صفحه اصلی

نماهای شیشه ای

نحوه ایجاد فرمول ساختاری اسیدها فرمول های اسیدی فرمول های شیمیایی اسیدها

7. اسیدها. نمک. رابطه بین طبقات مواد معدنی

7.1. اسیدها

اسیدها الکترولیت هایی هستند که با تفکیک آنها فقط کاتیون های هیدروژن H + به عنوان یون های دارای بار مثبت (به طور دقیق تر، یون های هیدرونیوم H 3 O +) تشکیل می شوند.

تعریف دیگر: اسیدها مواد پیچیده ای هستند که از یک اتم هیدروژن و بقایای اسید تشکیل شده اند (جدول 7.1).

جدول 7.1

فرمول ها و نام برخی از اسیدها، باقی مانده های اسید و نمک ها

فرمول اسیدی	نام اسید	باقی مانده اسید (آنیون)	نام نمک ها (متوسط)
HF	هیدروفلوریک (فلوریک)	F -	فلوراید
HCl	هیدروکلریک (کلریدریک)	Cl -	کلریدها
HBr	هیدروبرومیک	Br−	برومیدها
سلام	هیدرویدید	من -	یدیدها
H2S	سولفید هیدروژن	S 2-	سولفیدها
H2SO3	گوگردی	SO 3 2 -	سولفیت ها
H2SO4	سولفوریک	SO 4 2 -	سولفات ها
HNO2	نیتروژن دار	NO2-	نیتریت ها
HNO3	نیتروژن	NO 3 -	نیترات ها
H2SiO3	سیلیکون	SiO 3 2 -	سیلیکات ها
HPO 3	استعاره	PO 3 -	متافسفات ها
H3PO4	ارتوفسفریک	PO 4 3 -	ارتوفسفات ها (فسفات ها)
H4P2O7	پیروفسفریک (بی فسفریک)	P 2 O 7 4 -	پیروفسفات ها (دی فسفات ها)
HMnO4	منگنز	MnO 4 -	پرمنگنات ها
H2CrO4	کروم	CrO 4 2 -	کرومات ها
H2Cr2O7	دو کروم	Cr 2 O 7 2 -	دی کرومات ها (بی کرومات ها)
H2SeO4	سلنیوم	SeO 4 2 -	سلنات
H3BO3	بورنایا	BO 3 3 −	Ortoborates
HClO	هیپوکلری	ClO –	هیپوکلریت ها
HClO2	کلرید	ClO2-	کلریت ها
HClO3	کلردار	ClO3-	کلرات ها
HClO4	کلر	ClO 4 -	پرکلرات ها
H2CO3	زغال سنگ	CO 3 3 -	کربنات ها
CH3COOH	سرکه	CH 3 COO -	استات ها
HCOOH	مورچه	HCOO -	فرمیات می کند

در شرایط عادیاسیدها می توانند جامد (H 3 PO 4 , H 3 BO 3 , H 2 SiO 3 ) و مایعات ( HNO 3 , H 2 SO 4 , CH 3 COOH ) باشند. این اسیدها می توانند هم به صورت مجزا (100 درصد) و هم به صورت محلول های رقیق و غلیظ وجود داشته باشند. به عنوان مثال، H 2 SO 4 , HNO 3 , H 3 PO 4 , CH 3 COOH هم به صورت مجزا و هم به صورت محلول شناخته می شوند.

تعدادی از اسیدها فقط در محلول ها شناخته می شوند. اینها همه هالیدهای هیدروژن (HCl، HBr، HI)، سولفید هیدروژن H 2 S، سیانید هیدروژن (HCN هیدروسیانیک)، کربنیک H 2 CO 3، اسید سولفوردار H 2 SO 3 هستند که محلول های گازهای موجود در آب هستند. به عنوان مثال، اسید کلریدریک مخلوطی از HCl و H 2 O، اسید کربنیک مخلوطی از CO 2 و H 2 O است. واضح است که استفاده از عبارت "محلول اسید کلریدریک" نادرست است.

بیشتر اسیدها در آب محلول هستند. اکثریت قریب به اتفاق اسیدها دارای ساختار مولکولی هستند. نمونه هایی از فرمول های ساختاری اسیدها:

در اکثر مولکول های اسید حاوی اکسیژن، همه اتم های هیدروژن به اکسیژن پیوند دارند. اما استثناهایی وجود دارد:

اسیدها بر اساس تعدادی ویژگی طبقه بندی می شوند (جدول 7.2).

جدول 7.2

طبقه بندی اسیدها

علامت طبقه بندی	نوع اسید	نمونه ها
تعداد یون های هیدروژن که پس از تفکیک کامل یک مولکول اسید تشکیل می شوند	تک پایه	HCl، HNO3، CH3COOH
	دی بیسیک	H2SO4، H2S، H2CO3
	تری بیسیک	H3PO4، H3AsO4
وجود یا عدم وجود اتم اکسیژن در یک مولکول	حاوی اکسیژن (هیدروکسیدهای اسیدی، اکسواسیدها)	HNO2، H2SiO3، H2SO4
وجود یا عدم وجود اتم اکسیژن در یک مولکول	بدون اکسیژن	HF، H2S، HCN
درجه تفکیک (قدرت)	قوی (الکترولیت های کاملاً متمایز و قوی)	HCl، HBr، HI، H2SO4 (رقیق شده)، HNO3، HClO3، HClO4، HMnO4، H2Cr2O7
درجه تفکیک (قدرت)	ضعیف (الکترولیت های نیمه تفکیک شده، ضعیف)	HF، HNO 2، H 2 SO 3، HCOOH، CH 3 COOH، H 2 SiO 3، H 2 S، HCN، H 3 PO 4، H 3 PO 3، HClO، HClO 2، H 2 CO 3، H 3 BO 3، H 2 SO 4 (conc)
خواص اکسیداتیو	عوامل اکسید کننده ناشی از یون های H + (اسیدهای غیر اکسید کننده مشروط)	HCl، HBr، HI، HF، H 2 SO 4 (dil)، H 3 PO 4، CH 3 COOH
	عوامل اکسید کننده ناشی از آنیون (اسیدهای اکسید کننده)	HNO 3، HMnO 4، H 2 SO 4 (مجموع)، H 2 Cr 2 O 7
	عوامل کاهنده ناشی از آنیون	HCl، HBr، HI، H2S (اما نه HF)
پایداری حرارتی	فقط در راه حل ها وجود دارد	H 2 CO 3، H 2 SO 3، HClO، HClO 2
	با حرارت دادن به راحتی تجزیه می شود	H 2 SO 3، HNO 3، H 2 SiO 3
	از نظر حرارتی پایدار است	H 2 SO 4 (conc)، H 3 PO 4

تمام خواص شیمیایی کلی اسیدها به دلیل وجود کاتیون های هیدروژن اضافی H + (H 3 O +) در محلول های آبی آنها است.

1. محلول های آبی اسیدها به دلیل زیاد بودن یون های H+ رنگ لیتموس ویولت و متیل نارنجی را به قرمز تغییر می دهند (فنول فتالئین تغییر رنگ نمی دهد و بی رنگ می ماند). در محلول آبی اسید کربنیک ضعیف، تورنسل قرمز نیست، اما یک محلول روی یک رسوب اسید سیلیسیک بسیار ضعیف رنگ نشانگرها را تغییر نمی دهد.

2. اسیدها با اکسیدهای بازی، بازها و هیدروکسیدهای آمفوتریک، هیدرات آمونیاک برهم کنش دارند (به فصل 6 مراجعه کنید).

مثال 7.1.

برای انجام تبدیل BaO → BaSO 4 می توانید از: الف) SO 2 استفاده کنید. ب) H 2 SO 4; ج) Na 2 SO 4; د) SO 3.

راه حل. تبدیل را می توان با استفاده از H 2 SO 4 انجام داد:

BaO + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + H 2 O

BaO + SO 3 = BaSO 4

Na 2 SO 4 با BaO واکنش نمی دهد و در واکنش BaO با SO 2 سولفیت باریم تشکیل می شود:

BaO + SO 2 = BaSO 3

پاسخ: 3).

3. اسیدها با آمونیاک و محلول های آبی آن واکنش داده و نمک های آمونیومی را تشکیل می دهند:

HCl + NH 3 = NH 4 Cl - کلرید آمونیوم.

H 2 SO 4 + 2NH 3 = (NH 4) 2 SO 4 - سولفات آمونیوم.

4. اسیدهای غیر اکسید کننده با فلزات واقع در سری فعالیت تا هیدروژن واکنش می دهند و نمک تشکیل می دهند و هیدروژن آزاد می کنند:

H 2 SO 4 (رقیق شده) + Fe = FeSO 4 + H 2

2HCl + Zn = ZnCl 2 = H 2

برهمکنش اسیدهای اکسید کننده (HNO 3, H 2 SO 4 (conc)) با فلزات بسیار خاص است و هنگام مطالعه شیمی عناصر و ترکیبات آنها مورد توجه قرار می گیرد.

5. اسیدها با نمک ها تعامل دارند. واکنش چند ویژگی دارد: الف) در بیشتر موارد، هنگام تعامل بیشتراسید قوی

با نمک اسید ضعیف تر، نمک اسید ضعیف تشکیل می شود و اسید ضعیف یا به قول خودشان اسید قوی تر جایگزین اسید ضعیف تر می شود. سری کاهش قدرت اسیدها به این صورت است:

نمونه هایی از واکنش های رخ داده:

2HCl + Na 2 CO 3 = 2 NaCl + H 2 O + CO 2

H 2 CO 3 + Na 2 SiO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 SiO 3 ↓

2CH 3 COOH + K 2 CO 3 = 2CH 3 COOK + H 2 O + CO 2

3H 2 SO 4 + 2K 3 PO 4 = 3K 2 SO 4 + 2H 3 PO 4

با یکدیگر تعامل نکنید، به عنوان مثال، KCl و H 2 SO 4 (رقیق شده)، NaNO 3 و H 2 SO 4 (رقیق شده)، K 2 SO 4 و HCl (HNO 3، HBr، HI)، K 3 PO 4 و H 2 CO 3، CH 3 COOK و H 2 CO 3 .

ب) در برخی موارد، اسید ضعیف‌تر، اسید قوی‌تر را از نمک جابجا می‌کند:

CuSO 4 + H 2 S = CuS↓ + H 2 SO 4

3AgNO 3 (dil) + H 3 PO 4 = Ag 3 PO 4 ↓ + 3HNO 3.

چنین واکنش هایی زمانی امکان پذیر است که رسوبات نمک های حاصل در اسیدهای قوی رقیق حاصل (H2SO4 و HNO3) حل نشوند.

ج) در صورت تشکیل رسوباتی که در اسیدهای قوی نامحلول هستند، ممکن است واکنشی بین اسید قوی و نمکی که توسط اسید قوی دیگر تشکیل شده است رخ دهد:

BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HCl

Ba(NO 3) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HNO 3

AgNO 3 + HCl = AgCl↓ + HNO 3

مثال 7.2.

راه حل. همه مواد ردیف 4 با H 2 SO 4 (dil) برهم کنش دارند:

Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O + SO 2

Mg + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2

Zn(OH) 2 + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + 2H 2 O

در ردیف 1) واکنش با KCl (p-p) امکان پذیر نیست، در ردیف 2) - با Ag، در ردیف 3) - با NaNO 3 (p-p).

پاسخ: 4).

6. آب غلیظ در واکنش با نمک ها بسیار خاص رفتار می کند. اسید سولفوریک. این یک اسید غیر فرار و از نظر حرارتی پایدار است، بنابراین تمام اسیدهای قوی را از نمک های جامد (!) جابجا می کند، زیرا آنها فرارتر از H2SO4 (conc) هستند.

KCl (تلویزیون) + H2 SO 4 (conc.) KHSO 4 + HCl

2KCl (s) + H 2 SO 4 ( conc ) K 2 SO 4 + 2HCl

نمک های تشکیل شده توسط اسیدهای قوی (HBr، HI، HCl، HNO 3، HClO 4) تنها با اسید سولفوریک غلیظ و تنها در حالت جامد واکنش می دهند.

مثال 7.3.

اسید سولفوریک غلیظ، بر خلاف اسید رقیق، واکنش نشان می دهد:

3) KNO 3 (تلویزیون)؛

BaO + SO 2 = BaSO 3

راه حل. هر دو اسید با KF، Na 2 CO 3 و Na 3 PO 4 واکنش می دهند و تنها H 2 SO 4 (مجموع) با KNO 3 (جامد) واکنش می دهند.

روش های تولید اسیدها بسیار متنوع است.اسیدهای آنوکسیک

دریافت:

با حل کردن گازهای مربوطه در آب:

HCl (g) + H 2 O (l) → HCl (p-p)

H 2 S (g) + H 2 O (l) → H 2 S (محلول)

از نمک ها با جابجایی با اسیدهای قوی تر یا کمتر فرار:

FeS + 2HCl = FeCl 2 + H 2 S

KCl (tv) + H 2 SO 4 (conc) = KHSO 4 + HCl

Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 SO 3اسیدهای آنوکسیک

اسیدهای حاوی اکسیژن

با حل کردن اکسیدهای اسیدی مربوطه در آب، در حالی که درجه اکسیداسیون عنصر تشکیل دهنده اسید در اکسید و اسید ثابت می ماند (به استثنای NO 2):

N2O5 + H2O = 2HNO3

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

P 2 O 5 + 3H 2 O 2H 3 PO 4

اکسیداسیون غیر فلزات با اسیدهای اکسید کننده:

S + 6HNO 3 (conc) = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O

با جابجایی یک اسید قوی از نمک اسید قوی دیگر (اگر رسوب نامحلول در اسیدهای حاصل رسوب کند):

Ba(NO 3) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HNO 3

Ba(NO 3) 2 + H 2 SO 4 (رقیق شده) = BaSO 4 ↓ + 2HNO 3

با جابجایی یک اسید فرار از نمک های آن با یک اسید کمتر فرار.

برای این منظور اغلب از اسید سولفوریک غلیظ غیر فرار و پایدار در برابر حرارت استفاده می شود:

NaNO 3 (تلویزیون) + H 2 SO 4 (مجموع) NaHSO 4 + HNO 3

KClO 4 (تلویزیون) + H 2 SO 4 (مجموع) KHSO 4 + HClO 4

جابجایی اسید ضعیفتر از نمکهای آن توسط اسید قویتر:

Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 SO 4 = 3CaSO 4 ↓ + 2H 3 PO 4

NaNO 2 + HCl = NaCl + HNO 2

K 2 SiO 3 + 2HBr = 2KBr + H 2 SiO 3 ↓

|`/`\\`|<`|w>`\`/|<`/w$color(red)HO$color()>\/`|0/`|/\<`|w>خوب، برای تکمیل آشنایی ما با الکل ها، فرمول یک ماده شناخته شده دیگر - کلسترول را نیز ارائه می کنم. همه نمی دانند که این یک الکل مونوهیدریک است!<-dH>:a_q|0<|dH>`/<`|wH>`\|dH;<_(A-120,d+)>-/-/<->`\

#a_(A-72)

گروه هیدروکسیل را با رنگ قرمز مشخص کردم.

اسیدهای کربوکسیلیک
هر شراب ساز می داند که شراب باید بدون دسترسی به هوا ذخیره شود. در غیر این صورت ترش می شود. اما شیمیدانان دلیل آن را می دانند - اگر اتم اکسیژن دیگری را به الکل اضافه کنید، اسید دریافت می کنید.

بیایید به فرمول اسیدهایی که از الکل هایی که قبلاً برای ما آشنا هستند به دست می آیند نگاه کنیم:			ماده
فرمول ناخالص اسید متان	(اسید فرمیک)	HCOOH	H/C`\|O\|\OH
O//\OH اتانوئیک اسید	(اسید استیک)H-C-C	\O-H; H\|#C\|H	CH3-COOH
/`\|O\|\OH اسید پروپانیک	(متیل استیک اسید)H-C-C-C	\O-H; H\|#2\|H; H\|#3\|H	CH3-CH2-COOH
\/`\|O\|\OH اسید بوتانوئیک	(اسید بوتیریک)H-C-C-C-C	\O-H; H\|#2\|H; H\|#3\|H; H\|#4\|H	CH3-CH2-CH2-COOH
/\/`\|O\|\OH	فرمول تعمیم یافته(R)-C	\O-H	(R)-COOH یا (R)-CO2H

(R)/`|O|\OH

یکی از ویژگی های متمایز اسیدهای آلی وجود یک گروه کربوکسیل (COOH) است که به چنین مواد خاصیت اسیدی می دهد.

هر کس سرکه را امتحان کرده می داند که بسیار ترش است. دلیل این امر وجود اسید استیک در آن است. معمولاً سرکه سفره حاوی 3 تا 15 درصد اسید استیک و بقیه (بیشتر) آب است. مصرف اسید استیک به صورت رقیق نشده خطری برای زندگی دارد. کربوکسیلیک اسیدها می توانند چندین گروه کربوکسیل داشته باشند. در این مورد به آنها می گویند:, دو پایهسه پایه

و غیره...

محصولات غذایی حاوی بسیاری از اسیدهای آلی دیگر هستند. در اینجا فقط به تعدادی از آنها اشاره می کنیم: نام این اسیدها با آن ها مطابقت داردمحصولات غذایی که در آن گنجانده شده اند. به هر حال، لطفا توجه داشته باشید که در اینجا اسیدهایی وجود دارد که دارای یک گروه هیدروکسیل نیز هستند، مشخصه الکل ها. چنین موادی نامیده می شونداسیدهای هیدروکسی کربوکسیلیک
(یا اسیدهای هیدروکسی).

در زیر، زیر هر یک از اسیدها، علامتی وجود دارد که نام گروهی از مواد آلی را مشخص می کند که به آن تعلق دارد.

رادیکال ها
رادیکال ها مفهوم دیگری است که بر فرمول های شیمیایی تأثیر گذاشته است. خود این کلمه احتمالاً برای همه شناخته شده است، اما در شیمی رادیکال ها با سیاستمداران، شورشیان و سایر شهروندان دارای موقعیت فعال هیچ شباهتی ندارند.

در اینجا اینها فقط قطعاتی از مولکولها هستند. و اکنون متوجه خواهیم شد که چه چیزی آنها را خاص می کند و با روش جدیدی برای نوشتن فرمول های شیمیایی آشنا می شویم.

برای دقیق تر، رادیکال تک ظرفیتی بخشی از یک مولکول است که فاقد یک اتم هیدروژن است. خوب، اگر دو اتم هیدروژن را کم کنید، یک رادیکال دو ظرفیتی به دست می آید.

رادیکال ها در شیمی نام خود را دریافت کردند. حتی برخی از آنها عناوین لاتین مشابه با نام عناصر دریافت کردند. و علاوه بر این، گاهی اوقات در فرمول ها رادیکال ها را می توان به صورت مختصر نشان داد که بیشتر یادآور فرمول های ناخالص است.
همه اینها در جدول زیر نشان داده شده است.

نام	فرمول ساختاری	تعیین	فرمول مختصر	مثال الکل
متیل	CH3-()	من	CH3	(من) -اوه	CH3OH
اتیل	CH3-CH2-()	و همکاران	C2H5	(Et) -OH	C2H5OH
قطع کردم	CH3-CH2-CH2-()	Pr	C3H7	(Pr)-OH	C3H7OH
ایزوپروپیل	H3C\CH(`/H3C)-()	i-Pr	C3H7	(i-Pr)-OH	(CH3)2CHOH
فنیل	`/`=`\//-\\-{}	Ph	C6H5	(Ph)-OH	C6H5OH

فکر می کنم اینجا همه چیز روشن است. فقط می خواهم توجه شما را به ستونی که در آن نمونه هایی از الکل ها آورده شده است جلب کنم. برخی از رادیکال‌ها به شکلی نوشته می‌شوند که شبیه فرمول ناخالص است، اما گروه عملکردی جداگانه نوشته می‌شود. به عنوان مثال، CH3-CH2-OH به C2H5OH تبدیل می شود.
و برای زنجیره های منشعب مانند ایزوپروپیل از سازه هایی با براکت استفاده می شود.

همچنین چنین پدیده ای وجود دارد رادیکال های آزاد. اینها رادیکال هایی هستند که به دلایلی از گروه های عملکردی جدا شده اند. در این مورد، یکی از قوانینی که با آن شروع به مطالعه فرمول ها کردیم، نقض می شود: تعداد پیوندهای شیمیایی دیگر با ظرفیت یکی از اتم ها مطابقت ندارد. خوب، یا می توان گفت که یکی از اتصالات در یک انتها باز می شود. رادیکال های آزاد معمولاً برای مدت کوتاهی زندگی می کنند زیرا مولکول ها تمایل دارند به حالت پایدار برگردند.

مقدمه ای بر نیتروژن آمین ها

من پیشنهاد می کنم با عنصر دیگری که بخشی از بسیاری است آشنا شوید ترکیبات آلی. این نیتروژن.
با حرف لاتین مشخص می شود نو دارای ظرفیت سه است.

بیایید ببینیم اگر نیتروژن به هیدروکربن های آشنا اضافه شود چه موادی به دست می آید:

بیایید به فرمول اسیدهایی که از الکل هایی که قبلاً برای ما آشنا هستند به دست می آیند نگاه کنیم:	فرمول ساختاری توسعه یافته	فرمول ساختاری ساده شده	ماده
آمینو متان (متیل آمین)	H-C-N\H;H\|#C\|H	CH3-NH2	\NH2
آمینو اتان (اتیلامین)	H-C-C-N\H;H\|#C\|H;H\|#3\|H	CH3-CH2-NH2	/\NH2
دی متیل آمین	H-C-N<`\|H>-C-H; H\|#-3\|H; H\|#2\|H	$L(1.3)H/N<_(A80,w+)CH3>\dCH3	/ن<_(y-.5)H>\
آمینو بنزن (آنیلین)	H\N\|C\\C\|C<\H>`//C<\|H>`\C<`/H>`\|\|سی<`\H>/	NH2\|C\\CH\|CH`//C<_(y.5)H>`\HC`\|\|HC/	NH2\|\\|`/`\`\|/_o
تری اتیلامین	$slope(45)H-C-C/N\C-C-H;H\|#2\|H; H\|#3\|H; H\|#5\|H;H\|#6\|H; #N`\|C<`-H><-H>`\|C<`-H><-H>`\|H	CH3-CH2-N<`\|CH2-CH3>-CH2-CH3	\/N<`\|/>\\|

همانطور که احتمالاً قبلاً از نام ها حدس زده اید ، همه این مواد تحت نام عمومی متحد شده اند آمین ها. گروه عاملی ()-NH2 نامیده می شود گروه آمینو. در اینجا چند فرمول کلی آمین ها آورده شده است:

به طور کلی، هیچ نوآوری خاصی در اینجا وجود ندارد. اگر این فرمول ها برای شما واضح است، می توانید با خیال راحت با استفاده از یک کتاب درسی یا اینترنت به مطالعه بیشتر شیمی آلی بپردازید.
اما من می خواهم در مورد فرمول های موجود نیز صحبت کنم شیمی معدنی. متوجه خواهید شد که درک آنها پس از مطالعه ساختار مولکول های آلی چقدر آسان است.

فرمول های منطقی

نباید نتیجه گرفت که شیمی معدنی آسانتر از شیمی آلی است. البته، مولکول‌های معدنی بسیار ساده‌تر به نظر می‌رسند، زیرا تمایلی به تشکیل ساختارهای پیچیده مانند هیدروکربن‌ها ندارند. اما پس از آن باید بیش از صد عنصر تشکیل دهنده جدول تناوبی را مطالعه کنیم. و این عناصر با توجه به خواص شیمیایی خود تمایل به ترکیب دارند، اما با استثناهای متعدد.

بنابراین، من هیچ یک از این ها را به شما نمی گویم. موضوع مقاله من فرمول های شیمیایی است. و با آنها همه چیز نسبتا ساده است.
اغلب در شیمی معدنی استفاده می شود فرمول های منطقی. و اکنون متوجه خواهیم شد که چگونه آنها با کسانی که قبلاً برای ما آشنا هستند تفاوت دارند.

ابتدا بیایید با عنصر دیگری - کلسیم - آشنا شویم. این نیز یک عنصر بسیار رایج است.
تعیین شده است حدودو دارای ظرفیت دو است. بیایید ببینیم که با کربن، اکسیژن و هیدروژنی که می شناسیم چه ترکیباتی تشکیل می دهد.

بیایید به فرمول اسیدهایی که از الکل هایی که قبلاً برای ما آشنا هستند به دست می آیند نگاه کنیم:	فرمول ساختاری	فرمول منطقی
اکسید کلسیم	Ca=O	CaO
هیدروکسید کلسیم	H-O-Ca-O-H	Ca(OH)2
کربنات کلسیم	$slope(45)Ca`/O\C\|O`\|/O`\#1	CaCO3
بی کربنات کلسیم	HO/`\|O\|\O/Ca\O/`\|O\|\OH	Ca(HCO3)2
اسید کربنیک	H\|O\C\|O`\|/O`\|H	H2CO3

در نگاه اول، می توانید متوجه شوید که فرمول منطقی چیزی بین یک فرمول ساختاری و یک فرمول ناخالص است. اما هنوز خیلی مشخص نیست که چگونه به دست می آیند. برای درک معنای این فرمول ها، باید واکنش های شیمیایی که مواد در آن شرکت می کنند را در نظر بگیرید.

کلسیم به شکل خالص یک فلز نرم سفید رنگ است. در طبیعت رخ نمی دهد. اما خرید آن در یک فروشگاه مواد شیمیایی کاملاً امکان پذیر است. معمولاً بدون دسترسی به هوا در شیشه های مخصوص نگهداری می شود. زیرا در هوا با اکسیژن واکنش می دهد. در واقع، به همین دلیل است که در طبیعت رخ نمی دهد.
بنابراین، واکنش کلسیم با اکسیژن:

2Ca + O2 -> 2CaO

عدد 2 قبل از فرمول یک ماده به این معنی است که 2 مولکول در واکنش شرکت دارند.
کلسیم و اکسیژن اکسید کلسیم تولید می کنند. این ماده در طبیعت نیز وجود ندارد زیرا با آب واکنش می دهد:

CaO + H2O -> Ca(OH2)

نتیجه هیدروکسید کلسیم است. اگر به فرمول ساختاری آن (در جدول قبلی) دقت کنید، می بینید که از یک اتم کلسیم و دو گروه هیدروکسیل تشکیل شده است که قبلاً با آنها آشنا هستیم.
اینها قوانین شیمی هستند: اگر یک گروه هیدروکسیل به یک ماده آلی اضافه شود، یک الکل به دست می آید و اگر به یک فلز اضافه شود، یک هیدروکسید به دست می آید.

اما هیدروکسید کلسیم در طبیعت به دلیل وجود دی اکسید کربن در هوا وجود ندارد. من فکر می کنم همه در مورد این گاز شنیده اند. در هنگام تنفس انسان ها و حیوانات، احتراق زغال سنگ و فرآورده های نفتی، در هنگام آتش سوزی و فوران های آتشفشانی تشکیل می شود. بنابراین، همیشه در هوا وجود دارد. اما همچنین به خوبی در آب حل می شود و اسید کربنیک تشکیل می دهد:

CO2 + H2O<=>H2CO3

امضا کنید<=>نشان می دهد که واکنش می تواند در هر دو جهت در شرایط یکسان ادامه یابد.

بنابراین، هیدروکسید کلسیم، محلول در آب، با اسید کربنیک واکنش داده و به کربنات کلسیم کمی محلول تبدیل می شود:

Ca(OH)2 + H2CO3 -> CaCO3"|v" + 2H2O

فلش رو به پایین به این معنی است که در نتیجه واکنش ماده رسوب می کند.
با تماس بیشتر کربنات کلسیم با دی اکسید کربن در حضور آب، یک واکنش برگشت پذیر رخ می دهد تا یک نمک اسیدی - بی کربنات کلسیم، که بسیار محلول در آب است ایجاد شود.

CaCO3 + CO2 + H2O<=>Ca(HCO3)2

این فرآیند بر سختی آب تأثیر می گذارد. با افزایش دما، بی کربنات دوباره به کربنات تبدیل می شود. بنابراین در مناطقی که آب سخت دارند، رسوب در کتری ها تشکیل می شود.

گچ، سنگ آهک، مرمر، توف و بسیاری از مواد معدنی دیگر عمدتاً از کربنات کلسیم تشکیل شده اند. همچنین در مرجان ها، صدف نرم تنان، استخوان حیوانات و غیره یافت می شود.
اما اگر کربنات کلسیم روی حرارت بسیار زیاد گرم شود به اکسید کلسیم و دی اکسید کربن تبدیل می شود.

این داستان کوتاه در مورد چرخه کلسیم در طبیعت باید توضیح دهد که چرا به فرمول های منطقی نیاز است. بنابراین فرمول های منطقی طوری نوشته می شوند که گروه های تابعی قابل مشاهده باشند. در مورد ما این است:

علاوه بر این، عناصر فردی - Ca، H، O (در اکسیدها) - نیز گروه های مستقل هستند.

یون ها

فکر می کنم وقت آن رسیده که با یون ها آشنا شویم. این کلمه احتمالا برای همه آشناست. و پس از مطالعه گروه های عاملی، برای ما هزینه ای ندارد که بفهمیم این یون ها چیست.

به طور کلی، ماهیت پیوندهای شیمیایی معمولاً این است که برخی از عناصر الکترون را رها می کنند در حالی که برخی دیگر آنها را به دست می آورند. الکترون ها ذرات با بار منفی هستند. عنصری با مکمل کامل الکترون دارای بار صفر است. اگر یک الکترون بدهد، بار آن مثبت می شود و اگر آن را بپذیرد، منفی می شود. به عنوان مثال، هیدروژن تنها یک الکترون دارد که به راحتی آن را رها می کند و به یون مثبت تبدیل می شود. یک ورودی ویژه برای این در فرمول های شیمیایی وجود دارد:

H2O<=>H^+ + OH^-

در اینجا ما می بینیم که در نتیجه تفکیک الکترولیتیآب به یک یون هیدروژن با بار مثبت و یک گروه OH با بار منفی تجزیه می شود. یون OH^- نامیده می شود یون هیدروکسید. نباید با گروه هیدروکسیل که یک یون نیست بلکه بخشی از نوعی مولکول است اشتباه گرفته شود. علامت + یا - در گوشه سمت راست بالا، بار یون را نشان می دهد.
اما اسید کربنیک هرگز به عنوان یک ماده مستقل وجود ندارد. در واقع مخلوطی از یون های هیدروژن و یون های کربنات (یا یون های بی کربنات) است:

H2CO3 = H^+ + HCO3^-<=>2H^+ + CO3^2-

یون کربنات دارای بار 2- است. یعنی دو الکترون به آن اضافه شده است.

یون های دارای بار منفی نامیده می شوند آنیون ها. معمولاً اینها شامل بقایای اسیدی هستند.
یون های دارای بار مثبت - کاتیون ها. اغلب اینها هیدروژن و فلزات هستند.

و در اینجا احتمالاً می توانید معنای فرمول های منطقی را کاملاً درک کنید. ابتدا کاتیون و سپس آنیون در آنها نوشته می شود. حتی اگر فرمول حاوی هیچ اتهامی نباشد.

احتمالاً قبلاً حدس می‌زنید که یون‌ها را می‌توان نه تنها با فرمول‌های منطقی توصیف کرد. فرمول اسکلتی آنیون بی کربنات در اینجا آمده است:

در اینجا بار مستقیماً در کنار اتم اکسیژن نشان داده می شود که یک الکترون اضافی دریافت کرده و بنابراین یک خط را از دست داده است. به بیان ساده، هر الکترون اضافی تعداد پیوندهای شیمیایی نشان داده شده در فرمول ساختاری را کاهش می دهد. از طرف دیگر، اگر برخی از گره های فرمول ساختاری علامت + داشته باشد، یک چوب اضافی دارد. مثل همیشه، این واقعیت باید با یک مثال نشان داده شود. اما در میان موادی که برای ما آشنا هستند، هیچ کاتیونی وجود ندارد که از چندین اتم تشکیل شده باشد.
و چنین ماده ای آمونیاک است. محلول آبی آن اغلب نامیده می شود آمونیاکو در هر کیت کمک های اولیه گنجانده شده است. آمونیاک ترکیبی از هیدروژن و نیتروژن است و دارای فرمول منطقی NH3 است. در نظر بگیریم واکنش شیمیاییزمانی که آمونیاک در آب حل می شود اتفاق می افتد:

NH3 + H2O<=>NH4^+ + OH^-

همان چیزی است، اما با استفاده از فرمول های ساختاری:

H|N<`/H>\H + H-O-H<=>H|N^+<_(A75,w+)H><_(A15,d+)H>`/H + O`^-# -H

در سمت راست دو یون را می بینیم. آنها در نتیجه حرکت یک اتم هیدروژن از یک مولکول آب به یک مولکول آمونیاک تشکیل شدند. اما این اتم بدون الکترون خود حرکت کرد. آنیون قبلاً برای ما آشناست - این یک یون هیدروکسید است. و کاتیون نامیده می شود آمونیوم. خواصی مشابه فلزات از خود نشان می دهد. به عنوان مثال، ممکن است با یک باقی مانده اسیدی ترکیب شود. ماده ای که از ترکیب آمونیوم با آنیون کربنات ایجاد می شود کربنات آمونیوم نامیده می شود: (NH4)2CO3.
در اینجا معادله واکنش برای برهمکنش آمونیوم با یک آنیون کربنات است که به شکل فرمول های ساختاری نوشته شده است:

2H|N^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H + O^-\C|O`|/O^-<=>H|N^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H`|0O^-\C|O`|/O^-|0H_(A-15,d-)N^+<_(A105,w+)H><\H>`|H

اما در این شکل معادله واکنش برای اهداف نمایش داده شده است. معمولاً معادلات از فرمول های منطقی استفاده می کنند:

2NH4^+ + CO3^2-<=>(NH4)2CO3

سیستم تپه

بنابراین، می‌توان فرض کرد که فرمول‌های ساختاری و عقلایی را قبلاً مطالعه کرده‌ایم. اما موضوع دیگری نیز وجود دارد که قابل بررسی است. فرمول های ناخالص چه تفاوتی با فرمول های منطقی دارند؟
ما می دانیم که چرا فرمول منطقی اسید کربنیک H2CO3 نوشته شده است، و نه روش دیگری. (در ابتدا دو کاتیون هیدروژن و سپس آنیون کربنات قرار می گیرند.) اما چرا فرمول ناخالص CH2O3 نوشته شده است؟

در اصل، فرمول منطقی اسید کربنیک به خوبی ممکن است یک فرمول واقعی در نظر گرفته شود، زیرا هیچ عنصر تکراری ندارد. برخلاف NH4OH یا Ca(OH)2.
اما یک قانون اضافی اغلب برای فرمول های ناخالص اعمال می شود که ترتیب عناصر را تعیین می کند. قانون بسیار ساده است: ابتدا کربن، سپس هیدروژن، و سپس عناصر باقی مانده به ترتیب حروف الفبا قرار می گیرد.
بنابراین CH2O3 خارج می شود - کربن، هیدروژن، اکسیژن. این سیستم هیل نامیده می شود. تقریباً در تمام کتاب های مرجع شیمی استفاده می شود. و در این مقاله نیز.

کمی در مورد سیستم easyChem

به جای نتیجه گیری، می خواهم در مورد سیستم easyChem صحبت کنم. این به گونه ای طراحی شده است که تمام فرمول هایی که در اینجا بحث کردیم به راحتی در متن قرار می گیرند. در واقع تمام فرمول های این مقاله با استفاده از easyChem ترسیم شده اند.

چرا ما حتی به نوعی سیستم برای استخراج فرمول ها نیاز داریم؟ نکته این است که راه استاندارد برای نمایش اطلاعات در مرورگرهای اینترنتی، زبان نشانه گذاری فرامتن (HTML) است. بر پردازش اطلاعات متنی متمرکز است.

فرمول های منطقی و ناخالص را می توان با استفاده از متن به تصویر کشید. حتی برخی از فرمول های ساختاری ساده شده نیز می توانند در متن نوشته شوند، به عنوان مثال الکل CH3-CH2-OH. اگرچه برای این کار باید از ورودی زیر در HTML استفاده کنید: CH ₃-CH ₂-اوه
این البته مشکلاتی را ایجاد می کند، اما شما می توانید با آنها زندگی کنید. اما چگونه می توان فرمول ساختاری را به تصویر کشید؟ در اصل، می توانید از فونت monospace استفاده کنید:

H H | |

H-C-C-O-H | |
H H البته خیلی زیبا به نظر نمی رسد، اما قابل انجام است. مشکل واقعی هنگام کشیدن حلقه های بنزن و هنگام استفاده از فرمول های اسکلتی ایجاد می شود. راه دیگری جز اتصال تصویر شطرنجی باقی نمانده است. رسترها در فایل های جداگانه ذخیره می شوند. مرورگرها می توانند تصاویر را با فرمت gif، png یا jpeg داشته باشند.برای ایجاد چنین فایل هایی نیاز دارید
ویرایشگر گرافیکی . مثلا فتوشاپ. اما من بیش از 10 سال است که با فتوشاپ آشنا هستم و به یقین می توانم بگویم که برای به تصویر کشیدن فرمول های شیمیایی بسیار مناسب نیست.ویراستارهای مولکولی خیلی بهتر با این کار کنار می آیند. اما وقتی
مقادیر زیاد

فرمول هایی که هر کدام در یک فایل جداگانه ذخیره می شوند، به راحتی می توان در آنها اشتباه گرفت.
به عنوان مثال تعداد فرمول های این مقاله برابر است با . آنها در قالب تصاویر گرافیکی (بقیه با استفاده از ابزارهای HTML) نمایش داده می شوند. سیستم easyChem به شما امکان می دهد تمام فرمول ها را مستقیماً در یک سند HTML به صورت متن ذخیره کنید. به نظر من، این بسیار راحت است.علاوه بر این، فرمول های ناخالص در این مقاله به صورت خودکار محاسبه می شوند. زیرا easyChem در دو مرحله کار می کند: ابتدا توضیحات متن به تبدیل می شود

ساختار اطلاعات

(گراف)، و سپس می توانید کارهای مختلفی را با این ساختار انجام دهید. در میان آنها می توان به توابع زیر اشاره کرد: محاسبه وزن مولکولی، تبدیل به فرمول ناخالص، بررسی امکان خروجی به عنوان متن، گرافیک و رندر متن.
بنابراین برای تهیه این مقاله فقط از ویرایشگر متن استفاده کردم. علاوه بر این، من مجبور نبودم به این فکر کنم که کدام یک از فرمول ها گرافیکی و کدام یک متن است.
در اینجا چند مثال وجود دارد که راز آماده سازی متن مقاله را آشکار می کند: توضیحات ستون سمت چپ به طور خودکار در ستون دوم به فرمول تبدیل می شوند. در خط اول، توضیحات فرمول منطقی بسیار شبیه به نتیجه نمایش داده شده است. تنها تفاوت این است که ضرایب عددی به صورت بین خطی نمایش داده می شوند.زنجیرهای جداگانه که با یک نماد از هم جدا شده اند. من فکر می کنم به راحتی می توان فهمید که توصیف متنی از بسیاری جهات یادآور اقداماتی است که برای به تصویر کشیدن فرمول با مداد روی کاغذ لازم است.
خط سوم استفاده از خطوط اریب را با استفاده از نمادهای \ و / نشان می دهد. علامت ` (بک تیک) به این معنی است که خط از راست به چپ (یا از پایین به بالا) کشیده شده است.

اسناد بسیار دقیق تری در مورد استفاده از سیستم easyChem در اینجا وجود دارد.

اجازه دهید این مقاله را تمام کنم و برای شما در تحصیل در رشته شیمی آرزوی موفقیت کنم.

فرهنگ لغت توضیحی مختصری از اصطلاحات استفاده شده در مقاله

هیدروکربن ها موادی متشکل از کربن و هیدروژن. آنها در ساختار مولکول های خود با یکدیگر متفاوت هستند. فرمول های ساختاری تصاویر شماتیکی از مولکول ها هستند که اتم ها با حروف لاتین و پیوندهای شیمیایی با خط تیره مشخص می شوند.فرمول های ساختاری گسترش یافته، ساده شده و اسکلتی هستند.

فرمول های ساختاری گسترش یافته فرمول های ساختاری هستند که در آن هر اتم به عنوان یک گره جداگانه نمایش داده می شود.

فرمول های ساختاری ساده شده آنهایی هستند که اتم های هیدروژن در کنار عنصری که به آن مرتبط هستند نوشته می شود. و اگر بیش از یک هیدروژن به یک اتم متصل باشد، مقدار آن به صورت عدد نوشته می شود.

همچنین می توان گفت که گروه ها در فرمول های ساده شده به عنوان گره عمل می کنند.

3. قلیاها با اکسیدهای اسیدی واکنش داده و نمک و آب تشکیل می دهند:

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 2 + H 2 O.

4. محلول های قلیایی با محلول های نمک واکنش می دهند اگر نتیجه آن تشکیل یک باز نامحلول یا نمک نامحلول باشد. به عنوان مثال:

2NaOH + CuSO 4 = Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4;

Ba(OH) 2 + Na 2 SO 4 = 2 NaOH + BaSO 4 ↓

5. بازهای نامحلول هنگام گرم شدن به اکسید بازی و آب تجزیه می شوند.

2Fe(OH) 3 Fe 2 O 3 + ZH 2 O.

6. محلول های قلیایی با فلزاتی که اکسیدها و هیدروکسیدهای آمفوتریک (Zn، Al و غیره) را تشکیل می دهند، برهم کنش می دهند.

2AI + 2KOH + 6H 2 O = 2K + 3H 2.

گرفتن زمینه

رسید پایه های محلول:

الف) برهمکنش فلزات قلیایی و قلیایی خاکی با آب:

2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2;

ب) برهمکنش اکسیدهای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی با آب:

Na 2 O + H 2 O = 2 NaOH.

2. رسید پایه های نامحلولاثر قلیایی ها بر نمک های فلزی محلول:

2NaOH + FeSO 4 = Fe(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4.

اسیدها - مواد پیچیده، هنگامی که در آب تفکیک می شوند، یون هیدروژن H + و هیچ کاتیون دیگری تشکیل نمی شود.

خواص شیمیایی

خواص کلی اسیدها در محلول های آبی با حضور یون های H + (یا به جای H 3 O +) تعیین می شود که در نتیجه تفکیک الکترولیتی مولکول های اسید ایجاد می شود:

1. اسیدها رنگ نشانگرها را به طور مساوی تغییر می دهند (جدول 6).

2. اسیدها با بازها تعامل دارند.

به عنوان مثال:

H 3 PO 4 + 3NaOH = Na 3 PO 4 + ZN 2 O;

H 3 PO 4 + 2NaOH = Na 2 HPO 4 + 2H 2 O;

H 3 PO 4 + NaOH = NaH 2 PO 4 + H 2 O;

3. اسیدها با اکسیدهای اساسی تعامل دارند:

2HCl + CaO = CaC1 2 + H 2 O;

H 2 SO 4 + Fe 2 O 3 = Fe 2 (SO 4) 3 + ZN 2 O.

4. اسیدها با اکسیدهای آمفوتریک برهم کنش دارند:

2HNO 3 + ZnO = Zn(NO 3) 2 + H 2 O.

5. اسیدها با برخی از نمک‌های میانی واکنش می‌دهند تا نمک جدیدی تشکیل دهند و اگر نتیجه نمک نامحلول یا اسید ضعیف‌تر (یا فرارتر) از اسید اصلی باشد، واکنش‌های اسید جدید ممکن است.

به عنوان مثال:

2HC1+Na2CO3 = 2NaCl+H2O+CO2;

6. اسیدها با فلزات تعامل دارند.

ماهیت محصولات این واکنش ها به ماهیت و غلظت اسید و به فعالیت فلز بستگی دارد. به عنوان مثال، اسید سولفوریک رقیق، اسید کلریدریک و سایر اسیدهای غیر اکسید کننده با فلزاتی که در سری پتانسیل های الکترودی استاندارد (به فصل 7. مراجعه کنید) در سمت چپ هیدروژن هستند واکنش می دهند.

در نتیجه واکنش، نمک و گاز هیدروژن تشکیل می شود:

H 2 SO 4 (dil)) + Zn = ZnSO 4 + H 2; 2HC1 + Mg = MgCl 2 + H 2.اسیدهای اکسید کننده (اسید سولفوریک غلیظ، اسید نیتریک HNO 3 با هر غلظتی) با فلزاتی که جزو استانداردها هستند نیز برهم کنش دارند.

پتانسیل های الکترود

پس از هیدروژن یک محصول کاهش نمک و اسید تشکیل می دهد. به عنوان مثال:

2H 2 SO 4 (conc) + Zn = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O; به دست آوردن اسیدها 1. اسیدهای بدون اکسیژن با سنتز از

مواد ساده

و متعاقباً انحلال محصول در آب.

S + H 2 = H 2 S.

2. اکسواسیدها از واکنش اکسیدهای اسید با آب به دست می آیند.

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4.

3. بیشتر اسیدها را می توان از واکنش نمک ها با اسیدها به دست آورد.

Na 2 SiO 3 + H 2 SO 4 = H 2 SiO 3 + Na 2 SO 4 .

هیدروکسیدهای آمفوتریک

1. در یک محیط خنثی (آب خالص)، هیدروکسیدهای آمفوتریک عملاً حل نمی شوند و به یون تجزیه نمی شوند.

آنها در اسیدها و قلیاها حل می شوند.

تفکیک هیدروکسیدهای آمفوتریک در محیط های اسیدی و قلیایی را می توان با معادلات زیر بیان کرد:

Zn+ OH - Zn(OH)H + + ZnO

A1 3+ + ZON - Al(OH) 3 H + + AlO+ H 2 O

2. هیدروکسیدهای آمفوتریک هم با اسیدها و هم با قلیاها واکنش می دهند و نمک و آب تشکیل می دهند.

برهمکنش هیدروکسیدهای آمفوتریک با اسیدها:

Zn(OH) 2 + 2HCl + ZnCl 2 + 2H 2 O;

Sn(OH) 2 + H 2 SO 4 = SnSO 4 + 2H 2 O.

برهمکنش هیدروکسیدهای آمفوتریک با قلیاها: Zn(OH) 2 + 2NaOH Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O;

Zn(OH) 2 + 2NaOH Na2;

Pb(OH) 2 + 2NaOHNa 2 .

نمک ها –

محصولات جایگزینی اتم های هیدروژن در یک مولکول اسید با اتم های فلزی یا جایگزینی یون هیدروکسید در یک مولکول پایه با باقی مانده های اسیدی.

خواص شیمیایی عمومی نمک ها

1. نمک های موجود در محلول های آبی به یون ها تجزیه می شوند:

الف) نمک های متوسط به کاتیون های فلزی و آنیون های باقی مانده اسیدی تجزیه می شوند:

NaCN =Na + +СN - ;

2. نمک ها با فلزات واکنش نشان می دهند و نمک جدید و فلز جدید تشکیل می دهند. این فلز می تواند تنها فلزاتی را که در سمت راست آن در سری ولتاژ الکتروشیمیایی قرار دارند از محلول های نمکی جابجا کند:

CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu.

نمک های محلول با مواد قلیایی واکنش می دهند و نمک جدید و یک پایه جدید تشکیل می دهند. این واکنش در صورتی امکان پذیر است که پایه یا نمک حاصل رسوب کند.

به عنوان مثال:

FeCl3 +3KOH = Fe(OH) 3 ↓+3KS1;

K 2 CO 3 + Ba(OH) 2 = BaCO 3 ↓+ 2KOH.

4. نمک ها با اسیدها واکنش می دهند و اسید ضعیف تر یا نمک نامحلول جدید تشکیل می دهند:

Na 2 CO 3 + 2HC1 = 2NaCl + CO 2 + H 2 O.

هنگامی که یک نمک با اسیدی واکنش می دهد که نمک معینی را تشکیل می دهد، یک نمک اسیدی به دست می آید (اگر نمک توسط یک اسید پلی بازیک تشکیل شده باشد این امکان وجود دارد).

به عنوان مثال:

Na 2 S + H 2 S = 2NaHS;

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2.

5. اگر یکی از نمک ها رسوب کند، نمک ها می توانند با یکدیگر تعامل کنند و نمک های جدیدی را تشکیل دهند:

AgNO 3 + KC1 = AgCl↓ + KNO 3.

6. بسیاری از نمک ها با حرارت دادن تجزیه می شوند:

MgCO 3 MgO + CO 2;

2NaNO 3 2NaNO 2 + O 2 .

7. نمک های اساسی با اسیدها واکنش داده و نمک و آب متوسط را تشکیل می دهند:

Fe(OH) 2 NO 3 + HNO 3 = FeOH (NO 3) 2 + H 2 O;

FeOH(NO 3) 2 + HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + H 2 O.

8. نمک های اسیدی با مواد قلیایی واکنش داده و نمک های متوسط و آب تشکیل می دهند:

NaHSO 4 + NaOH = Na 2 SO 3 + H 2 O;

KN 2 RO 4 + KON = K 2 NRO 4 + H 2 O.

به دست آوردن املاح

تمام روش های به دست آوردن نمک بر اساس خواص شیمیاییمهمترین کلاسهای ترکیبات معدنی ده روش های کلاسیکتهیه نمک در جدول ارائه شده است. 7.

علاوه بر روش های عمومی برای به دست آوردن نمک، برخی از روش های خصوصی نیز امکان پذیر است:

1. برهمکنش فلزاتی که اکسیدها و هیدروکسیدهای آنها آمفوتر هستند با قلیاها.

2. همجوشی نمک ها با اکسیدهای اسیدی خاص.

K 2 CO 3 + SiO 2 K 2 SiO 3 + CO 2 .

3. برهمکنش قلیاها با هالوژن ها:

2KOH + Cl 2 KCl + KClO + H 2 O.

4. برهمکنش هالیدها با هالوژن ها:

2KVg + Cl 2 = 2KS1 + Br 2.

اسید تارتاریک: توضیحات کلیمواد، مکان در طبیعت، فیزیکی و ویژگی های شیمیایی. خواص نمک های اسید تارتاریک تولید آن ...

اسید تارتاریک: فرمول ساختاری، خواص، آماده سازی و کاربرد

از Masterweb

04.12.2018 15:00

اسید تارتاریک متعلق به کلاس اسیدهای کربوکسیلیک است. این ماده به دلیل این که منبع اصلی تولید آن شیره انگور است، نام خود را دریافت کرد. در طی تخمیر دومی، اسید به شکل یک نمک پتاسیم کم محلول آزاد می شود. زمینه اصلی کاربرد این ماده تولید محصولات صنایع غذایی است.

توضیحات کلی

اسید تارتاریک متعلق به دسته هیدرواسیدهای دوبازیک غیر حلقوی است که دارای هر دو گروه هیدروکسیل و کربوکسیل است. چنین ترکیباتی نیز به عنوان مشتقات هیدروکسیل اسیدهای کربوکسیلیک در نظر گرفته می شوند. این ماده نام های دیگری نیز دارد:

دی اکسی سوسینیک؛
تارتار
2، 3-دی هیدروکسی بوتاندیوئیک اسید.

فرمول شیمیایی اسید تارتاریک: C4H6O6.

این ترکیب با استریوایزومتری مشخص می شود و می تواند به 3 شکل وجود داشته باشد. فرمول ساختاری اسیدهای تارتاریک در شکل زیر ارائه شده است.

شکل سوم (مزوتارتاریک اسید) پایدارترین شکل است. اسیدهای D و L از نظر نوری فعال هستند، اما مخلوطی از این ایزومرها که در مقادیر معادل گرفته شده اند، از نظر نوری غیرفعال هستند. به این اسید r- یا i-tartaric (راسمیک، انگور) نیز می گویند. این ماده از نظر ظاهری کریستال های بی رنگ یا پودر سفید است.

موقعیت در طبیعت

L-tartaric (RR-tartaric) و اسیدهای انگور به مقدار زیاد در انگور، محصولات فرآوری شده آن و همچنین در آب اسیدی بسیاری از میوه ها یافت می شوند. این ترکیب ابتدا از کرم تارتار جدا شد، رسوبی که هنگام ساخت شراب می ریزد. این ترکیبی از تارتارات پتاسیم و کلسیم است.

اسید مزوتارتریک در طبیعت وجود ندارد. فقط می توان آن را به طور مصنوعی به دست آورد - با جوشاندن ایزومرهای D و L در قلیاهای سوزاننده و همچنین با اکسید کردن اسید مالئیک یا فنل.

مشخصات فیزیکی

اصلی خواص فیزیکیاسید تارتاریک عبارتند از:

وزن مولکولی - 150 a. e.m.
نقطه ذوب: o ایزومر D یا L - 170 درجه سانتیگراد. o اسید انگور - 260 درجه سانتیگراد؛ o اسید مزوتارتریک - 140 درجه سانتیگراد.
چگالی - 1.66-1.76 g/cm3.
حلالیت - 135 گرم ماده بی آب در هر 100 گرم آب (در دمای 20 درجه سانتیگراد).
گرمای احتراق - 1096.7 کیلوژول / (گرم مول).
ظرفیت گرمایی ویژه - 1.26 کیلوژول/(mol∙°С).
ظرفیت حرارتی مولی - 0.189 کیلوژول/(mol∙°С).

اسید به خوبی در آب حل می شود و جذب گرما و کاهش دمای محلول مشاهده می شود.

تبلور از محلول های آبیبه شکل هیدرات (2C4H6O6)∙H2O رخ می دهد. کریستال ها به شکل منشورهای لوزی شکل هستند. در اسید مزوتارتریک منشوری یا فلس دار هستند. هنگامی که در دمای بالای 73 درجه سانتیگراد گرم می شود، فرم بی آب از الکل متبلور می شود.

خواص شیمیایی

اسید تارتاریک مانند سایر اسیدهای هیدروکسی دارای تمام خواص الکل ها و اسیدها می باشد. گروه های عاملی -COOH و -OH می توانند به طور مستقل با سایر ترکیبات واکنش دهند و تأثیر متقابل بر یکدیگر داشته باشند که ویژگی های شیمیایی این ماده را تعیین می کند:

تفکیک الکترولیتی. اسید تارتاریک الکترولیت قوی‌تری نسبت به اسیدهای کربوکسیلیک اصلی است. ایزومرهای D یا L دارای بالاترین درجه تفکیک هستند، اسید مزوتارتریک کمترین میزان تفکیک را دارد.
تشکیل نمکهای اسیدی و متوسط (تارتارات). رایج ترین آنها عبارتند از: تارتارات ترش و تارتارات پتاسیم، تارتارات کلسیم.
تشکیل کمپلکس های کلات با فلزات دارای ساختارهای مختلف. ترکیب این ترکیبات به اسیدیته محیط بستگی دارد.
تشکیل استرها با جایگزینی –OH در گروه کربوکسیل.

هنگامی که اسید ال تارتاریک تا 165 درجه سانتیگراد گرم می شود، اسیدهای مزوتارتاریک و انگور در محدوده 165-175 درجه سانتیگراد توسط انگور و بالاتر از 175 درجه سانتیگراد توسط متاتارتریک اسید که یک ماده رزینی مایل به زرد است، غالب می شود.

هنگامی که تا دمای 130 درجه سانتیگراد گرم می شود، اسید انگور در مخلوط با اسید هیدروکلریک تا حدی به اسید مزوتارتریک تبدیل می شود.

خواص نمک ها

از جمله ویژگی های نمک اسید تارتاریک می توان به موارد زیر اشاره کرد:

نمک پتاسیم اسیدی KHC4H4O6 (تارتارات هیدروژن پتاسیم، کرم تارتار): o محلول ضعیف در آب و الکل. o در طول قرار گرفتن در معرض طولانی مدت رسوب می کند. o دارای ظاهر بلورهای کوچک بی رنگ است که شکل آنها می تواند لوزی، مربع، شش ضلعی یا مستطیل باشد. o چگالی نسبی – 1.973.
تارتارات کلسیم CaC4H4O6: o ظاهر- کریستال های لوزی شکل؛ o کم محلول در آب
میانگین نمک پتاسیم K2C4H4∙0.5 H2O، نمک اسید کلسیم CaH2 (C4H4O6)2 - حلالیت خوب در آب.

سنتز

2 نوع ماده اولیه برای تولید اسید تارتاریک وجود دارد:

آهک تارتارات (محصول فرآوری مارک، مخمر رسوبی، ضایعات حاصل از تولید الکل کنیاک از مواد شراب)؛
تارتارات هیدروژن پتاسیم (در شراب جوان هنگام خنک شدن و همچنین هنگام تغلیظ آب انگور تشکیل می شود).

تجمع اسید تارتاریک در انگور به تنوع آن و شرایط آب و هوایی که در آن رشد کرده است بستگی دارد (کمتر در سالهای سرد تشکیل می شود).

آهک تارتاریک ابتدا با شستشو با آب، فیلتراسیون و سانتریفیوژ از ناخالصی ها پاک می شود. هیدروتورات پتاسیم در آسیاب های گلوله ای یا سنگ شکن ها به اندازه ذرات 0.1-0.3 میلی متر آسیاب می شود و سپس در یک واکنش تبادلی رسوب با کلرید کلسیم و کربنات کلسیم به آهک تبدیل می شود.

اسید تارتاریک در راکتورها تولید می شود. ابتدا پس از شستن لجن گچ آب در آن ریخته سپس خامه تارتار به میزان 80-90 کیلوگرم بر متر مکعب بارگیری می شود. این توده را تا دمای 70-80 درجه سانتیگراد گرم می کنند، کلرید کلسیم و شیر آهک را به آن اضافه می کنند. تجزیه تارتار 3-3.5 ساعت طول می کشد و پس از آن سوسپانسیون فیلتر شده و شسته می شود.

اسید از تارتارات آهک با تجزیه H2SO4 در یک راکتور فولادی مقاوم در برابر اسید جدا می شود. جرم تا 85-90 درجه سانتیگراد گرم می شود. اسید اضافی در پایان فرآیند با استفاده از گچ خنثی می شود. اسیدیته محلول نباید بیشتر از 1.5 باشد. سپس محلول اسید تارتاریک تبخیر شده و متبلور می شود. گچ محلول رسوب می کند.

برنامه های کاربردی

استفاده از اسید تارتاریک عمدتاً با صنایع غذایی مرتبط است. استفاده از آن به افزایش اشتها، تقویت عملکرد ترشحی معده و پانکراس و بهبود فرآیند گوارش کمک می کند. قبلاً اسید تارتاریک به طور گسترده ای به عنوان اسیدی کننده استفاده می شد، اما اکنون با اسید سیتریک (از جمله در شراب سازی هنگام پردازش انگورهای بسیار رسیده) جایگزین شده است.

استر دی استیل تارتارات برای بهبود کیفیت نان استفاده می شود. به لطف استفاده از آن، تخلخل و حجم خرده نان و همچنین ماندگاری آن افزایش می یابد.

زمینه های اصلی کاربرد اسید تارتاریک به دلیل خواص فیزیکوشیمیایی آن است:

اسیدی کننده و تنظیم کننده اسیدیته؛
آنتی اکسیدان؛
نگهدارنده؛
کاتالیزور حلالیز با آب در سنتز آلی و شیمی تحلیلی.

در صنایع غذایی، این ماده به عنوان یک افزودنی E334 در محصولات غذایی مانند:

شیرینی، شیرینی؛
سبزیجات و میوه های کنسرو شده؛
ژله و مربا؛
نوشیدنی های کم الکل، لیموناد.

اسید متاتارتریک به عنوان تثبیت کننده و افزودنی برای جلوگیری از کدر شدن شراب، شامپاین و ظاهر تارتار استفاده می شود.

شراب سازی و دم کردن

اگر سطح آن برای شراب قرمز کمتر از 0.65٪ و برای شراب های سفید 0.7-0.8٪ باشد، اسید تارتاریک به آن اضافه می شود. تنظیمات قبل از شروع تخمیر انجام می شود. ابتدا این کار روی یک نمونه اولیه انجام می شود، سپس این ماده در قسمت های کوچک به مخمر اضافه می شود. اگر اسید تارتاریک بیش از حد باشد، تثبیت سرد انجام می شود. در غیر این صورت، کریستال ها در بطری های شراب تجاری رسوب می کنند.

در تولید آبجو از اسید برای شستن مخمر کشت شده از مخمر وحشی استفاده می شود. آلودگی ماءالشعیر به وسیله دومی عامل کدر شدن و نقص آن است. اضافه کردن حتی مقدار کماسید تارتاریک (0.5-1.0٪) این میکروارگانیسم ها را خنثی می کند.

خیابان کیفیان، 16 0016 ارمنستان، ایروان +374 11 233 255

اسیدها- اینها مواد پیچیده ای هستند که مولکول های آنها از اتم های هیدروژن قابل جایگزینی و باقی مانده های اسیدی تشکیل شده است.

باقی مانده اسید دارای بار منفی است.

اسیدهای بدون اکسیژن: HCl، HBr، H2S و غیره.

عنصری که همراه با اتم های هیدروژن و اکسیژن، یک مولکول اسید حاوی اکسیژن را تشکیل می دهد، نامیده می شود. تشکیل اسید.

با توجه به تعداد اتم های هیدروژن موجود در مولکول، اسیدها به دو دسته تقسیم می شوند تک پایهو چند پایه.

اسیدهای مونوبازیک حاوی یک اتم هیدروژن هستند: HCl، HNO 3، HBr و غیره.

اسیدهای پلی بازیک حاوی دو یا چند اتم هیدروژن هستند: H 2 SO 4 (دو پایه)، H 3 PO 4 (تری بازیک).

در اسیدهای بدون اکسیژن، به نام عنصر تشکیل دهنده اسید، واکه متصل کننده "o" و کلمات "... اسید هیدروژن" به عنوان مثال: HF - اسید هیدروفلوئوریک.

اگر عنصر تشکیل دهنده اسید حداکثر حالت اکسیداسیون را نشان دهد (مطابق با شماره گروه است)، سپس اضافه کنید «...نایااسید". اما مثال:

HNO 3 - نیتروژن اوهاسید (زیرا اتم نیتروژن حداکثر حالت اکسیداسیون 5+ دارد)

اگر حالت اکسیداسیون عنصر کمتر از حداکثر است، اضافه کنید "...خستهاسید":

1+3-2
HNO 2 - نیتروژن خستهاسید (از آنجایی که عنصر اسیدساز N دارای حداقل حالت اکسیداسیون است).

H3PO4 – ارتواسید فسفریک

HPO 3 - متااسید فسفریک

فرمول های ساختاری اسیدها

در یک مولکول اسید حاوی اکسیژن، یک اتم هیدروژن از طریق یک اتم اکسیژن به یک اتم عنصر اسیدساز متصل می شود. بنابراین، هنگام تهیه فرمول ساختاری، ابتدا باید تمام یون های هیدروکسید به اتم عنصر تشکیل دهنده اسید متصل شوند.

سپس اتم های اکسیژن باقیمانده را با دو خط تیره مستقیماً به اتم های عنصر تشکیل دهنده اسید متصل کنید (شکل 2).

بخش ها