Y clasificación de acero
- calidad;
- composición química;
- cita;
- microestructura;
- fortaleza.
Calidad del acero
Por composición química
aceros al carbono impurezas permanentes
Tabla 1.3.
ACERO CARBONO
aleación elementos aditivos o aditivos
Aceros aleados de baja aleación(hasta 2,5% en peso %), dopado(del 2,5 al 10% en peso) y altamente aleado "cromo"
Según el propósito del acero.
Estructural bajo-( o pocos-) Y carbono medio.
instrumentalalto contenido de carbono
Y (con propiedades especiales - ).
Y
Y mayor resistencia al calor corte rápido aceros
calidad ordinaria,
Aceros estructurales,
herramienta de acero,
6) cojinete (rodamiento de bolas) convertirse en,
7) acero de alta velocidad(aceros para herramientas de alta calidad y alta aleación con un alto contenido de tungsteno).
8) automático, es decirmayor (o alta) maquinabilidad, convertirse en.
Un análisis de la composición de los grupos de marcado de aceros históricamente establecidos muestra que los sistemas de marcado utilizados permiten codificar cinco características de clasificación, a saber: calidad, composición química, propósito, grado de desoxidación, y forma de obtener espacios en blanco(automáticas o, en casos excepcionales, fundiciones). La conexión entre los grupos de marcado y las clases de acero se ilustra en la parte inferior del diagrama de bloques en la Fig. 1.
SISTEMA DE MARCADO DE GRUPOS, REGLAS DE MARCADO Y EJEMPLOS DE GRADOS DE ACERO
| CARBÓN | CALIDAD REGULAR | |||||||
| grupo de acero | Garantía de entrega | SELLOS | ||||||
| A | por composición química | St0 | St1 | St2 | StZ | St4 | St5 | St6 |
| B | por propiedades mecánicas | Bst0 | Bst1 | Bst2 | BSTZ | Bst4 | Bst5 | Bst6 |
| EN | propiedades mecanicas y composicion quimica | ESPO | VST1 | VST2 | VSTZ | VST4 | VST5 | VST6 |
| Concentración de carbono, peso % | 0,23 | 0,06-0,12 | 0,09-0,15 | 0,14-0,22 | 0,18-0,27 | 0,28-0,37 | 0,38-0,49 | |
| CALIDAD ALTA CALIDAD | ESTRUCTURAL | EJEMPLOS DE SELLOS | ||||||
| Grado: número de dos dígitos de centésimas de un porcentaje de carbono + una indicación del grado de desoxidación | 05 08kp 10 15 18kp 20A 25ps ZOA 35 40 45 50 55 ... 80 85 Notas: 1) la ausencia de un indicador del grado de desoxidación significa “sp”; 2) "A" al final del grado indica que el acero es de alta calidad | |||||||
| INSTRUMENTAL | SELLOS | |||||||
| Marca: símbolo "U" + número TÉRMINOS DE UN PORCENTAJE DE CARBONO | U7 U7A U8 UVA U9 U9A U10 U10A U12 U12A | |||||||
| ALEADO | ALTA CALIDAD ALTA CALIDAD EXTRA ALTA CALIDAD | ESTRUCTURAL | EJEMPLOS DE SELLOS | |||||
| Grado: número de dos dígitos de las CENTÉSIMAS de un porcentaje de carbono + símbolo de un elemento de aleación + número entero de su porcentaje | 09G2 10KhSND 18G2AFps 20Kh 40G 45KhN 65S2VA 110G13L 2) marca 110G13L: una de las pocas en las que el número de centésimas de porcentaje de carbono es de tres dígitos | |||||||
| INSTRUMENTAL | EJEMPLOS DE SELLOS | |||||||
| Grado: número de TIEMPOS de porcentaje de carbono + símbolo del elemento de aleación+ número entero de su porcentaje | ZKh2N2MF 4KhV2S 5KhNM 7X3 9KhVG X KhV4 9Kh4MZF2AGST-SH 2) "-SH" al final de la marca indica que el acero es de una calidad especialmente alta, obtenido, por ejemplo, por el método electroescoria refundir (pero no solo) |
Aceros estructurales al carbono de calidad ordinaria
Los aceros específicos del grupo de marcado especificado se designan mediante una combinación de dos letras "Calle" que es la clave (columna vertebral) en el grupo de marcado considerado. Los grados de acero de este grupo se reconocen inmediatamente por este símbolo.
El símbolo "St" sin espacio va seguido de un número que indica número marcas de «0» antes "6".
Un aumento en el número de grado corresponde a un aumento en el contenido de carbono en el acero, pero no indica su valor específico. Los límites permisibles de concentración de carbono en los aceros de cada grado se muestran en la Tabla. 1.5. contenido de carbono en aceros al carbono ordinarios no supera el 0,5% en peso. Dichos aceros son hipoeutectoides según el criterio estructural y, por tanto, estructurales según su finalidad.
Después del número, sigue una de las tres combinaciones de letras: “kp”, “ps”, “sp”, que indican el grado de desoxidación del acero.
El símbolo "St" puede estar precedido por letras mayúsculas "A", "B" o "C", o puede no haber símbolos. De esta forma, se transmite información sobre el acero perteneciente a uno de los denominados "grupos de entrega": A, B o EN, - según cuál de los indicadores normalizados de acero esté garantizado por el proveedor.
Grupo de acero A viene con una garantía de la composición química o los valores permisibles de la concentración de carbono e impurezas especificados por GOST. La letra "A" a menudo no se pone en el sello y su ausencia por defecto significa garantía de composición química. El consumidor de acero, que no tiene información sobre las propiedades mecánicas, puede formarlas mediante un tratamiento térmico adecuado, cuya elección de modos requiere el conocimiento de la composición química.
Grupo de acero B viene con una garantía de las propiedades mecánicas requeridas. El consumidor de acero puede determinar su uso óptimo en estructuras según las características conocidas de propiedades mecánicas sin tratamiento térmico previo.
Grupo de acero EN viene con una garantía de composición química y propiedades mecánicas. Es utilizado por el consumidor principalmente para crear estructuras soldadas. El conocimiento de las propiedades mecánicas permite predecir el comportamiento de una estructura cargada en zonas alejadas de las soldaduras, y el conocimiento de la composición química permite predecir y, si es necesario, corregir las propiedades mecánicas de las propias soldaduras mediante tratamiento térmico.
Ejemplos de grabación de sellos acero al carbono de calidad ordinaria se parece a esto: Vst3ps, Bst6sp, St1kp .
Aceros para rodamientos de bolas
Los aceros para rodamientos tienen su propia marca, según su propósito forman un grupo especial. estructural aceros, aunque en composición y propiedades se acercan a los aceros para herramientas. El término "rodamiento de bolas" define su alcance limitado: rodamientos (no solo rodamientos de bolas, sino también rodamientos de rodillos y de agujas). Para su marcado, se propuso la abreviatura "SHH" - rodamiento de bolas de cromo, seguido de un número décimas de un por ciento concentración media cromo. De las marcas anteriormente conocidas SHKH6, SHKH9 y SHKH15, la marca SHKH15 permaneció en uso. La diferencia entre el acero para cojinetes de bolas y el acero para herramientas similar radica en los requisitos más estrictos para el número de inclusiones no metálicas y la distribución uniforme de carburos en la microestructura.
La mejora del acero ShKh15 mediante la introducción de aditivos de aleación adicionales (silicio y manganeso) se reflejó de manera peculiar en el marcado: distribución a específico un sistema de reglas posteriores para la designación de elementos de aleación en la composición de aceros aleados: SHKH15SG, SHKH20SG.
Aceros de alta velocidad
Los aceros rápidos están específicamente marcados con la letra inicial del alfabeto ruso "R", correspondiente al primer sonido de la palabra inglesa rápido - rápido, rápido. A esto le sigue un porcentaje entero de tungsteno. Como ya se mencionó, la marca más común de acero rápido solía ser P18.
Debido a la escasez y el alto costo del tungsteno, hubo una transición al acero de tungsteno-molibdeno R6M5 sin nitrógeno y R6AM5 con nitrógeno. De manera similar a los aceros para rodamientos, ha habido una fusión (una especie de "hibridación") de los dos sistemas de marcado. El desarrollo y desarrollo de nuevos aceros rápidos con cobalto y vanadio enriqueció el arsenal de grados "híbridos": R6AM5F3, R6M4K8, 11R3AM3F2, y también condujo a la aparición de aceros rápidos generalmente sin tungsteno, que están marcados en un sistema específico (R0M5F1, R0M2F3), y de una manera completamente nueva: 9X6M3F3AGST-Sh, 9X4M3F2AGST-Sh.
Clasificación de hierro fundido
Las fundiciones se denominan aleaciones de hierro con carbono, que tienen en su composición más de 2,14% en peso de C.
Los hierros colados se funden para convertirlos en acero (convertibles), para obtener ferroaleaciones que cumplen la función de aditivos de aleación, y también como aleaciones de alta tecnología para fundiciones (fundición).
El carbono puede estar en el hierro fundido en forma de dos fases con alto contenido de carbono: cementita (Fe 3 C) y grafito, ya veces en forma de cementita y grafito. El hierro fundido, en el que sólo está presente cementita, presenta una fractura ligera y brillante y, por lo tanto, se denomina blanco. La presencia de grafito le da a la fractura de hierro fundido un color gris. Sin embargo, no todos los hierros fundidos con grafito pertenecen a la clase de los llamados gris hierros fundidos Entre las fundiciones blancas y grises se encuentra la clase poco entusiasta hierros fundidos
poco entusiasta los hierros fundidos se denominan hierros fundidos, en cuya estructura, a pesar de la grafitización, la cementita de ledeburita se conserva al menos parcialmente, lo que significa que la ledeburita misma está presente, un componente estructural eutéctico que tiene una forma específica.
A gris incluyen las fundiciones en las que la cementita de ledeburita se ha desintegrado por completo, y esta última ha desaparecido de la estructura. El hierro fundido gris se compone de inclusiones de grafito Y bases metalicas. Esta base metálica es acero perlítico (eutectoide), ferrítico-perlítico (hipo-eutectoide) o ferrítico (bajo en carbono). La secuencia especificada de tipos de la base metálica de las fundiciones grises corresponde a un grado creciente de descomposición de la cementita, que forma parte de la perlita.
Hierros fundidos antifricción
Ejemplos de marcas: ASF-1, ASF-2, ASF-3.
Aleado especial resistente al calor, resistente a la corrosión Y resistente al calor hierros fundidos:
EJEMPLOS DE GRADOS ESPECIALES DE HIERRO GRIS
Clasificación y etiquetado
aleaciones duras sinterizadas
Las aleaciones duras de metal-cerámica son aleaciones hechas por pulvimetalurgia (cermet) y que consisten en carburos de metales refractarios: WC, TiC, TaC, conectados por un aglutinante de metal plástico, generalmente con cobalto.
En la actualidad, se producen en Rusia tres grupos de aleaciones duras: tungsteno, titanio-tungsteno y titanio-tantalio-tungsteno, – que contiene como aglutinante cobalto.
Debido al alto costo del tungsteno, se han desarrollado aleaciones duras que no contienen carburo de tungsteno en absoluto. Como fase sólida, contienen sólo carburo de titanio o carbonitruro de titanio– Ti(NC). El papel del ligamento plástico es realizado por matriz de níquel-molibdeno. La clasificación de las aleaciones duras se representa mediante un diagrama de bloques.
De acuerdo con las cinco clases de aleaciones duras de cermet, las reglas de marcado existentes forman cinco grupos de marcado.
tungsteno ( aveces llamado tungsteno-cobalto) aleaciones duras
Ejemplos: VK3, VK6, VK8, VK10.
Titanio tungsteno ( aveces llamado titanio-tungsteno-cobalto) aleaciones duras
Ejemplos: T30K4, T15K6, T5K10, T5K12.
Titanio tantalio tungsteno ( aveces llamado titanio-tantalio-tungsteno-cobalto) aleaciones duras
Ejemplos: TT7K12, TT8K6, TT10K8, TT20K9.
A veces, al final de la marca, se agregan letras o combinaciones de letras a través de un guión, que caracterizan la dispersión de partículas de carburo en el polvo:
CLASIFICACIÓN DE ALEACIONES CERÁMICAS DURAS
Los análogos extranjeros de algunos grados de acero de aleación nacionales se muestran en la Tabla 1.1.
Tabla 1.1.
Análogos extranjeros de varios grados domésticos de aceros aleados
| Rusia, GOST | Alemania, DIN * | EE. UU., ASTM* | Japón, LS * |
| 15X | 15Cr3 | SCr415 | |
| 40X | 41Cr4 | SCg440 | |
| 30XM | 25CrMo4 | SCM430, SCM2 | |
| 12HG3A | 14NiCr10** | – | SNC815 |
| 20HGNM | 21NiCrMo2 | SNCM220 | |
| 08X13 | X7Cr13 ** | 410S | SUS410S |
| 20X13 | Х20Сг13 | SUS420J1 | |
| 12X17 | X8Cr17 | 430 (51430 ***) | SUS430 |
| 12X18H9 | X12CrNi8 9 | SUS302 | |
| 08X18H10T | Х10CrNiTi18 9 | .321 | SUS321 |
| 10Х13СУ | X7CrA133 ** | 405 ** (51405) *** | SUS405** |
| 20Х25Н20С2 | 15CrNiSi25 20 | 30314,314 | SCS18, SUH310 ** |
* DIN (Deutsche Industrienorm), ASTM (American Societi for Testing Materials), JIS (Japanese industrial Standard).
** Acero de composición similar; *** Norma SAE
Características de las funciones de clasificación.
Y clasificación de acero
Las características modernas de clasificación de los aceros incluyen lo siguiente:
- calidad;
- composición química;
- cita;
- las características metalúrgicas de la producción;
- microestructura;
- forma tradicional de endurecimiento;
- la forma tradicional de obtener espacios en blanco o piezas;
- fortaleza.
Vamos a caracterizar brevemente cada uno de ellos.
Calidad del acero está determinado principalmente por el contenido de impurezas nocivas (azufre y fósforo) y se caracteriza por 4 categorías (ver tabla. 1.2).
Por composición química Los aceros se dividen condicionalmente en aceros al carbono (no aleados) y aleados.
aceros al carbono no contienen elementos de aleación especialmente introducidos. Los elementos contenidos en los aceros al carbono, excepto el carbono, se encuentran entre los denominados impurezas permanentes. Su concentración debe estar dentro de los límites determinados por los estándares estatales relevantes (GOST). Tabla 1.3. se dan límites de concentración promedio para algunos elementos, lo que permite que estos elementos se clasifiquen como impurezas en lugar de elementos de aleación. Los límites específicos para el contenido de impurezas en los aceros al carbono están dados por GOST.
Tabla 1.3.
LIMITAR LAS CONCENTRACIONES DE ALGUNOS ELEMENTOS, PERMITIENDO QUE SE CONSIDEREN IMPUREZAS PERMANENTES
ACERO CARBONO
aleación elementos, a veces llamado aleación aditivos o aditivos, se introducen especialmente en el acero para obtener la estructura y propiedades requeridas.
Aceros aleados se subdividen de acuerdo con la concentración total de elementos de aleación, a excepción del carbono, en de baja aleación(hasta 2,5% en peso %), dopado(del 2,5 al 10% en peso) y altamente aleado(más del 10% en peso) cuando el contenido de hierro en este último no sea inferior al 45% en peso. Por lo general, el elemento de aleación introducido le da al acero aleado el nombre correspondiente: "cromo"- dopado con cromo, "silicio" - con silicio, "cromo-silicio" - con cromo y silicio al mismo tiempo, etc.
Además, también se distinguen las aleaciones a base de hierro, cuando el contenido de hierro del material es inferior al 45%, pero es superior al de cualquier otro elemento de aleación.
Según el propósito del acero. subdivididos en estructurales e instrumentales.
Estructural Se consideran los aceros utilizados para la fabricación de diversas piezas de máquinas, mecanismos y estructuras en la ingeniería mecánica, la construcción y la fabricación de instrumentos. Deben tener la resistencia y tenacidad necesarias, así como, en su caso, un conjunto de propiedades especiales (resistencia a la corrosión, paramagnetismo, etc.). Por regla general, los aceros estructurales son bajo-( o pocos-) Y carbono medio. La dureza no es una característica mecánica decisiva para ellos.
instrumental llamados aceros utilizados para el procesamiento de materiales por corte o presión, así como para la fabricación de herramientas de medición. Deben tener alta dureza, resistencia al desgaste, resistencia y una serie de otras propiedades específicas, por ejemplo, resistencia al calor. Una condición necesaria para obtener una alta dureza es un mayor contenido de carbono, por lo que los aceros para herramientas, con raras excepciones, siempre son alto contenido de carbono
Dentro de cada uno de los grupos hay una división más detallada según el propósito. Los aceros estructurales se dividen en Ingeniería en Construcción Y aceros para aplicaciones especiales(con propiedades especiales - resistente al calor, resistente al calor, resistente a la corrosión, no magnético).
Los aceros para herramientas se dividen en aceros para herramientas de corte, aceros para troqueles Y acero para instrumentos de medida.
Una propiedad operativa común de los aceros para herramientas es la alta dureza, que asegura la resistencia de la herramienta a la deformación y abrasión de su superficie. Al mismo tiempo, se impone un requisito específico a los aceros para herramientas de corte: mantener una alta dureza a temperaturas elevadas (hasta 500 ... 600ºС), que se desarrollan en el filo a altas velocidades de corte. La capacidad indicada del acero se llama su resistencia al calor (o dureza roja). De acuerdo con el criterio especificado, los aceros para herramientas de corte se dividen en no resistente al calor, semirresistente al calor, resistente al calor Y mayor resistencia al calor. Los dos últimos grupos se conocen en la técnica con el nombre corte rápido aceros
De los aceros para troqueles, además de una alta dureza, se requiere una alta tenacidad, ya que la herramienta para troqueles trabaja bajo condiciones de carga de choque. Además, la herramienta para estampado en caliente, en contacto con piezas en bruto de metal calentadas, puede calentarse durante un trabajo prolongado. Por lo tanto, los aceros para estampación en caliente también deben ser resistentes al calor.
La medición de aceros para herramientas, además de una alta resistencia al desgaste, que garantiza la precisión dimensional durante una larga vida útil, debe garantizar la estabilidad dimensional de la herramienta independientemente de las condiciones de temperatura de funcionamiento. En otras palabras, deben tener un coeficiente de expansión térmica muy pequeño.
Las reacciones químicas deben distinguirse de las reacciones nucleares. Como resultado de las reacciones químicas, el número total de átomos de cada elemento químico y su composición isotópica no cambian. Otro asunto son las reacciones nucleares, los procesos de transformación de los núcleos atómicos como resultado de su interacción con otros núcleos o partículas elementales, por ejemplo, la transformación del aluminio en magnesio:
27 13 Al + 1 1 H \u003d 24 12 Mg + 4 2 He
La clasificación de las reacciones químicas es multifacética, es decir, puede basarse en varios signos. Pero bajo cualquiera de estos signos se pueden atribuir reacciones tanto entre sustancias inorgánicas como entre sustancias orgánicas.
Considere la clasificación de las reacciones químicas de acuerdo con varios criterios.
Reacciones que tienen lugar sin cambiar la composición de las sustancias.
En química inorgánica, tales reacciones incluyen los procesos de obtención de modificaciones alotrópicas de un elemento químico, por ejemplo:
C (grafito) ↔ C (diamante)
S (rómbica) ↔ S (monoclínica)
R (blanco) ↔ R (rojo)
Sn (estaño blanco) ↔ Sn (estaño gris)
3O 2 (oxígeno) ↔ 2O 3 (ozono)
En química orgánica, este tipo de reacciones puede incluir reacciones de isomerización que ocurren sin cambiar no solo la composición cualitativa, sino también cuantitativa de las moléculas de las sustancias, por ejemplo:
1. Isomerización de alcanos.
La reacción de isomerización de alcanos es de gran importancia práctica, ya que los hidrocarburos de la isoestructura tienen menor capacidad de detonación.
2. Isomerización de alquenos.
3. Isomerización de alquinos (reacción de A. E. Favorsky).
CH 3 - CH 2 - C \u003d - CH ↔ CH 3 - C \u003d - C- CH 3
etilacetileno dimetilacetileno
4. Isomerización de haloalcanos (A. E. Favorsky, 1907).
5. Isomerización de cianita de amonio al calentar.
Por primera vez, la urea fue sintetizada por F. Wehler en 1828 mediante la isomerización del cianato de amonio cuando se calienta.
Hay cuatro tipos de tales reacciones: compuestos, descomposiciones, sustituciones e intercambios.
1. Las reacciones de conexión son reacciones en las que se forma una sustancia compleja a partir de dos o más sustancias.
En química inorgánica, se puede considerar toda la variedad de reacciones compuestas, por ejemplo, utilizando el ejemplo de reacciones para obtener ácido sulfúrico a partir de azufre:
1. Obtención de óxido de azufre (IV):
S + O 2 \u003d SO: una sustancia compleja se forma a partir de dos sustancias simples.
2. Obtención de óxido de azufre (VI):
SO 2 + 0 2 → 2SO 3: una sustancia compleja se forma a partir de una sustancia simple y compleja.
3. Obtención de ácido sulfúrico:
SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4: un complejo se forma a partir de dos sustancias complejas.
Un ejemplo de una reacción compuesta en la que se forma una sustancia compleja a partir de más de dos materiales de partida es la etapa final en la producción de ácido nítrico:
4NO 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4HNO 3
En química orgánica, las reacciones compuestas se denominan comúnmente "reacciones de adición". Toda la variedad de tales reacciones se puede considerar en el ejemplo de un bloque de reacciones que caracterizan las propiedades de las sustancias insaturadas, por ejemplo, el etileno:
1. Reacción de hidrogenación - adición de hidrógeno:
CH 2 \u003d CH 2 + H 2 → H 3 -CH 3
eteno → etano
2. Reacción de hidratación - adición de agua.
3. Reacción de polimerización.
2. Las reacciones de descomposición son reacciones en las que se forman varias sustancias nuevas a partir de una sustancia compleja.
En química inorgánica, toda la variedad de tales reacciones se pueden considerar en el bloque de reacciones para la obtención de oxígeno por métodos de laboratorio:
1. Descomposición del óxido de mercurio (II): se forman dos simples a partir de una sustancia compleja.
2. Descomposición del nitrato de potasio: a partir de una sustancia compleja, se forman una simple y una compleja.
3. Descomposición del permanganato de potasio: a partir de una sustancia compleja, se forman dos complejos y uno simple, es decir, tres nuevas sustancias.
En química orgánica, las reacciones de descomposición se pueden considerar en el bloque de reacciones para la producción de etileno en el laboratorio y en la industria:
1. La reacción de deshidratación (división del agua) del etanol:
C 2 H 5 OH → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O
2. Reacción de deshidrogenación (división de hidrógeno) del etano:
CH 3 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + H 2
o CH 3 -CH 3 → 2C + ZH 2
3. Reacción de craqueo (división) del propano:
CH 3 -CH 2 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + CH 4
3. Las reacciones de sustitución son tales reacciones como resultado de las cuales los átomos de una sustancia simple reemplazan a los átomos de un elemento en una sustancia compleja.
En química inorgánica, un ejemplo de tales procesos es un bloque de reacciones que caracterizan las propiedades de, por ejemplo, los metales:
1. Interacción de metales alcalinos o alcalinotérreos con el agua:
2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2
2. Interacción de metales con ácidos en solución:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
3. Interacción de metales con sales en solución:
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
4. Metaltermia:
2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Cr
El objeto de estudio de la química orgánica no son las sustancias simples, sino solo los compuestos. Por lo tanto, como ejemplo de una reacción de sustitución, damos la propiedad más característica de los compuestos saturados, en particular el metano, la capacidad de sus átomos de hidrógeno para ser reemplazados por átomos de halógeno. Otro ejemplo es la bromación de un compuesto aromático (benceno, tolueno, anilina).
C 6 H 6 + Br 2 → C 6 H 5 Br + HBr
benceno → bromobenceno
Prestemos atención a la peculiaridad de la reacción de sustitución en sustancias orgánicas: como resultado de tales reacciones, no se forma una sustancia simple y compleja, como en la química inorgánica, sino dos sustancias complejas.
En química orgánica, las reacciones de sustitución también incluyen algunas reacciones entre dos sustancias complejas, por ejemplo, la nitración del benceno. Es formalmente una reacción de intercambio. El hecho de que se trata de una reacción de sustitución queda claro solo cuando se considera su mecanismo.
4. Las reacciones de intercambio son reacciones en las que dos sustancias complejas intercambian sus partes constituyentes.
Estas reacciones caracterizan las propiedades de los electrolitos y ocurren en soluciones de acuerdo con la regla de Berthollet, es decir, solo si como resultado se forma un precipitado, gas o una sustancia de baja disociación (por ejemplo, H 2 O).
En química inorgánica, esto puede ser un bloque de reacciones que caracterizan, por ejemplo, las propiedades de los álcalis:
1. Reacción de neutralización que va con la formación de sal y agua.
2. La reacción entre el álcali y la sal, que va con la formación de gas.
3. La reacción entre el álcali y la sal, que va con la formación de un precipitado:
СuSO 4 + 2KOH \u003d Cu (OH) 2 + K 2 SO 4
o en forma iónica:
Cu 2+ + 2OH - \u003d Cu (OH) 2
En química orgánica, se puede considerar un bloque de reacciones que caracterizan, por ejemplo, las propiedades del ácido acético:
1. La reacción que procede con la formación de un electrolito débil - H 2 O:
CH3COOH + NaOH → Na (CH3COO) + H2O
2. La reacción que acompaña a la formación de gas:
2CH 3 COOH + CaCO 3 → 2CH 3 COO + Ca 2+ + CO 2 + H 2 O
3. La reacción que procede con la formación de un precipitado:
2CH 3 COOH + K 2 SO 3 → 2K (CH 3 COO) + H 2 SO 3
2CH 3 COOH + SiO → 2CH 3 COO + H 2 SiO 3
Sobre esta base, se distinguen las siguientes reacciones:
1. Reacciones que ocurren con un cambio en los estados de oxidación de los elementos, o reacciones redox.
Estas incluyen muchas reacciones, incluidas todas las reacciones de sustitución, así como aquellas reacciones de combinación y descomposición en las que participa al menos una sustancia simple, por ejemplo:
1. Mg 0 + H + 2 SO 4 \u003d Mg + 2 SO 4 + H 2
2. 2Mg 0 + O 0 2 = Mg +2 O -2
Las reacciones redox complejas se compilan utilizando el método de balance de electrones.
2KMn +7 O 4 + 16HCl - \u003d 2KCl - + 2Mn +2 Cl - 2 + 5Cl 0 2 + 8H 2 O
En química orgánica, las propiedades de los aldehídos pueden servir como un ejemplo sorprendente de reacciones redox.
1. Se reducen a los alcoholes correspondientes:
Los aldecides se oxidan a los ácidos correspondientes:
2. Reacciones que tienen lugar sin cambiar los estados de oxidación de los elementos químicos.
Estos incluyen, por ejemplo, todas las reacciones de intercambio iónico, así como muchas reacciones compuestas, muchas reacciones de descomposición, reacciones de esterificación:
HCOOH + CHgOH = HSOCH 3 + H 2 O
Según el efecto térmico, las reacciones se dividen en exotérmicas y endotérmicas.
1. Las reacciones exotérmicas proceden con la liberación de energía.
Estos incluyen casi todas las reacciones compuestas. Una rara excepción son las reacciones endotérmicas de la síntesis de óxido nítrico (II) a partir de nitrógeno y oxígeno y la reacción de hidrógeno gaseoso con yodo sólido.
Las reacciones exotérmicas que proceden con la liberación de luz se denominan reacciones de combustión. La hidrogenación del etileno es un ejemplo de reacción exotérmica. Funciona a temperatura ambiente.
2. Las reacciones endotérmicas proceden con la absorción de energía.
Obviamente, casi todas las reacciones de descomposición se aplicarán a ellos, por ejemplo:
1. Calcinación de piedra caliza
2. Craqueo de butano
La cantidad de energía liberada o absorbida como resultado de la reacción se denomina efecto térmico de la reacción, y la ecuación de una reacción química que indica este efecto se denomina ecuación termoquímica:
H 2 (g) + C 12 (g) \u003d 2HC 1 (g) + 92,3 kJ
N 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2NO (g) - 90,4 kJ
Según el estado de agregación de las sustancias reaccionantes, existen:
1. Reacciones heterogéneas: reacciones en las que los reactivos y los productos de reacción se encuentran en diferentes estados de agregación (en diferentes fases).
2. Reacciones homogéneas: reacciones en las que los reactivos y los productos de reacción se encuentran en el mismo estado de agregación (en una fase).
De acuerdo a la participación del catalizador, existen:
1. Reacciones no catalíticas que tienen lugar sin la participación de un catalizador.
2. Reacciones catalíticas que tienen lugar con la participación de un catalizador. Dado que todas las reacciones bioquímicas que ocurren en las células de los organismos vivos proceden con la participación de catalizadores biológicos especiales de naturaleza proteica, las enzimas, todas pertenecen a las catalíticas o, más precisamente, enzimáticas. Cabe señalar que más del 70% de las industrias químicas utilizan catalizadores.
Por dirección hay:
1. Las reacciones irreversibles proceden bajo condiciones dadas en una sola dirección. Estos incluyen todas las reacciones de intercambio acompañadas por la formación de un precipitado, gas o una sustancia de baja disociación (agua) y todas las reacciones de combustión.
2. Las reacciones reversibles bajo estas condiciones proceden simultáneamente en dos direcciones opuestas. La mayoría de estas reacciones lo son.
En química orgánica, el signo de la reversibilidad se refleja en los nombres - antónimos de los procesos:
hidrogenación - deshidrogenación,
Hidratación - deshidratación,
Polimerización - despolimerización.
Todas las reacciones de esterificación son reversibles (el proceso opuesto, como saben, se llama hidrólisis) e hidrólisis de proteínas, ésteres, carbohidratos, polinucleótidos. La reversibilidad de estos procesos subyace en la propiedad más importante de un organismo vivo: el metabolismo.
1. Las reacciones radicales tienen lugar entre los radicales y las moléculas formadas durante la reacción.
Como ya sabes, en todas las reacciones se rompen enlaces químicos viejos y se forman nuevos enlaces químicos. El método de ruptura del enlace en las moléculas de la sustancia inicial determina el mecanismo (camino) de la reacción. Si la sustancia está formada por un enlace covalente, entonces puede haber dos formas de romper este enlace: hemolítico y heterolítico. Por ejemplo, para las moléculas de Cl 2 , CH 4 , etc., se realiza una ruptura hemolítica de enlaces, dará lugar a la formación de partículas con electrones desapareados, es decir, radicales libres.
Los radicales se forman con mayor frecuencia cuando se rompen enlaces en los que los pares de electrones compartidos se distribuyen aproximadamente por igual entre los átomos (enlace covalente no polar), pero muchos enlaces polares también se pueden romper de manera similar, en particular cuando la reacción tiene lugar en el fase gaseosa y bajo la acción de la luz. , como, por ejemplo, en el caso de los procesos discutidos anteriormente - la interacción de C 12 y CH 4 - . Los radicales son altamente reactivos, ya que tienden a completar su capa de electrones tomando un electrón de otro átomo o molécula. Por ejemplo, cuando un radical de cloro choca con una molécula de hidrógeno, rompe el par de electrones compartido que une los átomos de hidrógeno y forma un enlace covalente con uno de los átomos de hidrógeno. El segundo átomo de hidrógeno, al convertirse en un radical, forma un par de electrones común con el electrón no apareado del átomo de cloro de la molécula de Cl 2 que colapsa, lo que da como resultado un radical de cloro que ataca a una nueva molécula de hidrógeno, etc.
Las reacciones, que son una cadena de transformaciones sucesivas, se denominan reacciones en cadena. Por el desarrollo de la teoría de las reacciones en cadena, dos químicos destacados: nuestro compatriota N. N. Semenov y el inglés S. A. Hinshelwood recibieron el Premio Nobel.
La reacción de sustitución entre el cloro y el metano procede de manera similar:
La mayoría de las reacciones de combustión de sustancias orgánicas e inorgánicas, la síntesis de agua, amoníaco, la polimerización de etileno, cloruro de vinilo, etc. proceden según el mecanismo de radicales.
Las reacciones iónicas típicas son interacciones entre electrolitos en solución. Los iones se forman no solo durante la disociación de electrolitos en soluciones, sino también bajo la acción de descargas eléctricas, calentamiento o radiación. Los rayos γ, por ejemplo, convierten las moléculas de agua y metano en iones moleculares.
Según otro mecanismo iónico, se producen reacciones de adición de haluros de hidrógeno, hidrógeno, halógenos a alquenos, oxidación y deshidratación de alcoholes, sustitución del hidroxilo del alcohol por halógeno; reacciones que caracterizan las propiedades de aldehídos y ácidos. Los iones en este caso se forman por ruptura heterolítica de enlaces polares covalentes.
iniciando la reacción, hay:
1. Reacciones fotoquímicas. Son iniciados por la energía de la luz. Además de los procesos fotoquímicos anteriores de síntesis de HCl o la reacción del metano con el cloro, incluyen la producción de ozono en la troposfera como contaminante atmosférico secundario. En este caso actúa como principal el óxido nítrico (IV), que forma radicales de oxígeno bajo la acción de la luz. Estos radicales interactúan con las moléculas de oxígeno, dando como resultado el ozono.
La formación de ozono continúa mientras haya suficiente luz, ya que el NO puede interactuar con las moléculas de oxígeno para formar el mismo NO 2 . La acumulación de ozono y otros contaminantes atmosféricos secundarios puede generar smog fotoquímico.
Este tipo de reacción también incluye el proceso más importante que ocurre en las células vegetales: la fotosíntesis, cuyo nombre habla por sí mismo.
2. Reacciones de radiación. Son iniciados por radiación de alta energía - rayos X, radiación nuclear (rayos γ, partículas a - He 2+, etc.). Con la ayuda de reacciones de radiación, se llevan a cabo una radiopolimerización muy rápida, radiólisis (descomposición por radiación), etc.
Por ejemplo, en lugar de una producción de fenol en dos etapas a partir de benceno, se puede obtener mediante la interacción del benceno con agua bajo la acción de la radiación. En este caso, los radicales [OH] y [H] se forman a partir de moléculas de agua, con las que reacciona el benceno para formar fenol:
C 6 H 6 + 2 [OH] → C 6 H 5 OH + H 2 O
La vulcanización del caucho se puede realizar sin azufre mediante radiovulcanización, y el caucho resultante no será peor que el caucho tradicional.
3. Reacciones electroquímicas. Son iniciados por una corriente eléctrica. Además de las reacciones de electrólisis bien conocidas por usted, también indicamos las reacciones de electrosíntesis, por ejemplo, las reacciones de la producción industrial de oxidantes inorgánicos.
4. Reacciones termoquímicas. Se inician por energía térmica. Estos incluyen todas las reacciones endotérmicas y muchas reacciones exotérmicas que requieren un suministro inicial de calor, es decir, el inicio del proceso.
La clasificación anterior de las reacciones químicas se refleja en el diagrama.
La clasificación de las reacciones químicas, como todas las demás clasificaciones, es condicional. Los científicos acordaron dividir las reacciones en ciertos tipos según los signos que identificaron. Pero la mayoría de las transformaciones químicas se pueden atribuir a diferentes tipos. Por ejemplo, caractericemos el proceso de síntesis de amoníaco.
Esta es una reacción compuesta, redox, exotérmica, reversible, catalítica, heterogénea (más precisamente, heterogénea catalítica), que procede con una disminución de la presión en el sistema. Para gestionar con éxito el proceso, se debe tener en cuenta toda la información anterior. Una reacción química específica es siempre multicualitativa, se caracteriza por diferentes características.
Analicemos ahora el esquema de clasificación presentado anteriormente con más detalle.
Como podemos ver, en primer lugar, todas las sustancias inorgánicas se dividen en simple Y complejo:
sustancias simples Se denominan sustancias a las que están formadas por átomos de un solo elemento químico. Por ejemplo, las sustancias simples son hidrógeno H 2 , oxígeno O 2 , hierro Fe, carbono C, etc.
Entre las sustancias simples, hay rieles, no metales Y Gases nobles:
Rieles están formadas por elementos químicos situados por debajo de la diagonal boro-astato, así como por todos los elementos que se encuentran en grupos laterales.
Gases nobles formado por elementos químicos del grupo VIIIA.
no metales formados respectivamente por elementos químicos situados por encima de la diagonal boro-astato, con excepción de todos los elementos de los subgrupos secundarios y gases nobles situados en el grupo VIIIA:
Los nombres de las sustancias simples suelen coincidir con los nombres de los elementos químicos cuyos átomos se forman. Sin embargo, para muchos elementos químicos, el fenómeno de la alotropía está muy extendido. La alotropía es el fenómeno cuando un elemento químico es capaz de formar varias sustancias simples. Por ejemplo, en el caso del elemento químico oxígeno, es posible la existencia de compuestos moleculares con las fórmulas O 2 y O 3. La primera sustancia suele denominarse oxígeno del mismo modo que el elemento químico de cuyos átomos se forma, y la segunda sustancia (O 3) suele denominarse ozono. La sustancia simple carbono puede significar cualquiera de sus modificaciones alotrópicas, por ejemplo, diamante, grafito o fullerenos. La sustancia simple fósforo puede entenderse como sus modificaciones alotrópicas, como fósforo blanco, fósforo rojo, fósforo negro.
sustancias complejas Se denominan sustancias formadas por átomos de dos o más elementos.
Entonces, por ejemplo, las sustancias complejas son amoníaco NH 3, ácido sulfúrico H 2 SO 4, cal apagada Ca (OH) 2 y muchos otros.
Entre las sustancias inorgánicas complejas se distinguen 5 clases principales, a saber, óxidos, bases, hidróxidos anfóteros, ácidos y sales:
óxidos - sustancias complejas formadas por dos elementos químicos, uno de los cuales es el oxígeno en estado de oxidación -2.
La fórmula general de los óxidos se puede escribir como E x O y, donde E es el símbolo de un elemento químico.
El nombre del óxido de un elemento químico se basa en el principio:
Por ejemplo:
Fe 2 O 3 - óxido de hierro (III); CuO, óxido de cobre (II); N 2 O 5 - óxido nítrico (V)
A menudo, puede encontrar información de que la valencia del elemento se indica entre paréntesis, pero este no es el caso. Entonces, por ejemplo, el estado de oxidación del nitrógeno N 2 O 5 es +5, y la valencia, curiosamente, es cuatro.
Si un elemento químico tiene un solo estado de oxidación positivo en los compuestos, entonces no se indica el estado de oxidación. Por ejemplo:
Na2O - óxido de sodio; H2O - óxido de hidrógeno; ZnO es óxido de zinc.
Los óxidos, de acuerdo con su capacidad para formar sales al interactuar con ácidos o bases, se dividen, respectivamente, en formador de sal Y no formador de sal.
Son pocos los óxidos que no forman sales, todos ellos están formados por no metales en estado de oxidación +1 y +2. Debe recordarse la lista de óxidos que no forman sales: CO, SiO, N 2 O, NO.
Los óxidos formadores de sal, a su vez, se dividen en principal, ácido Y anfótero.
Óxidos básicos llamados óxidos que, al interactuar con ácidos (u óxidos ácidos), forman sales. Los óxidos principales incluyen óxidos metálicos en el estado de oxidación +1 y +2, a excepción de los óxidos de BeO, ZnO, SnO, PbO.
Óxidos de ácido llamados óxidos que, al interactuar con bases (u óxidos básicos), forman sales. Los óxidos ácidos son casi todos los óxidos de los no metales con la excepción del CO, NO, N 2 O, SiO que no forman sales, así como todos los óxidos metálicos en altos estados de oxidación (+5, +6 y +7).
óxidos anfóteros llamados óxidos, que pueden reaccionar tanto con ácidos como con bases, y como resultado de estas reacciones forman sales. Dichos óxidos exhiben una naturaleza dual ácido-base, es decir, pueden exhibir las propiedades de los óxidos tanto ácidos como básicos. Los óxidos anfóteros incluyen óxidos metálicos en estados de oxidación +3, +4 y, como excepciones, óxidos de BeO, ZnO, SnO, PbO.
Algunos metales pueden formar los tres tipos de óxidos formadores de sales. Por ejemplo, el cromo forma óxido básico CrO, óxido anfótero Cr 2 O 3 y óxido ácido CrO 3 .
Como puede verse, las propiedades ácido-base de los óxidos metálicos dependen directamente del grado de oxidación del metal en el óxido: cuanto mayor es el grado de oxidación, más pronunciadas son las propiedades ácidas.
Cimientos - compuestos con una fórmula de la forma Me (OH) x, donde X la mayoría de las veces es igual a 1 o 2.
Excepciones: Be (OH) 2, Zn (OH) 2, Sn (OH) 2 y Pb (OH) 2 no pertenecen a las bases, a pesar del estado de oxidación del metal +2. Estos compuestos son hidróxidos anfóteros, que se analizarán con más detalle en este capítulo.
Las bases se clasifican según el número de grupos hidroxo en una unidad estructural.
Bases con un grupo hidroxo, es decir tipo MeOH, llamado bases ácidas simples con dos grupos hidroxo, es decir tipo Me(OH) 2 , respectivamente, diácido etc.
Además, las bases se dividen en solubles (álcali) e insolubles.
Los álcalis incluyen exclusivamente hidróxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos, así como hidróxido de talio TlOH.
El nombre de la fundación se construye de acuerdo con el siguiente principio:
Por ejemplo:
Fe (OH) 2 - hidróxido de hierro (II),
Cu (OH) 2 - hidróxido de cobre (II).
En los casos en que el metal en sustancias complejas tenga un estado de oxidación constante, no se requiere indicarlo. Por ejemplo:
NaOH - hidróxido de sodio,
Ca (OH) 2 - hidróxido de calcio, etc.
ácidos - sustancias complejas, cuyas moléculas contienen átomos de hidrógeno que pueden ser reemplazados por un metal.
La fórmula general de los ácidos se puede escribir como H x A, donde H son átomos de hidrógeno que pueden ser reemplazados por un metal y A es un residuo ácido.
Por ejemplo, los ácidos incluyen compuestos como H 2 SO 4 , HCl, HNO 3 , HNO 2 , etc.
Según el número de átomos de hidrógeno que pueden ser reemplazados por un metal, los ácidos se dividen en:
-O ácidos monobásicos: HF, HCl, HBr, HI, HNO3;
- d ácidos acéticos: H2SO4, H2SO3, H2CO3;
- T ácidos rebásicos: H 3 PO 4 , H 3 BO 3 .
Cabe señalar que, en el caso de los ácidos orgánicos, el número de átomos de hidrógeno a menudo no refleja su basicidad. Por ejemplo, el ácido acético con la fórmula CH 3 COOH, a pesar de la presencia de 4 átomos de hidrógeno en la molécula, no es cuatro, sino monobásico. La basicidad de los ácidos orgánicos está determinada por el número de grupos carboxilo (-COOH) en la molécula.
Además, según la presencia de oxígeno en las moléculas de ácido, se dividen en anóxicas (HF, HCl, HBr, etc.) y que contienen oxígeno (H 2 SO 4, HNO 3, H 3 PO 4, etc.). Los ácidos oxigenados también se llaman oxoácidos.
Puedes leer más sobre la clasificación de los ácidos.
Debe aprenderse la siguiente lista de nombres y fórmulas de ácidos y residuos de ácidos.
En algunos casos, algunas de las siguientes reglas pueden facilitar la memorización.
Como puede verse en la tabla anterior, la construcción de los nombres sistemáticos de los ácidos anóxicos es la siguiente:
Por ejemplo:
HF, ácido fluorhídrico;
HCl, ácido clorhídrico;
H 2 S - ácido hidrosulfuro.
Los nombres de los residuos ácidos de los ácidos libres de oxígeno se construyen según el principio:
Por ejemplo, Cl - - cloruro, Br - - bromuro.
Los nombres de los ácidos que contienen oxígeno se obtienen agregando varios sufijos y terminaciones al nombre del elemento formador de ácido. Por ejemplo, si el elemento formador de ácido en un ácido que contiene oxígeno tiene el estado de oxidación más alto, entonces el nombre de dicho ácido se construye de la siguiente manera:
Por ejemplo, ácido sulfúrico H 2 S +6 O 4, ácido crómico H 2 Cr +6 O 4.
Todos los ácidos que contienen oxígeno también se pueden clasificar como hidróxidos ácidos, ya que en sus moléculas se encuentran grupos hidroxo (OH). Por ejemplo, esto se puede ver en las siguientes fórmulas gráficas de algunos ácidos que contienen oxígeno:
Por lo tanto, el ácido sulfúrico puede llamarse hidróxido de azufre (VI), ácido nítrico - hidróxido de nitrógeno (V), ácido fosfórico - hidróxido de fósforo (V), etc. El número entre paréntesis caracteriza el grado de oxidación del elemento formador de ácido. Tal variante de los nombres de los ácidos que contienen oxígeno puede parecer extremadamente inusual para muchos, pero ocasionalmente tales nombres se pueden encontrar en KIM reales del Examen de estado unificado en química en tareas para la clasificación de sustancias inorgánicas.
Hidróxidos anfóteros - hidróxidos metálicos que presenten una naturaleza dual, es decir, capaz de exhibir tanto las propiedades de los ácidos como las propiedades de las bases.
Los anfóteros son hidróxidos metálicos en los estados de oxidación +3 y +4 (así como los óxidos).
Asimismo, los compuestos Be (OH) 2, Zn (OH) 2, Sn (OH) 2 y Pb (OH) 2 se incluyen como excepciones a los hidróxidos anfóteros, a pesar del grado de oxidación del metal en ellos +2.
Para los hidróxidos anfóteros de metales trivalentes y tetravalentes, es posible la existencia de formas orto y meta, que difieren entre sí en una molécula de agua. Por ejemplo, el hidróxido de aluminio (III) puede existir en la forma orto de Al(OH) 3 o en la forma meta de AlO(OH) (metahidróxido).
Dado que, como ya se mencionó, los hidróxidos anfóteros exhiben tanto las propiedades de los ácidos como las propiedades de las bases, su fórmula y nombre también se pueden escribir de manera diferente: como base o como ácido. Por ejemplo:
sal - estas son sustancias complejas, que incluyen cationes metálicos y aniones de residuos ácidos.
Entonces, por ejemplo, las sales incluyen compuestos como KCl, Ca(NO 3) 2, NaHCO 3, etc.
La definición anterior describe la composición de la mayoría de las sales, sin embargo, hay sales que no se incluyen en ella. Por ejemplo, en lugar de cationes metálicos, la sal puede contener cationes de amonio o sus derivados orgánicos. Aquellos. las sales incluyen compuestos como, por ejemplo, (NH 4) 2 SO 4 (sulfato de amonio), + Cl - (cloruro de metilamonio), etc.
También contraria a la definición de sales anterior es la clase de las llamadas sales complejas, que se discutirán al final de este tema.
Por otro lado, las sales pueden considerarse como productos de sustitución de cationes de hidrógeno H+ en un ácido por otros cationes, o como productos de sustitución de iones hidróxido en bases (o hidróxidos anfóteros) por otros aniones.
Con sustitución completa, los llamados medio o normal sal. Por ejemplo, con el reemplazo completo de cationes de hidrógeno en ácido sulfúrico con cationes de sodio, se forma una sal promedio (normal) Na 2 SO 4, y con el reemplazo completo de iones de hidróxido en la base de Ca (OH) 2 con residuos ácidos, los iones de nitrato forman una sal promedio (normal) Ca(NO3)2.
Las sales obtenidas por reemplazo incompleto de cationes de hidrógeno en un ácido dibásico (o más) con cationes metálicos se denominan sales ácidas. Entonces, con el reemplazo incompleto de cationes de hidrógeno en ácido sulfúrico por cationes de sodio, se forma una sal ácida NaHSO 4.
Las sales que se forman por sustitución incompleta de iones de hidróxido en bases de dos ácidos (o más) se denominan básicas. O sales. Por ejemplo, con el reemplazo incompleto de iones de hidróxido en la base de Ca (OH) 2 con iones de nitrato, un básico O sal clara Ca(OH)NO 3 .
Las sales que consisten en cationes de dos metales diferentes y aniones de residuos ácidos de un solo ácido se denominan sales dobles. Así, por ejemplo, las sales dobles son KNaCO 3 , KMgCl 3 , etc.
Si la sal está formada por un tipo de catión y dos tipos de residuos ácidos, tales sales se denominan mixtas. Por ejemplo, las sales mixtas son los compuestos Ca(OCl)Cl, CuBrCl, etc.
Hay sales que no se incluyen en la definición de sales como productos de sustitución de cationes metálicos por cationes de hidrógeno en ácidos o productos de sustitución de aniones de residuos ácidos por iones de hidróxido en bases. Estas son sales complejas. Así, por ejemplo, las sales complejas son tetrahidroxozincato y tetrahidroxoaluminato de sodio con las fórmulas Na 2 y Na, respectivamente. Reconocer sales complejas, entre otras, más a menudo por la presencia de corchetes en la fórmula. Sin embargo, debe entenderse que para que una sustancia se clasifique como sal, su composición debe incluir cationes, excepto (o en lugar de) H +, y de los aniones debe haber aniones además de (o en lugar de) OH -. Por ejemplo, el compuesto H 2 no pertenece a la clase de sales complejas, ya que solo los cationes de hidrógeno H + están presentes en solución durante su disociación de los cationes. Según el tipo de disociación, esta sustancia debería clasificarse más bien como un ácido complejo libre de oxígeno. De manera similar, el compuesto OH no pertenece a las sales, porque este compuesto consta de cationes + e iones de hidróxido OH -, es decir debe considerarse una base compleja.
El nombre de sales medias y ácidas se basa en el principio:
Si el grado de oxidación del metal en sustancias complejas es constante, entonces no se indica.
Los nombres de los residuos ácidos se dieron anteriormente al considerar la nomenclatura de los ácidos.
Por ejemplo,
Na2SO4 - sulfato de sodio;
NaHSO 4 - hidrosulfato de sodio;
CaCO 3 - carbonato de calcio;
Ca (HCO 3) 2 - bicarbonato de calcio, etc.
Los nombres de las principales sales se construyen según el principio:
Por ejemplo:
(CuOH) 2 CO 3 - hidroxocarbonato de cobre (II);
Fe (OH) 2 NO 3 - dihidroxonitrato de hierro (III).
La nomenclatura de compuestos complejos es mucho más complicada y no necesita saber mucho de la nomenclatura de sales complejas para aprobar el examen.
Uno debería poder nombrar sales complejas obtenidas por la interacción de soluciones alcalinas con hidróxidos anfóteros. Por ejemplo:
*Los mismos colores en la fórmula y el nombre indican los elementos correspondientes de la fórmula y el nombre.
Se entiende por nombres triviales los nombres de sustancias que no guardan relación, o tienen una relación débil con su composición y estructura. Los nombres triviales se deben, por regla general, a razones históricas oa las propiedades físicas o químicas de estos compuestos.
Lista de nombres triviales de sustancias inorgánicas que necesitas saber:
| Na 3 | criolita |
| SiO2 | cuarzo, sílice |
| FeS 2 | pirita, pirita de hierro |
| CaSO4 ∙2H2O | yeso |
| CaC2 | carburo de calcio |
| Al 4 C 3 | carburo de aluminio |
| KOH | potasa cáustica |
| NaOH | soda cáustica, sosa cáustica |
| H2O2 | peróxido de hidrógeno |
| CuSO4 ∙5H2O | vitriolo azul |
| NH4Cl | amoníaco |
| CaCO3 | tiza, mármol, piedra caliza |
| N2O | gas de la risa |
| Nº 2 | gas marrón |
| NaHCO3 | comida (bebida) refresco |
| Fe 3 O 4 | oxido de hierro |
| NH 3 ∙H 2 O (NH 4 OH) | amoníaco |
| CO | monóxido de carbono |
| CO2 | dióxido de carbono |
| Sic | carborundo (carburo de silicio) |
| PH 3 | fosfina |
| NH3 | amoníaco |
| KClO3 | sal de berthollet (clorato de potasio) |
| (CuOH)2CO3 | malaquita |
| CaO | cal viva |
| Ca(OH)2 | cal apagada |
| solución acuosa transparente de Ca(OH) 2 | Agua de lima |
| una suspensión de Ca (OH) 2 sólido en su solución acuosa | leche de lima |
| K2CO3 | potasa |
| Na2CO3 | ceniza de soda |
| Na2CO3 ∙10H2O | refresco de cristal |
| MgO | magnesia |
Los elementos químicos que componen la naturaleza animada e inanimada están en constante movimiento, porque las sustancias que constan de estos elementos están en constante cambio.
Reacciones químicas (del latín reacción - contraataque, repulsión) - esta es la respuesta de las sustancias a la influencia de otras sustancias y factores físicos (temperatura, presión, radiación, etc.).
Sin embargo, esta definición también corresponde a los cambios físicos que ocurren con las sustancias: ebullición, fusión, condensación, etc. Por lo tanto, es necesario aclarar que las reacciones químicas son procesos que destruyen enlaces químicos antiguos y crean otros nuevos y, como resultado, a partir de nuevas sustancias se forman.
Constantemente tienen lugar reacciones químicas tanto dentro de nuestro cuerpo como en el mundo que nos rodea. Innumerables reacciones suelen clasificarse según varios criterios. Recordemos del curso de 8º grado los signos con los que ya estás familiarizado. Para ello recurrimos a un experimento de laboratorio.
experiencia de laboratorio #3
Sustitución de hierro por cobre en solución de sulfato de cobre (II)
Vierta 2 ml de solución de sulfato de cobre (II) en un tubo de ensayo y coloque una chincheta o un clip en él. ¿Qué estás viendo? Escriba las ecuaciones de reacción en formas moleculares e iónicas. Considere los procesos redox. Con base en la ecuación molecular, asigne esta reacción a uno u otro grupo de reacciones en función de las siguientes características:
Ahora compruébalo tú mismo. CuSO4 + Fe \u003d FeSO4 + Cu.
|
Hemos llegado a un concepto muy importante en química: "la velocidad de una reacción química". Se sabe que algunas reacciones químicas se desarrollan muy rápidamente, otras, durante períodos de tiempo considerables. Cuando se agrega una solución de nitrato de plata a una solución de cloruro de sodio, se precipita casi instantáneamente un precipitado de queso blanco:
AgNO 3 + NaCl \u003d NaNO 3 + AgCl ↓.
Las reacciones proceden a gran velocidad, acompañadas de una explosión (Fig. 11, 1). Por el contrario, las estalactitas y estalagmitas crecen lentamente en las cuevas de piedra (Fig. 11, 2), los productos de acero se corroen (se oxidan) (Fig. 11, 3), los palacios y las estatuas se destruyen bajo la acción de las lluvias ácidas (Fig. 11, 3). 4).
Arroz. once.
Reacciones químicas que ocurren a gran velocidad (1) y muy lentamente (2-4)
| La velocidad de una reacción química se entiende como el cambio en la concentración de los reactivos por unidad de tiempo: V p \u003d C 1 - C 2 / t. |
A su vez, se entiende por concentración la relación entre la cantidad de una sustancia (como sabes, se mide en moles) y el volumen que ocupa (en litros). A partir de aquí, no es difícil derivar la unidad de medida de la velocidad de una reacción química: 1 mol / (l s).
El estudio de la velocidad de una reacción química es una rama especial de la química llamada cinética química.
Conocer sus patrones le permite controlar una reacción química, haciéndola avanzar más rápido o más lento.
¿Qué factores afectan la velocidad de una reacción química?
1. Naturaleza de los reactivos. Pasemos al experimento.
Experimento de laboratorio No. 4
La dependencia de la velocidad de una reacción química de la naturaleza de los reactivos en el ejemplo de la interacción de ácidos con metales.
| Vierta 1-2 ml de ácido clorhídrico en dos tubos de ensayo y coloque: en el primero, un gránulo de zinc, en el segundo, una pieza de hierro del mismo tamaño. ¿La naturaleza de qué reactivo afecta la velocidad de interacción entre un ácido y un metal? ¿Por qué? Escriba las ecuaciones de reacción en formas moleculares e iónicas. Considéralos desde el punto de vista de la oxidación-reducción. Luego colóquelos en otros dos tubos de ensayo en el mismo gránulo de zinc y agrégueles soluciones de ácidos de la misma concentración: en el primero - ácido clorhídrico, en el segundo - acético. ¿La naturaleza de qué reactivo afecta la velocidad de interacción entre un ácido y un metal? ¿Por qué? Escriba las ecuaciones de reacción en formas moleculares e iónicas. Considéralos desde el punto de vista de la oxidación-reducción. |
2. Concentración de reactivos. Pasemos al experimento.
Experimento de laboratorio No. 5
Dependencia de la velocidad de una reacción química en la concentración de reactivos en el ejemplo de la interacción de zinc con ácido clorhídrico de varias concentraciones.
Es fácil concluir: cuanto mayor sea la concentración de reactivos, mayor será la tasa de interacción entre ellos.
La concentración de sustancias gaseosas para procesos de producción homogéneos aumenta al aumentar la presión. Por ejemplo, esto se hace en la producción de ácido sulfúrico, amoníaco, alcohol etílico.
El factor de la dependencia de la velocidad de una reacción química de la concentración de las sustancias que reaccionan se tiene en cuenta no solo en la producción, sino también en otras áreas de la vida humana, por ejemplo, en la medicina. Los pacientes con enfermedades pulmonares, en quienes la tasa de interacción de la hemoglobina sanguínea con el oxígeno atmosférico es baja, facilitan la respiración con la ayuda de almohadas de oxígeno.
3. Área de contacto de los reactivos. Se puede realizar un experimento que ilustre la dependencia de la velocidad de una reacción química con este factor utilizando el siguiente experimento.
Experimento de laboratorio No. 6
La dependencia de la velocidad de una reacción química en el área de contacto de los reactivos.
Para reacciones heterogéneas: cuanto mayor sea el área de contacto de los reactivos, más rápida será la velocidad de reacción.
Usted podría ver esto por experiencia personal. Para encender un fuego, pones astillas pequeñas debajo de la leña, y debajo de ellas, papel arrugado, del cual se incendió todo el fuego. Por el contrario, apagar un fuego con agua es reducir el área de contacto de los objetos en llamas con el aire.
En la producción, este factor se tiene en cuenta a propósito, se utiliza el llamado lecho fluidizado. Para aumentar la velocidad de la reacción, el sólido se tritura casi hasta el estado de polvo, y luego una segunda sustancia, generalmente gaseosa, se hace pasar a través de él desde abajo. Pasarlo a través de un sólido finamente dividido crea un efecto de ebullición (de ahí el nombre del método). El lecho fluidizado se utiliza, por ejemplo, en la producción de ácido sulfúrico y derivados del petróleo.
Experimento de laboratorio No. 7
Modelado en lecho fluidizado
4. Temperatura. Pasemos al experimento.
Experimento de laboratorio No. 8
La dependencia de la velocidad de una reacción química de la temperatura de las sustancias que reaccionan en el ejemplo de la interacción del óxido de cobre (II) con una solución de ácido sulfúrico a diferentes temperaturas.
Es fácil concluir que cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la velocidad de reacción.
El primer ganador del Premio Nobel, el químico holandés J. X. Van't Hoff, formuló la regla:
En la producción, por regla general, se utilizan procesos químicos a alta temperatura: en la fundición de hierro y acero, la fundición de vidrio y jabón, la producción de papel y productos derivados del petróleo, etc. (Fig. 12).
Arroz. 12
Procesos químicos a alta temperatura: 1 - fundición de hierro; 2 - fusión de vidrio; 3 - producción de productos derivados del petróleo
El quinto factor del que depende la velocidad de una reacción química son los catalizadores. Lo conocerás en el siguiente párrafo.
