Opća neorganska hemija. Osnove neorganske hemije. Izrada formula za valentnost

U ovoj fazi evolucije, ni jedna osoba ne može zamisliti svoj život bez hemije. Uostalom, svakodnevno se u cijelom svijetu događaju razne kemijske reakcije, bez kojih je postojanje svih živih bića jednostavno nemoguće. U principu, u hemiji postoje dva odjeljenja: neorganska i organska hemija. Da biste razumjeli njihove glavne razlike, prvo morate razumjeti koji su to odjeljci.

Neorganska hemija

Poznato je da se u ovoj oblasti izučava hemija sva fizička i hemijska svojstva neorganskih supstanci, kao i njihova jedinjenja, uzimajući u obzir njihov sastav, strukturu, kao i njihovu sposobnost da se podvrgnu različitim reakcijama uz upotrebu reagensa iu njihovom odsustvu.

One mogu biti jednostavne i složene. Uz pomoć neorganskih tvari stvaraju se novi tehnički važni materijali koji su traženi među stanovništvom. Tačnije, ovaj dio hemije bavi se proučavanjem onih elemenata i jedinjenja koji nisu stvoreni živom prirodom i nisu biološki materijal, ali su dobijeni sintezom iz drugih supstanci.

Tijekom nekih eksperimenata pokazalo se da su živa bića sposobna proizvesti mnogo neorganskih tvari, a moguće je i sintetizirati organske tvari u laboratoriju. Ali, unatoč tome, još uvijek je jednostavno potrebno odvojiti ova dva područja jedno od drugog, jer postoje neke razlike u reakcionim mehanizmima, strukturi i svojstvima tvari u tim područjima koje ne dopuštaju da se sve spoji u jedan odjeljak.

Istaknite jednostavne i složene neorganske supstance. Jednostavne supstance uključuju dvije grupe spojeva - metale i nemetale. Metali su elementi koji imaju sva metalna svojstva, a između sebe imaju i metalnu vezu. Ova grupa uključuje sljedeće vrste elemenata: alkalni metali, zemnoalkalni metali, prelazni metali, laki metali, polumetali, lantanidi, aktinidi, kao i magnezijum i berilij. Od svih zvanično priznatih elemenata periodnog sistema, devedeset šest od sto osamdeset i jednog mogućeg elementa klasifikovano je kao metali, odnosno više od polovine.

Najpoznatiji elementi iz nemetalnih grupa su kiseonik, silicijum i vodonik, dok su oni manje uobičajeni arsen, selen i jod. Jednostavni nemetali takođe uključuju helijum i vodonik.

Složene anorganske supstance dele se u četiri grupe:

• Oksidi.
• Hidroksidi.
• Sol.
• Kiseline.

Organska hemija

Ovo područje hemije proučava tvari koje se sastoje od ugljika i drugih elemenata koji s njim dolaze u dodir, odnosno stvaraju takozvana organska jedinjenja. To također mogu biti tvari neorganske prirode, budući da ugljovodonik može za sebe vezati mnogo različitih kemijskih elemenata.

Najčešće se bavi organska hemija sinteza i prerada supstanci i njihova jedinjenja iz sirovina biljnog, životinjskog ili mikrobiološkog porekla, iako je, posebno u poslednje vreme, ova nauka izrasla daleko izvan zacrtanih okvira.

Glavne klase organskih jedinjenja uključuju: ugljovodonike, alkohole, fenole, jedinjenja koja sadrže halogene, etre i estre, aldehide, ketone, kinone, jedinjenja koja sadrže azot i sumpor, karboksilne kiseline, heterociklične, organometalne jedinjenja i polimerna jedinjenja.

Supstance koje proučava organska hemija izuzetno su raznolike jer se zbog prisustva ugljovodonika u svom sastavu mogu povezati sa mnogim drugim različitim elementima. Naravno, organske tvari su također dio živih organizama u obliku masti, proteina i ugljikohidrata, koji obavljaju različite vitalne funkcije. Najvažniji su energetski, regulatorni, strukturni, zaštitni i drugi. Oni su dio svake ćelije, svakog tkiva i organa bilo kojeg živog bića. Bez njih je nemoguće normalno funkcioniranje tijela u cjelini, nervnog sistema, reproduktivnog sistema i drugih. To znači da sve organske tvari igraju ogromnu ulogu u postojanju cjelokupnog života na Zemlji.

Glavne razlike među njima

U principu, ova dva dijela su povezana, ali imaju i neke razlike. Prije svega, sastav organskih tvari nužno uključuje ugljenik, za razliku od neorganskih, koji ga možda ne sadrže. Postoje i razlike u strukturi, u sposobnosti reagovanja na različite reagense i stvorene uslove, u strukturi, u osnovnim fizičkim i hemijskim svojstvima, u poreklu, u molekularnoj težini i tako dalje.

U organskoj materiji molekularna struktura je mnogo složenija nego neorganske. Potonji se mogu topiti samo na prilično visokim temperaturama i izuzetno se teško razgrađuju, za razliku od organskih, koji imaju relativno nisku tačku. Organske tvari imaju prilično veliku molekularnu težinu.

Još jedna bitna razlika je da samo organske supstance imaju sposobnost formiraju spojeve sa istim skupom molekula i atoma, ali koji imaju različite opcije rasporeda. Tako se dobivaju potpuno različite tvari koje se međusobno razlikuju po fizičkim i kemijskim svojstvima. To jest, organske tvari su sklone takvom svojstvu kao što je izomerija.

“Koncepti se mijenjaju, riječi ostaju.” Kako je ovo istina! Koliko često čujete: “Upali struju”, “Zaustavi struju”, iako zvučnik dobro zna da električna sijalica ne svijetli niti se gasi, već se pali i gasi u strujnom kolu.

Riječi koje su nadživjele koncepte koji su prethodno bili ugrađeni u njih uključuju oznake dvaju odjela za hemiju, koji se tradicionalno nazivaju neorganska i organska hemija.

Dugo vremena kemičari, koji nisu mogli proizvesti većinu onih složenih kemijskih spojeva koji su dio organa biljaka i životinja, objašnjavali su njihovu nesposobnost činjenicom da se te tvari u biljkama i životinjama formiraju pod utjecajem posebnog “vitalne sile” i ne mogu se sintetizirati u tikvicama i retortama.

Čuveni njemački hemičar Weller također je imao isto mišljenje, a kroz lično iskustvo se uvjerio u pogrešnost ovog gledišta. Od nesumnjivo neorganskih spojeva dušika i ugljika s kisikom, dobio je složenu tvar, za koju se pokazalo da je ranije poznato tipično "organsko" jedinjenje - urea.

Sada pouzdano znamo da nije potrebna nikakva "vitalna sila" da bi se dobila bilo koja supstanca koja je dio biljaka i životinja, da se sve one mogu izgraditi od svojih sastavnih elemenata. To što još uvijek nisu svi umjetno dobiveni nimalo nam ne smeta. Oni koji nisu dobijeni savremenim sredstvima sinteze dobiće se kada se ova sredstva poboljšaju.

U stvarnosti, sva takozvana "organska" jedinjenja su jedinjenja ugljenika. Za razliku od drugih elemenata, ugljenik je sposoban da formira desetine hiljada jedinjenja sa drugim jednostavnim supstancama. Čisto radi praktičnosti proučavanja, sva različita jedinjenja ugljika svedena su na disciplinu odvojenu od hemije drugih elemenata, „iz starog sećanja“ koja se zove organska hemija.

Najvažniji kuriozitet je da sada na kursevima "organske" hemije proučavaju ogroman broj ugljičnih spojeva koji se ne mogu naći ni u jednoj biljci ili životinji.

Početak takve sintetičke konstrukcije "organskih" supstanci koje ne postoje u prirodi, koju je stvorio hemičar u svojim tikvicama, retortama i fabričkim aparatima, položio je slučajno otkriće 18-godišnjeg studenta Perkinsa.

Perkins je osmislio ideju proizvodnje sintetičke ljekovite tvari, kinina, ekstrahirane iz kore cinchona drveta. Pošto je tokom svog istraživanja dobio neko novo jedinjenje, želeo je da prouči njegovu rastvorljivost i, rastvorivši ga u alkoholu, video je da rastvor ima veličanstvenu ljubičastu boju.

"Zar se ne može koristiti kao boja?" - mislio je Perkins. Pokazalo se da je vrlo moguće da rješenje savršeno boji vunu i svilu u prekrasnu ljubičastu boju.

Perkins je odustao od nauke, napustio univerzitet i osnovao prvu svetsku fabriku veštačkih "organskih" boja. Nakon njega, stotine drugih kemičara počele su sintetizirati sve više i više novih spojeva ugljika, koji su našli upotrebu ne samo kao boje, već i kao dezinficijensi, anestetici (lijekovi protiv bolova), medicinske, otrovne i eksplozivne tvari.

ANORGANSKA HEMIJA

Trening i metodološki kompleks

Prvi dio. Program kursa predavanja

Nižnji Novgorod, 2006

UDK 546 (073.8)

Neorganska hemija: Nastavno-metodički kompleks. Prvi dio. Program predavanja / A. A. Sibirkin - Nižnji Novgorod: Državni univerzitet Nižnji Novgorod, 2006. - 34 str.

Prvi dio nastavno-metodološkog kompleksa sadrži plan za kurs predavanja iz neorganske hemije za studente prve godine Hemijskog fakulteta Nižnji Novgorodskog državnog univerziteta. N. I. Lobačevskog.

Za studente 1. godine Hemijskog fakulteta koji studiraju predmet neorganska hemija.

© A.A.Sibirkin, 2006

© Državni univerzitet Nižnji Novgorod

njima. N.I. Lobačevski, odeljenje

neorganska hemija

Objašnjenje

Predmet neorganska hemija, koji se izvodi na Hemijskom fakultetu UNN, ima za cilj da studenti ovladaju osnovama neorganske hemije kao jedne od temeljnih disciplina u sistemu hemijskih znanja.

Osnovni ciljevi predmeta su: ovladavanje studenata osnovnim zakonima hemijskih transformacija; poznavanje činjeničnog materijala koji se odnosi na rasprostranjenost i oblike pojave hemijskih elemenata u prirodi, principe prerade mineralnih sirovina, metode proizvodnje, strukture, fizičke osobine i reaktivnost, praktičnu upotrebu neorganskih supstanci; razvijanje sposobnosti rješavanja standardnih i kombinovanih računskih zadataka vezanih za svojstva neorganskih supstanci; ovladavanje u praksi osnovama hemijskog eksperimenta, najvažnijim metodama dobijanja i prečišćavanja neorganskih supstanci.

Sadržaj predmeta predviđa objašnjenje najvažnijih koncepata fizičke hemije i strukture materije, razvijanje sposobnosti primjene naučenih obrazaca za rješavanje praktičnih zadataka, čime se realizuje ideja ​​koncentričnosti hemijskog obrazovanja u više obrazovanje. Razumijevanje zakona reakcija i reaktivnosti supstanci je osnova za formiranje opsežnog i dubokog znanja činjeničnog materijala o hemiji elemenata i njihovih spojeva.

Kao rezultat izučavanja predmeta neorganska hemija, studenti treba da:

Znati kako naučne teorije objašnjavaju procese interakcije supstanci, opisuju kvantitativne odnose između učesnika u hemijskoj transformaciji, ukazuju na mogućnost spontanog nastanka procesa, karakterišu brzinu transformacija, razmatraju stanje supstance i njene transformacije u rastvorima .

Poznavati činjenični materijal koji se odnosi na rasprostranjenost i oblike pojave hemijskih elemenata u prirodi, principe prerade mineralnih sirovina, metode pripreme, strukturu, fizička svojstva i reaktivnost, praktičnu upotrebu neorganskih supstanci.

Biti sposoban analizirati svojstva hemijskih elemenata na osnovu njihovog položaja u periodnom sistemu, objasniti trendove promjena svojstava u nizu sličnih supstanci, na osnovu teorije atomske strukture i kemijske veze, otkriti ovisnost svojstava supstanci na njihov sastav i strukturu, predviđaju svojstva supstanci, predviđaju verovatne produkte hemijskih transformacija u određenim uslovima, povezuju svojstva supstance sa mogućim oblastima njihove primene.

Znati koristiti hemijske simbole, nomenklaturu neorganskih supstanci, terminologiju fizičke i neorganske hemije.

Zna sastavljati hemijske jednačine, raspoređivati ​​stehiometrijske koeficijente, na osnovu njih rešavati standardne i kombinovane računske probleme vezane za svojstva neorganskih supstanci i zakone njihove transformacije.

Osposobiti se za rad sa obrazovnom, referentnom i monografskom literaturom, samostalno pronaći potrebne informacije o hemiji elemenata i njihovih jedinjenja, umeti da kombinuje, analizira i sistematizuje književne podatke.

Posjedovati praktične vještine laboratorijskih hemijskih eksperimenata, metode bezbednog rada u hemijskoj laboratoriji, implementirati metode za sintezu i prečišćavanje neorganskih supstanci, biti u stanju da formuliše zaključak o prirodi supstance na osnovu ukupno dobijenih eksperimentalnih podataka.

Razumjeti elektronsku strukturu atoma, molekula, čvrstih tvari, složenih spojeva i metoda za proučavanje neorganskih supstanci.

Teorijska osnova neophodna za uspešno savladavanje predmeta iz neorganske hemije je:

1. Predmeti hemije, matematike i fizike koji se izvode u srednjim školama ili u srednjim specijalizovanim obrazovnim ustanovama hemijskog profila.

2. Kursevi o strukturi materije i hemije kristala, koji se izvode paralelno sa predmetom iz neorganske hemije na Hemijskom fakultetu UNN.

3. Poznavanje osnovnih dijelova fizičke hemije predviđenih ovim programom, čije proučavanje prethodi izlaganju osnovnog materijala neorganske hemije.

Predavanje iz neorganske hemije i njegov program sastoji se od četiri cjeline. Odjeljak „Teorijske osnove neorganske hemije“ kombinuje nastavni materijal o hemijskoj terminologiji, simbolici i nomenklaturi, gasnim zakonima i stehiometriji, osnovama hemijske termodinamike, teorije rastvora i faznih ravnoteža, elektrohemiji, hemijskoj kinetici i proučavanju koordinacionih jedinjenja. . Ovladavanje ovim konceptima je neophodno kako bi se naknadno proučavanje stvarnog materijala neorganske hemije moglo sprovesti na savremenoj teorijskoj osnovi i postaviti temelje za rešavanje računarskih problema.

Sekcije „Hemija elemenata – nemetala” i „Hemija elemenata – metala” otkrivaju osnovni sadržaj predmeta – stvarni materijal neorganske hemije, koji je sistematizovan na osnovu periodičnog zakona. Informacije o hemijskim elementima daju se određenim redosledom: pojava u prirodi, izotopski sastav, položaj u periodnom sistemu, atomska struktura i mogućnosti valencije, biološka uloga. Saznanja o jedinjenjima hemijskih elemenata formiraju se sledećim logičnim redosledom: priprema, struktura, fizička i hemijska svojstva, primena, bezbedne tehnike rada. Program daje uporedni opis svojstava elemenata i njihovih jedinjenja na osnovu njihovog položaja u periodnom sistemu (stabilnost oksidacionih stanja, promene kiselinsko-baznih i redoks svojstava jedinjenja), čime se sumira nastavni materijal o datom elementu ili podgrupa.

U „Zaključku“, na osnovu periodičnog zakona, sistematizovana su opšta svojstva nemetala i metala, razotkrivena su neka pitanja geohemije i radiohemije i ukratko obrađene metode za proučavanje neorganskih jedinjenja. Proučavanje ovih odjeljaka pomaže da se konsoliduju logičke veze nastale tokom razmatranja stvarnog materijala kursa.

Nastavni predmet iz neorganske hemije je predviđen za 140 sati u prvom i drugom akademskom semestru. Kurs prati praktična nastava (70 sati), tokom koje se studenti upoznaju sa tehnikama rješavanja računskih zadataka, te laboratorijska radionica (140 sati). Izučavanje predmeta iz neorganske hemije podrazumeva samostalan rad studenta (150 sati), polaganje kolokvijuma i pisanje testova. U svakom semestru studenti polažu laboratorijski praktični ispit i teorijski ispit.

Teorijske osnove neorganske hemije

Osnovni pojmovi i zakoni hemije. Atomsko-molekularna nauka. Klasični i moderni koncept atoma. Struktura atoma. Atomsko jezgro, nukleoni, elektroni, elektronske ljuske. Atomski broj i maseni broj. Izotopi. Hemijski elementi. Hemijska veza. Jonske i kovalentne veze. Molekule i jedinice formule.

Mol. Avogadrova konstanta. Količina supstance. Masa, zapremina i gustina materije. Atomske i molarne mase. Molarni volumen. Jedinica za atomsku masu. Relativna atomska i molekularna masa.

Hemijska individua i njene karakteristike. Homogenost materije, koncepti faze i regiona homogenosti. Karakteristična struktura. Molekularna i kristalno hemijska struktura. Osnovni koncepti hemije čvrstog stanja. Jedinična ćelija. Broadcast. Narudžba na daljinu. Pojam polimorfizma i izomorfizma. Određivanje sastava i zakon konstantnosti sastava. Zakon višestrukih odnosa. Hemijska pojedinačna i čista supstanca. Složena supstanca i hemijsko jedinjenje. Jednostavna supstanca i hemijski element. Alotropija i polimorfizam.

Hemijska simbolika. Nomenklatura neorganskih jedinjenja.

Sistem i okruženje. Zatvoreni, otvoreni i izolovani sistemi. Homogeni i heterogeni sistemi. Status sistema i parametri statusa. Stacionarna i ravnotežna stanja sistema. Procesi u sistemu i njihova klasifikacija. Intenzivni i ekstenzivni parametri države.

Koncept komponente. Načini izražavanja sastava sistema. Maseni i molski udjeli. Molarne i molalne koncentracije. Titar. Rastvorljivost. Zakon održanja mase i stanje materijalne ravnoteže. Molarna masa smjese.

Varijabilnost sistema. Koncept nezavisne komponente. Pravilo faza. Dijagram stanja pojedinačne supstance. Figurativne tačke. Fazni prelazi. Primjena faznog pravila za analizu dijagrama stanja.

Metode za određivanje atomske i molekularne mase. Eksperimentalne metode za određivanje molarne mase isparljivih tvari. Metode Regnaulta, Mayera i Dumasa. Proračun molarne mase iz zakona o plinovima. Određivanje molarne mase nehlapljivih supstanci iz koligativnih svojstava rastvora. Eksperimentalno određivanje atomskih masa. Metode zasnovane na zakonu jednostavnih volumetrijskih odnosa. Cannizzaro metoda. Masena spektrometrijska metoda. Procjena atomskih masa iz Dulongovog i Petitovog pravila.

Zakoni o gasu. Koncept idealnog gasa. Jednačina stanja idealnog gasa. Univerzalna plinska konstanta i njeno fizičko značenje. Uslovi merenja zapremine. Molarna zapremina idealnog gasa. Avogadrov zakon. Gustina i relativna gustina gasova. Jednačine Clapeyrona, Boylea i Mariottea, Gay-Lussac, Charles.

Smjese idealnih plinova. Parcijalni pritisak komponente. Zakon parcijalnih pritisaka. Zapreminski udio komponente plinske mješavine. Pritisak zasićene pare. Matematički opis eudiometra.

Stehiometrija. Hemijska varijabla i njen odnos s drugim ekstenzivnim veličinama. Višak i nedostatak reagensa. Prinos produkta reakcije. Maseni udio elementa u spoju i utvrđivanje formula supstanci. Najjednostavnija i istinita formula. Uspostavljanje sastava mješavina. Stehiometrija reakcija koje uključuju gasovite supstance. Zakon jednostavnih volumetrijskih odnosa.

Koncept ekvivalenta. Ekvivalentni broj reakcije. Ekvivalentni broj supstance i njeno fizičko značenje. Zakon ekvivalenata. Ekvivalentna masa i ekvivalentna zapremina. Ekvivalentna masa binarnog jedinjenja. Ekvivalentna (normalna) koncentracija. Stehiometrija redoks reakcija i elektrohemijskih procesa. Faradejevi zakoni. Faradejeva konstanta.

Osnove termodinamike. Predmet termodinamike i njene mogućnosti. Energija i njene vrste. Mehanička i unutrašnja energija. Toplota i rad su oblici prijenosa energije. Znakovi elementarne topline i elementarnog rada. Zavisnost toplote i rada na putu procesa. Uslovi za prenos toplote i rad. Prikaz toplote i rada kroz faktore intenziteta i kapaciteta. Koristan rad i rad na proširenju. Hemijski afinitet. Entropija. Entropija i termodinamička vjerovatnoća. Boltzmannov postulat.

Prvi zakon termodinamike, njegov sadržaj i matematički izraz. Entalpija. Toplotni efekat. Toplotni efekat pri konstantnom pritisku i konstantnoj zapremini. Toplotni kapacitet. Toplotni kapacitet pri konstantnom pritisku i konstantnoj zapremini. Ovisnost entalpije o temperaturi. Kirchhoffova jednačina. Specifični i molarni toplotni kapaciteti.

Drugi zakon termodinamike, njegov sadržaj. Fundamentalna jednadžba termodinamike. Kriterijum za spontano nastajanje procesa u izolovanim i zatvorenim sistemima.

Gibbsova funkcija i njen diferencijal. Gibbs funkcionira kao kriterij za spontano nastajanje reakcije. Gibbsova i Helmholtzova jednadžba i njeni tipovi. Fizičko značenje pojmova u Gibbs i Helmholtz jednadžbi.

Ovisnost Gibbsove funkcije o pritisku. Hemijski potencijal. Standardni hemijski potencijal. Relativni parcijalni pritisak. Standardno stanje gasa. Standardni uslovi.

Hemijska termodinamika. Primjena termodinamike na hemijske procese. Promjena ekstenzivnog svojstva tokom reakcije. Odnos između promjena termodinamičkih funkcija tijekom reakcije. Termohemijske jednadžbe i njihove linearne transformacije.

Lavoisierovi zakoni - Laplas i Hes. Proračun promjena termodinamičkih funkcija tijekom reakcije njihovih molarnih vrijednosti ovih funkcija i funkcija stvaranja i sagorijevanja. Entalpija stvaranja i entalpija sagorevanja supstanci. Posljedice iz Hessovog zakona. Primena vrednosti energetskih efekata faznih transformacija i prosečnih energija hemijskih veza u termohemijskim proračunima. Eksperimentalno određivanje toplotnih efekata kalorimetrijskom metodom. Stanje toplotne ravnoteže.

Hemijski afinitet. Jednadžba izoterme kemijske reakcije. Termodinamička konstanta hemijske ravnoteže. Jednadžba izobare reakcije. Zavisnost konstante ravnoteže o temperaturi. Izražavanje konstante ravnoteže u terminima parcijalnih pritisaka i koncentracija. Odnos između konstanti kemijske ravnoteže. Predviđanje smjera procesa iz izoterme reakcije i jednadžbe izobare. Le Chatelierov princip dinamičke ravnoteže. Proračun sastava ravnotežne smjese iz tabličnih vrijednosti termodinamičkih funkcija.

Termodinamika faznih prelaza. Zavisnost pritiska pare od temperature. Entropija faznog prelaza. Ovisnost entropije tvari o temperaturi. Apsolutna entropija materije.

Rješenja. Prave i koloidne otopine. Zasićene i nezasićene otopine. Koncentrovani i razrijeđeni rastvori.

Otapanje kao fizički i hemijski proces. Rastvorljivost tvari i njena temperaturna ovisnost. Entalpija rastvaranja, energija rešetke i entalpija rastvorljivosti.

Koligativna svojstva rješenja. Izotonični koeficijent, njegov odnos sa stepenom disocijacije. Pritisak pare iznad rastvora. Tonoskopski zakon. Povećanje tačke ključanja rastvora. Ebulioskopski zakon. Smanjenje početne tačke kristalizacije rastvarača. Krioskopski zakon. Osmoza. Osmotski pritisak. Primjena koligativnih svojstava za određivanje molarne mase tvari.

Hemijski potencijal otopljene tvari i rastvarača. Asimetrični sistem standardnih stanja. Pravi gasovi i prava rešenja. Nestalnost i aktivnost. Jedinstveni sistem standardnih stanja.

Ravnoteža gas-tečnost. Henrijev zakon i njegovo termodinamičko opravdanje. Henrijeva konstanta. Ostwald koeficijent rastvorljivosti. Bunsenov koeficijent apsorpcije.

Ravnoteža tečnost-tečnost. Nernstov zakon raspodjele i njegovo termodinamičko opravdanje. Koeficijent distribucije. Početni rastvor, ekstraktant, ekstrakt i rafinat. Koeficijent ekstrakcije. Frakcija neekstrahovane supstance. Pojedinačna i višestruka ekstrakcija, njihove karakteristične jednadžbe.

Ravnoteža čvrsto-tečnost. Dijagrami topljivosti dvokomponentnih sistema. Figurativne tačke i njihovo značenje. Dijagram topivosti sistema koji formira kontinuirani niz čvrstih rastvora. Dijagrami topljivosti eutektičkog tipa sa potpunom međusobnom nerastvorljivošću i ograničenom rastvorljivošću komponenti u čvrstom stanju. Dijagram topljivosti sistema čije komponente čine hemijsko jedinjenje. Područje homogenosti hemijskog jedinjenja. Primjena faznog pravila na analizu dijagrama fuzibilnosti. Proračun količina ravnotežnih faza i dijelova sistema. Krivulje hlađenja kao izvor dijagrama taljivosti.

Elektrolitička disocijacija. Elektroliti. Elektrolitička disocijacija i njen termodinamički opis. Konstanta i stepen disocijacije. Jaki i slabi elektroliti.

Osnovne ideje teorija kiselina i baza. Arrheniusova teorija elektrolitičke disocijacije, Franklinova teorija solvo sistema, Bronstedova i Lowryjeva teorija protona, Usanovichova teorija, Pirsonova teorija tvrdih i mekih kiselina i baza. Autoprotoliza rastvarača. Vodikov indeks.

Acid-bazna ravnoteža. Tačan i približan proračun jonskih ravnoteža. Jonske ravnoteže u otopinama jakih kiselina i baza. Jonske ravnoteže u otopinama slabih kiselina i baza. Ostwaldov zakon razblaženja. Hidroliza. Metode za pojačavanje i suzbijanje hidrolize. Jonske ravnoteže u rastvorima hidrolizirajućih soli. Konstanta i stepen hidrolize. Puferska rješenja. Jonske ravnoteže u puferskim otopinama.

Ravnoteža precipitacije-rastvaranja i njen termodinamički opis. Proizvod rastvorljivosti. Uslovi za taloženje i otapanje precipitata.

Kompleksna ravnoteža. Kompleksirajući agens i ligandi. Koordinacioni broj. Opće i stepenaste formacijske konstante. Konstanta nestabilnosti.

Primjena konstanti disocijacije, proizvoda rastvorljivosti i konstanti kompleksiranja za predviđanje mogućnosti ionskih reakcija.

Redox reakcije. Oksidacija i redukcija. Oksidant i redukcioni agens. Najvažniji oksidacioni i redukcioni agensi, proizvodi njihove hemijske transformacije u različitim sredinama. Uređenje koeficijenata u jednadžbama reakcija korištenjem metoda elektronske ravnoteže i polureakcije.

Electrochemistry. Dirigenti prve i druge vrste. Koncept elektrode i elektrodne reakcije. Klasifikacija elektroda. Potencijal elektrode. Ovisnost potencijala elektrode o koncentraciji. Nernstova jednadžba.

Elektrohemijska ćelija. Galvanska ćelija i njen termodinamički opis. EMF galvanske ćelije. Određivanje termodinamičkih funkcija iz elektrohemijskih podataka. Elektroliza. Napon razgradnje. Izrada jednadžbi za procese elektrolize. Praktična primjena elektrolize.

Kemijska kinetika i kataliza. Brzina hemijske reakcije. Mehanizam reakcije. Jednostavne i složene reakcije.

Ovisnost brzine reakcije o koncentraciji reagensa. Zakon masovne akcije. Kinetička jednadžba. Konstanta brzine hemijske reakcije. Red i molekularnost reakcija. Kinetičke krive i njihove jednadžbe.

Ovisnost brzine reakcije o temperaturi. Van't Hoffove i Arrheniusove jednačine. Temperaturni koeficijent brzine reakcije. Energija aktivacije i njeno fizičko značenje. Energetski dijagram reakcije. Predeksponencijalni faktor. Učestalost i prostorni faktori.

Kataliza i katalizatori. Homogena i heterogena kataliza. Inhibitori. Promoteri. Primjeri katalitičkih reakcija.

Kompleksne veze. Osnovni pojmovi i definicije. Kompleksna veza. Vanjska sfera. Unutrašnja sfera. Kompleksni agens (centralni atom). Ligandi (adicije). Koordinacioni broj. Dentalnost. Premosni ligandi. Klasteri.

Osnovne odredbe teorije koordinacije A. Wernera. Glavne i sekundarne valencije.

Klasifikacija složenih spojeva. Klasifikacija prema naboju unutrašnje sfere. Neutralni, kationski i anjonski kompleksi. Klasifikacija prema prirodi liganda. Aqua kompleksi, spojevi amonijaka, hidroksi kompleksi, kiseli kompleksi, karbonili, kompleksi miješanih liganda. Klasifikacija prema broju centralnih atoma u unutrašnjoj sferi. Mononuklearni i multinuklearni kompleksi. Posebne grupe kompleksnih jedinjenja. Kelati, dvostruke soli, izopoli spojevi, heteropoli spojevi.

Izomerizam kompleksnih jedinjenja. Strukturni izomerizam. Intersferni izomerizam (jonizacija, hidratacija, molekularni (solvatni) izomerizam). Ligand izomerizam (ligand izomerizam, izomerizam veze (soli)). Koordinacioni izomerizam (metamerizam i polimerizacija). Prostorni izomerizam (geometrijski i optički izomerizam).

Nomenklatura kompleksnih jedinjenja. Trivijalna i sistematska nomenklatura. Pravila za formiranje naziva kationskih, neutralnih i anjonskih kompleksa. Indikacija broja liganada, prirode liganda i oksidacionog stanja centralnog atoma. Indikacija broja kompleksnih liganada. Indikacija premošćivanja liganada i liganada koordiniranih od strane nekoliko atoma. Kompilacija sistematskih naziva složenih jedinjenja.

Termodinamička i kinetička stabilnost kompleksa. Stabilni i nestabilni kompleksi. Inertni i labilni kompleksi. Rasprava o termodinamičkoj stabilnosti kompleksa sa stanovišta teorije tvrdih i mekih kiselina i baza.

Priroda hemijskih veza u kompleksnim jedinjenjima. Osnovne ideje metode valentne veze, teorije kristalnog polja, molekularne orbitalne metode i teorije polja liganda. Metodološki značaj teorije strukture složenih jedinjenja.

Predviđanje strukture i svojstava kompleksnih jedinjenja sa stanovišta metode valentne veze. Određivanje elektronske konfiguracije centralnog atoma. Eksterni orbitalni i intraorbitalni kompleksi. Kompleksi visokog i niskog okretanja. Uloga prirode liganda u formiranju eksterno-orbitalnih i intraorbitalnih kompleksa. Predviđanje kinetičke stabilnosti kompleksa. Klasifikacija kompleksnog spoja na vanjske orbitalne i intraorbitalne komplekse. Predviđanje koordinacionog broja, vrste hibridizacije i geometrijskog oblika kompleksa i njegovih magnetnih svojstava.

Predviđanje strukture i svojstava kompleksnih jedinjenja sa stanovišta teorije kristalnog polja. Predviđanje relativnog rasporeda orbitala centralnog atoma u polju liganada oktaedarske, tetraedarske i kvadratne planarne simetrije. Parametar razdvajanja. Spektrohemijske serije. Procjena veličine cijepanja d- podnivo centralnog atoma. Punjenje razdvojenog nivoa elektronima u slučaju liganda jakog i slabog polja. Predviđanje boje kompleksnog spoja iz vrijednosti parametra cijepanja. Predviđanje ponašanja kompleksa u magnetnom polju. Energija stabilizacije kristalnog polja (CFE). Proračun ESC za oktaedarske i tetraedarske komplekse formirane ligandima visokog i slabog polja. Predviđanje kinetičke stabilnosti kompleksa sa stanovišta teorije kristalnog polja.

Helatni kompleksi. Efekat helacije. Pravilo ciklusa. Primjeri kelirajućih liganada. Unutarkompleksne veze.

π-kompleksi. Formiranje koordinacionih veza u π-kompleksima. Primjeri π-kompleksa. π-Dative interakcija na primjeru ferocena i bis-(benzen)hroma.

Hemijske reakcije koje uključuju kompleksna jedinjenja. Reakcije kretanja liganada između vanjske i unutrašnje sfere. Disocijacija kompleksnih jedinjenja u spoljašnjoj i unutrašnjoj sferi. Stepenaste i opće (pune) formacijske konstante. Konstanta nestabilnosti. Proračun ionskih ravnoteža u rastvorima kompleksnih jedinjenja. Reakcije supstitucije liganda. Disocijativni i asocijativni mehanizmi supstitucije. Predstavljanje složenih procesa disocijacije kao procesa zamjene liganada molekulima vode. Stereohemija supstitucijskih procesa u kvadratnim i oktaedarskim kompleksima. Fenomen trans uticaja. Niz trans uticaja. Predviđanje strukture supstitucijskih proizvoda iz perspektive ideja o trans-utjecaju. Preraspodjela liganada i formiranje mješovitih kompleksa. Intramolekularne transformacije kompleksnog spoja. Hemijske transformacije koordiniranih liganada. Protonacija i deprotonacija liganda. Hidroksolacija i njene posljedice. Prevazilaženje hidroksolacije u kiselim i alkalnim sredinama. Izomerizacija liganada. Reakcije adicije, umetanja i kondenzacije s organski koordiniranim ligandom. Kataliza metalnih kompleksa. Redox transformacije centralnog atoma. Utjecaj prirode liganda na vrijednosti redoks potencijala transformacija centralnog atoma.

Značaj kompleksnih jedinjenja u prirodi, tehnologiji, poljoprivredi, medicini.

Neorganska hemija opisuje svojstva i ponašanje neorganskih jedinjenja, uključujući metale, minerale i organometalna jedinjenja. Dok organska hemija proučava sva jedinjenja koja sadrže ugljenik, neorganska hemija pokriva preostale podskupove drugih jedinjenja. Postoje i tvari koje istovremeno proučavaju obje grane hemije, na primjer, organometalna jedinjenja koja sadrže metal ili metaloid vezan za ugljik.

Neorganska hemija se može podijeliti u nekoliko pododjeljaka:

• područja proučavanja neorganskih spojeva, na primjer, soli ili njihovih jonskih spojeva;
• geohemija - proučavanje hemije prirodnog okruženja Zemlje, što je od velikog značaja za razumevanje planete ili upravljanje njenim resursima;
• ekstrakcija neorganskih supstanci (metalne rude) za industriju;
• bioanorganska hemija - proučavanje pojedinačnih elemenata (prirodnih fosila) koji su neophodni za život i formiraju važne biološke molekule uključene u biološke sisteme, kao i razumevanje hemije toksičnih supstanci;
• sintetička hemija proučava supstance koje se mogu dobiti ili pročistiti bez sudjelovanja prirode kroz sintezu u industrijskim postrojenjima ili laboratorijima;
• Industrijska hemija je rad sa supstancama u raznim velikim procesima ili istraživačkim područjima.

Gdje se koristi neorganska hemija?

Neorganska jedinjenja se koriste kao katalizatori, pigmenti, premazi, surfaktanti, lekovi, goriva i drugi proizvodi koje koristimo svakodnevno. Često imaju visoke tačke topljenja i specifična svojstva visoke ili niske električne provodljivosti što ih čini korisnim za određene svrhe.

Na primjer:

• Amonijak je izvor dušika u đubrivu i također je glavna anorganska kemikalija koja se koristi u proizvodnji najlona, ​​vlakana, plastike, poliuretana (koristi se u čvrstim premazima otpornim na kemikalije, ljepila, pjene), hidrazina (koristi se u proizvodnji raketnog goriva) i eksplozivi ;
• hlor se koristi u proizvodnji polivinilhlorida (za izradu cevi, odeće, nameštaja), agrohemikalija (đubriva, insekticidi), kao i farmaceutskih i hemikalija za prečišćavanje ili sterilizaciju vode;
• Titanov dioksid se koristi u obliku bijelog praha u proizvodnji pigmenta boja, premaza, plastike, papira, mastila, vlakana, hrane i kozmetike. Titanijum dioksid takođe ima dobra svojstva otpornosti na UV zračenje, što ga čini korisnim u proizvodnji fotokatalizatora.

Neorganska hemija je veoma praktična naučna i kućna grana. Za privredu zemlje posebno je važna proizvodnja sumporne kiseline, koja je jedan od najvažnijih elemenata koji se koriste kao industrijska sirovina.

Šta studirate iz neorganske hemije?

Stručnjaci iz oblasti neorganske hemije imaju širok spektar aktivnosti, od ekstrakcije sirovina do stvaranja mikročipova. Njihov rad se zasniva na razumijevanju ponašanja i traženju analoga neorganskih elemenata. Glavni zadatak je naučiti kako se ovi materijali mogu mijenjati, podijeliti i koristiti. Rad neorganskih hemičara uključuje razvoj metoda za dobijanje metala iz otpada i analizu iskopanih ruda na molekularnom nivou. Ukupni naglasak je na ovladavanju odnosima između fizičkih svojstava i funkcija.

Individualni pristup cijenama za svakog klijenta!

Neorganska hemija- grana hemije koja se bavi proučavanjem strukture, reaktivnosti i svojstava svih hemijskih elemenata i njihovih neorganskih jedinjenja. Ovo područje pokriva sva hemijska jedinjenja osim organskih (klasa jedinjenja koja uključuje ugljenik, sa izuzetkom nekoliko jednostavnih jedinjenja, koja se obično klasifikuju kao neorganska). Razlika između organskih i neorganskih jedinjenja koja sadrže ugljenik je, prema nekim idejama, proizvoljna.Neorganska hemija proučava hemijske elemente i jednostavne i složene supstance koje oni formiraju (osim organskih jedinjenja). Omogućava izradu materijala najnovije tehnologije. Broj neorganskih supstanci poznatih u 2013. godini približava se 400 hiljada.

Teorijska osnova neorganske hemije je periodični zakon i periodični sistem D. I. Mendeljejeva zasnovan na njemu. Najvažniji zadatak neorganske hemije je razvoj i naučno utemeljenje metoda za stvaranje novih materijala sa svojstvima neophodnim za savremenu tehnologiju.

U Rusiji istraživanja u oblasti neorganske hemije sprovodi Institut za neorgansku hemiju po imenu. A. V. Nikolaev SB RAS (Institut za hemiju SB RAS, Novosibirsk), Institut za opštu i neorgansku hemiju im. N. S. Kurnakova (IGNKh RAS, Moskva), Institut za fizičko-hemijske probleme keramičkih materijala (IFKhPKM, Moskva), Naučno-tehnički centar „Supertvrdi materijali“ (STC SM, Troitsk) i niz drugih institucija. Rezultati istraživanja se objavljuju u časopisima (Journal of Inorganic Chemistry, itd.).

Istorija definicije

Istorijski gledano, naziv anorganska hemija dolazi od ideje o dijelu hemije koji se bavi proučavanjem elemenata, spojeva i reakcija supstanci koje ne stvaraju živa bića. Međutim, od sinteze uree iz neorganskog jedinjenja amonijum cijanata (NH 4 OCN), koju je 1828. godine izvršio istaknuti nemački hemičar Friedrich Wöhler, granice između supstanci nežive i žive prirode su izbrisane. Dakle, živa bića proizvode mnogo neorganskih supstanci. S druge strane, gotovo sva organska jedinjenja mogu se sintetizirati u laboratoriju. Međutim, podjela na različite oblasti hemije je kao i do sada relevantna i neophodna, budući da se mehanizmi reakcija i struktura supstanci u neorganskoj i organskoj hemiji razlikuju. To olakšava sistematizaciju istraživačkih metoda i metoda u svakoj industriji.