Związki nieorganiczne. Dorota Lewandowska, Anna Warchoł, Lidia Wasyłyszyn

Transkrypt

1 strona 1/7 Związki nieorganiczne Dorota Lewandowska, Anna Warchoł, Lidia Wasyłyszyn Treść podstawy programowej: Typy związków nieorganicznych: kwasy, zasady, wodorotlenki, dysocjacja jonowa, odczyn roztworu, ph w ujęciu jakościowym. Sole: reakcje substancji o właściwościach kwasowych z substancjami o właściwościach zasadowych, podstawowe właściwości i zastosowania wybranych soli. Zagadnienia do powtórki Budowa i podział kwasów. Wodorotlenki i zasady. Wzory i nazwy soli. Właściwości i zastosowanie wybranych kwasów, zasad i soli. Metody otrzymywania kwasów, zasad i soli. Dysocjacja elektrolityczna (jonowa) kwasów, zasad i soli. ph roztworu Kompendium wiedzy 1. Budowa i podział kwasów. Kwasy to związki chemiczne zbudowane z atomów wodoru i reszty kwasowej o ogólnym wzorze: H n R n atom wodoru reszta kwasowa liczba atomów wodoru (równa liczbowo wartościowości reszty kwasowej) W zależności od obecności atomów tlenu w reszcie kwasowej dzieli się je na tlenowe i beztlenowe.

2 strona /7 Nazwa kwasu Wzór sumaryczny Wzór strukturalny Kwasy beztlenowe Wzór i ładunek jonu reszty kwasowej chlorowodorowy (solny) HCl H Cl Cl H siarkowodorowy H S S H S Kwasy tlenowe azotowy(v) HN 3 N siarkowy(iv) H S 3 siarkowy(vi) H węglowy H C 3 fosforowy(v) H 3 P 4 S N 3 S S 3 C C 3 P P 4 3. Wodorotlenki i zasady. Wodorotlenki to krystaliczne ciała stałe zbudowane z kationu metalu i anionu wodorotlenkowego, które można opisać ogólnym wzorem: symbol atomu metalu M m (H) m { grupa wodorotlenowa wartościowość metalu Wodne roztwory wodorotlenków to zasady. kreślenie to nie jest używane w stosunku do wodorotlenków trudno rozpuszczalnych w wodzie.

3 strona 3/7 Przykłady ważnych zasad i wodorotlenków: NaH zasada sodowa, KH zasada potasowa Ca(H) zasada wapniowa Fe(H) wodorotlenek żelaza(iii) 3 Cu(H) wodorotlenek miedzi(ii) 3. Wzory i nazwy soli. Sole to związki chemiczne zbudowane z jonów metalu (lub jonu NH 4+, tzw. jonu amonowego) i jonów reszty kwasowej o ogólnym wzorze: Aby poprawnie zapisać wzór soli należy: M m nr n m napisać symbol metalu i wzór reszty kwasowej, zaznaczyć wartościowości metalu i reszty kwasowej, dobrać indeksy we wzorze metodą krzyżową, jeśli dobrane indeksy mają wspólny podzielnik to należy je uprościć. Nazwy soli składają się z dwóch części: nazwy reszty kwasowej (dla kwasów tlenowych mają końcówkę -an, a dla kwasów beztlenowych końcówkę -ek), nazwy metalu (jeżeli metal posiada więcej niż jedną wartościowość, należy to uwzględnić w nazwie). Przykłady: Wzór soli z zaznaczoną wartościowością Ca II Cl I Al III SII 3 Fe III (N 3 ) I 3 Cu II II Zn II 3 (P 4 )III Nazwa soli systematyczna (chemiczna) chlorek wapnia siarczek glinu azotan(v) żelaza(iii) siarczan(vi) miedzi(ii) fosforan(v) cynku

4 strona 4/7 4. Właściwości i zastosowanie wybranych kwasów, zasad i soli. Kwas chlorowodorowy (solny) HCl stężony to bezbarwna, dymiącą ciecz o ostrym, duszącym zapachu, posiada właściwości żrące. Jako rozcieńczony roztwór występuje w soku żołądkowym ułatwiając procesy trawienne. Jest powszechnie stosowany w laboratoriach chemicznych oraz różnych gałęziach przemysłu - farmaceutycznym, chemicznym, włókienniczym. Kwas siarkowy(vi) H stężony to gęsta, oleista ciecz, higroskopijna, o silnie żrących właściwościach. Ma dużą gęstość, prawie dwa razy większą od gęstości wody - jego rozcieńczanie wymaga dużej ostrożności. W przypadku tego kwasu słuszne jest hasło: Pamiętaj chemiku młody, wlewaj zawsze kwas do wody!. Rozpuszczaniu towarzyszy wydzielanie ciepła. Powoduje zwęglenie substancji organicznych. Kwas siarkowy(vi) ma bardzo duże znaczenie w wielu gałęziach przemysłu, mówi się o nim krew przemysłu chemicznego. Najważniejsze to przemysł petrochemiczny, farmaceutyczny, tworzyw sztucznych, nawozów sztucznych. Kwas azotowy(v) HN 3 stężony to ciecz bezbarwna, reaguje z metalami szlachetnymi, zmienia zabarwienie białek na kolor żółty. Stosowany jest między innymi do wyrobu materiałów wybuchowych, tworzyw sztucznych oraz nawozów sztucznych. Kwas fosforowy(v) H 3 P 4 stosowany jest w przemyśle farmaceutycznym i spożywczym. Jest składnikiem coca-coli. Kwas węglowy H C 3 słaby, nietrwały kwas, jego rozcieńczony roztwór obecny jest w napojach gazowanych, nasycanych tlenkiem węgla(iv). Wodorotlenek sodu NaH ciało stałe, barwy białej o właściwościach higroskopijnych, dobrze rozpuszcza się w wodzie. Jego stężony roztwór ma właściwości żrące, dlatego nazwa zwyczajowa soda żrąca. Jest powszechnie stosowany w laboratoriach chemicznych, do produkcji mydła i środków piorących oraz w wielu gałęziach przemysłu. Wodorotlenek wapnia Ca(H) nasycony roztwór wodny to woda wapienne, wykrywa tlenek węgla(iv), w postaci zawiesiny to mleko wapienne, służy do bielenia ścian, drzewek (ponieważ ma właściwości bakteriobójcze), w postaci miękkiego ciała stałego to wapno gaszone, składnik zaprawy murarskiej. Chlorek sodu NaCl biała, krystaliczna substancja powszechnie stosowana w gospodarstwie domowym. Azotan(V) potasu KN 3 biała, krystaliczna substancja, podobnie jak inne sole azotowe(v) stosowana jest do produkcji nawozów sztucznych, dawniej w gospodarstwie domowym służyła do peklowania (konserwowania) mięsa. Węglan wapnia CaC 3 biała substancja będąca składnikiem skał wapiennych, niezastąpiona w budownictwie do otrzymywania wapna palonego.

5 strona 5/7 5. Metody otrzymywania kwasów, zasad i soli. Kwasy beztlenowe otrzymuje się przez rozpuszczenie w wodzie gazu, który jest związkiem wodoru z odpowiednim niemetalem. wodór + niemetal = kwas beztlenowy H gaz + Cl gaz = HCl gaz (chlorowodór, po rozpuszczeniu w wodzie kwas chlorowodorowy, zwany też solnym) H gaz + S c. stałe = H S gaz (siarkowodór, po rozpuszczeniu w wodzie kwas siarkowodorowy) Kwasy tlenowe otrzymuje się w reakcji wody z odpowiednim tlenkiem niemetalu. tlenek niemetalu + woda = kwas tlenowy S = H S 3 S 3 = H C H C 3 P H = 4H 3 P 4 Wodorotlenki litowców i berylowców (zasady) otrzymuje się w rekcji metalu lub tlenku metalu z wodą. metal + woda = zasada + wodór Na = NaH tlenek metalu + woda = zasada Ca = Ca(H) Sole można otrzymać wieloma sposobami: Metal nieszlachetny + kwas = sól + wodór Mg + HCl = MgCl tlenek metalu + kwas = sól + woda Ca + HCl = MgCl zasada + kwas = sól + woda NaH = Na + H reakcja zobojętniania

6 strona 6/7 zasada + tlenek niemetalu = sól (kwasu tlenowego) KH + S 3 = K + woda sól (kwasu metal + niemetal = beztlenowego) Mg + S = MgS + woda kwas + sól = inna sól + inny kwas HCl + AgN 3 = HN 3 + AgCl zasada + sól = inna sól + NaH + CuCl = NaCl + Cu(H) inna zasada sól (1) + sól () = sól (3) + sól (4) BaCl + Na = NaCl + Ba 6. Dysocjacja elektrolityczna kwasów, zasad i soli. Wodne roztwory kwasów, wodorotlenków i soli przewodzą prąd elektryczny. Związki te są więc elektrolitami. Przepływ prądu przez te roztwory możliwy jest dzięki obecności w nich jonów, które powstają w wyniku rozpadu elektrolitów pod wpływem wody. Proces taki nazywa się dysocjacją elektrolityczną. Kwasy dysocjują na kationy wodoru i aniony reszty kwasowej H n R n H + + R n- HCl H + + Cl HN 3 H + + N 3 H H + + Zasady dysocjują na kationy metalu i aniony wodorotlenkowe M(H) m M m+ + mh - KH K + + H Ca(H) Ca + + H Sole dysocjują na kationy metalu i aniony reszty kwasowej M n R m n M m+ + m R n- MgCl Mg + + Cl Fe(N 3 ) 3 Fe N 3 Al ( ) 3 Al

7 strona 7/7 7. ph roztworu Jedną z właściwości roztworu jest jego odczyn. Miarą odczynu roztworu jest ph DCZYN KWASWY ph < 7 nadają go roztworowi kationy wodoru H+ BJĘTNY ph = 7 wykazuje go roztwór, w którym liczba jonów H+ i H- jest jednakowa ZASADWY ph > 7 nadają go roztworowi aniony wodorotlenkowe H- Skala ph ph ZABARWIENIE PAPIERKA LAKMUSWEG DCZYN RZTWRU SILNIE KWAŚNY SŁAB KWAŚNY BJĘTNY SŁAB ZASADWY SILNIE ZASADWY Ważne pojęcia: Dysocjacja elektrolityczna to rozpad elektrolitu na jony pod wpływem wody. Elektrolit to substancja, która po rozpuszczeniu w wodzie przewodzi prąd elektryczny. Higroskopijność - zdolność pochłaniania pary wodnej z otoczenia. Jon to atom lub grupa atomów obdarzona ładunkiem elektrycznym. Jon obdarzony ładunkiem dodatnim to kation, jon obdarzony ładunkiem ujemnym to anion. Reakcja zobojętniania (neutralizacji) to reakcja kwasu z zasadą, w której kationy wodorowe neutralizują aniony wodorotlenkowe. Wskaźniki chemiczne indykatory, substancje, które zmieniają swoje zabarwienie w zależności od środowiska. Wskaźnik Kolor wskaźnika w roztworze: kwasowym obojętnym zasadowym ranż metylowy czerwony pomarańczowy żółty Fenoloftaleina bezbarwny bezbarwny malinowy Papierek uniwersalny czerwony żółty niebieski