מדע הכימיה המודרני הוא מגוון רחב של ענפים, ולכל אחד מהם, בנוסף לבסיס התיאורטי, חשיבות יישומית ומעשית רבה. לא משנה מה תיגע, הכל מסביב הוא תוצרים של ייצור כימי. הסעיפים העיקריים הם כימיה אנאורגנית ואורגנית. שקול אילו סוגים עיקריים של חומרים מסווגים כאינו-אורגניים ואילו תכונות יש להם.
קטגוריות עיקריות של תרכובות אנאורגניות
אלה כוללים את הדברים הבאים:
- תחמוצות.
- מלח.
- יסודות.
- חומצות.
כל אחת מהמעמדות מיוצגת על ידי מגוון רחב של תרכובות אנאורגניות והיא חשובה כמעט בכל מבנה של פעילות כלכלית ותעשייתית אנושית. כל המאפיינים העיקריים האופייניים לתרכובות אלו, היותם בטבע והשגת נלמדים בקורס כימיה בית ספרית ללא כישלון, בכיתות ח'-י"א.
ישנה טבלה כללית של תחמוצות, מלחים, בסיסים, חומצות, המציגה דוגמאות לכך שכל אחד מהחומרים ומצב הצבירה שלהם נמצאים בטבע. זה גם מראה אינטראקציות המתארות תכונות כימיות. עם זאת, נשקול כל אחד מהשיעורים בנפרד ובפירוט רב יותר.
קבוצת תרכובות - תחמוצות
4. תגובות, כתוצאה מהן אלמנטים משנים את CO
Me + n O + C = Me 0 + CO
1. מי מגיב: היווצרות חומצה (חריג SiO 2)
KO + מים = חומצה
2. תגובות עם בסיסים:
CO 2 + 2CsOH \u003d Cs 2 CO 3 + H 2 O
3. תגובות עם תחמוצות בסיסיות: היווצרות מלח
P 2 O 5 + 3MnO \u003d Mn 3 (PO 3) 2
4. תגובות OVR:
CO 2 + 2Ca \u003d C + 2CaO,
הם מראים תכונות כפולות, מקיימים אינטראקציה על פי העיקרון של שיטת חומצה-בסיס (עם חומצות, אלקליות, תחמוצות בסיסיות, תחמוצות חומצה). אין להם אינטראקציה עם מים.
1. עם חומצות: היווצרות מלחים ומים
AO + חומצה \u003d מלח + H 2 O
2. עם בסיסים (אלקליים): יצירת קומפלקסים הידרוקסו
Al 2 O 3 + LiOH + מים \u003d Li
3. תגובות עם תחמוצות חומצה: הכנת מלחים
FeO + SO 2 \u003d FeSO 3
4. תגובות עם RO: היווצרות מלחים, היתוך
MnO + Rb 2 O = מלח כפול Rb 2 MnO 2
5. תגובות היתוך עם אלקליות וקרבונטים מתכת אלקליים: היווצרות מלחים
Al 2 O 3 + 2LiOH \u003d 2LiAlO 2 + H 2 O
כל תחמוצת גבוהה יותר, שנוצרת הן על ידי מתכת והן על ידי לא מתכת, כאשר היא מומסת במים, נותנת חומצה חזקה או אלקלית.
חומצות אורגניות ואנאורגניות
במונחים קלאסיים (בהתבסס על עמדות ED - דיסוציאציה אלקטרוליטית - Svante Arrhenius), חומצות הן תרכובות המתפרקות לקטיונים H+ ולאניונים של שאריות חומצה An - בתווך מימי. כיום, לעומת זאת, חומצות נחקרו בקפידה בתנאי מים ללא מים, ולכן ישנן תיאוריות רבות ושונות לגבי הידרוקסידים.
נוסחאות אמפיריות של תחמוצות, בסיסים, חומצות, מלחים מורכבות רק מסמלים, יסודות ומדדים המציינים את כמותם בחומר. לדוגמה, חומצות אנאורגניות מתבטאות בנוסחה H + שארית חומצה n-. לחומרים אורגניים יש מיפוי תיאורטי שונה. בנוסף לאמפירית, ניתן לרשום עבורם נוסחת מבנה מלאה ומקוצרת, שתשקף לא רק את הרכב וכמות המולקולה, אלא גם את סידור האטומים, היחס ביניהם והעיקרי. קבוצה פונקציונלית לחומצות קרבוקסיליות -COOH.
באנאורגנית, כל החומצות מחולקות לשתי קבוצות:
- anoxic - HBr, HCN, HCL ואחרים;
- מכיל חמצן (חומצות אוקסו) - HClO 3 וכל מה שיש בו חמצן.
כמו כן, חומצות אנאורגניות מסווגות לפי יציבות (יציבות או יציבות - הכל מלבד פחמן וגופרתי, לא יציבות או לא יציבות - פחמתי וגופרית). בחוזק, חומצות יכולות להיות חזקות: גופרית, הידרוכלורי, חנקתי, פרכלורי ואחרים, כמו גם חלשות: מימן גופרתי, היפוכלורי ואחרים.
כימיה אורגנית לא מציעה גיוון כזה בכלל. חומצות שהן אורגניות בטבען הן חומצות קרבוקסיליות. המאפיין המשותף שלהם הוא נוכחות של קבוצה תפקודית -COOH. לדוגמה, HCOOH (אנטי), CH 3 COOH (אצטי), C 17 H 35 COOH (סטארית) ואחרים.
ישנן מספר חומצות, המודגשות במיוחד כאשר שוקלים נושא זה בקורס כימיה בבית הספר.
- מלח.
- חַנקָן.
- אורתופוספורי.
- הידרופרום.
- פֶּחָם.
- יוֹד.
- גוֹפרָתִי.
- אצטיק, או אתאן.
- בוטאן או שמן.
- בנזואיק.
10 החומצות הללו בכימיה הן החומרים הבסיסיים של הכיתה המקבילה הן בקורס בית הספר והן בכלל בתעשייה ובסינתזה.
תכונות של חומצות אנאורגניות
את התכונות הפיזיקליות העיקריות יש לייחס בעיקר למצב צבירה שונה. אחרי הכל, ישנן מספר חומצות בעלות צורה של גבישים או אבקות (בורית, אורתופוספורית) בתנאים רגילים. הרוב המכריע של חומצות אנאורגניות ידועות הן נוזלים שונים. גם נקודות הרתיחה וההתכה משתנות.
חומצות עלולות לגרום לכוויות קשות, שכן יש להן את הכוח להרוס רקמות אורגניות ועור. אינדיקטורים משמשים לזיהוי חומצות:
- מתיל כתום (בסביבה רגילה - כתום, בחומצות - אדום),
- לקמוס (בניוטרל - סגול, בחומצות - אדום) או כמה אחרים.
התכונות הכימיות החשובות ביותר כוללות את היכולת ליצור אינטראקציה עם חומרים פשוטים ומורכבים כאחד.
| עם מה הם מקיימים אינטראקציה? | דוגמה לתגובה |
1. עם חומרים פשוטים-מתכות. תנאי חובה: המתכת חייבת לעמוד ב-ECHRNM לפני המימן, שכן המתכות העומדות אחרי המימן אינן מסוגלות לעקור אותה מהרכב החומצות. כתוצאה מהתגובה, מימן נוצר תמיד בצורה של גז ומלח. | |
2. עם בסיסים. התוצאה של התגובה היא מלח ומים. תגובות כאלה של חומצות חזקות עם אלקליות נקראות תגובות נטרול. | כל חומצה (חזקה) + בסיס מסיס = מלח ומים |
| 3. עם הידרוקסידים אמפוטריים. שורה תחתונה: מלח ומים. | 2HNO 2 + בריליום הידרוקסיד \u003d Be (NO 2) 2 (מלח בינוני) + 2H 2 O |
| 4. עם תחמוצות בסיסיות. תוצאה: מים, מלח. | 2HCL + FeO = ברזל (II) כלוריד + H 2 O |
| 5. עם תחמוצות אמפוטריות. אפקט סופי: מלח ומים. | 2HI + ZnO = ZnI 2 + H 2 O |
6. עם מלחים שנוצרו מחומצות חלשות יותר. אפקט סופי: מלח וחומצה חלשה. | 2HBr + MgCO 3 = מגנזיום ברומיד + H 2 O + CO 2 |
בעת אינטראקציה עם מתכות, לא כל החומצות מגיבות באותה צורה. כימיה (כיתה ט') בבית הספר כרוכה במחקר רדוד מאוד של תגובות כאלה, אולם, אפילו ברמה זו, המאפיינים הספציפיים של חומצה חנקתית וגופרית מרוכזת באינטראקציה עם מתכות נחשבות.
הידרוקסידים: בסיסים, אמפוטריים ובסיסים בלתי מסיסים
תחמוצות, מלחים, בסיסים, חומצות - לכל מחלקות החומרים הללו יש אופי כימי משותף, אשר מוסבר על ידי המבנה של סריג הגביש, כמו גם ההשפעה ההדדית של אטומים בהרכב המולקולות. עם זאת, אם עבור תחמוצות ניתן היה לתת הגדרה מאוד ספציפית, אז עבור חומצות ובסיסים קשה יותר לעשות זאת.
בדיוק כמו חומצות, לפי תיאוריית ה-ED, בסיסים הם חומרים שיכולים להתפרק בתמיסה מימית לקטיוני מתכת Me n + ולאניונים של קבוצות הידרוקסו OH -.
- מסיס או אלקלי (בסיסים חזקים המשנים את צבע האינדיקטורים). נוצר על ידי מתכות I, II קבוצות. דוגמה: KOH, NaOH, LiOH (כלומר, נלקחים בחשבון אלמנטים של תת הקבוצות העיקריות בלבד);
- מסיס מעט או לא מסיס (חוזק בינוני, אין לשנות את צבע האינדיקטורים). דוגמה: מגנזיום הידרוקסיד, ברזל (II), (III) ואחרים.
- מולקולרי (בסיסים חלשים, בתווך מימי הם מתפרקים באופן הפיך ליונים-מולקולות). דוגמה: N 2 H 4, אמינים, אמוניה.
- הידרוקסידים אמפוטריים (מראים תכונות חומצה בסיסיות כפולות). דוגמה: בריליום, אבץ וכן הלאה.
כל קבוצה המיוצגת נלמדת בקורס כימיה בית ספרית במדור "יסודות". כימיה כיתות 8-9 כוללות מחקר מפורט של אלקליות ותרכובות מסיסות בקושי.
המאפיינים האופייניים העיקריים של הבסיסים
כל האלקליות והתרכובות המסיסות בקושי נמצאות בטבע במצב גבישי מוצק. יחד עם זאת, נקודות ההיתוך שלהם הן, ככלל, הידרוקסידים נמוכים ומסיסים גרועים מתפרקים בעת חימום. צבע הבסיס שונה. אם האלקליות לבנים, אז הגבישים של בסיסים מסיסים ומולקולריים בקושי יכולים להיות בצבעים שונים מאוד. ניתן לראות את המסיסות של רוב התרכובות ממעמד זה בטבלה, המציגה את הנוסחאות של תחמוצות, בסיסים, חומצות, מלחים, מראה את מסיסותן.
אלקליים מסוגלים לשנות את צבע האינדיקטורים כדלקמן: פנולפטלין - פטל, מתיל כתום - צהוב. זה מובטח על ידי נוכחות חופשית של קבוצות הידרוקסו בתמיסה. לכן בסיסים מסיסים במשורה אינם נותנים תגובה כזו.
התכונות הכימיות של כל קבוצת בסיסים שונות.
| תכונות כימיות | ||
| אלקליות | בסיסים מסיסים בקושי | הידרוקסידים אמפוטריים |
I. אינטראקציה עם KO (סה"כ - מלח ומים): 2LiOH + SO 3 \u003d Li 2 SO 4 + מים II. אינטראקציה עם חומצות (מלח ומים): תגובות נטרול קונבנציונליות (ראה חומצות) III. אינטראקציה עם AO ליצירת הידרוקסוקומפלקס של מלח ומים: 2NaOH + Me + n O \u003d Na 2 Me + n O 2 + H 2 O, או Na 2 IV. אינטראקציה עם הידרוקסידים אמפוטריים ליצירת מלחי קומפלקס הידרוקסו: אותו דבר כמו עם AO, רק בלי מים V. אינטראקציה עם מלחים מסיסים ליצירת הידרוקסידים ומלחים בלתי מסיסים: 3CsOH + ברזל (III) כלוריד = Fe(OH) 3 + 3CsCl VI. אינטראקציה עם אבץ ואלומיניום בתמיסה מימית ליצירת מלחים ומימן: 2RbOH + 2Al + מים = קומפלקס עם יון הידרוקסיד 2Rb + 3H 2 | I. כשהם מחוממים, הם יכולים להתפרק: הידרוקסיד בלתי מסיס = תחמוצת + מים II. תגובות עם חומצות (סה"כ: מלח ומים): Fe(OH) 2 + 2HBr = FeBr 2 + מים III. אינטראקציה עם KO: Me + n (OH) n + KO \u003d מלח + H 2 O | I. מגיבים עם חומצות ליצירת מלח ומים: (II) + 2HBr = CuBr 2 + מים II. תגובה עם אלקליות: תוצאה - מלח ומים (מצב: היתוך) Zn(OH) 2 + 2CsOH \u003d מלח + 2H 2 O III. הם מגיבים עם הידרוקסידים חזקים: התוצאה היא מלחים, אם התגובה מתרחשת בתמיסה מימית: Cr(OH) 3 + 3RbOH = Rb 3 |
אלו הן התכונות הכימיות ביותר שמציגים בסיסים. הכימיה של הבסיסים פשוטה למדי ומצייתת לחוקים הכלליים של כל התרכובות האנאורגניות.
מחלקה של מלחים אנאורגניים. סיווג, תכונות פיזיקליות
בהתבסס על הוראות ה-ED, מלחים יכולים להיקרא תרכובות אנאורגניות המתפרקות בתמיסה מימית לקטיוני מתכת Me + n ולאניונים של שאריות חומצה An n-. אז אתה יכול לדמיין מלח. הכימיה נותנת יותר מהגדרה אחת, אבל זו המדויקת ביותר.
יחד עם זאת, על פי הטבע הכימי שלהם, כל המלחים מחולקים ל:
- חומצי (המכיל קטיון מימן). דוגמה: NaHSO4.
- בסיסי (בעל קבוצת הידרוקסו). דוגמה: MgOHNO 3 , FeOHCL 2.
- בינוני (מורכב רק מקטיון מתכת ושארית חומצה). דוגמה: NaCL, CaSO 4.
- כפול (כולל שני קטיוני מתכת שונים). דוגמה: NaAl(SO 4) 3.
- קומפלקס (הידרוקסוקומפלקסים, קומפלקסים אקווקומפלקסים ואחרים). דוגמה: K 2 .
נוסחאות המלחים משקפות את טבעם הכימי, וגם מדברות על ההרכב האיכותי והכמותי של המולקולה.
תחמוצות, מלחים, בסיסים, חומצות הם בעלי מסיסות שונה, אשר ניתן לראות בטבלה המתאימה.
אם אנחנו מדברים על מצב הצבירה של מלחים, אז אתה צריך לשים לב לאחידות שלהם. הם קיימים רק במצב מוצק, גבישי או אבקתי. ערכת הצבעים מגוונת למדי. לפתרונות של מלחים מורכבים, ככלל, יש צבעים רוויים בהירים.
אינטראקציות כימיות עבור מחלקה של מלחים בינוניים
יש להם תכונות כימיות דומות של בסיסים, חומצות, מלחים. תחמוצות, כפי שכבר שקלנו, שונות מהן במקצת בגורם זה.
בסך הכל, ניתן להבחין בין 4 סוגים עיקריים של אינטראקציות עבור מלחים בינוניים.
I. אינטראקציה עם חומצות (רק חזקות מבחינת ED) עם היווצרות מלח נוסף וחומצה חלשה:
KCNS + HCL = KCL + HCNS
II. תגובות עם הידרוקסידים מסיסים עם הופעת מלחים ובסיסים בלתי מסיסים:
CuSO 4 + 2LiOH = 2LiSO 4 מלח מסיס + Cu(OH) 2 בסיס בלתי מסיס
III. אינטראקציה עם מלח מסיס אחר ליצירת מלח בלתי מסיס ומסיס:
PbCL 2 + Na 2 S = PbS + 2NaCL
IV. תגובות עם מתכות משמאל לזו שיוצרת את המלח ב-EHRNM. במקרה זה, המתכת הנכנסת לתגובה לא צריכה, בתנאים רגילים, לקיים אינטראקציה עם מים:
Mg + 2AgCL = MgCL 2 + 2Ag
אלו הם סוגי האינטראקציות העיקריים האופייניים למלחים בינוניים. הנוסחאות של מלחים מורכבים, בסיסיים, כפולים וחומציים מדברות בעד עצמן על הספציפיות של התכונות הכימיות המתבטאות.
הנוסחאות של תחמוצות, בסיסים, חומצות, מלחים משקפות את המהות הכימית של כל הנציגים של מחלקות אלה של תרכובות אנאורגניות, ובנוסף, נותנות מושג על שם החומר ותכונותיו הפיזיקליות. לכן, יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לכתיבתם. מגוון עצום של תרכובות מציע לנו מדע מדהים בדרך כלל - כימיה. תחמוצות, בסיסים, חומצות, מלחים - זה רק חלק מהמגוון העצום.
בסיסים (הידרוקסידים)- חומרים מורכבים, שלמולקולות שלהם יש קבוצת הידרוקסיל OH אחת או יותר בהרכבן. לרוב, בסיסים מורכבים מאטום מתכת וקבוצת OH. לדוגמה, NaOH הוא נתרן הידרוקסיד, Ca (OH) 2 הוא סידן הידרוקסיד וכו'.
ישנו בסיס - אמוניום הידרוקסיד, שבו קבוצת ההידרוקסי מחוברת לא למתכת, אלא ליון NH 4 + (קטיון אמוניום). אמוניום הידרוקסיד נוצר כאשר אמוניה מומסת במים (תגובות של הוספת מים לאמוניה):
NH 3 + H 2 O = NH 4 OH (אמוניום הידרוקסיד).
הערכיות של קבוצת ההידרוקסיל היא 1. מספר קבוצות ההידרוקסיל במולקולת הבסיס תלוי בערכיות המתכת ושווה לה. לדוגמה, NaOH, LiOH, Al (OH) 3, Ca (OH) 2, Fe (OH) 3 וכו'.
כל השטחים -מוצקים בעלי צבעים שונים. כמה בסיסים מסיסים מאוד במים (NaOH, KOH וכו'). עם זאת, רובם אינם מתמוססים במים.
בסיסים מסיסים במים נקראים אלקליים.תמיסות אלקלי הן "סבוניות", מחליקות למגע ודי קאוסטיות. אלקליים כוללים הידרוקסידים של מתכות אלקליות ואדמה אלקליות (KOH, LiOH, RbOH, NaOH, CsOH, Ca(OH) 2, Sr(OH) 2, Ba(OH) 2 וכו'). השאר אינם מסיסים.
בסיסים בלתי מסיסים- אלו הם הידרוקסידים אמפוטריים, אשר, בעת אינטראקציה עם חומצות, פועלים כבסיסים, ומתנהגים כמו חומצות עם אלקלי.
בסיסים שונים נבדלים ביכולתם לפצל קבוצות הידרוקסי, ולכן הם מחולקים לבסיסים חזקים וחלשים לפי התכונה.
בסיסים חזקים תורמים בקלות את קבוצות ההידרוקסיל שלהם בתמיסות מימיות, אבל בסיסים חלשים לא.
תכונות כימיות של בסיסים
התכונות הכימיות של הבסיסים מאופיינות בקשר שלהם לחומצות, אנהידריד חומצה ומלחים.
1. לפעול לפי אינדיקטורים. אינדיקטורים משנים את צבעם בהתאם לאינטראקציה עם כימיקלים שונים. בתמיסות ניטרליות - יש להם צבע אחד, בתמיסות חומצה - אחר. כאשר הם מקיימים אינטראקציה עם בסיסים, הם משנים את צבעם: מחוון המתיל כתום הופך לצהוב, מחוון הלקמוס הופך לכחול, ופנולפתלין הופך לפוקסיה.
2. מגיבים עם תחמוצות חומציותהיווצרות מלח ומים:
2NaOH + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + H 2 O.
3. מגיבים עם חומצות,יוצרים מלח ומים. התגובה של האינטראקציה של בסיס עם חומצה נקראת תגובת נטרול, שכן לאחר השלמתה המדיום הופך לנייטרלי:
2KOH + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + 2H 2 O.
4. להגיב עם מלחיםיצירת מלח ובסיס חדשים:
2NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4.
5. מסוגל להתפרק למים ולתחמוצת בסיסית בחימום:
Cu (OH) 2 \u003d CuO + H 2 O.
יש לך שאלות? רוצים לדעת עוד על קרנות?
לקבלת עזרת מורה דרך - הירשמו.
השיעור הראשון חינם!
אתר, עם העתקה מלאה או חלקית של החומר, נדרש קישור למקור.
לאחר קריאת המאמר, תוכלו להפריד חומרים למלחים, חומצות ובסיסים. המאמר מתאר מהו ה-pH של תמיסה, אילו תכונות משותפות יש לחומצות ובסיסים.
כמו מתכות ולא מתכות, חומצות ובסיסים הם הפרדה של חומרים לפי תכונות דומות. התיאוריה הראשונה של חומצות ובסיסים הייתה שייכת למדען השוודי Arrhenius. חומצה Arrhenius היא מחלקה של חומרים שבתגובה עם מים, מתפרקים (מתפרקים) ויוצרים קטיון מימן H+. בסיסי Arrhenius בתמיסה מימית יוצרים OH - אניונים. התיאוריה הבאה הוצעה ב-1923 על ידי המדענים ברונסטד ולורי. תיאוריית Brønsted-Lowry מגדירה חומצות כחומרים המסוגלים לתרום פרוטון בתגובה (קטיון מימן נקרא פרוטון בתגובות). בסיסים, בהתאמה, הם חומרים המסוגלים לקבל פרוטון בתגובה. פעיל הרגע הזהתיאוריה - תיאוריית לואיס. תורת לואיס מגדירה חומצות כמולקולות או יונים המסוגלים לקבל צמדי אלקטרונים, ובכך ליצור אדדוקטים של לואיס (אדדוקט הוא תרכובת שנוצרת על ידי שילוב שני מגיבים מבלי ליצור תוצרי לוואי).
בכימיה אנאורגנית, ככלל, בחומצה הם מתכוונים לחומצה ברונסטד-לאורי, כלומר, חומרים המסוגלים לתרום פרוטון. אם הם מתכוונים להגדרה של חומצה לואיס, אז בטקסט חומצה כזו נקראת חומצה לואיס. כללים אלה תקפים עבור חומצות ובסיסים.
דיסוציאציה
דיסוציאציה היא תהליך התפוררות של חומר ליונים בתמיסות או בהמסה. לדוגמה, הפירוק של חומצה הידרוכלורית הוא פירוק של HCl ל- H + ו- Cl -.
תכונות של חומצות ובסיסים
הבסיסים נוטים להיות סבוניים למגע, בעוד שחומצות נוטות לטעם חמוץ.
כאשר בסיס מגיב עם קטיונים רבים, נוצר משקע. כאשר חומצה מגיבה עם אניונים, בדרך כלל משתחרר גז.
חומצות נפוצות:
H 2 O, H 3 O +, CH 3 CO 2 H, H 2 SO 4, HSO 4 -, HCl, CH 3 OH, NH 3
בסיסים נפוצים:
OH - , H 2 O, CH 3 CO 2 - , HSO 4 - , SO 4 2 - , Cl -
חומצות ובסיסים חזקים וחלשים
חומצות חזקות
חומצות כאלה שמתפרקות לחלוטין במים, ומייצרות קטיוני מימן H + ואניונים. דוגמה לחומצה חזקה היא חומצה הידרוכלורית HCl:
HCl (פתרון) + H 2 O (l) → H 3 O + (פתרון) + Cl - (פתרון)
דוגמאות לחומצות חזקות: HCl, HBr, HF, HNO 3, H 2 SO 4, HClO 4
רשימה של חומצות חזקות
- HCl - חומצה הידרוכלורית
- HBr - מימן ברומיד
- HI - מימן יודיד
- HNO 3 - חומצה חנקתית
- HClO 4 - חומצה פרכלורית
- H 2 SO 4 - חומצה גופרתית
חומצות חלשות
ממיסים במים רק חלקית, למשל, HF:
HF (פתרון) + H2O (l) → H3O + (פתרון) + F - (פתרון) - בתגובה כזו, יותר מ-90% מהחומצה אינו מתנתק:
= < 0,01M для вещества 0,1М
ניתן להבחין בין חומצות חזקות וחלשות על ידי מדידת מוליכות של תמיסות: המוליכות תלויה במספר היונים, ככל שהחומצה חזקה יותר, כך היא מפורקת יותר, לכן, ככל שהחומצה חזקה יותר, המוליכות גבוהה יותר.
רשימה של חומצות חלשות
- HF הידרופלואורית
- H 3 PO 4 זרחני
- H 2 SO 3 גופרתי
- H 2 S מימן גופרתי
- H 2 CO 3 פחם
- H 2 SiO 3 סיליקון
בסיסים חזקים
בסיסים חזקים מתנתקים לחלוטין במים:
NaOH (פתרון) + H 2 O ↔ NH 4
בסיסים חזקים כוללים הידרוקסידים של מתכות מהקבוצה הראשונה (אלקלינים, מתכות אלקליות) והשנייה (terrenes אלקליין, מתכות אדמה אלקליין).
רשימה של בסיסים חזקים
- NaOH נתרן הידרוקסיד (סודה קאוסטית)
- KOH אשלגן הידרוקסיד (אשלג קאוסטי)
- LiOH ליתיום הידרוקסיד
- Ba(OH) 2 בריום הידרוקסיד
- Ca(OH) 2 סידן הידרוקסיד (סיד מושפל)
בסיסים חלשים
בתגובה הפיכה בנוכחות מים, הוא יוצר OH - יוני:
NH 3 (פתרון) + H 2 O ↔ NH + 4 (פתרון) + OH - (פתרון)
רוב הבסיסים החלשים הם אניונים:
F - (פתרון) + H 2 O ↔ HF (פתרון) + OH - (פתרון)
רשימה של בסיסים חלשים
- Mg(OH) 2 מגנזיום הידרוקסיד
- Fe (OH) 2 ברזל (II) הידרוקסיד
- Zn(OH) 2 אבץ הידרוקסיד
- NH 4 OH אמוניום הידרוקסיד
- Fe (OH) 3 ברזל (III) הידרוקסיד
תגובות של חומצות ובסיסים
חומצה חזקה ובסיס חזק
תגובה כזו נקראת נטרול: אם כמות הריאגנטים מספיקה כדי לנתק לחלוטין את החומצה והבסיס, התמיסה שתתקבל תהיה ניטרלית.
דוגמא:
H 3 O + + OH - ↔ 2H 2 O
בסיס חלש וחומצה חלשה
מבט כללי על התגובה:
בסיס חלש (פתרון) + H 2 O ↔ חומצה חלשה (פתרון) + OH - (פתרון)
בסיס חזק וחומצה חלשה
הבסיס מתנתק לחלוטין, החומצה מתנתקת חלקית, לתמיסה המתקבלת יש תכונות בסיס חלשות:
HX (פתרון) + OH - (פתרון) ↔ H 2 O + X - (פתרון)
חומצה חזקה ובסיס חלש
החומצה מתנתקת לחלוטין, הבסיס אינו מתנתק לחלוטין:
פירוק מים
דיסוציאציה היא פירוק של חומר למולקולות המרכיבות אותו. התכונות של חומצה או בסיס תלויות בשיווי המשקל הקיים במים:
H 2 O + H 2 O ↔ H 3 O + (פתרון) + OH - (פתרון)
K c = / 2
קבוע שיווי המשקל של מים ב-t=25°: K c = 1.83⋅10 -6 , מתקיים גם השוויון הבא: = 10 -14 , הנקרא קבוע הדיסוציאציה של המים. עבור מים טהורים = = 10 -7, ומכאן -lg = 7.0.
ערך זה (-lg) נקרא pH - הפוטנציאל של מימן. אם pH< 7, то вещество имеет кислотные свойства, если pH >7, אז לחומר יש תכונות בסיסיות.
שיטות לקביעת pH
שיטה אינסטרומנטלית
מד pH של מכשיר מיוחד הוא מכשיר שהופך את ריכוז הפרוטונים בתמיסה לאות חשמלי.
אינדיקטורים
חומר שמשנה צבע בטווח מסוים של ערכי pH בהתאם לחומציות התמיסה, באמצעות מספר אינדיקטורים, אתה יכול להשיג תוצאה מדויקת למדי.
מלח
מלח הוא תרכובת יונית שנוצרת על ידי קטיון שאינו H + ואניון שאינו O 2- . בתמיסה מימית חלשה, מלחים מתנתקים לחלוטין.
כדי לקבוע את תכונות החומצה-בסיס של תמיסת מלח, יש צורך לקבוע אילו יונים קיימים בתמיסה ולשקול את תכונותיהם: יונים ניטרליים הנוצרים מחומצות ובסיסים חזקים אינם משפיעים על ה-pH: לא משתחררים יוני H + או OH - במים. לדוגמה, Cl - , NO - 3 , SO 2- 4 , Li + , Na + , K + .
אניונים הנוצרים מחומצות חלשות מציגים תכונות אלקליות (F - , CH 3 COO - , CO 2- 3), קטיונים בעלי תכונות אלקליות לא קיימים.
לכל הקטיונים, למעט מתכות מהקבוצה הראשונה והשנייה, יש תכונות חומציות.
פתרון חיץ
פתרונות השומרים על ה-pH שלהם כאשר מוסיפים כמות קטנה של חומצה חזקה או בסיס חזק מורכבות בדרך כלל מ:
- תערובת של חומצה חלשה, המלח המתאים ובסיס חלש
- בסיס חלש, מלח מתאים וחומצה חזקה
כדי להכין תמיסת חיץ של חומציות מסוימת, יש צורך לערבב חומצה חלשה או בסיס עם המלח המתאים, תוך התחשבות:
- טווח pH שבו תמיסת החיץ תהיה יעילה
- הקיבולת של תמיסה היא כמות החומצה החזקה או הבסיס החזק שניתן להוסיף מבלי להשפיע על ה-pH של התמיסה.
- לא אמורות להתרחש תגובות לא רצויות שעלולות לשנות את הרכב התמיסה
מִבְחָן:
לפני שנדון בתכונות הכימיות של בסיסים והידרוקסידים אמפוטריים, בואו נגדיר בבירור מה זה?
1) בסיסים או הידרוקסידים בסיסיים כוללים הידרוקסידי מתכת במצב חמצון +1 או +2, כלומר. הנוסחאות שלהן כתובות או כ-MeOH או כ-Me(OH) 2 . עם זאת, ישנם יוצאי דופן. לכן, הידרוקסידים Zn (OH) 2, Be (OH) 2, Pb (OH) 2, Sn (OH) 2 אינם שייכים לבסיסים.
2) הידרוקסידים אמפוטריים כוללים הידרוקסידי מתכת במצב חמצון +3, +4, ולחלופין, הידרוקסידים Zn (OH) 2, Be (OH) 2, Pb (OH) 2, Sn (OH) 2. הידרוקסידי מתכת במצב חמצון +4 אינם נמצאים בהקצאות USE, ולכן הם לא ייחשבו.
תכונות כימיות של בסיסים
כל הבסיסים מחולקים ל:
נזכיר כי בריליום ומגנזיום אינם מתכות אדמה אלקליות.
בנוסף להיותם מסיסים במים, אלקליות מתנתקות היטב גם בתמיסות מימיות, בעוד שלבסיסים בלתי מסיסים יש דרגת ניתוק נמוכה.
הבדל זה במסיסות וביכולת להתנתק בין אלקליות והידרוקסידים בלתי מסיסים מוביל, בתורו, להבדלים ניכרים בתכונות הכימיות שלהם. אז, במיוחד, אלקליות הן תרכובות יותר פעילות מבחינה כימית ולעיתים קרובות מסוגלים להיכנס לתגובות שבסיסים בלתי מסיסים לא נכנסים אליהם.
תגובה של בסיסים עם חומצות
אלקליים מגיבים עם כל החומצות, אפילו חלשות מאוד ובלתי מסיסות. לדוגמה:
בסיסים בלתי מסיסים מגיבים כמעט עם כל החומצות המסיסות, אל תגיבו עם חומצה סיליקית בלתי מסיסה:
יש לציין שגם בסיסים חזקים וחלשים עם הנוסחה הכללית של הצורה Me (OH) 2 יכולים ליצור מלחים בסיסיים עם חוסר חומצה, למשל:
אינטראקציה עם תחמוצות חומצה
אלקליים מגיבים עם כל התחמוצות החומציות ליצירת מלחים ולעתים קרובות מים:
בסיסים בלתי מסיסים מסוגלים להגיב עם כל תחמוצות החומצה הגבוהות יותר המתאימות לחומצות יציבות, למשל, P 2 O 5, SO 3, N 2 O 5, עם היווצרות של מלחים בינוניים1:
בסיסים בלתי מסיסים בצורת Me (OH) 2 מגיבים בנוכחות מים עם פחמן דו חמצני אך ורק עם יצירת מלחים בסיסיים. לדוגמה:
Cu(OH) 2 + CO 2 = (CuOH) 2 CO 3 + H 2 O
עם דו תחמוצת הסיליקון, בשל האינרטיות יוצאת הדופן שלו, רק הבסיסים החזקים ביותר, אלקליים, מגיבים. במקרה זה נוצרים מלחים רגילים. התגובה אינה ממשיכה עם בסיסים בלתי מסיסים. לדוגמה:
אינטראקציה של בסיסים עם תחמוצות אמפוטריות והידרוקסידים
כל הבסיסים מגיבים עם תחמוצות אמפוטריות והידרוקסידים. אם התגובה מתבצעת על ידי מיזוג של תחמוצת אמפוטרית או הידרוקסיד עם אלקלי מוצק, תגובה כזו מובילה להיווצרות מלחים נטולי מימן:
אם משתמשים בתמיסות מימיות של אלקליות, נוצרים מלחי הידרוקסו מורכבים:
במקרה של אלומיניום, בפעולת עודף של אלקלי מרוכז, במקום מלח Na, נוצר מלח Na 3:
האינטראקציה של בסיסים עם מלחים
כל בסיס מגיב עם כל מלח רק אם מתקיימים שני תנאים בו זמנית:
1) מסיסות של תרכובות מוצא;
2) נוכחות של משקעים או גז בין תוצרי התגובה
לדוגמה:
יציבות תרמית של בסיסים
כל האלקליות, למעט Ca(OH) 2, עמידים לחום ונמסים ללא פירוק.
כל הבסיסים הבלתי מסיסים, כמו גם Ca (OH) 2 מעט מסיס, מתפרקים בעת חימום. טמפרטורת הפירוק הגבוהה ביותר של סידן הידרוקסיד היא בערך 1000 מעלות צלזיוס:
להידרוקסידים בלתי מסיסים יש טמפרטורות פירוק נמוכות בהרבה. כך, למשל, הידרוקסיד של נחושת (II) מתפרק כבר בטמפרטורות מעל 70 מעלות צלזיוס:
תכונות כימיות של הידרוקסידים אמפוטריים
אינטראקציה של הידרוקסידים אמפוטריים עם חומצות
הידרוקסידים אמפוטריים מגיבים עם חומצות חזקות:
הידרוקסידי מתכת אמפוטריים במצב חמצון +3, כלומר. סוג Me (OH) 3, אין להגיב עם חומצות כגון H 2 S, H 2 SO 3 ו- H 2 CO 3 בשל העובדה שמלחים שעלולים להיווצר כתוצאה מתגובות כאלה נתונים להידרוליזה בלתי הפיכה ל- הידרוקסיד אמפוטרי מקורי וחומצה מתאימה:
אינטראקציה של הידרוקסידים אמפוטריים עם תחמוצות חומצה
הידרוקסידים אמפוטריים מגיבים עם תחמוצות גבוהות יותר, המתאימות לחומצות יציבות (SO 3, P 2 O 5, N 2 O 5):
הידרוקסידי מתכת אמפוטריים במצב חמצון +3, כלומר. סוג Me (OH) 3, אל תגיב עם תחמוצות חומצה SO 2 ו-CO 2.
אינטראקציה של הידרוקסידים אמפוטריים עם בסיסים
מבין הבסיסים, הידרוקסידים אמפוטריים מגיבים רק עם אלקליות. במקרה זה, אם משתמשים בתמיסה מימית של אלקלי, נוצרים מלחי הידרוקסו מורכבים:
וכאשר הידרוקסידים אמפוטריים מתמזגים עם אלקליות מוצקות, מתקבלים אנלוגים נטול מים שלהם:
אינטראקציה של הידרוקסידים אמפוטריים עם תחמוצות בסיסיות
הידרוקסידים אמפוטריים מגיבים כאשר הם מתמזגים עם תחמוצות של מתכות אלקליות ואדמה אלקליין:
פירוק תרמי של הידרוקסידים אמפוטריים
כל ההידרוקסידים האמפוטריים אינם מסיסים במים וכמו כל הידרוקסידים הבלתי מסיסים, מתפרקים כאשר הם מחוממים לתחמוצת ולמים המתאימים.
אחד מהמעמדים של חומרים אנאורגניים מורכבים הוא בסיסים. אלו הן תרכובות הכוללות אטומי מתכת וקבוצת הידרוקסיל, אשר ניתן לפצל בעת אינטראקציה עם חומרים אחרים.
מִבְנֶה
הבסיסים עשויים להכיל קבוצת הידרוקסו אחת או יותר. הנוסחה הכללית לבסיסים היא Me (OH) x. אטום המתכת הוא תמיד אחד, ומספר קבוצות ההידרוקסיל תלוי בערכיות המתכת. במקרה זה, הערכיות של קבוצת OH היא תמיד I. לדוגמה, בתרכובת NaOH, ערכיות הנתרן שווה ל-I, ולכן יש קבוצת הידרוקסיל אחת. בבסיס של Mg (OH) 2, הערכיות של מגנזיום היא II, Al (OH) 3, הערכיות של אלומיניום היא III.
מספר קבוצות ההידרוקסיל יכול להשתנות בתרכובות עם מתכות בעלות ערכיות משתנה. לדוגמה, Fe (OH) 2 ו-Fe (OH) 3. במקרים כאלה, ערכיות מצוינת בסוגריים אחרי השם - הידרוקסיד של ברזל (II), הידרוקסיד של ברזל (III).
תכונות גשמיות
המאפיין והפעילות של הבסיס תלויים במתכת. רוב הבסיסים הם מוצקים לבנים חסרי ריח. עם זאת, מתכות מסוימות מעניקות לחומר צבע אופייני. לדוגמה, CuOH הוא צהוב, Ni(OH) 2 הוא ירוק בהיר, Fe(OH) 3 הוא אדום-חום.
אורז. 1. אלקליים במצב מוצק.
סוגים
יסודות מסווגים לפי שני קריטריונים:
- לפי מספר קבוצות OH- חומצה אחת ורב חומצה;
- על ידי מסיסות במים- אלקליות (מסיסות) ובלתי מסיסות.
אלקליים נוצרים על ידי מתכות אלקליות - ליתיום (Li), נתרן (Na), אשלגן (K), רובידיום (Rb) וצסיום (Cs). בנוסף, מתכות אדמה אלקליות - סידן (Ca), סטרונציום (Sr) ובריום (Ba) הן בין המתכות הפעילות היוצרות אלקליות.
אלמנטים אלה מהווים את היסודות הבאים:
- LiOH;
- NaOH;
- RbOH;
- CsOH;
- Ca(OH)2;
- Sr(OH) 2;
- Ba(OH)2.
כל הבסיסים האחרים, למשל, Mg (OH) 2, Cu (OH) 2, Al (OH) 3, אינם מסיסים.
בדרך אחרת, בסיסים נקראים בסיסים חזקים, ובלתי מסיסים נקראים בסיסים חלשים. במהלך ניתוק אלקטרוליטי, אלקליים מוותרים במהירות על קבוצת ההידרוקסיל ומגיבים מהר יותר עם חומרים אחרים. בסיסים לא מסיסים או חלשים פחות פעילים, בגלל אל תתרום קבוצת הידרוקסיל.
אורז. 2. סיווג בסיסים.
מקום מיוחד בשיטתיות של חומרים אנאורגניים תופסים הידרוקסידים אמפוטריים. הם מקיימים אינטראקציה גם עם חומצות וגם עם בסיסים, כלומר. להתנהג כמו אלקלי או חומצה בהתאם לתנאים. אלה כוללים Zn(OH) 2 , Al(OH) 3 , Pb(OH) 2 , Cr(OH) 3 , Be(OH) 2 ובסיסים אחרים.
קַבָּלָה
הבסיסים מתקבלים בדרכים שונות. הפשוטה ביותר היא האינטראקציה של מתכת עם מים:
Ba + 2H 2 O → Ba (OH) 2 + H 2.
אלקליים מתקבלים כתוצאה מאינטראקציה של תחמוצת עם מים:
Na 2 O + H 2 O → 2NaOH.
בסיסים בלתי מסיסים מתקבלים כתוצאה מאינטראקציה של אלקליות עם מלחים:
CuSO 4 + 2NaOH → Cu(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4 .
תכונות כימיות
התכונות הכימיות העיקריות של הבסיסים מתוארות בטבלה.
|
תגובות |
מה נוצר |
דוגמאות |
|
עם חומצות |
מלח ומים. בסיסים בלתי מסיסים מגיבים רק עם חומצות מסיסות. |
Cu(OH) 2 ↓ + H 2 SO 4 → CuSO 4 + 2H 2 O |
|
פירוק בטמפרטורה גבוהה |
תחמוצת מתכת ומים |
2Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + 3H 2 O |
|
עם תחמוצות חומציות (אלקליים מגיבים) |
NaOH + CO 2 → NaHCO 3 |
|
|
עם לא מתכות (אלקליים נכנסים) |
מלח ומימן |
2NaOH + Si + H 2 O → Na 2 SiO 3 + H 2 |
|
החלף עם מלחים |
הידרוקסיד ומלח |
Ba(OH) 2 + Na 2 SO 4 → 2NaOH + BaSO 4 ↓ |
|
אלקליינים עם כמה מתכות |
מלח ומימן מורכבים |
2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2 |
בעזרת המחוון, מתבצעת בדיקה לקביעת המעמד של הבסיס. בעת אינטראקציה עם בסיס, הלקמוס הופך לכחול, הפנולפתלין הופך לארגמן וכתום המתיל הופך לצהוב.
אורז. 3. תגובת האינדיקטורים לעילה.
מה למדנו?
משיעור כימיה בכיתה ח' למדנו על התכונות, הסיווג והאינטראקציה של בסיסים עם חומרים אחרים. בסיסים הם חומרים מורכבים המורכבים ממתכת וקבוצת הידרוקסיל OH. הם מחולקים למסיס או אלקליין ובלתי מסיס. אלקליים הם בסיסים אגרסיביים יותר המגיבים במהירות עם חומרים אחרים. בסיסים מתקבלים על ידי תגובה של תחמוצת מתכת או מתכת עם מים, כמו גם על ידי תגובה של מלח ואלקלי. בסיסים מגיבים עם חומצות, תחמוצות, מלחים, מתכות ולא מתכות, ומתפרקים בטמפרטורות גבוהות.
חידון נושא
הערכת דוח
דירוג ממוצע: 4.5. סך הדירוגים שהתקבלו: 135.