Оксид кремния реагирует с карбонатом калия


Кремний. Химия кремния и его соединений

 

1. Положение кремния в периодической системе химических элементов
2. Электронное строение кремния
3. Физические свойства и нахождение в природе кремния
4. Качественные реакции на силикаты
5. Основные соединения кремния
6. Способы получения кремния
7. Химические свойства кремния
7.1. Взаимодействие с простыми веществами
7.1.1. Взаимодействие с галогенами
7.1.2. Взаимодействие с серой и углеродом
7.1.3. Взаимодействие с водородом
7.1.4. Взаимодействие с азотом
7.1.5. Взаимодействие с активными металлами
7.1.6. Горение
7.2. Взаимодействие со сложными веществами
7.2.1. Взаимодействие с щелочами
7.2.2. Взаимодействие с кислотами
7.2.3. Взаимодействие с азотной кислотой

Бинарные соединения кремния — силициды, силан и др.

Оксид кремния (IV) 
 1. Физические свойства и нахождение в природе 
2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с щелочами и основными оксидами
2.2. Взаимодействие с водой
2.3. Взаимодействие с карбонатами
2.4. Взаимодействие с кислотами
2.5. Взаимодействие с металлами
2.6. Взаимодействие с неметаллами

Кремниевая кислота 
 1. Строение молекулы и физические свойства 
 2. Способы получения 
3. Химические свойства 

Силикаты 

Кремний

Положение в периодической системе химических элементов

Кремний расположен в главной подгруппе IV группы  (или в 14 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение кремния

Электронная конфигурация  кремния в основном состоянии:

+14Si 1s22s22p63s23p2    

Электронная конфигурация  кремния в возбужденном состоянии:

+14Si* 1s22s22p63s13p3    

Атом кремния содержит на внешнем энергетическом уровне 2 неспаренных электрона и 1 неподеленную электронную пару в основном энергетическом состоянии и 4 неспаренных электрона в возбужденном энергетическом состоянии.

Степени окисления атома кремния — от -4 до +4. Характерные степени окисления -4, 0, +2, +4.

Физические свойства, способы получения и нахождение в природе кремния 

Кремний — второй по распространенности элемент на Земле после кислорода. Встречается только в виде соединений. Оксид кремния SiO2 образует большое количество природных веществ – горный хрусталь, кварц, кремнезем.

Простое вещество кремний – атомный кристалл темно-серого цвета с металлическим блеском, довольно хрупок. Температура плавления 1415 °C, плотность 2,33 г/см3. Полупроводник.

Качественные реакции

Качественная реакция на силикат-ионы SiO32- — взаимодействие  солей-силикатов с сильными кислотами. Кремниевая кислота – слабая. Она легко выделяется из растворов солей кремниевой кислоты при действии на них более сильными кислотами.

Например, если к раствору силиката натрия прилить сильно разбавленный раствор соляной кислоты, то кремниевая кислота выделится не в виде осадка, а в виде геля. Раствор помутнеет и «застынет».

Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2 NaCl

Видеоопыт взаимодействия силиката натрия с соляной кислоты (получение кремниевой кислоты) можно посмотреть здесь.

Соединения кремния

Основные степени окисления кремния +4, 0 и -4.

Наиболее типичные соединения кремния:

Степень окисления Типичные соединения
+4 оксид кремния (IV) SiO2

кремниевая кислота H2SiO3

силикаты MeSiO3

бинарные соединения с неметаллами (карбид кремния SiC)

-4 силан SiH4

силициды металлов (силицид натрия Na4Si)

Способы получения кремния

В свободном состоянии кремний был получен Берцелиусом в 1822 г. Его латинское название «силиций» произошло от латинского слова «sileх», что означает «кремень». Аморфный кремний в лаборатории можно получить при прокаливании смеси металлического магния с диоксидом кремния. Для опыта диоксид кремния следует тщательно измельчить. При нагревании смеси начинается бурная реакция. Одним из продуктов этой реакции является аморфный кремний.

SiO2 + 2Mg → Si + 2MgO

Видеоопыт взаимодействия оксида кремния (IV) с магнием можно посмотреть здесь.

Еще один способ получения кремния в лаборатории — восстановление из оксида алюминием:

3SiO2 + 4Al → 3Si + 2Al2O3

В промышленности использовать дорогие алюминий и магний неэффективно, поэтому используют другие, более дешевые способы:

1. Восстановление из оксида коксом в электрических печах:

SiO2 + 2C → Si + 2CO

Однако в таком процессе процессе образующийся кремний загрязнен примесями карбидов кремния, и для производства, например, микросхем уже не подходит.

2. Наиболее чистый кремний получают восстановлением тетрахлорида кремния водородом при 1200 °С:

SiCl4 +2H2 → Si + 4HCl

или цинком:

SiCl4 + 2Zn → Si + 2ZnCl2

3. Также чистый кремний получается при разложении силана:

SiH4 → Si + 2H2

Химические свойства

При нормальных условиях кремний существует в виде атомного кристалла, поэтому химическая активность кремния крайне невысокая.

1. Кремний проявляет свойства окислителя (при взаимодействии с элементами, которые расположены ниже и левее в Периодической системе) и свойства восстановителя (при взаимодействии с элементами, расположенными выше и правее). Поэтому кремний реагирует и с металлами, и с неметаллами.

1.1. При обычных условиях кремний реагирует с фтором с образованием фторида кремния (IV):

Si  +  2F2  → SiF4

При нагревании кремний реагирует с хлором, бромом, йодом:

Si   +   2Cl2  →   SiCl4

Si    +   2Br→   SiBr4

1.2. При сильном нагревании (около 2000оС) кремний реагирует с углеродом с образованием бинарного соединения карбида кремния (карборунда):

C   +   Si  → SiC

При температуре выше 600°С взаимодействует с серой:

Si   +   2S   →  SiS2

1.3. Кремний не взаимодействет с водородом.

1.4. С азотом кремний реагирует в очень жестких условиях:

3Si  + 2N→  Si3N4

1.5. В реакциях с активными металлами кремний проявляет свойства окислителя. При этом образуются силициды:

2Ca + Si → Ca2Si

Si    +   2Mg   →    Mg2Si

1.6. При нагревании выше 400°С кремний взаимодействует с кислородом:

Si   +   O2   →  SiO2 

2. Кремний взаимодействует со сложными веществами:

2.1. В водных растворах щелочей кремний растворяется с образованием солей кремниевой кислоты. При этом щелочь окисляет кремний.

Si    +   2NaOH   +   H2O   →   Na2SiO3   +   2H2

2.2. Кремний не взаимодействует с водными растворами кислот, но аморфный кремний растворяется в плавиковой кислоте с образованием гексафторкремниевой кислоты:

Si    +   6HF  →   H2[SiF6]    +   2H2

При обработке кремния безводным фтороводородом комплекс не образуется:

Si(тв.)    +   4HF(г.)   =   SiF4    +   2H2

С хлороводородом кремний реагирует при 300 °С, с бромоводородом – при 500 °С.

2.3. Кремний растворяется в смеси концентрированных азотной и плавиковой кислот:

3Si    +   4HNO +   12HF   →  3SiF4   +   4NO   +   8H2O

Бинарные соединения кремния

Силициды металлов

Силициды – это бинарные соединения кремния с металлами, в которых кремний имеет степень окисления -4. Химическая связь в силицидах металлов — ионная.

Силициды, как правило, легко гидролизуются в воде или в кислой среде.

Например, силицид магния разлагается водой на гидроксид магния и силан:

Mg2Si   +   4H2O   →  2Mg(OH)2   +   SiH4

Соляная кислота легко разлагает силицид магния:

Mg2Si   +   4HCl   →  2MgCl2   +   SiH4

Получают силициды сплавлением простых веществ или восстановлением смеси оксидов коксом в электропечах:

2Mg + Si → Mg2Si

2MgO + SiO2 + 4C → Mg2Si + 4CO

Силан

Силан – это бинарное соединение кремния с водородом SiH4, ядовитый бесцветный газ.

Если поместить порошок силицида магния в очень слабый раствор соляной кислоты, то на поверхности раствора образуются пузырьки газа. Они лопаются и загораются на воздухе. Это горит силан. Он образуется при взаимодействии кислоты с силицидом магния:

Mg2Si + 4HCl → 2MgCl2 + SiH4

Видеоопыт получения силана из силицида магния можно посмотреть здесь.

На воздухе силан горит с образованием SiO2 и H2O:

SiH4    +    2O2  → SiO2   +   2H2O

Видеоопыт сгорания силана можно посмотреть здесь.

Силан разлагается водой разлагается с выделением водорода:

SiH4    +   2H2O   →  SiO +  4H2

Силан разлагается (окисляется) щелочами:

SiH4    +   2NaOH   +   H2O   →   Na2SiO3   +   4H2

Силан при нагревании разлагается:

SiH4 → Si + 2H2

Карбид кремния

В соединениях кремния с неметаллами — ковалентная связь.

Рассмотрим карбид кремния – карборунд Si+4C-4. Это вещество с атомной кристаллической решеткой. Он имеет структуру, подобную структуре алмаза и характеризуется высокой твердостью и температурой плавления, а также высокой химической устойчивостью.

Карборунд окисляется кислородом при высокой температуре:

SiC +2O2 → SiO2 + CO2

Карборунд окисляется кислородом в расплаве щелочи:

SiC + 2O2 + 4NaOH → Na2SiO3 + Na2CO3 + 2H2O

Галогениды кремния

Хлорид и фторид кремния – галогенангидриды кремниевой кислоты.
SiCl4.

Получают галогениды кремния действием хлора на сплав оксида кремния с углем:

SiO2 + C + Cl2  →  SiCl4 + CO

Галогениды кремния разлагаются водой до кремниевой кислоты и хлороводорода:

SiCl4   +   3H2O   →  H2SiO3    +   4HCl

Хлорид кремния (IV) восстанавливается водородом:

SiCl +   2H2  →   Si  +   4HCl

Оксид кремния (IV)

Физические свойства и нахождение в природе

Оксид кремния (IV)  –  это твердое вещество с атомной кристаллической решеткой. В природе встречается в виде кварца, речного песка, кремнезема и прочих модификаций:

Химические свойства

Оксид кремния (IV) – типичный кислотный оксид. За счет кремния со степенью окисления +4 проявляет слабые окислительные свойства.

1. Как кислотный оксид, диоксид кремния (IV) взаимодействует с растворами и расплавами щелочей и в расплаве с основными оксидами. При этом образуются силикаты.

Например, диоксид кремния взаимодействует с гидроксидом калия:

SiO2   +  2KOH   →    K2SiO +   H2

Еще пример: диоксид кремния взаимодействует с оксидом кальция.

SiO2   +   CaO   →   CaSiO3

2. Оксид кремния (IV) не взаимодействует с водой, т.к. кремниевая кислота нерастворима.

3. Оксид кремния (IV) реагирует при сплавлении с карбонатами щелочных металлов. При этом работает правило: менее летучий оксид вытесняет более летучий оксид из солей при сплавлении.

Например, оксид кремния (IV) взаимодействует с карбонатом калия. При этом образуется силикат калия и углекислый газ:

SiO2 + K2CO3  → K2SiO3 + CO2

4. Из кислот диоксид кремния реагирует только с плавиковой или с газообразным фтороводородом:

SiO2 + 6HF(г) = SiF+ H2O

SiO2 + 6HF(р-р) → H2[SiF6] + 2H2O

5. При температуре выше 1000 °С оксид кремния реагирует с активными металлами, при этом образуется кремний.

Например, оксид кремния взаимодействует с магнием с образованием кремния и оксида магния:

SiO2 + 2Mg → Si + 2MgO

Видеоопыт взаимодействия оксида кремния (IV) с магнием можно посмотреть здесь.

При избытке восстановителя образуются силициды:

SiO2 + 4Mg → Mg2Si + 2MgO

6. Оксид кремния (IV) взаимодействует с неметаллами.

Например, оксид кремния (IV) реагирует с водородом в жестких условиях. При этом оксид кремния проявляет окислительные свойства:

SiO2 + 2Н2 → Si + 2Н2O

Еще пример: оксид кремния взаимодействует с углеродом. При этом образуется карборунд и угарный газ:

SiO2   +   3С → SiС   +   2СО

При сплавлении оксид кремния взаимодействует с фосфатом кальция и углем:

3SiO2     +   Ca3(PO4)2    +   5C   →     3CaSiO3    +    5CO    +   2P

Кремниевая кислота

Строение молекулы и физические свойства

Кремниевые кислоты — очень слабые, малорастворимые в воде соединения общей формулы nSiO2•mH2O. Образует колоидный раствор в воде.

Метакремниевая H2SiOсуществует в растворе в виде полимера:

Способы получения

Кремниевая кислота образуется при действии сильных кислот на растворимые силикаты (силикаты щелочных металлов).

Например, при действии соляной кислоты на силикат натрия:

Na2SiO3 + 2HCl  H2SiO3 + 2 NaCl

Видеоопыт получения кремниевой кислоты из силиката натрия можно посмотреть здесь.

Даже слабая угольная кислота вытесняет кремниевую кислоту из солей:

Na2SiO3 + 2Н2O + 2CO2 → 2NaHCO3 + H2SiO3

Химические свойства

1. Кремниевая кислота — нерастворимая. Кислотные свойства выражены очень слабо, поэтому кислота реагирует только с сильными основаниями и их оксидами:

Например, кремниевая кислота реагирует с концентрированным гидркосидом калия:

H2SiO3 +4KOH → K2SiO3 + 4H2O

2. При нагревании кремниевая кислота разлагается на оксид и воду:

H2SiO3  →  SiO2 + H2O

Силикаты

Силикаты — это соли кремниевой кислоты.  Большинство силикатов нерастворимо в воде, кроме силикатов натрия и калия, их называют «жидким стеклом».

Способы получения силикатов:

1. Растворение кремния, кремниевой кислоты или оксида в щелочи:

H2SiO3 + 2KOH → K2SiO3 + 2H2O

Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + H2

SiO2 + 2KOH → K2SiO3 + H2O

2. Сплавление с основными оксидами:

СаО   +   SiO2   →   CaSiO3

3.  Взаимодействие растворимых силикатов с солями:

K2SiO3 + CaCl2    →    CaSiO3 + 2KCl

Оконное стекло (натриевое стекло) — силикат натрия и кальция: Na2O·CaO·6SiO2.

Стекло получают при сплавлении в специальных печах смеси соды Na2CO3, известняка CaCO3 и белого песка SiO2:

6SiO2 + Na2CO3 + CaCO3 → Na2O·CaO·6SiO2 + 2CO2

Для получения специального стекла вводят различные добавки, так стекло содержащее ионы Pb2+ – хрусталь; Cr3+ – имеет зеленую окраску, Fe3+ – коричневое бутылочное стекло, Co2+ – дает синий цвет, Mn2+ – красновато-лиловый.

Оксиды углерода, кремния, германия, олова и свинца

Оксиды элементов в верхней части группы 4 являются кислыми, но кислотность оксидов падает по мере того, как вы спускаетесь по группе. В нижней части группы оксиды становятся более основными, но при этом полностью не теряют своих кислотных свойств.

Оксид, который может проявлять как кислотные, так и основные свойства, называется амфотерным .

Таким образом, наблюдается тенденция от кислых оксидов в верхней части группы к амфотерным в нижней части.

 

Оксиды углерода и кремния

Окись углерода

С монооксидом углерода обычно обращаются как с нейтральным оксидом, но на самом деле он очень и очень слабокислый. Он не реагирует с водой, но будет реагировать с горячим концентрированным раствором гидроксида натрия с образованием раствора метаноата натрия.

Тот факт, что окись углерода реагирует с основным гидроксид-ионом, показывает, что он должен быть кислым.

 

Диоксиды углерода и кремния

Оба они слабокислые.

С водой

Диоксид кремния не реагирует с водой из-за сложности разрушения гигантской ковалентной структуры.

Двуокись углерода в некоторой степени реагирует с водой с образованием ионов водорода (строго говоря, ионов гидроксония) и ионов гидрокарбоната.

Всего эта реакция:

Раствор диоксида углерода в воде иногда называют угольной кислотой, но на самом деле только около 0.Фактически прореагировал 1% диоксида углерода. Положение равновесия находится намного левее.

С основаниями

Двуокись углерода реагирует с раствором гидроксида натрия на холоде с образованием карбоната натрия или раствора гидрокарбоната натрия - в зависимости от пропорций реакции.

Диоксид кремния также реагирует с раствором гидроксида натрия, но только если он горячий и концентрированный. Образуется раствор силиката натрия.

Вы также можете быть знакомы с одной из реакций, происходящих при извлечении железа в доменной печи - в которой оксид кальция (из известняка, который является одним из сырьевых материалов) реагирует с диоксидом кремния с образованием жидкого шлака, силиката кальция. Это также пример реакции кислого диоксида кремния с основанием.

 

Оксиды германия, олова и свинца

Окиси

Все эти оксиды амфотерные - они проявляют как основные, так и кислотные свойства.

Основная природа оксидов

Все эти оксиды реагируют с кислотами с образованием солей.

Например, все они реагируют с концентрированной соляной кислотой. Кратко это можно представить как:

. , , где X может быть Ge и Sn, но, к сожалению, требует небольшой модификации для свинца.

Хлорид свинца (II) практически нерастворим в воде, и вместо получения раствора он образовал бы нерастворимый слой над оксидом свинца (II), если бы вы использовали разбавленную соляную кислоту , что остановило бы реакцию.

Однако в этом примере мы говорим об использовании концентрированной соляной кислоты .

Большой избыток хлорид-ионов в концентрированной кислоте реагирует с хлоридом свинца (II) с образованием растворимых комплексов, таких как PbCl 4 2- . Эти ионные комплексы растворимы в воде, и проблема исчезает.

К сожалению, это означает, что вам нужно больше помнить!

,

Окисление алкенов манганатом калия

Двойные связи углерод-углерод в алкенах, таких как этен, реагируют с раствором манганата калия (VII) (раствор перманганата калия).

Окисление алкенов холодным разбавленным раствором манганата (VII) калия

Алкены реагируют с раствором манганата (VII) калия на холоде. Изменение цвета зависит от того, используется ли манганат калия (VII) в кислых или щелочных условиях.

  • Если раствор манганата (VII) калия подкисить разбавленной серной кислотой, фиолетовый раствор станет бесцветным.
  • Если раствор манганата калия (VII) сделать слабощелочным (часто путем добавления раствора карбоната натрия), фиолетовый раствор сначала становится темно-зеленым, а затем образует темно-коричневый осадок.

Химия реакции

Посмотрим на реакцию с этеном. Точно так же реагируют и другие алкены. Ионы манганата (VII) являются сильным окислителем и в первую очередь окисляют этен до этан-1,2-диола (старое название: этиленгликоль). Рассматривая уравнение исключительно с точки зрения органической реакции:

Уравнения этого типа довольно часто используются в органической химии.Кислород, написанный в квадратных скобках, означает «кислород окислителя». Причина этого в том, что более нормальное уравнение имеет тенденцию скрывать органические изменения массой других деталей - как вы увидите ниже!

Полное уравнение зависит от условий.

  • В кислых условиях ионы манганата (VII) восстанавливаются до ионов марганца (II).

  • В щелочных условиях ионы манганата (VII) сначала восстанавливаются до ионов зеленого манганата (VI)., ,

. , , а затем к темно-коричневому твердому оксиду марганца (IV) (диоксид марганца).

Эту последнюю реакцию вы также получили бы, если бы реакцию проводили в нейтральных условиях. Вы заметите, что в левой части уравнения нет ни ионов водорода, ни ионов гидроксида.

Возможно, вы помните, что дальше на странице говорится, что манганат калия (VII) часто слегка подщелачивают, добавляя раствор карбоната натрия.- \]

Именно присутствие этих гидроксид-ионов придает раствору карбоната натрия pH в диапазоне 10-11.

Использование реакции для проверки двойных связей углерод-углерод

Если органическое соединение реагирует с разбавленным щелочным раствором манганата калия (VII) на холоде с образованием зеленого раствора с последующим темно-коричневым осадком, то оно может содержать двойную связь углерод-углерод. Но в равной степени это может быть любое из большого числа других соединений, все из которых могут окисляться ионами манганата (VII) в щелочных условиях.

Ситуация с подкисленным раствором манганата (VII) калия еще хуже, поскольку он имеет тенденцию к разрыву углерод-углеродных связей. Он разрушительно реагирует с большим количеством органических соединений и редко используется в органической химии.

Вы можете использовать щелочной раствор манганата калия (VII), если, например, все, что вам нужно сделать, - это выяснить, является ли углеводород алканом или алкеном - другими словами, если нет ничего другого, что можно было бы окислить.Это бесполезный тест. Бромная вода гораздо более понятна.

Окисление алкенов горячим концентрированным подкисленным раствором манганата (VII) калия

Диолы, такие как этан-1,2-диол, которые являются продуктами реакции с холодным разбавленным манганатом калия (VII), сами по себе довольно легко окисляются ионами манганата (VII). Это означает, что реакция не остановится на этом этапе до p, если раствор манганата (VII) калия не будет очень разбавленным, очень холодным и предпочтительно не в кислых условиях.Если вы используете горячий концентрированный раствор подкисленного манганата калия (VII), то, что вы в конечном итоге получите, зависит от расположения групп вокруг двойной связи углерод-углерод.

Приведенная ниже формула представляет собой общий алкен. В органической химии символ R используется для обозначения углеводородных групп или водорода в формуле, когда вы не хотите говорить о конкретных соединениях. Если вы используете символ более одного раза в формуле (как здесь), различные группы записываются как R 1 , R 2 и т. Д.

В данном конкретном случае двойная связь окружена четырьмя такими группами, и они могут быть любой комбинацией одинаковых или разных - так что они могут быть 2 атомами водорода, метилом и этилом, или 1 атомом водорода и 3 метилами, или 1 атомом водорода. и 1 метил, 1 этил и 1 пропил, или любую другую комбинацию, о которой вы можете подумать. Другими словами, эта формула представляет все возможные простые алкены:

Первая ступень расширенного окисления

Подкисленный раствор манганата калия (VII) окисляет алкен, разрывая двойную связь углерод-углерод и заменяя ее двумя двойными связями углерод-кислород.

Эти продукты известны как карбонильные соединения , потому что они содержат карбонильную группу C = O. Карбонильные соединения также могут реагировать с манганатом калия (VII), но то, как они реагируют, зависит от того, что присоединено к двойной связи углерод-кислород. Поэтому нам нужно проработать все возможные комбинации.

Если обе присоединенные группы R в продуктах являются алкильными группами

Карбонильные соединения, которые имеют две углеводородные группы, присоединенные к карбонильной группе, называются кетонами.Кетоны не так просто окислить, поэтому дальнейших действий нет. (Но см. Примечание, выделенное красным ниже.) Если бы группы, присоединенные по обе стороны от исходной двойной углерод-углеродной связи, были одинаковыми, то в итоге вы получили бы единственный кетон. Если бы они были разными, вы бы получили смесь двух. Например:

В этом случае вы получите две идентичные молекулы, называемые пропаноном. С другой стороны, если одну из метильных групп в исходной молекуле заменить на этильную группу, вы получите смесь двух разных кетонов - пропанона и бутанона.

Что бы вы получили, если бы по обе стороны от исходной двойной связи углерод-углерод были метильная и этильная группы? Опять же, вы получите единственный кетон - в данном случае бутанон. Если вы не уверены в этом, нарисуйте конструкции и посмотрите.

Этот последний раздел является чрезмерным упрощением. На практике в этих условиях кетоны окисляются раствором манганата калия (VII). Реакция протекает неаккуратно и приводит к разрыву углерод-углеродных связей по обе стороны от карбонильной группы.Манганат калия (VII) - настолько разрушительный окислитель, что его редко используют в органической химии.

Если продукт содержит одну углеводородную группу и один водород

Например, предположим, что первая стадия реакции была:

В этом случае первая молекула продукта имеет метильную группу и водород, присоединенный к карбонильной группе. Это другой вид соединения, известный как альдегид. Альдегиды легко окисляются с образованием карбоновых кислот, содержащих группу -COOH.Итак, на этот раз реакция пойдет на следующую стадию, чтобы получить этановую кислоту, CH 3 COOH.

Структура кислоты была немного изменена, чтобы она больше походила на то, как мы обычно извлекаем кислоты, но в итоге кислород оказался между углеродом и водородом. Таким образом, общий эффект манганата калия (VII) на этот вид алкена составляет:

Очевидно, если бы к обоим атомам углерода на концах двойной углерод-углеродной связи был присоединен атом водорода, вы бы получили две молекулы карбоновой кислоты, которые могли бы быть одинаковыми или разными, в зависимости от того, были ли одинаковые алкильные группы. или другое.

Поиграйте с этим, пока не будете довольны. Нарисуйте несколько алкенов, каждый из которых имеет водород, присоединенный к обоим концам двойной углерод-углеродной связи. Меняйте алкильные группы - иногда одинаковые на каждом конце двойной связи, иногда разные. окислите их, чтобы образовались кислоты, и посмотрите, что у вас получится.

Если продукт содержит два атома водорода, но не содержит углеводородной группы

Вы, возможно, ожидали, что это приведет к образованию метановой кислоты, как в уравнении:

Но это не так! Это потому, что метановая кислота также легко окисляется раствором манганата калия (VII).Фактически, он полностью окисляет его до двуокиси углерода и воды. Таким образом, уравнение в таком случае может быть, например:

Точная природа другого продукта (в этом примере пропанона) будет варьироваться в зависимости от того, что было присоединено к правому атому углерода в двойной связи углерод-углерод. Если бы на обоих концах двойной связи было два атома водорода (другими словами, если бы у вас был этен), то все, что вы получили бы, - это углекислый газ и вода.

Пример

Работа с результатами поможет вам определить структуру алкена.Например, алкен C 4 H 8 имеет три структурных изомера:

Определите, какие из них дали бы каждый из следующих результатов, если бы их обрабатывали горячим концентрированным раствором манганата (VII) калия.

  • Изомер А дает кетон (пропанон) и диоксид углерода.
  • Изомер B дает карбоновую кислоту (пропановую кислоту) и диоксид углерода.
  • Изомер C дает карбоновую кислоту (этановую кислоту).

РЕШЕНИЕ

Кислоты образуются, когда атом водорода присоединен хотя бы к одному из атомов углерода в двойной связи углерод-углерод.Поскольку в C имеется только один продукт, алкен должен быть симметричным относительно двойной связи. Это бут-2-ен. Если у вас есть два атома водорода на одном конце связи, это приведет к образованию двуокиси углерода. A - это 2-метилпропен, потому что другая молекула - кетон. B должен быть бут-1-еном, потому что он производит диоксид углерода и кислоту.

,

Оксикислота | химическое соединение | Британника

Азотная кислота, HNO 3 , была известна алхимикам 8 века как «аква фортис» (крепкая вода). Он образуется в результате реакции пятиокиси азота (N 2 O 5 ) и двуокиси азота (NO 2 ) с водой. Небольшие количества азотной кислоты обнаруживаются в атмосфере после грозы, а ее соли, называемые нитратами, широко распространены в природе. Огромные месторождения нитрата натрия, NaNO 3 , также известного как чилийская селитра, обнаружены в пустынном регионе недалеко от границы Чили и Перу.Эти отложения могут иметь ширину 3 км (2 мили), длину 300 км (200 миль) и толщину до 2 метров (7 футов). Нитрат калия, KNO 3 , иногда называемый бенгальской селитрой, встречается в Индии и других странах Восточной Азии. Азотная кислота может быть получена в лаборатории путем нагревания нитратной соли, такой как упомянутые выше, с концентрированной серной кислотой; например, NaNO 3 + H 2 SO 4 + тепло → NaHSO 4 + HNO 3 . Поскольку HNO 3 кипит при 86 ° C (187 ° F), а H 2 SO 4 кипит при 338 ° C (640 ° F), а NaNO 3 и NaHSO 4 являются нелетучими солями, азотная кислота легко удаляется перегонкой.

Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодня

В промышленных масштабах азотная кислота производится по методу Оствальда. Этот процесс включает окисление аммиака, NH 3 , до оксида азота, NO, дальнейшее окисление NO до диоксида азота, NO 2 , а затем преобразование NO 2 в азотную кислоту (HNO 3 ) , Это поточный процесс, в котором смесь аммиака и избыточного воздуха нагревается до 600–700 ° C (от 1100 до 1300 ° F) и проходит через платино-родиевый катализатор.(Катализатор увеличивает скорость реакции, не расходясь при этом.) Когда происходит окисление до NO, эта газовая смесь буквально горит пламенем. Дополнительный воздух добавляется для окисления NO до NO 2 . NO 2 , избыток кислорода и инертный азот из воздуха пропускаются через водяную струю, где HNO 3 и NO образуются в виде непропорционального количества NO 2 . Газообразный NO рециркулирует в процессе с большим количеством воздуха, а жидкая HNO 3 отводится и концентрируется.Около 7 миллиардов кг (16 миллиардов фунтов) HNO 3 ежегодно производятся в США в промышленных масштабах, при этом большая часть производится по методу Оствальда.

В чистом виде азотная кислота представляет собой бесцветную жидкость, которая кипит при 86 ° C (187 ° F) и замерзает при -42 ° C (-44 ° F). Под воздействием света или тепла он разлагается с образованием кислорода, воды и смеси оксидов азота (в основном NO 2 ). 4HNO 3 + свет (или тепло) → 4ΝΟ 2 + 2H 2 O + O 2 Следовательно, азотная кислота часто имеет желтый или коричневый цвет из-за NO 2 , который образуется при разложении.Азотная кислота стабильна в водном растворе, и 68-процентные растворы кислоты (т. Е. 68 граммов HNO 3 на 100 граммов раствора) продаются как концентрированные HNO 3 . Это одновременно сильный окислитель и сильная кислота. Неметаллические элементы, такие как углерод (C), йод (I), фосфор (P) и сера (S), окисляются концентрированной HNO 3 до их оксидов или оксикислот с образованием NO 2 ; например, S + 6HNO 3 → H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O.Кроме того, многие соединения окисляются HNO 3 . Соляная кислота, водный раствор HCl, легко окисляется концентрированной HNO 3 до хлора, Cl 2 , и диоксида хлора, ClO 2 . Царская водка («королевская вода»), смесь одной части концентрированной HNO 3 и трех частей концентрированной HCl, активно вступает в реакцию с металлами. Использование этой смеси алхимиками для растворения золота зарегистрировано еще в 13 веке.

Действие азотной кислоты на металл обычно приводит к восстановлению кислоты (т.е.е., снижение степени окисления азота). Продукты реакции определяются концентрацией HNO 3 , используемым металлом (т.е. его реакционной способностью) и температурой. В большинстве случаев образуется смесь оксидов азота, нитратов и других продуктов восстановления. Относительно инертные металлы, такие как медь (Cu), серебро (Ag) и свинец (Pb), восстанавливают концентрированную HNO 3 в основном до NO 2 . Реакция разбавленной HNO 3 с медью дает NO, тогда как более химически активные металлы, такие как цинк (Zn) и железо (Fe), реагируют с разбавленной HNO 3 с образованием N 2 O.При использовании очень разбавленной HNO 3 может образоваться газообразный азот (N 2 ) или ион аммония (NH 4 + ). Азотная кислота реагирует с белками, например белками кожи человека, с образованием желтого вещества, называемого ксантопротеином.

Нитраты, представляющие собой соли азотной кислоты, образуются при взаимодействии металлов или их оксидов, гидроксидов или карбонатов с азотной кислотой. Большинство нитратов растворимы в воде, а азотная кислота в основном используется для производства растворимых нитратов металлов.Все нитраты разлагаются при нагревании и могут привести к взрыву. Например, при нагревании нитрата калия (KNO 3 ) образуется нитрит (соединение, содержащее NO 2 - ) и выделяется газообразный кислород. 2KNO 3 + тепло → 2KNO 2 + O 2 При нагревании нитратов тяжелых металлов образуется оксид металла, как, например, в 2Cu (NO 3 ) 2 + тепло → 2CuO + 4NO 2 + O 2 . Нитрат аммония, (NH 4 ) 2 NO 3 , образует закись азота, N 2 O, и особенно опасен при нагревании или детонации.

Азотная кислота широко используется в лабораториях и в химической промышленности как сильная кислота и как окислитель. Кислота широко используется при производстве взрывчатых веществ, красителей, пластмасс и лекарств. Нитраты ценны как удобрения. Порох представляет собой смесь нитрата калия, серы и древесного угля. Аммонал, взрывчатое вещество, представляет собой смесь нитрата аммония и алюминиевого порошка.

.

кислотно-основное поведение периода 3 оксидов

КИСЛОТО-ОСНОВНОЕ ПОВЕДЕНИЕ ОКСИДОВ ПЕРИОДА 3

 

На этой странице рассматриваются реакции оксидов элементов периода 3 (натрия в хлор) с водой, а также с кислотами или основаниями, где это необходимо. Очевидно, что аргон не используется, поскольку он не образует оксид.

 

Краткое описание тенденции

Оксиды

Мы будем рассматривать следующие оксиды:

Na 2 O MgO Al 2 O 3 SiO 2 P 4 O 10 SO 3 Cl 2 O 7
P 4 O 6 SO 2 Cl 2 O

Примечание: Если вы еще не были там, возможно, вам будет интересно просмотреть страницу о структурах и физических свойствах оксидов Периода 3 в качестве полезного введения, прежде чем идти дальше.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу позже, если вы решите перейти по этой ссылке.



Тенденция кислотно-щелочного поведения

Тенденция кислотно-основного поведения показана в различных реакциях, но в виде простого резюме:

  • Тенденция идет от сильно основных оксидов в левой части к сильнокислотным в правой, через амфотерный оксид (оксид алюминия) в середине.Амфотерный оксид проявляет как кислотные, так и основные свойства.

Для этой простой тенденции вы должны смотреть только на самые высокие оксиды отдельных элементов. Это те, которые находятся в верхнем ряду выше, и там, где элемент находится в максимально возможной степени окисления. Картина не так проста, если вы включите и другие оксиды.

Для оксидов неметаллов их кислотность обычно рассматривается в терминах кислотных растворов, образующихся при их реакции с водой - например, триоксид серы реагирует с образованием серной кислоты.Однако все они будут реагировать с основаниями, такими как гидроксид натрия, с образованием солей, таких как сульфат натрия.

Все эти реакции подробно рассматриваются на оставшейся части этой страницы.


Предупреждение: Остальная часть этой страницы содержит довольно много деталей о различных оксидах. Не упускайте из виду общую тенденцию в отношении самого высокого содержания оксидов за этот период, когда смотрите на все эти детали.

Важно знать, что в вашем учебном плане говорится по этой теме, а также изучать прошлые работы и схемы отметок - иначе вы в конечном итоге увязнете в массе деталей, о которых вам действительно не нужно знать.Если вы готовитесь к экзамену в Великобритании (уровень A или его эквивалент) и у вас нет ничего из этого, перейдите по этой ссылке, прежде чем идти дальше, чтобы узнать, как их получить.



 

Химия индивидуальных оксидов

Оксид натрия

Оксид натрия - простой сильноосновной оксид. Он является основным, поскольку содержит ион оксида, O 2-, который является очень сильным основанием с высокой тенденцией к соединению с ионами водорода.

Реакция с водой

Оксид натрия экзотермически реагирует с холодной водой с образованием раствора гидроксида натрия. В зависимости от его концентрации он будет иметь pH около 14.

Реакция с кислотами

Оксид натрия, как сильное основание, также вступает в реакцию с кислотами. Например, он будет реагировать с разбавленной соляной кислотой с образованием раствора хлорида натрия.

 

Оксид магния

Оксид магния также является простым основным оксидом, поскольку он также содержит ионы оксида.Однако он не такой щелочной, как оксид натрия, потому что ионы оксида не так свободны.

В случае оксида натрия твердое вещество удерживается вместе за счет притяжения между ионами 1+ и 2-. В случае оксида магния притяжение составляет от 2+ до 2-. Чтобы их сломать, требуется больше энергии.

Даже с учетом других факторов (таких как энергия, выделяемая, когда положительные ионы притягиваются к воде в образовавшемся растворе), общий эффект этого заключается в том, что реакции с участием оксида магния всегда будут менее экзотермическими, чем реакции оксида натрия.

Реакция с водой

Если смешать с водой немного белого порошка оксида магния, ничего не произойдет - похоже, он не вступит в реакцию. Однако, если вы проверите уровень pH жидкости, вы обнаружите, что он составляет около 9, что свидетельствует о слабощелочной активности.

Должна быть какая-то небольшая реакция с водой с образованием гидроксид-ионов в растворе. В результате реакции образуется некоторое количество гидроксида магния, но он почти нерастворим, поэтому не так много гидроксид-ионов действительно попадает в раствор.

Реакция с кислотами

Оксид магния реагирует с кислотами так же, как и любой простой оксид металла. Например, он реагирует с теплой разбавленной соляной кислотой с образованием раствора хлорида магния.

 

Оксид алюминия

Описание свойств оксида алюминия может сбивать с толку, поскольку он существует в нескольких различных формах. Одна из этих форм очень инертна.В химическом отношении он известен как альфа-Al 2 O 3 и производится при высоких температурах.

Далее мы принимаем одну из наиболее реактивных форм.

Оксид алюминия амфотерный . Он вступает в реакцию как с основанием, так и с кислотой.

Реакция с водой

Оксид алюминия не реагирует с водой простым способом в том смысле, как оксид натрия и оксид магния, и не растворяется в ней.Хотя он все еще содержит ионы оксида, они слишком прочно удерживаются в твердой решетке, чтобы реагировать с водой.


Примечание: Однако некоторые формы оксида алюминия действительно очень эффективно поглощают воду. Мне не удалось установить, связано ли это поглощение только с такими вещами, как водородные связи, или же происходит настоящая химическая реакция с образованием какого-то гидроксида. Если у вас есть надежная информация по этому поводу, не могли бы вы связаться со мной по адресу, указанному на странице об этом сайте.


Реакция с кислотами

Оксид алюминия содержит ионы оксида и поэтому реагирует с кислотами так же, как оксиды натрия или магния. Это означает, например, что оксид алюминия будет реагировать с горячей разбавленной соляной кислотой с образованием раствора хлорида алюминия.

В этой (и подобных реакциях с другими кислотами) оксид алюминия показывает основную сторону своей амфотерной природы.

 

Реакция с основаниями

Оксид алюминия также имеет кислотную сторону в своей природе, и это проявляется в реакции с основаниями, такими как раствор гидроксида натрия.

Образуются различные алюминаты - соединения, в которых алюминий находится в отрицательном ионе. Это возможно, потому что алюминий имеет способность образовывать ковалентные связи с кислородом.

В случае натрия разница электроотрицательностей между натрием и кислородом слишком велика для образования чего-либо, кроме ионной связи.Но электроотрицательность увеличивается по мере прохождения периода, а разница электроотрицательностей между алюминием и кислородом меньше. Это позволяет образовывать ковалентные связи между ними.


Примечание: Если вас не устраивает электроотрицательность, вы найдете объяснение, если перейдете по этой ссылке.

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



С горячим концентрированным раствором гидроксида натрия оксид алюминия реагирует с образованием бесцветного раствора тетрагидроксоалюмината натрия.


Примечание: Вы можете найти множество других формул, приведенных для продукта этой реакции. Они варьируются от NaAlO 2 (который является дегидратированной формой той, что указан в уравнении) до Na 3 Al (OH) 6 (который представляет собой совершенно другой продукт).

То, что вы действительно получите, будет зависеть от таких вещей, как температура и концентрация раствора гидроксида натрия. В любом случае, правда почти наверняка намного сложнее, чем что-либо из вышеперечисленного.Это тот случай, когда было бы неплохо узнать, что ваши экзаменаторы цитируют в своих вспомогательных материалах или схемах выставления оценок, и придерживаться этого.

При необходимости получите такую ​​информацию от экзаменаторов (если вы изучаете курс в Великобритании), перейдя по ссылкам на странице учебных программ.



 

Диоксид кремния (оксид кремния (IV))

К тому времени, когда вы доберетесь до кремния в течение периода, электроотрицательность увеличится настолько, что уже не будет достаточной разницы в электроотрицательности между кремнием и кислородом для образования ионных связей.

Диоксид кремния не имеет основных свойств - не содержит оксидных ионов и не реагирует с кислотами. Вместо этого он очень слабокислый, реагируя с сильными основаниями.

Реакция с водой

Диоксид кремния не реагирует с водой из-за сложности разрушения гигантской ковалентной структуры.

Реакция с основаниями

Диоксид кремния реагирует с раствором гидроксида натрия, но только если он горячий и концентрированный.Образуется бесцветный раствор силиката натрия.

Вы также можете быть знакомы с одной из реакций, происходящих при извлечении железа в доменной печи - в которой оксид кальция (из известняка, который является одним из сырьевых материалов) реагирует с диоксидом кремния с образованием жидкого шлака, силиката кальция. Это также пример реакции кислого диоксида кремния с основанием.

 

Важно! Что касается остальных оксидов, мы в основном будем рассматривать результаты их реакции с водой с образованием растворов различных кислот.

Когда мы говорим о повышении кислотности оксидов по мере перехода, скажем, от оксида фосфора (V) к триоксиду серы к оксиду хлора (VII), то обычно мы говорим о возрастающей силе кислот, образующихся при их реакции. с водой.

 

Оксиды фосфора

Мы собираемся рассмотреть два оксида фосфора, оксид фосфора (III), P 4 O 6 , и оксид фосфора (V), P 4 O 10 .

Оксид фосфора (III)

Оксид фосфора (III) реагирует с холодной водой с образованием раствора слабой кислоты H 3 PO 3 , известной как фосфористая кислота, ортофосфорная кислота или фосфоновая кислота. Его реакция с горячей водой намного сложнее.


Примечание: Обратите внимание на окончание «-ous» в первых двух именах. Это не орфографическая ошибка - это правда! Его используют, чтобы отличить его от фосфорной кислоты, которая совершенно иная (см. Ниже).

Названия фосфорсодержащих кислот - это настоящий кошмар! (На самом деле, насколько я понимаю, фосфорные кислоты в целом всегда были и продолжают быть полным кошмаром!) Не беспокойтесь об этих названиях на этом уровне. Просто убедитесь, что вы можете написать формулы, если вам это нужно - и будьте благодарны за то, что вам не нужно больше о них знать!




Чистая неионизированная кислота имеет структуру:

Водороды не выделяются в виде ионов до тех пор, пока вы не добавите в кислоту воду, и даже в этом случае выделяется немного, потому что фосфористая кислота - это всего лишь слабая кислота.

Фосфорная кислота имеет pK a , равное 2,00, что делает ее более сильной, чем обычные органические кислоты, такие как этановая кислота (pK a = 4,76).


Примечание: Если вы знаете о pK a , но не очень уверены, вы можете перейти по этой ссылке - но это, вероятно, займет у вас много времени. Все, что вам действительно нужно знать по этой теме, это то, что чем ниже значение pK a , тем сильнее кислота.


Маловероятно, что вы когда-нибудь прореагируете напрямую оксидом фосфора (III) с основанием, но вам может потребоваться знать, что произойдет, если вы прореагируете образовавшуюся фосфористую кислоту с основанием.

В фосфористой кислоте два атома водорода в группах -ОН являются кислотными, а другой - нет. Это означает, что вы можете получить две возможные реакции, например, с раствором гидроксида натрия, в зависимости от используемых пропорций.

В первом случае только один из кислых водородов прореагировал с гидроксид-ионами основания. Во втором случае (с использованием вдвое большего количества гидроксида натрия) прореагировали оба.

Если бы вы вступили в реакцию оксида фосфора (III) непосредственно с раствором гидроксида натрия, а не сначала производили кислоту, вы бы получили те же возможные соли.


Примечание: Проверьте свой учебный план, прошлые работы и схемы отметок, прежде чем вы слишком увязнете в этом! Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать, как получить их, если у вас их еще нет (только для учебных программ в Великобритании).


Оксид фосфора (V)

Оксид фосфора (V) бурно реагирует с водой с образованием раствора, содержащего смесь кислот, природа которой зависит от условий.Обычно мы просто рассматриваем одну из них, фосфорную (V) кислоту, H 3 PO 4 , также известную как фосфорная кислота или ортофосфорная кислота.

На этот раз чистая неионизированная кислота имеет структуру:

Фосфорная (V) кислота также является слабой кислотой с pK a , равным 2,15. Это делает его на слабее фосфористой кислоты. Растворы обеих этих кислот с концентрацией около 1 моль-дм -3 будут иметь pH около 1.

Опять же, вы вряд ли когда-нибудь прореагируете этот оксид с основанием, но можно ожидать, что вы узнаете, как фосфорная (V) кислота реагирует с чем-то вроде раствора гидроксида натрия.

Если вы посмотрите на структуру, то увидите, что она имеет три группы -ОН, и каждая из них имеет кислый атом водорода. Вы можете провести реакцию с гидроксидом натрия в три стадии, когда один за другим эти атомы водорода вступают в реакцию с ионами гидроксида.

Опять же, если бы вы вступали в реакцию оксида фосфора (V) непосредственно с раствором гидроксида натрия, а не сначала производили кислоту, вы бы получили те же возможные соли.

Это становится смешным, поэтому я приведу только один пример из возможных уравнений:


Примечание: Если на экзамене вам задают вопрос, в котором вам просто нужно написать уравнение реакции гидроксида натрия с фосфорной (V) кислотой, какое уравнение вам следует написать? Это не имеет особого значения - все они совершенно верны. В каждом случае это просто зависит от пропорций двух используемых вами реагентов.

Если вы действительно хотите быть уверенным, проверьте прошлые документы и отметьте схемы. Я нашел один вопрос о реакции между оксидом натрия и фосфорной (V) кислотой, где схема маркировки принимала любое из возможных уравнений - чего я и ожидал.

(Я знаю, что не давал вам этот конкретный набор уравнений, но их несложно решить, если вы понимаете принцип, и я не могу привести каждое отдельное кислотно-основное уравнение. Это уже давно страница будет длиться вечно, и все в отчаянии сдадутся задолго до конца! Вот почему вы пытаетесь понять химию, а не изучать ее как попугай.)

Пожалуйста, , не тратьте время на изучение уравнений - или, по крайней мере, до тех пор, пока вы не узнаете и не поймете всю остальную химию, которую вам нужно знать и понимать! У любого уравнения очень мало шансов пройти экзамен, даже если оно входит в вашу конкретную программу.

Жизнь слишком коротка, чтобы тратить время на изучение уравнений. Знайте, как их решить, если вам нужно.



 

Оксиды серы

Мы будем рассматривать диоксид серы, SO 2 , и триоксид серы, SO 3 .

Диоксид серы

Диоксид серы хорошо растворяется в воде, реагируя с ней, давая раствор, известный как серная кислота, который традиционно имеет формулу H 2 SO 3 . Однако основным веществом в растворе является просто гидратированный диоксид серы - SO 2 , xH 2 O. Спорный вопрос, существует ли вообще в растворе какая-либо H 2 SO 3 как таковая.

Сернистая кислота также является слабой кислотой с pK a около 1.8 - немного сильнее, чем две указанные выше фосфорсодержащие кислоты. Достаточно концентрированный раствор сернистой кислоты снова будет иметь pH около 1.

.

Примечание: Существует некоторая изменчивость значений pK и для серной кислоты, указанных разными источниками - от 1,77 до 1,92. У меня нет возможности узнать, что из этого правильно.

Ионизация «серной кислоты» включает ионизацию гидратированного комплекса, и вам не следует беспокоиться об этом на этом уровне.



Диоксид серы также будет напрямую реагировать с основаниями, такими как раствор гидроксида натрия. Если диоксид серы барботируют через раствор гидроксида натрия, сначала образуется раствор сульфита натрия, а затем раствор гидросульфита натрия, когда диоксид серы оказывается в избытке.


Примечание: Сульфит натрия также называют сульфатом натрия (IV).Гидросульфит натрия также является гидросульфатом натрия (IV) или бисульфитом натрия.

Обратите внимание, что уравнения для этих реакций отличаются от примеров фосфора. В этом случае мы реагируем непосредственно между оксидом и гидроксидом натрия, потому что мы, скорее всего, поступаем именно так.



Другая важная реакция диоксида серы - с основным оксидом кальция с образованием сульфита кальция (сульфата кальция (IV)).Это лежит в основе одного из методов удаления диоксида серы из дымовых газов на электростанциях.

 

Трехокись серы

Триоксид серы бурно реагирует с водой с образованием тумана из концентрированных капель серной кислоты.


Примечание: Если вы знаете о контактном процессе производства серной кислоты, вы знаете, что триоксид серы всегда преобразуется в серную кислоту циклическим способом, чтобы избежать проблемы тумана серной кислоты.

Если вам интересно, вы можете найти подробную информацию о процессе обращения в другом месте на этом сайте, но это не относится к текущей теме.



Чистая неионизированная серная кислота имеет структуру:

Серная кислота - сильная кислота, и растворы обычно имеют pH около 0.

Кислота реагирует с водой, давая ион гидроксония (ион водорода в растворе, если хотите) и ион сероводорода.Эта реакция проходит практически на 100%.

Второй водород удалить сложнее. На самом деле ион сероводорода является относительно слабой кислотой, по силе сходной с кислотами, которые мы уже обсуждали на этой странице. На этот раз вы получите равновесие:

 

Серная кислота, конечно, имеет все реакции сильной кислоты, с которыми вы знакомы из вводных курсов химии. Например, нормальная реакция с раствором гидроксида натрия заключается в образовании раствора сульфата натрия, в котором оба кислых водорода реагируют с ионами гидроксида.

В принципе, вы также можете получить раствор гидросульфата натрия, используя вдвое меньше гидроксида натрия и просто реагируя с одним из двух кислых водородов в кислоте. На практике лично я никогда этого не делал - на данный момент не вижу особого смысла!

 

Сам по себе триоксид серы также будет напрямую реагировать с основаниями с образованием сульфатов. Например, он будет реагировать с оксидом кальция с образованием сульфата кальция. Это похоже на реакцию с диоксидом серы, описанную выше.

 

Оксиды хлора

Хлор образует несколько оксидов, но единственные два, упомянутые в любой из программ уровня A Великобритании, - это оксид хлора (VII), Cl 2 O 7 , и оксид хлора (I), Cl 2 O. Хлор ( VII) оксид также известен как гептоксид дихлора, а оксид хлора (I) - как монооксид дихлора.

Оксид хлора (VII)

Оксид хлора (VII) - высший оксид хлора - хлор находится в максимальной степени окисления +7.Он продолжает тенденцию высших оксидов элементов периода 3 к тому, чтобы быть более сильными кислотами.

Оксид хлора (VII) реагирует с водой с образованием очень сильной кислоты, хлорноватой (VII) кислоты, также известной как хлорная кислота. PH типичных растворов, как и серной кислоты, будет около 0,

.

Неионизированная хлорная (VII) кислота имеет структуру:

Вероятно, вам это не понадобится для целей UK A level (или его эквивалентов), но это полезно, если вы понимаете причину, по которой хлорная (VII) кислота является более сильной кислотой, чем хлорная (I) кислота (см. Ниже) ,Вы можете применить те же рассуждения к другим кислотам на этой странице.

Когда ион хлората (VII) (перхлорат-ион) образуется в результате потери иона водорода (например, когда он реагирует с водой), заряд может быть делокализован по каждому атому кислорода в ионе. Это делает его очень стабильным и означает, что хлорная (VII) кислота очень сильна.


Примечание: Это похоже на делокализацию, которая происходит в этаноат-ионе, образующемся, когда этановая кислота ведет себя как слабая кислота.Вы найдете это более подробно на странице об органических кислотах.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, если вы решите перейти по этой ссылке.



Хлорная (VII) кислота реагирует с раствором гидроксида натрия с образованием раствора хлората натрия (VII).

Сам оксид хлора (VII) также реагирует с раствором гидроксида натрия с образованием того же продукта.

 

Оксид хлора (I)

Оксид хлора (I) намного менее кислый, чем оксид хлора (VII).Он реагирует с водой до некоторой степени с образованием хлорноватистой (I) кислоты HOCl, также известной как хлорноватистая кислота.


Примечание: Вы также можете найти хлорную (I) кислоту, записанную как HClO. Форма, которую я использовал, более точно отражает способ соединения атомов.


Структура хлорноватой (I) кислоты точно такая же, как ее формула HOCl. У него нет атомов кислорода с двойными связями и нет способа делокализации заряда по отрицательному иону, образовавшегося в результате потери водорода.

Это означает, что образовавшийся отрицательный ион не очень стабилен и легко восстанавливает свой водород, чтобы превратиться в кислоту. Хлорная (I) кислота очень слабая (pK a = 7,43).

Хлорная (I) кислота реагирует с раствором гидроксида натрия с образованием раствора хлората натрия (I) (гипохлорита натрия).

Оксид хлора (I) также напрямую реагирует с гидроксидом натрия с образованием того же продукта.

 
 

Куда бы вы сейчас хотели пойти?

В меню «Период 3»., ,

В меню «Неорганическая химия». , ,

В главное меню. , ,

 

© Джим Кларк 2005 (последнее изменение - ноябрь 2015 г.)

.

Смотрите также