Teorie kwasów i zasad
Teoria jonowa Arrheniusa
Kwas: związek, który w roztworach wodnych dysocjuje na kationy wodoru H + i anion reszty kwasowej Zasada: związek, który w roztworach wodnych dysocjuje na kation metalu i aniony wodorotlenkowe OH –
Teoria protolityczna Brönsteda-Lowry’ego
Kwas: protonodawca, czyli substancja (cząsteczka, jon) zdolna do oddawania protonu, np.HCl, H 2 O, CH 3 COOH, H 3 O + , NH 4 + , HSO 4 – , HCO 3 – Zasada: protonobiorca, czyli substancja (cząsteczka, jon) zdolna do pobierania protonu, np.NH 3 , CH 3 NH 2 , H2O, CH 3 COO – , CO 3 2– Sprzężone pary kwas – zasada: kwas = zasada + proton transfer protonu Im mocniejszy kwas, tym słabsza sprzężona z nim zasada. H 2 O + H 2 O = H 3 O + + OH – NH 3 + NH 3 = NH 4 + + NH 2 – H 2...
Teoria elektronowa Lewisa
Kwas to atom, cząsteczka lub jon przyjmujący parę elektronową (akceptor), czyli kwas ma właściwości elektronoakceptorowe: BF 3 , H + ,Cu 2 + (np. niecałkowicie zapełniona powłoka zewnętrzna). Zasada to atom, cząsteczka lub jon dostarczający parę elektronową (donor), czyli zasada ma właściwości elektronodonorowe (ma wolną parę elektronową): H 2 O, NH 3 , Cl – , CN – . W tym przypadku reakcja pomiędzy kwasem i zasadą jest reakcją, w której powstaje wiązanie koordynacyjne, czyli odbywa...
Jak doświadczalnie potwierdzić obecność kwasu w układzie reagującym?
Należy zastosować odpowiedni wskaźnik kwasowo-zasadowy, np. użyć oranżu metylowego, który w kwasach przyjmuje barwę czerwoną lub nanieść za pomocą bagietki szklanej (pręcika) kroplę roztworu kwasu na uniwersalny papierek wskaźnikowy, który zabarwi się na czerwono.
Teoria jonowa Arrheniusa
Założenia teorii Arrheniusa: Kwas : związek, który w roztworach wodnych dysocjuje tworząc kationy wodoru H + . Zasada : związek, który w roztworach wodnych dysocjuje tworząc aniony wodorotlenkowe OH–.
Nomenklatura
Nazwy systematyczne ałunów tworzy się, podając nazwę reszty kwasowej, czyli siarczan(VI), a następnie – w kolejności alfabetycznej – nazwy jonów metali wchodzących w skład cząsteczki soli; w dalszej kolejności podajemy wyraz „woda” poprzedzony myślnikiem, a na końcu – zawartość wody hydratacyjnej w cząsteczce ałunu. Nazwy ałunów to zwykle nazwy zwyczajowe, złożone ze słowa „ałun” oraz nazw metali, wchodzących w skład soli, połączonych łącznikiem. Jako pierwszą podaje się nazwę metalu...
Teoria elektronowa Lewisa
Założenia teorii Lewisa: Kwas to atom, cząsteczka lub jon przyjmujący parę elektronową (akceptor). Kwas ma właściwości elektronoakceptorowe np. posiada niecałkowicie zapełnioną powłokę zewnętrzną: BF 3 , H + , Cu 2 + . Zasada to atom, cząsteczka lub jon dostarczający parę elektronową (donor). Zasada ma właściwości elektronodonorowe (ma wolną parę elektronową): H 2 O, NH 3 , Cl – , CN – . Między kwasem a zasadą przebiega reakcja zobojętniania, w wyniku której tworzy się tzw....
Nazwy wybranych ałunów i ich zastosowanie
ałun zastosowanie glinowo-potasowy do produkcji farb, klejów, garbowania skóry glinowo-sodowy do produkcji farb chromowo-potasowy do produkcji farb, garbowania skóry, w fotografii żelazowo-amonowy do produkcji farb Charakterystyczną cechą ałunów jest to, że są izomorficzne, czyli wykazują strukturalne podobieństwo a ich kryształy są barwne. Wszystkie ałuny w określonych warunkach krystalizują w tej samej postaci...
Właściwości chemiczne
Większość wodorotlenków reaguje z kwasami i tlenkami kwasowymi: Wodorotlenki amfoteryczne charakteryzują się tym, że reagują zarówno z kwasami, jaki zasadami. Wodorotlenek glinu reaguje z zasadą sodową, (reakcja zachodzi w roztworze wodnym) tworząc związek o wzorze Na[Al(OH) 4 ], a przy dużym nadmiarze NaOH tworzy się Na 3 [Al(OH) 6 ]. Otrzymane związki koordynacyjne poddane w odpowiednich warunkach procesowi usuwania wody w etapie końcowym utworzą bezwodne gliniany.
Tlenki obojętne
(nie reagujące z wodą, kwasami, zasadami): np. CO, N 2 O, NO Niektóre tlenki metali ulegają termicznemu rozkładowi, np.:
Nomenklatura
Nazwy systematyczne tlenków tworzy się zazwyczaj w oparciu o stopień utlenienia pierwiastka. Obok wyrazu tlenek pojawia się nazwa metalu bądź niemetalu w dopełniaczu. Stopień utlenienia zapisujemy w nawiasie na końcu nazwy (cyfra rzymska). Stopień utlenienia opuszczamy, jeżeli pierwiastek występuje tylko na jednym, określonym stopniu utlenienia.
Sole
Sole to związki, które w stanie stałym zbudowane są z kationów metali (wyjątek– jon NH 4 + ) i anionów reszt kwasowych.
Tlenki
Tlenki to związki metali lub niemetali z tlenem. W związkach tych tlen występuje na –II stopniu utlenienia.
Związki koordynacyjne
W skład związków koordynacyjnych wchodzą: - jon/atom centralny , np.: - ligandy, którymi mogą być obojętne cząsteczki, np. H 2 O (akwa), NH 3 (amina), CO(karbonyl), NO (nitrozyl) lub jony, np. OH– (hydrokso), Cl– (chloro), F– (fluoro),SCN– (tiocyjaniano), CN– (cyjano) Ligandy (donory pary elektronowej) łączą się z jonem centralnym (akceptor pary elektronowej) za pomocą wiązań koordynacyjnych. Liczba ligandów bezpośrednio połączonych z atomem centralnym to liczba...
Nadtlenki i ponadtlenki
Do innych połączeń tlenu z pierwiastkami zaliczamy: nadtlenki , w których tlen występuje na –I stopniu utlenienia, ponadtlenki , w których tlen występuje na –½ stopniu utlenienia. Niektóre metale aktywne podczas spalania w powietrzu tworzą nadtlenki i ponadtlenki, np.: Uwaga: tlenek potasu nie powstaje w wyniku bezpośredniej syntezy z pierwiastków Uwaga: tlenek sodu nie powstaje w wyniku bezpośredniej syntezy z pierwiastków
Sposoby klasyfikacji wodorotlenków
wodorotlenki zasadowe : czyli te, które po rozpuszczeniu w wodzie tworzą zasady (wodorotlenki metali 1 i 2 grupy bez berylu); reagują z kwasami i tlenkami kwasowymi wodorotlenki amfoteryczne : np. Be(OH) 2 , Al(OH) 3 , Zn(OH) 2 ; wodorotlenki te reagują zarówno z mocnymi kwasami, jak i mocnymi zasadami; zazwyczaj: osady mocne elektrolity :wodorotlenki metali 1 i 2 grupy bez berylu słabe elektrolity : czyli pozostałe wodorotlenki (niewielka ilość wodorotlenku,...
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,...
Hydraty
Hydraty to inaczej związki uwodnione. Na przykład sole w stanie stałym mają wbudowane w sieć krystaliczną cząsteczki wody (tzw. woda krystalizacyjna): Charakterystyczną cechą hydratów jest to, że ich barwa zależy od istnienia hydratowanych kationów metalu, a jej zmiany następują podczas ogrzewania kryształów hydratu lub w obecności H 2 SO 4 stęż ., np.: bezwodny chlorek kobaltu(II) CoCl 2 ma barwę niebieską, chłonąc wodę z powietrza przechodzi w hydrat CoCl 2 · 2 H 2 O o...
Jak doświadczalnie potwierdzić charakter amfoteryczny wodorotlenku?
Świeżo strącony wodorotlenek należy podzielić na dwie części – do pierwszej dodać mocnej zasady, a do drugiej mocnego kwasu. Rozpuszczenie osadu w obu próbach potwierdza charakter amfoteryczny. Niektóre wodorotlenki ulegają rozkładowi w podwyższonej temperaturze, np. Mocne zasady mogą w odpowiednich warunkach reagować z metalami, które posiadają ujemny standardowy potencjał elektrody. Wodorotlenki tych metali mają charakter amfoteryczny:
Wodorotlenki
Wodorotlenki to związki chemiczne, w skład których wchodzi grupa wodorotlenowa –OH lub jon wodorotlenkowy OH–. Nie należy utożsamiać pojęć wodorotlenek i zasada. Pamiętając o powyższej definicji oraz o tym, że zasady to związki, które w reakcji z wodą tworzą jony OH–, stwierdza się, że np. zasadą nie jest prawie nierozpuszczalny w wodzie wodorotlenek berylu. KOH jest natomiast zasadą i wodorotlenkiem. Praktycznie każda zasada jest wodorotlenkiem, ale nie każdy wodorotlenek może...
Ałuny
Ałuny to inaczej sole podwójne, ale są również solami uwodnionymi. Ałuny to podwójne siarczany(VI) metalu jedno- i trójwartościowego o ogólnym wzorze: We wzorach pojawiają się poszczególne elementy składowe – oddzielone kropką –w następującej kolejności: a) siarczany(VI) zapisane w kolejności alfabetycznej pierwszych symboli b) woda
Jak zmienia się moc kwasu?
W okresie moc kwasów tlenowych (niemetal na najwyższym stopniu utlenienia) rośnie W okresie moc kwasów beztlenowych rośnie W grupie moc kwasów tlenowych (niemetal na najwyższym stopniu utlenienia) maleje W grupie moc kwasów beztlenowych rośnie
Doświadczalne potwierdzienie charakteru chemicznego danego tlenku
Należy przeprowadzić reakcje tego tlenku z kwasem i zasadą, a następnie sprawdzić, czy tlenek ten rozpuszcza się w wodzie*. Tlenek, który reaguje z kwasami, a nie reaguje z zasadami, posiada charakter zasadowy. Tlenek, który reaguje z zasadami, a nie reaguje z kwasami, posiada charakter kwasowy. Tlenki te zazwyczaj reagują z wodą tworząc odpowiednio zasadę (tlenek zasadowy) lub kwas (tlenek kwasowy). Tlenki reagujące zarówno z kwasami, jak i zasadami posiadają charakter amfoteryczny....
Kwasy
Kwasy to związki, które – zgodnie z teorią Arrheniusa – w roztworze wodnym dysocjują na kationy wodoru i aniony reszt kwasowych.
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):
Teoria protolityczna Brønsteda–Lowry’ego
Założenia teorii Brønsteda–Lowry’ego: Kwas : protonodawca, czyli substancja (cząsteczka, jon) zdolna do oddawania protonu, np. HCl, H 2 O, CH 3 COOH, H 3 O + , NH 4 + , HSO 4 – , HCO 3 – . Zasada : protonobiorca, czyli substancja (cząsteczka, jon) zdolna do pobierania protonu, np. NH 3 , CH 3 NH 2 , H 2 O, CH 3 COO – , CO 3 2– . Reakcja pomiędzy kwasem a zasadą, w czasie której odbywa się transfer protonu, jest przykładem reakcji protolitycznej. Każdej zasadzie (NH 3...
Tlenki amfoteryczne
(reagujące z mocnymi kwasami i mocnymi zasadami): np. Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , SnO 2 ,PbO 2 , ZnO, CuO, BeO Uwaga: powstający w czasie pasywacji glinu tlenek stanowi określoną odmianę tego związku, odporną na działanie stężonych kwasów i zasad. Tlenki amfoteryczne nie reagują z wodą:
Tlenki zasadowe
(reagujące z kwasami): tlenki te tworzą metale z grup 1, 2 (bez berylu) oraz np. Tl 2 O 3 , SnO, Bi 2 O 3 , MnO, CrO Jeżeli tlenek zasadowy reaguje z wodą, to tworzy się odpowiednia zasada, np.:
Hydroksosole
Nazwy systematyczne hydroksosoli tworzy się, podając nazwy anionów wymienione w kolejności alfabetycznej i nazwę kationu. Jeżeli w cząsteczce znajduje się więcej niż jedna grupa –OH, np. dwie, to wyraz wodorotlenek poprzedza się przedrostkiem di. We wzorze aniony podaje się w kolejności alfabetycznej ich pierwszych symboli.
Nomenklatura
Sposoby klasyfikacji kwasów
tlenowe, np. H 2 CO 3 , H 3 PO 4 beztlenowe, np. HCl jednoprotonowe, np. HNO 2 wieloprotonowe, np. H 2 SO 4 silnie utleniające (utleniaczem są atomy NV, SVI), np. kwas azotowy(V), stężony kwas siarkowy(VI) słabo utleniające (utleniaczem są atomy HI), np. HCl trwałe, np. H 2 SO 4 , HNO 3 , H 3 PO 4 nietrwałe, np. H 2 CO 3 , H 2 SO 3 , HNO 2 elektrolity mocne, np. HCl, HBr, HI,H 2 SO 4 , HNO 3 elektrolity słabe, np. H 2 S, HF,...
Nazwy systematyczne wybranych kwasów
wzór kwasu nazwa kwasu anion reszty kwasowej nazwa soli pochodzącej od danego kwasu HNO 2 kwas azotowy(III) NO 2 – azotan(III) HNO 3 kwas azotowy(V) NO 3 – azotan(V) H 2 SO 4 kwas siarkowy(VI) SO 4 2– siarczan(VI) H 2 CO 3 kwas węglowy CO 3 2– węglan H 2 SO 3 kwas siarkowy(IV) SO 3 2– siarczan(IV) HCl kwas chlorowodorowy (solny) Cl –...
Wybrane sole i metody ich otrzymywania
nazwa związku wzór związku sposób otrzymywania azotan(V) sodu NaNO 3 Na 2 O + 2 HNO 3 --> 2 NaNO 3 + H 2 O fosforan(V) sodu Na 3 PO 4 3 NaOH + H 3 PO 4 --> Na 3 PO 4 + 3 H 2 O chloran(VII) potasu KClO 4 K 2 O + Cl 2 O 7 --> 2 KClO 4 węglan wapnia CaCO 3 Ca(OH) 2 + CO 2 --> CaCO 3 + H 2 O chlorek wodorotlenek wapnia CaOHCl Ca(OH) 2 + HCl --> CaOHCl + H 2 O...
Jak określić moc kwasu?
a) należy sprawdzić w tablicach wartość stałej dysocjacji kwasu: kwas K a1 K a2 HNO 2 7,08 · 10 –4 – HNO 3 bardzo duża – H 2 SO 3 1,2 · 10 –2 6,61 · 10 –8 H 2 SO 4 bardzo duża 1 · 10 –2 b) zastosować empiryczne reguły Paulinga do porównywania mocy kwasów tlenowych. Każdy kwas tlenowy można przedstawić ogólnym wzorem, gdzie R to atom centralny: Cząsteczkę kwasu siarkowego(VI) i...
Właściwości fizyczne i chemiczne wodorków
wodorki metali wodorki niemetali ciała stałe, zazwyczaj barwy białej zazwyczaj gazy charakter zasadowy i redukujący charakter zasadowy, kwasowy lub obojętny reagując z wodą tworzą zasady, np. CaH 2 + 2 H 2 O --> Ca(OH) 2 + 2 H 2 reagując z wodą tworzą kwasy, np. HCl, H 2 S, ale i zasady, np. NH 3
Sposoby klasyfikacji tlenków
ze względu na skład tlenki metali, np. Na 2 O, MgO tlenki niemetali, np. SO 2 , CO 2 ze względu na stan skupienia ciała stałe, np. MgO, SO 3 ciecze, np. H 2 O gazy, np. CO 2 , SO 2 ciałami stałymi są zazwyczaj tlenki metali;tlenki te charakteryzują się wysokimi temperaturami topnienia, a niektóre z nich (np. pierwiastków bloku d) posiadają charakterystyczną barwę. stosunkowo niewiele tlenków występuje w...
Tlenki kwasowe
(reagujące z zasadami): tlenki te tworzą zazwyczaj niemetale z grup 14, 15, 16, 17 oraz np. B 2 O 3 , CrO 3 , Mn 2 O 7 Jeżeli tlenek kwasowy reaguje z wodą, to tworzy się odpowiedni kwas, np.: Istnieją tlenki o charakterze kwasowym niereagujące z wodą, np.:
Jak doświadczalnie potwierdzić obecność zasady w układzie reagującym?
Należy zastosować odpowiedni wskaźnik kwasowo-zasadowy, np. użyć kroplę fenoloftaleiny, która w zasadach przyjmuje barwę malinową lub nanieść za pomocą bagietki szklanej (pręcika) kroplę roztworu wodorotlenku na uniwersalny papierek wskaźnikowy, który zabarwi się na niebiesko.
Nomenklatura
Tworząc nazwy systematyczne wodorotlenków, należy podać słowo „wodorotlenek” oraz nazwę metalu wchodzącego w skład wodorotlenku w formie dopełniacza. Kiedy metal może występować na więcej niż jednym stopniu utlenienia, należy za nazwą metalu, w nawiasie podać stopień utlenienia metalu w tym wodorotlenku. wzór nazwa NaOH wodorotlenek sodu Mg(OH) 2 wodorotlenek magnezu Al(OH) 3 wodorotlenek glinu Fe(OH) 3 wodorotlenek...
Wodorosole
Nazwy systematyczne wodorosoli tworzy się, podając nazwę reszty kwasowej, poprzedzonej przedrostkiem wodoro- i nazwy kationu wchodzącego w skład cząsteczki wodorosoli. Jeśli w cząsteczce znajduje się więcej niż jeden atom wodoru, np.dwa, to przedrostek wodoro- poprzedza się przedrostkiem di.
Reguły Paulinga
1. Mocniejszy jest ten kwas, który ma większą wartość m (czyli ma więcej atomów tlenu niezwiązanych z atomami wodoru), np.: ponieważ dla kwasu azotowego(V) m = 2 (NO 2 (OH)), a dla kwasu fosforowego(V) m = 1 (PO(OH 3 )). wartość m przykładowe kwasy moc kwasów m = 0 HClO, HBrO bardzo słabe kwasy m = 1 HClO 2 , HNO 2 , H 3 PO 4 umiarkowanie słabe kwasy m = 2 HClO 3 , HNO 3 , H 2 SO 4 umiarkowanie mocne kwasy...