5a grupės elementams būdingesnis teig. oks. laips. Perioduose oks. oks. savybės stiprėja iš k airės airės į dešinę, didėjant elektro neigiamumui.
AZOTAS Tai įnertiška vieninė medž. Molekulinis atomų ryšys koval. nepol. Ore 78% tūrio. Azotas reaguoja reaguoja labai sunkiomis sąlygomis. 1. Aukštoje t reaguoja su metalais. 3Ca + N - Ca N 2. Žaibo metu , kai t = 2000 , jungiasi su deguonimi. N + O - 2NO Nuod. rudos sp. dujos dujos : 2NO + O - 2NO 4NO + O +2H O - 4HNO 4HNO 3. Esant dideliam slėgiui ir t , +kat. +kat. , jungiasi su vand. N + 3H - NH - amoniakas. amoniakas. 4. Ozono Ozono sl. gadinimas NO NO + O - NO + O Didėjant azoto oks. laipsniui azoto junginių oks. savybės stiprėja , red. silpnėja. AMONIAKAS Gaunamas Jonavos "Achemoje" . Pramonėje N + 3H - 2NH ( sàlygos ) Lab. NH Cl + NaOH - NaCl + NH OH Tai yra amonio drus. kokybinė reakcija !!! 1. Stiprus red. Įrodome su oksidatoriais : 4NH + 3O - 2N + 6H O - be kat. 4NH + 5O - 4NO + 6H O - su kat. 2. Pasižymi bazinėmis savybėmis. NH + HCl - NH Cl - balti balti dūmai. dūmai. MAISTINIO ELEMENTO APSK. N - N (skaičiuoti (skaičiuoti atomus) atomus) P - P O (pagal oks.) oks.) K - K O ( pagal oks.) Medžiagos, kurių molekulėse yra viena ar kelios nitrogrupės, tiesiogiai susijusios su angliavandenilio radikalu, vadinamos nitrojunginiais.
Aminai Amonio Amonio darinia dariniai,i, kurių kurių molek molekulės ulėsee vienas vienas ar keli keli van vande denili nilioo atomai atomai pak pakeis eisti ti ang angliav liavand andeni enilių lių radikalais, vadinami aminais: CH3-NH2 metilaminas. Grupė NH2 vadinama aminogrupe. Chemin Cheminės ės savybė savybės. s. Amino Amino moleku molekulių lių sandar sandaraa primena primena amonia amoniako ko molek molekulė ulėss sandar sandarą, ą, todėl todėl šių medžiagų savybės panašios. Aminai turi stiprių bazinių savybių. Anilinas C6H5-NH2 Gavimas Fe + 2HCl → FeCl2 + 2H(atominis deguonis) C6H5-NO2 + 6H → C6H5-NH2 + 2H2O Fizikinės s. Anilinas - bespalvis aliejaus pavidalo skystis, mažai tirpus vandenyje. Cheminės s. Anilinas reaguoja su rūgštimis ir sudaro druskas. Priklausomai nuo aminogrupės: reaguoja su rūgštimis, sudarydamas druskas: C 6H5-NH2 + HCl → C6H5-NH3Cl (fenilamonio chloridas) gautos druskos reakcijoje su šarmais gaunamas anilinas C 6H5-NH3Cl + NaOH → C6H5-NH2 NaCl + H2O; Priklausomai nuo benzeno žiedo lengvai dalyvauja pavadavimo reakcijose. C 6H5-NH2 + 3Br 2 C6H5-NH2Br 3 3HBr Naudojimas. Dažų gamyboje, sintetinami vaistai Aminorūgštys. Aminor. - tai organiniai junginiai, kurių molekulėse yra aminogrupės - NH 2 ir karboksigrupės - COOH.
1
Gavimas . Cl-CH2COOH + NH3 → NH2CH2COOH + HCl Fizkinės s. Aminor. - bespalvės kristalinės medžiagos, gerai tirpios vandenyje. Cheminės s. Karboksigrupė suteikia rūgštines savybes, o aminogrupė suteikia bazinių s. 1. Amino r. Reaguoja tiek su bazėmis, tiek su rūgštimis, jos yra amfoteriniai junginiai NH 2CH2COOH + NaOH → NH2CH2COONa + H2O NH2CH2COOH + HCl → NH3Cl-CH2COOH 2. Amino r. Reaguoja su alkoh., sudarydamos esterius: NH 2CH2COOH +ROH → NH2CH2COOR + H2O 3. Dažnai aminor. molekulėse yra vienodas skaičius aminogrp. ir karboksigrp., jos neutralizuoja viena kitą ir susidaro vidinės druskos 4. Aminor. reaguoja tarpusavyje: NH 2CH2COOH + NH2CH2COOH → susidaro peptidinė jungtis -C N-(ties C 2guba 2guba jung. jung. su O, o virš virš N papr. papr. jung. jung. H) H) Naudojimas Būtinos baltimų sinetzei organizme. Baltymai - sudė sudėti ting ngii amin aminor or.. stam stambi biam amol oleekuli kuliai ai jung jungin inia iai, i, rand randaami gyvu gyvuos osiu iuos osee organizmuose. pirmine struktūra struktūra. Linijinės polipeptido grandinės aminor. grandžių eilė vadinama baltymo molekulės pirmine Baltymo molekulės erdvinė konfiguracija, primenanti spiralę, susidaro daugelio vandenilinių vandenilinių ryšių struktūra vadinama antrine.//Susisukusi į spiralę tarp grupių -CO- ir -NH- dėka. Tokia baltymo struktūra struktūrą. Ji įtvirtinama įvairių polipeptidinės polipeptidinė polipeptidinėgrand grandinė inė erdvėje erdvėje įgija tretinę baltymo struktūrą grandinės funkcinių grupių sąveika. Pvz.: tarp karboksir. ir hidroksilo grupės - esterinis tiltelis, tarp sieros atomų dažnai susidaro disulfidinis tiltelis, o tarp karboksigrupės ir amonio grp. gali atsirasti druskos tiltelis. Sutvirtina struktūrą ir atsiradę vandeniliniai ryšiai. Tretinė baltymo struktūra lemia jo spec specifi ifinį nį biol biolog oginį inį akty aktyvu vumą mą.// .//Da Darin rinia iaii iš kelių kelių balty baltymų mų mole moleku kulių lių vadi vadina nami mi ketvirtinėmis struktūromis struktūromis. Fizikinės s. Yra vand. Tirpių ir netirpių baltymų. Kai kurie baltymai vand. sudaro koloidinius tirpalus. Cheminės s. 1. Baltymai, veikiami daugeliu cheminių reagentų, iškrinta nuosėdomis(apie denatūraciją grįžtamą ir negrįžtamą) Baltymai su lengvųjų metalų ir amonio druskomis sudaro nuosėdas, kurias vėliau galima vėl ištirpinti. Sunk Sunkiųj iųjųų meta metalų lų drus drusko kos, s, prieš priešing ingai ai,, - balty baltymu muss dena denatūr tūruo uoja. ja. Tas Tas pats pats vyks vyksta ta,, veiki veikian antt juos juos koncentruota sieros r. ar kaitinant. 2. Spalvinės baltymų reakcijos: 1.su konc. Sieros r. azoto r. sudaro geltonas nuosėdas 2. Su Na šarmu ir Cu sulfatu susidaro violetinės nuosėdos. 3. Baltymai Baltymai hidrolizuojasi hidrolizuojasi kaitinant su šarmais ar su rūgštimis. Reakcijos Reakcijos metu gaunamos gaunamos dvi ar daugiau amino r.
2
Žodis “polimeras” reiškia “daug dalių”. Šiuo metu polimerai yra viena iš svarbiausių liaudies ūkiui stambiamolekulių junginių klasė. Vandens molekulinė masė 18, benzono – 78, kreidos – 100, polimerų nuo dešimties tūkstančių iki milijonų. Polimerų gigantiškos molekulės sudarytos iš atomų grupių, chemiškai sujungtų į ilgas grandines. Vieno iš struktūriniu požiūriu paprastesnių ir labai paplitusių polimerų polietileno struktūrinė formulė: [ -CH2-CH2-]n Polietilenas susidaro jungiantis etileno CH 2=CH2 molekukulėms. Tam tikromis sąlygomis ir vartojant katalizatorių, dviguboji jungtis suįra, ir gaunama grandinė, sudaryta iš –CH 2-CH2- grupių. Pradinė molekulė, iš kurios susidaro polimeras, vadinama monomeru. Polimerų grandinę sudarančių monomerų skaičius vadinamas polimerizacijos laipsniu. Iš maisto produktams tinkamų polimerų labai svarbūs grandininiai poliesteriai, kurių grandyse yra aromatinių ir alifatinių grupių, pavyzdžiui, polietilentereftalatas arba polietilenglikoltereftalatas: [ -OCH2-CH2OOC- -CO ]n Polimerinės medžiagos, kurios tiesiogiai liečia maisto produktus, turi būti chemiškai patvarios, turėti tam tikras fizikines, chemines, mechanines bei technologines savybes, patenkinti higieninius reikalavimus. Polimerai gaunami ne tik cheminiais būdais. Jų apstu gamtoje. Tai celiuliozė, krakmolas, natūralusis kaučiukas, šilkas, įvairios dervos. Cheminiu būdu galima pagaminti ne tik įvairius natūralius polimerus (sintetinis kaučiukas), bet ir sukurti naujas, liaudies ūkiui reikalingas medžiagas. Cheminiais būdais galima pakeisti gamtinius polimerus, pavyzdžiui, celiuliozę, t. y. suteikti jiems naujų savybių. Trumpai panagrinėsime plačiausiai polimerams gaminti vartojamų medžiagų (monomerų, katalizatorių, iniciatorių, stabilizatorių, plastifikatorių) biologinį aktyvumą. Monomerai. Polistirolas gaunamas iš stirolo (vinilbenzolo). Tai savito kvapo skystis, verdąs 0 146 C temperatūroje. Epichlorhidrinas – bespalvis, skaidrus, erzinančio savito kvapo skystis. Biologiškai aktyvus. Šį aktyvumą lemia molekulėje esantis chloras. Vinilo chloridas – bespalvės, bekvapės dujos. Verda 13,8 0C temperatūroje. Katalizatoriai, iniciatoriai. Daugelis polimerizacijos katalizatorių pasilieka produkte. Neorganinių medžiagų kiekį polimere nusako pelenai. Net ir nedidelis katalizatoriaus kiekis gatavame dirbinyje spartina polimero senėjimą. Iniciatoriai kaitinami skyla ir sudaro laisvuosius radikalus. Iniciatoriais vartojami organiniai ir neorganiniai peroksidai, hidroperoksidai ir diazojunginiai. Plastifikatoriai. Iš viso žinoma apie 2000 plastifikatorių, bet plastmasių maisto pramonei gamyboje jų vartojama labai nedaug: glicerinas, parafino aliejus, etanolaminai, ftalio, sebacino, adipino ir citrinos rūgšties esteriai bei mažamolekuliai poliesteriai. Užpildai. Tai daugiausia nenuodingos medžiagos: silicio dioksidas, kreida, celiuliozė, mediena, titano dioksidas ir kt. Tirpikliai. Polimerizacijai ar polikondensacijai tirpale vartojami organiniai tirpikliai: toluolas, benzolas, etilo acetatas, heksanas, benzinas, metileno chloridas ir kt. Pasibaigus reakcijai, blogai išdžiovintoje gautoje medžiagoje lieka tam tikra dalis šių tirpiklių: chloro organinių, aromatinių junginių, alkoholių. Tirpiklių dalelės, migravusios į maisto produktus, gali pakeisti jų skonį, kvapą, padaryti juos nuodingus. Polimerinės medžiagos ilgainiui sensta, t. y. keičiasi jų fizikinės, cheminės ir mechaninės savybės. Polimerų senėjimas priklauso nuo destrukcijos reakcijų. Vykstant šioms reakcijoms, polimero makromolekulės skyla, todėl dirbiniai deformuojasi, skilinėja, kol pagaliau suyra. Kai kurių destrukcijos reakcijų metu kinta dirbinių išvaizda: jie pageltonuoja, susidrumsčia, atsiranda tamsių dėmių, susiraukšlėja ir kt. SO42 − K 2 SO4 + BaCl 2 → 2 KCl + BaSO4 ↓ (baltos ) CO32 − Na 2 CO3 + H 2 SO4 → Na 2 SO4 + H 2 O + CO2 ↑
3
Cl − NaCl + AgNO3 → NaNO3 + AgCl ↓ balti dribsniai I − AgNO3 + NaI → AgI ↓ + NaNO3 geltonos Br − AgNO3 + NaBr → NaNO3 + AgBr ↓ gelsvos Na 3 PO4 + 3 AgNO3 → 3 NaNO3 + Ag 3 PO4 ↓ Geltonos
Erdvės dalis, kurioje rasti elektroną yra didžiausia tikimybė, vadinama elektrono orbitale. Valentiniai elektronai - elektronai, orbitalėse turintys didžiausią energiją. Periodai - periodinės elementų lentelės horizontalios eilės, grupės - vertikalūs stulpeliai. Periodo numeris sutampa su elektronų sluoksnių skaičiumi. Bendros metalų savybės: metalai linkę atiduoti valentinius elektronus ir virsti teigiamais jonais. Dauguma metalų reaguoja su rūgštimis, o metalų oksidai ir hidroksidai - su rūgštimis arba rūgštiniais oksidais ir sudaro druskas. Žemyn, į kairę stiprėja elementų metališkosios ir oksidų bazines sąvybės. Atomo spindulys - pusė atstumo tarp 2 vienodų atomų centrų. Atimant elektroną iš atominės dalelės, reikia įveikti branduolio trauką, t.y. sunaudoti energiją, vadinamą jonizacijos energija. Pirmoji jonizacijos energija - kiek reikia energijos, kad atimti po 1 elektroną iš 1 molio elemento M atomų. Antroji jonizacijos energija - kiek reikia energijos, kad atimti po 1 elektroną iš 1 molio M+ jonų ir t.t. Didesni atomai lengviau atiduoda valentinius elektronus. Metalų jonizacijos energijos yra gerokai mažesnės už nemetalų jonizacijos energijas. Elektronas turi bangos ir dalelės sąvybių. Neįmanoma nurodyti tikslios elektrono padėties atome kiekvienu momentu. Galimoms energetinėms elektrono būsenoms žymėti buvo įvestas specialus dydis, pavadintas pagrindiniu kvantiniu skaičiumi n, kartu atsirado ir elektronų sluoksnių įvaizdis. Elektronai, turintys tą patį pagrindinį kvantinį skaičių sudaro vieną elektronų sluoksnį. Elektronai, kurių n=1, turi mažiausiai energijos ir sudaro arčiausiai branduolio esantį pirmąjį elektronų sluoksnį. Orbitalių tipams apibūdinti ir įvardinti buvo įvestas šalutinio kvantinio skaičiaus l savoka. Skirtinų tipų orbitalės, net ir priklausydamos tam pačiam elektronų sluoksniui, šiek tiek skiriasi savo energija. Priklausomai nuo šalutinio kvantinio skaičiaus l orbitalės yra skirstomos į keturis tipus: s, p, d, f. galimi 3 p orbitalių orientavimo būdai: ant x, y, arba z ašių. Orbitų orientacijos erdvėje apibūdinamos magnetiniu kvantiniu skaičiumi (ml). vienoje orbitalėje gali būti 1arba 2 elektronai. Reikia nurodyti dar ir elektrono “vardą” - sukinio kvantinį skaičių, kuris gali turėti tik 2 reikšmes: +1/2 (↑) arba -1/2 (↓). Vienoje orbitalėje daugiausiai gali būti 2 priešingų sukinių elektronai. Elektrinis neigiamumas yra dydis, nusakantis atomo gebėjimą prisitraukti atomo, su kuriuo jis yra sudaręs ryšį, elektronus. Elektrinis neigiamumas tiesiogiai neišmatuojamas.
4
Vieno atomo elektronai gali pereiti kitam atomui. Tuomet susidaro teigiamieji ir neigiamieji jonai. Elektrostatinės traukos jėgos tarp susidariusių jonų vadinamos joniniu ryšiu. Joniniai ryšiai susidaro tarp stipriai savo elektriniu neigiamumu besiskiriančių metalų ir nemetalų atomų. Kad traukos ir atostūmio jėėgos konmpensuotų vienos kitas, jonai išsidėsto tam tikra sistema, vadinama joniniu kristalu. Sisudaręs junginys vadinamas joniniu junginiu. Jungiantis artimo elektrinio neigiamumo atomams susidaro viena ar kelios bendros elektronų poros. Toks ryšys vadinamas kovalentiniu. Susidaro tarp nemetalų atomų. Besijungiančių atomų elektroniniai apvalkalai persitvarko taip, kad susidarytų stabilios elektronų konfiguracijos, paprastai sitampančios su inertinių dujų elektronų konfiguracija (8 elektronų konfiguracija išoriniame sluoksnyje). Jeigu abiejų atomų elektriniai neigiamumai yra vienodi, abu atomai galės visiškai lygiaverčiai sudaryti bendrą elektronų porą ( kovalentinis nepolinis ryšys). Jeigu kurio nors atomo elektrinis neigiamumas yra didesnis, jis pritraukia bendrąją elektronų porą arčiau savo branduolio. Prie elektriškai neigiamesnio atomo kaupiasi neigiamas krūvis ( kovalentinis polinis ryšys). Kovalentinių ryšių skaičių, kurį gali sudaryti atomas, vadinamas valentingumu. Formuliniu vienetu galima vadinti sąlyginę arba realią struktūrinę dalelę, kurios sudėtis atspindi viso junginio sudėtį. Formulės, kurios rodo tik molinį santykį, vadinamos empirinėmis formulėmis. Molekulinė formulė rodo realiai egzistuojančių molekulių kokybinę ir kiekybinę sudėtį. Kovalentiniai ryšiai gali susidaryti kitaip: 1 iš dalelių turi cheminiams ryšiams nepanaudotą elektronų porą (laisvoji elektronų pora), o kita - tuščią orbitalę. Dalelė A: elektronų poros donoras, o dalelė B elektronų poros akceptorius. Toks kovalentinio ryšio susidarymo būdas vadinamas koordinaciniu. Metalai yra kristalinės medžiagos, kuriuose veikia metališkasis ryšys. Toks ryšys susidaro dėl to, kad metalai gali atiduoti savo valentinius elektronus. Jie pasidaro bendri visam kristalui, o atomai pasidaro teigiamais jonai. Valentiniai metalo elektronai nepriklauso vienam metalo atomui, todėl vadinami leisvais elektronais. Egzistuoja dar viena sąveikos forma - tarpmolekulinės jėgos. Nuo molekules veikiančių jėgų priklauso skysčių ir kieųjų medžiagų savybės. Stipriausia tarpmolekulinė saveika - vandenilinis ryšys. Vandenilinis ryšys savo sąvybėmis yra panašus į kovalentinį, tik jis 10 - 20 kartų silpnesnis. Kai kuriose molekulėse vandenilinis ryšys susidaro tarp atskirų tos pačios molekulės fragmentų. Tada jis vadinamas vidiniu, arba intramolekuliniu, vandeniliniu ryšiu (tai lemia baltymų sąvybes).
AZOTAS Tai įnertiška vieninė medžiaga. Molekulinis atomų ryšys kovalentinis nepolinis. Ore 78% tūrio. Azotas reaguoja labai sunkiomis sąlygomis. Aukštoje temperaturoje reaguoja su metalais. 3Ca + N - Ca N AZOTO RŪGŠTIS Gaunamos Jonavoje. Gavimas : N + 4NH 2NO 4NO
3H - 2NH + 5O - 4NO + 6H O + O - 2NO + O + 2H O - 4HNO
Tai stiprus oksidai. Reaguoja beveik su visaismetalais.( ne tauriais), bet reakcijos metu niekada neišsiskiria H. Cu + 4HNO - Cu(NO ) + 2NO +2H O 3Cu + 8HNO - 3Cu(NO ) + 2NO + H O
5
Iš jos gaminami nitratai ( salietros).
Azotas Vandens augalai didžiąją azoto dalį įsisavia amonio (NH 4+) ir nitratų (NO3-) jonų pavidalu. Gyvūnai azoto gauna iš organinių jo junginių. Amonio jonai (NH4+) į vandenį patenka skaidantis žuvusiems augalams ir gyvūnams. Gamtiniuose vandenyse jo koncentracija mažesnė pavasarį, vasarą – padidėja. Nitritai – nepastovūs komponentai, kurie toliau oksiduojasi iki nitratų (NO3-). Nitritai į upes gali pakliūti ir su nutekamaisiais vandenimis. Nesaikingai tręšiant dirvą, nitratų koncentracijos padidėjimą vandenyje gali sąlygoti ir išplautos azotinės trąšos. Mineralines trąšos Tręšiant mineralinemis trąšomis daržovės aprūpinamos pagrindinemis maisto medžiagomis: azotu, fosforu, kaliu, magniu. Trąšų pramonė gamina gana daug įvairių mineralinių trąšų. Jos grupuojamos į paprastas ir kompleksines. Paprastosios mineralines trąšos tai tokios, kuriose yra tik vienas iš pagrindinių maisto elementų. Į kompleksinių trąšų sudėtį įeina nemaziau kaip du pagrindiniai maisto elementai. Azoto trąšos Azotas yra vienas svarbiausių augalo mitybos elementų. Jis įeina į baltimų, nukleino rūgščių, chlorofilo, alkaloido, fermentų ir kitų augalui svarbių organinių medžiagų sudėtį. Todėl azoto kiekis labai svarbus augančiam augalui. Kai trūksta azoto, daržovės menkai auga, jų lapai būna šviesiai žali, rausvai violetinio atspalvio. Apatiniai labai anksti apmiršta ir nukrinta. Amonio salietra yra dažniausiai vartojama azoto trąša. Azoto joje yra 34,5 %, kurio pusė yra nitratų pavidalu, kita dalis – amoniako. Amonjakinis azotas dirvos yra absorbuojamas ir lėčiau ishplaunamas, o nitratinis azotas – judrus, jį greit paima augalų šaknys. Nuolat vartojant šią trąšą, kiek parūgštėja dirva. Karbanidas yra pati koncentruočiausia biri azoto trąša, joje 46 % veiklios medžiagos.Vartojamas pagrindiniam ir papildomui tręšimui. Karbanidas garuoja, ypač kai oras šiltesnis negu 15o C. Amonio sulfate yra 20,5 % azoto veikliosios medžiagos. Azotas čia amonjako pavidalu, gerai dirvos absorbuojamas ir beveik neišsiplauna. Trąša fiziologiškai labai rūgšti. Amonio sulfatas gerai tirpsta vandenyje, laikomas sausesnėje patalpoje – nesusiguli, tačiau dėl mažos veikliosios medžiagos koncentracijos daugelyje valstybių nebegaminamas. Kalcio salietroje yra 13 – 15 %, o kartai – iki 17 % azoto veikliosios medžiagos. Trąša šarminės reakcijos turi iki 20 % kalcio, taigi labai efektysi rūgštinėse dirvos. Kalcio salietra labai hidroskopiška. Yra daugiau azoto trąšų, iš kurių verta paminėti kalkių amonio salietrą, kurioje yra 26 – 28 % azoto veikliosios medžiagos, ir amoniakinį vandenį, kuriame azoto veikliosios medžiagos yra 16 –20 %. Dar yra sudėtinė medžiaga kristalinas, kuriame 20 % azoto, 16 % fosforo ir 10 % kalio veikliosios medžiagos. Trąšos lengvai tirpsta, maisto elementus augalai greit pasisavina. N3 + 3H2 ⇔ 2NH3 + Q (amoniakas) 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O (azoto monoksidas) 2NO + O2 2NO2 (azoto dioksidas) NO + O3 NO2 + O2 (azoto dioksidas) 4NO2 + O2 + 2H2O 4HNO3 (azoto rūgštis) HNO3 + HCl + Au AuCl3 +NO↑ + 2H2O (karališkoji degtinė) 1. Azotas yra leidžiamas į krūtinės ląstą. 2. Kartais pumpuojamas į automobilio padangas. Apsaugo nuo gumos susidėvėjimo. 3. Naudojamas bendzino saugyklose. 4. Naudojamas paveikslų saugyklose dėl oro poveikio. 5. Daugiausia naudojama amoniako gamyboje. HNO3 konc. ( Ca, Zn, Mg) NO(d.)
6
HNO3 (Fe, Cr, Ni) X HNO3 (Pb, Cu, Ag, Hg) NO2 HNO3 prask. (Ca, Zn, Mg) N2(d.) N2O(d.) HNO3 (Fe, Cr, Ni) N2O, NO, NO2, NH3 HNO3 (Pb, Cu, Ag, Hg) NO
BAZĖS - dalelės, kurios prijungia H jonus, ir neutralizuoja rūgštisBAZĖS - hidrk., amoniakas, silpnų rūgščių liekanos.SAVYBĖS :1.Jų vandeniniuose tirpaluose yra hidroksido jonų OH. 2.Neutralizuoja rūgštis.3.Tirpalai yra slidūs.4.Kartūs. 5.Vienodai veikia indikatorių. HIDROKSIDAI - joniniai junginiai,kuriuose metalų jonai susijungę su 1 ar keliais hidroksido jonais ŠARMAI - tirpstantys in H2O hidrk. ŠARMAI disocijuoja, tirpsta in H2O NETIRPŪS OH - skyla in H2O. NEUTR. REAKCIJOS tai rūgščių ir bazių sąveikos reakcijos , kurių metu susidaro neutralūs produktai. Rūgštys 1. 2. 3. 4.
R( HCl ; H 2 SO4 ) + M (iki H ) → D + H 2 R + B → D + H 2O R + Bo → D + H 2O R + D → D( k ) + R(↑)
Bazės 1. 2. 3. 4.
B + R → D + H 2O Š + Ro → D + H 2O Š + Daq → D(k) + B(k) o
t B K Bo + H 2O →
Rūgštiniai oksidai
1. 2. 3.
Ro(be SiO2 ) + H 2 O → R Ro + Š → D + H 2 O Ro + Bo → D
Baziniai oksidai 1. Bo + R → D + H O 2. Bo + Ro → D 3. Druskos D D D D 1. D + R → D + R(↑) 2. D + Š → D + B 3. D M (aktyv. nei druskoj) D M 4. Sotusis angliavan Sutrumpinta struktūrinė formulė ir Sudėtis modelis denis Metanas CH2 CH4 Bo( IA ir IIA be BeO) + H 2O → B 2
aq +
aq →
( aq ) +
(aq )
( K )
aq
( k )
( k )
aq +
Etanas
→
C2H6
+
CH3 CH3
Propanas C3H8
CH3 CH2CH3
Butanas Pentana
C4H10
CH3 CH2 CH2CH3
C5H12
CH3 CH2 CH2 CH2CH3
s
7
Heksana C6H14 s Heptana C7H16 s Oktanas C8H18 Nonanas
CH3 CH2 CH2 CH2 CH2CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2CH3
C9H20
CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2CH3
Dekanas C10H22
Angliava Angliavandenio nformulė denis Metanas CH4 Etanas CH3 CH3 Propanas CH3 CH2CH3 Butanas
CH3 CH2 CH2CH3
Radikalas Metilas Etilas Propilas
Radikalo formulė CH3CH3 CH2CH3 CH2CH2CH3CH2CH2C H2-
Butilas
Tarptautini s radikalo žymėjimas Me Et Pro Bu
Metalų atominei sandarai būdinga 1-3 el. išoriniame sluoksnyje, kuriuos jie linkę atiduoti. Perioduose, didėjant branduolio krūviui, metalų redukcinės savybės silpnėja, nes daugėja e išoriniame sluoksnyje ir sunkiau juos atiduoti. Grupėse iš viršaus žemyn, didėjant branduolio krūviui, metalų redukcinės savybės silpnėja, nes didėja atomo spindulys ir išorinio sluoksnio e - atiduoti lengviau. Metalams būdingas labai tvirtas cheminis ryšys – metališkas ryšys. Tai cheminis ryšys, susidarantis tarp teigiamų metalo jonų ir laisvai judančių elektronų, pasireiškiant tarp jų visuotinei elektrostatinei traukai. Metališkas ryšys nulemia visas metalų fizikines savybes: kieti., kalūs., turi m. blizgesį., laidūs elektrai ir šilumai. Metalų bendra savybė yra gebėjimas atiduoti elektronus vykstant cheminėms reakcijoms, t.y. būti reduktoriais. 1) Metalai reaguoja su būdingais nemetalais (halogenais, deguonimi, siera) – susidaro atitinkami halogenidai, oksidai, sulfidai. Visi IA grupės metalai, reaguodami su deguonimi (išskyrus Li) sudaro peroksidą. 2) Metalai reaguoja su vandeniu , rūgštimis, druskomis. 2 L + H 2 SO4 → Li2 SO4 + H 2 2 Li + 2 H 2O → 2 LiOH + H 2
H 2 SO4
+
2 LiOH → Li2 SO4 + H 2O
Nat K Ru Me+ Litis ris alis bidi s Nud rau ažo sva viol liep Viol. gelt i etin sną Raud. ona viol e etin e M B Ma Kal Str 2+ e eril gni cis onc is s is
C ez is žy dr a Ba ris
8
Nu daž o — — liep sną
rau pl žal don ytų sva a
NaCl naudojimas: Konservavimui, maistui; muilui gaminti; natriui, chlorui, NaOH gaminti; sodai gaminti;HCl gam. KCl daugiausia vartojamas kaip kalio trąša. NaOH (kaustinė soda) naudojama: popieriui gaminti.; muilui, skalbikliams gaminti.; naftos produktams valyti; rūgštims neutralizuoti, druskoms gauti;dirbtiniam pluoštui gaminti; dažams gaminti. 11-osios klasës chemijos kursas
ALKANAI - tai C ir H junginiai, turintys bendrà formulæ C nH2n+2 , o tarp C ir H atomø yra viengubi sigma ryðiai. Alkanuose C atomai yra suþadintoje bûsenoje. Vyksta sp 3 hibridizacija. Hibridinës orbitalës iðsidësto á tetraedro virðûnes 109 0 kampais. Alkanai þymimi galûne "-anas". Gavimas : 1.Veikiant kietà Na acetatà kietu Na ðarmu; 2. Viurco sintezë. Fizikinës savybës : C5-C15 - skysèiai, toliau visi angliav. -kietos medþiagos. Cheminës savybës : 1. Pavadavimo r. su halogenais (gali vykti keliais etapais); 2. Visi alkanai dega; 3. Alkanai kaitinami skyla. Naudojimas : metanas naudojamas kaip kuras; C 7-C17 kaip tirpikliai. ALKENAI - tai C ir H junginiai, turintys bendrà formulæ C nH2n ir vienà dvigubà ryðá tarp C anglies. Alkenuose, kaip ir alkanuose, visi C atomai yra suþadintoje bûsenoje. Alkenuose vyksta sp 2 hibridizacija. Hibridinës orbitalës iðsidësto 120 0 kampais viena kitos atþvilgiu vienoje plokðtumoje. Alkenai þymimi galûne "-enas". Gavimas : 1. Dehidratuojant alkoholá (atimant vandená); 2. Dehidrinant alkanus (atimant vandenilá); 3. Ið angliavandeniliø dihalogenintø dariniø, veikiant juos Zn; 4. Ið angliav. monohalogenintø dariniø, veikiant juos KOH tirpalu. Fizikinës savybës : C5-C18 - skysèiai, o toliau kietos medþiagos. Cheminës savybës : 1. Prisijungimo r. su holog.(Br 2 (a.r.) ), H2 , H2O, HCl (HBr); 2. Oksidacijos r. : a) dega; b) oksiduojasi veikiami KMnO 4 3. Polimerizacijos r. ( susidaro polietilenas ). Naudojimas : C2H4 pagreitina vaisiø ir darþoviø nokimà, þaliava kurui. ALKINAI - tai angliav., kuriø formulë C nH2n-2 ir turintys vienà trigubà ryðá. Alkinuose C atomai yra suþadintoje bûsenoje. Vyksta sp hibridizacija. Èia hibridinës orbitalës iðsidësto 180 0 kampais vienoje tiesëje. Alkinai þymimi galûne "-inas'. Gavimas : 1. CaC2 veikiant vandeniu; 2. Skaidant metanà; Fizikinës savybës : Acetilenas - lengvesnës uþ orà dujos. Cheminës savybës : 1. Prisijungimo r. su halog.(Br 2 (a.r.)), H2, H2O; HCl (HBr); 2. Oksidacijos r. : a) dega; b) oksiduojasi veikiami KMnO 4 3. Polimerizacijos r. ( susidaro benzenas ). Naudojimas : C2H2 naudojamas metalø suvirinimui ir pjaustymui. AROMATINIAI ANGLIAVANDENILIAI - tai C ir H junginiai, kuriø sudëtyje yra benzeno þiedas. Formulë CnH2n-6. Anglies atomai yra suþadintoje bûsenoje. Arenuose vyksta C atomø sp 2
9
hibridizacija. Hibridinës orbitalës iðsidësto 120 0 kampais vienoj plokðtumoj, kaip ir pas alkenus. Susidaro bendra π ryðiø sistema. Gavimas : 1. Ið cikloheksano ( atimant 6 vandenilius); 2. Ið metilcikloheksano ( gaunamas toluenas ); 3. Ið acetileno ( 3 x C 2H2 ). Fizikinës savybës : Benzenas - bespalvis, netirpus vandenyje skystis. Cheminës savybës : 1. Pavadavimo r. su halog., azoto rûgðtimi; 2. Prisijungimo r. su halog., H2 ; 3. Oksidacijos r. : a) dega ; b) oksiduojasi tik toluenas; Naudojimas : organiniø medþiagø tirpiklis; daþø,vaistø ir sprogmenø gamyba.
ALKOHOLIAI - angliav. dariniai, kuriø molekulëse vienas ar keli H atomai pakeisti hidroksilo grupëmis (-OH). Formulë CnH2n+1OH. Þymimi galûne "-olis". Gavimas : 1. Ið halogenintø dariniø, veikiant NaOH, KOH; 2. Metanolio gav. : CO + 2H2 ; 3. Etanolio gav. : a) C2H4 + H2O; b) giukozës rûgimas. Fizikinës savybës : iki C12 - skysèiai, nes susidaro vandeniliniai ryðiai, o po to - kietosios medþiagos. Cheminës savybës : 1. Su aktyviais metalais; 2. Su HCl (HBr); 3. Aukðtoj temperatûroj atskyla H2O; 4. Su CuO (susidaro aldehidas,Cu ir vanduo); 5. Dega melsva liepsna; 6. Dehidrinant ir dehidratuojant ( pvz.: susidaro C 4H6); 7. Reaguoja su Karboksi rûgðtimis (susidaro esteriai). Polih.alk. : 8. Su Cu(OH)2 (susidaro Cu gliceratas (a.r.) ir 2H2O); 9. Su HNO3 . Naudojimas : vaistø gamybai, daþø tirpiklis. FENOLIAI - tai angliav. dariniai, kuriuose benzeno þiedas sujungtas su viena ar keliom -OH grupëmis. Fenoliai þymimi galûne "-olis" ("-diolis"). Gavimas : 1. Ið benzeno ( C 6H6⇒C6H5Cl⇒C6H5OH ); 2. Ið metano ( CH4⇒C2H2⇒C6H6⇒C6H5Cl⇒C6H5OH ); Fizikinës savybës : bespalvë kristalinë medþiaga, maþai tirpus, nuodingas; Cheminës savybës : 1. Su aktyviais metalais; 2. Su bazëmis (NaOH); 3. Pavadavimo r., kaip pas toluenà (su Br 2 (a.r.),Cl2); 4. Su HNO3 (susidaro trinitrofenolis ir vanduo). Naudojimas : daþams, vaistams, sprogmenø gamybai. ALDEHIDAI - tai organiniai junginiai, turintys aldehido grupæ. Galûnë "-alis". Gavimas : 1. Alkoholis + CuO ( susidaro aldeh., Cu ir vanduo ); 2. C2H2 + H2O; 3. C2H4 + O2; 4. CH4 + O2 ( susidaro aldeh. ir vanduo ). Cheminës savybës : 1. Oksidacijos r. su a) Ag2O - karboksi R ir 2Ag; b) Cu(OH)2 -susid. 2CuOH,KR,H2O; 2. Prijungimo r. su H2 (susidaro alkoholis). Naudojimas : metanalis - vaistø ir daþø gamybai, etanalis - actoR gaminti. KORBOKSIRÛGÐTYS - organiniai junginiai, kuriø malekulëse viena ar kelios karboksigrupës sujungtos su angliavandenilio radikalu arba H atomu. Formulë C nH2n+1COOH. Gavimas : 1. Veikiant KR druskas stipriomis neorganinëmis rûgðtimis; 2.Oksiduojant angliav.,alkoholius,aldehidus -1 ir 2 atveju susid H 2O
10
3. CH3OH + CO (gaunama etano arba acto rûgðtis). Fizikinës savybës : iki C9 - aðtraus kvapo skysèiai, po to - kietos medþiagos. Cheminës savybës : 1. Su aktyviais metalais; 2. Su bazëmis (Ca(OH) 2); 3. Su kai kuriom druskomis (K 2CO3); 4. Su alkoholiais (susidaro esteriai); 5. Pavadavimo r. su halogenais. Naudojimas : skruzdþiø (metano) rûgðtis naudojama kaip stiprus reduktorius
ESTERIAI - organiai junginiai. Þymimi galûne "-atas". Gavimas : 1. KarboksiRûgðtis + alkoholis Cheminë savybë : 1. Su vandeniu (susidaro KR ir alkoholis); Naudojimas : kaip priedai, gaminant gaivin. gërimus, saldainius ir kt. RIEBALAI - esteriai - sudaryti ið glicerolio ir aukðtesniøjø karboksiRûgðèiø. Gavimas : 1. Glicerolis + C15H31COOH (C17H35COOH; C17H33COOH). Fizikinës savybës : gyvuliniai - kieti, o augaliniai - skysti. Cheminë savybë : Su vandeniu (hidrolizë); Naudojimas : maistui. ANGLIAVANDENIAI - monosacharidai (giukozë, ribozë, fruktozë), disacharidai (sacharozë), polisacharidai (krakmolas, celiuliozë). Bendra formulë Cn(H2O)m . GLIUKOZË.(C 6 H ). 12O6 Gavimas : 1. 6CO2 + 6H2O⇒C6H12O6+6O2; 2. 6 H2-C=O⇒ C6H12O6 ; 3. Krakmolà veikiant vandeniu. Cheminës savybës : 1. Aldehidø sav. (su Ag 2O-susid. KR ir 2Ag ,H2); 2. Su Cu(OH)2 ; 3. Rûgimai : a) alkoholinis; b) pienrûgðtis (C6H12O6⇒2C3H6O3); c) þalingasis (C6H12O6⇒KR+2CO2+2H2). SACHAROZË.(C 12 H 22O11 ). Randama cukriniuose runkeliuose, ji nedalyvauja "sidabrinio veidrodþio" reakcijoje. Cheminë savybë : hidrolizë (susidaro giukozë ir fruktozë). KRAKMOLAS.(C 6 H 10O5 )n. - tai gamtinis polimeras, kurio n yra iki 10000. Jis yra linijinës ir ðakotos sandaros. Krakmolas sudarytas ið susijungusiø tarpusavyje α gliukozës molekuliø. Gaunamas ið bulviø. Cheminë savybë : Hidrolizë (susidaro gliukozë). CELIULIOZË.(C 6 H 10O5 )n. Taip pat gamtinis polimeras tik n>10000. Celiuliozë susidaro polikondensacijos reakcijos metu, jungiantis β gliukozës molekulëms. Celiuliozës molekuliø struktûra yra tik linijinë. Ji gaunama ið medienos, medvilnës. Cheminës savybës : 1. Hidrolizë (susidaro gliukozë). 2. Su HNO3; 3. Su acto rûgðtimi (susidaro diacetilceliuliozë ir vanduo); Formulė
Dydis Medžiagos kiekis
n=
m N ;n = M N A
11
N ; m = cMV ; m = m0 N m = V ρ ; m = nM ; m = M N A m m = = = N N nN N N ; ; Dalelių skaičius A A m0 M m M 1 = = = ⋅ ; ; m m m M m (C ) Dalelės masė r 0 12 0 N 0 N A 0 m m M = ; M = m0 N A ; M = N A Molinė masė n N m0 Santykinė molekulinė M = r masė 1 / 12 ⋅ m0 (C ) N M M N A = ; N A = ; N A = N Avogadro skaičius n m0 m m(i.m.) w= ; m(tirpalo) m(tirpalo) = m(tirpiklio) + m(i.m.); m(i.m.) Medžiagos masės w= ; dalis tirpale m(tirpiklio) + m(i.m.) m(i.m.) w= ; ρ (tirpalo) ⋅ V (tirpalo) i.m. – ištirpusios medžiagos; iA (elemento) m(elemento) ; w = r ; Elemento masės dalis w = m junginio M junginio ( ) ( ) r junginyje i - elemento indeksas n m m ;n = ; →c= c= V (tirpalo) M MV Molinė koncentracija m V (tirpalo) = ; cM Masė
Rūgšties pav. Formulė Sieros rūgštis Druskos rūgštis Azoto rūgštis Anglies rūgštis Fosforo rūgštis Acto rūgštis Sulfitinė rūgštis
H2SO4 HCl HNO3 H2CO3 H3PO4
Liekan. pav. Sulfatas Chloridas
Liek. form. SO4 Cl –
Pavyzdys
Druskos pav.
Na2SO4 NaCl
Nitratas Karbonata s Fosfatas
NO3 CO3
NaNO3 Na3CO4
PO4
NaPO4
Natrio sulfatas Natrio chloridas Natrio nitratas Natrio karbonatas Natrio fosfatas
CH3COO Acetatas H H2SO3 Sulfitas
CH3COO CH3COO Na SO3 Na2SO3
Natrio acetatas
–
Natrio sulfitas
Bedeguonių rūgščių liekanų (neigiamų jonų) pav. turi dėmenį -idas. Deguoninių rūgščių liekanų (neigiamų jonų) pav. turi dėmenį -atas. Kaikurių deguoninių rūgščių liekanų pav. turi dėmenį -itas, (priklauso nuo oksidacijos laipsnio).
12
Cheminių r-jų greitis - reaguojančių medžiagų arba r-jos produktų koncentracijos pokytis per laiko vienetą. V=+-∆c/∆t; V=+-(c2-c1)/(t2-t1) [(mol/l)/s]. Cheminiø reakcijø greitá veikiantys faktoriai: (a) reaguojanèiø medþiagø prigimtis. Nulemia ar r-ja vyks lëèiau ar greièiau. Jei reaguojanti medþiaga chemiðkai labai aktyvi, greitis bus labai didelis (pvz.: ðarminiai metalai su vandeniu). (b) reaguojančių medžiagų koncentracija. Įtaka reakcijos greičiui tiesioginė (kuo didesnė reaguojančių medžiagų koncentracija, tuo r-jos greitis didesnis). V=kC ACB; A+BC; šią formulę išreiškė gubergas ir vagikuri (?) kurie suformulavo dėsnį, kad chem reakcijų greitis yra tiesiogiai proporcingas reaguojančių medžiagų koncentracijai. K - greičio konstanta (nepriklauso nuo katalizatoriaus). 2A+3BA2B3; v=hC2AC3B; (c) temperatūros įtaka. Yra nustatyta, kad pakėlus t 0 10C chem r-jų greitis padidėja 2-4 kartus. Keliant t0 didėja šiluminis dalelių judėjimas, atsiranda daugiau dalelių, įgyjančių aktyvacijos energiją (E kiekį reikalingą įvykti sąveikai). V 2/V1=J(t2-t1/10); kur J - temperatûrinis koeficientas. (d) katalizatoriaus įtaka chem r-jų greičiui. Katalizatorius dažniausiai atlieka tarpinį vaidmenį, t.y. padeda sureaguoti pradinėms medžiagoms, kurios be katalizatoriaus visai nereaguoja. A+K AK (tarpinis produktas) AK+BAB+K; katalizatorius (K) greitina chem r-ja, bet jos metu nesieikvoja. Vykstant kiekvienai ch reakcijai galima pastebėti tam tikrus E arba šilumos pokyčius. Reaguojančio mišinio E kitimą apibūdina entalpija (dydis - H). ch reakcijose entalpiją galima sutapatinti su sąvoka energija. Entalpijos pokytis ∆H parodo ar r-jos metu energija išskiriama ar sunaudojama. ∆H=Hr-jos produktų -H pradinių medžiagų ; kai ∆H teigiamas, tokios reakcijos yra endoterminės. Kai ∆H neigiamas reakcijos vadinamos egzoterminėmis. Chem lygtys, kuriose yra nurodytas entalpijos pokytis termocheminės lygtys. ∆H vadinamas r-jos šiluminiu efektu. Cheminė pusiausvyra: tai reaguojančio mišinio būsena, kai tiesiogninės ir grįžtamos r-jos greičiai tampa lygūs. Ši sąvoka taikoma tik tada, kai reakcija vyksta 2 priešingomis kryptimis (3H2+N22NH3). Chem pusiausvyrą apibūdina pusiausvyros konstanta K. [] žymėjimas pusiausvyros medž koncentracijos. aA+bBcC+dD; K=([C]c[D]d)/([A]a[B] b); Nekeičiant reakcijos lydymo sąlygų nusistovėjusi pusiausvyra gali išlikti neribotą laiką.Keičiant medžiagų koncentraciją, temperatūrą, slėgį, arba katalizatorių, pusiausvyra sutrinka. Koncentracijos įtaka pusiausvyros poslinkiui. Didinant reaguojančių medžiagų koncentracijas pusiausvyra pasislenka tiesioginės reakcijos kryptimi. Didinant produktų koncentraciją pusiausvyra pasislinks grįžtamos reakcijos kryptimi. Ir ji nusistovės tik tada, kai greičiai vėl taps lygūs.Temperatūros įtaka pusiausvyros poslinkiui (la šaterjė principas). Keičiant reakcijos vykdymo sąlygas pusiausvyra pasislinks ta kryptimi, kad sumažinti padarytą poveikį. Kaip pritaikyti priklausomai nuo temperatūros. Pagal La šaterjė principą keliant temperatūrą egzoterminių reakcijų pusiausvyra pasislinks grįžtama kryptimi, o endoterminių reakcijų pusiausvyra pasislenka tiesiogine kryptimi. Slėgio arba tūrio įtaka pusiausvyros poslinkiui. Slėgio arba tūrio įtaka svarbi tik dujinėm medžiagom. Slėgio didinimas arba tūrio mažinimas tolygus koncentracijos didinimui Didinant slėgį arba mažinant tūrį, dujinių medžiagų pusiausvyra pasislinks dujinių medžiagų tūrio mažėjimo kryptimi. Pusiausvyros konstantos skaitinė reikšmė parodo, kas dominuoja reaguojančiame mišinyje. Reakcijos produktai ar regentai . Jei pusiausvyros konstantos skaitinė reikšmė didelė (>1), tai reaguojančiame mišinyje yra didelės produktų koncentracijos, pusiausvyra pasislinks į dešinę produktų ktyptimi. Jei pusiausvyros konstantos skaitinė reikšmė maža tai reaguojančiame mišinyje didesnės regentų koncentracijos. pusiausvyra pasislinks į kairę. Katalizatorius pusiausvyrai įtakos neturi. Vandens jonizacija (H2OOH-+H+) yra grįžtamasis procesas, kurį kekybiškai nusako pusiausvyros konstanta K=C(H+)C(OH-)/C(H2O); kadangi vandens koncentracija gryname vandenyje ir praskiestuose tirpaluose yra pastovus dydis, vandens jonizacijos pusiausvyros konstanta Kw=KC(H2O)=C(H+)C(OH-). Kw - vandens joninė sandauga (25 0 10-14). Ji galioja ir tirpalams. Rūgščių sąvybės: reaguoja su metalais (gauname H 2); su metalų oksidais (H 2O); metalų hidroksidais (H2O); su druskomis (netirpi druska, dujus); keičia indikatorių spalvą (metiloranžį nudažo oranžine spalva, lakmusą raudonai). Bendras sąvybes lemia H + jonai. Tirpdamos šūgšties ir
13
vandens molekulės sąveikauja, susidaro H + katijonai ir anijonai (rūgšties liekanos). Tai jonizacija. HF+ H2OH30++F-; tai kiekybiškai apibūdina pusiausvyros konstanta. Praskiestuose tirpaluose vandens konstanta pastovi. Taip gaunama rūgšties jonizacijos konstantos Kr formulė: Kr=C(H+)C(F-)/C(HF); stipriosios rūgštys - kurių konstanta >1. Dydis pH vadinamas vandenilio jonų rodikliu. pH=-lgC(H +); C(H+)=10-pH; neutralaus tirpalo C(H+)=10-7 tokio tirpalo pH=7. Rūgštinių tirpalų pH<7, bazinių pH>7. Amoniako jonizacija (NH3+H2O NH+OH-) - grįžtamas procesas. Pusiausvyros būseną nusako pusiausvyros konstanta. Pertvarkius: Kb=KC(H2O)=C(NH4+)C(OH-)/C(NH3); tai bazės jonizacijos konstanta. Bazių sąvybės: metalų oksidai (hidroksidai) reaguoja su nemetalų rūgštiniais oksidais, reaguoja su rūgštimis, su druskomis (sąlygos), keičia indikatorių spalvą (lakmusą - mėlynai, fenolftaleiną - avietine, metiloranžį - geltona). Vieno atomo elektronai gali pereiti kitam atomui.. Tuomet susidaro teigiamieji ir neigiamiejo jonai. Elektrostatinės traukos jėgos tarp susidariusių jonų vadinamos joniniu ryšiu. Priešingo žeklo jonai traukia, o tokio pat stumia vieni kitus. Kad traukos ir atsotūmio jėgos kompensuotų vienos kitas, jonai išsidėsto tamtikra sistema, vadinama joniniu kristalu. Susidaręs junginys vadinamas joniniu junginiu. Jungiantis artimo elektrinio neigiamumo atomams, susidaro viena ar kelio bendros elektronų poros. Toks ryšys vadinamas kovalentiniu. Kovalentiniai ryšiai susidaro tarp nemetalų atomų. Cheminis ryšys atsirandantis susidarant bendroms elektronų poroms, vadinamas kovalentiniu. Jei abiejų atomų elektriniai neigiamumai yra vienodi, abu atomai galės visiškai lygiaverčiai sudarti bendrą elektronų porą - kov. Nepolinis. Prie elektriškai neigiamesnio atomo kaupiasi neigiamas krūvis, o prie kito teigiamas - polinis. Junginiai, kuriuose tarp atomų pasireiškia kov. Ryšiai vadinami kovalentiniais junginiais. Kov. Jung. Dažniausiai yra molekulinės sandaros. Besijungiančių atomų elektroniniai apvalkalai persitvarko taip, kad susidarytų stabilios elektronų konfiguracijos, paprastai sutampančios su inertinių dujų elektronų konfiguracijomis. Dažniausiai tai yra 8-ių elektronų konfigūracija išroriniame sluoksnyje (vadinama oktetu). Elektrostatinės prigimties joninį ryšį gali sudaryti milžiniškas skaičius jonų, todėl jis vadinamas neįsotinamu. Kai saveika kovalentinė, kiekvienas atomas gali sudaryti tik tam tikrą skaičių kovalentinių ryšių, todėl sakoma, kad kovalentinis ryšys yra įsotinamas. Joninių junginių sąvybės.1.aukšta lydymosi temperatūra. 2. Daugelis joninių medž. Tirpsta poliniuose tirpikliuose pvz. vandenyje.3. didž. Dalis jon. Jung. Netirpsta nepoliniuose tirpikliuose pvz. benzine.4. kietosios medž. - nelaidžios elektros srovei, bet išlydytos - laidžios el. Srovei, nes lydale jonai gali laisvai judėti. 5. Ištirpinti h2o - laidūs elektros srovei, nes tirpale yra jonų, galinčių judėti elektros lauke. Kovalentinių jung. Sąvyb (molekuninių ). 1. Žema lydimosi temperatūra.2.dauguma kov. Medžiagų netirpsta poliniuose tirpikliuose.3.dauguma tirpsta nepol. Tirpkl (aliejus išvalomas benzinu).4. nelaidūs el. Sr. 5. Tirpios vandenyje kovalentinės medžagos dažniausiai nesidaro jonų, o jų tirpalai neilaidūs elektros srovei. Kov.jung.sàv.(nemol.) deimantas - labai aukðta lydimosi t. visai netirpsta. Daþniausiai nelaidþios el. Sr. Kovalentinës medþiagos gali sudaryti labai daug atomø apimanèias struktûras - kovalentinius kristalus. Tai smëlis, deimantas, grafitas. Kiekvienas tokio kristalo atomas sudaro kov. Ryðius su tam tikru skaièiumi kitø atomø, kurie savo ruoþtu yra sudaræ ryðius su kitais atomais. Labai svarbûs yra valentiniai elektronai, kuriems priskiriami didþiausios energijos orbitalëse esantys elektronai. Jø skaièius sutampa su tradiciniu grupës numeriu. IA grupës elementai (iðskyrus H) ðarminiai metalai, IIA - ðarminiø þemiø metalai, VIIA - halogenai, VIIIA - inertinës dujos. Periodinës lentelës horizontaliosios eilës vadinamos periodais, o vertikalûs stulpeliai - grupëmis. Cheminiai elementai skirstomi á metalus ir nemetalus. Metalai linkæ atiduoti valentinius elektronus ir virsti teigiamais jonais. Dauguma metalø reaguoja su rugðtimis, o metalø oksidai ir hirdoxidai - su rûgðtimis arba rugðtiniais oksidais ir sudaro druskas. Kuo labiau ðios sàvybës pasireiðkia tuo metalas vadinamas aktyvesniu. Metalai- kietos medþ. Atspindi ðviesa, laidûs el., yra kalûs.
14
Nemetalai - maþai laidûs el. Ir ðilumai. Daugelis dujinës medþ. Nemetalai linkæ prisijungti papildomus elektronus ir virsti neigiamais jonais. Didelë dalis nemetalø oksidø yra rûgðtinës prigimties, tirpdami vandenyje jie sudaro rûgðtis. Gali reaguoti su bazinës prigimties metalø junginiais ir sudaryti druskas. Stipriausiomis nemetaliðkosiomis savybëmis pasiþymi halogenai ir deguonis. Atomo spindulio sàvoka nëra visiðkai vienareikðmë. Taip yra dël elektrono savybiu. Atomas neturi aiðkiø ribø. Atomo spindulá galima ávertinti tik netiesioginiais metodais. Jonizacijos energija. Atimant elektrona ið atominës dalelës, reikia áveikti branduolio traukà t.y. sunaudoti energijà, vadinamà jonizacijos energija. Galime kalbëti apie Iajà, Iiajà jonizacijos energijà ir t.t.. Elektrinis neigiamumas yra dydis, nusakantis atomo gebëjimà prisitraukti atomo, su kuriuo jis yra sudaræs ryðá, elektronus. El. Neigiamumas yra tiesiogiai neiðmatuojamas. Mainų reakcijų vykimo sąlygos. Reakcijos vyxta iki galo trim atvejais: a. kai susidaro mažai oksiduojanti medžiaga (pvz. H2O) b. kai susidaro netirpi medžiaga (netirpus hoidroxidas, netirpi druska) c. kai išsiskiria dujos. Medžiagos, kurios išlydytos arba i tirpintos sudaro jonus, vadinamos elektrolitais. Jų tirpalai ir lydalai yra laidūs elektros srovei. Skirstomi į stipriuosius ir silpnuosius. Stiprieji - visiškai disocijuoja (ką tei rešk?) į jonus. Stipriųjų klasei priklauso druskos, šarminių ir šarminių žemės metalų hidroxidai bei stirpios rūgįtys. Silnieji - menkai jonizuojasi. Medžiagos, kurios nei tirpaluose nei lydaluose nesidaro šūdų(jonų), vadinamos neelektrolotais. Amfoteriniai.Kadangi didėjant atominiam skaičiui periodose, elementų metališkosios ir nemetališkosios savybės kinta ne staigiai, o palengva, kiekviename periode yra elementų, kurie sudaro junginius, būdingus ir metalams, ir nemetalams. Bet apie ką aš čia? Tokie elementai vadinami amfoteriniais elementais, jie dažniausiai būna prie kažkokios įstrižainės skiriančios metalus nuo nenenenemetalų. Rūgštys yra molekuliniai junginiai. Juose yra vandenilis ir vadinamoji rūgšties liekana. Rūgštus, kurios jonizuojasi silpnai, vadinamos silnosiomis. Silpn. Rūgščių jonizacija yra grįžtamasis procesas. Stpr. Rūgštys. Svarbiausios i stiprių rūgščių yra druskos, sieros ir azoto r. Jos turi daug bendrū savubių. Tirpaluose jos visiškai jonizuojasi, nejonizuotų molekulių jų tirpaluose praktišįkai nėra. Stpriosios r. reaguoja su metalų oksidais, hidroksidais, kai kuriomis druskomis. Dauguma r. reaguoja su laisvaisais metalistais.Blet užpiso rašyt. Druskos. Didelė dalis druskų kaitinamos skyla. Druskų patvarumas priklauso nuo metalo aktyvumo ir nuo anijono prigimties. Chloridai yra termiškai atsparūs. Sulfatai gana atsparūs kaitrai. Visi nitratai skyla. Dauguma karbonatų neatsparūs kaitrai. Oksidais vadinami cheminiai elementai, sudaryti i deguonies ir dar vieno elemento. Oksidus skirtome į bazinius, rūgštinius, amfoterinius, indiferentinius. Amfoteriniai oxidai- tai dvejopos prigimties oxidai. Jiems būdingos rūgštinių ir bazinių oxidų savybės. Amfoteriškumu pasižyminčius oxidus sudaro elementai, periodinėje lentelėje esantys metalų ir nemetalų sandūroje. Hidridais vadinami cheminiai junginiai, sudaryti i vandenilio ir dar vieno elemento. KH, H 2Se. Viena i svarbiausių hidridų savybių - reagavimas su vandeniu. Nemetalų hidridai yra molekuliniai junginiai, kurių rūgštinė-bazinė prigimtis kinta priklausomai nuo elemento padėties periodinėje lentelėje. Druskos yra joniniai junginiai, sudaryti i rūgšties liekanos anijonų ir metalo arba amonio katijonų. Druskos susidaro tarpusavy reaguojant rūgštinės ir bazinės prigimties medžiagoms. Viena iš svarbiausių druskų savybių - tirpimas vandeny. Pagal šį požymį druskos skirstomos į tirpias ir netirpias. Hidroxidai - tai joniniai junginiai, sudaryti i metalo katijonų ir OH- anijonų. Aktyvių metalų hidroxidai gerai tirpsta vandenyje. Tirpdami jie disocijuojasi į jonus. Metalų hidroxidai dar vadinami bazėmis. Druskos rūgšties savybių tyrimas. 1. Reakcijos su metalais (oksidacijos redukcijos r.): Reakcijoje išsiskiria vandenilis: Zn + 2HCl ZnCl2 + H2
15
Zn + 2H+ Zn2+ (hidr.) + H20 Zn0 - 2e Zn+2 2H+ 2e H20 2. Reakcijos su metalų oksidais (mainų r.): Fe2O3 + 6HCl 2FeCl3 + 3H2O Fe2O3 + 6H+ 2Fe3+ + 3H2O 3. Reakcijos su hidroksidais (neutralizacijos r.): a) Reakcija su natrio šarmu: NaOH + HCl NaCl + H2O OH- + H3O+ 2H2O b) Reakcija su vario hidroksidu: Cu(OH)2 + 2HCl CuCl + 2H2O Cu(OH)2 + 2H3O CU2+ (hidr.) + 4H2O 4. Reakcijos su karbonatais (mainų r.): Reakcijoje su kalcio karbonatu (anglies rūgšties druska, su marmuru ar kreida) skiriasi CO2 dujos: CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2CO3 (H2CO3 CO2 + H2O) CaCO3 + 2H3O+ Ca2+ (hidr.) + CO2 + 3H2O Kaučiuko (kuris yra pagrindinė gumos sudedamoji dalis) reikšmė liaudies ūkyje labai didelė. Labai didelių ir vis didėjančiu kaučiuko kiekių reikia automobilių, aviacinei ir traktorių pramonei. Didelis jo kiekis sunaudojamas pavariniams diržams ir transporterių juostoms, guminėms žarnoms, elektroizoliaciniams dirbiniams, gumuotiems audiniams, plataus vartojimo reikmenims ( avalynė, sporto prekės, žaislai), sanitarijos bei higienos ir daugeliui kitu dirbinių gaminti. Guminių techninių dirbinių asortimentas turi daugiau kaip 40 tūkst. pavadinimų. Pakanka pateikti duomenis apie kasmetinę pasaulinę natūralaus ir sintetinio kaučiuko gamybą - daugiau kaip 3 mln. t, norint suprasti kaučiuko reikšmę žmogaus gyvenime. Apie kaučiuką sužinota Europoje dar XV amž. pabaigoje; jis buvo gaunamas iš tropinio augalo-brazilinio kaučiukmedžio-sulčių, panašių į pieną. Pramoninis kaučiuko pritaikymas prasidėjo tik XIX amž., kai vulkanizacijos (kaučiuko kaitinimas su siera) pagalba buvo išmokta gaminti gumą. Gumos pramonė pradėjo sparčiai vystytis, ryšium su intensyviu automobilių pramonės augimu. Daugeliui šalių pasidarė problema žaliava (gamtinis kaučiukas), kurios jos neturėjo ir kurios dėl vienų ar kitų priežasčių nebuvo galima nusipirkti. Tarybų Sąjungoje gumos pramonė po Didžiosios Spalio socialistinės revoliucijos pergalės negalėjo vystytis, nes nebuvo žaliavos. Kapitalistinės šalys suorganizavo blokada ir neleido parduoti kaučiuko jaunai Tarybų respublikai. Aprūpinti šalį savu kaučiuku buvo gyvybiškai svarbu. B UVO atrasti ir kultivuojami kaučiukiniai augalai-koksagyzas ir tausagyzas, bet iš jų gautasis kaučiukas buvo labai brangus. Tada tarybiniams mokslininkams buvo duotas uždavinys-surasti sintetinio kaučiuko gavimo pramoninį būda. Šį uždavinį išsprendė tarybinių mokslininkų grupė, vadovaujama S. Lebedevo. Ir jau 1932 m., 5-6 metais anksčiau negu kapitalistinėse šalyse, Tarybų Sąjungoje buvo paleisti pajėgūs fabrikai, gaminantys sintetinį kaučiuką. Kaučiukas naudojamas gumai gaminti. Tam sudaromas vadinamasis gumos mišinys , į kurį, be kaučiuko, įeina ir daugiau ingredientų, kurių kiekvienas turi tam tikra paskirtį. Pirmasis jų yra vulkanizuojantis agentas (dažniausiai siera). Dėl vulkanizacijos kaučiukas tampa tvirta, elastinga, tampria mase-guma. Vulkanizacijos metu sieros atomai prisijungia prie linijinių kaučiuko molekulių, ,,susiūdami" jas į trimačius tinklelius. Kaučiukai, vulkanizuoti sumaišius tik su vulkanizuojančiais agentais, neturi įvairiems tikslams būtino kietumo, atsparumo tempimui, trynimui ir įplyšimui. Šias savybes kaučiukui galima suteikti, pridėjus į gumos masę vadinamuoju užpildu . Paprastai jie būna dviejų tipų: inertiniai (molis, kreida ir kt.), kurie beveik neveikia fizinių gumos savybių, bet palengvina gumos mišinio perdirbimą, ir stiprinantieji (paprastai suodžiai), kurie pagerina vulkanizuojamo kaučiuko aukščiau minėtąsias savybes. Norint apsisaugoti nuo kaučiuko ,,senėjimo", t. y. elastingumo ir kitu vertingų savybių
16
netekimo, į gumos mišinį dedami įvairūs stabilizatoriai antioksidatoriai (pavyzdžiui, fenil-Вnaftilaminas). Norint pagreitinti vulkanizacijos procesą, į gumos mišinį pridedama nedidelis kiekis organinių junginių, kurie-vadinami pagreitintojais (merkaptobenzotiazolis, difenilguanidinas ir kt.). Pasirodė, kad, norint kuo geriau išnaudoti vulkanizacijos pagreitintojus, turi dalyvauti ir kai kurios kitos medžiagos (paprastai metalų oksidai), vadinamos aktyvatoriais . Savo ruožtu aktyvatorių veikimas yra efektyviausias, esant kaučiuke tirpstančiu muilų (riebiųjų rūgščių druskų),kurie gali susidaryti vulkanizacijos proceso metu. Kaučiukas maišomas su ingredientais specialiuose aparatuose-gumos maišytuvuose , kuriuose kaučiukas pertrinamas drauge su ingredientais. Vulkanizuojantis agentas dedamas į gumos mišinį paskutiniu gumos mišinio sudarymo momentu, norint išvengti priešlaikinės vulkanizacijos. Paruoštas gumos mišinys, sudarytas iš kaučiuko, vulkanizuojančiojo agento, vulkanizacijos pagreitintojo, aktyvatoriaus, užpildu, stabilizatoriaus ir t. t., nukreipiamas baigiamajam gumos gamybos procesui - vulkanizacijai . Vulkanizuojama arba po to, kai iš gumos mišinio suformuojami atitinkami gaminiai (vamzdžiai, žarnos, lapai ir kt.), arba gaminių formavimo metu. Vulkanizacija vyksta kaitinant. Pridėjus į gumos mišinį daug sieros (iki 32%),. susidaro kietas plastikas (ebonitas), naudojamas kaip izoliatorius elektrotechnikoje. Norint pagerinti kai kurių guminių dirbinių, pavyzdžiui, padangų, transporterių juostų, pavarinių diržų, eksploatacines savybes, į tokių dirbinių konstrukciją dedamas kordas beataudinis audinys iš suktų verpalų, kuris yra audininis dirbinių pagrindas (jų karkasas).
Sintetiniai Kaučiukai Sintetinių kaučiukų cheminė sudėtis ir struktūra, vadinasi, ir fizinės bei cheminės savybės gali būti labai įvairios ir smarkiai skirtis nuo natūraliojo kaučiuko savybių. Tuo ir pasireiškia didelis sintetinių kaučiukų pranašumas, nes, keičiant kaučiukų sudėtį ir struktūra, jiems galima suteikti tokias savybes, kurių neturi natūralusis kaučiukas. Pavyzdžiui, pastaruoju metu gaminami benzinui ir alyvoms, šalčiui atsparūs, nepraleidžiantieji dujų ir kiti sintetiniai kaučiukai. Norint išsiaiškinti sintetinių kaučiukų gamybos ekonominį efektyvumą, galima pateikti tokius skaičius: 1000 t natūraliojo kaučiuko gauti reikia apdoroti apie 3 mln. kaučiukiniu medžiu ir tam per metus sunaudoti 5,5 tūkst. žmonių triūsa. Tokį pat kiekį sintetinio kaučiuko gali gauti per metus 15 žmonių.. Priklausomai nuo panaudojimo, sintetiniai kaučiukai paprastai skirstomi į bendros paskirties (naudojamus padangoms ir gumai gaminti) ir specialios paskirties (atsparius benzinui ir alyvoms, šalčiui ir t. t.). Labiausiai paplitusi kaučiukų klasifikacija pagal pavadinimus monomerų, naudojamų kaučiukui gauti. Sutinkamai su šia klasifikacija, peržvelgsime kai kurias sintetinių kaučiukų rūšis. Natrio butadieninis kaučiukas-vienas pirmųjų sintetiniu būdu gautų kaučiukų. Pramoninė jo gamyba pradėta TSRS 1932 m., remiantis S. Lebedevo darbais. Šis mokslininkas paruošė butadieno1,3 (divinilo) ir jo polimerizacijos į kaučiuką gavimo būda. Polimerizacijos procese gali susidaryti dvi struktūros: a) …CH -CH=СH-CH -CH -CH=CH-CH -……. b) …-CH -CH-CH -CH-CH -CH-… CH CH CH CH CH CH Butadieniniame kaučiuke yra apie 10-15% ( a) struktūros grandžių ir 85-90% ( b) struktūros grandžių. Šis kaučiukas priklauso bendros paskirties kaučiukams; pastaruoju metu jis netenka savo reikšmės, nes jos savybės yra prastesnės palyginti už kitų kaučiuko rušių savybes. Palyginti neseniai pavyko gauti stereoreguliarius butadieno polimerus(izooktaninius ir sindioktatinius) pavyzdžiui cis-1,4-polibutadieną: H H C C CH CH -… ₂
₂
₂
₂
₂
₂
₂
₂
₂
₂
₂
₂
₂
₂
17
...-CH
CH C C H H Tokio tipo kaučiukai nuo natrio butadieninio žymiai geresniu atsparesniu šalčiui, elastingumu, dideliu atsparumu šiluminiam senėjimui, susidevėjimui, naudojami daugiausia padangų gamyboje. Įjungus į butadieninio kaučiuko molekulinės grandinės kai kurias grandis karboksilo grupes, gaunamas karboksilinis ( vadinamasis karboksilatinis) kaučiukas, pavyzdžiui, butadieno ir akrilo rūgšties kopolimeras: ₂
₂
…-[-CH-CH=CH-CH-]
- CH-CH -… COOH Karboksilatiniuose kaučiukuose viena hidroksilo grupė tenka 300-400 pagrindinės grandinės anglies atomų. Karboksilo grupės molekulinėje kaučiuko grandinėje padidina jo adeziją metalams, odai, tekstilei, padidina jo atsparumą benzinui ir alyvai. Karboksilatinis kaučiukas kaip lateksas naudojamas tekstilinėms medžiagoms, odai impregnuoti, audiniams gumuoti ir kt. Butadienstiroliniai kaučiukai.Šie kaučiukai, gaunami butadieno ir stirolo emulsine kopolimerizacija: n CH =CH-CH=CH + n CH =CH→ C H →…-CH -CH=CH-CH -CH -CH-CH -CH=CH=CH -, CH ₁
₂
₂
₂
₂
₂
₂
₂
₂
₂
priskiriami bendro tipo kaučiukams.Priklausomai nuo butadieno ir stirolo santykio, polimerizacijos metu susidaro įvairių fizinių ir cheminių savybių produktai.Pavyzdžiui, polimerizuojant 10 dalių ir 90 stirolo, susidaro kietas polimeras. Naudojamas lengviems mikroaktyviems padams gaminti. Polimerizacija atliekama 50°C temperatūroje. Polimerizuojant žemoje temperatūroje ( 5°C) , gaminami termostabilūs kaučiukai, pasižymį didesniu atsparumu trynimui. Izopreninis kaučiukas.
CH =C-CH=CH CH 2 metil1,3 butadienas Gaunamas izopreno polimerizavimu ( -CH -C=CH-CH-) n ₂
₂
₃
₂
CH panaudojant specialius stereospecifinės polimerizacijos katalizatorius. Priklausomai nuo panaudoto katalizatoriaus, gaunami poliizoprenai: cis-1,4 ( analogiškai natūraliajam kaučiukui ) , trans-1,4 ( analogiškai gutaperčiai ) ir kitos stereoreguliarios formos. Tarybų sąjungoje išleidžiamas izopreninis kaučiukas SKI-savybėms praktiškai identiškas natūraliam kaučiukui ir daugiausia vartojamas padangoms gaminti, kabelių vamzdžių gamyboje. Atsparus aukštai temperatūrai, tepalų poveikiui. Butadieniniai ir izopreniniai stereoreguliarūs kaučiukai priklauso bendros paskirties kaučiukams, ir jų gamybos apimtis bus plečiama greitais tempais. Butilkaučiukai. Tai izobutileno su nedideliu kiekiu izopreno kopolimerizacijos produktai: Butilkaučiukai šiek tiek pranašesni už natūraliuosius ir butadieninius kaučiukus. Jie pasižymi geru dujų nepralaidumu, atsparumu šilumai, oksidatoriams, geromis dielektrinėmis savybėmis. Tačiau dėl eilės jų trūkumų (nesuderinami su kitais kaučiukais, maža adhezija metalams ir kt.) plačiau pradedami naudoti modifikuoti butilkaučiukai - chlorbiitilkaučiukas ir brombutilkaučiukas. Jie naudojami bekamerėms padangoms, transporterių juostoms gaminti ir kt. Chloropreninis kaučiukas. Vienas pigiausių kaučiukų; gaunamas chloropreno emulsine polimerizacija: ₃
nH C=C-CH=CH →…-CH -C=CH-CH -CH -C=CH-CH -… ₂
₂
₂
₂
₂
18
₂
Cl Cl Cl Cloropreninis kaučiukas, gautas žemos temperatūros polimerizacija, vadinamas nairitu, o gautas kopolimerizuojant chloropreną su stirolu (apie 3%) -nairitu S. Šie kaučiukai pasižymi didėjusiu atsparumu benzinui ir alyvoms, yra patvarūs oro deguonies ir ozono oksidacijai, atsparūs šilumai. Pagamintos iš nairito gumos išlaiko ilgį kaitinimą iki 140—ISO^C temperatūros. Dėl pigumo ir gerų savybių vis plačiau pritaikomi diržų, transporterių juostų, klijų gamyboje ir kt. Fluoro kaučiukai. Gali būti gaunami įvairių fluorą turinčiu monomerų, pavyzdžiui, heksafluorpropileno, CF2==CF—CF3 ir vinilideno fluorido, CF2=CHz, kopolimerizacija. Fluoro kaučiukai pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis, dideliu atsparumu šilumai ir tirpiklių bei cheminių reagentų poveikiui, dėl to jie naudojami aviacinėje technikoje, taip pat automobilių ir chemijos pramonėje. Platų fluoro kaučiukų naudojimą kol kas riboja jo brangumas. Kokybinės rūgščių liekanų reakcijos
Eil Atpažįsta .Nr mas . jonas 1 H3O+
Atpažinimo reagentas
Reakcijos požymiai
indikatoriai
spalvų pasikeitimas spalvų pasikeitimas skiriasi rusvos dujos ir tirpalas pamėlynuoja
2
OH-
indikatoriai
3
NO-3
4
SO42-
varis ir koncentruot a sieros rūgštis 2+ Ba (BaCl2)
5
CO32-
H3O+
6
Cl-
Ag+
7
Br -
Ag+
8
I-
Ag+
9
PO43-
Ag+
10
SO32-
H3O+
Reakcijų lygtys
2NaNO3+H2SO4 Na2SO4+2HNO3 4HNO3+Cu Cu(NO3)2+2NO2+2H2O
susidaro baltos spalvos BaSO4 nuosėdos (netirpsta stiprioje rūgštyje) skiriasi bespalvės bekvapės dujos(CO2), kurios sudrumsčia kalkinį vandenį iškrenta baltos nuosėdos AgCl, kurios netirpsta stiprioje rūgštyje gelsvos nuosėdos
ZnSO4+BaCl2 ZnCl2+BaSO4 Zn2++SO42-+Ba2++2Cl-Zn2++2Cl-+BaSO4 SO42-+Ba2+ BaSO4
CaCO3+2HCl CaCl2+CO2+H2O CaCO3+2H++2Cl- Ca2++2Cl-+CO2+H2O CaCO3+2H+ Ca2++CO2+H2O CO2+Ca(OH)2 CaCO3+H2O
NaCl+AgNO3 NaNO3+AgCl Na++Cl-+Ag++NO3- Na++NO3-+AgCl Cl-+Ag+ AgCl
NaBr+AgNO3 NaNO3+AgBr Na++Br -+Ag++NO3- Na++NO3-+AgBr Br -+Ag+ AgBr geltonos NaI+AgNO3 NaNO3+AgI nuosėdos Na++I-+Ag++NO3- Na++NO3-+AgI I-+Ag+ AgI ryškiai geltonos K 3PO4+3AgNO3 3KNO3+ Ag3PO4 nuosėdos 3K ++ PO43+3Ag++3NO3- 3K ++3NO3-+Ag3PO4 PO43-+3Ag+ Ag3PO4 skiriasi aštraus Na2SO3+2HCl 2NaCl+SO2+H2O
19
kvapo SO2 dujos 2Na++SO32-+2H++2Cl- 2Na++2Cl-+SO2+H2O SO32-+2H+ SO2+H2O 11 CH3COO stipri rūgštis susidaro 2CH3COONa+H2SO4 2CH3COOH+Na2SO4 + (H ) specifinio kvapo 2CH3COO-+2Na++2H++SO42- 2CH3COOH+2Na+ acto rūgštis +SO422CH3COO-+2H+ 2CH3COOH 12 SiO32stipri rūgštis susidaro netirpi Na2SiO3+H2SO4 Na2SO4+H2SiO3 (H+) silicio rūgštis 2Na++SiO32-+2H++SO42- 2Na++SO42-+H2SiO3 2H++SiO32- H2SiO3 13 FCa2+ jonai susidaro baltos 2NaF+CaCl2 2NaCl+CaF2 spalvos CaF2 2Na++2F-+Ca2++2Cl- 2Na++2Cl-+CaF2 nuosėdos 2F-+Ca2+ CaF2 14 S2Pb2+ jonai susidaro juodos Na2S+Pb(NO3)2 PbS+2NaNO3 spalvos PbS 2Na++S2-+2NO3-+Pb2+ PbS+2Na++2NO3nuosėdos, S2-+ Pb2+ PbS netirpstančios rūgštyse Kokybinės teigiamų jonų reakcijos
Eil Atpažįsta .Nr mas . jonas 1 H+(H3O+)
Atpažinimo reagentas
Reakcijos požymiai
indikatoriai
spalvų pasikeitimas susidaro baltos spalvos BaSO4 nuosėdos, netirpstančios stipriose rūgštyse; dažo liepsnos spalvą žaliai pašildžius jaučiamas amoniako kvapas iškrenta baltos spalvos Al(OH)3 nuosėdos iškrenta baltos spalvos Zn(OH)2 nuosėdos liepsną dažo violetine spalva (žiūrėti pro mėlyną stiklą) liepsną dažo geltona spalva liepsną dažo plytine spalva iškrenta gelsvai
2
Ba2+
SO42-
3
NH4+
OH-(šarmai)
4
Al3+
OH-(šarmai)
5
Zn2+
OH-(šarmai)
6
K +
7
Na+
8
Ca2+
9
Fe2+
OH-(šarmai)
Reakcijų lygtys
Na2SO4+BaCl2 2NaCl+BaSO4 2Na++SO42-+Ba2++2Cl-2Na++2Cl-+BaSO4 SO42-+Ba2+ BaSO4
NH4Cl+NaOH NaCl+NH3+H2O NH4++Cl-+Na++OH- Na++Cl-+NH3+H2O NH4++ OH- NH3+H2O AlCl3+3NaOH Al(OH)3+3NaCl Al3++3Cl-+3Na++3OH- Al(OH)3+3Na++3ClAl3++3OH- Al(OH)3 Zn(NO3)2+2KOH Zn(OH)2+2KNO3 Zn2++2NO3-+2K ++2OH- Zn(OH)2+2K ++2NO3Zn2++2OH- Zn(OH)2
FeCl2+2NaOH 2NaCl+Fe(OH)2
20
10
Fe3+
11
Pb2+
12
Cu2+
žalsvos spalvos Fe(OH) 2 nuosėdos,kurios pastovėję ore virsta rudos spalvos nuosėdomis OH (šarmai) iškrenta rudos spalvos drebučių pavidalo Fe(OH) 3 nuosėdos 2S susidaro juodos spalvos PbS nuosėdos, netirpstančios rūgštyse OH (šarmai) iškrenta mėlynos spalvos drebučių pavidalo Cu(OH)2 nuosėdos
Fe2++2Cl-+2Na++2OH- 2Na++2Cl-+ Fe(OH)2 Fe2++2OH- Fe(OH)2
FeCl3+3NaOH Fe(OH) 3+3NaCl Fe3++3Cl-+3Na++3OH- Fe(OH) 3+3Na++3ClFe3++3OH- Fe(OH)3 PbCl2+Na2S PbS+2NaCl Pb2++2Cl-+2Na++S2- PbS+2Na++2ClPb2++S2- PbS CuSO4+2NaOH Cu(OH)2+Na2SO4 Cu2++SO42-+2Na++2OH- Cu(OH)2+2Na++ SO42Cu2++ 2OH- Cu(OH)2
Druskų hidrolizė 1.Druskų hidrolizės pokytis
Atlikau sekančių druskų hidrolizės reakcijas: NaCl, AlCl 3, CuSO4, Al2(SO4)3, Na2CO3, CH3OONa, Na3PO4. Į mėgintuvėlį įbėriau 0.5 g druskos ir ją tirpinau 1 ml distiliuoto vandens. Druskai ištirpus patikrinau raudonu ir mėlynu lakmusu tirpalo reakciją (ant švarios baltos plokštelės paklojau suvilgdytus distiliuotame vandenyje lakmuso gabalėlius dviem eilėm, ir stikline lazdele užlašinau po lašą druskos tirpalo). Eil. Nr. Druska Spalva Reakcija pH 1. NaCl Nepakinta Neutrali 7 2. AlCl3 Raudona Rūgštinė <7 3. CuSO4 Raudona Rūgštinė <7 4. Al2(SO4)3 Raudona Rūgštinė <7 5. Na2CO3 Mėlyna arminė >7 arminė 6. CH3COONa Mėlyna >7 7. Na3PO4 Mėlyna >7 arminė
1.NaCl + H2O nesihidralizuoja Druskos, sudarytos i stiprios rūgšties ir stiprios bazės, nesihidralizuoja nei Na, nei Cl jonai su vandens, vandenilio ir OH jonais nesusidaro silpnai disocijuojančių junginių. Todėl vandens, H ir OH jonų koncentracija lieka nepakitusi ir tirpalas neutralus.
2. AlCl3 + H2O
AlOHCl2 + HCl
1 Stadija
21
Al3+ + H+OH-
AlOH2+ + H+
3. 2CuSO4 + 2H2O (CuOH)2SO4 + H2SO4 1 Stadija 2+ 2+ 2Cu + 2SO4 + 2H OH2CuOH+ + 2SO42- + 2H+ 2Cu2+ + 2H+OH-
2CuOH+ + 2H+
4. Al2(SO4)3 + 2H2O 2(AlOH)SO4 + H2SO4 2Al3+ + 3SO42- + H+OH- 2AlOH+ + 2SO42- + 2H+ + SO422Al3+ + H+OH-
2AlOH+ + 2H+
5. Na2CO3 + H2O
NaHCO3 + NaOH
2Na+ + CO32- + H+OH2Na+ + HCO3- + OHCO32- + H+OHHCO3- + OH-
6. CH3OONa + H2O
CH3COOH + NaOH
CH3COO- + Na+ + H+OHCH3COOH + Na+ + OHCH3COO- + H+OHCH3COOH +OH-
7. Na3PO4 + H2O
Na2HPO4 + NaOH
3Na+ +PO43- + H+OH2Na+ + HPO42- + Na+ + OHPO43- + H+OHHPO42- + OH2. Temperatūros įtaka druskų hidrolizei
a) Į mėgintuvėlį įpyliau 2-3 ml distiliuoto vandens, įdėjau 2 šaukštelius natrio acetato druskos ir 2 lašus fenolftaleino. Tirpalą užvirinau. CH3OONa + H2O
CH3COOH + NaOH
CH3COO- + Na+ + H+OHCH3COOH + Na+ + OHCH3COO- + H+OHCH3COOH +OHIvada.
22
Kaitinant pusiausvyra persistumia į dešinę, todėl atsiranda daugiau OH jonų, kurie fenolftaleiną nudažo raudonai. Šąlant pusiausvyra grįžta ir spalva išnyksta, nes sumažėja OH jonų. b) Užvirinau 5 ml distiliuoto vandens ir į verdantį vandenį įpyliau 6 - 10 lašų geležies trichlorido tirpalo.
FeCl3 + H2O
FeOHCl2 + HCl
1 stadija
Fe3+ + 3Cl- + H+OHFeOH2+ + 2Cl- + H+ + ClFe3+ + H+OHFeOH2+ + Cl-
FeOHCl2 + H2O Fe(OH)2Cl + HCl 2 stadija 2+ + + FeOH + 2Cl + H OH Fe(OH)2 + Cl + H + ClFeOH2+ + H+OH-
Fe(OH)2 + H+
Fe(OH)2Cl + H2O Fe(OH)3 + HCl + + Fe(OH)2 + Cl + H OHFe(OH) 3 + H+ + Cl-
3 stadija
Fe(OH)2+ + H+OHFe(OH) 3 + H+ Geležies trihidroksidas - netirpi bazė turėjo iškristi į nuosėdas, bet aukštoje temperatūroje susidarė koloidinis geležies trihidroksido rusvos spalvos tirpalas. 1. Perioduose nemet. oks. savybės stiprėja , o red.silpnėja iš kairės į dešinę , nes :1. Daugėja el. išor. sl. ir trūkst. el. prisitr. vis lengv.2. Didėja atomo brand. krūvis ir brand. vis stipriau traukia išororinio sluoks. el. Atomo spindulys mažėja. Prisitraukt el. vis lengviau. Grupėse - iš apačios į viršų, nes mažėja el. sl. Ir trump. spindulys - prisitr. el. tampa lengviau. Oks. savybės išryškėja reakcijose su H ir Me : H2 + Cl2 - 2HCl ; 2Mg + O2 - 2MgO Nemet. vieni kitų atžv. prikl. nuo el. neig. gali būti ir red. : C + O2 - CO2 2. Nemet. H junginių rūgšt. savybės perioduose stip-rėja iš kairės į dešinę , grupėse - iš viršaus į apačią. HF + H2O - H3O + F ; NH3 + H2O - NH4 + OH 3. Nemet. jung. oks. savybės stiprėja didėjant nemet.oks. laips. , kadangi didėjant nemet. oks. laips. vislengviau prisitraukti el. 4. Juo didesnis nemet. oks. laips. deg. rūgšt. , tuo rūgšt. stipresnė. Juo nemet. elektr. neig. didesnis,tuo stipresnės deguoninės rūgštys. GELEŽIS RADIMAS : rūdose ( magnet, hemat,sider, limon).SAVYBĖS : neatsparus aplinkos po-veikiui (rūdija), įsimagnetina,grįnas minkštas,blizgantis, elek.ir šilumai laidus. LYDINIAI : aukštakrosnėse gaunamasketus ( >2% anglies, kietesnis,trapesnis). Plienas ( <2% anglies,tvirtesnis), gaunamas iš ketaus. NAUDOJIMAS : staklių ir mašinų, papuošalų, įrankių ir virtuvėsreikmenų, stat. konstrukc. gamyba.ŠIAIP : kraujyje,hemoglobine yraFe.Dėl jo trūkumo - mažakraujystė. Pradėta naudoti meteor.Fe 4 tūks.pradž. Iš rūdos 2 t. Liet. 5-6 a.
23
ALIUMINIS RADIMAS : rūdose (boksitas, kao-linitas, korundas). SAVYBĖS : lengvas, tvirtas, atspa-rus karozijai, geras el. ir šilum.laid., nenuodingi junginiai, jungiasi su oru ir susidaro plėvelė.LYDINIAI : duraliumin, siluminis. NAUDOJIMAS : Transporto priemonės,tiltai, indai, el. laidai, iš korundo šlif.,galandimo įrankiai.ŠIAIP : korundo atmainos rubinasir safyras - brangakmeniai. VARIS RADIMAS : rūdose (sulfiduose)SAVYBĖS : geras el. ir šil. laid., chem. nelabai aktyvus, reaguoja su drėgnu oru, apsitraukia apnašomis. LYDINIAI : Žalvaris (cinko 40%), alavinė bronza (alavo <12%). NAUDOJIMAS : 50% elektrotechnik., statybos, papuošalai, mašinų ir prietaisų detalės. ŠIAIP : Vario druskos nuodingos (antikenkėjai), reikalingas žmon. SIDABRAS RADIMAS : grynas ir junginuose. SAVYBĖS : baltas, blizga, kalus, minkštas, geriausias el. ir šil.laid., nelabai aktyvus, atspindi. LYDINIAI : su Cu ; Zn ; Au ; Ni. Skyla AgBr ; AgI ; AgCl. NAUDOJIMAS : papuošalai, pinigai, stalo reikmenys, veidrodžiai, elektr., foto-kino, medicina .ŠIAIP: Ag jonai naikina mikrobus. AUKSAS RADIMAS : upių sanašose, kvarco gyslose, rūdose. SAVYBĖS : kalus, tąsus, ryškiai geltonas, blizga, geras el. Ir šil. laid., neaktyvus, atsparus atmosferos poveikiui.LYDINIAI : su Cu. NAUDOJIMAS : monetos, papuošalai, chem. aparatūra, elektrotech.,varikliai,atom.reaktoriai,medicina. GYVSIDABRISRADIMAS : minerale HgS,retai gryn.SAVYBĖS : skystas, kietėja -39,blizga, sunkiausias skystis, nuo-dingas.NAUDOJIMAS : termom, manom, lygintuvai, lempos, amalgamoms, sėklomsbeicuoti, medic.- mikrob. naikinti,dažų, chem. pramonėje.ŠIAIP : nukenksmina S ir Al miltel. CINKASRADIMAS : tik 1746m. atskiremas pa-naudojant anglį, atskyrus nuo oro.Mineralai ZnS ; ZnCO3 , rūdose suCu , Pb , Cd , Mn.SAVYBĖS : blizga, Ag spalvos, ka-lus, elekt. laid 4, o šil. 1,8karto maž. nei Ag, chem. aktyvus,apsitraukia plėvele.LYDINIAI : su Cu , Al , Mg , Cd. NAUDOJIMAS : <50% cinkavimui, mašinųir prietaisų detalės, klišės, papuo-šalai, elementai, Au ir Ag išskirtiiš tirpalų, liuminoforas, dažų, gu-mos, plastiko, trašoms gaminti.ŠIAIP : druskos nuodingos, naudingasžmogui ir gyvūnijai. ŠVINASRADIMAS : 80 miner., rūda galenitas.SAVYBĖS : sunkus, melsvai pilkas,minkštas, plastiškas, chem. nelabaiaktyvus, apsitraukia plėvelle, nuo-dingas ( tetraetilšvinas).LYDINIAi : su Sn, Sb, Cu, Cd, Zn.NAUDOJIMAS : lydmetal., šaudmenims,mašinų ir prietaisų detalės, dažai,tepalas, spaudmenys, žvejyboje. Kuo lengviau met. atiduoda el., tuo ryškesnės jo metališkosios savybės. Chem. reakcijose metalų atomai visa-da atiduoda el. ir virsta teig jonais. Met. - stiprūs reduktoriai.Didėjant grupėse atomų numeriui,ryškėja elem. metališkos savybės,didėja brand. skersmuo.METALIŠKASIS RYŠYS susidaro tarpteig. metalų jonų ir laisv. el. Lais. el. sucementuoja visus teig. met.jon. ir tarp jų pasireiškia visuotinė trauka. SAVYBĖS : a) visi kieti (ne Hg)b) kalūs.c) blizga, neskaidrūs.d) elektros ir šilumos laidininkai.e) tankis ( - litis, + osmis)f) lydymosi t@ ( - Hg, + volframas) NATRIO SULFITO (vandeninio tirpalo) OKSIDACIJOS ORO DEGUONIMI HETEROGENINĖS REAKCIJOS KINETIKOS TYRIMAS Vykdant daugelį cheminių technologinių procesų, reaguojančios medžiagos yra skirtingų fazių. Tokie procesai vadinami heterogeniniais. Kiekvienam heterogeniniam procesui būdingos kelio stadijos – greta viena kitos ar kelių cheminių reakcijų – cheminių stadijų – yra fizikinės stadijos, pvz., difuzija. Stadija, kurios greitis žymiai mažesnis už kitų stadijų greitį, vadinama limituojančia. Žinant limituojančią stadiją, labiausiai efektyvūs tokie pakeitimai, kurie pagreitina šią proceso stadiją. Jeigu cheminės reakcijos greitis mažesnis už difuzijos greitį, tuomet bendrą proceso greitį lemia reakcijos greitis – procesas vyksta kinetinėje srityje. Procesui pagretinimui reikia greitinti cheminės reakcijos stadiją. Jeigu difuzijos ir cheminės reakcijos greičiai artimi – procesas vyksta pereinamojoje srityje ir jo pagreitinimui būtina taip keisti technologinį rėžimą, kad pakeitimas daro įtaką ir kitų stadijų
24
greičiui. Todėl galimas proceso perėjimas iš vienos srities į kitą. Cheminių reakcijų greitis didėja, keliant temperatūrą (pakėlus temperatūrą 10 oC, reakcijos greitis gali padidėti 2 – 4 kartus), taigi, temperatūros pakėlimas svarbus cheminių reakcijų intensifikavimo faktorius. Reakcijos greitį galiam padidinti sumažinus aktyvacijos energiją, pvz., vykdant procesą su katalizatoriumi. Šiuolaikinėje chemijos pramonėje plačiai paplitę aukštatemperatūriniai ir katalizės procesaai. Difuzijos greitis priklauso nuo medžiagų savybių, temperatūros, slėgio. Temperatūros įtaka difuzijos greičiui yra mažesnė negu cheminės reakcijos greičiui. Cheminėje technologijoje įvairių produktų gamybos arba dujų valymo procesuose plačiai naudojamos dujų ir skysčių reakcijos. Pvz., amoniako absorbcija azoto rūgšties tirpaluose, gaminant amonio salietrą; amoniako absorbcija sieros rūgšties tirpaluose, gaminant amonio trašas; skystų aromatinių angliavandenilių chloravimas organinėje sintezėje. Dujų – skysčių reakcijos vyksta dujų mišinių valymo procesuose, pvz., sieros dioksodo absorbcija amonio sulfito ir bisulfito tirpaluose. Absorbcijos – desorbcijos procesai labiausiai charakteringi sistemai D – S; jeigu absorbciją lydi cheminės reakcijos skystoje fazėje, tokie procesai vadinami chemosorbciniais. Tiriant absorbcijos – desorbcijos procesus, priimta dujas skirstyti į gerai, vidutiniškai ir blogai tirpias dujas. Gerai tirpių dujų absorbciją limituoja absorbuojamo komponento difuzija dujose prie fazių skiriamojo paviršiaus. Vykstant vidutiniškai tirpių dujų absorbcijai, difuzijos greitis dujose ir skystyje yra panašūs. Blogai tirpių dujų absorbcijos greitį lemia absorbuojamo komponento difuzijos greitis skystyje. Na2SO3 oksidacija oro deguonimi modeliuoja išmetimus dujų valymo chemosorbcijos procesą ir vyksta pagal lygtį: Na2SO3 +1/2 O2
Na2SO4
Tai heterogeninis chemosorbcijos procesas, vykstantis dvifazėje sistemoje S – D; cheminė reakcija vyksta skystoje fazėje. Šio proceso stadijos: 1. Deguonies difuzija iš dujų srauto prie fazių skiriamojo paviršiaus. 2. Deguonies tirpimas vandenyje fazių skiriamajame paviršiuje 3. Ištirpusio deguonies difuzija nuo fazių skiriamojo paviršiaus į skystos fazės vidų, tuo pat metu vykstant cheminei reakcijai. Jeigu cheminio pokyčio greitis žymiai mažesnis už difuzijos greitį t.y. procesas vyksta kinetinėje srityje, tuomet deguonis greičiau patenka į skystį negu jis sunaudojamas; visas skystos fazės tūris prisotinamas deguonimi ir reakcija vyksta visame tūryje. Jeigu cheminio pokyčio greitis viršyja difuzijos greitį t.y. procesas vyksta difuzinėje srityje, tuomet cheminis pokytis vyksta betarpiškai fazių skiriamajame paviršiuje. Jeigu cheminio pokyčio greitis artimas difuzijos greičiui t.y. procesas vyksta pereinamojoje srityje, tuomet didinant cheminio pokyčio greitį didės ir difuzijos greitis . Natrio sulfito oksidacijos procesas be katalizatoriaus yra lėtas ir vyksta (heterogeninė katalizė). Naudojant kobalto druskas, oksidacijos greitis du – tris kartus didesnis negu naudojant vario druskas. Esant kobalto druskų, oksidacijos procesas vyksta difuzijos srityje, o naudojant vario druskas – pereinamojoje srityje. Tiraimų tirpalų koncentracijos ir pH
Eil. Nr Temperatūr a
1 2
Na2SO3
Na2SO4
Koncentracija N, gekv/dm3
Tūris V, cm3
0 0,02
0 25
25
Koncentracij a N, gekv/dm3 0,08 0,06
pH Tūris V, cm3 100 75
8,1 10,2
3 4 5
0,04 0,06 0,08
50 75 100
0,04 0,02 0
26
50 25 0
10,4 10,5 10,6
