Mangan i jego związki
Mangan jest srebrzystoszarym, twardym i kruchym metalem.W przyrodzie występuje w postaci minerałów, np.: minerał skład piroluzyt MnO 2 hausmanit Mn 3 O 4 braunit 3 Mn 2 O 3 · MnSiO 3 Konfiguracja elektronowa atomu manganu: [Ar] 4s 2 3d 5 . W związkach mangan występuje na stopniach utlenienia: II, IV, VI i VII. Konfigurację jonu manganu w zależności od stopnia utlenienia w związku przedstawiono poniżej....
Masa atomowa
to masa pojedynczego atomu wyrażona w atomowych jednostkach masy u.
Masa atomowa pierwiastka
Jest średnią ważoną mas atomowych izotopów, wynikającą z procentowej zawartości poszczególnych izotopów w naturalnej mieszaninie: Wartość masy atomowej izotopu (m1, m2, …) zaokrąglona do liczby całkowitej jest równa jego liczbie masowej. Większość pierwiastków występujących w przyrodzie stanowi mieszaninę dwóch lub więcej izotopów, np. najwięcej trwałych izotopów ma cyna, a po jednym trwałym izotopie mają np. glin, fluor, sód, fosfor. Na przykład miedź występuje w przyrodzie w...
Masa cząsteczkowa
to masa pojedynczej cząsteczki wyrażona w atomowych jednostkach masy u. Stanowi sumę mas atomowych wszystkich atomów wchodzących w skład cząsteczki.
Metale
Metale to substancje charakteryzujące się określonymi właściwościami fizycznymi, które są ściśle związane z występującym w metalach wiązaniem metalicznym. Większość metali w temperaturze pokojowej jest ciałami stałymi (wyjątek: rtęć) mającymi metaliczny połysk. Metale są twarde, kowalne, ciągliwe – te właściwości są związane z siłami utrzymującymi sieć krystaliczną. Substancje te są dobrymi przewodnikami prądu elektrycznego, co związane jest z przemieszczającą się chmurą elektronów...
Metameria (izomeria grup funkcyjnych)
Metameria to różny sposób połączenia atomów determinujący występowanie związków o różnych grupach funkcyjnych.
Metody otrzymywania
a) halogenowanie alkanów pod wpływem światła: b) halogenowanie węglowodorów aromatycznych pod wpływem katalizatora, np.: c) addycja cząsteczki X 2 do alkenów lub alkinów: d) addycja cząsteczki HX do alkenów lub alkinów (zgodnie z regułą Markownikowa):
Metody otrzymywania aldehydów
Najważniejszą metodą otrzymywania aldehydów jest katalityczne utlenianie alkoholi pierwszorzędowych, np.: Kolejną metodą jest utlenianie alkenów powietrzem w obecności jonów Cu 2+ (lubPd 2+ ), czyli tzw. proces Wackera , przedstawiony schematycznie: Reakcja Kuczerowa jest natomiast przykładem otrzymywania konkretnego aldehydu– etanalu: Poniżej podano schemat przemian chemicznych, w których etanal występuje jako substrat lub produkt.
Metody otrzymywania alkanów
a) reakcja Würtza, czyli działanie metalicznym sodem (lub litem) na halogenki alkilowe (schemat): jeżeli substratami są różne halogenki alkilowe, to powstaje mieszanina produktów jeżeli substratem jest określony halogenek alkilu, to powstaje jeden alkan posiadający zawsze parzystą liczbę atomów węgla w cząsteczce b) katalityczne uwodornienie alkenów lub alkinów:
Metody otrzymywania alkenów
a) odwodnienie, czyli eliminacja wody z alkoholu: eliminacja zgodnie z regułą Zajcewa Eliminacją nazywamy proces polegający na oderwaniu od sąsiadujących atomów węgla dwóch atomów lub grup atomów bez zastąpienia ich innymi podstawnikami, w wyniku czego rośnie krotność wiązania lub powstaje związek cykliczny. Reakcja eliminacji przebiega zgodnie z regułą Zajcewa. Reguła Zajcewa : atom wodoru odrywa się od atomu węgla związanego z mniejszą liczbą atomów wodoru. b)...
Metody otrzymywania alkinów
Odwodornienie alkanów i alkenów w obecności katalizatora podczas ogrzewania:
Metody otrzymywania alkoholi
a) reakcja halogenków alkilowych (X = Cl, Br, I) z mocnymi zasadami w środowisku wodnym: b) redukcja wodorem aldehydów lub ketonów w obecności katalizatora (np. Ni, Pd): c) uwodnienie alkenów (addycja wody) w obecności kwasów: addycja wody zachodzi zgodnie z regułą Markownikowa Znaną od dawna metodą otrzymywania alkoholu etylowego jest fermentacja alkoholowa cukru, którą sumarycznie można przedstawić równaniem:
Metody otrzymywania amidów
Amidy w zależności od rzędowości otrzymujemy różnymi sposobami: a) otrzymywanie I-rzędowych amidów w reakcji kwasu karboksylowego z amoniakiem, np.: b) otrzymywanie II-rzędowych amidów w reakcji kwasu karboksylowego z I-rzędową aminą, np.: c) otrzymywanie III-rzędowych amidów w reakcji kwasu karboksylowego z II-rzędową aminą, np.: Amidy powstają również w reakcji chlorków kwasowych i innych pochodnych kwasów w grupie funkcyjnej z amoniakiem, czyli w trakcie tzw....
Metody otrzymywania azotu
a) na skalę przemysłową – frakcjonowana destylacja skroplonego powietrza, b) na skalę laboratoryjną – np. poprzez rozkład azotanu(III) amonu:
Metody otrzymywania bezwodników kwasowych
Bezwodniki kwasów dikarboksylowych można otrzymać w czasie ich ogrzewania. Reakcja przebiega szczególnie łatwo, jeżeli powstają bezwodniki zbudowane z 5- lub 6- członowego pierścienia. W podobny sposób, czyli w trakcie łagodnego ogrzewania, można otrzymać bezwodnik kwasu ftalowego : Bezwodniki kwasów monokarboksylowych (proste i mieszane) otrzymuje się też w wyniku reakcji odpowiednich chlorków kwasowych z solami sodowymi odpowiednich kwasów, np.:
Metody otrzymywania chlorków kwasowych
Chlorki kwasowe powstają w reakcji kwasu karboksylowego z PCl 3 , PCl 5 lub SOCl 2 , np.:
Metody otrzymywania chlorowcokwasów
1) α-chlorowcokwasy otrzymuje się w bezpośredniej reakcji kwasu karboksylowego z cząsteczką X 2 (X 2 = Cl 2 , Br 2 ) w obecności fosforu jako katalizatora: 2) β-chlorowcokwasy (podobnie jak γ- lub δ-chlorowcokwasy) otrzymuje się w reakcjiaddycji cząsteczki HX do kwasu nienasyconego: Związki te są substancjami stałymi, których rozpuszczalność w wodzie maleje ze wzrostem masy molowej.
Metody otrzymywania eterów
a) odwodnienie alkoholi (wysoka temperatura, stężony H 2 SO 4 ): dla eterów symetrycznych b) reakcja halogenków alkilowych z alkoholanami lub fenolanami sodu (synteza Williamsona) dla eterów niesymetrycznych alifatycznych lub alifatyczno-aromatycznych dla halogenków pierwszorzędowych uzyskuje się dużą wydajność reakcji
Metody otrzymywania etynu
Reakcja karbidu z wodą Piroliza metanu Poniżej podano schemat zawierający liczne przemiany chemiczne, w których etyn (acetylen) stanowi substrat.
Metody otrzymywania kwasów
katalityczne utlenianie odpowiednich węglowodorów, np.: utlenianie aldehydów bądź ketonów, np.: utlenianie I-rzędowych alkoholi w obecności silnego utleniacza, np. K 2 Cr 2 O 7 : w reakcji tlenku węgla(II) i wody z węglowodorami nienasyconymi (dla niższych kwasów), np.:
Metody otrzymywania kwasów
a) w reakcji tlenków kwasowych z wodą, np.: b) w reakcji soli z mocnym kwasem, np.: c) w reakcji bezpośredniej syntezy z pierwiastków (dla kwasów beztlenowych), np.:
Metody otrzymywania metali
Czyste metale w bardzo niewielkich ilościach występują w stanie wolnym w skorupie ziemskiej, dlatego w przemyśle do otrzymywania metali stosuje się inne metody – głównie elektrolizę i aluminotermię. Elektroliza to proces zachodzący w elektrolizerze, na elektrodach, pod wpływem zewnętrznego napięcia. Proces ten polega na przepływie prądu przez roztwór substancji lub substancję stopioną, w wyniku czego na elektrodach wydzielają się odpowiednie pierwiastki lub związki chemiczne. Do...
Metody otrzymywania metanu
synteza metanu z pierwiastków w ściśle określonych warunkach: C + 2 H 2 --> CH 4 otrzymywanie metanu z gazu syntezowego: CO + 3 H 2 --> CH 4 + H 2 O hydroliza węgliku glinu: Al 4 C 3 + 12 H 2 O --> 3 CH 4 + 4 Al(OH) 3 reakcja węgliku glinu z kwasem solnym: Al 4 C 3 + 12 HCl 4 --> AlCl 3 + 3 CH 4 stapianie etanianu sodu z wodorotlenkiem sodu: CH 3 COONa + NaOH --> CH 4 + Na 2 CO 3
Metody otrzymywania soli
a) w reakcji kwasu z zasadą, np.: b) w reakcji metalu z kwasem, np.: c) w reakcji tlenku zasadowego z kwasem, np.: d) w reakcji tlenku kwasowego z zasadą, np.: e) w reakcji tlenku zasadowego z tlenkiem kwasowym, np.: f) w reakcji rozpuszczalnej w wodzie soli z kwasem, np.: g) w reakcji rozpuszczalnej w wodzie soli z zasadą, np.: h) w reakcji metalu z niemetalem, np.: Sole można też otrzymać w reakcjach, w których mocniejszy,...
Metody otrzymywania tioestrów
a) reakcja cząsteczki kwasu karboksylowego z odpowiednim tiolem: b) reakcja cząsteczki chlorku kwasowego z odpowiednim tiolem:
Metody otrzymywania tlenków
a) bezpośrednia synteza z pierwiastków, np.: b) termiczny rozkład niektórych soli kwasów tlenowych lub wodorotlenków, np.: c) utlenianie lub redukcja tlenków (dla pierwiastków, które tworzą tlenki na różnych stopniach utlenienia) w określonych warunkach, np. w obecności katalizatora: Do redukcji stosujemy np. wodór, węgiel lub metale (np. miedź):
Metody otrzymywania tlenu
W laboratorium – poprzez termiczny rozkład różnych związków, np.: Do celów specjalnych można tlen otrzymać w wyniku elektrolizy wody. W przemyśle – dzięki frakcjonowanej destylacji skroplonego powietrza. Tlen występuje w dwóch odmianach alotropowych: O 2 – cząsteczka dwuatomowa (ditlen, tlen), O 3 – cząsteczka trójatomowa (tritlen, ozon). Ozon jest gazem o specyficznym, ostrym zapachu. Występuje głównie w górnych warstwach atmosfery, tworząc warstwę zwaną...
Metody otrzymywania węglowodorów aromatycznych
Otrzymywanie benzenu: produkt destylacji smoły węglowej trimeryzacja etynu (znaczenie raczej historyczne): odwodornienie cykloheksanu:
Metody otrzymywania wodorków
a) bezpośrednia synteza, np.: b) inne wybrane przykłady, np.:
Metody otrzymywania wodorotlenków
a) w reakcji aktywnych metali z wodą, np.: b) w reakcji niektórych tlenków metali z wodą, np.: c) w reakcji niektórych zasadowych wodorków metali z wodą, np.: d) w reakcji niektórych soli z mocnymi zasadami, np.:
Metody rozdziału mieszanin
1. Odparowanie – metoda rozdziału mieszanin polegająca na przejściu w stan gazowy jednego ze składników mieszaniny, zwykle stosowana do rozdziału mieszaniny ciała stałego i cieczy. Odparowanie ciekłego składnika mieszaniny może zachodzić samoistnie lub być przyspieszone poprzez ogrzewanie mieszaniny. 2. Destylacja frakcjonowana – metoda służąca zwykle do rozdziału mieszaniny cieczy różniących się od siebie temperaturą wrzenia. Mieszanina cieczy jest ogrzewana. Kiedy...
Metody stosowane dla wybranych kwasów
działanie kwasem siarkowym(VI) na metanian sodu w celu otrzymania kwasu metanowego: katalityczne utlenianie etanalu do kwasu etanowego: fermentacja octowa, którą sumarycznie można zapisać: utlenianie metylobenzenu i etylobenzenu manganianem(VII) potasu w odpowiednim środowisku prowadzi do otrzymania kwasu benzoesowego, co przedstawiono schematycznie poniżej:
Miedź i jej związki
Miedź to miękki metal o barwie różowej, wykazujący dobrą kowalność i ciągliwość. Należy do bardzo dobrych przewodników ciepła i elektryczności. Występuje w przyrodzie w postaci minerałów, np.: minerał skład chalkozyn Cu 2 S kupryt Cu 2 O malachit Cu 2 CO 3 · Cu(OH) 2 Konfiguracja elektronowa atomu miedzi: [Ar] 4s 1 3d 10 . W związkach miedź występuje na stopniach utlenienia I i II. konfiguracja kationów...
Mikroogniwo Fe/Ni
Anodę stanowi żelazo, a katodę – nikiel; na elektrodach zachodzą następujące reakcje:
Mikroogniwo Fe/Zn
Anodę stanowi cynk, a katodę – żelazo; na elektrodach zachodzą następujące reakcje:
Mol
Mol to jednostka liczności materii – zawiera N A elementów materii. N A to liczba Avogadra wynosząca 6,02 · 1023 elementów. Liczba elementów (indywiduów chemicznych) zawarta w n molach substancji: n · N A Masa 1 mola substancji, czyli 6,02 · 1023 atomów lub cząsteczek, to masa molowa substancji. Symbolem masy molowej jest M, a jednostką g/mol . Masa 1 mola atomów substancji wyrażona w gramach (masa molowa) jest liczbowo równa masie atomowej wyrażonej w atomowych...
Monohalogenopochodne węglowodorów
Uczestniczą w licznych reakcjach chemicznych: a) tworzenie alkoholi w reakcji z KOH w środowisku wodnym (substytucja), np.: b) tworzenie alkenów w reakcji z KOH w środowisku alkoholowym, np.: c) tworzenie amin w reakcji z amoniakiem (substytucja), np.: d) tworzenie alkanów w reakcji Würtza z metalicznym sodem, np.: e) tworzenie alkilopochodnych benzenu w reakcji alkilowania Würtza i Fittiga, np.: f) tworzenie fenoli podczas zasadowej hydrolizy...
Monosacharydy
Do aldoz zawierających 5 atomów węgla w cząsteczce zalicza się np. D-rybozę i 2-deoksy-D-rybozę: Do aldoz zawierających 6 atomów węgla w cząsteczce zalicza się np. mannozę, glukozę i galaktozę: Analizując wzory niektórych monosacharydów można zauważyć, że np. D-glukozai D-mannoza, D-glukoza i D-galaktoza różnią się konfiguracją (położeniem) podstawników tylko przy jednym asymetrycznym atomie węgla. Taką szczególną parędiastereoizomerów nazywa się epimerami . Przykładem...
Możliwe procesy elektrodowe
Zakładając, że elektrolizę prowadzi się używając elektrod obojętnych (np. platyna) i poddano jej wodne roztwory elektrolitów, wymienimy poszczególne możliwe procesy elektrodowe