Ja terase klassifikatsioon
- kvaliteet;
- keemiline koostis;
- kohtumine;
- mikrostruktuur;
- tugevus.
Terase kvaliteet
Keemilise koostise järgi
süsinikterased püsivad lisandid
Tabel 1.3.
SÜSINIKTERAS
legeerimine elemendid lisandid või lisandid
Legeerterased madala legeeritud(kuni 2,5 massiprotsenti), dopinguga(2,5 kuni 10 massiprotsenti) ja tugevalt legeeritud "kroom"
Vastavalt terase otstarbele
Struktuurne madal-( või vähe-) Ja keskmine süsinik.
instrumentaalnekõrge süsinikusisaldusega.
Ja (eriomadustega - ).
Ja
Ja suurenenud kuumakindlus kiire lõikamine terased.
tavaline kvaliteet,
Konstruktsiooniteras,
tööriista teras,
6) laager (kuullaager) muutuda,
7) kiirteras(kõrge legeeritud kõrgekvaliteedilised kõrge volframisisaldusega tööriistaterased).
8) automaatne, s.o.suurenenud (või kõrge) töödeldavus, muutuda.
Ajalooliselt väljakujunenud teraste märgistusrühmade koostise analüüs näitab, et kasutatavad märgistussüsteemid võimaldavad kodeerida viit klassifitseerimistunnust, nimelt: kvaliteet, keemiline koostis, eesmärk, deoksüdatsiooniaste, ja viis tooriku hankimiseks(automaatsed või harvadel juhtudel valukojad). Märgistusrühmade ja teraseklasside vahelist seost on illustreeritud joonisel 1 oleva plokkskeemi alumises osas.
MÄRGISTUSRÜHMADE SÜSTEEM, MÄRGISTUSREEGLID JA TERASEMIRDI NÄITED
| SÜSI | REGULAARNE KVALITEET | |||||||
| terasegrupp | Tarne garantii | MARGID | ||||||
| A | keemilise koostise järgi | St0 | St1 | St2 | StZ | St4 | St5 | St6 |
| B | mehaaniliste omaduste järgi | Bst0 | Bst1 | Bst2 | BSTZ | Bst4 | Bst5 | Bst6 |
| IN | mehaanilised omadused ja keemiline koostis | ESPO | VST1 | VST2 | VSTZ | VST4 | VST5 | VST6 |
| Süsiniku kontsentratsioon, wt. % | 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 | |
| KVALITEET KÕRGE KVALITEET | STRUKTUURNE | MÄRGIDE NÄITED | ||||||
| Hinne: kahekohaline süsiniku protsendi sajandikarv + desoksüdatsiooniastme märge | 05 08kp 10 15 18kp 20A 25ps ZOA 35 40 45 50 55 ... 80 85 Märkused: 1) deoksüdatsiooniastme indikaatori puudumine tähendab “sp”; 2) "A" hinde lõpus näitab, et teras on kvaliteetne | |||||||
| INSTRUMENTAALNE | MARGID | |||||||
| Kaubamärk: sümbol "U" + number SÜSINIKU PROTSENTSI HAMBAD | U7 U7A U8 UVA U9 U9A U10 U10A U12 U12A | |||||||
| LEGEERITUD | KÕRGE KVALITEET KÕRGE KVALITEET ERITI KÕRGE KVALITEET | STRUKTUURNE | MÄRGIDE NÄITED | |||||
| Hinne: kahekohaline süsiniku protsendi SADJADE arv + legeeriva elemendi sümbol + täisarv selle protsenti | 09G2 10KhSND 18G2AFps 20Kh 40G 45KhN 65S2VA 110G13L 2) kaubamärk 110G13L - üks väheseid, mille süsiniku sajandikprotsendi arv on kolmekohaline | |||||||
| INSTRUMENTAALNE | MÄRGIDE NÄITED | |||||||
| Hinne: süsiniku protsendi TENSES arv + legeeriva elemendi sümbol+ täisarv selle protsenti | ZKh2N2MF 4KhV2S 5KhNM 7X3 9KhVG X KhV4 9Kh4MZF2AGST-SH 2) "-SH" kaubamärgi lõpus näitab, et teras on eriti kõrge kvaliteediga, saadud näiteks meetodil. elektriräbuümbersulatamine (aga mitte ainult) |
Tavakvaliteediga süsinikkonstruktsiooniterased
Määratud märgistusrühma konkreetsed terased tähistatakse kahetähelise kombinatsiooni abil "Püha" mis on vaadeldava märgistusrühma võti (selgroog). Selle grupi terase klassid on selle sümboli järgi kohe äratuntavad.
Sümbolile "St" ilma tühikuta järgneb number, mis näitab number kaubamärgid alates «0» enne "6".
Klassinumbri suurenemine vastab süsinikusisalduse suurenemisele terases, kuid ei näita selle konkreetset väärtust. Lubatud süsinikusisalduse piirid iga klassi terases on toodud tabelis. 1.5. Süsinikusisaldus sees tavalised süsinikterased ei ületa 0,5 massiprotsenti. Sellised terased on konstruktsioonikriteeriumi järgi hüpoeutektoidsed ja seega ka otstarbekohased.
Numbri järel järgneb üks kolmest tähekombinatsioonist: “kp”, “ps”, “sp”, mis näitab terase deoksüdatsiooniastet.
Sümbolile "St" võivad eelneda suured tähed "A", "B" või "C" või sümboleid ei pruugi olla. Nii edastatakse infot terase kohta, mis kuulub ühte nn "tarnerühmad": A, B või IN, - sõltuvalt sellest, milline terase normaliseeritud näitajatest on tarnija poolt garanteeritud.
Terasegrupp A kaasas on garantii keemilise koostise või GOST-i poolt määratud süsiniku ja lisandite kontsentratsiooni lubatud väärtuste kohta. Tihti ei panda templile täht "A" ja selle puudumine vaikimisi tähistab keemilise koostise garantiid. Terase tarbija, kellel puudub teave mehaaniliste omaduste kohta, saab neid vormida sobiva kuumtöötlusega, mille režiimide valik eeldab keemilise koostise tundmist.
Terasegrupp B kaasas vajalike mehaaniliste omaduste garantii. Terase tarbija saab määrata selle optimaalse kasutuse konstruktsioonides vastavalt teadaolevatele mehaaniliste omaduste omadustele ilma eelneva kuumtöötlemiseta.
Terasegrupp IN kaasas on garantii nii keemilise koostise kui ka mehaaniliste omaduste osas. Tarbija kasutab seda peamiselt keeviskonstruktsioonide loomiseks. Mehaaniliste omaduste tundmine võimaldab ennustada koormatud konstruktsiooni käitumist keevisõmblustest kaugemal asuvatel aladel ning keemilise koostise tundmine võimaldab ennustada ja vajadusel korrigeerida keevisõmbluste endi mehaanilisi omadusi kuumtöötlemise teel.
Templi salvestamise näited tavaline kvaliteetne süsinikteras näeb välja selline: Vst3ps, Bst6sp, St1kp .
Kuullaagrite terased
Laagrite terastel on oma märgistus, vastavalt otstarbele moodustavad nad spetsiaalse rühma struktuurne terased, kuigi koostiselt ja omadustelt on need lähedased tööriistaterastele. Mõiste "kuullaager" määratleb nende kitsa ulatuse - veerelaagrid (mitte ainult kuullaagrid, vaid ka rull- ja nõellaagrid). Selle märgistamiseks pakuti välja lühend "SHH" - kuullaagrid kroom, millele järgneb number kümnendikku protsenti keskmine kontsentratsioon kroomitud. Varem tuntud kaubamärkidest SHKH6, SHKH9 ja SHKH15 jäi kasutusele kaubamärk SHKH15. Erinevus kuullaagrite terase ja sarnase tööriistaterase vahel seisneb rangemates nõuetes mittemetalliliste lisandite arvule ja karbiidide ühtlasele jaotusele mikrostruktuuris.
ShKh15 terase täiustamine sellesse täiendavate legeerivate lisandite (räni ja mangaani) lisamisega kajastus omapärasel viisil märgistuses - jaotuses spetsiifiline hilisemate reeglite süsteem legeerteraste koostises legeerelementide tähistamiseks: SHKH15SG, SHKH20SG.
Kiired terased
Kiirteras on spetsiaalselt tähistatud vene tähestiku "R" algustähega, mis vastab ingliskeelse sõna esimesele helile. kiire - kiire, kiire. Sellele järgneb täisarvuline volframi protsent. Nagu juba mainitud, oli kiirterase kõige levinum mark varem P18.
Volframi nappuse ja kõrge hinna tõttu läks üleminek lämmastikuta volfram-molübdeenterasele R6M5 ja lämmastikuga R6AM5-le. Sarnaselt laagriterastele on toimunud kahe märgistussüsteemi ühinemine (omamoodi "hübridiseerimine"). Uute koobalti ja vanaadiumiga kiirteraste väljatöötamine ja arendamine rikastas "hübriidsete" klasside arsenali: R6AM5F3, R6M4K8, 11R3AM3F2 - ning tõi kaasa ka üldiselt volframivabade kiirteraste ilmumise, mis on märgistatud spetsiifiline süsteem (R0M5F1, R0M2F3) ja täiesti uuel viisil - 9X6M3F3AGST-Sh, 9X4M3F2AGST-Sh.
Malmi klassifikatsioon
Malmi nimetatakse raua ja süsiniku sulamiteks, mille koostis on üle 2,14 massiprotsenti C.
Malmid sulatatakse teraseks (konverteeritavaks) muutmiseks, legeerivate lisandite rolli täitvate ferrosulamite saamiseks ja ka kõrgtehnoloogiliste sulamitena valandite jaoks (valu).
Süsinik võib malmis olla kahe suure süsinikusisaldusega faasina - tsementiidi (Fe 3 C) ja grafiidi kujul ning mõnikord mõlemana tsementiidi ja grafiidi kujul. Malm, milles on ainult tsementiit, annab kerge, läikiva murru ja seetõttu nimetatakse seda valge. Grafiidi olemasolu annab malmimurdele halli värvi. Kuid mitte iga grafiidiga malm ei kuulu nn hall malmid. Valge ja halli malmi vahel asub klass poolik malmid.
poolik malmi nimetatakse malmideks, mille struktuuris on vaatamata grafitiseerumisele vähemalt osaliselt säilinud ledeburiittsementiit, mis tähendab, et esineb ledeburiit ise - spetsiifilise kujuga eutektiline struktuurikomponent.
TO hall hulka malmid, milles ledeburiittsementiit on täielikult lagunenud ja viimane on konstruktsioonist kadunud. Hall malm koosneb grafiidi kandmised Ja metallist alus. See metallist alus on perliit (eutektoid), ferriit-perliit (hüpoeutektoid) või ferriit (madala süsinikusisaldusega) teras. Hallmalmi metallist aluse kindlaksmääratud tüüpide jada vastab perliidi osaks oleva tsementiidi lagunemise suurenemisele.
Hõõrdumisvastased malmid
Brändi näited: ASF-1, ASF-2, ASF-3.
Spetsiaalne legeeritud kuumuskindel, korrosioonikindel Ja kuumuskindel malmid:
NÄITED ERILISTEST HALLI RAUA KIRJEIDEST
Klassifitseerimine ja märgistamine
paagutatud kõvasulamid
Metallkeraamilised kõvasulamid on pulbermetallurgia (keraamika) abil valmistatud sulamid, mis koosnevad tulekindlate metallide karbiididest: WC, TiC, TaC, mis on ühendatud plastilise metallsideainega, enamasti koobaltiga.
Praegu toodetakse Venemaal kolme kõvasulamite rühma: volfram, titaan-volfram ja titaan-tantaal-volfram, – sideainena sisaldav koobalt.
Volframi kõrge hinna tõttu on välja töötatud kõvasulamid, mis ei sisalda üldse volframkarbiidi. Tahke faasina sisaldavad need ainult titaankarbiid või titaankarbonitriid– Ti(NC). Plastilise sideme rolli täidab nikkel-molübdeenmaatriks. Kõvade sulamite klassifikatsioon on kujutatud plokkskeemina.
Kooskõlas metallikeraamika kõvasulamite viie klassiga moodustavad olemasolevad märgistamisreeglid viis märgistusrühma.
volfram ( mõnikord kutsutakse volfram-koobalt) kõvasulamid
Näited: VK3, VK6, VK8, VK10.
Titaan volfram ( mõnikord kutsutakse titaan-volfram-koobalt) kõvasulamid
Näited: T30K4, T15K6, T5K10, T5K12.
Titaan-tantaalvolfram ( mõnikord kutsutakse titaan-tantaal-volfram-koobalt) kõvasulamid
Näited: TT7K12, TT8K6, TT10K8, TT20K9.
Mõnikord lisatakse kaubamärgi lõppu tähed või tähekombinatsioonid sidekriipsuga, mis iseloomustavad karbiidiosakeste dispersiooni pulbris:
KÕVAKERAMIKASULAMITE KLASSIFIKATSIOON
Mõnede kodumaiste legeeritud terase klasside välismaised analoogid on toodud tabelis 1.1.
Tabel 1.1.
Mitmete legeeritud terase kodumaiste klasside välismaised analoogid
| Venemaa, GOST | Saksamaa, DIN* | USA, ASTM* | Jaapan, 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 | Х15CrNiSi25 20 | 30314,314 | SCS18, SUH310** |
* DIN (Deutsche Industrienorm), ASTM (American Societi for Testing Materials), JIS (Jaapani tööstusstandard).
** Koostiselt sarnane teras; *** SAE standard
Klassifitseerimistunnuste tunnused
Ja terase klassifikatsioon
Kaasaegsed terase klassifikatsiooni tunnused hõlmavad järgmist:
- kvaliteet;
- keemiline koostis;
- kohtumine;
- tootmise metallurgilised omadused;
- mikrostruktuur;
- traditsiooniline karastamisviis;
- traditsiooniline tooriku või detailide saamise viis;
- tugevus.
Iseloomustame lühidalt igaüks neist.
Terase kvaliteet määratakse eelkõige kahjulike lisandite – väävli ja fosfori – sisalduse järgi ning seda iseloomustab 4 kategooriat (vt tabel 1.2).
Keemilise koostise järgi terased jagunevad tinglikult süsinik- (legeerimata) terasteks ja legeeritud terasteks.
süsinikterased ei sisalda spetsiaalselt lisatud legeerelemente. Süsinikterastes sisalduvad elemendid, välja arvatud süsinik, kuuluvad nn püsivad lisandid. Nende kontsentratsioon peaks jääma asjakohaste riiklike standardite (GOST) määratud piiridesse. Tabel 1.3. on toodud mõnede elementide keskmised kontsentratsioonipiirid, mis võimaldab neid elemente klassifitseerida lisanditena, mitte legeerivate elementidena. Süsinikteraste lisandite sisalduse konkreetsed piirmäärad on toodud GOST-idega.
Tabel 1.3.
MÕNTE ELEMENTIDE KONTSENTTSIOONIDE PIIRAMINE, LUBALDADA NEID LÄHEDA PÜSIVATE LISANDUSTEKS
SÜSINIKTERAS
legeerimine elemendid, mida mõnikord nimetatakse legeerimiseks lisandid või lisandid, sisestatakse spetsiaalselt terasesse, et saada vajalik struktuur ja omadused.
Legeerterased jagunevad legeerivate elementide, välja arvatud süsiniku, kogukontsentratsiooni järgi järgmisteks osadeks madala legeeritud(kuni 2,5 massiprotsenti), dopinguga(2,5 kuni 10 massiprotsenti) ja tugevalt legeeritud(üle 10 massiprotsenti), kui raua sisaldus viimases on vähemalt 45 massiprotsenti. Tavaliselt annab kasutusele võetud legeerelement legeerterasele vastava nime: "kroom"- legeeritud kroomiga, "räni" - räniga, "kroom-räni" - kroomi ja räniga üheaegselt jne.
Lisaks eristatakse ka rauapõhiseid sulameid, mille rauasisaldus materjalis on alla 45%, kuid seda on rohkem kui ühelgi teisel legeerelemendil.
Vastavalt terase otstarbele jaguneb struktuurseks ja instrumentaalseks.
Struktuurne vaadeldakse teraseid, mida kasutatakse erinevate masinaosade, mehhanismide ja konstruktsioonide valmistamiseks masinaehituses, ehituses ja instrumentide valmistamises. Neil peab olema vajalik tugevus ja sitkus, samuti vajadusel eriomaduste kogum (korrosioonikindlus, paramagnetism jne). Reeglina on konstruktsiooniterased madal-( või vähe-) Ja keskmine süsinik. Kõvadus ei ole nende jaoks määrav mehaaniline omadus.
instrumentaalne nimetatakse terasteks, mida kasutatakse materjalide töötlemiseks lõikamise või survega, samuti mõõteriistade valmistamiseks. Neil peab olema kõrge kõvadus, kulumiskindlus, tugevus ja hulk muid spetsiifilisi omadusi, näiteks kuumakindlus. Kõrge kõvaduse saamise vajalik tingimus on suurenenud süsinikusisaldus, nii et tööriistateras, harvadel eranditel, on alati olemas kõrge süsinikusisaldusega.
Igas rühmas on täpsem jaotus eesmärgi järgi. Konstruktsiooniterased jagunevad ehitus, inseneritöö Ja eriotstarbelised terased(eriomadustega - kuumakindel, kuumakindel, korrosioonikindel, mittemagnetiline).
Tööriistaterased jagunevad lõiketööriistade terased, stantsiterased Ja teras mõõteriistade jaoks.
Tööriistateraste ühine tööomadus on kõrge kõvadus, mis tagab tööriista vastupidavuse selle pinna deformatsioonile ja hõõrdumisele. Samal ajal esitatakse lõikeriistade terastele konkreetne nõue - säilitada kõrge kõvadus kõrgel temperatuuril (kuni 500 ... 600ºС), mis arenevad lõikeservas suurel lõikekiirusel. Terase näidatud võimet nimetatakse selleks kuumakindlus (või punane kõvadus). Vastavalt määratud kriteeriumile jagunevad lõikeriistade terased mittekuumuskindel, poolkuumuskindel, kuumakindel Ja suurenenud kuumakindlus. Kaks viimast rühma on tehnika tasemes tuntud nimetuse all kiire lõikamine terased.
Matriitterasest on lisaks suurele kõvadusele vajalik ka kõrge sitkus, kuna stantsitööriist töötab põrutuskoormuse tingimustes. Lisaks võib kuumstantsimiseks mõeldud tööriist, mis puutub kokku kuumutatud metallist toorikutega, pikema töö ajal kuumeneda. Seetõttu peavad kuumstantsimiseks kasutatavad terased olema ka kuumakindlad.
Mõõtetööriistade terased peavad lisaks kõrgele kulumiskindlusele, tagades mõõtmete täpsuse pika kasutusea jooksul, tagama tööriista mõõtmete stabiilsuse sõltumata töötemperatuuri tingimustest. Teisisõnu, neil peaks olema väga väike soojuspaisumistegur.
Keemilisi reaktsioone tuleks eristada tuumareaktsioonidest. Keemiliste reaktsioonide tulemusena ei muutu iga keemilise elemendi aatomite koguarv ja selle isotoopkoostis. Tuumareaktsioonid on teine asi - aatomituumade muundumisprotsessid nende koosmõjul teiste tuumade või elementaarosakestega, näiteks alumiiniumi muundumine magneesiumiks:
27 13 Al + 1 1 H \u003d 24 12 Mg + 4 2 He
Keemiliste reaktsioonide klassifikatsioon on mitmetahuline, see tähendab, et see võib põhineda erinevatel märkidel. Kuid kõigi nende märkide all võib seostada nii anorgaaniliste kui ka orgaaniliste ainete vahelisi reaktsioone.
Mõelge keemiliste reaktsioonide klassifitseerimisele erinevate kriteeriumide järgi.
Reaktsioonid, mis toimuvad ainete koostist muutmata.
Anorgaanilises keemias hõlmavad sellised reaktsioonid ühe keemilise elemendi allotroopsete modifikatsioonide saamise protsesse, näiteks:
C (grafiit) ↔ C (teemant)
S (rombiline) ↔ S (monokliiniline)
R (valge) ↔ R (punane)
Sn (valge tina) ↔ Sn (hall tina)
3O 2 (hapnik) ↔ 2O 3 (osoon)
Orgaanilises keemias võivad seda tüüpi reaktsioonid hõlmata isomerisatsioonireaktsioone, mis toimuvad muutmata mitte ainult ainete molekulide kvalitatiivset, vaid ka kvantitatiivset koostist, näiteks:
1. Alkaanide isomerisatsioon.
Alkaanide isomeerimisreaktsioonil on suur praktiline tähtsus, kuna isostruktuuri süsivesinikel on väiksem detonatsioonivõime.
2. Alkeenide isomerisatsioon.
3. Alküünide isomerisatsioon (A. E. Favorsky reaktsioon).
CH 3 - CH 2 - C \u003d - CH ↔ CH 3 - C \u003d - C- CH 3
etüülatsetüleen dimetüülatsetüleen
4. Haloalkaanide isomerisatsioon (A. E. Favorsky, 1907).
5. Ammooniumtsüaniidi isomerisatsioon kuumutamisel.
Esimest korda sünteesis karbamiidi F. Wehler 1828. aastal ammooniumtsüanaadi isomeerimisel kuumutamisel.
Selliseid reaktsioone on nelja tüüpi: ühendid, lagunemised, asendused ja vahetused.
1. Ühendusreaktsioonid on sellised reaktsioonid, mille käigus kahest või enamast ainest moodustub üks kompleksaine
Anorgaanilises keemias võib vaadelda mitmesuguseid ühendreaktsioone, kasutades näiteks väävlist väävelhappe saamise reaktsioonide näidet:
1. Vääveloksiidi (IV) saamine:
S + O 2 \u003d SO - kahest lihtsast ainest moodustub üks kompleksaine.
2. Vääveloksiidi (VI) saamine:
SO 2 + 0 2 → 2SO 3 - liht- ja kompleksainest moodustub üks kompleksaine.
3. Väävelhappe saamine:
SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 - kahest kompleksainest moodustub üks kompleks.
Näide liitreaktsioonist, kus üks kompleksaine moodustub rohkem kui kahest lähteainest, on lämmastikhappe tootmise viimane etapp:
4NO 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4HNO 3
Orgaanilises keemias nimetatakse ühendreaktsioone tavaliselt "liitumisreaktsioonideks". Selliste reaktsioonide mitmekesisust võib vaadelda küllastumata ainete, näiteks etüleeni omadusi iseloomustavate reaktsioonide ploki näitel:
1. Hüdrogeenimisreaktsioon – vesiniku lisamine:
CH2 \u003d CH2 + H2 → H3-CH3
eteen → etaan
2. Hüdratatsioonireaktsioon – vee lisamine.
3. Polümerisatsioonireaktsioon.
2. Lagunemisreaktsioonid on sellised reaktsioonid, mille käigus ühest kompleksainest tekib mitu uut ainet.
Anorgaanilises keemias võib laboratoorsete meetoditega hapniku saamiseks vajalike reaktsioonide plokis arvesse võtta mitmesuguseid selliseid reaktsioone:
1. Elavhõbe(II)oksiidi lagunemine - ühest kompleksainest tekib kaks lihtsat.
2. Kaaliumnitraadi lagunemine - ühest kompleksainest tekib üks liht- ja üks kompleks.
3. Kaaliumpermanganaadi lagunemine - ühest kompleksainest moodustub kaks kompleksset ja üks lihtainet ehk kolm uut ainet.
Orgaanilises keemias võib laboris ja tööstuses etüleeni tootmise reaktsioonide plokis arvestada lagunemisreaktsioonidega:
1. Etanooli dehüdratsiooni (vee jagamise) reaktsioon:
C 2 H 5OH → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O
2. Etaani dehüdrogeenimisreaktsioon (vesiniku lõhustamine):
CH3-CH3 → CH2 \u003d CH2 + H2
või CH3-CH3 → 2C + ZH2
3. Propaani pragunemisreaktsioon (jagunemine):
CH3-CH2-CH3 → CH2 \u003d CH2 + CH4
3. Asendusreaktsioonid on sellised reaktsioonid, mille tulemusena asendavad lihtaine aatomid elemendi aatomeid kompleksaines.
Anorgaanilises keemias on selliste protsesside näideteks reaktsioonide plokk, mis iseloomustab näiteks metallide omadusi:
1. Leelis- või leelismuldmetallide koostoime veega:
2Na + 2H2O \u003d 2NaOH + H2
2. Metallide interaktsioon lahuses olevate hapetega:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
3. Metallide koostoime lahuses olevate sooladega:
Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu
4. Metalthermy:
2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Cr
Orgaanilise keemia uurimisobjekt ei ole lihtained, vaid ainult ühendid. Seetõttu toome asendusreaktsiooni näitena küllastunud ühendite, eriti metaani kõige iseloomulikuma omaduse, selle vesinikuaatomite võime asendada halogeeniaatomitega. Teine näide on aromaatse ühendi (benseen, tolueen, aniliin) broomimine.
C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr
benseen → bromobenseen
Pöörame tähelepanu orgaanilistes ainetes toimuva asendusreaktsiooni eripärale: selliste reaktsioonide tulemusena ei moodustu mitte lihtne ja keeruline aine, nagu anorgaanilises keemias, vaid kaks keerulist ainet.
Orgaanilises keemias hõlmavad asendusreaktsioonid ka mõningaid reaktsioone kahe kompleksse aine vahel, näiteks benseeni nitreerimist. See on formaalselt vahetusreaktsioon. Asjaolu, et tegemist on asendusreaktsiooniga, saab selgeks alles selle mehhanismi arvesse võttes.
4. Vahetusreaktsioonid on sellised reaktsioonid, mille käigus kaks keerulist ainet vahetavad oma koostisosi
Need reaktsioonid iseloomustavad elektrolüütide omadusi ja kulgevad lahustes Berthollet' reegli järgi, st ainult siis, kui selle tulemusena tekib sade, gaas või vähedissotsieeruv aine (näiteks H 2 O).
Anorgaanilises keemias võib see olla reaktsioonide plokk, mis iseloomustab näiteks leeliste omadusi:
1. Neutraliseerimisreaktsioon, mis toimub soola ja vee moodustumisega.
2. Leelise ja soola vaheline reaktsioon, mis kaasneb gaasi moodustumisega.
3. Leelise ja soola vaheline reaktsioon, mis kaasneb sademe moodustumisega:
СuSO 4 + 2KOH \u003d Cu (OH) 2 + K 2 SO 4
või ioonsel kujul:
Cu 2+ + 2OH - \u003d Cu (OH) 2
Orgaanilises keemias võib käsitleda reaktsioonide plokki, mis iseloomustavad näiteks äädikhappe omadusi:
1. Reaktsioon, mis kulgeb nõrga elektrolüüdi - H 2 O moodustumisega:
CH 3COOH + NaOH → Na (CH3COO) + H 2 O
2. Reaktsioon, mis toimub gaasi moodustumisega:
2CH 3 COOH + CaCO 3 → 2CH 3 COO + Ca 2+ + CO 2 + H 2 O
3. Reaktsioon, mis kulgeb sademe moodustumisega:
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
Selle põhjal eristatakse järgmisi reaktsioone:
1. Reaktsioonid, mis tekivad elementide oksüdatsiooniastmete muutumisel ehk redoksreaktsioonid.
Nende hulka kuuluvad paljud reaktsioonid, sealhulgas kõik asendusreaktsioonid, aga ka kombinatsiooni- ja lagunemisreaktsioonid, milles osaleb vähemalt üks lihtne aine, näiteks:
1. Mg 0 + H + 2 SO 4 \u003d Mg + 2 SO 4 + H 2
2. 2Mg 0 + O 0 2 = Mg + 2 O -2
Komplekssed redoksreaktsioonid koostatakse elektronide tasakaalu meetodil.
2KMn +7O4 + 16HCl - \u003d 2KCl - + 2Mn +2Cl -2 + 5Cl02 + 8H2O
Orgaanilises keemias võivad aldehüüdide omadused olla redoksreaktsioonide silmatorkav näide.
1. Need taandatakse vastavateks alkoholideks:
Aldetsiidid oksüdeeritakse vastavateks hapeteks:
2. Reaktsioonid, mis toimuvad keemiliste elementide oksüdatsiooniastmeid muutmata.
Nende hulka kuuluvad näiteks kõik ioonivahetusreaktsioonid, aga ka paljud ühendireaktsioonid, paljud lagunemisreaktsioonid, esterdamisreaktsioonid:
HCOOH + CHgOH = HSOCH 3 + H 2 O
Termilise efekti järgi jagunevad reaktsioonid eksotermilisteks ja endotermilisteks.
1. Eksotermilised reaktsioonid kulgevad energia vabanemisega.
Nende hulka kuuluvad peaaegu kõik ühendi reaktsioonid. Harv erand on lämmastikoksiidi (II) sünteesi endotermilised reaktsioonid lämmastikust ja hapnikust ning gaasilise vesiniku reaktsioon tahke joodiga.
Eksotermilisi reaktsioone, mis kulgevad koos valguse vabanemisega, nimetatakse põlemisreaktsioonideks. Etüleeni hüdrogeenimine on eksotermilise reaktsiooni näide. See töötab toatemperatuuril.
2. Endotermilised reaktsioonid kulgevad energia neeldumisega.
Ilmselt kehtivad neile peaaegu kõik lagunemisreaktsioonid, näiteks:
1. Lubjakivi kaltsineerimine
2. Butaani pragunemine
Reaktsiooni tulemusena vabanenud või neeldunud energiahulka nimetatakse reaktsiooni termiliseks efektiks ja seda efekti näitavat keemilise reaktsiooni võrrandit nimetatakse termokeemiliseks võrrandiks:
H2 (g) + C 12 (g) \u003d 2HC 1 (g) + 92,3 kJ
N 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2NO (g) - 90,4 kJ
Vastavalt reageerivate ainete agregatsiooni olekule eristatakse:
1. Heterogeensed reaktsioonid - reaktsioonid, mille käigus reageerivad ained ja reaktsiooniproduktid on erinevates agregatsiooniseisundites (erinevates faasides).
2. Homogeensed reaktsioonid - reaktsioonid, milles reagendid ja reaktsiooniproduktid on samas agregatsiooniseisundis (ühes faasis).
Vastavalt katalüsaatori osalemisele on:
1. Mittekatalüütilised reaktsioonid, mis toimuvad ilma katalüsaatori osaluseta.
2. Katalüsaatori osalusel toimuvad katalüütilised reaktsioonid. Kuna kõik elusorganismide rakkudes toimuvad biokeemilised reaktsioonid toimuvad spetsiaalsete valgulise iseloomuga bioloogiliste katalüsaatorite - ensüümide - osalusel, kuuluvad need kõik katalüütiliste või täpsemalt ensümaatiliste katalüsaatorite hulka. Tuleb märkida, et enam kui 70% keemiatööstusest kasutab katalüsaatoreid.
Suuna järgi on:
1. Pöördumatud reaktsioonid kulgevad antud tingimustes ainult ühes suunas. Nende hulka kuuluvad kõik vahetusreaktsioonid, millega kaasneb sademe, gaasi või vähedissotsieeruva aine (vee) moodustumine, ja kõik põlemisreaktsioonid.
2. Nendes tingimustes toimuvad pöörduvad reaktsioonid samaaegselt kahes vastassuunas. Enamik neist reaktsioonidest on.
Orgaanilises keemias peegeldub pöörduvuse märk protsesside nimedes - antonüümides:
Hüdrogeenimine - dehüdrogeenimine,
Hüdratsioon - dehüdratsioon,
Polümerisatsioon - depolümerisatsioon.
Kõik esterdamisreaktsioonid on pöörduvad (vastast protsessi, nagu teate, nimetatakse hüdrolüüsiks) ja valkude, estrite, süsivesikute, polünukleotiidide hüdrolüüs. Nende protsesside pöörduvus on elusorganismi kõige olulisema omaduse – ainevahetuse – aluseks.
1. Reaktsiooni käigus tekkinud radikaalide ja molekulide vahel toimuvad radikaalreaktsioonid.
Nagu te juba teate, katkevad kõigis reaktsioonides vanad keemilised sidemed ja tekivad uued keemilised sidemed. Lähteaine molekulides oleva sideme katkestamise meetod määrab reaktsiooni mehhanismi (tee). Kui aine moodustub kovalentse sidemega, võib selle sideme katkestamiseks olla kaks võimalust: hemolüütiline ja heterolüütiline. Näiteks Cl 2, CH 4 jne molekulide puhul toimub sidemete hemolüütiline purunemine, mis põhjustab paaritute elektronidega osakeste, st vabade radikaalide moodustumist.
Radikaalid tekivad kõige sagedamini sidemete katkemisel, milles jagatud elektronpaarid on aatomite vahel jaotunud ligikaudu võrdselt (mittepolaarne kovalentne side), kuid paljusid polaarseid sidemeid saab ka murda sarnasel viisil, eriti kui reaktsioon toimub aatomites. gaasifaasis ja valguse toimel. , nagu näiteks eespool käsitletud protsesside puhul - C 12 ja CH 4 - interaktsioon. Radikaalid on väga reaktsioonivõimelised, kuna kipuvad oma elektronikihti täiendama, võttes elektroni teiselt aatomilt või molekulilt. Näiteks kui klooriradikaal põrkab kokku vesiniku molekuliga, lõhub see jagatud elektronpaari, mis seob vesinikuaatomeid ja moodustab kovalentse sideme ühe vesinikuaatomiga. Teine vesinikuaatom, muutudes radikaaliks, moodustab kokkuvarisevast Cl 2 molekulist pärit klooriaatomi paaritu elektroniga ühise elektronpaari, mille tulemusena tekib klooriradikaal, mis ründab uut vesiniku molekuli jne.
Reaktsioone, mis on järjestikuste teisenduste ahel, nimetatakse ahelreaktsioonideks. Ahelreaktsioonide teooria arendamise eest pälvisid Nobeli preemia kaks silmapaistvat keemikut - meie kaasmaalane N. N. Semenov ja inglane S. A. Hinshelwood.
Kloori ja metaani vaheline asendusreaktsioon kulgeb sarnaselt:
Enamik orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete põlemisreaktsioone, vee, ammoniaagi süntees, etüleeni, vinüülkloriidi jm polümerisatsioon kulgeb radikaalse mehhanismi järgi.
Tüüpilised ioonreaktsioonid on interaktsioonid lahuses olevate elektrolüütide vahel. Ioonid moodustuvad mitte ainult elektrolüütide dissotsiatsioonil lahustes, vaid ka elektrilahenduste, kuumutamise või kiirguse toimel. y-kiired muudavad näiteks vee ja metaani molekulid molekulaarseteks ioonideks.
Teise ioonmehhanismi kohaselt toimuvad vesinikhalogeniidide, vesiniku, halogeenide alkeenidele lisamise reaktsioonid, alkoholide oksüdatsioon ja dehüdratsioon, alkoholi hüdroksüüli asendamine halogeeniga; aldehüüdide ja hapete omadusi iseloomustavad reaktsioonid. Ioonid tekivad sel juhul kovalentsete polaarsete sidemete heterolüütilise katkemise teel.
reaktsiooni käivitamisel on:
1. Fotokeemilised reaktsioonid. Neid käivitab valgusenergia. Lisaks ülaltoodud HCl sünteesi või metaani reaktsiooni klooriga fotokeemilistele protsessidele hõlmavad need osooni kui sekundaarse atmosfääri saasteaine tootmist troposfääris. Sel juhul toimib primaarsena lämmastikoksiid (IV), mis moodustab valguse toimel hapnikuradikaale. Need radikaalid interakteeruvad hapniku molekulidega, mille tulemuseks on osoon.
Osooni moodustumine jätkub seni, kuni on piisavalt valgust, kuna NO võib hapniku molekulidega suhelda, moodustades sama NO 2 . Osooni ja muude sekundaarsete õhusaasteainete kogunemine võib põhjustada fotokeemilist sudu.
Seda tüüpi reaktsioon hõlmab ka kõige olulisemat taimerakkudes toimuvat protsessi – fotosünteesi, mille nimi räägib enda eest.
2. Kiirgusreaktsioonid. Neid käivitab suure energiaga kiirgus – röntgenikiirgus, tuumakiirgus (γ-kiired, a-osakesed – He 2+ jne). Kiirgusreaktsioonide abil viiakse läbi väga kiire radiopolümerisatsioon, radiolüüs (kiirguse lagunemine) jne.
Näiteks benseenist kaheetapilise fenooli tootmise asemel saab seda saada benseeni interaktsioonil veega kiirguse toimel. Sel juhul moodustuvad veemolekulidest radikaalid [OH] ja [H], millega benseen reageerib, moodustades fenooli:
C6H6 + 2 [OH] → C6H5OH + H2O
Kummi vulkaniseerimist saab läbi viia ilma väävlita, kasutades radiovulkaniseerimist ja saadud kumm ei ole halvem kui traditsiooniline kumm.
3. Elektrokeemilised reaktsioonid. Neid käivitab elektrivool. Lisaks teile hästi tuntud elektrolüüsireaktsioonidele näitame ära ka elektrosünteesi reaktsioonid, näiteks anorgaaniliste oksüdeerijate tööstusliku tootmise reaktsioonid.
4. Termokeemilised reaktsioonid. Neid käivitab soojusenergia. Nende hulka kuuluvad kõik endotermilised reaktsioonid ja paljud eksotermilised reaktsioonid, mis nõuavad esialgset soojusvarustust, st protsessi käivitamist.
Ülaltoodud keemiliste reaktsioonide klassifikatsioon kajastub diagrammil.
Keemiliste reaktsioonide klassifikatsioon, nagu ka kõik teised klassifikatsioonid, on tingimuslik. Teadlased nõustusid jagama reaktsioonid teatud tüüpideks vastavalt tuvastatud märkidele. Kuid enamikku keemilisi muundumisi võib seostada erinevate tüüpidega. Iseloomustame näiteks ammoniaagi sünteesi protsessi.
See on ühendreaktsioon, redoks-, eksotermiline, pöörduv, katalüütiline, heterogeenne (täpsemalt heterogeenne katalüütiline), mis toimub süsteemi rõhu vähenemisega. Protsessi edukaks juhtimiseks tuleb arvestada kogu ülaltoodud teabega. Konkreetne keemiline reaktsioon on alati multikvalitatiivne, seda iseloomustavad erinevad tunnused.
Analüüsime nüüd ülaltoodud klassifitseerimisskeemi üksikasjalikumalt.
Nagu näeme, jagunevad kõigepealt kõik anorgaanilised ained lihtne Ja keeruline:
lihtsad ained nimetatakse aineid, mis moodustuvad ainult ühe keemilise elemendi aatomitest. Näiteks lihtsad ained on vesinik H 2, hapnik O 2, raud Fe, süsinik C jne.
Lihtsate ainete hulgas on metallid, mittemetallid Ja väärisgaasid:
Metallid moodustavad keemilised elemendid, mis asuvad boor-astaatdiagonaali all, samuti kõik elemendid, mis on külgrühmades.
väärisgaasid moodustavad VIIIA rühma keemilised elemendid.
mittemetallid mis on moodustatud vastavalt boor-astaatdiagonaali kohal asuvatest keemilistest elementidest, välja arvatud kõik sekundaarsete alarühmade elemendid ja VIIIA rühmas asuvad väärisgaasid:
Lihtainete nimetused langevad kõige sagedamini kokku nende keemiliste elementide nimedega, mille aatomid need moodustuvad. Paljude keemiliste elementide puhul on aga allotroopia nähtus laialt levinud. Allotroopia on nähtus, kui üks keemiline element on võimeline moodustama mitu lihtsat ainet. Näiteks keemilise elemendi hapnik puhul on võimalik molekulaarsete ühendite olemasolu valemiga O 2 ja O 3. Esimest ainet nimetatakse tavaliselt hapnikuks samamoodi nagu keemilist elementi, mille aatomid see moodustub, ja teist ainet (O 3) nimetatakse tavaliselt osooniks. Lihtaine süsinik võib tähendada mis tahes selle allotroopseid modifikatsioone, näiteks teemant, grafiit või fullereene. Lihtaine fosfori all võib mõista selle allotroopseid modifikatsioone, nagu valge fosfor, punane fosfor, must fosfor.
komplekssed ained Kahe või enama elemendi aatomitest koosnevaid aineid nimetatakse.
Näiteks kompleksained on ammoniaak NH 3, väävelhape H 2 SO 4, kustutatud lubi Ca (OH) 2 ja lugematu hulk teisi.
Keeruliste anorgaaniliste ainete hulgas eristatakse 5 põhiklassi, nimelt oksiidid, alused, amfoteersed hüdroksiidid, happed ja soolad:
oksiidid - kompleksained, mis moodustuvad kahest keemilisest elemendist, millest üks on -2 oksüdatsiooniastmes hapnik.
Oksiidide üldvalemi saab kirjutada kujul E x O y, kus E on keemilise elemendi sümbol.
Keemilise elemendi oksiidi nimetus põhineb põhimõttel:
Näiteks:
Fe 2 O 3 - raudoksiid (III); CuO, vask(II)oksiid; N 2 O 5 - lämmastikoksiid (V)
Sageli võite leida teavet selle kohta, et elemendi valentsus on märgitud sulgudes, kuid see pole nii. Näiteks lämmastiku N 2 O 5 oksüdatsiooniaste on +5 ja valents on kummalisel kombel neli.
Kui keemilisel elemendil on ühendites üks positiivne oksüdatsiooniaste, siis oksüdatsiooniastet ei näidata. Näiteks:
Na2O - naatriumoksiid; H 2 O - vesinikoksiid; ZnO on tsinkoksiid.
Oksiidid jagatakse vastavalt nende võimele moodustada sooli hapete või alustega interaktsioonis. soola moodustav Ja mittesoola moodustav.
Soola mittemoodustavaid oksiide on vähe, need kõik moodustuvad mittemetallidest oksüdatsiooniastmes +1 ja +2. Tuleks meeles pidada soola mittemoodustavate oksiidide loetelu: CO, SiO, N 2 O, NO.
Soola moodustavad oksiidid jagunevad omakorda peamine, happeline Ja amfoteerne.
Põhilised oksiidid nimetatakse selliseid oksiide, mis hapetega (või happeoksiididega) interaktsioonis moodustavad soolasid. Peamiste oksiidide hulka kuuluvad metallioksiidid oksüdatsiooniastmes +1 ja +2, välja arvatud BeO, ZnO, SnO, PbO oksiidid.
Happelised oksiidid nimetatakse selliseid oksiide, mis alustega (või aluseliste oksiididega) interakteerudes moodustavad soolasid. Happelised oksiidid on peaaegu kõik mittemetallide oksiidid, välja arvatud mittesoolad CO, NO, N 2 O, SiO, samuti kõik kõrge oksüdatsiooniastmega metallioksiidid (+5, +6 ja +7).
amfoteersed oksiidid nimetatakse oksiidideks, mis võivad reageerida nii hapete kui ka alustega ning nende reaktsioonide tulemusena moodustada sooli. Sellistel oksiididel on kaks happe-aluselist olemust, see tähendab, et neil võivad olla nii happeliste kui ka aluseliste oksiidide omadused. Amfoteersed oksiidid hõlmavad metallioksiide oksüdatsiooniastmetes +3, +4 ja erandina BeO, ZnO, SnO, PbO oksiide.
Mõned metallid võivad moodustada kõiki kolme tüüpi soola moodustavaid oksiide. Näiteks kroom moodustab aluselise oksiidi CrO, amfoteerse oksiidi Cr 2 O 3 ja happeoksiidi CrO 3 .
Nagu näha, sõltuvad metallioksiidide happe-aluselised omadused otseselt metalli oksüdatsiooniastmest oksiidis: mida kõrgem on oksüdatsiooniaste, seda rohkem väljenduvad happelised omadused.
Vundamendid - ühendid valemiga kujul Me (OH) x, kus x enamasti võrdne 1 või 2-ga.
Erandid: Be (OH) 2, Zn (OH) 2, Sn (OH) 2 ja Pb (OH) 2 ei kuulu aluste hulka, vaatamata metalli oksüdatsiooniastmele +2. Need ühendid on amfoteersed hüdroksiidid, millest tuleb selles peatükis lähemalt juttu.
Alused klassifitseeritakse hüdroksorühmade arvu järgi ühes struktuuriüksuses.
Ühe hüdroksorühmaga alused, s.o. tüüpi MeOH, nn üksikud happealused kahe hüdroksorühmaga, s.o. tüüp Me(OH)2, vastavalt, dihape jne.
Samuti jagunevad alused lahustuvateks (leelised) ja lahustumatuks.
Leeliste hulka kuuluvad eranditult leelis- ja leelismuldmetallide hüdroksiidid, samuti talliumhüdroksiid TlOH.
Vundamendi nimi on ehitatud järgmise põhimõtte järgi:
Näiteks:
Fe (OH) 2 - raud (II) hüdroksiid,
Cu (OH) 2 - vask (II) hüdroksiid.
Juhtudel, kui komplekssetes ainetes sisalduval metallil on konstantne oksüdatsiooniaste, ei ole seda vaja näidata. Näiteks:
NaOH - naatriumhüdroksiid,
Ca (OH) 2 - kaltsiumhüdroksiid jne.
happed - kompleksained, mille molekulid sisaldavad metalliga asendatavaid vesinikuaatomeid.
Hapete üldvalemi saab kirjutada kujul H x A, kus H on vesinikuaatomid, mida saab asendada metalliga, ja A on happejääk.
Näiteks hapete hulka kuuluvad sellised ühendid nagu H2SO4, HCl, HNO3, HNO2 jne.
Vastavalt vesinikuaatomite arvule, mida saab metalliga asendada, jagatakse happed:
- O ühealuselised happed: HF, HCl, HBr, HI, HNO3;
- d äädikhapped: H2SO4, H2SO3, H2CO3;
- T realuselised happed: H3PO4, H3BO3.
Tuleb märkida, et vesinikuaatomite arv orgaaniliste hapete puhul ei peegelda enamasti nende aluselisust. Näiteks äädikhape valemiga CH3COOH, vaatamata 4 vesinikuaatomi olemasolule molekulis, ei ole nelja-, vaid ühealuseline. Orgaaniliste hapete aluselisus määratakse karboksüülrühmade (-COOH) arvu järgi molekulis.
Samuti jagunevad need hapniku olemasolu järgi happemolekulides anoksilisteks (HF, HCl, HBr jne) ja hapnikku sisaldavateks (H 2 SO 4, HNO 3, H 3 PO 4 jne). Hapnikku sisaldavaid happeid nimetatakse ka oksohapped.
Hapete klassifitseerimise kohta saate täpsemalt lugeda.
Õppida tuleks järgmine hapete ja happejääkide nimetuste ja valemite loend.
Mõnel juhul võivad mitmed järgmised reeglid muuta meeldejätmise lihtsamaks.
Nagu ülaltoodud tabelist näha, on anoksiidhapete süstemaatiliste nimede ülesehitus järgmine:
Näiteks:
HF, vesinikfluoriidhape;
HCl, vesinikkloriidhape;
H 2 S - vesiniksulfiidhape.
Hapnikuvabade hapete happejääkide nimetused on üles ehitatud põhimõttel:
Näiteks Cl - - kloriid, Br - - bromiid.
Hapnikku sisaldavate hapete nimetused saadakse hapet moodustava elemendi nimetusele erinevate sufiksite ja lõppude lisamisega. Näiteks kui hapnikku sisaldavas happes hapet moodustaval elemendil on kõrgeim oksüdatsiooniaste, konstrueeritakse sellise happe nimi järgmiselt:
Näiteks väävelhape H 2 S +6 O 4, kroomhape H 2 Cr +6 O 4.
Kõik hapnikku sisaldavad happed võib liigitada ka happeliste hüdroksiidide hulka, kuna nende molekulides leidub hüdroksorühmi (OH). Näiteks võib seda näha mõnede hapnikku sisaldavate hapete järgmistest graafilistest valemitest:
Seega võib väävelhapet muidu nimetada väävel(VI)hüdroksiidiks, lämmastikhapet – lämmastik(V)hüdroksiidiks, fosforhapet – fosfor(V)hüdroksiidiks jne. Sulgudes olev arv iseloomustab hapet moodustava elemendi oksüdatsiooniastet. Selline hapnikku sisaldavate hapete nimede variant võib paljudele tunduda äärmiselt ebatavaline, kuid aeg-ajalt võib selliseid nimetusi leida keemia ühtse riigieksami tõelistest KIM-idest anorgaaniliste ainete klassifitseerimise ülesannetes.
Amfoteersed hüdroksiidid - metallihüdroksiidid, millel on kahesugused omadused, st. suudab näidata nii hapete kui ka aluste omadusi.
Amfoteersed on metallihüdroksiidid oksüdatsiooniastmes +3 ja +4 (samuti oksiidid).
Samuti kuuluvad amfoteersetest hüdroksiididest eranditena ühendid Be (OH) 2, Zn (OH) 2, Sn (OH) 2 ja Pb (OH) 2, hoolimata metalli oksüdatsiooniastmest neis +2.
Kolme- ja neljavalentsete metallide amfoteersete hüdroksiidide puhul on võimalik orto- ja metavormide olemasolu, mis erinevad üksteisest ühe veemolekuli võrra. Näiteks alumiinium(III)hüdroksiid võib esineda Al(OH)3 ortovormis või AlO(OH) (metahüdroksiidi) metavormis.
Kuna, nagu juba mainitud, on amfoteersed hüdroksiidid nii hapete kui ka aluste omadused, võib ka nende valemit ja nimetust kirjutada erinevalt: kas alusena või happena. Näiteks:
soola - need on komplekssed ained, mis sisaldavad metalli katioone ja happejääkide anioone.
Näiteks soolade hulka kuuluvad sellised ühendid nagu KCl, Ca(NO3)2, NaHC03 jne.
Ülaltoodud määratlus kirjeldab enamiku soolade koostist, kuid on sooli, mis selle alla ei kuulu. Näiteks metalli katioonide asemel võib sool sisaldada ammooniumi katioone või selle orgaanilisi derivaate. Need. soolad hõlmavad ühendeid, nagu näiteks (NH 4) 2 SO 4 (ammooniumsulfaat), + Cl - (metüülammooniumkloriid) jne.
Samuti on vastuolus ülaltoodud soolade määratlusega nn komplekssoolade klass, millest tuleb juttu selle teema lõpus.
Teisest küljest võib sooli käsitleda vesiniku katioonide H + asendusproduktidena happes teiste katioonidega või hüdroksiidioonide asendusproduktidena alustes (või amfoteersetes hüdroksiidides) teiste anioonidega.
Täieliku asendusega nn keskmine või normaalne soola. Näiteks vesiniku katioonide täielikul asendamisel väävelhappes naatriumkatioonidega moodustub keskmine (tavaline) sool Na 2 SO 4 ja Ca (OH) 2 aluses olevate hüdroksiidioonide täielik asendamine happejääkidega, nitraadiioonid moodustavad keskmise (tavalise) soola Ca(NO3)2.
Sooli, mis saadakse kahealuselise (või enama) happe vesiniku katioonide mittetäielikul asendamisel metallikatioonidega, nimetatakse happesooladeks. Seega moodustub vesinikkatioonide mittetäieliku asendamisega väävelhappes naatriumkatioonidega happesool NaHSO 4.
Sooli, mis moodustuvad kahe happe (või enama) aluse hüdroksiidioonide mittetäielikul asendamisel, nimetatakse aluseliseks. O soolad. Näiteks hüdroksiidioonide mittetäieliku asendamisega Ca (OH) 2 aluses nitraadiioonidega tekib aluseline O selge sool Ca(OH)NO 3 .
Kahe erineva metalli katioonidest ja ainult ühe happe happejääkide anioonidest koosnevaid sooli nimetatakse topeltsoolad. Nii näiteks on kaksiksoolad KNaCO 3, KMgCl 3 jne.
Kui soola moodustavad üht tüüpi katioonid ja kahte tüüpi happejäägid, nimetatakse selliseid sooli segatud sooladeks. Näiteks segasoolad on ühendid Ca(OCl)Cl, CuBrCl jne.
On sooli, mis ei kuulu soolade määratluse alla kui hapete vesinikkatioonide asendusproduktid metallikatioonidega või hüdroksiidioonide asendusproduktid alustes happejääkide anioonidega. Need on komplekssoolad. Näiteks on komplekssoolad naatriumtetrahüdroksotsinkaat ja tetrahüdroksoaluminaat valemitega vastavalt Na2 ja Na. Tuvastage komplekssoolad muu hulgas kõige sagedamini nurksulgude olemasolust valemis. Siiski tuleb mõista, et aine soolaks klassifitseerimiseks peab selle koostis sisaldama mis tahes katioone, välja arvatud H + (või selle asemel), ja anioonidest peavad lisaks (või asemel) OH -. Näiteks ühend H2 ei kuulu komplekssoolade klassi, kuna katioonidest dissotsieerumisel on lahuses ainult vesinikkatioonid H +. Dissotsiatsiooni tüübi järgi tuleks see aine pigem liigitada hapnikuvaba komplekshappe hulka. Samamoodi ei kuulu OH ühend soolade hulka, sest see ühend koosneb katioonidest + ja hüdroksiidioonidest OH -, st. seda tuleks pidada keeruliseks aluseks.
Keskmise ja happe soolade nimetus põhineb põhimõttel:
Kui metalli oksüdatsiooniaste kompleksainetes on konstantne, siis seda ei näidata.
Happejääkide nimetused on toodud eespool, kui arvestada hapete nomenklatuuri.
Näiteks,
Na 2SO 4 - naatriumsulfaat;
NaHS04 - naatriumvesiniksulfaat;
CaCO 3 - kaltsiumkarbonaat;
Ca (HCO 3) 2 - kaltsiumvesinikkarbonaat jne.
Peamiste soolade nimetused on üles ehitatud põhimõttel:
Näiteks:
(CuOH) 2 CO 3 - vask (II) hüdroksokarbonaat;
Fe (OH) 2 NO 3 - raud (III) dihüdroksonitraat.
Kompleksühendite nomenklatuur on palju keerulisem ja eksami sooritamiseks ei pea te komplekssoolade nomenklatuurist palju teadma.
Tuleks osata nimetada komplekssooli, mis on saadud leeliselahuste koostoimel amfoteersete hüdroksiididega. Näiteks:
*Samad värvid valemis ja nimes tähistavad valemi ja nime vastavaid elemente.
Triviaalsete nimetuste all mõistetakse ainete nimetusi, mis ei ole omavahel või nõrgalt seotud nende koostise ja struktuuriga. Triviaalsed nimetused on reeglina tingitud kas ajaloolistest põhjustest või nende ühendite füüsikalistest või keemilistest omadustest.
Anorgaaniliste ainete triviaalsete nimetuste loend, mida peate teadma:
| Na 3 | krüoliit |
| SiO2 | kvarts, ränidioksiid |
| FeS 2 | püriit, raudpüriit |
| CaSO 4 ∙ 2H 2 O | kips |
| CaC2 | kaltsiumkarbiid |
| Al 4 C 3 | alumiiniumkarbiid |
| KOH | söövitav kaaliumkloriid |
| NaOH | seebikivi, seebikivi |
| H2O2 | vesinikperoksiidi |
| CuSO4∙5H2O | sinine vitriool |
| NH4Cl | ammoniaak |
| CaCO3 | kriit, marmor, lubjakivi |
| N2O | naerugaas |
| EI 2 | pruun gaas |
| NaHCO3 | toidu (joogi) sooda |
| Fe3O4 | raudoksiid |
| NH 3 ∙ H 2 O (NH 4 OH) | ammoniaak |
| CO | vingugaas |
| CO2 | süsinikdioksiid |
| SiC | karborund (ränikarbiid) |
| PH 3 | fosfiin |
| NH3 | ammoniaak |
| KClO 3 | berthollet sool (kaaliumkloraat) |
| (CuOH)2CO3 | malahhiit |
| CaO | kustutamata lubi |
| Ca(OH)2 | kustutatud lubi |
| läbipaistev Ca(OH) 2 vesilahus | laimi vesi |
| tahke Ca (OH) 2 suspensioon selle vesilahuses | lubjapiim |
| K2CO3 | kaaliumkloriid |
| Na2CO3 | sooda tuhk |
| Na2CO3 ∙10H2O | kristall sooda |
| MgO | magneesia |
Elavat ja elutut loodust moodustavad keemilised elemendid on pidevas liikumises, sest nendest elementidest koosnevad ained muutuvad pidevalt.
Keemilised reaktsioonid (ladina keelest reaktsioon - vastutegevus, tõrjumine) - see on ainete reaktsioon teiste ainete ja füüsikaliste tegurite (temperatuur, rõhk, kiirgus jne) mõjule.
Kuid see määratlus vastab ka ainetega toimuvatele füüsikalistele muutustele - keemine, sulamine, kondenseerumine jne. Seetõttu on vaja selgitada, et keemilised reaktsioonid on protsessid, mis hävitavad vanu keemilisi sidemeid ja loovad uusi ning selle tulemusena moodustuvad uutest ainetest.
Keemilised reaktsioonid toimuvad pidevalt nii meie keha sees kui ka meid ümbritsevas maailmas. Tavaliselt klassifitseeritakse lugematu arv reaktsioone erinevate kriteeriumide järgi. Meenutagem 8. klassi kursusest juba tuttavaid märke. Selleks pöördume laborikatse poole.
Laborikogemus nr 3
Raua asendamine vasega vask(II)sulfaadi lahuses
Valage katseklaasi 2 ml vask(II)sulfaadi lahust ja asetage sinna surunõel või kirjaklamber. Mida sa vaatad? Kirjutage üles reaktsioonivõrrandid molekulaarsel ja ioonsel kujul. Mõelge redoksprotsessidele. Molekulaarvõrrandi põhjal määrake see reaktsioon ühele või teisele reaktsioonide rühmale järgmiste tunnuste alusel:
Nüüd kontrollige ennast. CuSO 4 + Fe \u003d FeSO 4 + Cu.
|
Oleme keemias jõudnud väga olulise mõisteni – "keemilise reaktsiooni kiirus". On teada, et mõned keemilised reaktsioonid kulgevad väga kiiresti, teised - märkimisväärse aja jooksul. Kui naatriumkloriidi lahusele lisatakse hõbenitraadi lahus, sadestub peaaegu koheselt valge juustujas sade:
AgNO 3 + NaCl \u003d NaNO 3 + AgCl ↓.
Reaktsioonid kulgevad suure kiirusega, millega kaasneb plahvatus (joon. 11, 1). Vastupidi, kivikoobastes kasvavad aeglaselt stalaktiidid ja stalagmiidid (joon. 11, 2), terastooted korrodeeruvad (rooste) (joon. 11, 3), paleed ja kujud hävivad happevihmade mõjul (joon. 11, 4).
Riis. üksteist.
Suurel kiirusel (1) ja väga aeglaselt (2–4) toimuvad keemilised reaktsioonid
| Keemilise reaktsiooni kiirust mõistetakse kui reagentide kontsentratsiooni muutust ajaühikus: V p \u003d C 1 - C 2 /t. |
Kontsentratsiooni all mõeldakse omakorda aine koguse (nagu teate, seda mõõdetakse moolides) ja selle mahu (liitrites) suhet. Siit pole keeruline tuletada keemilise reaktsiooni kiiruse mõõtühikut - 1 mol / (l s).
Keemilise reaktsiooni kiiruse uurimine on keemia eriharu, mida nimetatakse keemiliseks kineetikaks.
Selle mustrite tundmine võimaldab teil kontrollida keemilist reaktsiooni, muutes selle kulgemiseks kiiremini või aeglasemalt.
Millised tegurid mõjutavad keemilise reaktsiooni kiirust?
1. Reaktiivide olemus. Pöördume katse juurde.
Laboratoorsed katsed nr 4
Keemilise reaktsiooni kiiruse sõltuvus reagentide olemusest hapete ja metallide interaktsiooni näitel
| Valage kahte katseklaasi 1-2 ml vesinikkloriidhapet ja asetage: esimesse - tsingigraanul, teise - sama suurusega rauatükk. Millise reagendi olemus mõjutab happe ja metalli interaktsiooni kiirust? Miks? Kirjutage üles reaktsioonivõrrandid molekulaarsel ja ioonsel kujul. Mõelge neile oksüdatsiooni-redutseerimise seisukohalt. Seejärel asetage samale tsingigraanulile kahte teise katseklaasi ja lisage neile sama kontsentratsiooniga hapete lahused: 1. - vesinikkloriidhape, 2. - äädikhape. Millise reagendi olemus mõjutab happe ja metalli interaktsiooni kiirust? Miks? Kirjutage üles reaktsioonivõrrandid molekulaarsel ja ioonsel kujul. Mõelge neile oksüdatsiooni-redutseerimise seisukohalt. |
2. Reagentide kontsentratsioon. Pöördume katse juurde.
Laboratoorsed katsed nr 5
Keemilise reaktsiooni kiiruse sõltuvus reagentide kontsentratsioonist tsingi interaktsiooni näitel erineva kontsentratsiooniga vesinikkloriidhappega
Sellest on lihtne järeldada: mida suurem on reagentide kontsentratsioon, seda suurem on nendevahelise interaktsiooni kiirus.
Homogeensete tootmisprotsesside gaasiliste ainete kontsentratsiooni suurendatakse rõhu tõstmisega. Näiteks tehakse seda väävelhappe, ammoniaagi, etüülalkoholi tootmisel.
Keemilise reaktsiooni kiiruse sõltuvuse tegurit reageerivate ainete kontsentratsioonist ei võeta arvesse mitte ainult tootmises, vaid ka muudes inimelu valdkondades, näiteks meditsiinis. Kopsuhaigustega patsiendid, kelle vere hemoglobiini ja õhuhapniku koostoime kiirus on madal, hõlbustavad hingamist hapnikupatjade abil.
3. Reagentide kontaktpind. Katse, mis illustreerib keemilise reaktsiooni kiiruse sõltuvust sellest faktorist, saab läbi viia järgmise katse abil.
Laboratoorsed katsed nr 6
Keemilise reaktsiooni kiiruse sõltuvus reagentide kokkupuutealast
Heterogeensete reaktsioonide korral: mida suurem on reagentide kontaktpind, seda kiirem on reaktsioonikiirus.
Seda oli näha isiklikust kogemusest. Tule süütamiseks panite küttepuude alla väikesed laastud ja nende alla kortsutatud paberi, millest kogu tuli süttis. Vastupidi, tulekahju kustutamine veega vähendab põlevate esemete kokkupuuteala õhuga.
Tootmises võetakse seda tegurit meelega arvesse, kasutatakse nn keevkihti. Reaktsiooni kiiruse suurendamiseks purustatakse tahke aine peaaegu tolmuks ja seejärel lastakse altpoolt läbi teine aine, tavaliselt gaasiline. Peeneks jaotatud tahke aine läbilaskmine tekitab keeva efekti (seega ka meetodi nimi). Keevkihti kasutatakse näiteks väävelhappe ja naftasaaduste tootmisel.
Laboratoorsed katsed nr 7
Keevkihi modelleerimine
4. Temperatuur. Pöördume katse juurde.
Laboratoorsed katsed nr 8
Keemilise reaktsiooni kiiruse sõltuvus reageerivate ainete temperatuurist vask(II)oksiidi interaktsiooni näitel väävelhappe lahusega erinevatel temperatuuridel
Lihtne on järeldada, et mida kõrgem on temperatuur, seda kiirem on reaktsioonikiirus.
Esimene Nobeli preemia laureaat, Hollandi keemik J. X. Van't Hoff sõnastas reegli:
Tootmises kasutatakse reeglina kõrgtemperatuurseid keemilisi protsesse: raua ja terase sulatamisel, klaasi ja seebi sulatamisel, paberi ja naftatoodete valmistamisel jne (joonis 12).
Riis. 12.
Kõrgtemperatuurilised keemilised protsessid: 1 - raua sulatamine; 2 - klaasi sulatamine; 3 - naftatoodete tootmine
Viies tegur, millest keemilise reaktsiooni kiirus sõltub, on katalüsaatorid. Kohtute temaga järgmises lõigus.
