WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 18 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Р.Б. НИКОЛАЕВА, А.С. КАЗАЧЕНКО ПРАКТИКУМ ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ Часть I Учебное пособие Издание третье Красноярск 2007 2 УДК 546 (076.5) ББК 24.1я73 Н 63 Рецензент: кафедра неорганической и аналитической химии КГАЦМиЗ; канд.

хим. наук, ст. препод. кафедры довузовской подготовки КГАЦМиЗ Бендерская Л.А.

Николаева Раиса Борисовна, Казаченко Анна Семеновна Практикум по неорганической химии : учебное пособие. Часть 1 / Сибирский федеральный университет. – Красноярск: Сибирский федеральный университет (3-е изд.), 2007 – 122 с., ил.

Данная работа является второй из четырех частей учебно-методического пособия по химии для студентов первого курса специальности «Химия». Представляет собой краткое изложение некоторых положений общей и неорганической химии, знание которых необходимо при выполнении практических заданий и которые помогают более глубоко осмыслить результаты проделанного эксперимента.

В первой главе излагаются основные номенклатурные правила ИЮПАК, которые следует использовать при построении современных названий неорганических веществ; для сравнения даны также их традиционные названия, поскольку они широко используются в литературе по химии. Приводятся разные типы классификации неорганических веществ.

Подробно, с необходимыми пояснениями, описывается техника лабораторных занятий и техника безопасности при работе в химической лаборатории. Указаны меры первой помощи при возможных несчастных случаях.

Пособие включает методические указания к лабораторным работам, составленные таким образом, чтобы каждый опыт имел практический результат, который студент должен проверить у преподавателя. Это позволяет контролировать качество выполнения эксперимента.

Используя несложное оборудование, студенты на практике могут проводить оценочные определения значений молярной массы эквивалентов, энергии активации, тепловых эффектов химических процессов, констант равновесия и др. и затем, сравнивая со справочными данными, должны находить причины возможных расхождений.

В конце каждой темы приведены вопросы для семинара, проводимого с целью проверки знаний студентов по теме предстоящей лабораторной работы.

Данное пособие может быть рекомендовано преподавателям химии в качестве методической разработки.

© Р.Б. Николаева, А.С. Казаченко, ISBN 5-7638-0054-СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙОВП – окислительно-восстанови-тельный пог – степень гидролиза тенциал H-связь – водородная связь ОВР – окислительно-восстанови-тельная реакция L – лиганды Пr - произведение реакции NA – число Авогадро Пп.о. - произведение полуреакции окисления а.е.м. – атомная единица массы ПР – произведение растворимости а.к. – активированный комплекс разл. – разлагается б/в – безводный РЗЭ – редкоземельные элементы б/ц - бесцветный сплав. - сплавление В – валентность ст.ок. – степень окисления взрыв. - взрывает ст.у. – стандартные условия ДЭС – двойной электрический слой т.кип – температура кипения жидк. – жидкость т.пл. – температура плавления ИПВ – исходные простые вещества т.разл. – температура разложения КС – комплексное соединение ТКП – теория кристаллического поля к.ч. – координационное число ТЭД – теория электролитической диссоциации ХС – химические связи K – константа диссоциации d K – термодинамическая константа рав- ц.а. – центральный атом a новесия ЩЗМ – щелочноземельные металлы Kв - ионное произведение воды ЩМ – щелочные металлы Kг – константа гидролиза конц. – концентрированный Э.О. – электроотрицательность М – металл ЭСКП – энергия стабилизации кристаллическим полем мас. – массовые ОВП – окислительно-восстанови-тельный потенциал МВС – метод валентных связей ОВР – окислительно-восстанови-тельная реакция МГВС – метод гипервалентных связей Пr - произведение реакции ММВ – межмолекулярные взаимодействия Пп.о. - произведение полуреакции окисления ММО – метод молекулярных орбиталей ПР – произведение растворимости ММС – межмолекулярные связи разл. – разлагается МО – молекулярная орбиталь РЗЭ – редкоземельные элементы н.у. – нормальные условия сплав. - сплавление НЭП – несвязывающая электронная пара ст.ок. – степень окисления об.у. – обычные условия ст.у. – стандартные условия Часть условных обозначений дана в приложении 1.

ВВЕДЕНИЕ Лабораторные работы в I семестре проводятся традиционно под контролем преподавателя и лаборанта. Опыты студенты делают группами по 2-3 человека (со сменой рабочих мест по правилу «вертушки», если это требуется для более рационального использования оборудования).

В учебной лаборатории (в настенных полках с подвижными стеклами) расположена выставка химической посуды с указанием ее названий, чтобы помочь студентам правильно ее применять при выполнении опытов по методическим указаниям.

Кроме того, на первом занятии, используя данную выставку, преподаватель рассказывает студентам о назначении химической посуды и технике обращения с нею.

Перед каждой лабораторной работой преподаватель проводит со студентами семинар в форме собеседования (в течение 1-2 часов), в ходе которого выясняет подготовку их по теме занятия.

После выполнения лабораторной работы студенты должны получить зачет по предыдущему практическому занятию. Вопросы для собеседования на семинаре и получения зачетов по каждой теме приведены после методических указаний к соответствующей лабораторной работе. Даны также вопросы к двум коллоквиумам, которые запланированы на I семестр. Отметим, что основной теоретический материал, необходимый при подготовке к коллоквиумам, кратко изложен в первой части учебного пособия – [8]1.



Здесь и далее в квадратных скобках указан порядковый номер в списке основной литературы, приведенном в конце данного пособия.

Таблица 1. Календарный план практических занятий № недели Содержание семинара Тема лабораторной работы 1 Номенклатура веществ Техника безопасности Формула вещества Химическая посуда Общие понятия химии Техника лабораторных работ 2 Эквивалент. Моль Определение молярной массы эквиМолярная масса валентов металла 3 Способы выражения состава Приготовление растворов раствора 4 Термодинамика Термохимия 5 Равновесие. Принцип Ле-Шателье. Контрольная работа №(эквивалент, способы выражения состава раствора) 6 Кинетика химических реакций 7 Растворимость. ПР 8 Коллоквиум I (термодинамика, кинетика) 9 Диссоциация, рН, буферные рас- Электролитическая диссоциация творы. Гидролиз солей 10 Общие свойства растворов Гидролиз солей 11 Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) 12 Электрохимия 13 Комплексные соединения. Контрольная работа №2 (растворы, ОВР) 14 Строение атома, химическая – связь 15 Коллоквиум II (строение атома, химическая связь) 16 Диаграммы состояния Очистка веществ веществ 17 Итоговый семинар ПРИМЕЧАНИЕ: Если семестр имеет 18 недель, то на 11 неделе дополнительно проводится семинар и лабораторная работа по коллоидной химии.

НОМЕНКЛАТУРА И КЛАССИФИКАЦИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Вводная часть Во времена алхимии и следующего этапа – «пневматической» химии (период открытия и изучения газов) названия веществам давали по их свойствам, а также по применению, по месту нахождения, по сырью, из которого они были выделены, или по именам авторов, получивших их впервые. Например: водород, соль Глаубера (Na2SO4 10H2O ), берлинская лазурь (KFe[Fe(CN)6 ]) и др.

Однако новые исследования в области химии, а также потребность в справочной литературе, выдвинули проблему создания рациональной номенклатуры, которая и была разработана в 1787 г. Комиссией1 Парижской Академии наук.

По новой номенклатуре для наименования химического соединения предлагалось брать корни греческого или латинского названия его составных частей, а если элемент образует несколько соединений одного класса, то в названии изменяли суффиксы (например, сульфит и сульфат натрия). В России рациональную номенклатуру впервые применил академик Севергин (русский химик, минералог) в своей книге «Пробирное искусство» (1801 г.). Решающий вклад в оформление русской номенклатуры неорганических веществ внес Д.И. Менделеев в своем учебнике «Основы химии» (8 изданий на протяжении 1869-1906 гг.).

В 1957 г. Международный союз по чистой и прикладной химии (ИЮПАК) в соответствии с требованиями теории и практики разработал новые, более унифицированные правила номенклатуры неорганических соединений СИ (системы2 интернациональной), которые были расширены и уточнены в 1971 и в 1977 гг.

Цель номенклатуры ИЮПАК – стандартизировать названия химических веществ в такой степени, чтобы по ним можно было составлять стехиометрические формулы, отражающие состав и отчасти строение данного вещества.

Отметим, что систематическая номенклатура ИЮПАК оказалась сложной для машинной обработки и поэтому наряду с ней создана и успешно развивается номенклатура «Chemical

Abstract

Service» (CAS). Регистрационная система, основанная на номенклатуре CAS, позволяет идентифицировать вещество по структуре и присваивать ему кодовый регистрационный номер, выраженный тремя группами цифр3.

В комиссию входили Л. Гитон де Морво, К. Бертолле, А. Фуркуруа и А. Лавуазье.

Поэтому названия веществ (и номенклатура) называются систематическими.

Пакет химических программ ACDLABS (http://www.acdlabs.com) создает за считанные минуты систематическое название по структурной формуле вещества.

Номенклатура неорганических соединений ИЮПАК Общие сведения Любая химическая номенклатура включает формулы веществ и их названия.

Переход от химических формул к названиям определяется системой номенклатурных правил. По правилам ИЮПАК каждое вещество получает в соответствии с его формулой систематическое название, полностью отражающее его состав.

Для ограниченного числа наиболее распространенных веществ эти правила разрешают использовать исторически сложившиеся (традиционные) названия: карбонат, сульфат и др. (табл. 3), которые, однако, требуют дополнительного запоминания, т.к. не дают точного представления о составе; допускается также использование небольшого числа специальных названий – вода, аммиак, гидразин и некоторые другие.

Систематические названия простых веществ Простые вещества называют так же, как и соответствующие химические элементы (исключение составляет углерод). Для аллотропных форм простых веществ, имеющих молекулярную структуру, в названиях указывают число атомов в молекуле с помощью греческих числовых приставок:

1 – моно 5 – пента 9 – нона 2 – ди 6 – гекса 10 – дека 3 – три 7 – гепта 11 – ундека 4 – тетра 8 – окта 12 – додека Числительные более 12 указываются арабскими цифрами через дефис и читаются как количественные числительные. Неопределенное число атомов обозначается приставкой – поли. Для твердых полиморфных модификаций допускается их обозначение греческими буквами: альфа ( ), бета ( ), гамма ( ), дельта ( ) и т.д., начиная с низкотемпературной модификации.

Примеры систематических названий простых веществ приведены ниже (в скобках даны традиционные названия).

Н – моноводород (атомарный водород), H2 – диводород (молекулярный водород), O3 – трикислород (озон), P4 – тетрафосфор (белый фосфор), Pn – полифосфор (черный фосфор), S8 – цикло-октасера (кристаллическая сера, построенная из циклических молекул S8 ), - S – -cера (сера ромбическая), - S – -сера (сера моноклинная), Sn – катена-полисера (сера пластическая, построенная из полимерных цепей), Sам. – cера аморфная.





Названия простых ионов Систематическое название простых т.е. одноэлементных катионов строится из слова «катион» в именительном падеже и русского названия элемента в родительном падеже, если катион одноатомный. В случае необходимости в скобках указывают заряд катиона римской цифрой (поскольку он совпадает со ст.ок. элемента). Например: H+ – катион водорода, Fe2+ - катион железа(II) (читается катион железа два), Fe3+ - катион железа(III), Al3+ – катион алюминия.

Если катион многоатомный, то числовой приставкой указывается число атомов, а заряд иона – арабской цифрой со знаком «+» (плюс) – по способу Эванса+ Бассета. Например, H2 – катион диводорода (1+) (читается: катион диводорода один + плюс), Hg2+ – катион диртути (2+), O2 - катион дикислорода (1+) (последний в литературе называют также катионом оксигенила).

Систематические названия одноэлементных анионов строятся из корня латинского названия элемента, суффикса «-ид» и слова «ион» (через дефис). Например, H- - гидрид-ион, N3- - нитрид-ион.

Изменения в названии при переходе к многоатомным анионам аналогичны изложенным для катионов, например: S2- - дисульфид(2-)-ион, I3 - трииодид(1-)ион.

Распространенным анионам вместо систематических присвоены специальные - названия: C2- - ацетиленид-ион, O2- - пероксид-ион, O2 - надпероксид-ион, O3 - 2 озонид-ион, N3 - азид-ион.

Названия сложных катионов и анионов Названия сложных (двух- и более элементных) ионов строятся по принципам номенклатуры комплексов1 [8] (к ним относится, например, BF4 ), в которых различают центральный атом (ц.а.) и атомы или молекулы, или ионы, связанные с ним, т.е. лиганды2 (L). В нашем примере ц.а. это катион бора(III), а L – фторид-анионы.

Название комплексного иона начинается с названия лигандов (см. табл. 2) с указанием количества одинаковых L численной приставкой. При наличии различных лигандов их перечень, если они одноатомны, идет в соответствии с уменьшением электроотрицательности (по формуле - справа налево).

Если лиганды многоатомны, то вначале в формуле записываются положительно заряженные L, затем нейтральные и, наконец, отрицательно заряженные. Внутри группы расположение многоатомных лигандов соответствует электроотрицательности элемента первого в формуле L (а при одинаковых первых – второго). В табл. лиганды расположены в порядке записи их в формуле комплексного соединения (слева направо).

После перечня L идет название ц.а. - русское в случае комплексных катионов, а в случае комплексных анионов – с использованием корня латинского названия и - добавлением суффикса «-ат». Например, BF4 – тетрафтороборат-ион, HF2 - дифторогидрогенат-ион, [Al(H2O)6 ]3+ - катион гексаакваалюминия. Если нужно, указывается степень окисления центрального атома (в скобках римской цифрой). Например:

[Ti (H2O)6 ]3+ – катион гексаакватитана(III), Hg2Cl+ - катион хлородиртути(I), [Fe(OH)6]4- - гексагидроксоферрат(II)-ион.

От лат. «complex» - сложный.

От лат. «liqare» – связывать, соединять.

Таблица 2. Названия некоторых лигандов гидро H+ H2O аква CO карбонил C2H4 этилен NH3 аммин NO нитрозил гидридо H- циано CN- тиоциано (родано) CNS- оксалато C2O2- тио S2- сульфато SO2- иодо I- бромо Br- хлоро Cl- нитридо N3- нитро NO2 (связь с ц.а. через N) нитрито ONO- (связь с ц.а. через O) нитрато NOоксо O2- пероксо O2- гидроксо OH- фторо F- Некоторым многоатомным катионам и анионам вместо систематических названий даны специальные:

+ N2H5 - катион гидразиния (1+), OH- – гидроксид-ион, N2H2+ - катион гидразиния (2+), CN- - цианид-ион, NH3OH+ - катион гидроксиламиния, CN2- - цианамид-ион, VO2+ - катион ванадила, NH2- - имид-ион, NO+ - катион нитрозила, NH2 - амид-ион, + NO2 - катион нитронила, NO- - нитрозид-ион.

Катионы, образованные элементами с водородом и включающие большее число атомов водорода, чем требуется по правилу нейтральности, носят групповое название – ониевые катионы. Их специальные названия:

H2F+ - катион фторония, PH+ - катион фосфония, H3O+ - катион оксония1, AsH+ - катион арсония, Частица H3O+ - обычно называется катионом гидроксония.

NH+ - катион аммония, SbH+ - катион стибония.

4 Ониевые катионы, в которых атомы водорода замещены на атомы других эле+ ментов, называют соответственно: NF4 – катион тетрафтораммония, PCl+ – катион тетрахлорфосфония.

Названия сложных веществ Химическая формула сложного вещества включает в себя реальный катион (или условную положительно заряженную составляющую) и реальный анион (или условную отрицательно заряженную составляющую), причем катион в формуле ставится на первое место, анион – на второе. (Исключение: NH2OH, NH3 и N2H4 ). Если катионов или анионов несколько, то первым пишется ион менее электроотрицательного элемента, например: KNaCl2, NaNH4Cl2 1, BiClO, Ba2 (SeO4 )(SO4 ).

Названия отрицательно и положительно заряженных составляющих в сложных веществах строятся, как и названия свободных ионов, лишь слова «ион» и «катион» опускаются.

Составлять систематическое название сложного вещества, например, Mn2Oможно двумя способами:

1) используя числовые приставки: гептаоксид димарганца;

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 18 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.