Formule di struttura degli acidi. Formule chimiche per manichini Come creare formule strutturali di acidi

Bene, per completare la nostra conoscenza degli alcoli, darò anche la formula di un'altra sostanza ben nota: il colesterolo. Non tutti sanno che è un alcol monovalente!

|`/`\\`|<`|w>`\`/|<`/w$color(red)HO$color()>\/`|0/`|/\<`|w>|_q_q_q<-dH>:a_q|0<|dH>`/<`|wH>`\|dH; #a_(A-72)<_(A-120,d+)>-/-/<->`\

Ho segnato il gruppo ossidrile in rosso.

Acidi carbossilici

Qualsiasi enologo sa che il vino dovrebbe essere conservato senza accesso all'aria. Altrimenti diventerà acido. Ma i chimici conoscono il motivo: se aggiungi un altro atomo di ossigeno a un alcol, ottieni un acido.
Diamo un'occhiata alle formule degli acidi ottenuti dagli alcoli che ci sono già familiari:

Sostanza			Formula scheletrica	Formula lorda
Acido metano (acido formico)	H/C`|O|\OH	HCOOH	O//\OH
Acido etanoico (acido acetico)	H-C-C\OH; H|#C|H	CH3-COOH	/`|O|\OH
Acido propanico (acido metilacetico)	H-C-C-C\OH; H|#2|H; H|#3|H	CH3-CH2-COOH	\/`|O|\OH
Acido butanoico (acido butirrico)	H-C-C-C-C\OH; H|#2|H; H|#3|H; H|#4|H	CH3-CH2-CH2-COOH	/\/`|O|\OH
Formula generalizzata	(R)-C\OH	(R)-COOH o (R)-CO2H	(R)/`|O|\OH

Una caratteristica distintiva degli acidi organici è la presenza di un gruppo carbossilico (COOH), che conferisce a tali sostanze proprietà acide.

Chiunque abbia provato l'aceto sa che è molto acido. La ragione di ciò è la presenza in esso acido acetico. Tipicamente l'aceto da tavola contiene tra il 3 e il 15% di acido acetico, con il resto (principalmente) acqua. Il consumo di acido acetico in forma non diluita rappresenta un pericolo per la vita.

Gli acidi carbossilici possono avere diversi gruppi carbossilici. In questo caso si chiamano: dibasico, tribasico eccetera...

I prodotti alimentari contengono molti altri acidi organici. Eccone solo alcuni:

Il nome di questi acidi corrisponde ai prodotti alimentari in cui sono contenuti. A proposito, tieni presente che qui ci sono acidi che hanno anche un gruppo ossidrile, caratteristico degli alcoli. Tali sostanze sono chiamate acidi idrossicarbossilici(o idrossiacidi).
In basso, sotto ciascuno degli acidi, è presente un cartello che specifica il nome del gruppo di sostanze organiche a cui appartiene.

Radicali

I radicali sono un altro concetto che ha influenzato le formule chimiche. La parola stessa è probabilmente nota a tutti, ma in chimica i radicali non hanno nulla in comune con politici, ribelli e altri cittadini con una posizione attiva.
Qui questi sono solo frammenti di molecole. E ora scopriremo cosa li rende speciali e conosceremo un nuovo modo di scrivere formule chimiche.

Le formule generalizzate sono già state menzionate più volte nel testo: alcoli - (R)-OH e acidi carbossilici - (R)-COOH. Lascia che ti ricordi che -OH e -COOH sono gruppi funzionali. Ma R è un radicale. Non per niente è raffigurato come la lettera R.

Per essere più specifici, un radicale monovalente è una parte di una molecola priva di un atomo di idrogeno. Bene, se sottrai due atomi di idrogeno, ottieni un radicale bivalente.

I radicali in chimica hanno ricevuto i propri nomi. Alcuni di loro hanno persino ricevuto designazioni latine simili alle designazioni degli elementi. Inoltre, a volte nelle formule i radicali possono essere indicati in forma abbreviata, che ricorda più le formule grossolane.
Tutto ciò è dimostrato nella tabella seguente.

Nome	Formula strutturale	Designazione	Formula breve	Esempio di alcol
Metile	CH3-()	Me	CH3	(Io)-OH	CH3OH
Etilico	CH3-CH2-()	Et	C2H5	(Et)-OH	C2H5OH
Ho tagliato	CH3-CH2-CH2-()	Il prof	C3H7	(Pr)-OH	C3H7OH
Isopropilico	H3C\CA(*`/H3C*)-()	i-Pr	C3H7	(i-Pr)-OH	(CH3)2CHOH
Fenile	`/`=`\//-\\-{}	Ph	C6H5	(Ph)-OH	C6H5OH

Penso che qui sia tutto chiaro. Voglio solo attirare la tua attenzione sulla colonna in cui vengono forniti esempi di alcoli. Alcuni radicali sono scritti in una forma che ricorda la formula grossolana, ma il gruppo funzionale è scritto separatamente. Ad esempio, CH3-CH2-OH si trasforma in C2H5OH.
E per le catene ramificate come l'isopropile, vengono utilizzate strutture con staffe.

C'è anche un fenomeno come i radicali liberi. Questi sono radicali che, per qualche ragione, si sono separati dai gruppi funzionali. In questo caso viene violata una delle regole con cui abbiamo cominciato a studiare le formule: il numero dei legami chimici non corrisponde più alla valenza di uno degli atomi. Bene, oppure possiamo dire che una delle connessioni si apre a un'estremità. I radicali liberi di solito vivono per un breve periodo poiché le molecole tendono a tornare ad uno stato stabile.

Introduzione all'azoto. Ammine

Propongo di conoscere un altro elemento che fa parte di molti composti organici. Questo azoto.
Si indica con la lettera latina N e ha una valenza pari a tre.

Vediamo quali sostanze si ottengono se ai familiari idrocarburi si aggiunge azoto:

Sostanza	Formula strutturale espansa	Formula strutturale semplificata	Formula scheletrica	Formula lorda
Amminometano (metilammina)	H-C-N\H;H|#C|H	CH3-NH2	\NH2
Amminoetano (etilammina)	H-C-C-N\H;H|#C|H;H|#3|H	CH3-CH2-NH2	/\NH2
Dimetilammina	H-C-N<`|H>-CH; H|#-3|H; H|#2|H	$L(1,3)H/N<_(A80,w+)CH3>\dCH3	/N<_(y-.5)H>\
Amminobenzene (Anilina)	H\N|C\\C|C<\H>"//C<|H>"\C<`/H>`||C<`\H>/	NH2|C\\CH|CH`//C<_(y.5)H>`\HC`||HC/	NH2|\|`/`\`|/_o
Trietilammina	$pendenza(45)H-C-C/N\C-C-H;H|#2|H; H|#3|H; H|#5|H;H|#6|H; #N`|C<`-H><-H>`|C<`-H><-H>`|H	CH3-CH2-N<`|CH2-CH3>-CH2-CH3	\/N<`|/>\|

Come probabilmente hai già intuito dai nomi, tutte queste sostanze sono riunite sotto il nome generale ammine. Viene chiamato il gruppo funzionale ()-NH2 gruppo amminico. Ecco alcune formule generali delle ammine:

In generale, non ci sono innovazioni speciali qui. Se queste formule ti sono chiare, puoi tranquillamente impegnarti in ulteriori studi di chimica organica utilizzando un libro di testo o Internet.
Ma vorrei parlare anche delle formule della chimica inorganica. Vedrai quanto è facile capirli dopo aver studiato la struttura delle molecole organiche.

Formule razionali

Non si dovrebbe concludere che la chimica inorganica sia più semplice della chimica organica. Naturalmente, le molecole inorganiche tendono ad apparire molto più semplici perché non tendono a formare strutture complesse come gli idrocarburi. Ma poi dobbiamo studiare più di cento elementi che compongono la tavola periodica. E questi elementi tendono a combinarsi a seconda delle loro proprietà chimiche, ma con numerose eccezioni.

Quindi non ti dirò niente di tutto questo. L'argomento del mio articolo sono le formule chimiche. E con loro tutto è relativamente semplice.
Molto spesso utilizzato in chimica inorganica formule razionali. E ora scopriremo in cosa differiscono da quelli che ci sono già familiari.

Per prima cosa, facciamo conoscenza con un altro elemento: il calcio. Anche questo è un elemento molto comune.
È designato Circa e ha valenza due. Vediamo quali composti forma con il carbonio, l'ossigeno e l'idrogeno che conosciamo.

Sostanza	Formula strutturale	Formula razionale	Formula lorda
Ossido di calcio	Ca=O	CaO
Idrossido di calcio	H-O-Ca-O-H	Ca(OH)2
Carbonato di calcio	$pendenza(45)Ca`/O\C|O`|/O`\#1	CaCO3
Bicarbonato di calcio	HO/`|O|\O/Ca\O/`|O|\OH	Ca(HCO3)2
Acido carbonico	H|O\C|O`|/O`|H	H2CO3

A prima vista, puoi vedere che la formula razionale è qualcosa tra una formula strutturale e una formula grossolana. Ma non è ancora molto chiaro come si ottengano. Per comprendere il significato di queste formule è necessario considerare le reazioni chimiche a cui partecipano le sostanze.

Il calcio nella sua forma pura è un metallo bianco morbido. Non si verifica in natura. Ma è del tutto possibile acquistarlo in un negozio di prodotti chimici. Di solito viene conservato in barattoli speciali senza accesso all'aria. Perché nell'aria reagisce con l'ossigeno. In realtà, è per questo che non si trova in natura.
Quindi, la reazione del calcio con l'ossigeno:

2Ca+O2 -> 2CaO

Il numero 2 prima della formula di una sostanza significa che nella reazione sono coinvolte 2 molecole.
Il calcio e l'ossigeno producono ossido di calcio. Anche questa sostanza non è presente in natura perché reagisce con l'acqua:

CaO + H2O -> Ca(OH2)

Il risultato è idrossido di calcio. Se osservi attentamente la sua formula strutturale (nella tabella precedente), puoi vedere che è formato da un atomo di calcio e due gruppi ossidrile, che già conosciamo.
Queste sono le leggi della chimica: se si aggiunge un gruppo ossidrile a una sostanza organica si ottiene un alcol, se si aggiunge a un metallo si ottiene un idrossido.

Ma l'idrossido di calcio non si trova in natura a causa della presenza di anidride carbonica nell'aria. Penso che tutti abbiano sentito parlare di questo gas. Si forma durante la respirazione di persone e animali, la combustione di carbone e prodotti petroliferi, durante incendi ed eruzioni vulcaniche. Pertanto, è sempre presente nell'aria. Ma si dissolve abbastanza bene anche in acqua, formando acido carbonico:

CO2+H2O<=>H2CO3

Cartello<=>indica che la reazione può procedere in entrambe le direzioni nelle stesse condizioni.

Pertanto, l'idrossido di calcio, disciolto in acqua, reagisce con l'acido carbonico e si trasforma in carbonato di calcio leggermente solubile:

Ca(OH)2 + H2CO3 -> CaCO3"|v" + 2H2O

Una freccia rivolta verso il basso significa che a seguito della reazione la sostanza precipita.
Dopo un ulteriore contatto del carbonato di calcio con diossido di carbonio in presenza di acqua avviene una reazione reversibile che porta alla formazione di un sale acido, il bicarbonato di calcio, altamente solubile in acqua

CaCO3+CO2+H2O<=>Ca(HCO3)2

Questo processo influisce sulla durezza dell'acqua. Quando la temperatura aumenta, il bicarbonato si trasforma nuovamente in carbonato. Pertanto, nelle regioni con acqua dura, si formano incrostazioni nei bollitori.

Gesso, calcare, marmo, tufo e molti altri minerali sono in gran parte composti da carbonato di calcio. Si trova anche nei coralli, nelle conchiglie dei molluschi, nelle ossa degli animali, ecc...
Ma se il carbonato di calcio viene riscaldato a fuoco molto alto, si trasformerà in ossido di calcio e anidride carbonica.

Questa breve storia sul ciclo del calcio in natura dovrebbe spiegare perché sono necessarie formule razionali. Quindi, le formule razionali sono scritte in modo che i gruppi funzionali siano visibili. Nel nostro caso è:

Inoltre, anche i singoli elementi - Ca, H, O (negli ossidi) - sono gruppi indipendenti.

Ioni

Penso che sia ora di fare conoscenza con gli ioni. Probabilmente questa parola è familiare a tutti. E dopo aver studiato i gruppi funzionali, non ci costa nulla capire cosa sono questi ioni.

In generale, la natura dei legami chimici è che alcuni elementi cedono elettroni mentre altri li acquistano. Gli elettroni sono particelle con carica negativa. Un elemento con un complemento completo di elettroni ha carica nulla. Se ha dato via un elettrone, la sua carica diventa positiva, e se lo ha accettato, diventa negativa. Ad esempio, l'idrogeno ha un solo elettrone, al quale cede abbastanza facilmente, trasformandosi in uno ione positivo. C'è una voce speciale per questo nelle formule chimiche:

H2O<=>H^+ +OH^-

Qui lo vediamo come risultato dissociazione elettrolitica l'acqua si scompone in uno ione idrogeno carico positivamente e un gruppo OH carico negativamente. Lo ione OH^- si chiama ione idrossido. Non deve essere confuso con il gruppo ossidrile, che non è uno ione, ma parte di qualche tipo di molecola. Il segno + o - nell'angolo in alto a destra mostra la carica dello ione.
Ma l'acido carbonico non esiste mai come sostanza indipendente. Si tratta infatti di una miscela di ioni idrogeno e ioni carbonato (o ioni bicarbonato):

H2CO3 = H^+ + HCO3^-<=>2H^+ + CO3^2-

Lo ione carbonato ha una carica di 2-. Ciò significa che gli sono stati aggiunti due elettroni.

Vengono chiamati ioni con carica negativa anioni. Tipicamente questi includono residui acidi.
Ioni caricati positivamente - cationi. Molto spesso si tratta di idrogeno e metalli.

E qui probabilmente puoi comprendere appieno il significato delle formule razionali. In essi è scritto prima il catione, seguito dall'anione. Anche se la formula non prevede alcuna spesa.

Probabilmente già indovinerai che gli ioni possono essere descritti non solo mediante formule razionali. Ecco la formula scheletrica dell'anione bicarbonato:

Qui la carica è indicata direttamente accanto all'atomo di ossigeno, che ha ricevuto un elettrone in più e quindi ha perso una linea. In poche parole, ogni elettrone in più riduce il numero di legami chimici rappresentati nella formula strutturale. D'altra parte, se qualche nodo della formula strutturale ha un segno +, allora avrà un bastoncino aggiuntivo. Come sempre, questo fatto deve essere dimostrato con un esempio. Ma tra le sostanze a noi familiari non esiste un solo catione composto da più atomi.
E una tale sostanza è l'ammoniaca. La sua soluzione acquosa viene spesso chiamata ammoniaca ed è incluso in qualsiasi kit di pronto soccorso. L'ammoniaca è un composto di idrogeno e azoto e ha la formula razionale NH3. Considera la reazione chimica che si verifica quando l'ammoniaca viene sciolta nell'acqua:

NH3+H2O<=>NH4^+ + OH^-

La stessa cosa, ma usando formule strutturali:

H|N<`/H>\H + H-O-H<=>H|N^+<_(A75,w+)H><_(A15,d+)H>`/H + O`^-# -H

Sul lato destro vediamo due ioni. Si sono formati come risultato del passaggio di un atomo di idrogeno da una molecola d'acqua a una molecola di ammoniaca. Ma questo atomo si muoveva senza il suo elettrone. L'anione ci è già familiare: è uno ione idrossido. E il catione si chiama ammonio. Presenta proprietà simili ai metalli. Ad esempio, potrebbe combinarsi con un residuo acido. La sostanza formata combinando l'ammonio con un anione carbonato è chiamata carbonato di ammonio: (NH4)2CO3.
Ecco l'equazione di reazione per l'interazione dell'ammonio con un anione carbonato, scritta sotto forma di formule strutturali:

2H|N^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H + O^-\C|O`|/O^-<=>H|N^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H`|0O^-\C|O`|/O^-|0H_(A-15,d-)N^+<_(A105,w+)H><\H>`|H

Ma in questa forma l'equazione di reazione è data a scopo dimostrativo. In genere le equazioni utilizzano formule razionali:

2NH4^+ + CO3^2-<=>(NH4)2CO3

Sistema collinare

Quindi, possiamo supporre di aver già studiato le formule strutturali e razionali. Ma c’è un’altra questione che vale la pena considerare più in dettaglio. In cosa differiscono le formule lorde da quelle razionali?
Sappiamo perché la formula razionale dell'acido carbonico è scritta H2CO3 e non in altro modo. (I due cationi idrogeno vengono prima, seguiti dall’anione carbonato.) Ma perché la formula lorda è scritta CH2O3?

In linea di principio, la formula razionale dell'acido carbonico può essere considerata una vera formula, perché non ha elementi ripetitivi. A differenza di NH4OH o Ca(OH)2.
Ma molto spesso alle formule grossolane viene applicata una regola aggiuntiva che determina l'ordine degli elementi. La regola è abbastanza semplice: viene messo prima il carbonio, poi l'idrogeno e poi gli altri elementi in ordine alfabetico.
Quindi esce CH2O3: carbonio, idrogeno, ossigeno. Questo è chiamato il sistema Hill. È utilizzato in quasi tutti i libri di consultazione chimica. E anche in questo articolo.

Un po' del sistema easyChem

Invece di una conclusione vorrei parlare del sistema easyChem. È progettato in modo che tutte le formule di cui abbiamo discusso qui possano essere facilmente inserite nel testo. In realtà, tutte le formule in questo articolo sono disegnate utilizzando easyChem.

Perché abbiamo bisogno di un qualche tipo di sistema per derivare le formule? Il fatto è che il modo standard per visualizzare le informazioni nei browser Internet è il linguaggio di markup ipertestuale (HTML). Si concentra sull'elaborazione delle informazioni di testo.

Le formule razionali e grossolane possono essere rappresentate utilizzando il testo. Anche alcune formule strutturali semplificate possono essere scritte anche in testo, ad esempio l'alcol CH3-CH2-OH. Tuttavia per questo dovresti utilizzare la seguente voce in HTML: CH ₃-CH ₂-OH.
Questo ovviamente crea alcune difficoltà, ma puoi conviverci. Ma come rappresentare la formula strutturale? In linea di principio, puoi utilizzare un carattere a spaziatura fissa:

HH | | H-C-C-O-H | | H H Non sembra molto carino, ovviamente, ma è anche fattibile.

Il vero problema arriva quando si tenta di disegnare gli anelli benzenici e quando si utilizzano formule scheletriche. Non resta altro modo se non quello di collegare un'immagine raster. I raster vengono archiviati in file separati. I browser possono includere immagini in formato gif, png o jpeg.
Per creare tali file è necessario un editor grafico. Ad esempio, Photoshop. Ma conosco Photoshop da più di 10 anni e posso dire con certezza che è molto poco adatto per rappresentare formule chimiche.
Gli editor molecolari affrontano questo compito molto meglio. Ma con un gran numero di formule, ognuna delle quali è memorizzata in un file separato, è abbastanza facile confondersi al loro interno.
Ad esempio, il numero di formule in questo articolo è . Vengono visualizzati sotto forma di immagini grafiche (il resto tramite strumenti HTML).

Il sistema easyChem permette di memorizzare tutte le formule direttamente in un documento HTML in formato testo. Secondo me questo è molto conveniente.
Inoltre, le formule lorde in questo articolo vengono calcolate automaticamente. Perché easyChem funziona in due fasi: prima la descrizione testuale viene convertita in una struttura informativa (grafico), quindi su questa struttura possono essere eseguite varie azioni. Tra questi ci sono le seguenti funzioni: calcolo peso molecolare, conversione in una formula lorda, verificando la possibilità di output come testo, grafica e rendering del testo.

Pertanto, per preparare questo articolo, ho utilizzato solo un editor di testo. Inoltre, non dovevo pensare a quale delle formule sarebbe stata grafica e quale sarebbe stata testo.

Ecco alcuni esempi che svelano il segreto della preparazione del testo di un articolo: Le descrizioni della colonna di sinistra vengono automaticamente trasformate in formule nella seconda colonna.
Nella prima riga la descrizione della formula razionale è molto simile al risultato visualizzato. L'unica differenza è che i coefficienti numerici vengono visualizzati in modo interlineare.
Nella seconda riga la formula estesa è presentata sotto forma di tre catene separate separate da un simbolo; Penso che sia facile vedere che la descrizione testuale ricorda per molti versi le azioni che sarebbero necessarie per rappresentare la formula con una matita su carta.
La terza riga dimostra l'uso di linee oblique utilizzando i simboli \ e /. Il segno ` (backtick) indica che la linea viene tracciata da destra a sinistra (o dal basso verso l'alto).

È disponibile una documentazione molto più dettagliata sull'utilizzo del sistema easyChem qui.

Lasciami finire questo articolo e ti auguro buona fortuna nello studio della chimica.

Un breve dizionario esplicativo dei termini utilizzati nell'articolo

Idrocarburi Sostanze costituite da carbonio e idrogeno. Differiscono l'uno dall'altro nella struttura delle loro molecole. Le formule strutturali sono immagini schematiche di molecole, dove gli atomi sono indicati con lettere latine e i legami chimici con trattini. Le formule strutturali sono ampliate, semplificate e scheletriche. Le formule strutturali espanse sono formule strutturali in cui ciascun atomo è rappresentato come un nodo separato. Le formule strutturali semplificate sono quelle formule strutturali in cui gli atomi di idrogeno sono scritti accanto all'elemento a cui sono associati. E se a un atomo è attaccato più di un idrogeno, la quantità viene scritta sotto forma di numero. Possiamo anche dire che i gruppi fungono da nodi nelle formule semplificate. Le formule scheletriche sono formule strutturali in cui gli atomi di carbonio sono rappresentati come nodi vuoti. Il numero di atomi di idrogeno legati a ciascun atomo di carbonio è pari a 4 meno il numero di legami che convergono nel sito. Per i nodi formati non da carbonio valgono le regole delle formule semplificate. Formula lorda (nota anche come formula vera) - un elenco di tutti gli elementi chimici che compongono la molecola, che indica il numero di atomi sotto forma di numero (se c'è un atomo, l'unità non è scritta) Sistema Hill - una regola che determina l'ordine degli atomi nella formula grossolana: viene posto per primo il carbonio, poi l'idrogeno e poi i restanti elementi in ordine alfabetico. Questo è un sistema che viene utilizzato molto spesso. E tutte le formule lorde in questo articolo sono scritte secondo il sistema Hill. Gruppi funzionali Combinazioni stabili di atomi che si conservano durante le reazioni chimiche. Spesso i gruppi funzionali hanno i propri nomi e la propria influenza Proprietà chimiche e il nome scientifico della sostanza

2. Le basi reagiscono con gli acidi per formare sale e acqua (reazione di neutralizzazione). Per esempio:

KOH + HC1 = KS1 + H2O;

Fe(OH)2 + 2HNO3 = Fe(NO3)2 + 2H2O

3. Gli alcali reagiscono con gli ossidi acidi per formare sale e acqua:

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO2 + H2O.

4. Le soluzioni alcaline reagiscono con soluzioni saline se il risultato è la formazione di una base insolubile o di un sale insolubile. Per esempio:

2NaOH + CuSO 4 = Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4 ;

Ba(OH)2 + Na2SO4 = 2NaOH + BaSO4 ↓

5. Quando riscaldate, le basi insolubili si decompongono in ossido basico e acqua.

2Fe(OH)3Fe2O3 + ZH2O.

6. Le soluzioni alcaline interagiscono con i metalli che formano ossidi e idrossidi anfoteri (Zn, Al, ecc.).

2AI + 2KOH + 6H2O = 2K + 3H2.

Ottenere motivi

Ricevuta basi solubili:

a) interazione dei metalli alcalini e alcalino terrosi con l'acqua:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2;

b) interazione degli ossidi di metalli alcalini e alcalino terrosi con l'acqua:

Na2O + H2O = 2NaOH.

2. Ricevuta basi insolubili l'azione degli alcali sui sali metallici solubili:

2NaOH + FeSO 4 = Fe(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4.

Acidi - sostanze complesse, quando dissociate in acqua, si formano ioni idrogeno H + e nessun altro catione.

Proprietà chimiche

Le proprietà generali degli acidi nelle soluzioni acquose sono determinate dalla presenza di ioni H + (o meglio H 3 O +), che si formano a seguito della dissociazione elettrolitica delle molecole di acido:

1. Gli acidi cambiano ugualmente il colore degli indicatori (Tabella 6).

2. Gli acidi interagiscono con le basi.

Per esempio:

H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + ZH2O;

H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O;

H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O;

3. Gli acidi interagiscono con gli ossidi basici:

2HCl + CaO = CaC1 2 + H 2 O;

H2SO4 + Fe2O3 = Fe2(SO4)3 + ZN2O.

4. Gli acidi interagiscono con gli ossidi anfoteri:

2HNO3 + ZnO = Zn(NO3)2 + H2O.

5. Gli acidi reagiscono con alcuni sali intermedi per formare un nuovo sale e un nuovo acido sono possibili se il risultato è un sale insolubile o un acido più debole (o più volatile) dell'originale; Per esempio:

2HC1+Na2CO3 = 2NaCl+H2O +CO2;

2NaCl + H2SO4 = 2HCl + Na2SO4.

6. Gli acidi interagiscono con i metalli. La natura dei prodotti di queste reazioni dipende dalla natura e dalla concentrazione dell'acido e dall'attività del metallo. Ad esempio, diluito acido solforico, l'acido cloridrico e altri acidi non ossidanti interagiscono con i metalli che si trovano nella serie dei potenziali degli elettrodi standard (vedi Capitolo 7.) a sinistra dell'idrogeno. Come risultato della reazione, si formano sale e idrogeno gassoso:

H2SO4(dil)) + Zn = ZnSO4 + H2;

2HC1 + Mg = MgCl2 + H2.

Gli acidi ossidanti (acido solforico concentrato, acido nitrico HNO 3 di qualsiasi concentrazione) interagiscono anche con i metalli che si trovano nella serie dei potenziali degli elettrodi standard dopo l'idrogeno per formare un prodotto di riduzione di sale e acido. Per esempio:

2H2SO4 (conc) + Zn = ZnSO4 + SO2 + 2H2O;

Ottenere acidi

1. Gli acidi anossici sono ottenuti per sintesi da sostanze semplici e successiva dissoluzione del prodotto in acqua.

S + H2 = H2S.

2. Gli ossiacidi si ottengono facendo reagire gli ossidi acidi con acqua.

SO3 + H2O = H2SO4.

3. La maggior parte degli acidi può essere ottenuta facendo reagire i sali con acidi.

Na2SiO3 + H2SO4 = H2SiO3 + Na2SO4.

Idrossidi anfoteri

1. In un ambiente neutro (acqua pura), gli idrossidi anfoteri praticamente non si dissolvono e non si dissociano in ioni. Si dissolvono negli acidi e negli alcali. La dissociazione degli idrossidi anfoteri in mezzi acidi e alcalini può essere espressa dalle seguenti equazioni:

Zn+OH - Zn(OH)H + + ZnO

A1 3+ + ZON - Al(OH) 3 H + + AlO+ H 2 O

2. Gli idrossidi anfoteri reagiscono sia con acidi che con alcali, formando sale e acqua.

Interazione degli idrossidi anfoteri con acidi:

Zn(OH)2 + 2HCl + ZnCl2 + 2H2O;

Sn(OH)2 + H2SO4 = SnSO4 + 2H2O.

Interazione degli idrossidi anfoteri con gli alcali:

Zn(OH)2 + 2NaOH Na2ZnO2 + 2H2O;

Zn(OH)2 + 2NaOH Na2;

Pb(OH)2 + 2NaOHNa2 .

Sali – prodotti della sostituzione di atomi di idrogeno in una molecola acida con atomi di metallo o della sostituzione di uno ione idrossido in una molecola di base con residui acidi.

Proprietà chimiche generali dei sali

1. I sali nelle soluzioni acquose si dissociano in ioni:

a) i sali medi si dissociano in cationi metallici e anioni di residui acidi:

NaCN =Na + +СN - ;

6) i sali acidi si dissociano in cationi metallici e anioni complessi:

KHSO3 = K + + HSO3 -;

c) i sali basici si dissociano in cationi complessi e anioni di residui acidi:

AlOH(CH 3 COO) 2 = AlOH 2+ + 2CH 3 COO - .

2. I sali reagiscono con i metalli per formarsi sale nuovo e nuovo metallo. Questo metallo può spostare dalle soluzioni saline solo i metalli che si trovano alla sua destra nella serie di tensioni elettrochimiche:

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.

I sali solubili reagiscono con gli alcali per formare un nuovo sale e una nuova base. La reazione è possibile se la base o il sale risultante precipita.

Per esempio:

FeCl3+3KOH = Fe(OH)3 ↓+3KS1;

K2CO3 + Ba(OH)2 = BaCO3 ↓+ 2KOH.

4. I sali reagiscono con gli acidi per formare un nuovo acido più debole o un nuovo sale insolubile:

Na2CO3 + 2HC1 = 2NaCl + CO2 + H2O.

Quando un sale reagisce con un acido formando un dato sale, si ottiene un sale acido (questo è possibile se il sale è formato da un acido polibasico).

Per esempio:

Na2S + H2S = 2NaHS;

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2.

5. I sali possono interagire tra loro per formare nuovi sali se uno dei sali precipita:

AgNO3 + KC1 = AgCl↓ + KNO3.

6. Molti sali si decompongono se riscaldati:

MgCO3MgO+CO2;

2NaNO3 2NaNO2 + O2 .

7. I sali basici reagiscono con gli acidi per formare sali medi e acqua:

Fe(OH)2NO3 +HNO3 = FeOH(NO3)2 +H2O;

FeOH(NO3)2 + HNO3 = Fe(NO3)3 + H2O.

8. I sali acidi reagiscono con gli alcali per formare sali medi e acqua:

NaHSO4 + NaOH = Na2SO3 + H2O;

KN2RO4 + KON = K2NRO4 + H2O.

Ottenere i sali

Tutti i metodi per ottenere i sali si basano sulle proprietà chimiche delle classi più importanti composti inorganici. Nella tabella sono presentati dieci metodi classici per ottenere i sali. 7.

Tranne metodi comuni per ottenere i sali sono possibili anche alcuni metodi privati:

1. Interazione di metalli i cui ossidi e idrossidi sono anfoteri con gli alcali.

2. Fusione di sali con alcuni ossidi acidi.

K2CO3 + SiO2 K2SiO3 + CO2 .

3. Interazione degli alcali con gli alogeni:

2KOH + Cl2KCl + KClO + H2O.

4. Interazione degli alogenuri con alogeni:

2KVg + Cl2 = 2KS1 + Br2.

7. Acidi. Sale. Relazioni tra classi di sostanze inorganiche

7.1. Acidi

Gli acidi sono elettroliti, dalla dissociazione dei quali si formano solo i cationi idrogeno H + come ioni caricati positivamente (più precisamente, ioni idronio H 3 O +).

Altra definizione: gli acidi sono sostanze complesse costituite da un atomo di idrogeno e residui acidi (Tabella 7.1).

Tabella 7.1

Formule e nomi di alcuni acidi, residui acidi e sali

Formula acida	Nome acido	Residuo acido (anione)	Nome dei sali (medio)
HF	Fluoridrico (fluoro)	F-	Fluoruri
HCl	Cloridrico (cloridrico)	Cl-	Cloruri
HBr	Bromidrico	Br−	Bromuri
CIAO	Idruro di idrogeno	Io −	Ioduri
H2S	Idrogeno solforato	S2−	Solfuri
H2SO3	Solforoso	SO 3 2 −	Solfiti
H2SO4	Solforico	SO 4 2 −	Solfati
HNO2	Azotato	NO2−	Nitriti
HNO3	Azoto	NO 3 −	Nitrati
H2SiO3	Silicio	SiO32−	Silicati
HPO3	Metafosforico	PO3 −	Metafosfati
H3PO4	Ortofosforico	PO 4 3 −	Ortofosfati (fosfati)
H4P2O7	Pirofosforico (bifosforico)	P2O74−	Pirofosfati (difosfati)
HMnO4	Manganese	MnO4−	Permanganati
H2CrO4	Cromo	CrO42−	Cromati
H2Cr2O7	Dicromo	Cr2O72−	Dicromati (bicromati)
H2SeO4	Selenio	SeO42−	Selenati
H3BO3	Bornaya	BO33-	Ortoborati
HClO	Ipocloroso	ClO –	Ipocloriti
HClO2	Cloruro	ClO2−	Cloriti
HClO3	Cloroso	ClO3−	Clorati
HClO4	Cloro	ClO4−	Perclorati
H2CO3	Carbone	CO33-	Carbonati
CH3COOH	Aceto	CH3COO −	Acetati
HCOOH	Formica	HCOO −	Formiati

A condizioni normali gli acidi possono essere solidi (H 3 PO 4, H 3 BO 3, H 2 SiO 3) e liquidi (HNO 3, H 2 SO 4, CH 3 COOH). Questi acidi possono esistere sia singolarmente (forma al 100%) che sotto forma di soluzioni diluite e concentrate. Ad esempio H 2 SO 4 , HNO 3 , H 3 PO 4 , CH 3 COOH sono noti sia singolarmente che in soluzioni.

Un certo numero di acidi sono noti solo in soluzioni. Questi sono tutti gli alogenuri di idrogeno (HCl, HBr, HI), idrogeno solforato H 2 S, acido cianidrico (HCN idrocianico), H 2 CO 3 carbonico, acido solforoso H 2 SO 3, che sono soluzioni di gas in acqua. Ad esempio, l'acido cloridrico è una miscela di HCl e H 2 O, l'acido carbonico è una miscela di CO 2 e H 2 O. È chiaro che utilizzando l'espressione “soluzione di acido cloridrico" sbagliato.

La maggior parte degli acidi sono solubili in acqua; l'acido silicico H 2 SiO 3 è insolubile. La stragrande maggioranza degli acidi ha una struttura molecolare. Esempi di formule strutturali di acidi:

Nella maggior parte delle molecole acide contenenti ossigeno, tutti gli atomi di idrogeno sono legati all'ossigeno. Ma ci sono delle eccezioni:

Gli acidi sono classificati in base a una serie di caratteristiche (Tabella 7.2).

Tabella 7.2

Classificazione degli acidi

Segno di classificazione	Tipo acido	Esempi
Numero di ioni idrogeno formati dopo la completa dissociazione di una molecola acida	Monobase	HCl, HNO3, CH3COOH
	Dibasico	H2SO4, H2S, H2CO3
	Tribasico	H3PO4, H3AsO4
La presenza o l'assenza di un atomo di ossigeno in una molecola	contenenti ossigeno (idrossidi acidi, ossoacidi)	HNO2, H2SiO3, H2SO4
	Senza ossigeno	HF, H2S, HCN
Grado di dissociazione (forza)	Forti (elettroliti forti, completamente dissociati)	HCl, HBr, HI, H2SO4 (diluito), HNO3, HClO3, HClO4, HMnO4, H2Cr2O7
	Debole (parzialmente dissociato, elettroliti deboli)	HF, HNO 2, H 2 SO 3, HCOOH, CH 3 COOH, H 2 SiO 3, H 2 S, HCN, H 3 PO 4, H 3 PO 3, HClO, HClO 2, H 2 CO 3, H 3 BO 3, H2SO4 (concentrato)
Proprietà ossidative	Agenti ossidanti dovuti agli ioni H+ (acidi condizionatamente non ossidanti)	HCl, HBr, HI, HF, H 2 SO 4 (dil), H 3 PO 4, CH 3 COOH
	Agenti ossidanti dovuti all'anione (acidi ossidanti)	HNO 3, HMnO 4, H 2 SO 4 (concentrato), H 2 Cr 2 O 7
	Agenti riducenti anionici	HCl, HBr, HI, H 2 S (ma non HF)
Stabilità termica	Esiste solo nelle soluzioni	H2CO3, H2SO3, HClO, HClO2
	Si decompone facilmente se riscaldato	H2SO3, HNO3, H2SiO3
	Termicamente stabile	H2SO4 (concentrato), H3PO4

Tutte le proprietà chimiche generali degli acidi sono dovute alla presenza nelle loro soluzioni acquose di cationi idrogeno in eccesso H + (H 3 O +).

1. A causa dell'eccesso di ioni H +, le soluzioni acquose di acidi cambiano il colore del tornasole e dell'arancio metilico in rosso (la fenolftaleina non cambia colore e rimane incolore). In una soluzione acquosa di acido carbonico debole, il tornasole non è rosso, ma rosa una soluzione su un precipitato di acido silicico molto debole non cambia affatto il colore degli indicatori;

2. Gli acidi interagiscono con ossidi basici, basi e idrossidi anfoteri, ammoniaca idrato (vedere Capitolo 6).

Esempio 7.1. Per effettuare la trasformazione BaO → BaSO 4 si possono utilizzare: a) SO 2; b) H2SO4; c) Na2SO4; d) SO 3.

Soluzione. La trasformazione può essere effettuata utilizzando H 2 SO 4:

BaO + H2SO4 = BaSO4 ↓ + H2O

BaO+SO3 = BaSO4

Na 2 SO 4 non reagisce con BaO e nella reazione di BaO con SO 2 si forma solfito di bario:

BaO+SO2 = BaSO3

Risposta: 3).

3. Gli acidi reagiscono con l'ammoniaca e le sue soluzioni acquose per formare sali di ammonio:

HCl + NH 3 = NH 4 Cl - cloruro di ammonio;

H 2 SO 4 + 2NH 3 = (NH 4) 2 SO 4 - solfato di ammonio.

4. Gli acidi non ossidanti reagiscono con i metalli situati nella serie di attività fino all'idrogeno per formare un sale e rilasciare idrogeno:

H 2 SO 4 (diluito) + Fe = FeSO 4 + H 2

2HCl + Zn = ZnCl2 = H2

L'interazione degli acidi ossidanti (HNO 3, H 2 SO 4 (conc)) con i metalli è molto specifica e viene presa in considerazione quando si studia la chimica degli elementi e dei loro composti.

5. Gli acidi interagiscono con i sali. La reazione ha una serie di caratteristiche:

a) nella maggior parte dei casi, quando un acido più forte reagisce con un sale di un acido più debole, si formano un sale di un acido debole e un acido debole o, come si suol dire, un acido più forte sposta quello più debole. La serie di forza decrescente degli acidi si presenta così:

Esempi di reazioni che si verificano:

2HCl + Na2CO3 = 2NaCl + H2O + CO2

H2CO3 + Na2SiO3 = Na2CO3 + H2SiO3 ↓

2CH 3 COOH + K 2 CO 3 = 2 CH 3 COOK + H 2 O + CO 2

3H2SO4 + 2K3PO4 = 3K2SO4 + 2H3PO4

Non interagiscono tra loro, ad esempio KCl e H 2 SO 4 (diluito), NaNO 3 e H 2 SO 4 (diluito), K 2 SO 4 e HCl (HNO 3, HBr, HI), K 3 PO 4 e H2CO3, CH3COOK e H2CO3;

b) in alcuni casi, un acido più debole ne sposta uno più forte da un sale:

CuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4

3AgNO3 (dil) + H3PO4 = Ag3PO4 ↓ + 3HNO3.

Tali reazioni sono possibili quando i precipitati dei sali risultanti non si dissolvono negli acidi forti diluiti risultanti (H 2 SO 4 e HNO 3);

c) nel caso di formazione di precipitati insolubili in acidi forti, può verificarsi una reazione tra un acido forte e un sale formato da un altro acido forte:

BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 ↓ + 2HCl

Ba(NO3)2 + H2SO4 = BaSO4 ↓ + 2HNO3

AgNO3 + HCl = AgCl↓ + HNO3

Esempio 7.2. Indicare la riga contenente le formule delle sostanze che reagiscono con H 2 SO 4 (diluita).

1) Zn, Al2O3, KCl (p-p); 3) NaNO 3 (p-p), Na 2 S, NaF 2) Cu(OH) 2, K 2 CO 3, Ag; 4) Na2SO3, Mg, Zn(OH)2.

Soluzione. Tutte le sostanze della riga 4 interagiscono con H 2 SO 4 (dil):

Na2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + SO2

Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2

Zn(OH)2 + H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O

Nella riga 1) la reazione con KCl (p-p) non è fattibile, nella riga 2) - con Ag, nella riga 3) - con NaNO 3 (p-p).

Risposta: 4).

6. L'acido solforico concentrato si comporta in modo molto specifico nelle reazioni con i sali. Questo è un acido non volatile e termicamente stabile, quindi spiazza tutti gli acidi forti dai sali solidi (!), poiché sono più volatili di H2SO4 (conc):

KCl (tv) + H 2 SO 4 (conc.) KHSO 4 + HCl

2KCl (s) + H 2 SO 4 (conc) K 2 SO 4 + 2HCl

I sali formati da acidi forti (HBr, HI, HCl, HNO 3, HClO 4) reagiscono solo con acido solforico concentrato e solo allo stato solido

Esempio 7.3. L'acido solforico concentrato, a differenza di quello diluito, reagisce:

3) KNO 3 (tv);

Soluzione. Entrambi gli acidi reagiscono con KF, Na 2 CO 3 e Na 3 PO 4, e solo H 2 SO 4 (concentrato) reagisce con KNO 3 (solido).

Risposta: 3).

I metodi per produrre acidi sono molto diversi.

Acidi anossici ricevere:

• sciogliendo i gas corrispondenti in acqua:

HCl (g) + H 2 O (l) → HCl (p-p)

H 2 S (g) + H 2 O (l) → H 2 S (soluzione)

• da sali per spostamento con acidi più forti o meno volatili:

FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S

KCl (tv) + H2SO4 (conc) = KHSO4 + HCl

Na2SO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2SO3

Acidi contenenti ossigeno ricevere:

• sciogliendo i corrispondenti ossidi acidi in acqua, mentre il grado di ossidazione dell'elemento acido nell'ossido e nell'acido rimane lo stesso (ad eccezione di NO 2):

N2O5 + H2O = 2HNO3

SO3 + H2O = H2SO4

P2O5 + 3H2O2H3 PO4

• ossidazione di non metalli con acidi ossidanti:

S + 6HNO3 (conc) = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

• spostando un acido forte da un sale di un altro acido forte (se precipita un precipitato insolubile negli acidi risultanti):

Ba(NO 3) 2 + H 2 SO 4 (diluito) = BaSO 4 ↓ + 2HNO 3

AgNO3 + HCl = AgCl↓ + HNO3

• sostituendo un acido volatile dai suoi sali con un acido meno volatile.

A questo scopo viene spesso utilizzato acido solforico concentrato non volatile e termicamente stabile:

NaNO 3 (tv) + H 2 SO 4 (conc.) NaHSO 4 + HNO 3

KClO 4 (tv) + H 2 SO 4 (conc.) KHSO 4 + HClO 4

• spostamento di un acido più debole dai suoi sali da parte di un acido più forte:

Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 SO 4 = 3CaSO 4 ↓ + 2H 3 PO 4

NaNO2 + HCl = NaCl + HNO2

K2SiO3 + 2HBr = 2KBr + H2SiO3 ↓

Acidi- si tratta di sostanze complesse le cui molecole sono costituite da atomi di idrogeno sostituibili e residui acidi.

Il residuo acido ha una carica negativa.

Acidi privi di ossigeno: HCl, HBr, H 2 S, ecc.

Viene chiamato un elemento che, insieme agli atomi di idrogeno e ossigeno, forma una molecola acida contenente ossigeno formante acido.

In base al numero di atomi di idrogeno nella molecola, gli acidi sono suddivisi in monobasico E polibasico.

Gli acidi monobasici contengono un atomo di idrogeno: HCl, HNO 3, HBr, ecc.

Gli acidi polibasici contengono due o più atomi di idrogeno: H 2 SO 4 (dibasico), H 3 PO 4 (tribasico).

Negli acidi privi di ossigeno, al nome dell'elemento che forma l'acido aggiungere la vocale connettiva “o” e le parole “... acido idrogeno" Ad esempio: HF – acido fluoridrico.

Se l'elemento che forma acido presenta lo stato di ossidazione massimo (corrisponde al numero del gruppo), quindi aggiungere “...nah acido". Maesempio:

HNO3 – azoto e io acido (perché l'atomo di azoto ha uno stato di ossidazione massimo pari a +5)

Se lo stato di ossidazione dell'elemento è inferiore al massimo, aggiungere "...Stanco acido":

1+3-2
HNO2 – azoto esausto acido (poiché l'elemento che forma acido N ha uno stato di ossidazione minimo).

H3PO4 – orto acido fosforico.

HPO3 – meta acido fosforico.

Formule di struttura degli acidi.

In una molecola di un acido contenente ossigeno, un atomo di idrogeno è legato a un atomo dell'elemento che forma acido attraverso un atomo di ossigeno. Pertanto, quando si compila una formula strutturale, tutti gli ioni idrossido devono prima essere attaccati all'atomo dell'elemento che forma acido.

Quindi collega gli atomi di ossigeno rimanenti con due trattini direttamente agli atomi dell'elemento che forma acido (Fig. 2).