HCOOH + C2H5OH ®
38. Напишіть якісну реакцію на сульфат-іони.
39. Які речовини можна віднести до кристалогідратів?
40. Яким символом позначається масова частка речовини?
41. Обчисліть та вкажіть число електронів, що віддає атом сульфуру при окисненні натрій сульфіту.
42. Обчисліть та вкажіть число електронів, що віддає один атом фосфору при згорянні фосфіну РН3 у надлишку кисню.
Семінар № 2
Тема: Загальні відомості про неметали.
Мета: Закріпити знання студентів про положення неметалів у періодичній системі. Поглибити знання студентів про фізичні та хімічні властивості неметалів. Закріпити навички студентів складати рівняння реакцій; розв’язувати задачі за рівняннями хімічних реакцій.
Література: 1. М.В. Горский “Обученые основам общей химии” М. Просвещение 1991.
2. І.Г. Хомченко “Загальна хімія” Київ “Вища школа” 1993 р.
Методичні вказівки.
До головної підгрупи 7 групи періодичної системи и елементів Д.І. Менделєєва входять фтор F, хлор CІ, бром Br, йод I та астат At. Загальна назва цієї групи елементів – галогени.
Атом і галогени мають на останньому енергетичному рівні сім електронів: ns2 np5.
З галогенів у земній корі найпоширеніші хлор і фтор. Астат трапляється в дуже незначних кількостях у продуктах розпаду природних радіоактивних речовин.
У вільному стані галогени утворюють прості речовини, що складаються з двохатомних молекул: фтор F2, хлор CІ2, бром Br2, йод I2. При кімнатних умовах (нормальний тиск і температура ~ 20oС) фтор – світло-жовтий газ, хлор – жовто-зелений газ, бром – червоно-бура рідина, йод – темно-фіолетова рідина, йод – темно-фіолетова кристалічна речовина. Вона має різкий запах.
Хлор, бром і йод розчиняються у воді, взаємодіючи з нею. Фтор розкладає воду з вибухом. Розчин хлору у воді називається хлорною водою, брому – бромною водою, йоду – йодною водою. Бром і йод добре розчиняються в органічних розчинниках – спирті, бензолі тощо.
Галогени – отруйні речовини. Вдихання їхньої пари викликає подразнення органів дихання, а у великих кількостях вони можуть викликати ядуху. Газоподібний фтор і рідкий бром викликають сильні опіки шкіри. При роботі з галогенами слід дотримуватись застережних заходів.
Галогени мають високу хімічну активність, яка послаблюється в ряду F2 – CІ2 –Br2 – I2.
Галогени утворюють з воднем такі сполуки: фтороводень HF, хлороводень HCІ, бромоводень HBr, йодоводень HI.
Фтороводень – це безбарвна рідина з температурою кипіння 19,5оС. Решта галагеноводнів за звичайних умов - безбарвні гази.
Головну підгрупу VI групи періодичної системи елементів Д. І. Менделеєва становлять оксиген О, сульфур S, селен Se, телур Te і полоній Po. Загальна назва елементів цієї підгрупи – халькогени.
В атомах халькогенів на останьому енергетичному рівні перебуває по шість електронів: ns2, np4.
Головну підгрупу пятої групи періодичної системи Д. І. Менделєєва складають нітроген N, фосфор P, миш’як Az, сурма Sb і вісмут Bi.
Електронна конфігурація останього енергетичного рівня атомів елементів цієї підгрупи; ns2 np3, тобто вони мають п’ять валентних електронів і можуть виявляти ступені окислення від – 3 до +5.
У вільному стані нітроген утворює одну просту речовину -молекулярний азот N2. В молекулі азоту утворюються три хімічних зв’язки: один σ– і два π-зв’язки, що зображують так:
N ≡ N
Це так званий потрійний зв'язок.
Амоніак – безбарвний газ з різким запахом. При температурі, нижчій за 33,40С, він переходить у рідкий стан. Для амоніаку характерні реакції приєднання і окислення.
Амоніак енергійно взаємодіє з водою. Водний розчин амоніаку має лужну реакцію. Індикатор фенолфталеїн викликає появу малинового забарвлення розчину. Лужна реакція розчину амоніаку пояснюється наявністю гідроксид-іонів у рівноважній системі: NH3 × H2O = NH4+ + OH-.
Водний розчин амоніаку прийнято називати гідроксидом амонію. Йому умовно приписують формулу NH4OH. А також його називають аміачною водою, а в медицині розчин з масовою часткою NH3 - 10% нашатирним спиртом – застосовують у медицині.
Нітроген утворює такі оксиди: N2O - оксид нітрогену (I), або оксид діазоту; NO- оксид нітрогену (II), або монооксид азоту; N2O3 - оксид нітрогену (III), або триоксид діазоту; NO2 - оксид нітрогену (IV), або діоксид азоту; N2O4 - тетроксид діазоту; N2O5 - оксид нітрогену (V), або пента-оксид діазоту.
Нітритна кислота є слабкою одноосновною кислотою. ЇЇ солі називаються нітритами, наприклад NаNO2 – нітрит натрію.
Білий фосфор – м’яка кристалічна речовина. Складається з молекул P4. Плавиться при температурі 44,1 0С.
Дуже добре розчиняється в сірковуглеці CS2. Надзвичайно отруйний і легко займається.
Під час нагрівання білого фосфору утворюється червоний фосфор. Він є сумішшю кількох модифікацій, що мають різну довжину молекул. Колір червоного фосфору залежно від способу та умов добування може змінюватися від світло-червоного до фіолетового і темно – коричневого. Темперетура його плавлення 585 – 600 0С.
Чорний фосфор – найстійкіша модифікація. За зовнішнім виглядом він подібний до графіту. На відміну від білого фосфору червоний і чорний фосфор не розчиняються в сірковуглеці, вони не отруйні і не вогненебезпечні.
Фосфор хімічно активніший, ніж азот. Хімічна активність фосфору залежить від алотропічної модифікації, в якій він перебуває. Так, найактивніший білий фосфор, а найменш активний – чорний фосфор.
При наявності домішок технічний фосфор має жовте забарвлення, в промисловості його називають жовтим фосфором.
Оксид фосфору (ІІІ) – біла кристалічна речовина. Отруйна. У воді розчиняється з утворенням фосфористоїкислоти:
P2O3 + 3H2O = 2H3PO3
Фосфориста кислота та її солі – фосфіти – являються сильними відновниками.
Ортофосфорна кислота – найпоширеніша з усіх кислот фосфору, звичайно її називають просто фосфорною кислотою.
Фосфорна кислота – тверда біла речовина, температура плавління 42,40С. Змішується з водою у будь-яких співвідношеннях. У водних розчинах є трьохосновною кислотою середньої сили.
Середні солі фосфорної кислоти називаються ортофосфатами або фосфатами, наприклад К3PO4 – фосфат (ортофосфат) калію. Як трьохосновна кислота H3PO4 утворює два типи кислих солей, наприклад К2НPO4 – гідрофосфат калію і КН2PO4 – дигідрофосфат калію.
Головну підгруну ІV групи періодичної системи Д.І. Менделєєва складають карбон С, сіліцій Si, германій Ge, олово Sn і свинець Pb.
У атомів цих елементів на останньому енергетичеому рівні є вільна р- орбіталь, тому що s – електрон останнього енергетичногорівня може переходити на цю орбіталь (збуджений атом). Відповідно до такої електронної будови атомів елементи головної підгрупи ІV групи виявляють у сполуках ступені окислення – 4, -2, +4.
Карбон утворює три алотропні видозміни: алмаз, графіт і вугілля.
Алмаз – це безбарвна кристалічна речовина. Його властивості визначаються будовою кристалу. Кристалічна орешітка алмазу побудована так, що кожен атом карбону знаходиться в центрі тетраедра, вершини якого утворюють чотири найближче розташовані атоми. Кожний атом сполучений з чотирма сусідніми атомами міцними рівноцінними ковалентними зв’язками. Така структура алмазу зумовлює його високу твердість. Алмаз практично не проводить електричний струм.
Графіт – це кристалічна речовина сірого кольору з металевим блиском.
Крім розглянутих вище основних алотропних видозмін, карбон існує ще в кількох формах. Це так звані вуглецеві матеріали. До них належить вугілля (кокс, деревне вугілля), технічний карбон (сажа), склокарбон.
Вугілля – це речовина чорного кольору, що містить карбон у вигляді подрібненого графіту. Вугілля утворюється при термічному розкладанні сполук, що містять карбон. Під час нагрівання деревини при недостатній кількості кисню утворюється деревне вугілля. При термічному розкладанні багатьох вуглевмісних речовин, наприклад природного газу, утворюється – сажа. Сажа – це тонкодисперсний чорний порошок, що також складається з сильно подрібненого графіту.
Склокарбон – це твердий матеріал, в його структурі без певного порядку сполучені структурні залишки алмазу, графіту і карбону. Він має ряд цінних властивостей: малу густину, високу механічну міцність, тугоплавкість, хорошу електропровідність.
Адсорбція – це концентрування різних речовин на поверхні поділу двох систем (тверда речовина – рідина, тверда речовина – газ, рідина – газ, рідина - рідина). Речовина, що утворює на своїй поверхні частки, називається адсорбентом. Речовина, що адсорбується називається адсорбатом. Адсорбція може супроводжуватися хімічною реакцією між адсорбентом та адсорбатом. Такий процес називається хемосорбцією.
Карбонати – білі кристалічні речовини. Більшість з них мало розчиненні у воді, лише деякі, наприклад карбонат натрію, калію та амонію, добре розчиняються у воді. Розчини карбонатів мають лужну реакцію.
На відміну від карбонатів усі гідрокарбонати добре розчиняються у воді.
Сіліцій – другий хімічний елемент після кисню за поширеністю на Землі, його масова частка у земній корі становить 27,6 %. Найпоширенішою кремнієвмісною речовиною є оксид сіліцію (ІV) (кремнезем) SiO2. У природі вона трапляється у вигляді мінералу кварцу і багатьох його різновидів (кварцовий пісок, гірський кришталь, кремінь, яшма, агат, опал тощо). Кремнезем – основний компонент будь-якого піску.
Запитання до семінару
1. Який відсоток складає вміст кисню в атмосфері Землі?
2. Напишіть формулу калій пероксиду.
3. Яке має співвідношення водень з киснем у суміші “гримучий газ”?
4. Назві та напишіть тип кристалічної гратки кисню.
5. Назвіть фізичні властивості кисню.
6. Напишіть формули речовин, в яких оксиген виявляє ступінь окиснення –2.
7. Обчисліть та вкажіть масу калій перманганату, що містить 1,25% домішок, необхідну для добування 2,24л кисню.
8. Які властивості характерні для сірководню?
9. Напишіть формулу піриту.
10. Напишіть ступінь окиснення сульфуру у сполуці, що утворюється при згорянні сірководню в надлишку кисню.
11. Напишіть ступінь окиснення сульфуру у сполуці, що утворюється при взаємодії сульфур (ІV) оксиду з киснем в присутності каталізатора.
12. Обчисліть та вкажіть масу (в кг) сульфатної кислоти, яку можна добути,використовуючи 0,4т піриту, що містить 25% домішок.
13. Які властивості виявляє сульфур триоксид?
14. Напишіть рівняння реакції взаємодії сульфур триоксиду з водою.
15. Який тип зв’язку існує в молекулі сульфур триоксиду?
16. Який тип зв’язку існує в молекулі сульфур (ІV) оксиду?
17. Назвіть фізичні властивості сульфур диоксиду.
18. Обчисліть та вкажіть масу (в грамах) сульфур (VІ) оксиду, який можна добути з сульфур (ІV) оксиду об’ємом 112л, якщо вихід продукту реакції від теоретично можливого складає 90%.
19. Напишіть рівняння реакції взаємодії концентрованої сульфатної кислоти з міддю.
20. Напишіть рівняння реакції взаємодії сульфатної кислоти з карбонатом натрію.
21. Яка супінь окиснення сульфуру у сульфатній кислоті?
22. Напишіть рівняння реакції взаємодії концентрованої сульфатної кислоти з ортофосфатною кислотою.
23. Яку роль відіграє сульфатна кислота у окисно-відновних реакціях?
24. Які гази можна сушити пропусканням через концентровану сульфатну кислоту?
25. Яка речовина використовується для лабораторного добування азоту?
26. Напишіть формулу калійної силітри.
27. За допомогою, яких речовин можна добути в лабораторних умовах амоніак?
28. Назві та напишіть тип кристалічної гратки азоту.
29. Назвіть фізичні властивості азоту.
30. Яку ступінь окиснення можуть виявляти атоми нітрогену?
31. Обчисліть та вкажіть масу амоніаку (в грамах), який можна добути з 448л азоту, якщо вихід продукту реакції від теоретично можливого складає 62,5%.
32. Яка ступінь окиснення нітрогену в сполуці, що утворюється при згорянні амоніаку в надлишку кисню у присутності каталізатора?
33. Який ступінь окиснення виявляє нітроген у оксидах?
34. Назвіть фізичні властивості нітроген діоксиду.
35. Який ступінь окиснення має нітроген в нітратній кислоті?
36. Напишіть рівняння реакції взаємодії нітратної кислоти з концентрованою сульфатною кислотою.
37. Яку роль відіграє нітратна кислота у окисно-відновних реакціях?
38. Якого кольору набуває лакмус у присутності амоніаку?
39. Яка ступінь окиснення атому нітрогену в амоніаку?
40. Тривіальна назва водного розчину амоніаку.
41. В якому агрегатному стані за звичайних умов існує амоніак?
42. Назвіть фізичні властивості амоніаку.
43. Які властивості характерні для фосфору?
44. Алотропна модифікація, утворена фосфором, що займається на повітрі.
45. Алотропна модифікація, утворена фосфором, що уявляє собою воскоподібну речовину.
46. Назві та напишіть тип кристалічної гратки білого фосфору.
47. Напишіть формулу преципітату.
48. Назвіть фізичні властивості білого фосфору.
49. Які властивості характерні для карбону?
50. Напишіть формулу питної соди.
51. Назвіть фізичні властивості алмазу.
52. Обчисліть та вкажіть масу осаду (в грамах), що випадає при змішуванні розчину натрій силікату об’ємом 200 мл з масовою часткою солі 21,35% та розчину ферум (ІІ) сульфату об’ємом 0,5л з масовою часткою солі 6,08%.
53. В якому агрегатному стані за звичайних умов існує силіцій оксид?
54. Назвіть властивості кремнію, що широко використовуються у електротехніці.
55. Обчисліть та вкажіть об’єм вуглекислого газу (в літрах), який можна добути з вапняку масою 500г, що містить 10% домішок.
Семінар № 3
Тема: Загальні відомості про метали.
Мета: Закріпити знання студентів про положення металів у періодичній системі. Поглибити знання студентів про фізичні та хімічні властивості металів. Закріпити навички студентів складати рівняння реакцій; розв’язувати задачі за рівняннями хімічних реакцій.
Література: 1. М.В. Горский “Обученые основам общей химии” М. Просвещение 1991.
2. І.Г. Хомченко “Загальна хімія” Київ “Вища школа” 1993 р.
Методичні вказівки.
Із 110 відомих хімічних елементів 88 є металами. Елементи першої – третьої групи (крім водню та бору), а токаж елементи побічних підгруп четвертої – восьмої груп – метали. У головній підгрупі четвертої групи більшість елементів (за винятком кремнію та вуглецю) теж є металами. У головній підгрупі п’ятої групи знаходяться два метали (сурма та вісмут), а у головній підгрупі шостої групи – один (полоній).
Метали в твердому стані – кристалічні речовини з металічним типом зв’язку. У перехідних металах зв’язок між атомами частково є ковалентним.
У природі метали існують переважно у вигляді сполук – оксидів (Fe3O4, Fe2O3), сульфідів (ZnS, PbS, FeS2), сульфатів (CaSO4, BaSO4), хлоридів (KCl, NaCl), карбонатів (CaCO3, FeCO3, ZnCO3), фосфатів (Ca3(PO4)2) і нітратів (NaNO3, KNO3).
У вільному стані в земній корі трапляються лише метали, які в ряду стандартних електродних потенціалів знаходяться праворуч від водню – мідь, ртуть, срібло, золото, платина.
Усі метали, крім ртуті та францію, за звичайної температури – це тверді речовини кристалічної будови. У кристалічному стані вони добре відбивають світло і тому непрозорі, мають характерний металічний блиск. Найкраще відбивають світло індій та срібло, тому їх використовують для виготовлення дзекал у прожекторах і рефлекторах. Майже всі метали (за винятком золота та міді) мають білий або сірий колір з різними відтінками. У порошко-подібному стані більшість металів набувають чорного або темно-сірого кольору. Усі метали добре проводять електричний струм і теплоту. Найкращі провідники електричного стуму та теплоти – срібло і мідь.
Метали – пластичні речовини. Пластичність – це здатність легко змінювати форму під дією зовнішніх сил і зберігати одержану форму після припинення цієї дії.
Найбіль пластичний метал – золото. З нього можна приготовляти дуже тонку фольгу і тягнути тонкі нитки. Характерні фізичні властивості металів пояснюються особливостями їх внутрішньої структури: наявністю електронного газу – вільних електронів.
Густина, температури плавління, кипіння та твердість металів залежать від їх індивідуальних властивостей – маси атома, заряду ядра, міцності металічного зв’язку.
За густиною метали поділяють на легкі, густина яких не перевищує 5000 кг×м-3 (літій, натрій, магній, алюміній тощо), і важкі з густиною понад 5000 кг×м-3 (цинк, залізо, мідь, ртуть тощо). За температурами плавлення розрізняють легкоплавкі та тугоплавкі метали. Найнижчу температуру плавління має ртуть (-38,87 0С), найвищу – вольфрам (3410 0С). За твердістю метали поділяють на тверді та м’які. Найтвердішими є хром і вольфрам, найм’якшими – натрій, калій та індій.
За іншими ознаками розрізняють такі метали: чорні (залізо, марганець, хром), кольорові (усі інші), рідкісні (літій, рубідій, цезій, берилій, молібден, вольфрам, цирконій, гафній, ванадій, ніобій, тантал та ін.), рідкісноземельні (скандій, ітрій, лантан і лантаноїди), розсіяні (галій, індій, талій і германій), лужні (літій, натрій, калій, рубідій, цезій, францій), лужноземельні (кальцій, стронцій, барій, радій), благородні (золото, срібло, платина, паладій, родій, іридій, рутеній та осмій), радіактивні (технецій, прометій, полоній, францій, радій, актиній та актиноїди) тощо.
Метали добувають з їх сполук на металургійних заводах. Спочатку їх відновлюють, а потім відокремлюють від інших речовин. Усі промислові способи одержання металів засновані на окисно-відновних реакціях.
Пірометалургійні способи полягають у відновленні металів з оксидів за високих температур за допомогою вуглецю, оксиду вуглецю (ІІ), алюмінію, кремнію або водню:
ZnO + C Þ Zn + CO;
Fe3O4 + 4CO Þ 3Fe + 4CO2;
Cr2O3 + 2Al Þ Al2O3 + 2Cr;
3BaO + Si Þ BaSiO3 + 2Ba;
WO3 + 3H2 Þ W + 3H2O.
Якщо метал одержують з сульфідів, ці сполуки перетворюють на оксиди (випалювання):
2ZnS + 3O2 Þ 2ZnO + 2SO2;
4FeS2 + 11O2 Þ 2Fe2O3 + 8SO2;
Cu2S + 2O2 Þ 2CuO + SO2.
Як відновник у реакціях використовують сульфід того ж металу (економія окисників і відновників):
2ZnO + ZnS Þ 3Zn + SO2,
3 Zn+2 + 2 е ® Zn0
S-2 – 6 е ® S+4
Гідрометалургійні способи засновані на реакціях переведення сполук металів у розчин і відновлення з них металів без застосування високих температур за допомогою електролізу або інших металів:
CuО + H2SO4 Þ CuSO4 + H2O;
CuSO4 + Fe Þ FeSO4 + Cu.
Гідрометалургійними способами одержують золото, срібло, цинк, уран тощо.
Електрохімічні способи засновані на реакціях відновлення металів електролізом розплавів їх солей, оксидів або гідроксидів. Цими способами одержують лужні та лужноземельні метали. алюміній тощо.
| Відновлення металів | |||
| Вугіллям та оксидом вуглецю (ІІ) | Електричним струмом (електроліз) | Алюмінієм (алюмінотерапія) | Воднем |
+2 2e 0 0 +2
ZnO + C  Zn + CO
+3 6e +2 0
Fe2O3 + 3CO 2Fe +
+4
+ 3CO2
| NiSO4 ® Ni2+ + SO42+ HOH Û H+ + OH- На аноді: ОН- - е ® ОН0 0 4ОН ® 2Н2О + О2 На катоді: Ni2+ + 2е ® Ni0 | 0 12e +4
4Al + 3MnO2
+3 0
® 2Al2O3 + 3Mn
| +6 6e 0 0
WO3 + 3H2 W +
+1
+ 3H2O
+2 2e 0 0
CoO + H2 Co +
+1
+ H2O
|
Під дією факторів навколишнього середовища метали окислюються, утворюючи хімічні сполуки (оксиди, гідроксиди, солі) – зазнають корозії.
Корозія – це руйнування металів внаслідок їх взаємодії з навколишнім середовищем. Розрізняють хімічну та електрохімічну корозії.
Хімічна корозія – це руйнування металу внаслідок взаємодії з середовищем, яке не проводить елекричний струм. Прикладами хімічної корозії є швидке окислення на повітрі натрію або кальцію, взаємодія металів з сірководнем, галогенами, оксидом сірки (ІV) та іншими газами, що містяться в атмосфері, а також з рідинами, які не проводять електричний струм (нафтою, бензином, толуолом та ін.).
Електрохімічна корозія – це руйнування металу, що знаходиться в контакті з іншим металом і електролітом або водою.
Чисті метали не зазнають електрохімічної корозії.
Корозія завдає великих збитків народному господарству.
Методи захисту металів від корозії дуже різноманітні. Їх можна поділити на три групи.
1. Захист поверхні металу від впливу факторів навколишнього середовища за допомогою покриттів – металічних (нікелю, цинку, хрому, алюмінію, золота, срібла) або неметалічних (лаків, фарб, смол, гуми, емалей), плівки оксиду – оксидування, плівки солей – фосфатування.
2. Обробка корозійного середовища. З середовища, де знаходяться метали, видаляють речовини, які викликають корозію, або додають такі, що уповільнюють корозію - інгибітори.
3. Електрохімічні методи – катодний і протекторний захисти. Їх використовують у середовищах, які добре проводять електричний струм. Для забезпечення катодного захисту поверхонь (труб, парових котлів, корпусів кораблів) виріб підключають до катода (анодом є лист заліза). За певної сили струму окисник відновлюється на катоді, анод окислюється, що забезпечує стійкість виробу до корозії.
Лужні метали – це форма існування у вільному стані таких елементів, що ксладають головну підгрупу першої групи періодичної системи. Лужними вони називаються тому, що їх гідроксиди є сильними лугами.
У ряду стандартних електродних потенціалів лужні метали розташовані ліворуч і мають найменші з усіх металів значення. Це зумовлює такі властивості лужних металів: - їх атоми є сильними відновниками, а позитивні іони – дуже слабкими окисниками;
- вони – найактивніші метали, що витісняють водень не тільки з кислот – слабких окисників, а й з води;
- ці метали не можна одержати електролізом водних розчинів їх солей;
вони не витісняють інші метали з водних розчинів їх солей.
Прості речовини кальцій, стронцій, барій, радій називають лужно-земельними металами, оскільки їх гідроксиди мають лужні властивості, а їх тугоплавкі оксиди раніше називали землями. Іноді лужноземельними помилково називають усі елементи головної підгрупи другої групи.
На s-підрівні зовнішнього енергетичного рівня атоми елементів мають по два електрони. Це s2-елементи. У хімічних сполуках вони виявляють стурінь окислення +2.
За фізичними властивостями метали головної підгрупи близькі до лужних. У вільному стані – це сріблясто-білі речовини з металічним блиском, твердіші за лужні метали, з більшими густинами, температурами плавлення та кипіння. За густиною всі вони, за винятком радію, належать до легких металів.
Запитання до семінару
1. Які сполуки кальцію: а) найбільше розповсюджені в природі; б) мають найбільше застосування.
2. Які елементи належать до металів? Що характерне для їх електронних конфігурацій? Метали у періодичній системі.
3. Які у металів спільні характерні ознаки (фізичні властивості) та чим вони зумовлені? Металічний зв'язок.
4. Що таке сплави? Як вони утворюються та як їх вивчають?
5. Як визначають та чим характеризують хімічну активність металів? Які загальні хімічні властивості у металів?
6. Чому активні метали схильні до корозії? Як протікає та від чого залежить цей процес? Які є способи захисту металів від корозії?
7. Які загальні промислові способи добування металів? В чому їх суть?
8. Які метали належать до лужних? Чим зумовлена така назва? Якими спільними ознаками вони характеризуються?
9. Які сполуки натрію і калію: а) найбільше розповсюдженні в природі; б) мають найбільше застосування.
10. Що таке твердість води? Комплекс яких властивостей охоплює цей термін? Як зм’якшують воду?
11. Як охарактеризувати властивості алюмінію та його сполук, виходячи з положення елемента у періодичній системі?
12. Як довести амфотерність сполук алюмінію?
13. Що бажано знати про сполуки алюмінію в природі та його роль у техніці?
14. Який хімічний характер мають оксиди та гідроксиди феруму? Чи залежать їх властивості від ступеня окиснення Феруму?
15. Що треба знати про сполуки Феруму в природі та роль заліза і його сплавів у техніці?
16. Яку масу солі можна одержати з сульфатної кислоти масою 30 г і ферум(ІІІ) гідроксиду, якщо якщо вихід реакції становить 90 %?
17. Із Сульфур(VI) оксиду масою 40 г було здобуто сульфатну кислоту масою 82,32 г. Обчисліть вихід реакції.
18. Яку масу Сульфур(VI) оксиду необхідно взяти для одержання сульфатної кислоти масою 73,5 г, якщо вихід реакції становить 75 %?
19. Яку масу сульфатної кислоти можна одержати із Сульфур(VI) оксиду масою 40 г, якщо вихід реакції – 80 % (0,8)?
20. Яку масу цинк хлориду буде здобуто, якщо для реакції взято цинк масою 13,65 г і хлор масою 14,2 г? При обчисленнях врахуйте, що масова частка виходу продукту реакції становить 85 %.
21. Який об’єм Сульфур(IV) оксиду необхідно взяти для реакції окиснення киснем, щоб одержати сульфур(VІ) оксид масою 20 г, якщо вихід продукту продукту реакції дорівнює 80 %? Об’єм обчисліть за нормальних умов.
22. При взаємодії магній оксиду масою 10 г із сульфатною кислотою здобуто магній сульфат масою 26,4 г. Обчисліть масову частку виходу продукту реакції.
23. Із гідраргірум(ІІ) оксиду масою 86,8 г було здобуто кисень масою 6 г. Обчисліть масову частку виходу кисню.
24. Для одержання амоній гідрогенкарбонату крізь надлишок розчину вугільної кислоти пропустили амоніак об’ємом 5,6 л (н.у.). Знайдіть масу одержаного продукту, якщо вихід його продукту реакції дорівнює 96 %.
25. При взаємодії магнію з киснем було здобуто магній оксид масою 18,4 г, причому масова частка виходу продукту реакції склала 92 %. Визначте, яку масу магнію було взято для реакції.
Семінар № 4
Тема: Теорія хімічної будови. Насичені вуглеводні, їх властивості, добування, застосування.
Мета: Розширити та поглибити знання про властивості та взаємозв’язок будови речовин. Сформувати поняття про хімічну будову органічних сполук. Знати властивості, добування, застосування насичених вуглеводнів.
Література: 1. М.В. Горский “Обученые основам общей химии” М. Просвещение 1991.
2. І.Г. Хомченко “Загальна хімія” Київ “Вища школа” 1993 р.
Методичні вказівки.
Хімія сполук вуглецю називаєтьcя органічною хімією. Так визначив предмет органічної хімії великий російський хімік О.М.Бутлеров.
Органічна хімія має велике наукове і практичне значення. Вона сприяє розвитку суміжних галузей науки - біології, медицини, біохімії, агрохімії тощо.Велике значення має органічна хімія для сільського господарства. Органічні добрива, засоби боротьби з шкідниками рослин, засоби, що прискорюють або сповільнюють ріст рослин і розвиток плодів, - все це органічні речовини.
Велику роль у розвитку органічної хімії відіграла теорія хімічної будови органічних сполук, засновником якої був великий російський хімік - органік О.М.Бутлеров. Розглянемо основні положення цієї теорії.
До робіт О.М.Бутлерова не приділялося достатньо уваги уявленням про розміщення атомів у молекулах, хоча атомно-молекулярне вчення вже утвердилося в хімії. О.М.Бутлеров ввів поняття про хімічну будову - чітко визначений порядок розміщення атомів у молекулі. В основу теорії будови було покладено валентність елементів - важливу властивість атомів, яка характеризує їхню здатність до утворення хімічних зв'язків. Згідно з теорією Бутлерова в молекулах речовин атоми сполучені один з одним у певній послідовності відповідно до їхньої валентності, тобто молекули мають точну хімічну будову.
Хімічну будову молекул органічних речовин записують за допомогою структурних формул, у яких зазначають усі їх і хімічні зв'язки між атомами, зв'язок зображають рискою. Згідно з електронною теорією одна риска в структурних формулах означає електронну пару, що сполучає атоми.
Структурні формули сполук можна зображувати у спрощеній формі, вказуючи тільки зв'язки між атомами вуглецю. Наприклад, формули етану, етилену і пропану можна записати так: СН3 - СН3; СН2 = СН2; СН3 - СН2 - СН3.
Основні положення теорії хімічної будови:
1) атоми в молекулах сполучені у певній послідовності, тобто молекули мають певну хімічну будову;
2) будова молекул зумовлена електронною будовою атомів, що входять до складу молекул;
3) властивості речовини визначаються хімічною будовою молекул та їхнім складом;
4) атоми в молекулах чинять взаємний вплив один на одного, тобто реакційна здатність атомів залежить від того, з якими атомами вони сполучені в молекулі.
Вуглеводні - це сполуки, які складаються із вуглецю і водню. Загальна формула 
.
Алкани є найпростішими вуглеводнями. Всі атоми вуглецю в молекулах алканів сполучені один з одним простими, одинарними зв'язками. Алкани називають також парафінами, насиченими вуглеводнями.
Найпростіший алкан - метан СН4, молекула якого складається з одного атома вуглецю і чотирьох атомів водню.
Склад молекул усіх алканів відповідає загальній формулі СnН2n+2, де п = 1, 2, 3, 4…. Отже, алкани - це вуглеводні, склад молекул яких відповідає загальній формулі СnН2n+2.
Для алканів характерна структурна ізомерія, яка зумовлена можливістю розгалуження вуглецевого ланцюга молекули. Вуглеводень з прямим, нерозгалуженим ланцюгом називається нормальним ізомером. У алканах з розгалуженим ланцюгом замісники (бічні ланцюги) можуть займати різне положення відносно головного ланцюга. Речовини, що мають однаковий склад, але різняться будовою вуглецевого ланцюга, називаються структурними ізомерами.
Запитання до семінару
1. Коли і де вперше Бутлеров висловився про основні положення теорії хімічної будови?
2. Назвіть основні положення теорії хімічної будови Бутлерова.
3. Поняття про яке явище виходить із положень теорії хімічної будови органічних речовин. Надати характеристику цьому явищу.
4. Чим пояснюється настільки велика кількість різноманітних вуглеводнів?
5. Що потрібно знати, щоб впізнати хімічні властивості речовини?
6. На властивостях якого елементу грунтуються основні закони органічної хімії?
7. Поясніть взаємний вплив атомів у молекулах на прикладі.
8. Ізомери якої речовини вперше відкрив Бутлеров. Розкрийте поняття ізомерії?
9. Що Бутлеров називав хімічною будовою, поясніть цінність знань про хімічну будову речовини?
10. Розкажіть про цінність відкриття Бутлеровим теорії будови органічних речовин.
11. Дайте визначення терміну “вуглеводні”. Яка ще назва зберіглася за насиченими вуглеводними історично? Чому?
12. Чому насичені вуглеводні не здатні вступати в реакції приєднання? Яка загальна формула алканів?
13. Розкажіть про будову молекули метану.
14. Розкрити поняття “гомологічний ряд”. Розповісти про гомологічний ряд метану.
15. Розповісти про принцип надання назв речовинам за міжнародною номеклатурою ІЮПАК.
16. Розповісти про знаходження в природі насичених вуглеводнів.
17. Загальні фізичні властивості для гомологічного ряду метану.
18. Найхарактерніші реакції насичених вуглеводнів.
19. Що називається вільними радикалами? Приклад.
20. Що таке ланцюгова реакція? Приклади.
21. Який третій член гомологічного ряду метану?
22. Які сполуки є гомологами для ацетилену?
23. Напишіть ізомери пропану.
24. Які види ізомерії органічноїхімії існуєть?
25. Укажіть загальну кількість структурних ізомерів сполуки, що має формулу С5Н12.
26. Який алкан містить чотири атоми карбону?
27. Дайте назву насиченого радикалу, що містить три атоми карбону.
28. Напишіть загальну формулу насичених вуглеводів (алканів).
29. Які речовини можна добути за допомогою реакції Вюрца, із суміші хлоретану і хлорпропану?
30. Обчисліть та вкажіть вихід продукту реакції від теоретично можливого, якщо з хлорметану масою 40,4г за допомогою реакції Вюрца було добуто етан об’ємом 6,72л.
31. Яка речовина є першим членом гомологічного ряду циклоалканів?
32. Напишіть загальну формулу сполук гомологічного ряду циклоалканів.
33. Напишіть молекулярну формулу циклопентану.
34. Назвіть агрегатний стан, у якому існує циклопропан за звичайних умов.
35. Назвіть та напишіть хімічні властивості для циклоалканів.
36. За допомогою яких реакцій можна добути циклоалкани?
37. Обчисліть та вкажіть масу циклобутану, що утворюється при взаємодії 63,5г 1,4-дихлорбутану з кальцієм.
38. Укажіть загальну кількість структурних ізомерів сполуки, що має формулу С3Н8.
39. Назвіть сполуку, що є ізомером н-бутану.
40. Напишіть ізомери бутану.
Семінар № 5
Тема: Ненасичені вуглеводні. Ароматичні вуглеводні. Їх характеристика, властивості, добування, застосування.
Мета: Закріпити знання студентів по данній темі, систематизувати найважливіші нафтопродукти. Знати будову та властивості бензолу, вивчити ізомерію та номенклатуру гомологів бензолу.
Література: 1. М.В. Горский “Обученые основам общей химии” М. Просвещение 1991.
2. І.Г. Хомченко “Загальна хімія” Київ “Вища школа” 1993 р.
Методичні вказівки.
Найпростішими ненасиченими сполуками є вуглеводні, що мають один подвійний зв’язок, це – алкени. Вуглеводні, що містять два подвійні зв’язки, називають дієнами, три подвійні зв’язки – триєнами і т.д. Сполуки з декількома подвійними зв’язками мають загальну назву полієни.
Загальна формула гомологічного ряду алкенів СnH2n. Першим представником цього класу вуглеводнів є етилен СН2 = СН2, у зв’язку з чим алкени також називають етиленовими вуглеводнями. Найближчі гомологи етилену:
СН3-СН=СН2; СН3-СН2-СН=СН2; СН3-СН=СН-СН3.
Пропен Бутен-1 Бутен-2
Номенклатура. У алкенах із нерозгалудженим карбоновим ланцюгом нумерацію починають із того кінця, ближче до якого знаходиться подвійний зв’язок, а в назві відповідного алкана закінчення –ан змінюється на –ен. У розгалуджених алкенах вибирають головний ланцюг так, щоб він містив подвійний зв’язок, навіть якщо він при цьому і не буде найдовший. Перед назвою головного ланцюга вказують номер атома Карбону, при якому знаходиться замісник, і назву цього замісника. Номер після назви головного ланцюга вказує положення подвійного зв’язку, наприклад:
1 2 3 4 5
Н3С – СН = СН – СН – СН3
│
СН3
4-Метилпентен-2
Алкадієни – ненасичені вуглеводні, що містять два подвійні зв’язки. Загальна формула алкадієнів СnH2n-n/
Якщо подвійні зв’язки розділені у карбоновому ланцюзі двома або більш одинарними зв’язками, то такі подвійні зв’язки називають ізольованими. Хімічні властивості алкадієнів з ізольованими подвійними зв’язками не відрізняються від властивостей алкенів з тією лише різницею, що в реакції можуть вступати не один, а два подвійні зв’язки незалежно один від одного.
Якщо подвійні зв’язки розділені в ланцюзі лише одним σ-зв’язком, то їх називають супряженими. Найважливіші представники супряжених дієнів:
СН2 = СН – СН = СН2; СН2 = С(СН3) – СН = СН2
Бутадієн-1,3 Ізопрен
Номенклатура. Головний ланцюг у дієнах вибирають так, щоб він містив обидва подвійні зв’язки, і нумерують із того кінця, при якому сума номерів положень подвійних зв’язків мінімальна. У назві відповідного алкана закінчення –ан змінюється на –дієн.
Алкіни – це ненасичені вуглеводні, молекули яких містять один потрійний зв’язок. Першим представником цього класу є ацетилен НС 
СН, тому алкіни ще називають ацетиленовими вуглеводнями. Найближчі гомологи ацетилену:
СН3 – С СН; СН3 – СН2 – С СН; СН3 – С С – СН3,
Пропін Бутин-1 Бутин-2
найпростіший алкін із розгалудженим карбоновим ланцюгом 3-метилбутин-1:
СН С – СН – СН3.
│
СН3
Загальна формула гомологічного ряду алкінів СnH2n-2. Вона збігається з загальною формулою алкадієнів, тому алкіни й алкадієни є міжкласовими ізомерами.
Номенклатура. У алкінів із нерозгалудженим карбоновим ланцюгом, як і у алкенів, нумерація починається з того кінця, ближче до якого знаходиться потрійний зв’язок. У назві відповідного алкану закінчення –ан змінюється на –ін (ин). У разгалуджених алкінах вибирають головний ланцюг так, щоб він містив потрійний зв’язок, навіть якщо він при цьому не буде найдовший. Перед назвою головного ланцюга вказують номер атома Карбону, при якому знаходиться замісник і назву цього замісника. Номер після назви головного ланцюга вказує положення потрійного зв’язку, наприклад 4-метилпентин-2:
1 2 3 4 5
Н3С – С С – СН – СН3
│
СН3
Ароматичними вуглеводнями називаються сполуки, молекули яких містять стійкі циклічні структури - бензольні ядра. Термін "ароматичні сполуки" виник у початковий період розвитку органічної хімії, коли встановили, що речовини ряду бензолу виділяються з природних ароматичних речовин.
Бензол є найпростішим ароматичним вуглеводнем. Його склад відповідає формулі С6Н6.
Бензол – це безбарвна рідина що має характерний запах. Легко переходить у твердий стан: температура плавлення бензолу становить +5,5°С, температура кипіння +80,1°С. У воді бензол практично не розчиняється але є хорошим розчинником багатьох органічних речовин.
Для бензолу характерні реакції заміщення атомів водню в бензольному кільці. Ці реакції відбуваються за механізмом електрофільного заміщення.
На відміну від ненасичених сполук типу алкенів і алкінів, бензол дуже стійкий проти окислення, важко вступає в реакції приєднання.
Бензол виділяють переважно з нафти та камяного вугілля при виробництві коксу.
Гомологи бензолу - це ароматичні вуглеводні, в бензольному кільці яких один чи кілька атомів водню заміщені на алкільні радикали.
Загальна формула сполук гомологічного ряду бензолу СnН2n-6, де п =6,7,8,9…. Найпростішім гомологом бензолу, який відрізняється від нього на одну групу СН2, є метилбензол, або толуол С6Н5 - СН3.
Назви гомологів бензолу складаються з назви замісника з додаванням кореня бензол, наприклад етилбензол. Якщо гомолог містить кілька замісників, то їхнє положення позначають цифрами, що означають номери атомів вуглецю в бензольному ядрі, біля яких знаходяться ці замісники, наприклад 1,2-диметилбензол. Нумерацію починають з одного з атомів вуглецю, біля якого є замісник.
Для багатьох гомологів широко використовуються тривіальні назві (толуол, ксилол).
Найпростіші гомологи бензолу за звичайних умов - це рідини з характерним запахом, вищі гомологи - тверді речовини.
Нафта – це оліїста рідина, колір якой залежно від родовища цієї природної копалини змінюється від світло-коричневого до темно-коричневого. Густина нафти звичайно становить 0,80 - 0,95 г/см3. У воді нафта практично не розчиняється.
До складу будь-якої нафти входять алкани, циклоалкани і ароматичні вуглеводні. Співвідношення цих сполук різне в нафтах різних родовищ. Крім того, нафта містить різноманітні домішки, масова частка яких може досягати 4-5%. Найбільш поширені домішки - органічні кислоти, сірководень, сіркоорганічні сполуки. У нафті виявлені в невеликих кількостях сполуки металів (нікелю, магнію, кальцію, ванадію, заліза). Всього до складу нафти входять понад 20 хімічних елементів.
Сира нафта, що добувається, містить богато води, відділивши яку добувають товарну нафту, яка йде на переробку.
Дистиляція або перегонка – це метод первинної переробки нафти. До проведення перегонки від нафти відділяють гази - пропан і бутан.
В результаті перегонки нафти виділяються такі основні нафтопродукти: а) бензинова фракція, що містить легкий бензин і лігроїн; б) гасова фракція, що містить гас і газойль; в) мазут, який піддається додатковій перегонці. При дистиляції мазуту утворюються соляромні масла, мастила і залишок - гудрон.
Найціннішими нафтопродуктами є легкі (бензинові) фракції нафти. Для підвіщення виходу бензинових фракцій і поліпшення їх якості більш тяжкі нафтопродукти піддають додатковій переробці. Найважливіші способи переробки нафтопродуктів - крекінг, піроліз, риформінг.
Крекінг - це розкладання вуглеводнів нафти на більш легкі.
Піроліз. При температурах 700-1000°С проводять піроліз нафтопродуктів, в результаті якого добувають переважно легкі алкени і ароматичні вуглеводні.
Каталітичний риформінг - це процес збагачення бензинових фракцій нафти ароматичними та іншими циклічними вуглеводнями. Його здійснюють при наявності каталізаторів з платини або платини і ренію.
Найважливішим паливним нафтопродуктом є бензин. Паливний бензин - це суміш насичених, ароматичних вуглеводнів. Число вуглецевих атомів у вуглеводнях паливного бензину становить від 4 до 12. Бензин добувають, змішуючи окремі фракції первинної переробки нафти (бензинова, лігроїнова) з продуктами крекінгу і риформінгу. Використовується як паливо для двигунів внутрішнього згоряння в автомобілях і літаках.
Важливою характеристикою бензину є октанове число, яке характеризує стійкість проти детонації (вибуху) палива під час займання від іскри. Октанове число ізооктану прийняте за 100, н -гептану - за 0. Звичайно октанове число автобензинів дорівнює 66-98, авіабензинів - 91-100.
Зріджені гази - пропан і бутан, які виділяють при переробці нафти, використовують як паливо в побуті.
Мастила (індустріальні, приладові, моторні тощо) - рідкі речовини, призначені для змазування частин механізмів, які підвергаються тертю. На основі рідких нафтових масел добувають також пластичні тверді мастила.
Бітум - рідкі й тверді речовини чорного кольору, містять високомолекулярні вуглеводні нафти, масла, смоли, органічні кислоти. Їх використовують у виробництві асфальту, будівельних матеріалів (руберойду, толю), електроізоляторів, лаків.
Парафін - тверда речовина; це суміш нормальних алканів з числом вуглецевих атомів від 18 до 35. Застосовується для просочування деревини та паперу, для виготовлення свічок, твердих мастил, синтетичних мийних засобів.
Церезин - суміш твердих алканів, переважно нормальних ізомерів, з числом вуглецевих атомів від 36 до 55. Застосовується як електроізоляційний матеріал, для добування вазеліну, кремів, твердих мастил.
Гас - рідкий продукт перегонки нафти, що містить вуглеводні з 9-16 атомами вуглецю. Застосовується в освітлювальних приладах.
Запитання до семінару
1. Складіть умовно структурні формули пропану, пропену і пропіну; визначте тип гібридизації атомів Карбону; зобразіть схеми перекривання АО.
2. Наведіть емперичні та умовно структурні формули і назви можливих ізомерів: а)пентину; б)пентену; в)пентадієну.
3. Складіть структурну формулу та визначте масу 1 м3 вуглеводню ряду СnH2n, відносна густина за азотом якого 1. Як звільнити метан від домішок етилену?
4. Як можна відрізнити один від одного гази: бутан, бутен і бутадієн? Наведіть хід міркувань та рівняння реакцій.
5. Який об’єм за н.у. займають 1,4 г вуглеводню, маса однієї молекули якого 4,67∙10-23 г, а вміст гідрогену 14,3%?
6. Скільки спирту можна одержати прямою гідратацією 4,48 л етену (н.у.), якщо вихід продукту складає 90% від теоретичного?
7. Що спостерігається в процесі пропускання ацетилену через розчин манганату (VIІ) калію? Складіть рівняння реакції та розберіть його за схемою ОВР.
8. Чи однакові кількості кисню потрібно затратити для повного спалювання однакових об’ємів етану, етену та етину? Виконайте відповідні розрахунки, рівняння реакцій розберіть за схемою ОВР.
9. Чи однаковий механізм гідратації етилену і ацетилену? Наведіть схеми та умови перебігу реакцій.
10. Скільки ацетальдегіду утвориться за реакцією Кучерова із ацетилену, добутого з 711 г карбіду кальцію, що містить 10% домішок?
11. Пояснити походження назви “ароматичні” вуглеводні. Який з представників ароматичних вуглеводних є найтиповішим.
12. Розповісти про будову бензолу.
13. З погляду сучасних уявлень про електронні хмари і їх перекривання поясніть, як утворюються хімічні зв’язки в молекулі бензолу?
14. Чому зображаючи структурну формулу бензолу не слід зазначати подвійні зв’язки?
Дата добавления: 2015-12-07; просмотров: 226 | Нарушение авторских прав