Даны вещества хлорид калия хлороводород кислород этанол чем различаются


Даны вещества: хлорид калия, хлороводород

Даны вещества: хлорид калия, хлороводород, кислород, этанол. Чем отличаются эти вещества по своему строению и видам связи?

Хлорид калия (KCl)

  • Тип кристаллической решетки: ионная;
  • Вид химической связи ионная: ионная.

  • Хлороводород (HCl)
  • Тип кристаллической решетки: молекулярная;
  • Вид химической связи ионная: ковалентная полярная.

  • Кислород (O2)
  • Тип кристаллической решетки: молекулярная;
  • Вид химической связи ионная: ковалентная неполярная.

  • Этанол (C2H5OH)
  • Тип кристаллической решетки: молекулярная;
  • Вид химической связи ионная: ковалентная полярная (внутримолекулярная), водородная (межмолекулярная).
  • межмолекулярных и межатомных сил | Межмолекулярные силы

    Если бы не было межмолекулярных сил, вся материя существовала бы в виде газов, и нас бы здесь не было. Эта глава знакомит учащихся с новой концепцией, называемой межмолекулярной силой. Учащиеся легко запутаются в том, говорят ли они о связях или о межмолекулярных силах, особенно когда обсуждаются межмолекулярные силы в благородных газах. По этой причине вы должны попытаться использовать слово «связь» или «связь» для обозначения межатомных сил (то, что удерживает атомы вместе) и межмолекулярных сил для вещей, удерживающих молекулы вместе.Если научить учащихся обозначать связи и межмолекулярные силы на диаграммах молекул, это поможет им лучше понять терминологию.

    Эта тема возникает сразу после того, как учащиеся узнают об электроотрицательности и полярности, так что это хорошая глава, чтобы укрепить эти концепции и помочь учащимся увидеть использование электроотрицательности и полярности. Учащиеся должны хорошо понимать полярность и форму молекул, поскольку это поможет им определить виды возникающих межмолекулярных сил.

    Далее следует краткий обзор тем, затронутых в этой главе.

    • Что такое межмолекулярные и чем они отличаются от связей (межатомные силы).

      Эта тема знакомит учащихся с концепцией межмолекулярных сил. Введены пять различных типов межмолекулярных сил. Межмолекулярные силы - одна из основных причин того, что материя существует в разных состояниях (твердые тела, жидкости и газы). У газов нет межмолекулярных сил между частицами.По этой причине вы должны либо выбрать примеры, которые все находятся в жидком или твердом состоянии при комнатной температуре (эта температура наиболее знакома учащемуся), либо напомнить учащимся, что, хотя примеры могут быть газами, мы можем учитывать межмолекулярные силы между газами, когда они охлаждаются и становятся жидкими. Также важно проявлять осторожность, если вы используете благородные газы для объяснения индуцированных дипольных сил, поскольку технически эти силы не действуют между молекулами и могут запутать учащихся.

    • Физическое состояние и плотность.

      Хотя это указано как отдельный пункт в CAP, в этой книге он был использован для объяснения межмолекулярных сил. Твердые тела имеют самые сильные межмолекулярные силы между молекулами, и именно эти силы удерживают молекулы в жесткой форме. В жидкости межмолекулярные силы непрерывно разрушаются и реформируются, поскольку молекулы движутся и скользят друг по другу.

    • Кинетическая энергия и температура частиц.

      Эта тема также указана как отдельный пункт в CAP и используется для объяснения межмолекулярных сил. Эта тема связана с классом \ (\ text {10} \) (состояния вещества и кинетическая молекулярная теория), а также связана с главой \ (\ text {7} \) (идеальные газы).

    • Химия воды.

      Вторая половина этой главы посвящена более глубокому пониманию воды.Вода - уникальная жидкость во многих отношениях. Некоторые из этих свойств воды объясняются в этой части текста. Важно связать это с межмолекулярными силами и, в частности, с сильными водородными связями, которые обнаруживаются между молекулами воды.

    Мы видим материю в разных фазах вокруг нас. Воздух, которым мы дышим, - это газ, вода, которую вы пьете, - жидкость, а стул, на котором вы сидите, - твердое тело. В этой главе мы рассмотрим одну из причин, по которой материя существует как твердое тело и жидкость.

    В предыдущей главе мы обсудили различные силы, которые существуют между атомами (межатомные силы). Когда атомы соединяются друг с другом, они образуют молекулы, и эти молекулы, в свою очередь, обладают силами, связывающими их вместе. Эти силы известны как межмолекулярные силы , .

    Межмолекулярные силы позволяют нам определить, какие вещества могут растворяться в каких других веществах и каковы точки плавления и кипения веществ.Без межмолекулярных сил, удерживающих молекулы вместе, мы бы не существовали.

    Обратите внимание, что в этой главе мы будем использовать термин «молекула», поскольку все рассматриваемые нами соединения ковалентно связаны и не существуют в виде гигантских сетей (вспомните из степени \ (\ text {10} \), что существует три типа связывание: металлическое, ионное и ковалентное). Иногда вы встретите термин простая молекула. Это ковалентная молекулярная структура.

    4.1 Межмолекулярные и межатомные силы (ESBMM)

    Межмолекулярные силы

    Межмолекулярные силы - это силы, действующие между молекулами.{-} \)). Молекула называется диполем .

    Дипольная молекула - это молекула, имеющая два (ди) полюса. Один конец молекулы слегка положительный, а другой - слегка отрицательный. Мы можем очень просто изобразить это как овал с одной положительной стороной и одной отрицательной. Однако на самом деле молекулы выглядят не так, они больше похожи на изображения на рис. 4.1.

    Рисунок 4.1: Другое представление дипольных молекул. Красная область - немного отрицательная, а синяя - слегка положительная.

    Важно помнить, что только потому, что связи внутри молекулы полярны, сама молекула не обязательно может быть полярной. Форма молекулы также может влиять на ее полярность. Несколько примеров приведены в таблице 4.1, чтобы освежить вашу память. Обратите внимание, что мы показали тетраэдрические молекулы со всеми концевыми атомами, расположенными \ (\ text {90} \) \ (\ text {°} \) друг к другу (т.е. плоские или двумерные), но на самом деле форма трехкомпонентная. мерный.

    Молекула

    Химическая формула

    Связь между атомами

    Форма молекулы

    Полярность молекулы

    9108

    \ (\ text {H} _ {2} \)

    Неполярный ковалентный

    Неполярный

    Хлористый водород

    \ (\ text { HCl} \)

    Полярный ковалентный

    Полярный

    Тетрафторид углерода

    \ (\ text {CF} _ {4} \)

    02 Полярный ковалентный

    Неполярный

    Трифторметан

    \ (\ text {CHF} _ {3} \)

    9000 2 Полярный ковалентный

    Полярный

    Таблица 4.1: Полярность в молекулах с различными атомными связями и молекулярными формами.

    Типы межмолекулярных сил (ESBMN)

    Важно уметь распознать, полярны или неполярны молекулы в веществе, потому что это будет определять, какой тип межмолекулярных сил существует. Это важно для объяснения свойств вещества.

    1. Ионодипольные силы

      Как следует из названия, этот тип межмолекулярной силы существует между ионом и дипольной (полярной) молекулой.{-} \)) притягивается к слабоположительным атомам водорода. Эти межмолекулярные силы ослабляют ионные связи между ионами натрия и хлорида, так что хлорид натрия растворяется в воде (рис. 4.2).

      Рисунок 4.2: Ионно-дипольные силы в растворе хлорида натрия.

      Это упрощенная диаграмма для выделения областей положительного и отрицательного заряда. Когда хлорид натрия растворяется в воде, это можно более точно представить как:

    2. Ионно-дипольные силы

      Подобно ионно-дипольным силам, эти силы существуют между ионами и неполярными молекулами.{2 +} \) ионы. Кислород (\ (\ text {O} _ {2} \)) притягивается к этим ионам за счет индуцированных ионами дипольных сил.

    3. Диполь-дипольные силы

      Когда одна дипольная молекула входит в контакт с другой дипольной молекулой, положительный полюс одной молекулы будет притягиваться к отрицательному полюсу другой, и таким образом молекулы будут удерживаться вместе (рис. 4.3). Примеры материалов / веществ, которые удерживаются вместе диполь-дипольными силами: \ (\ text {HCl} \), \ (\ text {SO} _ {2} \) и \ (\ text {CH} _ {3} \ текст {Cl} \).

      Рисунок 4.3: Две дипольные молекулы удерживаются вместе силой притяжения между их противоположно заряженными полюсами.

      Одним из частных случаев этого является водородная связь.

    4. Наведенные дипольные силы

      Эти межмолекулярные силы также иногда называют «лондонскими силами», «мгновенными дипольными» силами или «дисперсионными» силами.

      Мы знаем, что, хотя углекислый газ является неполярной молекулой, мы все же можем заморозить его (и мы также можем заморозить все другие неполярные вещества). Это говорит нам о том, что в таких молекулах должна быть какая-то сила притяжения (молекулы могут быть только твердыми телами или жидкостями, если есть силы притяжения, стягивающие их вместе). Эта сила известна как индуцированная дипольная сила.

      В неполярных молекулах электронный заряд обычно распределен равномерно, но возможно, что в определенный момент времени электроны могут быть распределены неравномерно (помните, что электроны всегда движутся по своим орбиталям).У молекулы будет временный диполь . Другими словами, каждый конец молекул имеет небольшой заряд, положительный или отрицательный. Когда это происходит, молекулы, находящиеся рядом друг с другом, очень слабо притягиваются друг к другу. Эти силы присутствуют в галогенах (например, \ (\ text {F} _ {2} \) и \ (\ text {I} _ {2} \)) и в других неполярных молекулах, таких как углекислый газ и углерод. четыреххлористый.

      Все ковалентные молекулы обладают индуцированными дипольными силами. Для неполярных ковалентных молекул эти силы являются единственными межмолекулярными силами.Для полярных ковалентных молекул в дополнение к индуцированным дипольным силам обнаруживаются диполь-дипольные силы.

      Когда благородные газы конденсируются, межмолекулярные силы, удерживающие жидкость вместе, являются индуцированными дипольными силами.

    5. Дипольно-дипольные силы

      Этот тип силы возникает, когда молекула с диполем индуцирует диполь в неполярной молекуле. Это похоже на индуцированную ионами дипольную силу.Примером такого типа силы является хлороформ (\ (\ text {CHCl} _ {3} \)) в четыреххлористом углероде (\ (\ text {CCl} _ {4} \)).

    На следующем изображении показаны типы межмолекулярных сил и типы соединений, которые приводят к этим силам.

    Рисунок 4.4: Типы межмолекулярных сил. Прямоугольники представляют тип соединения, а линии - тип силы.

    Последние три силы (диполь-дипольные силы, дипольные дипольные силы и индуцированные дипольные силы) иногда вместе известны как силы Ван-дер-Ваальса.Теперь рассмотрим более подробно частный случай диполь-дипольных сил.

    Водородные связи

    Как следует из названия, этот тип межмолекулярной связи включает атом водорода. Когда молекула содержит атом водорода, ковалентно связанный с сильно электроотрицательным атомом (\ (\ text {O} \), \ (\ text {N} \) или \ (\ text {F} \)), этот тип межмолекулярной силы может произойти. Сильно электроотрицательный атом на одной молекуле притягивает атом водорода на соседней молекуле.

    Например, молекулы воды удерживаются вместе водородными связями между атомом водорода одной молекулы и атомом кислорода другой (рис: водородные связи).Водородные связи представляют собой относительно сильную межмолекулярную силу и сильнее других диполь-дипольных сил. Однако важно отметить, что водородные связи слабее, чем ковалентные и ионные связи, которые существуют между атомами .

    Не путайте водородные связи с настоящими химическими связями. Водородная связь - это пример случая, когда ученый назвал что-то, полагая, что это одно, тогда как на самом деле это было другое. В этом случае сила водородных связей заставила ученых думать, что это на самом деле химическая связь, хотя на самом деле это просто межмолекулярная сила.

    Рисунок 4.5: Два представления, показывающие водородные связи между молекулами воды: модель заполнения пространства и структурная формула.

    Разница между межмолекулярными и межатомными силами (ESBMP)

    Важно понимать, что существует разница между типами взаимодействий, которые происходят в молекулах, и типами, которые происходят между молекулами. В предыдущей главе мы сосредоточились на взаимодействиях между атомами. Они известны как межатомные силы или химические связи.Мы также более подробно изучили ковалентные молекулы.

    Помните, что ковалентная связь имеет разность электроотрицательностей менее \ (\ text {2,1} \). Ковалентные молекулы имеют ковалентные связи между своими атомами. Силы Ван-дер-Ваальса возникают только в ковалентных молекулах. Мы можем показать межатомные и межмолекулярные силы между ковалентными соединениями схематически или на словах. Межмолекулярные силы возникают между молекулами и не затрагивают отдельные атомы. Межатомные силы - это силы, которые удерживают атомы в молекулах вместе.Рисунок 4.5 показывает это.

    Межатомные силы Межмолекулярные силы
    Атомы или молекулы Силы между атомами Силы между молекулами
    Сила сил Сильные силы Относительно слабые силы
    Расстояние между атомами или молекулами Очень короткие расстояния Большие расстояния, чем связи

    Таблица 4.2: Различия между межатомными и межмолекулярными силами.

    Рассмотренные примеры по межмолекулярным силам содержат большой объем информации в первом шаге. Возможно, вам придется напомнить учащимся, как определять полярность молекул. Для этого вы можете использовать проработанные примеры в атомарных комбинациях как быстрое освежение темы. На тестах и ​​экзаменах учащиеся должны уметь быстро определять полярные или неполярные молекулы, и поэтому они должны хорошо владеть этим навыком.

    Рабочий пример 1: Межмолекулярные силы

    Какие межмолекулярные силы присутствуют в четыреххлористом углероде (\ (\ text {CCl} _ {4} \))?

    Подумайте, что вы знаете о молекуле.

    Углерод имеет электроотрицательность \ (\ text {2,5} \). Хлор имеет электроотрицательность \ (\ text {3,0} \). Разница в электроотрицательности углерода и хлора равна \ (\ text {1,0} \) (вспомните раздел об электроотрицательности в предыдущей главе). Мы также знаем, что связь между углеродом и хлором полярна.

    Также из предыдущей главы мы знаем, что четыреххлористый углерод представляет собой тетраэдрическую молекулу (вспомните форму молекулы). Четыреххлористый углерод является симметричным и в целом неполярным.

    Теперь решите, какой это случай

    Четыреххлористый углерод неполярен, поэтому единственная возможная сила - это индуцированный диполь .

    Рабочий пример 2: Межмолекулярные силы

    Какие межмолекулярные силы присутствуют в следующем растворе: хлорид натрия в воде?

    Подумайте, что вы знаете о молекулах

    Натрия хлорид ионный. (разница электроотрицательностей равна \ (\ text {2,1} \)).Вода имеет полярные связи (разница электроотрицательностей равна \ (\ text {1,4} \)). Вода - полярная молекула (ее молекулярная форма изогнута или угловата).

    Теперь решите, какой это случай

    Это ионное вещество, взаимодействующее с полярным веществом. Это взаимодействие представляет собой ион-дипольную силу .

    Зарегистрируйтесь, чтобы получить стипендию и возможности карьерного роста. Используйте практику Сиявулы, чтобы получить наилучшие возможные оценки.

    Зарегистрируйтесь, чтобы получить доступ к своему будущему. Упражнение 4.1.

    фтороводород (\ (\ text {HF} \))

    Фтористый водород - полярная ковалентная молекула.(Он линейный, а не симметричный.) Таким образом, тип межмолекулярной силы - диполь-дипольные силы.

    метан (\ (\ text {CH} _ {4} \))

    Метан - неполярная ковалентная молекула. (Он тетраэдрический и симметричный.) Таким образом, тип межмолекулярной силы - индуцированные дипольные силы.

    хлорид калия в аммиаке (\ (\ text {KCl} \) in \ (\ text {NH} _ {3} \))

    Хлорид калия - ионное соединение.Аммиак - полярная ковалентная молекула. (Оно тригонально-пирамидальное, а не симметричное.) Итак, тип межмолекулярной силы - ионно-дипольные силы.

    Криптон - благородный газ. Итак, тип межмолекулярной силы - индуцированные дипольные силы.

    Понимание межмолекулярных сил (ESBMQ)

    Типы межмолекулярных сил, возникающих в веществе, будут влиять на его свойства, такие как его фаза , точка плавления и точка кипения .Вы должны помнить из кинетической теории материи (см. Степень \ (\ text {10} \)), что фаза вещества определяется тем, насколько сильны силы между его частицами. Чем слабее силы, тем более вероятно, что вещество существует в виде газа. Это связано с тем, что частицы могут перемещаться далеко друг от друга, поскольку они не очень прочно удерживаются вместе. Если силы очень велики, частицы удерживаются вместе в твердую структуру. Помните также, что температура материала влияет на энергию его частиц.Чем больше энергии у частиц, тем больше у них шансов преодолеть силы, удерживающие их вместе. Это может вызвать изменение фазы.

    Ниже показаны три фазы воды. Обратите внимание, что мы показываем двухмерные фигуры, хотя на самом деле они трехмерны.

    Рисунок 4.6: Три фазы воды.
    Действие межмолекулярных сил

    Следующие пять экспериментов исследуют влияние различных физических свойств (испарение, поверхностное натяжение, растворимость, точка кипения и капиллярность) веществ и определяют, как эти свойства связаны с межмолекулярными силами.Каждый эксперимент будет смотреть на разные свойства.

    В эту главу включен формальный эксперимент по действию межмолекулярных сил. В этом эксперименте слушатели исследуют, как межмолекулярные силы влияют на испарение, поверхностное натяжение, растворимость, точки кипения и капиллярность. Некоторые из используемых веществ (жидкость для снятия лака (в основном ацетон, если вы используете разновидность без ацетона), метилированные спирты (смесь метанола и этанола), масло (в основном неполярный углеводород), глицерин (довольно сложный органическая молекула)) являются довольно сложными веществами, и учащиеся могут не обладать навыками, необходимыми для определения типов действующих здесь межмолекулярных сил.Вы должны направлять учащихся в этом и рассказывать им о межмолекулярных силах этих веществ.

    Вы можете помочь учащимся определить силу межмолекулярных сил, сказав им, что более крупные молекулы обладают более сильными межмолекулярными силами, чем более мелкие. Это часто является важным фактором при определении того, какое вещество имеет самые сильные межмолекулярные силы.

    Этот эксперимент разделен на пять экспериментов. Каждый эксперимент фокусируется на разных свойствах и показывает, как это свойство связано с межмолекулярными силами.Учащимся часто бывает нелегко увидеть небольшие различия между некоторыми из выбранных молекул, и поэтому им нужно использовать комбинацию экспериментальных результатов и знаний о силе межмолекулярной силы, чтобы попытаться предсказать, что может произойти. Каждый эксперимент заканчивается выводом о том, что нужно найти, чтобы направлять учащихся.

    Очень важно работать в хорошо вентилируемом помещении (в помещении с большим потоком воздуха), особенно при работе с метанолом и этанолом. Многие из используемых веществ (особенно жидкость для снятия лака, этанол и метиловый спирт) легко воспламеняются, поэтому при нагревании этих веществ необходимо соблюдать осторожность.Учащимся рекомендуется использовать электрическую плиту, а не горелку Бунзена, чтобы нагревать эти вещества, поскольку это снижает риск возгорания. При проведении химических экспериментов также очень важно следить за тем, чтобы ваши ученики не бегали, не пытались пить химические вещества, не ели и не пили в лаборатории, не бросали химические вещества в других учащихся и в целом действовали в ответственный и безопасный способ. Инструкции по безопасной экспериментальной работе можно найти в главе по научным навыкам из класса \ (\ text {10} \).

    Эффекты межмолекулярных сил: Часть \ (\ text {1} \)

    Цель

    Для исследования испарения и определения связи между испарением и межмолекулярными силами.

    Аппарат

    Для этого эксперимента вам понадобятся следующие предметы:

    • этанол, вода, жидкость для снятия лака (ацетон), метилированный спирт

    • чаши для выпаривания (или неглубокие бассейны)

    Метод

    1. Поместите \ (\ text {20} \) \ (\ text {ml} \) каждого вещества в отдельные чашки для выпаривания.
    2. Осторожно переместите каждое блюдо в теплое (солнечное) место.
    3. Отметьте уровень жидкости в каждой посуде перманентным маркером. Сделайте несколько отметок в разных местах вокруг блюда. Если перманентный маркер оставляет пятно, а не заметный след, осторожно протрите край блюда и повторите попытку.
    4. Наблюдайте за каждой посудой каждую минуту и ​​отметьте, какая жидкость испаряется быстрее всего.

    Результаты

    Запишите свои результаты в таблицу ниже.Вам не нужно измерять уровень жидкости, а просто напишите, насколько упал уровень (например, для воды, которую вы можете написать, не заметили никакого снижения уровня, или для этанола вы можете написать, что почти вся жидкость испарилась) ,

    Вещество Уровень жидкости после \ (\ text {1} \) \ (\ text {min} \) \ (\ text {2} \) \ (\ text {min} \) \ (\ text {3} \) \ (\ text {min} \) \ (\ text {4} \) \ (\ text {min} \) \ (\ text {5} \) \ (\ text {min} \)
    Этанол
    Вода
    Жидкость для снятия лака
    Метилированные спирты

    Обсуждение и заключение

    Вы должны обнаружить, что вода испаряется дольше всех.Вода имеет сильные межмолекулярные силы (водородные связи). Этанол (\ (\ text {CH} _ {3} \ text {CH} _ {2} \ text {OH} \)) и метилированные спирты (в основном этанол (\ (\ text {CH} _ {3} \ text {CH} _ {2} \ text {OH} \)) с небольшим количеством метанола (\ (\ text {CH} _ {3} \ text {OH} \))) оба имеют водородные связи, но они немного слабее, чем водородные связи в воде. Жидкость для снятия лака (ацетон (\ (\ text {CH} _ {3} \ text {COCH} _ {3} \))) имеет только диполь-дипольные силы и поэтому быстро испаряется.

    Вещества с более слабыми межмолекулярными силами испаряются быстрее, чем вещества с более сильными межмолекулярными силами.

    Эффекты межмолекулярных сил: Часть \ (\ text {2} \)

    Цель

    Для исследования поверхностного натяжения и определения связи между поверхностным натяжением и межмолекулярными силами.

    Аппарат

    Для этого эксперимента вам понадобятся следующие предметы:

    • вода, растительное масло (подсолнечное масло), глицерин, жидкость для снятия лака (ацетон), метиловый спирт

    • маленькие стеклянные мензурки или стеклянные мерные цилиндры

    • небольшой кусок стекла или прозрачного пластика (примерно \ (\ text {5} \) \ (\ text {cm} \) by \ (\ text {5} \) \ (\ text {cm} \).)

    Метод

    1. Поместите примерно \ (\ text {50} \) \ (\ text {ml} \) каждого указанного вещества в отдельные небольшие химические стаканы или мерные цилиндры.
    2. Обратите внимание на форму мениска. (Это уровень жидкости). Обратите внимание, что происходит по краям, где жидкость касается стекла. (Вы можете добавить несколько капель пищевого красителя в каждое вещество, чтобы увидеть мениск.)
    3. Теперь поместите каплю вещества на небольшой кусок стекла. Обратите внимание на форму капли.

    Результаты

    Запишите свои результаты в таблицу ниже. Вам просто нужно дать качественный результат (то есть то, что вы видите в эксперименте).

    Глицерин
    Вещество Форма мениска Форма капли
    Вода
    Масло
    Глицерин
    Метилированные спирты

    Обсуждение и заключение

    Мениск для всех этих веществ должен быть вогнутым (т.е.е. по краям выше, чем в середине). Это потому, что силы, удерживающие вместе молекулы в веществе, слабее, чем притяжение между веществом и стеклом трубки.

    Вы также должны были заметить, что вода, масло и глицерин имеют тенденцию образовывать капли, а жидкость для снятия лака и метилированные спирты - нет. Сильные межмолекулярные силы помогают удерживать вещество вместе, в то время как более слабые не удерживают молекулы в su

    .

    Различные реакции галогенов

    На этот раз мы можем говорить только о реакциях хлора, брома и йода. Где бы у вас ни были растворы, фтор вступает в реакцию с водой.

    Хлор и бром являются достаточно сильными окислителями, чтобы окислять ионы железа (II) до ионов железа (III). При этом хлор восстанавливается до хлорид-ионов; бром в бромид-ионы.

    Для уравнения брома просто замените Cl на Br.

    Очень бледно-зеленый раствор, содержащий ионы железа (II), превратится в желтый или оранжевый раствор, содержащий ионы железа (III).

    Йод не является достаточно сильным окислителем, чтобы окислять ионы железа (II), поэтому реакции нет. На самом деле происходит обратная реакция. Ионы железа (III) являются достаточно сильными окислителями, чтобы окислять иодид-ионы до йода:

    Еще раз, мы просто посмотрим на это для хлора, брома и йода. Мы начнем с подробного рассмотрения случая хлора, потому что именно с ним вы, скорее всего, столкнетесь.

     

    Реакция хлора с холодным раствором гидроксида натрия

    Реакция между хлором и разбавленным холодным раствором гидроксида натрия:

    NaClO (иногда обозначаемый как NaOCl) представляет собой хлорат натрия (I).Старое название для этого - гипохлорит натрия, а раствор в правой части уравнения - это то, что обычно продается как отбеливатель.

    Теперь подумайте об этом в терминах степеней окисления.

    Очевидно, что хлор изменил степень окисления, потому что он попал в соединения, начиная с исходного элемента. Проверка всех степеней окисления показывает:

    Хлор только вещь, чтобы изменить степень окисления. Он был окислен или восстановлен? Да! Обе! Один атом был восстановлен, потому что его степень окисления упала.Другой был окислен.

    Это хороший пример реакции диспропорционирования . Реакция диспропорционирования - это реакция, в которой одно вещество одновременно окисляется и восстанавливается.

     

    Реакция хлора с горячим раствором гидроксида натрия

    Реакция между хлором и горячим концентрированным раствором гидроксида натрия:

    Незнакомый продукт на этот раз - хлорат натрия (V) - NaClO 3 .

    Как и раньше, проверьте степень окисления всего в уравнении. И снова вы обнаружите, что единственное, что нужно изменить, - это хлор. Он изменяется от 0 в молекулах хлора в левой части до -1 (в NaCl) и +5 (в NaClO 3 ).

    Это тоже реакция диспропорционирования.

     

    Построение уравнений для этих реакций

    На самом деле, первый простой, и большинство людей просто его записали бы.Второй вариант сложнее, и один из способов его наращивания - использовать степени окисления.

    Вам необходимо знать два основных продукта реакции. Так что запишите это:

    А теперь подумайте об изменениях степени окисления. Чтобы перейти к NaCl, степень окисления хлора упала с 0 до -1.

    Чтобы перейти на NaClO 3 , он увеличился с 0 до +5.

    Положительные и отрицательные изменения степени окисления должны уравновешиваться, поэтому на каждый образованный NaClO 3 должно приходиться 5 NaCl.Запишите это:

    Теперь уравновесить натрий и хлор - несложная задача. Когда вы закончите, вы обнаружите, что у вас осталось достаточно водорода и кислорода, чтобы получить 3H 2 О. Это кажется разумным!

     

    Реакции с участием брома и йода

    По сути, они похожи на хлор, разница в температурах, при которых что-то происходит. Тенденция к образованию иона с галогеном в степени окисления +5 быстро возрастает по мере того, как вы спускаетесь по группе.

    Раствор брома и гидроксида натрия

    В случае брома образование бромата натрия (V) происходит при гораздо более низкой температуре, вплоть до комнатной. Если вы хотите приготовить раствор бромата натрия (I), вы должны провести реакцию при температуре около 0 ° C.

    Раствор йода и гидроксида натрия

    В этом случае вы получаете йодат натрия (V) независимо от температуры. Коттон и Уилкинсон (Advanced Inorganic Chemistry, 3-е издание, стр. 477) говорят, что ион йодата (I) неизвестен в растворе.

    ,

    Определения окисления и восстановления (редокс)

    Это, пожалуй, наиболее важное использование терминов окисление и восстановление на уровне A '.

    Определения

    Очень важно помнить эти определения. Есть очень простой способ сделать это. Если вы помните, что говорите о переносе электрона:

    Простой пример

    Уравнение показывает простую окислительно-восстановительную реакцию, которая, очевидно, может быть описана в терминах переноса кислорода.

    Оксид меди (II) и оксид магния являются ионными. Металлы явно нет. Если вы перепишете это как ионное уравнение, окажется, что ионы оксида являются ионами-наблюдателями, и у вас останется:

     

    Последний комментарий по окислителям и восстановителям

    Если вы посмотрите на уравнение выше, магний восстанавливает ионы меди (II), отдавая им электроны для нейтрализации заряда. Магний - восстановитель.

    Если смотреть с другой стороны, ионы меди (II) удаляют электроны из магния, чтобы создать ионы магния. Ионы меди (II) действуют как окислитель.

    Внимание!

    Это потенциально очень сбивает с толку, если вы попытаетесь понять, что означают окисление и восстановление с точки зрения переноса электронов, а также выучить определения окислителей и восстановителей в одних и тех же терминах.

    Лично я бы порекомендовал вам поработать, если вам это нужно.Аргумент (идущий в вашей голове) был бы таким, если бы вы хотели знать, например, что окислитель делает с точки зрения электронов:

    • Окислитель окисляет что-то еще.

    • Окисление - потеря электронов (OIL RIG).

    • Это означает, что окислитель забирает электроны у другого вещества.

    • Значит, окислитель должен получать электроны.

    Или это можно было бы придумать так:

    • Окислитель окисляет что-то еще.

    • Это означает, что окислитель необходимо восстанавливать.

    • Снижение прироста электронов (OIL RIG).

    • Значит, окислитель должен получать электроны.

    Понимание намного безопаснее бездумного обучения!

    ,

    Введение в ацилхлориды (хлорангидриды)

    ВВЕДЕНИЕ АЦИЛХЛОРИДОВ (хлорангидридов)

     

    На этой странице объясняется, что такое ацилхлориды, и рассматриваются их простые физические свойства, такие как точки кипения. В нем представлена ​​их химическая реакционная способность в общем виде, но подробности конкретных реакций приведены на отдельных страницах - см. Меню ацилхлоридов (ссылка внизу страницы).

     

    Что такое ацилхлориды?

    Ацилхлориды как «производные кислоты»

    Карбоновая кислота, такая как этановая кислота, имеет структуру:

    Есть ряд родственных соединений, в которых группа -ОН в кислоте заменена чем-то другим.Подобные соединения описаны как производные кислоты .

    Ацилхлориды (также известные как хлорангидриды) являются одним из примеров производных кислоты. В этом случае группа -ОН заменена атомом хлора.

     

    Ацильная группа

    Ацильная группа представляет собой углеводородную группу, присоединенную к двойной связи углерод-кислород:

    Для целей уровня UK A группа «R» обычно ограничивается алкильной группой.Однако это также может быть группа на основе бензольного кольца.

     

    Наименование ацилхлоридов

    Самый простой способ подумать о названиях - это увидеть связь с соответствующей карбоновой кислотой:

     
    название карбоновой кислоты название ацилхлорида формула ацилхлорида
    этановая кислота этаноилхлорид CH 3 COCl
    пропановая кислота пропаноилхлорид CH 3 CH 2 COCl
    бутановая кислота бутаноилхлорид CH 3 CH 2 CH 2 COCl
     

    Если у вас есть что-то замещенное в углеводородной цепи, углерод в группе -COCl считается углеродом номер 1.

    Например, 2-метилбутаноилхлорид:


    Примечание: Мало кто когда-либо упоминает метаноилхлорид, HCOCl - производное метановой кислоты. Это потому, что метаноилхлорид очень нестабилен, разлагается с образованием монооксида углерода и HCl.


     

    Физические свойства ацилхлоридов

    Внешний вид

    Ацилхлорид, такой как этаноилхлорид, представляет собой бесцветную дымящуюся жидкость.Сильный запах этаноилхлорида представляет собой смесь запаха уксуса (этановой кислоты) и едкого запаха газообразного хлористого водорода.

    Запах и пары возникают из-за того, что этаноилхлорид вступает в реакцию с водяным паром в воздухе. Подробно реакция с водой описана на другой странице. (Найдите его в меню ацилхлоридов - ссылка внизу этой страницы.)

     

    Растворимость в воде

    Нельзя сказать, что ацилхлориды растворяются в воде, потому что они реагируют (часто бурно) с ней.Сильная реакция означает, что невозможно получить простой водный раствор ацилхлорида.

     

    Точки кипения

    Обычно этаноилхлорид:

    Этаноилхлорид кипит при 51 ° C. Это полярная молекула, поэтому между ее молекулами существуют диполь-дипольные притяжения, а также силы дисперсии Ван-дер-Ваальса.

    Однако он не образует водородных связей. Поэтому его температура кипения выше, чем, скажем, у алкана аналогичного размера (который не имеет постоянных диполей), но не так высока, как у спирта аналогичного размера (который помимо всего остального образует водородные связи.)


    Примечание: Если вас не устраивают межмолекулярные силы (включая силы дисперсии Ван-дер-Ваальса и водородные связи), вам действительно следует перейти по этой ссылке, прежде чем продолжить.

    Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.



     

    Реакционная способность ацилхлоридов

    Замещение атома хлора другими группами

    Ацилхлориды чрезвычайно реакционны, и в их реакциях атом хлора заменяется другими веществами.

    В каждом случае, в первую очередь, газообразный хлористый водород образуется в виде кислых паров. Однако в некоторых случаях хлористый водород продолжает реагировать с одним из веществ в реакционной смеси.

    Если взять этаноилхлорид в качестве типичного, начальная реакция будет такой:

    В реакциях участвуют такие вещества, как вода, спирты и фенолы или аммиак и амины. Все эти частные случаи содержат очень электроотрицательный элемент с активной неподеленной парой электронов - кислородом или азотом.


    Примечание: Вы можете найти подробную информацию обо всех этих реакциях в меню ацилхлоридов (ссылка ниже).

    Если вы заинтересованы в изучении общего механизма этих реакций, вы найдете его, перейдя по этой ссылке на другую часть сайта, посвященную реакциям нуклеофильного присоединения-элиминирования. Если вам нужны механизмы для конкретных реакций, вы можете изучить и другие страницы из меню нуклеофильного добавления-исключения - , но сначала прочтите общий механизм .



     
     

    Куда бы вы сейчас хотели пойти?

    В меню ацилхлоридов. , ,

    В меню других органических соединений. , ,

    В главное меню. , ,

     

    © Джим Кларк 2004 (изменено в декабре 2015 г.)

    .

    Смотрите также