Лабораторный практикум по общей и неорганической химии для студентов биолого-почвенного факультета

М инисте р ство О бр азо вания Ро ссийско й Ф е д е р ац ии В о р о не ж ский го суд ар стве нны й униве р сите т ХИ М И Ч ЕС КИ Й Ф АКУЛ ЬТЕТ

К а ф едр а о бщ ей х им ии

Л АБО РАТО Р НЫЙ ПР АКТИ КУМ ПО О БЩ ЕЙ И НЕО Р ГАНИ Ч ЕС КО Й ХИ М И И

(Д ля студен то в 1 кур са дн ев н о го и в ечер н его о тделен ий био ло го -п о чв ен н о го ф а культета )

Со ста в ители: Ю . П. А ф ин о ген о в Е. Г . Г о н ча р о в Л. А . М а лев ска я Т. П. Суш ко в а Л. Я. Тв ер до х лебо в а

Во р о не ж – 2002

2

С О Д ЕРЖ АНИ Е 1 Пр а в ила р а бо ты в х им ическо й ла бо р а то р ии … … … … … … … … … … … … .

3

2 А то м н о -м о лекуляр н о е учен ие и стех ио м етр ические за ко н ы … … … … … ..

4

Ра бо та 1. Оп р еделен ие экв ив а лен тн о й м а ссы а ктив н о го м ета лла … … … ..

4

Ра бо та 2. Оп р еделен ие м о ляр н о й м а ссы га за (кисло р о да ) … … … … … … ..

6

3 У чен ие о х им ических п р о ц есса х … … … … … … … … … … … … … … … … …

7

Ра бо та 3. Ско р о стьх им ических р еа кц ий . Х им ическо е р а в н о в есие … … …

7

4 Ра ств о р ы , электр о литическа я ио н иза ц ия … … … … … … … … … … … … … ..

11

Ра бо та 4. Общ ие св о й ств а р а ств о р о в … … … … … … … … … … … … … … … .

11

Ра бо та 5. Г идр о лизсо лей … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …

12

Ра бо та 6. Окислительн о -в о сста н о в ительн ы е р еа кц ии … … … … … … … … .

15

5 Н ео р га н ическа я х им ия … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …

19

Ра бо та 7. Общ ие св о й ств а м ета лло в … … … … … … … … … … … … … … … .

20

Ра бо та 8. Общ ие св о й ств а н ем ета лло в … … … … … … … … … … … … … … .

23

Ра бо та 9. К о м плексн ы е со един ен ия … … … … … … … … … … … … … … … ..

31

Пр ило ж ен ие … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .

35

3

1. ПР АВИ Л АР АБО ТЫ В ХИ М И Ч ЕС КО Й Л АБО РАТО Р И И 1. Пр еж де чем п р иступить к в ы по лн ен ию пр а ктических р а бо т, н ео бх о дим о о зн а ко м иться с ин стр укц ией по тех н ике безо па сн о сти, ко то р а я им еется в ка ж до й ла бо р а то р ии, и в да льн ей ш ем стр о го следо в а ть пр едписа н иям ин стр укц ии. 2. Ра бо та ть в х им ическо й ла бо р а то р ии н а до в х а ла те, а ккур а тн о , со блю да я тиш ин у, ж ела тельн о в сегда н а о дн о м и то м ж е м есте. 3. Пер ед н а ча ло м р а бо ты по ко н кр етн о й тем е в н им а тельн о пр о чтите ее о писа н ие в м ето дическо м ука за н ии, что бы спла н ир о в а ть экспер им ен т. У бедитесь в н а личии н ео бх о дим ы х р еа ктив о в , пр ибо р о в и х им ическо й п о суды . 4. В н им а тельн о н а блю да й те за х о до м о пы та , о тм еча я и за писы в а я ка ж дую его о со бен н о сть (в ы па ден ие и р а ств о р ен ие о са дко в , изм ен ен ие о кр а ски, тем пер а тур ы и т.д.). 5. Ра сх о дуй те р еа ктив ы эко н о м н о . Если ж е случа й н о ко личеств о пр еп а р а та о ка ж ется бо льш им , чем н ео бх о дим о , то излиш ки в ы бр а сы в а й те, а н е в о зв р а щ а й те в склян ку, в о избеж а н ие за гр язн ен ия р еа ктив о в . По это й ж е пр ичин е н ельзя пута ть пр о бки о т р еа ктив н ы х склян о к. Д ля в зятия н ео бх о дим о го ко личеств а р еа ген та испо льзуй те чисты е сух ие ш па тели или стеклян н ы е ло па то чки, для ж идко стей - чисты е пип етки. 6. Ра бо ты с в р едн ы м и в ещ еств а м и пр о в о дите то лько по д тяго й . К о н ц ен тр ир о в а н н ы е кисло ты и щ ело чи н а лив а й те о сто р о ж н о по д в ы тяж н ы м ш ка ф о м ; н е ун о сите их н а св о и р а бо чие м еста . 7. Э ксп ер им ен ты , в р езульта те ко то р ы х в о зм о ж н о о бр а зо в а н ие едких летучих в ещ еств , та кж е н уж н о пр о в о дитьпо д тяго й . Д ля иден тиф ика ц ии в ещ еств а по за па х у следует о сто р о ж н о н а пр а в ить ла до н ью по то к га за о т о тв ер стия пр о бир ки в сто р о н у н о са . 8. Д ля п р о в еден ия х им ических пр о ц ессо в ча сто тр ебуется н а гр ев а н ие, п р и это м до лж н а испо льзо в а ться то лько тер м о сто й ка я по суда ! Ста ка н ы и ко лбы н а гр ев а й те, по м естив их н а а сбестир о в а н н ую сетку, а пр о бир ки - за кр епив в сп ец иа льн о м дер ж а теле. Отв ер стие пр о бир ки до лж н о бы ть н а п р а в лен о в сто р о н у о т са м о го экспер им ен та то р а и о т тех , кто р а бо та ет р ядо м . 9. По сле о ко н ча н ия р а бо ты в ы м о й те испо льзо в а н н ую по суду, пр ив едите в по р ядо к св о е р а бо чее м есто , убедитесь, что за кр ы ты га зо в ы е и в о до пр о в о дн ы е кр а н ы . 10. Пр а ктическа я р а бо та до лж н а бы тьпо лн о стью о ф о р м лен а в о в р ем я за н ятия. В Н И М А Н И Е! • Пр и в сех н есча стн ы х случа ях н ео бх о дим о н ем едлен н о о бр а титься к пр епо да в а телю или ла бо р а н ту. • Б ез ука за н ия и р а зр еш ен ия пр епо да в а теля н е пр о в о дить н ика ких до п о лн ительн ы х о пы то в . • З а пр ещ а ется пр ин им а тьп ищ у в ла бо р а то р ии.

4

2. АТО М НО -М О Л ЕКУЛ Я Р НО Е УЧ ЕНИ Е. С ТЕХИ О М ЕТРИ Ч ЕС КИ Е ЗАКО НЫ Р А Б ОТ А 1 О ПР ЕД ЕЛ ЕНИ Е Э КВИ ВАЛ ЕНТНО Й М АС С Ы АКТИ ВНО ГО М ЕТАЛ Л А Э квивале нт. Зако н эквивале нто в Э к вивал е нто м в ещ еств а н а зы в а ется та ко е его ко личеств о , ко то р о е со един яется с 1 м о лем а то м о в в о до р о да или за м ещ а ет то ж е ко личеств о а то м о в в о до р о да в х им ических р еа кц иях . Э к вивал е нтно й м ассо й н а зы в а ется м а сса 1 экв ив а лен та в ещ еств а . Д ля о пр еделен ия экв ив а лен та (экв ив а лен тн о й м а ссы ) элем ен та н ео бяза тельн о исх о дить из его со един ен ия с в о до р о до м . Э кв ив а лен т (экв ив а лен тн ую м а ссу) м о ж н о в ы числить по со ста в у со един ен ия да н н о го элем ен та с лю бы м др угим , экв ив а лен т ко то р о го изв естен . Н а о сн о в е за ко н а экв ив а лен то в м о ж н о в ы в ести следую щ ие ф о р м улы для в ы числен ия экв ив а лен тн ы х м а сс сло ж н ы х в ещ еств : Э

о к сида

=

М о к сида Ч исл о ато м о в эл е м е нта⋅ вал е нтно стьэл е м е нта Э

Э

Э

со л и

=

к исл о ты

о сно вания

=

=

М к исл о ты О сно вно стьк исл о ты

М о сно вания Кисл о тно стьо сно вания

М со л и , Ч исл о ато м о в м е тал л ава ⋅ л е нтно сть м е тал л а

где М – м о ляр н а я м а сса со един ен ий . Ч исло о тщ епляем ы х о т м о лекулы кисло ты п р о то н о в н а зы в а ется о сн о в н о стью кисло ты , число о тщ епляем ы х о т м о лекулы о сн о в а н ия гидр о ксо гр уп п − кисло тн о стью о сн о в а н ия. Пр и р еш ен ии н еко то р ы х за да ч, со дер ж а щ их св еден ия о б о бъем а х га зо о бр а зн ы х уча стн ико в р еа кц ии, ц елесо о бр а зн о по льзо в а ться зн а чен ием экв ив а лен тн о го о бъем а . Э к вивал е нтны м о бъе м о м н а зы в а ется о бъем , за н им а ем ы й пр и да н н ы х усло в иях 1 экв ив а лен то м в ещ еств а . З н а чен ие экв ив а лен тн о го о бъем а в ещ еств а , н а х о дящ его ся в га зо о бр а зн о м со сто ян ии, м о ж н о н а й ти, зн а я, что в м о ляр н о м о бъем е лю бо го га за , со сто ящ его из дв ух а то м н ы х м о лекул, со дер ж ится 2 м о ль а то м о в и т.д. Та к, в 22,4 л Н 2 со дер ж ится 2 экв ив а лен та в о до р о да ; зн а чит, экв ив а лен тн ы й о бъем в о до р о да р а в ен 22,4/2 = 11,2 л/м о ль.

5

О пр е д е ле ние эквивале нтны х м асс активны х м е талло в Х им ические экв ив а лен ты м ета лло в , сто ящ их в р яду ста н да р тн ы х электр о дн ы х по тен ц иа ло в до в о до р о да , пр едста в ляется в о зм о ж н ы м о п р еделить м ето до м в ы тесн ен ия в о до р о да изкисло т. Д ля это й ц ели испо льзуется пр ибо р , изо бр а ж ен н ы й н а р ис. 1. Н а в еска м ета лла , спо со бн о го в ы тесн ятьв о до р о д изкисло т, р а ссчиты в а ется н а о сн о в а н ии ур а в н ен ия р еа кц ии с учето м то го , что бы о бъем в ы делив ш его ся в о до р о да н е пр ев ы ш а л 150 − 180 м л (н .у.), и бер ется н а а н а литических в еса х . Н а в еска по м ещ а ется в ш а р о в о е уто лщ ен ие (2) н а го р лы ш ке р еа кто р а (1), ко то р ы й укр еплен в ш та тив е в по ло ж ен ии, близко м к го р изо н та льн о м у. Пр едв а р ительн о в р еа кто р до по ло в ин ы его о бъем а за лив а ется р а зба в лен н а я со лян а я кисло та с по м о щ ью в о р о н ки с длин н ы м го р лы ш ко м та ким о бр а зо м , что бы стен ки ш а р о в о го уто лщ ен ия р еа кто р а н е о ка за лисьсм о чен н ы м и кисло то й в о избеж а н ие н еко н тр о лир уем о й р еа кц ии до гер м етиза ц ии систем ы .

Р ис.1 1. Реа кто р . 2. Н а в еска м ета лла . 3. М ер н ы й ц илин др . 4. К р иста ллиза то р . 5. Г а зо о тв о дн а я тр убка .

Систем а для сбо р а в ы деляю щ его ся в о до р о да , со сто ящ а я из стеклян н о го ц илин др а (3) ем ко стью 250 м л (о тсю да и о гр а н ичен н о стьн а в ески м ета лла ) и кр иста ллиза то р а (4), за п о лн яется в о до й . З а тем р еа кто р пло тн о за кр ы в а ется пр о бко й , а ко н чик га зо о тв о дн о й тр убки (5) пр о та лкив а ется по д м ер н ы й ц илин др с в о до й . Если н е н а блю да ется р а в н о м ер н о го и по сто ян н о го в ы делен ия п узы р ько в в о здух а , то систем а счита ется гер м етичн о й . У бедив ш исьв это м , пер ев ер н ите р еа кто р в в ер тика льн о е п о ло ж ен ие. Н а в еска м ета лла па да ет в кисло ту, а в ы деляю щ ий ся в о до р о дсо бир а ется в ц илин др е.

6

По о ко н ча н ии р еа кц ии н уж н о изм ер итьо бъем в ы делив ш его ся га за V (м л), в ы со ту о ста в ш его ся сто лба в о ды h (м м ), о тм етитьтем пер а тур у о кр уж а ю щ ей ср еды Т(К ) и а тм о сф ер н о е да в лен ие в пер ио до пы та Н (м м . р т. ст.). Н ео бх о дим о пр ив ести о бъем га за к н о р м а льн ы м усло в иям (Р0 = 760 м м .р т.ст. и Т0 = 273 К ), в о спо льзо в а в ш исьур а в н ен ием о бъедин ен н о го га зо в о го за ко н а PV/T = P0V0/T0 . Очев идн о , что V0 =

V ⋅ P ⋅ 273 . 760 ⋅ T

Н а ибо льш ую тр удн о сть пр едста в ляет в да н н о м случа е о ц ен ка р еа льн о го да в лен ия, по д ко то р ы м н а х о дится в о до р о д, со бр а н н ы й в м ер н о м ц илин др е н а д сло ем в о ды . И з р а ссм о тр ен ия р ис. 1 ясн о , что а тм о сф ер н о е да в лен ие (Н ) ур а в н о в еш ив а ется да в лен ием в о до р о да (Р), да в лен ием в о дян о го сто лба в ц илин др е (h, м м . в о д. ст. или h/13.6, м м . р т. ст.)∗) и да в лен ием н а сы щ ен н о го па р а в о ды (hв, м м . р т. ст.), ко то р о е п р ив о дится в спр а в о чн ы х та блиц а х для р а зличн ы х зн а чен ий тем пер а тур ы : Н = Р + h/13,6 + hв. И зэто й ф о р м улы м о ж н о н а й ти да в лен ие в о до р о да в усло в иях о пы та : P = H − h/13,6 − hв. По лучен н ую в еличин у и следует испо льзо в а ть пр и пр ив еден ии о бъем а в о до р о да к н о р м а льн ы м усло в иям . З н а я, что экв ив а лен т в о до р о да пр и н .у. за н им а ет о бъем 11,2 л, н а й дите Э М е, испо льзуя ф о р м улу Э м е / Vэ(H2) = m(М е) /V0(Н 2), где Э м е − экв ив а лен тн а я м а сса М е, г/м о ль, Vэ(H2) − экв ив а лен тн ы й о бъем H2 (н .у.), m(М е) − м а сса н а в ески М е, V0(Н 2) − о бъем Н 2, в ы делив ш его ся в х о де экспер им ен та , пр ив еден н ы й к н .у. Ра ссчита в тео р етическо е зн а чен ие экв ив а лен тн о й м а ссы м ета лла , н а й дите а бсо лю тн ую о ш ибку о пр еделен ия экв ив а лен тн о й м а ссы м ета лла δЭ = Э

те о р

−Э

эк сп

и о тн о сительн ую о ш ибку в % ∆Э =

δЭ Э

те о р

⋅ 100% =

Э

те о р

Э

−Э

эк сп

⋅ 100%

те о р

Р А Б ОТ А 2 О ПР ЕД ЕЛ ЕНИ Е М О Л Я Р НО Й М АС С Ы КИ С Л О Р О Д А М о лекуляр н а я м а сса га за (кисло р о да ) м о ж ет бы ть о тн о сительн о легко о пр еделен а следую щ им о бр а зо м . Со бер ите пр ибо р , пр едста в лен н ы й н а р ис. 1 с то й лиш ьр а зн иц ей , что р еа кто р 1 за м ен яется пр о бир ко й изтуго п ла в ко го стекла . По р ядо к в ы по лн ен ия р а бо ты следую щ ий . Систем а , пр едн а зн а чен н а я для сбо р а га за , за п о лн яется в о до й . В сух ую пр о бир ку из туго пла в ко го стекла ∗)

13.6 – пло тн о стьр тути – для пер ев о да м м . в о д. ст. в м м . р т. ст.

7

по м ещ а ю тся в ещ еств а , ко то р ы е пр и н а гр ев а н ии р а зла га ю тся с в ы делен ием кисло р о да . И м и м о гут служ итьпер м а н га н а т или х ло р а т ка лия. З а м етим , что в случа е KСlO3 до ба в ка дио ксида м а р га н ц а в ка честв е ка та лиза то р а спо со бств ует бо лее бы стр о м у и р а в н о м ер н о м у в ы делен ию кисло р о да . По сле за п о лн ен ия пр о бир ки в ещ еств о м (пр им ер н о 1/10 ее о бъем а ), в ее в ер х н ю ю ча стьв ста в ляется в а тн ы й та м по н , ко то р ы й служ ит ф ильтр о м , св о бо дн о пр о пуска ю щ им га з, н о п р епятств ую щ им по па да н ию тв ер ды х пр о дукто в р а зло ж ен ия в систем у для сбо р а га за . В та ко м в иде (пр о бир ка с н а в еско й и в а тн ы м та м по н о м ) р еа кто р в зв еш ив а ется с то чн о стью 0,01 г, за кр епляется в ш та тив е в по ло ж ен ии, близко м к го р изо н та льн о м у, за кр ы в а ется пр о бко й с га зо о тв о дн о й тр убко й . К о н ец тр убки п р о та лкив а ется по д м ер н ы й ц илин др до по ло в ин ы его в ы со ты . Пр о в ер яется гер м етичн о сть систем ы . З а тем пр о бир ка р а в н о м ер н о пр о гр ев а ется пла м ен ем га зо в о й го р елки. В ы деляю щ ий ся кисло р о д со бир а ется в ц илин др е, в ы тесн яя в о ду. По о ко н ча н ии р еа кц ии р а зло ж ен ия да ю т систем е о сты ть до тем пер а тур ы о кр уж а ю щ ей ср еды . Пр и это м ко н чик га зо о тв о дн о й тр убки до лж ен н а х о диться в ц илин др е н а д по в ер х н о стью в о ды . З а тем изм ер яю т о бъем V (м л) со бр а н н о го кисло р о да , в ы со ту в о дян о го сто лба h (м м ), о тм еча ю т тем пер а тур у и а тм о сф ер н о е да в лен ие в п ер ио д о пы та . В о сп о льзо в а в ш исьо бъедин ен н ы м га зо в ы м за ко н о м , н а х о дят о бъем , пр ив еден н ы й к н о р м а льн ы м усло в иям : V0 =

V ⋅ P ⋅ 273 . 760 ⋅ T

З а тем в зв еш ив а ю т р еа кто р с о ста тко м в ещ еств а и та м по н о м . По р а зн иц е в м а ссе р еа кто р а с в ещ еств о м до и по сле эксп ер им ен та н а х о дят м а ссу в ы делив ш его ся га за mO . Д а льн ей ш ий р а счет в ы по лн яется в со о тв етств ии со следств ием из за ко н а А в о га др о : m ⋅ 22.4 М O2 = O2 . Vo Ра ссчита й те а бсо лю тн ую и о тн о сительн ую о ш ибку о пр еделен ия м о ляр н о й м а ссы га за . 2

3. УЧ ЕНИ Е О ХИ М И Ч ЕС КИ Х ПРО Ц ЕС С АХ Р А Б ОТ А 3 С КО Р О С ТЬ ХИ М И Ч ЕС КИ Х Р ЕАКЦ И Й. ХИ М И Ч ЕС КО Е Р АВНО В ЕС И Е В сяка я х им ическа я р еа кц ия пр о тека ет с о п р еделен н о й ско р о стью . Ско р о сть х им ическо й р еа кц ии о пр еделяется изм ен ен ием ко н ц ен тр а ц ии р еа гир ую щ их в ещ еств в един иц у в р ем ен и. Пр и это м ко н ц ен тр а ц ия в ы р а ж а ется, ка к пр а в ило , число м м о лей в ещ еств а в 1 литр е р а ств о р а (м о ль/литр ), а в р ем я – в м ин ута х или секун да х . В р ем я п р о тека н ия х им ических р еа кц ий м ен яется в о чен ь ш ир о ких пр едела х – о т до лей секун ды (в зр ы в ) до м иллио н о в лет (о бр а зо в а н ие пр ир о дн ы х иско па ем ы х ). Э то о бъясн яется тем , что ско р о стьх им ических р еа кц ий за в исит ка к

8

о т св о й ств са м их р еа гир ую щ их в ещ еств , та к и о т усло в ий , в ко то р ы х о н а пр о тека ет. В а ж н ей ш им и из та ких усло в ий яв ляю тся ко нц е нтр ац ия р еа гир ую щ их в ещ еств , те м пе р атур а и для гетер о ген н ы х р еа кц ий – пло щ а дь по в ер х н о сти р еа гир ую щ их в ещ еств . З а в исим о стьско р о сти х им ическо й р еа кц ии о т ко н ц ен тр а ц ии р еа гир ую щ их в ещ еств в ы р а ж а ется о сн о в н ы м за ко н о м х им ическо й кин етики – за ко н о м дей ств ия м а сс: С ко р о сть хим иче ско й р е акц ии пр ям о пр о по р ц ио наль на пр о изве д е нию ко нц е нтр ац ий р е агир ую щ их ве щ е ств в сте пе нях, о тве чаю щ их их сте хио м е тр иче ским ко эф ф иц ие нтам в ур авне нии р е акц ии. М а тем а тически эту за в исим о стьдля р еа кц ии nA+mB ! pC м о ж н о в ы р а зитьследую щ им о бр а зо м : V1 = k1 [A] n ·[B] m V2 = k2[C] p , где V1 и V2 – ско р о стьпр ям о й и о бр а тн о й р еа кц ий , [A], [B], [C] – м о ляр н ы е ко н ц ен тр а ц ии уча стн ико в р еа кц ии, k1 и k2 – ко н ста н ты ско р о сти, за в исящ ие о т пр ир о ды р еа гир ую щ их в ещ еств и тем пер а тур ы . Пр и по в ы ш ен ии тем п ер а тур ы ув еличив а ется ско р о стьх им ическо й р еа кц ии, та к ка к в о зр а ста ет ко личеств о а ктив н ы х ча стиц и число их сто лкн о в ен ий в един иц у в р ем ен и. Со гла сн о пр а в илу В а н т-Г о ф ф а , пр и ув еличен ии тем пер а тур ы н а ка ж ды е 10 гр а дусо в ско р о стьх им ическо й р еа кц ии ув еличив а ется пр им ер н о в 2 − 4 р а за : t −t /10 Vt2 = Vt1 ⋅ γ ( 2 1 ) , где Vt − ско р о сть р еа кц ии по сле по в ы ш ен ия тем пер а тур ы до t2, Vt − ско р о стьр еа кц ии пр и тем пер а тур е t1, γ − тем пер а тур н ы й ко эф ф иц иен т ско р о сти р еа кц ии ( γ = 2 ÷ 4). По да в ляю щ ее бо льш ин ств о х им ических р еа кц ий яв ляю тся о бр а тим ы м и, т. е. пр о тека ю т пр и да н н ы х усло в иях в о в за им н о п р о тив о по ло ж н ы х н а пр а в лен иях . В ур а в н ен иях та ких р еа кц ий в м есто зн а ка р а в ен ств а ста в ится зн а к о бр а тим о сти. Д ля р еа кц ии nA+mB ! pC+qD cко р о сти пр ям о й и о бр а тн о й р еа кц ий будут в ы р а ж а ться: V1 = k1 [A] n ⋅ [B] m V2 = k2[C] p ⋅ [D] q. К о гда ско р о сть пр ям о й р еа кц ии ста н о в ится р а в н о й ско р о сти о бр а тн о й р еа кц ии, н а ступа ет х им ическо е р а в н о в есие, п р и ко то р о м пр ям а я и о бр а тн а я р еа кц ии н е п р екр а щ а ю тся, а пр о до лж а ю т п р о тека ть в п р о тив о по ло ж н ы х н а пр а в лен иях с р а в н ы м и ско р о стям и. Х им ическо е р а в н о в есие х а р а ктер изуется ко н ста н то й р а в н о в есия, ко то р а я н е за в исит о т ко н ц ен тр а ц ии р еа гир ую щ их в ещ еств , н о за в исит о т тем пер а тур ы и о пр еделяется ка к 2

1

9

[C] ⋅ [D] . [A] n · [B] m З десь[A] , [B] , [C] , [D] – равно ве сны е ко н ц ен тр а ц ии р еа ген то в . И зм ен ен ие усло в ий , пр и ко то р ы х систем а н а х о дится в со сто ян ии х им ическо го р а в н о в есия, пр ив о дит к н а р уш ен ию р а в н о в есия или, ка к п р ин ято го в о р ить, к см ещ ен ию р а в н о в есия, что по зв о ляет уп р а в лять пр о ц ессо м в ж ела тельн о м н а пр а в лен ии. См ещ ен ие х им ическо го р а в н о в есия по дчин яется пр а в илу, изв естн о м у по д н а зв а н ием пр ин ц ипа Л е -Ш ате ль е : Если на систе м у, нахо д ящ ую ся в со сто янии р авно ве сия, о казать како е либо во зд е йствие , то р авно ве сие начне т см е щ ать ся в тако м напр авле нии, ко то р о е ум е нь ш ае тэто во зд е йствие . В о бщ ем в иде м о ж н о сф о р м улир о в а тьследую щ ие за ко н о м ер н о сти см ещ ен ия р а в н о в есия: 1. Пр и ув еличен ии ко н ц ен тр а ц ии о дн о го изр еа ген то в в систем е р а зв ив а ется пр о ц есс, в х о де ко то р о го это т р еа ген т р а сх о дуется. Пр и уда лен ии ка ко го -либо р еа ген та изсф ер ы р еа кц ии в систем е р а зв ив а ется пр о ц есс, в х о де ко то р о го это т р еа ген т о бр а зуется. 2. Пр и ув еличен ии тем пер а тур ы р а в н о в есие см ещ а ется в сто р о н у эн до тер м ическо й р еа кц ии. Пр и ум ен ьш ен ии тем п ер а тур ы р а в н о в есие см ещ а ется в сто р о н у экзо тер м ическо й р еа кц ии. 3. Если р еа кц ия н е со п р о в о ж да ется изм ен ен ием числа м о лей га зо о бр а зн ы х в ещ еств , уча ств ую щ их в р еа кц ии, то да в лен ие н е в лияет н а со сто ян ие р а в н о в есия. Пр и ув еличен ии да в лен ия р а в н о в есие см ещ а ется в сто р о н у ум ен ьш ен ия о бъем а , пр и ум ен ьш ен ии да в лен ия р а в н о в есие см ещ а ется в сто р о н у ув еличен ия о бъем а . 4. В случа е о бр а тим ы х р еа кц ий ка та лиза то р н е см ещ а ет р а в н о в есие, а лиш ь уско р яет (или за м едляет в случа е ин гибито р о в ) пр о ц есс до стиж ен ия р а в н о в есн о го со сто ян ия. К=

p

q

ОПЫ Т 1. В лиян ие ко н ц ен тр а ц ии р еа гир ую щ их в ещ еств н а ско р о стьр еа кц ии в го м о ген н о й систем е Реа кц ия тио сульф а та н а тр ия с сер н о й кисло то й пр о тека ет п о ур а в н ен ию Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + SO2 + S + H2O и со п р о в о ж да ется по м утн ен ием р а ств о р а о т в ы па в ш ей сер ы . Пр иго то в ить в тр ех п р о бир ка х р а ств о р ы тио сульф а та н а тр ия р а зличн о й ко н ц ен тр а ц ии. Д ля это го в пер в ую пр о бир ку н а лить5 м л р а ств о р а Na2S2O3 и 10 м л в о ды , в о в то р ую – 10 м л р а ств о р а Na2S2O3 и 5 м л в о ды , в тр етью – 15 м л р а ств о р а Na2S2O3. Та ким о бр а зо м , ко н ц ен тр а ц ия тио сульф а та н а тр ия в пер в о й пр о бир ке будет С, в о в то р о й – 2С, в тр етьей – 3С. В ка ж дую п р о бир ку пр илитьп р и п о м еш ив а н ии по 5 м л 4%-н о го р а ств о р а H2SO4. Отм етитьв р ем я (по секун до м ер у), п р о ш едш ее с м о м ен та до ба в лен ия кисло ты до п о м утн ен ия р а ств о р а . Результа ты за н ести в та блиц у 1.

10

Та блиц а 1. № пр о бир ки

Ч исло м л Na2S2O3

Ч исло м л Н 2О

Ч исло м л H2SO4

1 2 3

5 10 15

10 5 0

5 5 5

В р ем я до по м утн ен ия t,c

v = 1/t, c−1

По стр о итьгр а ф ик за в исим о сти ско р о сти р еа кц ии о т ко н ц ен тр а ц ии р а ств о р а . Сдела тьв ы в о д. ОПЫ Т 2. В лиян ие тем пер а тур ы н а ско р о стьх им ическо й р еа кц ии в го м о ген н о й систем е В о дн у пр о бир ку н а лить10 м л 2%-х р а ств о р а тио сульф а та н а тр ия, в др угую – 10 м л 4%-н о го р а ств о р а сер н о й кисло ты . Слитьсо дер ж им о е п р о бир о к в м есте и о тм етить, чер ез ско лько секун д р а ств о р по м утн еет. Отм етить ко м н а тн ую тем пер а тур у, пр и ко то р о й пр о тека ла да н н а я р еа кц ия. По в то р итьо пы т дв а ж ды с тем и ж е ко личеств а м и р еа ген то в , пр едв а р ительн о н а гр ев их в ста ка н е с в о до й до тем пер а тур ы н а 10 и 20 гр а дусо в в ы ш е ко м н а тн о й . З а тем пер а тур о й следитьпо тер м о м етр у, о пущ ен н о м у в пр о бир ку с р а ств о р о м Na2S2O3. Результа ты за н ести в та блиц у 2. Та блиц а 2. № пр о бир ки

Тем пер а тур а о п ы та , 0С

В р ем я течен ия р еа кц ии, с

Ско р о стьv = 1/t, c−1

1 2 3 Ра ссчита й те ко эф ф иц иен т В а н т-Г о ф ф а . Сдела й те в ы в о д. ОПЫ Т 3. В лиян ие по в ер х н о сти р а здела р еа гир ую щ их в ещ еств н а ско р о сть р еа кц ии в гетер о ген н о й систем е См еш а й те в сух о й ступ ке н ебо льш о е ко личеств о со лей Pb(NO3)2 и KJ. Отм етьте ц в ет см еси. З а тем тщ а тельн о изм ельчите п естико м см есь. Ч то пр и это м пр о исх о дит? З а тем в изм ельчен н ую см есь со лей до ба в ьте н еско лько ка пель дистиллир о в а н н о й в о ды . В ка ко й ц в ет о кр а сился по лучен н ы й р а ств о р ? З а счет чего это п р о исх о дит? Н а п иш ите со о тв етств ую щ ие р еа кц ии. Сдела й те в ы в о д о в лиян ии степ ен и диспер сн о сти ча стиц н а ско р о стьгетер о ген н о й р еа кц ии.

11

ОПЫ Т 4. В лиян ие ко н ц ен тр а ц ии р еа гир ую щ их в ещ еств н а х им ическо е р а в н о в есие В н ебо льш о м ста ка н е см еш а тьп о 5 м л 0,001н р а ств о р а х ло р ида ж елеза (III) и р о да н ида ка лия. Объясн ить, чем в ы зв а н о о кр а ш ив а н ие р а ств о р а . Н а писа ть ур а в н ен ие это й о бр а тим о й р еа кц ии. По лучен н ы й р а ств о р р а злить по р о в н у в четы р е пр о бир ки. В пер в ую пр о бир ку пр илить н ем н о го ко н ц ен тр ир о в а н н о го р а ств о р а FeCl3, в о в то р ую – ко н ц ен тр ир о в а н н о го р а ств о р а KCNS, в тр етью до ба в итьн еско лько кр иста ллико в KCl, а четв ер тую о ста в итьдля ср а в н ен ия. Ср а в н итьц в ет р а ств о р о в в пр о бир ка х . Объясн ить, в ка ко м н а пр а в лен ии см ещ а ется р а в н о в есие пр и до ба в лен ии ка ж до го изп ер ечислен н ы х в ещ еств . ОПЫ Т 5. В лиян ие тем пер а тур ы н а х им ическо е р а в н о в есие В в о дн о м р а ств о р е а м м иа ка им еет м есто р а в н о в есие: 1) NH3 + H2O ! NH3⋅H2O + Q 2) NH3⋅H2O ! NH4+ + OH−. Пр и п о в ы ш ен ии тем пер а тур ы р а в н о в есие пер в о й р еа кц ии см ещ а ется в лев о . В ко н ическую ко лбо чку о бъем о м 100 м л н а лить 30 − 40 м л дистиллир о в а н н о й в о ды , до ба в ить н еско лько ка пель ко н ц ен тр ир о в а н н о го р а ств о р а а м м иа ка и 2 − 3 ка пли ф ен о лф та леин а . Ч ем о бъясн яется по яв лен ие м а лин о в о й о кр а ски? Н а гр еть р а ств о р н ебо льш им пла м ен ем го р елки. По чем у о кр а ска исчеза ет, а пр и о х ла ж ден ии ко лбо чки в о до й из-по дкр а н а о н а по яв ляется в н о в ь? 4. РАС ТВО РЫ. Э Л ЕКТР О Л И ТИ Ч ЕС КАЯ И О НИ ЗАЦ И Я Р А Б ОТ А 4 О БЩ И Е С В О Й С ТВАРАС ТВО Р О В Р аство р ы – это м н о го ко м по н ен тн ы е го м о ген н ы е систем ы п ер ем ен н о го со ста в а , н а х о дящ иеся в со сто ян ии тер м о дин а м ическо го р а в н о в есия. Он и со сто ят изча стиц р а ств о р ен н о го в ещ еств а , р а ств о р ителя и пр о дукто в их в за им о дей ств ия (со ль вато в или, в случа е в о дн ы х р а ств о р о в , − гид р ато в). В за им о дей ств ие р а ств о р ителя и р а ств о р ен н о го в ещ еств а со пр о в о ж да ется тепло в ы м эф ф екто м , изм ен ен ием о бъем а , ц в ета и т.д. Обы чн о р а ств о р ителем счита ю т ко м по н ен т, ко то р ы й в да н н ы х усло в иях н а х о дится в то м ж е а гр ега тн о м со сто ян ии что и о бр а зую щ ий ся р а ств о р . Если ко м по н ен ты , о бр а зую щ ие р а ств о р , н е м ен яю т а гр ега тн о го со сто ян ия, то р а ств о р ителем о бы чн о счита ю т то т ко м по н ен т, ко то р ы й пр ео бла да ет в р а ств о р е.

12

ОПЫ Т 1. И зм ен ен ие о бъем а п р и р а ств о р ен ии а ) в зв есьте н а тех н о х им ических в еса х 8 гр а м м о в са х а р а (d = 1,59 г/см 3). Ра ссчита й те, ка ко й о бъем за й м ет да н н а я м а сса са х а р а . Н а лей те в м ер н ую бю р етку н а 50 м л 25 м л в о ды . В н есите н а в еску са х а р а в бю р етку и пер ем еш а й те до по лн о го р а ств о р ен ия са х а р а . Ч то н а блю да ете? б) пр о следите за изм ен ен ием о бъем а пр и р а ств о р ен ии спир та в в о де. Д ля это го в узкую пр о бир ку н а лей те в о ды (до 1/3) и о сто р о ж н о до ба в ьте р а в н ы й о бъем сп ир та . Отм етьте р езин о в ы м ко льц о м по ло ж ен ие в ер х н его ур о в н я ж идко сти. З а кр о й те пр о бир ку п р о бко й и х о р о ш о пер ем еш а й те. По до ж дите п о ка р а ств о р о х ла дится, и о тм етьте ур о в ен ь р а ств о р а . Объясн ите пр о исх о дящ ие яв лен ия. ОПЫ Т 2. Со сто ян ие в ещ еств а в р а ств о р а х . Обр а зо в а н ие со льва то в , гидр а то в Н а гр ей те в сух о й пр о бир ке 1 − 2 кр иста ллика й о да . Н а блю да й те ц в ет па р о в й о да . В ка ко м со сто ян ии н а х о дится й о дв па р а х ? З а тем в тр и пр о бир ки по ло ж ите по 1 − 2 кр иста ллика й о да . В п ер в ую до ба в ьте н ем н о го бен зо ла , в о в то р ую – в о ды , в тр етью – спир та и в збо лта й те со дер ж им о е. Отм етьте о кр а ску р а ств о р о в , ср а в н ите ее с о кр а ско й па р о в й о да . Ч ем о бъясн яется р а зличн а я о кр а ска р а ств о р о в ? В ка ко м случа е о бр а зую тся со льва ты ? ОПЫ Т 3. Пр иго то в лен ие пер есы щ ен н ы х р а ств о р о в а ) р а ств о р ите пр и н а гр ев а н ии 2 г а ц ета та н а тр ия в 1,5 м л в о ды . З а кр ы в о тв ер стие пр о бир ки в а то й , о х ла дите ее до ко м н а тн о й тем пер а тур ы в ста ка н е с х о ло дн о й в о до й . В о х ла ж ден н ы й р а ств о р бр о сьте м а лен ький кр иста ллик а ц ета та н а тр ия (за тр а в ку). Н а блю да й те р о ст кр иста лло в , бы стр о за по лн яю щ их в сю пр о бир ку. Обр а тите в н им а н ие н а в ы делен ие теп ло ты . Сн о в а н а гр ей те пр о бир ку, что бы п о лучить пр о зр а чн ы й р а ств о р . Осто р о ж н о о х ла дите ее и п о тр ите стеклян н о й па ло чко й о в н утр ен н ю ю стен ку пр о бир ки, в ы зы в а я кр иста ллиза ц ию . б) в сух о й п р о бир ке м едлен н о н а гр ей те н еско лько кр иста лло в кр иста лло гидр а та тио сульф а та н а тр ия Na2S2O3⋅5H2O. Э та со льпла в ится п р и 480С, о бр а зуя р а ств о р Na2S2O3 в кр иста ллиза ц ио н н о й в о де. Осто р о ж н о о х ла див р а ств о р по д кр а н о м , бр о сьте в н его м а лен ький кр иста ллик тио сульф а та н а тр ия. Ч то пр о исх о дит? Н а гр ев а н ием п р о бир ки с со лью сн о в а по лучите п р о зр а чн ы й р а ств о р , о х ла дите его и р езко в стр ях н ите пр о бир ку. Отм етьте и о бъясн ите н а блю да ем ы е яв лен ия. Д а й те о пр еделен ие по н ятия “пер есы щ ен н ы й р а ств о р ”. ОПЫ Т 4. Св о й ств а кр иста лло гидр а то в а ) в сух ую п р о бир ку в о зьм ите н еско лько кр иста лло в CoCl2⋅6 H2O (о тм етьте их о кр а ску) и н а гр ей те. Ч то п р и это м н а блю да ется? Ох ла дите п р о бир ку и пр иба в ьте 2 − 3 ка пли в о ды . Д а й те о бъясн ен ия.

13

б) по м естите в сух ую пр о бир ку н еско лько кр иста лло в м едн о го купо р о са CuSO4⋅5 H2O. З а кр епите пр о бир ку в ш та тив е н а кло н н о , н ем н о го п р ипо дн яв ее дн о , и н а гр ей те. Н а блю да й те за изм ен ен ием ц в ета со ли. К о гда в се в ещ еств о изм ен ит ц в ет, пр екр а тите н а гр ев а н ие и о х ла дите. З а тем п р илей те 2 − 3 ка пли в о ды . Отм етьте тепло в о й эф ф ект и изм ен ен ие ц в ета со ли. Н а пиш ите ур а в н ен ие р еа кц ии. Сдела й те о бщ ие в ы в о ды о св о й ств а х кр иста лло гидр а то в . Р А Б ОТ А 5 ГИ Д Р О Л И З С О Л ЕЙ В о бщ ем случа е по д гидр о лизо м по н им а ю т р еа кц ии р а зло ж ен ия в ещ еств а в о до й (о т гр еч. hydо r − в о да и lysis − р а зло ж ен ие, р а спа д). Г идр о лиз − ча стн ы й случа й со льво лиза − в за им о дей ств ия р а ств о р ен н о го в ещ еств а и р а ств о р ителя. Г идр о лизу м о гут по дв ер га ться х им ические со един ен ия р а зличн ы х кла ссо в : белки, ж ир ы , углев о ды , эф ир ы , со ли и др . Тр удн о п ер ео ц ен итьр о льгидр о лиза в био х им ических пр о ц есса х . Н а пр им ер , усв о ен ие по лиса х а р идо в и диса х а р идо в ста н о в ится в о зм о ж н ы м лиш ь по сле по лн о го их гидр о лиза до м о н о са х а р идо в ; зн а чительн а я ча сть эн ер гии, н ео бх о дим о й для ж изн едеятельн о сти, в ы св о бо ж да ется в следств ие гидр о лиза а ден о зин тр иф о сф а та (А ТФ ). В н ео р га н ическо й х им ии ча щ е в сего в стр еча ю тся с гидр о лизо м со лей . Гид р о лизо м со ли н а зы в а ю т о бм ен н о е в за им о дей ств ие ио н о в со ли с ио н а м и в о ды , пр ив о дящ ее к о бр а зо в а н ию м а ло диссо ц иир о в а н н ы х со един ен ий . Обм ен н ы е р еа кц ии в р а ств о р а х электр о лито в п р о тека ю т в сто р о н у о бр а зо в а н ия м а ло диссо ц иир о в а н н ы х , летучих и п ло х о р а ств о р им ы х в ещ еств . Ра ссм о тр им с это й то чки зр ен ия следую щ ую р еа кц ию о бм ен а : NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O. Э та р еа кц ия м еж ду о сн о в а н ием и кисло то й с о бр а зо в а н ием со ли и в о ды н а зы в а ется р е акц ие й не йтр ализац ии. Он а п р о тека ет до ко н ц а , та к ка к в систем е о бр а зуется един ств ен н о е м а ло диссо ц иир ую щ ее в ещ еств о – в о да : H+ + OH− = H2O. Если р а ссм о тр етьр еа кц ию м еж ду сла бо й кисло то й и сильн ы м о сн о в а н ием (или сла бы м о сн о в а н ием и сильн о й кисло то й ), то в да н н о м пр о ц ессе уста н а в лив а ется х им ическо е р а в н о в есие (м а ло диссо ц иир о в а н н ы е со един ен ия пр исутств ую т и в пр а в о й , и в лев о й ча стях ур а в н ен ия р еа кц ии): HCN + NaOH ! NaCN + H2O, HCN + OH− ! CN− + H2O. Обр а тн а я р еа кц ия - в за им о дей ств ие со ли с в о до й с о бр а зо в а н ием кисло ты и о сн о в а н ия − и есть р еа кц ия гид р о лиза. Сум м а р н ы й эф ф ект гидр о лиза о пр еделяется пр ир о до й н а х о дящ их ся в р а ств о р е ка тио н о в и а н ио н о в . В за в исим о сти о т типа со ли в о зм о ж н ы 4 в а р иа н та : 1. Со ль, о бр а зо в а н н а я сильн ы м о сн о в а н ием и сильн о й кисло то й . Та ка я со льгидр о лизу н е п о дв ер га ется, та к ка к х им ическо е р а в н о в есие см ещ ен о в лев о (в сто р о н у о бр а зо в а н ия м а ло диссо ц иир о в а н н о го в ещ еств а - в о ды ) NaNO3 + H2O ← NaOH + HNO3.

14

З н а чен ие pH р а ств о р а р а в н о 7, ср еда − н ей тр а льн а я. 2. Со ль, о бр а зо в а н н а я сильн ы м о сн о в а н ием и сла бо й кисло то й . Н а блю да ется гидр о лизпо а н ио н у: A− + H2O ! HA + OH−. Ср еда щ ело чн а я (pH > 7). а ) ка тио н и а н ио н о дн о в а лен тн ы NaCN + H2O ! NaOH + HCN. б) ка тио н о дн о в а лен тен , а н ио н м н о го в а лен тен K3PO4 + H2O ! K2HPO4 + KOH, K2HPO4 + H2O ! KH2PO4 + KOH. Реа кц ия гидр о лиза пр о тека ет ступ ен ча то , в о сн о в н о м идет по пер в о й ступен и, по в то р о й – н езн а чительн о , а по тр етьей ступен и (до о бр а зо в а н ия H3PO4) – пр а ктически н е пр о тека ет (в р а ств о р е н а ка п лив а ется ио н ы OH−, и х им ическо е р а в н о в есие см ещ а ется в лев о ). в ) ка тио н м н о го в а лен тен , а н ио н о дн о в а лен тен Ba(CN)2 + H2O ! BaOHCN + HCN. г) ка тио н и а н ио н м н о го в а лен тн ы 2 BaS + 2 H2O ! Ba(HS)2 + Ba(OH)2. 3. Со ль, о бр а зо в а н н а я сла бы м о сн о в а н ием и сильн о й кисло то й . Н а блю да ется гидр о лизпо ка тио н у: Э + + H2O ! Э ОН + H+. Ср еда кисла я (pH < 7). а ) NH4NO3 + H2O ! NH4OH + HNO3; б) (NH4)2SO4 + H2O ! NH4HSO4 + NH4OH; в ) AlCl3 + H2O ! AlOHCl2 + HCl; AlOHCl2 + H2O ! Al(OH)2Cl + HCl; г) Al2(SO4)3 + 2 H2O ! 2 AlOHSO4 + H2SO4; 2 AlOHSO4 + 2 H2O ! [Al(OH)2]2SO4 + H2SO4; [Al(OH)2]2SO4 + 2 H2O ! 2 Al(OH)3 + H2SO4. 4. Со ль, о бр а зо в а н н а я сла бы м о сн о в а н ием и сла бо й кисло то й . Н а блю да ется о дн о в р ем ен н о гидр о лиз по ка тио н у и по а н ио н у, зн а чен ие pH р а ств о р а за в исит о т силы о бр а зую щ их ся кисло ты и о сн о в а н ия. Н а п р им ер , CH3COONH4 + H2O ! CH3COOH + NH4OH. Со ли сла бы х м н о го о сн о в н ы х кисло т и м н о го кисло тн ы х о сн о в а н ий по дв ер ж ен ы пр а ктически по лн о м у гидр о лизу и п о это м у в р а ств о р а х сущ еств о в а тьн е м о гут: Al2S3 + 6H2O ! 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑. С ко личеств ен н о й то чки зр ен ия глубин у пр о тека н ия пр о ц есса гидр о лиза о бы чн о о ц ен ив а ю т сте пе нь ю гид р о лиза - о тн о ш ен ием ко личеств а гидр о лизо в а н н о го в ещ еств а (м о ль) к о бщ ем у ко личеств у р а ств о р ен н о й со ли

15

(м о ль). Степен ь гидр о лиза в о зр а ста ет с р а зба в лен ием р а ств о р а , по в ы ш ен ием тем пер а тур ы (ув еличив а ется ко н ц ен тр а ц ия ио н о в H+ и OH-) и п р и уда лен ии пр о дукто в изсф ер ы р еа кц ии. Д ей ств ие этих ф а кто р о в о сн о в а н о н а пр ин ц ипе Ле Ш а телье. В р яде случа ев , о со бен н о в ла бо р а то р н о й пр а ктике, гидр о лиз яв ляется н еж ела тельн ы м пр о ц ессо м и его н ео бх о дим о по да в лять. Н а пр им ер , изв естн о , что га ло ген иды м н о гих м ета лло в (Cu, Zn, Al, Ga, Cr, Fe и др .) гидр о лизую тся с о бр а зо в а н ием о сн о в н ы х со лей (р а ств о р ы м утн ею т, со ли в ы па да ю т в о са до к и т.п.): ZnCl2 + HOH = Zn(OH)Cl + HCl, Zn+2 + HOH = ZnOH+ + Н +. В это м случа е для см ещ ен ия р а в н о в есия р еа кц ии в лев о (т.е. для п о да в лен ия гидр о лиза ) н ео бх о дим о р а ств о р по дкислить(до ба в итьсо лян о й кисло ты , в в едя тем са м ы м ио н ы Н +). В то м случа е, если гидр о лизсо ли (н а пр им ер , Na2CO3, KCN и т.п.) со пр о в о ж да ется н а ко плен ием ио н о в гидр о ксила , его м о ж н о по да в ить путем до ба в лен ия в р а ств о р щ ело чи. По да в лен ию гидр о лиза сп о со бств ует о х ла ж ден ие р а ств о р а и ув еличен ие его ко н ц ен тр а ц ии. ОПЫ Т 1. Оп р еделен ие зн а чен ий pH в р а ств о р а х н еко то р ы х со лей Н а лей те в пр о бир ки по 2 м л р а ств о р о в ка р бо н а та н а тр ия Na2CO3, гидр о ка р бо н а та н а тр ия NaН CO3, х ло р ида а лю м ин ия AlCl3 и х ло р ида н а тр ия NaCl. С по м о щ ью ун ив ер са льн о й ин дика то р н о й бум а ги о пр еделите зн а чен ие pH ка ж до го р а ств о р а . Н а п иш ите м о лекуляр н ы е и ио н н ы е ур а в н ен ия р еа кц ий гидр о лиза этих со лей . Объясн ите, чем о бусло в лен а р еа кц ия ср еды в ка ж до м случа е. ОПЫ Т 2. В лиян ие тем пер а тур ы н а степен ьгидр о лиза со ли См еш а й те в пр о бир ке по 2 м л р а ств о р о в х ло р ида ж елеза (III) и а ц ета та н а тр ия о дин а ко в о й ко н ц ен тр а ц ии. Н а гр ей те р а ств о р до кипен ия и н а блю да й те о бр а зо в а н ие бур о го о са дка . Н а пиш ите ур а в н ен ия р еа кц ий в м о лекуляр н о й и ио н н о й ф о р м е. По чем у п р и по в ы ш ен ии тем пер а тур ы ув еличив а ется степ ен ь гидр о лиза ? ОПЫ Т 3. В лиян ие р а зба в лен ия р а ств о р а н а степен ьгидр о лиза со ли Н а лей те в пр о бир ку 1 м л р а ств о р а х ло р ида сур ьм ы (III). Д о ба в ьте по ка плям дистиллир о в а н н ую в о ду до в ы па ден ия о са дка . Обр а зую щ а яся о сн о в н а я со ль Sb(OH)2Cl о тщ епляет в о ду и пер ех о дит в о ксо х ло р ид сур ьм ы SbOCl. Ра ств о р с о са дко м со х р а н ите до следую щ его о п ы та . Н а пиш ите м о лекуляр н о е и ио н н о е ур а в н ен ия р еа кц ии гидр о лиза со ли. По чем у р а зба в лен ие р а ств о р а ув еличив а ет степен ьгидр о лиза ?

16

ОПЫ Т 4. См ещ ен ие р а в н о в есия р еа кц ии гидр о лиза (о бр а тим ы й гидр о лиз) а ) к р а ств о р у х ло р ида сур ьм ы с о са дко м (SbOCl) пр илей те х ло р о в о до р о дн ую кисло ту до р а ств о р ен ия о са дка . Сн о в а до ба в ьте в о ду. Объясн ите н а блю да ем ы е яв лен ия. б) н а лей те в пр о бир ку 2 м л ко н ц ен тр ир о в а н н о го р а ств о р а х ло р ида а лю м ин ия. Оп устите в р а ств о р гр а н улу ц ин ка , пр едв а р ительн о о бр а бо та н н ую со лян о й кисло то й (для сн ятия о ксидн о й плен ки). Н а гр ей те р а ств о р до кипен ия. К а ко й га з в ы деляется пр и это м ? К а к в лияет пр исутств ие ц ин ка н а пр о ц есс гидр о лиза со ли? в ) в п р о бир ку в н есите 5 − 6 м л р а ств о р а а ц ета та н а тр ия и 1 − 2 ка пли ф ен о лф та леин а . Со дер ж им о е пр о бир ки р а зделите н а 2 ча сти, о дн у из н их о ста в ьте для ср а в н ен ия, др угую - н а гр ей те до кипен ия. Ср а в н ите о кр а ску ин дика то р а в о беих п р о бир ка х . Д а й те пр о бир ке о х ла диться и сн о в а ср а в н ите о кр а ску. По ясн ите св о и н а блю ден ия. Со ста в ьте ур а в н ен ие р еа кц ии гидр о лиза со ли, сдела й те в ы в о д о ср еде р а ств о р а и о в лиян ии тем пер а тур ы н а гидр о литическо е р а в н о в есие. ОПЫ Т 5. Со в м естн ы й гидр о лиздв ух со лей (н ео бр а тим ы й гидр о лиз) а ) к р а ств о р у х ло р ида а лю м ин ия (или х ло р ида ж елеза (III)) пр илей те р а ств о р ка р бо н а та н а тр ия. Н а блю да й те о бр а зо в а н ие о са дка и в ы делен ие га за . Отм етьте ц в ет о са дка . У бедитесь, что по лучен н ы й о са до к яв ляется а м ф о тер н ы м гидр о ксидо м . Д ля это го о дн у его ча стьо бр а бо та й те р а ств о р о м со лян о й кисло ты , а др угую – гидр о ксидо м н а тр ия. Н а блю да ется ли р а ств о р ен ие о са дка ? б) н а лей те в пр о бир ку 2 м л ко н ц ен тр ир о в а н н о го р а ств о р а сульф а та х р о м а и до ба в ьте та ко й ж е о бъем р а ств о р а сульф ида н а тр ия. Н а блю да й те о бр а зо в а н ие о са дка . Ра злей те р а ств о р с о са дко м в дв е пр о бир ки. В о дн у до ба в ьте р а ств о р ко н ц ен тр ир о в а н н о й со лян о й кисло ты , а в др угую – р а ств о р гидр о ксида н а тр ия. Ч то н а блю да ется? Н а п иш ите м о лекуляр н ы е и ио н н ы е ур а в н ен ия со в м естн о го гидр о лиза дв ух со лей . По чем у н е о бр а зуется ка р бо н а т а лю м ин ия (ж елеза ) и сульф ид х р о м а (III)? По чем у о са дки, по лучен н ы е в о пы те, в за им о дей ств ую т с р а ств о р а м и и кисло ты , и щ ело чи? Р А Б ОТ А 6 О КИ С Л И ТЕЛ ЬНО -ВО С С ТАНО ВИ ТЕЛ ЬНЫЕ Р ЕАКЦ И И Одн им из в а ж н ы х по н ятий в х им ии яв ляется степен ьо кислен ия. С те пе нь о кисле ния − это усло в н ы й за р яд а то м а в со един ен ии, в ы числен н ы й в пр едпо ло ж ен ии, что в ещ еств о им еет ио н н о е стр о ен ие. Степен ьо кислен ия м о ж ет им етьп о ло ж ительн о е, о тр иц а тельн о е и н улев о е зн а чен ие, м о ж ет бы тьдр о бн ы м число м . А лгебр а ическа я сум м а степ ен ей о кислен ия а то м о в в со един ен ии р а в н а н улю .

17

Реа кц ии в р а ств о р а х м о ж н о р а зделитьн а дв а типа : 1) безизм ен ен ия степен ей о кислен ия, 2) та к н а зы в а ем ы е о кислите ль но -во сстано вите ль ны е р е акц ии, пр о тека ю щ ие с изм ен ен ием степен и о кислен ия а то м о в . Окислительн о -в о сста н о в ительн ы е р еа кц ии пр едста в ляю т со в о куп н о стьдв ух пр о ц ессо в − о кислен ия и в о сста н о в лен ия. Окислителем н а зы в а ется ио н , н ей тр а льн ы й а то м или м о лекула , ко то р ы е пр и в за им о дей ств ии пр ин им а ю т электр о н ы , а в о сста н о в ителем - ио н (н ей тр а льн ы й а то м , м о лекула ), о тда ю щ ий электр о н ы . В о кислительн о -в о сста н о в ительн ы х р еа кц иях электр о н ы пер ех о дят о т в о сста н о в ителя к о кислителю , п р и это м о бщ ее число электр о н о в , о тда в а ем ы х в о сста н о в ителем , р а в н о о бщ ем у числу электр о н о в , пр исо един яем ы х о кислителем . В ещ еств а , со дер ж а щ ие а то м ы в м а ксим а льн о й и м ин им а льн о й степен ях о кислен ия, м о гут бы ть, со о тв етств ен н о , то лько о кислителям и или то лько в о сста н о в ителям и. В ещ еств а , со дер ж а щ ие а то м ы в пр о м еж уто чн ы х степен ях о кислен ия, спо со бн ы ка к по в ы ш а ть, та к и по н иж а тьсв о ю степен ьо кислен ия в за в исим о сти о т усло в ий п р о тека н ия р еа кц ии. Э то дем о н стр ир ует пр ив еден н а я н иж е сх ем а для со един ен ий а зо та в р а зличн ы х степ ен ях о кислен ия. В в ы сш их степ ен ях о кислен ия о н и яв ляю тся сильн ы м о кислителям и, в н изш их - сильн ы м и в о сста н о в ителям и . В о зр астание во сстано вите ль ны х сво йств ← -3 -2 -1 -1/3 0 +1 +2 +3 +4 +5 NH3 N2H4 NH2OH HN3 N2 N2O NO N2O3 NO2 N2O5 → Во зр астание о кислите ль ны х сво йств В а ж н ей ш им и во сстано вите лям и являю тся м е таллы , во д о р о д , со е д ине ния, в ко то р ы х эле м е нты нахо д ятся в низш е й сте пе ни о кисле ния: H2S, HI, NH3, CO и д р угие . В а ж н ей ш ие о кислите ли: н ем ета ллы , со един ен ия, в ко то р ы х элем ен ты н а х о дятся в в ы сш ей степен и о кислен ия: К MnО4, K2Cr2O7, H2SO4, HNO3 и т.д. Окислительн о -в о сста н о в ительн ую спо со бн о сть в ещ еств а о пр еделяет о кислительн о -в о сста н о в ительн ы й по тен ц иа л р еа кц ии (р едо кс-п о тен ц иа л): о кислительн а я спо со бн о сть в ещ еств тем в ы ш е, чем бо льш е по ло ж ительн о е зн а чен ие о кислительн о -в о сста н о в ительн о го по тен ц иа ла р еа кц ии. В о бщ ем в иде о бр а тим ую электр о х им ическую р еа кц ию о кислен ия − в о сста н о в лен ия м о ж н о за писа тьур а в н ен ием Ox + ne− ! Red, где Ox - о кислен н а я ф о р м а в ещ еств а , Red - в о сста н о в лен н а я ф о р м а в ещ еств а . У р а в н ен ие для р а счета о кислительн о -в о сста н о в ительн о го п о тен ц иа ла (ϕOx/Red) это й р еа кц ии им еет в ид RT [Ox] 0 ϕOx/Red = ϕ Ox , ln / Red + nF [ Red ]

18

где ϕ − ста н да р тн ы й о кислительн о -в о сста н о в ительн ы й п о тен ц иа л; [Ox], [Red] − ко н ц ен тр а ц ии со о тв етств ен н о о кислен н о й и в о сста н о в лен н о й ф о р м в ещ еств а , F = 96485 К л/м о ль− п о сто ян н а я Ф а р а дея. В случа е, если в о кислительн о -в о сста н о в ительн ы х р еа кц иях уча ств ую т ио н ы в о до р о да или гидр о ксила , по тен ц иа лы этих р еа кц ий за в исят о т р Н , н а пр им ер , для р еа кц ии NO3− + 3H+ + 2e− ! HNO2 + H2O 0 Ox / Red

−

−

RT [NO3 ][H+ ]3 2.3RT [NO3 ] = ϕ + ln = ϕ 0NO - /HNO + (lg − 3pH). ϕ NO− / HNO 3 2 3 2 2F 2F [ HNO2 ] [ HNO 2 ] Н а п р а в лен ие о кислительн о -в о сста н о в ительн ы х р еа кц ий о пр еделяется в то р ы м за ко н о м тер м о дин а м ики. Если п р о ц есс п р о тека ет пр и изо ба р н о изо тер м ических усло в иях , то пр ям а я р еа кц ия в о зм о ж н а п р и усло в ии, что эн ер гия Г иббса ее м ен ьш е н уля: ∆G < 0. И зм ен ен ие св о бо дн о й эн ер гии Г иббса св яза н о с э.д.с. га льва н ическо го элем ен та следую щ им со о тн о ш ен ием : − ∆G0 = nFE0 Д ля в ы числен ия ста н да р тн о й э.д.с. элем ен та E0 н а о сн о в а н ии ста н да р тн ы х о кислительн о -в о сста н о в ительн ы х по тен ц иа ло в ϕ0 следует из в еличин ы бо лее по ло ж ительн о го по тен ц иа ла в ы честь зн а чен ие м ен ее по ло ж ительн о го по тен ц иа ла . Обы чн о в ы деляю т тр и типа о кислительн о -в о сста н о в ительн ы х р еа кц ий : 1) м еж м о лекуляр н ы е (степен и о кислен ия изм ен яю т а то м ы , в х о дящ ие в со ста в р а зн ы х со един ен ий ): 0 NO -3/HNO 2

−1

+7

+2

0

2 К MnО4 + 16 Н С1 = 2 К С1 + 2 MnС12 + 8 Н 2О + 5 С12. 2) н н утр им о лекуляр н ы е (степен и о кислен ия изм ен яю т р а зн ы е а то м ы о дн о го и то го ж е со един ен ия): +5 −2

−1

0

2 К ClОз= 2 К С1 + 3 O2. 3) диспр о по р ц ио н ир о в а н ия (а то м ы о дн о го и то го ж е элем ен та в ы ступа ю т в ка честв е и о кислителя, и в о сста н о в ителя): +5

+7

−1

4 К ClОз= 3 К СlО4 + К С1. Д ля р еа кц ии ко н пр о по р ц ио н ир о в а н ия, н а о бо р о т, а то м ы о дн о го и то го ж е элем ен та из в ы со ко й и н изко й степен и о кислен ия пер ех о дят в н еко то р ую пр о м еж уто чн ую : +4

0

+2

TiCl4 + Ti = 2 TiCl2. Оп р еделен ие стех ио м етр ических ко эф ф иц иен то в в ур а в н ен ии о кислительн о в о сста н о в ительн о й р еа кц ии о бы чн о пр о в о дят с по м о щ ью м ето да электр о н н о го ба ла н са или ио н н о -электр о н н ы м м ето до м (м ето дпо лур еа кц ий ). Следует о тм етить, что о кислительн о -в о сста н о в ительн ы е р еа кц ии п р о тека ю т н е то лько в р а ств о р а х . Н а пр им ер , р ж а в лен ие ж елеза или по лучен ие м ета лло в из

19

р уд − это о кислительн о -в о сста н о в ительн ы е п р о ц ессы . В елико зн а чен ие о кислительн о -в о сста н о в ительн ы х р еа кц ий в био ло гии: ж ив ы е о р га н изм ы по луча ю т эн ер гию в р езульта те пр о ц ессо в ф ер м ен та тив н о го о кислен ия в ещ еств − субстр а то в : углев о до в , ж ир о в , а м ин о кисло т. ОПЫ Т 1. Тип ы о кислительн о -в о сста н о в ительн ы х р еа кц ий а ) н а лить в дв е пр о бир ки п о 1 м л св еж епр иго то в лен н о го р а ств о р а со ли ж елеза (II) и 2 ка пли р а ств о р а сер н о й кисло ты . В о дн у п р о бир ку до ба в ить н еско лько ка пель р о да н ида а м м о н ия и убедиться, что кр а сн о го о кр а ш ив а н ия р а ств о р а н е пр о изо ш ло . В др угую пр о бир ку п р илить2 − 3 ка п ли H2O2 и по сле это го до ба в ить2 ка пли NH4CNS. Ч то н а блю да ете? б) в пр о бир ку по м еститькусо чек сульф ида ж елеза FeS и пр илить1 − 2 м л 2н . р а ств о р а а зо тн о й кисло ты . Осто р о ж н о н а н ебо льш о м пла м ен и го р елки н а гр еть пр о бир ку. Обр а тить в н им а н ие н а р а ств о р ен ие сульф ида ж елеза , п о м утн ен ие р а ств о р а (о бр а зуется сер а ), и ц в ет в ы деляю щ его ся га за . У бедиться в о бр а зо в а н ии ио н а Fe3+. в ) по м еститьв сух ую п р о бир ку н ем н о го пер м а н га н а та ка лия и о сто р о ж н о н а гр еть н ебо льш им пла м ен ем го р елки. Пр о в ер ить, ка ко й га з в ы деляется в р езульта те р еа кц ии. По сле о х ла ж ден ия пр о бир ки до ба в итьв н ее н ем н о го в о ды и по ц в ету по лучен н о го р а ств о р а о п р еделитьпр о дукты р еа кц ии. г) к р а ств о р у сер о в о до р о дн о й в о ды п р иба в ить н еско лько ка пель ко н ц ен тр ир о в а н н о й сер н о й кисло ты . Ч то н а блю да ется? К а кие св о й ств а пр о яв ляет сер а в ка ж до м изэтих со един ен ий ? д) кр иста ллик й о да о бр а бо та ть н ебо льш им ко личеств о м 2М р а ств о р а гидр о ксида н а тр ия пр и сла бо м н а гр ев а н ии. По лучен н ы й р а ств о р по дкислить. З а писа тьн а блю ден ия, со ста в итьур а в н ен ие р еа кц ии, учиты в а я, что о бр а зую тся ио да т и ио дидн а тр ия. Д ля в сех р еа кц ий , пр о дела н н ы х в о пы те 1, н а п иса тьур а в н ен ия и р а сста в ить стех ио м етр ические ко эф ф иц иен ты , ука за ть о кислитель и в о сста н о в итель. К ка ко м у типу о кислительн о -в о сста н о в ительн ы х р еа кц ий о тн о сятся да н н ы е пр о ц ессы ? ОПЫ Т 2. З а в исим о стьо кислительн о -в о сста н о в ительн ы х св о й ств о т степен и о кислен ия а ) в пр о бир ку н а лить1 м л 0,5М р а ств о р а сульф а та м а р га н ц а и до ба в итьта ко е ж е ко личеств о 0,1М р а ств о р а пер м а н га н а та ка лия. Со дер ж им о е пр о бир ки в стр ях н уть. Отм етить ц в ет о бр а зо в а в ш его ся о са дка о ксида м а р га н ц а (IV) и о пр еделитьр Н п о лучен н о го р а ств о р а . б) в зятьдв е пр о бир ки. В пер в ую пр илитьр а ств о р пер м а н га н а та ка лия, в о в то р ую − ио дида ка лия. По дкислитьо ба р а ств о р а р а зба в лен н о й сер н о й кисло то й и в ка ж дую из п р о бир о к до ба в ить р а ств о р KNO2 или NaNO2 до изм ен ен ия о кр а ски. К а кие св о й ств а пр о яв ляет н итр ит ка лия (н а тр ия) в ка ж до м ко н кр етн о м случа е?

20

Н а п иш ите ур а в н ен ия со о тв етств ую щ их р еа кц ий . Сдела й те в ы в о д о за в исим о сти о кислительн ы х и в о сста н о в ительн ы х св о й ств о т степен и о кислен ия элем ен то в . ОПЫ Т 3. В лиян ие ср еды н а о кислительн ы е св о й ств а пер м а н га н а та ка лия В тр и пр о бир ки в н ести по 1 м л р а ств о р а пер м а н га н а та ка лия. В о дн у из пр о бир о к до ба в ить2 ка пли 2М р а ств о р а сер н о й кисло ты , в др угую − сто лько ж е в о ды , в тр етью − 2 ка пли 20%-н о го р а ств о р а щ ело чи. В о в се тр и пр о бир ки пр илить р а ств о р сульф ита н а тр ия до изм ен ен ия пер в о н а ча льн о й о кр а ски р а ств о р а . Н а писа ть ур а в н ен ия со о тв етств ую щ их р еа кц ий , учиты в а я, что в р а ств о р е ио н MnO4− им еет ф ио лето в ую о кр а ску, ио н MnO42− − зелен ую , ио н Mn 2+ − сла бо р о зо в ую , а п р и м а ло й ко н ц ен тр а ц ии пр а ктически бесц в етен . Д ио ксид м а р га н ц а и его гидр о ксид яв ляю тся тр удн о р а ств о р им ы м и в ещ еств а м и бур о го ц в ета . Сдела тьза клю чен ие о б о кислительн о й спо со бн о сти KMnO4 в р а зличн ы х ср еда х . ОПЫ Т 4. Н а пр а в лен ие о кислительн о -в о сста н о в ительн ы х р еа кц ий а ) ка кие га ло ген ы о кисляю т Fe2+ до Fe3+ ? Пр о в едите со о тв етств ую щ ие р а счеты . Пр о в ер ьте пр а в ильн о сть о тв ета о пы тн ы м путем , испо льзуя св еж епр иго то в лен н ы й р а ств о р со ли М о р а (NH4)2Fe(SO4)2⋅6H2O и р а ств о р ы х ло р н о й , бр о м н о й , й о дн о й в о ды . Д ля о бн а р уж ен ия ио н а Fe3+ до ба в ьте в ка ж дую пр о бир ку 2 − 3 ка пли р а ств о р а NH4CNS. Н а пиш ите ур а в н ен ия р еа кц ий . б) ка кие из га ло ген ид-ио н о в м о гут в о сста н о в итьFe3+ ? Ра ссчита й те э.д.с. ка ж до й р еа кц ии и о пр еделите зн а к ∆G. По дтв ер дите св о и в ы в о ды экспер им ен та льн о . Н а пиш ите ур а в н ен ия со о тв етств ую щ их р еа кц ий . Пр и р а счете испо льзуй те в о сста н о в ительн ы х п о тен ц иа ло в : Fe3+/ Fe2+ F2/2F− Cl2/2Cl−

ϕ0 = 0,77 B, ϕ0 = 2,87 B, ϕ0 = 1,36 B,

следую щ ие

Br2/2Br− I2/2I−

зн а чен ия

о кислительн о -

ϕ0 = 1,07 B, ϕ0 = 0,54 B.

5. НЕО Р ГАНИ Ч ЕС КАЯ ХИ М И Я В се п р о сты е в ещ еств а м о ж н о р а зделитьн а м ета ллы и н ем ета ллы , по ско льку их св о й ств а сущ еств ен н о р а злича ю тся. Г р а н иц а м еж ду м ета лла м и и н ем ета лла м и р а зм ы та , м еж ду н им и н а х о дятся п о лум ета ллы − в ещ еств а , о бла да ю щ ие св о й ств а м и ка к м ета лло в , та к и н ем ета лло в . Б о льш ин ств о элем ен то в пер ио дическо й систем ы Д .И . М ен делеев а яв ляю тся м ета лла м и. И м ею тся s-, p-, d- и f-м ета ллы . К н ем ета лла м о тн о сятся р-элем ен ты и дв а s-элем ен та . Н ем ета ллы р а спо ла га ю тся в VIII гр уппе (бла го р о дн ы е га зы ), VII гр уппе (га ло ген ы ), VI гр упп е (кисло р о д и х а лько ген ы ), V гр уппе (а зо т, ф о сф о р ,

21

м ы ш ьяк), IV гр уппе (углер о д, кр ем н ий , гер м а н ий ), III гр уппе (бо р ) и I гр уп пе (в о до р о д). Ф изические и х им ические св о й ств а м ета лло в и н ем ета лло в о пр еделяю тся их по ло ж ен ием в пер ио дическо й систем е Д .И .М ен делеев а . Р А Б ОТ А 7 О БЩ И Е С В О Й С ТВАМ ЕТАЛ Л О В В се м ета ллы − в о сста н о в ители. К н а ибо лее сильн ы м из н их о тн о сятся щ ело чн ы е и щ ело чн о зем ельн ы е м ета ллы , бер иллий , м а гн ий , а лю м ин ий , ла н та н о иды и d-м ета ллы III и IV гр уп п. Б удучи в о сста н о в ителям и, м ета ллы м о гут в за им о дей ств о в а тьс о кислителям и. В се м ета ллы о кисляю тся ф то р о м и м о гут о кисляться бр о м о м и кисло р о до м в кисло й ср еде. В н ей тр а льн о й ср еде кисло р о д н е м о ж ет о кислять зо ло то , пла тин о в ы е м ета ллы , р туть, сер ебр о . И о н ы в о до р о да в кисло й ср еде м о гут о кислять м н о гие м ета ллы , кр о м е пла тин о в ы х , р тути, зо ло та , сер ебр а , м еди, р ен ия, сур ьм ы и в исм ута . Одн а ко в за им о дей ств ие м н о гих м ета лло в с о кислителям и то р м о зится о бр а зо в а н ием о ксидн ы х плен о к н а по в ер х н о сти м ета лло в . Б о льш о й скло н н о стью к п а ссив а ц ии о бла да ю т бер иллий , ж елезо , а лю м ин ий , d-м ета ллы IV – VI гр упп. Х а р а ктер в за им о дей ств ия м ета лло в с кисло та м и о п р еделяется по ло ж ен ием м ета лла в р яду ста н да р тн ы х электр о дн ы х по тен ц иа ло в м ета лло в и п р ир о до й и ко н ц ен тр а ц ией кисло ты . М ета ллы , сто ящ ие в р яду н а пр яж ен ий лев ее в о до р о да , в за им о дей ств ую т с кисло та м и, н е яв ляю щ им ися о кислителям и, (в о дн ы е р а ств о р ы га ло ген о в о до р о до в , H3PO4, CH3COOH, р а зб. H2SO4) с в ы делен ием в о до р о да , сто ящ ие п р а в ее - н е р еа гир ую т с та ким и кисло та м и. В случа е кисло т-о кислителей (HNO3, HMnO4, H2Cr2O7, ко н ц .H2SO4) м ета лл в ко н ечн о м счете в о сста н а в лив а ет н е ио н в о до р о да , а о ксо а н ио н кисло ты , пр и это м , чем а ктив н ее м ета лл, тем глубж е идет пр о ц есс в о сста н о в лен ия. Та к ка к м ета ллы и их ка тио н ы им ею т в а ка н тн ы е м о лекуляр н ы е о р бита ли, то бо льш ин ств о из н их яв ляю тся ко м плексо о бр а зо в а телям и. Н а ибо лее в ы р а ж ен а спо со бн о стьк ко м плексо о бр а зо в а н ию у ио н о в пер ех о дн ы х м ета лло в , о со бен н о dэлем ен то в VIII, I и II гр упп. s-М е тал л ы . А то м ы s-м ета лло в им ею т н а в н еш н ем электр о н н о м ур о в н е о дин или дв а электр о н а . Э то о бусло в лив а ет х а р а ктер н ы е для н их степ ен и о кислен ия +1 или +2. З н а чительн а я в еличин а р а диуса а то м о в , н изкие зн а чен ия эн ер гии ио н иза ц ии х а р а ктер изую т s-м ета ллы ка к сильн ы е в о сста н о в ители. В се s-м ета ллы , кр о м е бер иллия и м а гн ия, бур н о р еа гир ую т с в о до й с в ы делен ием в о до р о да . В следств ие св о ей а ктив н о сти щ ело чн ы е и щ ело чн о зем ельн ы е м ета ллы легко о кисляю тся н а в о здух е, по это м у их со х р а н яю т в за па ян н о м со сто ян ии, в кер о син е или по д сло ем в а зелин а или па р а ф ин а . В се s-м ета ллы о бр а зую т о ксиды , пр и р а ств о р ен ии ко то р ы х в в о де о бр а зую тся щ ело чи. Оксид м а гн ия и его гидр о ксид пло х о р а ств о р им ы в в о де. Оксиди гидр о ксидбер иллия а м ф о тер н ы . Литий сущ еств ен н о о тлича ется о т о ста льн ы х щ ело чн ы х м ета лло в . По р яду св о й ств о н ближ е к м а гн ию , чем к щ ело чн ы м м ета лла м . Та к, пр и в за им о дей ств ии

22

с кисло р о до м о н о бр а зует о ксид Li2O, в то в р ем я ка к о ста льн ы е м ета ллы − пер о ксиды со ста в а М е2О2 и М еО2. Г идр о ксид лития м ен ее р а ств о р им , м ен ее тер м ически усто й чив и уступа ет по силе гидр о ксида м др угих щ ело чн ы х м ета лло в . Пр и в за им о дей ств ии s-м ета лло в с га ло ген а м и о бр а зую тся х о р о ш о р а ств о р им ы е в в о де га ло ген иды . Та кж е х о р о ш о р а ств о р им ы в в о де н итр а ты этих м ета лло в . Ра ств о р им о стька р бо н а то в , сульф а то в элем ен то в II гр уппы зн а чительн о м ен ьш е, чем у элем ен то в I гр уппы . p-М е тал л ы . А то м ы р-м ета лло в н а в н еш н ем электр о н н о м ур о в н е им ею т о т о дн о го до тр ех р-электр о н о в . Н а ибо лее пр а ктически в а ж н ы м из н их яв ляется а лю м ин ий . А лю м ин ий о тн о сится к числу х им ически а ктив н ы х м ета лло в , о дн а ко пр о чн а я о ксидн а я плен ка н а по в ер х н о сти пр едо х р а н яет его о т о кислен ия кисло р о до м в о здух а . А лю м ин ий − а м ф о тер н ы й м ета лл, сп о со бн ы й р а ств о р яться в кисло та х и щ ело ча х : 2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2 , 2Al + 2OH− + 6 H2O = 2[Al(OH)4] − + 3H2. Оксида лю м ин ия Al2O3 в в о де н ер а ств о р им , им еет а м ф о тер н ы й х а р а ктер : Al2O3 + 2OH− + 3H2O = 2[Al(OH)4] −, Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O. Н ер а ств о р им ы й в в о де гидр о ксида лю м ин ия Al(OH)3 по луча ю т о са ж ден ием щ ело ча м и изр а ств о р им ы х со лей . Пр и тем пер а тур а х о ко ло 1000С о н легко тер яет в о ду, п ер ех о дя в о ксид: -H 2O

-H 2O

Al(OH)3 → AlOOH → Al2O3. В следств ие а м ф о тер н о сти Al(OH)3 р а ств о р яется в щ ело ча х и в кисло та х с о бр а зо в а н ием со о тв етств ую щ их гидр о ксо - или а кв а ко м п лексо в : [Al(Н 2О)3(OH)3] +3OH− = [Al(OH)6]3− + 3H2O, [Al(Н 2О)3(OH)3] +3H3O+ = [Al(H2O)6]3+ + 3H2O. d-М е тал л ы . А то м ы бо льш ин ств а d-элем ен то в им ею т н а в н еш н ем сло е по дв а s-электр о н а и н а п р едв н еш н ем сло е – о т о дн о го до десяти электр о н о в . И склю чен ие со со та в ляю т а то м ы I гр уппы , н еко то р ы е а то м ы VI гр уппы и VIII гр уппы , у ко то р ы х им еется лиш ьп о о дн о м у s-электр о н у в следств ие «пр о в а ла » о дн о го s-электр о н а н а d-по дур о в ен ь. К в а ж н о й о со бен н о сти d-элем ен то в о тн о сится о бр а зо в а н ие ко в а лен тн о й св язи м еж ду со седн им и а то м а м и за счет dэлектр о н о в , что сущ еств ен н о в лияет н а св о й ств а этих м ета лло в . В се d-элем ен ты яв ляю тся в о сста н о в ителям и. Н а ибо лее сильн ы е из н их – элем ен ты III гр упп ы , а та кж е ц ин к и ка дм ий (II гр уппа ). Одн а ко у бо льш ин ств а dэлем ен то в о бр а зую тся за щ итн ы е о ксидн ы е п лен ки, в ы зы в а ю щ ие их па ссив а ц ию и пр едо х р а н яю щ ие м ета ллы о т ко р р о зии. Н а ибо лее скло н н ы к па ссив а ц ии м ета ллы IV – VI гр упп . Общ им св о й ств о м со един ен ий п о чти в сех d-элем ен то в яв ляется пер ем ен н а я степ ен ь о кислен ия и х а р а ктер н а я в св язи с этим спо со бн о сть в ступа ть в

23

о кислительн о -в о сста н о в ительн ы е р еа кц ии. Та к ка к а то м ы d-элем ен то в и их ио н ы им ею т бо льш о е число в а ка н тн ы х о р бита лей в н еш н его и пр едв н еш н его сло ев и о тн о сительн о н ебо льш о й р а диус, то для н их х а р а ктер н а скло н н о сть к ко м плексо о бр а зо в а н ию . ОПЫ Т 1. В за им о дей ств ие м ета лло в с в о до й О пы тпр о во д ить по д тяго й! а ) в кр иста ллиза то р с в о до й о пустите н ебо льш о й кусо чек н а тр ия, в ы суш ен н ы й ф ильтр о в а льн о й бум а го й , и п р и п о луо пущ ен н о м о кн е тяги н а блю да й те пр о исх о дящ ую р еа кц ию . И сп ы та й те по лучен н ы й р а ств о р ф ен о лф та леин о м . Пр о дела й те та ко й ж е о пы т с ка лием . Н а п иш ите ур а в н ен ия р еа кц ий в за им о дей ств ия н а тр ия и ка лия с в о до й . Сдела й те в ы в о д о х им ическо й а ктив н о сти щ ело чн ы х м ета лло в . От чего о н а за в исит? б) в пр о бир ку с в о до й (~3 м л) в н есите н ем н о го по р о ш ка м а гн ия или кусо чек м а гн иев о й лен ты , о чищ ен н ы й о т о ксидо в . Н а гр ей те пр о бир ку. Ч то пр о исх о дит? Пр иба в ьте к по лучен н о м у р а ств о р у ф ен о лф та леин , о бъясн ите изм ен ен ие о кр а ски. Н а п иш ите ур а в н ен ие р еа кц ии в за им о дей ств ия м а гн ия с в о до й . в ) по м естите в пр о бир ку н ем н о го о пило к а лю м ин ия и в збо лта й те с 3 − 4 м л в о ды . Пр о тека ет ли р еа кц ия? Д ля о безж ир ив а н ия по в ер х н о сти и уда лен ия за щ итн о го о ксидн о го сло я пр о кипятите о пилки, до ба в ив в пр о бир ку 2 м л р а зба в лен н о й щ ело чи. По сле это го н еско лько р а з п р о м о й те о пилки дистиллир о в а н н о й в о до й для уда лен ия щ ело чи и о ста в ьте их по сто ятьс в о до й . Н а блю да й те в ы делен ие пузы р ько в га за (в о до р о да ). Н а пиш ите ур а в н ен ие р еа кц ии. ОПЫ Т 2. В за им о дей ств ие м ета лло в с кисло та м и О пы тпр о во д ить по д тяго й! а ) в четы р е пр о бир ки по м еститьпо кусо чку м а гн иев о й лен ты и до ба в итьв ка ж дую пр о бир ку по 2 − 3 м л 2н . р а ств о р о в HCl, HNO3, H2SO4 и CH3COOH. Н а п иса тьур а в н ен ия со о тв етств ую щ их р еа кц ий . б) в тр и пр о бир ки н а лить р а зба в лен н ы е р а ств о р ы HCl, HNO3, H2SO4. Опустить в ка ж дую п р о бир ку н ем н о го стр уж ек а лю м ин ия. В ка ко м случа е р еа кц ия идет бо лее ин тен сив н о ? В ка ко й кисло те а лю м ин ий н е р а ств о р яется? Д о ба в ить стр уж ки а лю м ин ия в п р о бир ку с н ебо льш им ко личеств о м ко н ц ен тр ир о в а н н о й HNO3. По чем у н е н а блю да ется р а ств о р ен ие? Н а гр еть р а ств о р и н а блю да тьсн а ча ла м едлен н о е, а за тем бур н о е п р о тека н ие р еа кц ии. Н а п иса тьур а в н ен ия р еа кц ий . в ) к н ебо льш о м у ко личеств у м едн ы х стр уж ек пр илить в о тдельн ы х пр о бир ка х р а зба в лен н ы е и ко н ц ен тр ир о в а н н ы е р а ств о р ы кисло т: HCl, HNO3 и H2SO4. Н а блю да тьпр о исх о дящ ие яв лен ия. Те п р о бир ки, в ко то р ы х р еа кц ия н а х о ло де н е идет, н а гр еть. Со в сем и ли кисло та м и р еа гир ует м едь? Н а писа ть ур а в н ен ия р еа кц ий .

24

ОПЫ Т 3. В за им о дей ств ие м ета лло в со щ ело ча м и Н а литьв дв е пр о бир ки п о 2 − 3 м л р а ств о р а гидр о ксида н а тр ия и в н ести в о дн у из н их н ем н о го а лю м ин иев ы х стр уж ек, в др угую − ц ин ко в ы х стр уж ек. Н ем н о го н а гр еть п р о бир ки. Н а блю да ть в ы делен ие га за . Н а писа ть ур а в н ен ия пр о тека ю щ их р еа кц ий . ОПЫ Т 4. По лучен ие и св о й ств а о ксидо в м ета лло в О пы тгр уппо во й, пр о во д ить по д тяго й! а ) в зять пин ц ето м 2 − 3 см м а гн иев о й лен ты и по дж ечь ее в пла м ен и го р елки, дер ж а н а д ф а р ф о р о в о й ча ш ко й . К по лучен н о м у о ксиду до ба в итьв о ду и н еско лько ка пель ф ен о лф та леин а . Ч то н а блю да ется? Н а писа ть ур а в н ен ия р еа кц ий го р ен ия м а гн ия н а в о здух е и в за им о дей ств ия о бр а зую щ его ся о ксида с в о до й . б) в ф а р ф о р о в ую ча ш ку по м естить 1 − 2 г кр иста ллическо го дих р о м а та а м м о н ия и н а гр еть пла м ен ем га зо в о й го р елки. К о гда н а чн ется р еа кц ия р а зло ж ен ия, н а гр ев а н ие п р екр а тить. Н а п о лучен н ы й по р о ш о к зелен о го ц в ета о ксида х р о м а (+3) по дей ств о в а тьв о до й , кисло та м и, щ ело чью . Ра ств о р яется ли о ксидх р о м а ? ОПЫ Т 5. По лучен ие и св о й ств а гидр о ксидо в м ета лло в а ) см еш а тьв тр ех пр о бир ка х по 1 м л р а ств о р о в х ло р ида м а гн ия (0,5н .) и гидр о ксида н а тр ия (2н .). Отм етитьц в ет о бр а зую щ его ся гидр о ксида м а гн ия. К по лучен н ы м о са дка м до ба в ить: в пер в ую пр о бир ку − р а ств о р HCl, в о в то р ую − р а ств о р х ло р ида а м м о н ия, в тр етью − р а ств о р NaOH . В о в сех ли случа ях р а ств о р яется о са до к? Объясн итьр езульта ты о пы та , н а писа тьур а в н ен ия р еа кц ий . б) к р а ств о р у со ли а лю м ин ия в дв ух пр о бир ка х п р илитьп о ка плям р а ств о р гидр о ксида н а тр ия до о бр а зо в а н ия о са дка . З а тем в о дн у пр о бир ку до ба в итьещ е р а ств о р а щ ело чи, а в др угую − 2н . р а ств о р HCl до р а ств о р ен ия о са дка . К а ким и св о й ств а м и о бла да ет гидр о ксида лю м ин ия? Н а писа тьур а в н ен ия р еа кц ий . в ) к св еж епр иго то в лен н о м у р а ств о р у ж елезн о го купо р о са , по лучен н о м у р а ств о р ен ием в зяты х в избы тке о пило к ж елеза в р а зба в лен н о й H2SO4 , п р илить р а ств о р едко го н а тр а . Обр а зуется о са до к гидр о ксида ж елеза (+2) бело го или св етло -зелен о в а то го ц в ета . Пер ем еш а тьпо лучен н ы й о са до к стеклян н о й па ло чко й и н а блю да ть по степен н о е изм ен ен ие его ц в ета до кр а сн о -бур о го . Н а писа ть ур а в н ен ия р еа кц ий о бр а зо в а н ия Fe(OH)2 и о кислен ия его до Fe(OH)3 . г) по лучить гидр о ксид ж елеза (+3) дей ств ием щ ело чи н а со ль тр ех в а лен тн о го ж елеза . С о са дка слитьв о ду и в р а зн ы х пр о бир ка х исследо в а ть о тн о ш ен ие Fe(OH)3 к кисло та м и щ ело ча м . Н а писа тьур а в н ен ия р еа кц ий . К а ким и св о й ств а м и о бла да ет гидр о ксидж елеза (+3)?

25

Р А Б ОТ А 8 О БЩ И Е С ВО Й С ТВАНЕМ ЕТАЛ Л О В С ув еличен ием по р ядко в о го н о м ер а элем ен та в пер ио де эн ер гия ио н иза ц ии ув еличив а ется, а р а диус а то м а ум ен ьш а ется. Обр а тн а я за в исим о стьука за н н ы х в еличин о т по р ядко в о го н о м ер а элем ен та н а блю да ется в гр уппа х пер ио дическо й систем ы . Э то о бусло в лив а ет ув еличен ие о тн о сительн о й электр о о тр иц а тельн о сти элем ен то в и усилен ие о кислительн о й спо со бн о сти в пер ио де слев а н а п р а в о , а в гр уппе сн изу в в ер х . Н а ибо лее сильн ы м и о кислителям и яв ляю тся ф то р и кисло р о д, х ло р и бр о м . Пр еим ущ еств ен н о в о сста н о в ительн ы е св о й ств а пр о яв ляю т в о до р о д, бо р , углер о д, кр ем н ий , гер м а н ий , ф о сф о р , м ы ш ьяк и теллур . Гало ге ны и их со е д ине ния Г а ло ген ы (F, Cl, Br, I, At) яв ляю тся типичн ы м и н ем ета лла м и. Ср еди элем ен то в ка ж до го пер ио да а то м ы га ло ген о в им ею т м а ксим а льн о е ср о дств о к электр о н у и н а ибо льш ее зн а чен ие электр о о тр иц а тельн о сти. По это м у о н и легко пр исо един яю т о дин , н едо ста ю щ ий до о ктета , электр о н и пр о яв ляю т сильн ы е о кислительн ы е св о й ств а , эн ер гичн о р еа гир уя с м ета лла м и, бо льш ин ств о м н ем ета лло в , о кисляя р яд сло ж н ы х в ещ еств . Окислительн а я спо со бн о сть ум ен ьш а ется в р яду F2 – At2.В о бр а зую щ их ся п р и это м га ло ген ид-ио н а х ( Γ 02 + 2 е − −

= 2 Γ ) пр о яв ляется х а р а ктер н а я для га ло ген о в степен ьо кислен ия –1. Та кую степ ен ь о кислен ия а то м ы га ло ген о в им ею т в со един ен иях с в о до р о до м и м ета лла м и. Со един ен ия га ло ген о в с в о до р о до м – га зы (кр о м е HF), х о р о ш о р а ств о р им ы в в о де. В р яду HF, HCl, HBr, HI пр о чн о стьх им ическо й св язи па да ет, в следств ие чего ум ен ьш а ется тер м ическа я усто й чив о стьм о лекул га ло ген о в о до р о до в и р а стут кисло тн ы е св о й ств а их в о дн ы х р а ств о р о в . И з в сех бескисло р о дн ы х кисло т ио до в о до р о дн а я кисло та яв ляется са м о й сильн о й . В р яду HCl, HBr, HI в о сста н о в ительн а я а ктив н о стьга ло ген о в о до р о дн ы х кисло т по в ы ш а ется. Д ля га ло ген о в , кр о м е ф то р а , в о зм о ж н ы и по ло ж ительн ы е степ ен и о кислен ия +1, +3, +5, +7, ко то р ы е о н и пр о яв ляю т в кисло р о дсо дер ж а щ их со един ен иях . Н а ибо лее усто й чив ы м и из н их яв ляю тся со ли кисло р о дсо дер ж а щ их кисло т. С ув еличен ием ко личеств а кисло р о да в м о лекула х кисло р о дсо дер ж а щ их кисло т HClO → HClO2 → HClO3 → HClO4 н а блю да ется усилен ие кисло тн ы х св о й ств . ОПЫ Т 1. Х ло р н а я в о да и ее св о й ств а а ) н а литьв пр о бир ку 5 − 7 м л св еж епр иго то в лен н о й х ло р н о й в о ды . Отм етить ц в ет и за па х (о сто р о ж н о !) р а ств о р а . К а кие в ещ еств а пр исутств ую т в х ло р н о й в о де? Н а писа тьур а в н ен ие р еа кц ии. И спы та тьдей ств ие х ло р н о й в о ды н а р а ств о р ин диго и о кр а ш ен н ую тка н ь. Ч то н а блю да ется? К а ко е в ещ еств о п р о изв о дит о тбелив а ю щ ее дей ств ие?

26

б) н а литьв пр о бир ку 2 − 3 м л х ло р н о й в о ды и пр иба в итьп о ка плям р а ств о р гидр о ксида н а тр ия. К а к о бъясн итьисчезн о в ен ие о кр а ски и за па х а х ло р н о й в о ды ? К а ко е в лиян ие о ка зы в а ет щ ело чьн а сдв иг р а в н о в есия в р еа кц ии м еж ду х ло р о м и в о до й ? Н а писа тьур а в н ен ие р еа кц ии. ОПЫ Т 2. Окислительн ы е св о й ств а га ло ген о в и их ср а в н ительн а я а ктив н о сть а ) в о дн у пр о бир ку н а лить1 м л р а ств о р а бр о м ида ка лия, в дв е др угие − п о 1 м л р а ств о р а ио дида ка лия. В о в се пр о бир ки до ба в ить н еско лько ка пель о р га н ическо го р а ств о р ителя. В п р о бир ки с р а ств о р а м и KBr и KI до ба в ить1 м л х ло р н о й в о ды , в о ста в ш ую ся пр о бир ку − бр о м н о й в о ды . Х о р о ш о п ер ем еш а ть со дер ж им о е пр о бир о к и по о кр а ске сло я о р га н ическо го р а ств о р ителя о пр еделить, ка ко й га ло ген в ы деляется в ка ж до м случа е в св о бо дн о м в иде Н а писа тьур а в н ен ия р еа кц ий . б) в тр и пр о бир ки в н ести по 1 м л сер о в о до р о дн о й в о ды . З а тем в о дн у изн их до ба в итьсто лько ж е х ло р н о й в о ды , в о в то р ую − бр о м н о й и в тр етью − й о дн о й в о ды . Отм етитьизм ен ен ия. Н а писа тьур а в н ен ия р еа кц ий . Ра сп о ло ж итьга ло ген ы в р ядпо убы в а н ию их о кислительн о й а ктив н о сти. ОПЫ Т 3. Ср а в н ен ие в о сста н о в ительн ы х св о й ств га ло ген ид-ио н о в О пы тпр о во д ить по д тяго й! Тр и пр о бир ки по м еститьв ш та тив . В о дн у изн их по ло ж итьн ем н о го х ло р ида н а тр ия, в др угую − бр о м ида н а тр ия и в тр етью − й о дида ка лия. В ка ж дую пр о бир ку пр илить н еско лько ка пель ко н ц ен тр ир о в а н н о й сер н о й кисло ты (кисло ту бр а тьп ипетко й !). Н а блю да тьв н а ча ле р еа кц ии в ы делен ие бело го ды м а в ка ж до й пр о бир ке (HCl, HBr, HI) . З а тем в о в то р о й и тр етьей пр о бир ка х о тм етить по яв лен ие бур ы х па р о в бр о м а и й о да , о бр а зую щ их ся в р езульта те о кислительн о в о сста н о в ительн ы х р еа кц ий м еж ду HBr и HI с H2SO4. Н а писа ть ур а в н ен ия р еа кц ий . К а ко й из га ло ген о в о до р о до в яв ляется н а ибо лее сильн ы м в о сста н о в ителем ? К а кие га ло ген ы м о ж н о по лучитьдей ств ием ко н ц ен тр ир о в а н н о го р а ств о р а сер н о й кисло ты н а со о тв етств ую щ ий га ло ген ид? ОПЫ Т 4. Х а р а ктер н ы е р еа кц ии н а ио н ы га ло ген о в В тр и пр о бир ки н а литьн ем н о го р а ств о р о в х ло р ида , бр о м ида и й о дида ка лия. Д о ба в итьв о в се пр о бир ки р а ств о р AgNO3 . Н а блю да тьв ы па ден ие о са дко в AgCl (бело го ц в ета ), AgBr (бледн о -ж елто го ц в ета ), AgI (ж елто го ц в ета ). Н а писа ть ур а в н ен ия р еа кц ий в м о лекуляр н о й и ио н н о й ф о р м а х . И спы та ть о тн о ш ен ие о са дко в к р а ств о р а м а зо тн о й кисло ты и а м м иа ка . С е р а и е е со е д ине ния Сер а , ка к и кисло р о д, яв ляется типическим элем ен то м VI гр уппы . Одн а ко изза н а личия в а ка н тн ы х 3d-о р бита лей о н а пр о яв ляет н е то лько степен ьо кислен ия −2, н о и п о ло ж ительн ы е степен и о кислен ия +4 и +6. В о тличие о т кисло р о да сер а

27

м о ж ет ка к о кисляться, та к и в о сста н а в лив а ться. Пр и ум ер ен н о м н а гр ев а н ии о н а а ктив н о в за им о дей ств ует со м н о гим и н ем ета лла м и, пр и спла в лен ии – со м н о гим и м ета лла м и. В го р ячих р а ств о р а х щ ело чей сер а диспр о по р ц ио н ир ует, о бр а зуя сульф иды и сульф иты со о тв етств ую щ их м ета лло в , пр и н а гр ев а н ии р еа гир ует с кисло та м и – о кислителям и. В а ж н ей ш ее со един ен ие сер ы с в о до р о до м – сер о в о до р о дH2S – ядо в иты й га з с н епр иятн ы м за п а х о м . Ра ств о р сер о в о до р о да в в о де – сла ба я дв ух о сн о в н а я кисло та . К а к га зо о бр а зн ы й сер о в о до р о д, та к и сер о в о до р о дн а я кисло та , пр о яв ляю т сильн ы е в о сста н о в ительн ы е св о й ств а . Он и легко о кисляю тся кисло р о до м в о здух а : пр и о бы чн о й тем пер а тур е в р а ств о р а х – до пр о сты х в ещ еств , пр и сж ига н ии – до дио ксида . Пр о дукты о кислен ия H2S в р а ств о р а х др угим и о кислителям и – св о бо дн а я сер а или сульф а т-ио н SO42−. И з о ксидо в сер ы н а ибо льш ее зн а чен ие им еет дио ксид SO2 (сер н исты й а н гидр ид, или сер н исты й га з) и тр ио ксидSO3 (сер н ы й а н гидр ид). Д ио ксидсер ы в за в исим о сти о т усло в ий м о ж ет о кисляться и в о сста н а в лив а ться, для н его х а р а ктер н ы р еа кц ии диспр о по р ц ио н ир о в а н ия. Пр и р а ств о р ен ии в в о де SO2 о бр а зует сер н истую кисло ту Н 2SO3, сущ еств ую щ ую то лько в р а зба в лен н ы х в о дн ы х р а ств о р а х . Н 2SO3 – кисло та ср едн ей силы , да ю щ а я дв а р яда со лей – сульф иты и гидр о сульф иты . Д ля Н 2SO3 и сульф ито в х а р а ктер н ы в о сста н о в ительн ы е св о й ств а , н о пр и дей ств ии сильн ы х в о сста н о в ителей о н и в о сста н а в лив а ю тся. Тр ио ксид сер ы SO3 о бла да ет сильн о в ы р а ж ен н ы м и о кислительн ы м и св о й ств а м и. С в о до й SO3 о бр а зует сер н ую кисло ту Н 2SO4. В р а зба в лен н ы х р а ств о р а х Н 2SO4 – сильн а я кисло та , р а ств о р яю щ а я м ета ллы , сто ящ ие лев ее в о до р о да в р яду н а пр яж ен ий , с о бр а зо в а н ием со ли это го м ета лла и с в ы делен ием в о до р о да . К о н ц ен тр ир о в а н н а я Н 2SO4 – сильн ы й о кислитель. Пр и н а гр ев а н ии о н а о кисляет п о чти в се м ета ллы , в о сста н а в лив а ясьдо SO2, S или Н 2S в за в исим о сти о т а ктив н о сти м ета лла и тем пер а тур ы . ОПЫ Т 5. По лучен ие H2S и его св о й ств а О пы тпр о во д ить по д тяго й! а ) по ло ж итьв пр о бир ку н еско лько кусо чко в сульф ида ж елеза (II) и н а лить3 − 5 м л 20%-го р а ств о р а со лян о й кисло ты . З а кр ы ть пр о бир ку пр о бко й с га зо о тв о дн о й тр убко й . Обр а зую щ ий ся сер о в о до р о д м о ж ет бы тьо бн а р уж ен по за па х у и по о кр а ш ив а н ию в чер н ы й ц в ет ф ильтр о в а льн о й бум а ги, см о чен н о й р а ств о р о м н итр а та св ин ц а (р а ств о р со ли св ин ц а пр едста в ляет со бо й р еа ктив н а сер о в о до р о д). Н а писа тьур а в н ен ие р еа кц ии по лучен ия сер о в о до р о да . б) в ы деляю щ ий ся сер о в о до р о д пр о пуска ть в в о ду в течен ие н еско льких м ин ут. И спы та ть по лучен н ую сер о в о до р о дн ую в о ду ла км усо в о й бум а ж ко й . Объясн итьизм ен ен ие ц в ета ла км уса . в ) пр и эн ер гичн о м в ы делен ии га за за ж ечь его у о тв ер стия га зо о тв о дн о й тр убки. Н а блю да ть го р ен ие сер о в о до р о да го лубы м пла м ен ем . По дер ж а ть н а д пла м ен ем го р ящ его сер о в о до р о да сух о й х о ло дн ы й ста ка н и н а блю да ть

28

о бр а зо в а н ие м ельча й ш их ка пелек в о ды . Н а писа ть ур а в н ен ие р еа кц ии го р ен ия сер о в о до р о да . г) в дв е пр о бир ки с р а ств о р а м и бр о м н о й в о ды и пер м а н га н а та ка лия, по дкислен н о го сер н о й кисло то й , пр о пустить сер о в о до р о д (или пр илить сер о в о до р о дн ую в о ду) до по м утн ен ия в следств ие в ы делен ия сер ы . Н а писа ть ур а в н ен ия р еа кц ий . ОПЫ Т 6. Сер н а я кисло та и ее св о й ств а О пы тпр о во д ить по д тяго й! а ) Де йствие се рно й к исл о ты нао рганиче ск ие ве ще ства В пр о бир ку с н ебо льш им ко личеств о м ко н ц ен тр ир о в а н н о й сер н о й кисло ты о пуститьлучин у. Ч то пр о исх о дит? В пр о бир ку по м естить н ем н о го са х а р н о й пудр ы , см о чить ее в о до й до со сто ян ия густо й ка ш иц ы и за тем пр илить2 − 3 м л сер н о й кисло ты . Б ы стр о пер ем еш а ть м а ссу стеклян н о й па ло чко й . Н а блю да ть о буглив а н ие са х а р а и в спучив а н ие м а ссы . б) Де йствие се рно й к исл о ты нане м е тал л ы В дв е пр о бир ки н а лить2 − 3 м л 96%-го р а ств о р а сер н о й кисло ты , в н ести в о дн у изн их н ебо льш о й кусо чек сер ы , в др угую − угля и о сто р о ж н о н а гр еть(по д тяго й !). Ч то пр о исх о дит? Н а писа тьур а в н ен ия р еа кц ий . в ) Де йствие се рно й к исл о ты нам е тал л ы Пр о в ести в п р о бир ка х р еа кц ии в за им о дей ств ия ко н ц ен тр ир о в а н н о й и р а зба в лен н о й сер н о й кисло ты с ц ин ко м , ж елезо м и м едью н а х о ло ду и пр и н а гр ев а н ии. Н а писа тьур а в н ен ия р еа кц ий . В о в сех ли случа ях ука за н н ы е м ета ллы в за им о дей ств ую т с H2SO4? В чем р а зличие дей ств ия ко н ц ен тр ир о в а н н о й и р а зба в лен н о й сер н о й кисло ты н а м ета ллы ? Азо ти ф о сф о р , их со е д ине ния А зо т и ф о сф о р – типичн ы е н ем ета ллы . М о лекуляр н ы й а зо т х им ически м а ло а ктив ен , пр и ко м н а тн о й тем пер а тур е р еа гир ует то лько с литием . Пр и а ктив а ц ии м о лекул (н а гр ев а н ие, ка та лиза то р и т. д.) а зо т о кисляет м н о гие м ета ллы и н ем ета ллы , о бр а зуя н итр иды ; о кисляется то лько пр и в за им о дей ств ии с ф то р о м и кисло р о до м . Ф о сф о р о бла да ет бо лее в ы со ко й х им ическо й а ктив н о стью . Он м о ж ет о кисляться и в о сста н а в лив а ться; легко р еа гир ует с р ядо м н ем ета лло в (кисло р о до м , га ло ген а м и, сер о й и др .), м н о гим и м ета лла м и. С кисло та м и, н е яв ляю щ им ися о кислителям и, о н н е в за им о дей ств ует, пр и н а гр ев а н ии р еа гир ует с кисло та м и – о кислителям и. Пр и н а гр ев а н ии в в о де и в р а ств о р а х щ ело чей белы й и кр а сн ы й ф о сф о р диспр о по р ц ио н ир ует. Х а р а ктер н ы е степен и о кислен ия а зо та −3, 0, +1, +2, +3, +4, +5, а ф о сф о р а −3, 0, +3, +5. В а ж н ей ш им и в о до р о дн ы м и со един ен иям и этих элем ен то в яв ляю тся NH3 – а м м иа к и PH3 – ф о сф ин . NH3 и PH3 – сильн ы е в о сста н о в ители. Д ля NH3 х а р а ктер н ы р еа кц ии пр исо един ен ия за счет до н о р н о -а кц епто р н о го в за им о дей ств ия. А м м иа к в х о дит в о м н о гие ко м плексн ы е со един ен ия в ка честв е

29

лига н до в , р еа гир ует с Н 2О и кисло та м и, о бр а зуя со ли а м м о н ия. В се со ли а м м о н ия тер м ически н есто й ки, х о р о ш о р а ств о р им ы в в о де, в в о дн ы х р а ств о р а х гидр о лизую тся. PH3 с в о до й н е в за им о дей ств ует, н о с сильн ы м и кисло та м и о бр а зует со ли ф о сф о н ия (PH4+). Д ля а зо та изв естн ы о ксиды , о тв еча ю щ ие в сем степен ям о кислен ия о т +1 до +5. Н а ибо льш ее пр а ктическо е зн а чен ие изн их им ею т о кисьа зо та NO и дв уо кись а зо та NO2. По х им ическим св о й ств а м NO яв ляется н есо лео бр а зую щ им о ксидо м . Его х а р а ктер н а я о со бен н о сть – легко сть в за им о дей ств ия с кисло р о до м пр и о бы чн ы х усло в иях , а та кж е до в о льн о сильн ы е (о со бен н о пр и н а гр ев а н ии) о кислительн ы е св о й ств а : в ещ еств а , эн ер гичн о в за им о дей ств ую щ ие с кисло р о до м (C, P, Mg и др .), сго р а ю т в а тм о сф ер е NO. Д в уо кись а зо та пр и р а ств о р ен ии в в о де и щ ело ча х диспр о по р ц ио н ир ует. Окислительн ы е св о й ств а NO2, ка к и NO, пр о яв ляю тся н а ибо лее сильн о пр и н а гр ев а н ии, пр и дей ств ии сильн ы х о кислителей NO2 о кисляется. Д ля а зо та изв естн ы гидр о ксиды , о тв еча ю щ ие степен ям о кислен ия +3 и +5, в о дн ы е р а ств о р ы ко то р ы х пр едста в ляю т со бо й со о тв етств ен н о а зо тистую кисло ту Н NO2 и а зо тн ую кисло ту Н NO3. Н NO2 в св о бо дн о м со сто ян ии н еусто й чив а и изв естн а лиш ь в о чен ь р а зба в лен н ы х в о дн ы х р а ств о р а х . К исло тн ы е св о й ств а ее в ы р а ж ен ы до в о льн о сла бо . Д ей ств ием бо лее сильн ы х о кислителей (н а пр им ер , KMnO4) о н а м о ж ет бы тьо кислен а в а зо тн ую кисло ту. Н NO3 о тн о сится к сильн ы м кисло та м и сильн ы м о кислителям . Он а о кисляет по чти в се м ета ллы (кр о м е бла го р о дн ы х ) и н ем ета ллы . К о н ц ен тр ир о в а н н а я Н NO3 н а х о ло де «па ссив ир ует» Al, Fe, Cr, Co, Ni. Пр о дукты в о сста н о в лен ия Н NO3 за в исят о т ее ко н ц ен тр а ц ии, пр ир о ды в о сста н о в ителя, тем пер а тур ы . Пр и н а гр ев а н ии а зо т, ф о сф о р о кисляю тся ею до со о тв етств ую щ их кисло т. М н о гие о р га н ические в ещ еств а р а зр уш а ю тся а зо тн о й кисло то й . В се со ли а зо тисто й кисло ты , кр о м е AgNO2, и а зо тн о й кисло ты х о р о ш о р а ств о р яю тся в в о де. Пр и пр о ка лив а н ии о н и р а зла га ю тся, п р ичем со ста в о бр а зую щ их ся пр о дукто в за в исит о т пр ир о ды м ета лла . И з изв естн ы х для ф о сф о р а о ксидо в , о тв еча ю щ их степен ям о кислен ия +3 и +5 (P4O6 и P4O10 со о тв етств ен н о ), н а ибо льш ее зн а чен ие им еет ф о сф о р н ы й а н гидр ид P4O10. Он эн ер гичн о со един яется с в о до й , о бр а зуя в за в исим о сти о т усло в ий кисло ты р а зличн о го со ста в а : м ета ф о сф о р н ую Н РО3, пир о ф о сф о р н ую Н 4Р2О7 или о р то ф о сф о р н ую (ф о сф о р н ую ) Н 3РО4. Ф о сф о р н а я кисло та – тр ех о сн о в н а я кисло та ср едн ей силы , о бр а зует кислы е (п ер в ичн ы е и в то р ичн ы е) и ср едн ие (тр етичн ы е) со ли – ф о сф а ты . В се п ер в ичн ы е ф о сф а ты х о р о ш о р а ств о р им ы в в о де, из в то р ичн ы х и тр етичн ы х р а ств о р им ы лиш ь со ли щ ело чн ы х м ета лло в и а м м о н ия. В в о дн о м р а ств о р е ф о сф а ты по дв ер га ю тся гидр о лизу, пр и н а гр ев а н ии о н и р а зла га ю тся. ОПЫ Т 7. В о сста н о в ительн ы е св о й ств а а м м иа ка

30

В тр и пр о бир ки в н ести р а здельн о п о 1 − 2 м л р а ств о р о в бр о м н о й в о ды , пер м а н га н а та ка лия и дих р о м а та ка лия. В ка ж дую изпр о бир о к до ба в итьпо 2 − 3 м л 25%-го р а ств о р а а м м иа ка и п о до гр еть до изм ен ен ия о кр а ски. Н а писа ть ур а в н ен ия р еа кц ий , учиты в а я, что а м м иа к о кисляется до св о бо дн о го а зо та , KMnO4 в о сста н а в лив а ется до MnO2 , а K2Cr2O7 − до Cr2O3. ОПЫ Т 8. К а честв ен н а я р еа кц ия н а ио н а м м о н ия В пр о бир ку н а литьн ем н о го р а ств о р а ка ко й -н ибудьсо ли а м м о н ия, н а пр им ер NH4Cl , пр иба в ить1 − 2 м л р а ств о р а NaOH и н а гр еть. В в ы деляю щ иеся па р ы (о тм етитьза па х !) в н ести в ла ж н ую кр а сн ую ла км усо в ую бум а ж ку. Он а син еет. Н а п иса ть ур а в н ен ие р еа кц ии, яв ляю щ ей ся ка честв ен н о й р еа кц ией н а ио н а м м о н ия. ОПЫ Т 9. А зо тн а я кисло та и ее со ли О пы тпр о во д ить по д тяго й! а ) Разл о ж е ние азо тно й к исл о ты при нагре вании Н а лить1 − 2 м л а зо тн о й кисло ты в пр о бир ку и укр епитьее в ер тика льн о в ш та тив е. Н есильн о н а гр еть кисло ту. В н ести в пр о бир ку тлею щ ую лучин ку (дер ж а тьщ ипц а м и). Ч то н а блю да ется? Н а писа тьур а в н ен ие р еа кц ии р а зло ж ен ия а зо тн о й кисло ты . б) Де йствие азо тно й к исл о ты нам е тал л ы В о дн у п р о бир ку п о ло ж ить кусо чек ц ин ка , в др угую н ем н о го м едн ы х стр уж ек. Пр илитьв ка ж дую п р о бир ку по 2 − 3 м л ко н ц ен тр ир о в а н н о й а зо тн о й кисло ты . Пр о дела ть те ж е о пы ты с сильн о р а зба в лен н о й а зо тн о й кисло то й . Н а п иса тьур а в н ен ия р еа кц ий . в ) Разл о ж е ние нитрато в при нагре вании В тр и сух ие п р о бир ки в н ести н еско лько кр иста ллико в н итр а та св ин ц а , н итр а та сер ебр а и н итр а та ка лия. З а кр епитьпр о бир ки в ш та тив е в в ер тика льн о м по ло ж ен ии и н а гр етьдо р а зло ж ен ия со лей . Н а блю да тьв ы делен ие бур о го га за в пер в ы х дв ух пр о бир ка х . В н ести в ка ж дую п р о бир ку тлею щ ую лучин ку. Ч то н а блю да ется? О в ы делен ии ка ко го га за это св идетельств ует? Н а писа тьур а в н ен ия р еа кц ий , учиты в а я, что пр и р а зло ж ен ии н итр а та св ин ц а о бр а зуется о ксид св ин ц а (+2), пр и р а зло ж ен ии н итр а та сер ебр а о бр а зуется сер ебр о , а н итр а т ка лия пр ев р а щ а ется в н итр ит. ОПЫ Т 10. Ф о сф о р н ы й а н гидр иди его св о й ств а О пы тпр о во д ить по д тяго й! В ф а р ф о р о в ую ча ш ку (или н а кр ы ш ку тигля), по ста в лен н ую н а а сбесто в ую сетку, по ло ж ить н ем н о го кр а сн о го ф о сф о р а . Н а д ча ш ко й н а н ебо льш о м р а ссто ян ии (~0,5 см ) о т сетки укр епить сух ую в о р о н ку. З а ж ечь ф о сф о р н а ка лен н о й стеклян н о й па ло чко й . Н а стен ка х в о р о н ки о са ж да ется ф о сф о р н ы й а н гидр ид, о бр а зую щ ий ся пр и го р ен ии ф о сф о р а , в в иде бело й , по х о ж ей н а сн ег кр иста ллическо й м а ссы .

31

К о гда в есьф о сф о р сго р ит, в ло ж итьв о р о н ку в ко льц о ш та тив а и о ста в итьн а н еко то р о е в р ем я. Ф о сф о р н ы й а н гидр ид о чен ьбы стр о р а сплы в а ется. Н а ка ко е св о й ств о Р2О5 ука зы в а ет это яв лен ие? ОПЫ Т 11. Г идр о лизсо лей ф о сф о р н о й кисло ты Ра ств о р ы о дн о -, дв ух - и тр ех за м ещ ен н ы х ф о сф а то в н а тр ия испы та ть с по м о щ ью ун ив ер са льн о й ин дика то р н о й бум а ж ки. Опр еделитьр Н р а ств о р о в , да ть о бъясн ен ие по лучен н ы м р езульта та м . Н а п иса ть ур а в н ен ия р еа кц ий гидр о лиза со лей . Угле р о д и е го со е д ине ния По х им ическим и ф изическим св о й ств а м углер о д и о бр а зуем ы е им со един ен ия р езко о тлича ю тся о т о ста льн ы х элем ен то в IV гр уп пы . Б удучи типичн ы м н ем ета лло м , углер о д в ф о р м е пр о сто го в ещ еств а , а та кж е в со един ен иях с кисло р о до м , а зо то м и сер о й спо со бен о бр а зо в ы в а тькр а тн ы е св язи (>С=С<, −С≡С−, >С=О, О=С=О, −С≡N, >C=S). Пр и о бы чн ы х усло в иях в се а лло тр о пн ы е м о диф ика ц ии углер о да в есьм а ин ер тн ы . Пр и ув еличен ии тем пер а тур ы х им ическа я а ктив н о стька к са м о го углер о да , та к и его со един ен ий р езко в о зр а ста ет. В со един ен иях углер о дп р о яв ляет степен и о кислен ия −4, +2, +4. С в о до р о до м углер о до бр а зует бо льш о е ко личеств о со един ен ий , н а зы в а ем ы х углев о до р о да м и, с кисло р о до м – о ксиды СО и СО2. У глекислы й га зСО2 до в о льн о х о р о ш о р а ств о р им в в о де, н а в о здух е н е го р ит и н е по ддер ж ив а ет го р ен ия о бы чн ы х го р ю чих в ещ еств , н о за ж ж ен н ы е щ ело чн ы е м ета ллы , м а гн ий и ф о сф о р пр о до лж а ю т в н ем го р еть. Пр и р а ств о р ен ии СО2 в в о де уста н а в лив а ется р а в н о в есие: Н 2О + СО2 ! Н 2СО3 ! Н + + Н СО3− ! 2 Н + + СО32−. У го льн а я кисло та Н 2СО3 в св о бо дн о м со сто ян ии н е по лучен а . Б удучи дв ух о сн о в н о й , о н а о бр а зует дв а р яда со лей : н о р м а льн ы е (ка р бо н а ты ) и кислы е (бика р бо н а ты ). К а р бо н а ты н а тр ия, ка лия и а м м о н ия, а та кж е в се бика р бо н а ты р а ств о р им ы в в о де. У глекислы е со ли др угих м ета лло в н ер а ств о р им ы . В се со ли уго льн о й кисло ты р а зла га ю тся кисло та м и с в ы делен ием углекисло го га за . Пр и н а гр ев а н ии п о чти в се о н и р а сп а да ю тся н а о ксид м ета лла и углекислы й га з. Na2CO3 и К 2CO3 м о гут бы тьр а спла в лен ы безр а зло ж ен ия. Окисьуглер о да СО – бесц в етн ы й , н е им ею щ ий за па х а , о чен ьядо в иты й га з. В в о де СО м а ло р а ств о р им . Н а в о здух е го р ит син им пла м ен ем . Пр и п о в ы ш ен н о й тем пер а тур е пр о яв ляет в о сста н о в ительн ы е св о й ств а . ОПЫ Т 12. А дсо р бц ио н н ы е и в о сста н о в ительн ы е св о й ств а углер о да а ) в пр о бир ку до п о ло в ин ы ее о бъем а н а литьр а ств о р ф уксин а , ла км уса или чер н ил. В н ести в р а ств о р н ем н о го а ктив н о го угля. Пло тн о за кр ы тьпр о бир ку и эн ер гичн о в стр ях ив а ть ее 2 − 3 м ин уты . По сле то го ка к р а ств о р о тсто ится, о тм етитьего о бесц в ечив а н ие. б) см еш а тьо дин о бъем по р о ш ка о ксида м еди с дв ум я о бъем а м и по р о ш ка угля. См есьпо м еститьв пр о бир ку, укр епитьв ш та тив е го р изо н та льн о и н а гр ев а ть

32

сильн ы м пла м ен ем го р елки 10 − 12 м ин . По сле о х ла ж ден ия пр о бир ки в ы сы па ть ее со дер ж им о е н а лист бум а ги. Обр а титьв н им а н ие н а блестящ ий кр а сн о в а ты й н а лет н а стен ка х пр о бир ки и о бъясн итьего о бр а зо в а н ие. Н а писа тьур а в н ен ие р еа кц ии. ОПЫ Т 13. По лучен ие о ксида углер о да (IV) и его св о й ств а а ) в пр о бир ку в н ести м а лен ький кусо чек м р а м о р а (ка р бо н а т ка льц ия), см о чить его в о до й и до ба в ить р а ств о р ко н ц ен тр ир о в а н н о й со лян о й кисло ты . Пр о бир ку за кр ы ть пр о бко й с га зо о тв о дн о й тр убко й и н а по лн ить дв е сух ие пр о бир ки дио ксидо м углер о да . Н а писа тьур а в н ен ие р еа кц ии по лучен ия CO2. Сдела ть п ла м я го р елки м а лен ьким и в ы лить н а н его со дер ж им о е о дн о й пр о бир ки. Ч то н а блю да ется? В о в то р ую пр о бир ку пр и по м о щ и пин ц ета или щ ип ц о в бы стр о в н ести лен ту го р ящ его м а гн ия. Ч то пр о исх о дит? Объясн ить н а блю да ем ы е яв лен ия. б) пр о пустить то к дио ксида углер о да чер ез дистиллир о в а н н ую в о ду в течен ие 3 − 5 м ин . И спы та тьр а ств о р ин дика то р а м и. К а кие пр о ц ессы п р о исх о дят пр и в за им о дей ств ии дио ксида углер о да с в о до й ? Н а писа тьур а в н ен ия р еа кц ий . ОПЫ Т 14. Со ли уго льн о й кисло ты а ) в пр о бир ку с 2 − 3 м л изв естко в о й в о ды пр о пуска тьдио ксид углер о да до по яв лен ия о са дка ка р бо н а та ка льц ия. Пр о до лж а тьпр о пуска тьуглекислы й га здо р а ств о р ен ия о са дка в следств ие о бр а зо в а н ия р а ств о р им о го гидр о ка р бо н а та . Н а п иса тьур а в н ен ия пр о тека ю щ их р еа кц ий . б) н а литьв пр о бир ку 2 − 3 м л 1н . р а ств о р а гидр о ксида н а тр ия и пр о пуска ть чер ез н его дио ксид углер о да до тех по р , п о ка р а ств о р н е сдела ется п о чти н ей тр а льн ы м . Н а гр еть по лучен н ы й р а ств о р . К а ко й га з в ы деляется? И спы та ть по сле это го дей ств ие р а ств о р а н а ин дика то р ы . Н а писа тьур а в н ен ия п р о в еден н ы х р еа кц ий и о бъясн итьр а зличие в дей ств ии по лучен н ы х р а ств о р о в н а ин дика то р ы . К а ка я со льсильн ее гидр о лизуется: ка р бо н а т или гидр о ка р бо н а т н а тр ия? По чем у? Р А Б ОТ А 9 КО М ПЛ ЕКС НЫЕ С О ЕД И НЕНИ Я Н а ибо лее о бш ир н ы й и р а зн о о бр а зн ы й кла сс н ео р га н ических в ещ еств пр едста в ляю т ко м плексн ы е, или ко о р дин а ц ио н н ы е, со един ен ия. Ко м пле ксны м со е д ине ние м н а зы в а ется со един ен ие в ы сш его по р ядка , в узла х кр иста ллическо й р еш етки ко то р о го н а х о дятся сло ж н ы е ча стиц ы , п о стр о ен н ы е за счет ко о р дин а ц ии о дн им а то м о м (ио н о м ) электр о н ей тр а льн ы х м о лекул или пр о тив о по ло ж н о за р яж ен н ы х ио н о в , и спо со бн ы е к са м о сто ятельн о м у сущ еств о в а н ию пр и пер ех о де в ещ еств а в р а спла в лен н о е или р а ств о р ен н о е со сто ян ие. В ко о р дин а ц ио н н о м со един ен ии р а злича ю т в н утр ен н ю ю и в н еш н ю ю сф ер ы . В н утр ен н яя сф ер а в клю ча ет ц ен тр а льн ы й а то м – ко м пле ксо о бр азо вате ль – и ко о р дин ир ую щ иеся в о кр уг н его ио н ы и м о лекулы , н а зы в а ем ы е лиганд ам и.

33

В н утр ен н ю ю сф ер у ко м плекса п р и н а писа н ии ф о р м улы за клю ча ю т в кв а др а тн ы е ско бки. К а к пр а в ило , ко м плексо о бр а зо в а телям и яв ляю тся ка тио н ы м ета лло в , о со бен н о п ер ех о дн ы х . И зн ем ета лло в ц ен тр а льн ы м а то м о м служ а т ча щ е в сего B, P, Si, As. Лига н ды пр едста в ляю т со бо й а н ио н ы или м о лекулы н ео р га н ическо й или о р га н ическо й пр ир о ды . К о м плексо о бр а зо в а тель – о бы чн о а кц епто р , а лига н ды – до н о р ы электр о н н ы х па р , и пр и о бр а зо в а н ии ко м плекса м еж ду н им и в о зн ика ет св язьпо до н о р н о -а кц епто р н о м у м ех а н изм у. Ч исло лига н до в , ко о р дин ир о в а н н ы х ц ен тр а льн ы м а то м о м , − ко о р д инац ио нно е число (К . Ч .) – о бы чн о пр ев ы ш а ет его степен ьо кислен ия. Н а ибо лее ча сто в стр еча ю тся ко м плексы с К . Ч . = 6, 4 или 2. Ч исло ко о р дин а ц ио н н ы х м ест, ко то р ы е за н им а ет лига н д в о в н утр ен н ей сф ер е, н а зы в а ется е м ко сть ю лиганд а ( или д е нтатно сть ю ). Н а п р им ер , в ко м плексн о м ио н е [Co(NH3)4CO3]+ ко о р дин а ц ио н н о е число р а в н о 6, ем ко сть лига н да NH3 р а в н а 1, а CO3 2− − 2. В ко м плексн о м ио н е [Co(NH3)5CO3]+ К . Ч . = 6, ем ко сть лига н до в NH3 и CO3 2− р а в н а 1. К о м плексн о е со един ен ие о бщ его в ида [MLn]Xm диссо ц иир ует следую щ им о бр а зо м : [MLn]Xm ! [MLn] m+ + m X −. Са м ко м плексн ы й ио н та кж е спо со бен диссо ц иир о в а ть, н о уж е ка к сла бы й электр о лит. К о м плекс п о д дей ств ием р а ств о р ителя по следо в а тельн о тер яет лига н ды (диссо ц иа ц ия пр о тека ет ступ ен ча то ), и в ко н ечн о м ито ге это т npoц ecc м о ж н о в ы р а зитьследую щ им о бр а зо м : [MLn] m+ ! M m+ + n L. К о личеств ен н о это р а в н о в есие х а р а ктер изуется о бщ ей ко нстанто й не сто йко сти ко м пле кса: К не ст =

[M m+ ] ⋅ [L] n . [ [MLn ] m+ ]

Ч ем бо льш е Кн ест, тем м ен ее усто й чив ко м плексн ы й ио н . Д ля н еко то р ы х со един ен ий (дв о й н ы е со ли) ко н ста н та н есто й ко сти н а сто лько в елика , что о н и в р а ств о р е р а спа да ю тся н а со ста в ляю щ ие пр о сты е ио н ы . ОПЫ Т 1. Ра зличие м еж ду дв о й н ы м и со лям и и ко м плексн ы м и со един ен иям и а ) в дв е пр о бир ки н а лить по 1 м л р а ств о р а ж елезо а м м о н ий н ы х кв а сц о в NH4Fe(SO4)2⋅12Н 2О. В о дн у из пр о бир о к пр илить н еско лько ка пель р о да н ида а м м о н ия, а в др угую - н еско лько ка пельх ло р ида ба р ия. Ч то н а блю да ется и с чем это св яза н о ? Н а п иса ть ио н н ы е ур а в н ен ия п р о тека ю щ их р еа кц ий и ур а в н ен ие электр о литическо й диссо ц иа ц ии ж елезо а м м о н ий н ы х кв а сц о в . б) пр илить в пр о бир ку 5 ка пель р а ств о р а гекса ц иа н о ф ер р а та ка лия К 3[Fе(СN)6] и до ба в итьн еско лько ка пельр а ств о р а р о да н ида а м м о н ия. Со дер ж ит ли р а ств о р это й ко м плексн о й со ли ио н ы тр ех в а лен тн о го ж елеза ? Н а писа ть

34

ур а в н ен ие р еа кц ии диссо ц иа ц ии да н н о го со един ен ия. В чем о тличие дв о й н ы х со лей о т ко м плексн ы х ? ОПЫ Т 2. Опр еделен ие а то м а , чер езко то р ы й ко о р дин ир уется лига н д См еш а ть р а в н ы е о бъем ы 1М р а ств о р а х ло р ида ка дм ия и 2М р а ств о р а тио м о чев ин ы . Н а блю да тьв ы п а ден ие белы х иго льча ты х кр иста лло в см еш а н н о го н ей тр а льн о го ко м плекса (ко о р дин а ц ио н н о е число ка дм ия (К . Ч .) р а в н о 4). Н а писа тьф о р м улу по лучен н о го ко м плекса . Отделитькр иста ллы о т р а ств о р а и н а гр еть их в ф а р ф о р о в о й ча ш ечке н а га зо в о й го р елке. Пр и тер м о дестр укц ии это го ко м плекса м о ж ет п о лучиться или н итр ид ка дм ия (чер н о го ц в ета ), или сульф ид ка дм ия (ж елто го ц в ета ). У ка ж ите ц в ет п о луча ем о го со един ен ия и о пр еделите а то м , чер езко то р ы й ко о р дин ир уется тио м о чев ин а . ОПЫ Т 3. По лучен ие ка тио н н ы х и а н ио н н ы х ко м плексн ы х со един ен ий а ) По лучен ие а м м иа ка та м еди. К н ебо льш о м у ко личеств у р а ств о р а сульф а та м еди (II) пр илитьп о ка плям р а ств о р а м м иа ка . Н а блю да тьо бр а зо в а н ие го лубо го о са дка , ко то р ы й р а ств о р яется пр и да льн ей ш ем пр иба в лен ии избы тка а м м иа ка в следств ие о бр а зо в а н ия ко м плексн о го о сн о в а н ия (К . Ч . (Сu) = 4). б) По лучен ие а м м иа ка та н икеля. К р а ств о р у со ли н икеля (II) п р илить по ка плям р а ств о р а м м иа ка до в ы па ден ия о са дка гидр о ксида н икеля. По сле это го до ба в ить ещ е н еско лько ка пельр а ств о р а а м м иа ка до р а ств о р ен ия о са дка . Н а пиш ите в м о лекуляр н о й и ио н н о й ф о р м а х р еа кц ии по лучен ия гидр о ксида н икеля и ко м плексн о го о сн о в а н ия (К . Ч . = 6). Ср а в н ите ц в ет р а ств о р о в исх о дн о й со ли и по лучен н о го со един ен ия н икеля. Пр исутств ие ка ких ио н о в в р а ств о р е о пр еделяет о кр а ску р а ств о р о в ? в ) По лучен ие а кв а - и гидр о ксо ко м плексо в х р о м а (III). Н а литьв дв е пр о бир ки п о 1 м л р а ств о р а со ли х р о м а (III) и до ба в итьпо ка плям 1М р а ств о р а м м иа ка до о бр а зо в а н ия о са дка гидр о ксида х р о м а . В о дн у пр о бир ку п р илить 1М р а ств о р сер н о й кисло ты , в др угую – 2М р а ств о р гидр о ксида н а тр ия до р а ств о р ен ия о са дка . Н а пиш ите в м о лекуляр н о й и ио н н о й ф о р м е ур а в н ен ия р еа кц ий по лучен ия гидр о ксида х р о м а (III), в за им о дей ств ия его с кисло то й и щ ело чью (в о бр а зую щ их ся ко м плекса х К . Ч . = 6). У ка ж ите ц в ет по лучен н ы х со един ен ий . ОПЫ Т 4. У сто й чив о стько м плексн ы х ио н о в а ) п о м естить в дв е пр о бир ки по 1 м л 0,5 М р а ств о р а сульф а та м а гн ия и до ба в ить по 1 м л 0,5 М р а ств о р а гидр о ксида н а тр ия. Н а по лучен н ы е о са дки гидр о ксида м а гн ия п о дей ств о в а тьизбы тко м р а ств о р а гидр о ксида н а тр ия (пер в а я пр о бир ка ) и 25%-н ы м р а ств о р о м а м м иа ка (в то р а я пр о бир ка ). Ра ств о р яется ли пр и это м о са до к гидр о ксида м а гн ия ?

35

Пр о в едите та кие ж е о пы ты с 0,5 М р а ств о р о м х ло р ида ц ин ка . Сдела й те в ы в о д, ка ко й из ио н о в (М g2+ или Zn2+) о бла да ет лучш им и ко м плексо о бр а зую щ им и св о й ств а м и. Н а пиш ите ур а в н ен ия р еа кц ий по лучен ия со о тв етств ую щ их ко м плексн ы х со един ен ий в м о лекуляр н о й и ио н н о й ф о р м а х . б) в пр о бир ку н а литьн ебо льш о е ко личеств о р а ств о р а н итр а та сер ебр а . К н ем у до ба в итьр а ств о р ио дида ка лия. Обр а зо в а в ш ий ся о са до к AgI о тф ильтр о в а ть и р а ств о р ить в избы тке р а ств о р а тио сульф а та н а тр ия. Н а п иса ть ур а в н ен ие р еа кц ии о бр а зо в а н ия а ц идо ко м п лекса . К по лучен н о м у р а ств о р у ко м плексн о й со ли сер ебр а пр илитьн ем н о го р а ств о р а сульф ида а м м о н ия или сер о в о до р о да . Объясн ить, п о чем у о бр а зуется о са до к Ag2S. Н а пиш ите в ы р а ж ен ие для ко н ста н ты н есто й ко сти о бр а зую щ его ся ко м плексн о го со един ен ия. ОПЫ Т 5. Окислительн о -в о сста н о в ительн ы е св о й ств а ко м плексн ы х со един ен ий а ) в дв е пр о бир ки н а лить по 1 м л р а ств о р а кр а сн о й кр о в ян о й со ли К 3[Fе(СN)6] и в ка ж дую пр о бир ку до ба в итьпо н еско лько ка пельFeCl3. Обр а тить в н им а н ие н а изм ен ен ие о кр а ски р а ств о р о в . Одн у пр о бир ку о ста в ить для ср а в н ен ия, а в др угую до ба в ить5 ка пельр а ств о р а К ОН и 10 ка пель3%-н о го р а ств о р а пер о ксида в о до р о да . См есь в збо лта ть, испы та ть в ы деляю щ ий ся га з лучин ко й . И зм ен яется ли о кр а ска р а ств о р а ? Н а п иса тьур а в н ен ия р еа кц ий . б) к р а ств о р у CoCl2 пр илить в избы тке р а ств о р ы х ло р ида а м м о н ия и а м м иа ка . Н а блю да тьо бр а зо в а н ие р о зо в а то -кр а сн о го р а ств о р а ко м плексн о й со ли (К . Ч .= 6). Ра ств о р н а в о здух е м ен яет о кр а ску (о н а ста н о в ится ж елто й ) в следств ие о кислен ия. Н а писа тьур а в н ен ия р еа кц ий .

36

ПРИ Л О Ж ЕНИ Е Та блиц а 1 Д авле ние насы щ е нно го во д яно го пар а пр и р азличны х те м пе р атур ах (в м м . р т. ст.) Т , 0С 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Д ав л е ние 4,58 4,93 5,29 5,69 6,10 6,54 7,01 7,51 8,05 8,61 9,21 9,84 10,52 11,23 11,99 12,79 13,63 14,53 15,48 16,48 17,54 18,65 19,83 21,07 22,38

Т , 0С 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

Д ав л е ние 23,76 25,21 26,74 28,35 30,04 31,82 33,70 35,66 37,73 39,90 42,18 44,56 47,07 49,69 54,44 55,32 58,34 61,50 64,80 68,26 71,88 75,65 79,60 83,71 88,02

Т , 0С 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

Д ав л е ние 92,51 97,20 102,1 107,2 112,5 118,0 123,8 129,8 136,1 142,6 149,4 156,4 163,8 171,4 179,3 187,5 196,1 205,0 214,2 223,7 233,7 243,9 254,6 265,7 277,2

Т , 0С 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

Д ав л е ние 289,1 301,4 314,1 327,3 341,0 355,1 369,7 384,9 400,6 416,8 433,6 450,9 468,7 487,1 506,1 525,76 546,05 566,99 588,60 610,90 633,90 657,62 682,07 707,27 733,24 760,00

37

Та блиц а 2 Пр о изве д е ние р аство р им о сти тр уд но р аство р им ы х ве щ е ств (пр и ко м н а тн о й тем пер а тур е)

AgBr AgCl Ag2CrO4

П ро изв е де ние раст в о римо ст и 3,3⋅10−13 1,7⋅10−10 1,7⋅10−12

Ag2Cr2O7 AgI AgOH Ag2S BaCO3 BaSO4 CaCO3 CaC2O4 CaSO4

2⋅10−7 8,5⋅10−17 1,5⋅10−8 5,9⋅10−52 4,9⋅10−9 9,9⋅10−11 5⋅10−9 3,8⋅10−9 6,1⋅10−5

В е щ е ст в о

CdS Cu(OH)2 CuS

П ро изв е де ние раст в о римо ст и 1,2⋅10−28 1,2⋅10−12 3,2⋅10−38

FeS Mg(OH)2 MnS NiS PbS SrSO4 ZnS HgS

3,8⋅10−20 5⋅10−12 1,4⋅10−15 1,4⋅10−24 6,8⋅10−29 2,8⋅10−7 7,4⋅10−27 4⋅10−53

В е щ е ст в о

Та блиц а 3 Ко нстанты д иссо ц иац ии слабы х эле ктр о лито в (пр и 25 °С) Эл е кт ро л ит CH3COOН H2 S HNO2 H2C4H4O6 H2CO3 HCOOH HCN

Кд иссо ц иац ии 1,754⋅10−5 К1 = 6,0⋅10−8 К2 = 1,0⋅10−14 4⋅10−4 К1 = 1,04⋅10−3 К2 = 4,55⋅10−5 К1 = 4,45⋅10−7 К2 = 4,69⋅10−11 1,77⋅10−4 7,9⋅10−10

Эл е кт ро л ит H3PO4 (С OOH)2 NH4OH H2SO3 Н 2О

Кд иссо ц иац ии К1 = 7,52⋅10−3 К2 = 6,31⋅10−8 К3 = 1,26⋅10−12 К1 = 5,4⋅10−2 К2 = 5,4⋅10−5 1,79⋅10−5 К1 = 1,58⋅10−2 К2 = 6,31⋅10−8 1,86⋅10−16

38

4,68 7,75 12,48 15,0 18,2 25,9 45,56 73,01 100,0

70,1 72,7 75,4 76,9 78,1 81,2 84,3 87 90,6 94,1 97,8 102

37,4 36,0 34,7 34,2 33,8 33,2 32,7 33,5 32,9 31,1 29,7

14,3 17,2 20,5 22,3 24,4 28,7 33,7 39,5 55,5 76,72 77,0

CuSO4 ⋅ (NH4)2SO4

13,1 21,2 31,6 37,9 46,0 63,9 85,5 110,1 137,5 168,8 204,9 243,6

пе р е сче те на бе зво д ную со ль

Ca(CH3COO)2

CuSO4 ⋅5 H2O в

(NH4)2SO4

4,5 9,6 19,2 27,9 40,8 49,81 48,4 46,6 45,3 44,1 43,3 42,7 42,3

K2Cr2O7

72,7 79,9 87,6 91,6 96,1 104,9 114,1 124,7 149 176

KNO3

35,5 35,7 35,9 36,0 36,1 36,4 36,8 37,2 37,5 38,1 38,7 39,4

в пе р е сче те на бе зво д ную со ль

NaNO3

0 10 20 25 30 32,38 40 50 60 70 80 85 90 100

NaCl

Т , 0С

Na2SO4⋅10 H2O

Та блиц а 4 Р аство р им о сть не ко то р ы х со ле й в во д е пр и р азличны х те м пе р атур ах (в гр а м м а х н а 100 г в о ды )

11,5 15,1 19,4 22,3 24,4 30,5 37,6 46,3 56,8 69,7 86,0 107,1

 1 2

- Тв ер да я ф а за Na2SO4 – п р и тем пер а тур е 96 °С

Та блиц а 5 Пр о ц е нтная ко нц е нтр ац ия и пло тно сть р аство р о в кисло т и щ е ло че й (пр и 15°С) П ро це нт ная ко нце нт рация Н 2SO4 1,027 4 1,055 8 1,083 12 1,112 16 1,143 20 1,174 24 1,205 28 1,238 32 1,273 36

П л о т но ст ь раст в о ра, г/мл HNO3 НCl CH3COOН 1,022 1,019 1,0052 1,044 1,039 1,0113 1,068 1,059 1,0171 1,093 1,079 1,0228 1,119 1,100 1,0284 1,145 1,121 1,0337 1,171 1,142 1,0388 1,198 1,163 1,0436 1,225 1,183 1,0481

КО Н 1,033 1,065 1,100 1,157 1,176 1,217 1,263 1,310 1,358

NaOH 1,046 1,092 1,137 1,181 1,225 1,268 1,310 1,352 1,395

39

Про до л ж е ние табл . 5 П ро це нт ная ко нце нт рация 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 ~100

П л о т но ст ь раст в о ра, г/мл Н 2SO4 1,342 1,380 1,419 1,460 1,503 1,547 1,594 1,640 1,687 1,732 1,776 1,808 1,830 1,840 1,838

HNO3 1,277 1,303 1,328 1,351 1,373 1,394 1,412 1,429 1,445 1,460 1,474 1,486 1,496 1,504 1,522

НCl -

CH3COOН 1,0562 1,0598 1,0631 1,0660 1,0685 1,0707 1,0725 1,0740 1,0747 1,0748 1,0742 1,0726 1,0696 1,0644 1,0553

КО Н 1,460 1,511 1,564 1,616 -

NaOH 1,478 1,519 1,560 1,601 1,643 -

Та блиц а 6 Пр о ц е нтная ко нц е нтр ац ия и пло тно сть р аство р о в не ко то р ы х со ле й (п р и 20 °С) П ро це нт ная ко нце нт рация 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

Na2SO4 1,008 1,016 1,035 1,053 1,072 1,091 1,111 1,131 1,151 -

П л о т но ст Na2С O3 1,009 1,019 1,040 1,061 1,082 1,103 1,124 1,146 -

ь раст в о ра, г/мл NaCl В aCl2 1,005 1,013 1,016 1,027 1,034 1,041 1,053 1,056 1,072 1,071 1,092 1,086 1,113 1,101 1,134 1,116 1,156 1,132 1,179 1,148 1,203 1,164 1,228 1,180 1,197 -

NН 4Cl 1,001 1,004 1,011 1,017 1,023 1,029 1,034 1,040 1,046 1,051 1,057 1,062 1,072

40

Р е ко м е нд ац ии по по стр о е нию гр аф ико в Пр едп о ло ж им , что в х о де экспер им ен та н а м и по лучен ы следую щ ие да н н ы е, ко то р ы е удо бн о за н ести в та блиц у: № пр о бир ки

Объем р а ств о р а Na2S2O3, мл

Объем в о ды , мл

Объем р а ств о р а Н 2SO4, мл

Общ ий о бъем р а ств о р а мл

У сло в н а я ко н ц ен тр а ц ия C Na2S2O3

В р ем я пр о тека н ия р еа кц ии t, с

Ско р о сть р еа кц ии V=1/t, c-1

1 2 3

5 10 15

10 5 0

5 5 5

20 20 20

1С 2С 3С

63 39 21

0,016 0,026 0,048

V

C

V

1C 2C 3C C

V 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01

C 1С 2С 3С

Н ео бх о дим о по стр о ить гр а ф ик в ко о р дин а та х v(C) (ск о ро сть ре ак ции к ак ф унк ция к о нце нтрации тио сул ьф ата натрия).Та ка я за п исьо зн а ча ет, что по о си о р дин а т (OY) м ы до лж н ы о ткла ды в а тьзн а чен ия ф ун кц ии (ско р о сти v), а по о си а бсц исс (OX) – в еличин ы а р гум ен та (ко н ц ен тр а ц ии С). Пр иступим к по стр о ен ию гр а ф ика . 1. И зо бразим сист е муко о рдинат . В о бщ ем случа е гр а ф ик м о ж ет им етьлю бы е р а зм ер ы . Э то за в исит о т то го , с ка ко й ц елью о н стр о ится, о т ко личеств а эксп ер им ен та льн ы х то чек. В н а ш ем случа е эксп ер им ен та льн ы х то чек то лько тр и, по это м у н а ш гр а ф ик н е до лж ен бы ть слиш ко м бо льш им . Если, к пр им ер у, м ы в ы бер ем р а зм ер ы н а ш его гр а ф ика 6см : 6см , то о н будет в по лн е н а глядн ы м . С учето м это го изо бр а зим систем у ко о р дин а т. 2. В ыбе ре м масш т аб по о си абсцисс (ОХ). М а сш та б до лж ен бы тьв ы бр а н та ким о бр а зо м , что бы в се эксп ер им ен та льн ы е то чки по м естилисьн а гр а ф ике. В н а ш ем случа е ко н ц ен тр а ц ия м ен яется о т 1С до 3С. Если м ы в ы бер ем м а сш та б 1С:2 см , то м ы о ста н ем ся в пр едела х изо бр а ж ен н о й н а м и о си ко о р дин а т. М о ж н о в ы бр а ть и м ен ьш ий м а сш та б, н а пр им ер , 1С:1,5 см . В да н н о м случа е гр а ф ик будет та кж е в по лн е н а глядн ы м . По сле то го , ка к м а сш та б в ы бр а н , в со о тв етств ии с н им р а зм еча ется о сь а бсц исс, н а н о ся чер езр а в н ы е п р о м еж утки то чки (н а пр им ер , чер ез1,5 см ) 1С, 2С,… , nС. 3. В ыбе ре м масш т аб по о си о рдинат (OY). Пр им ен яем те ж е са м ы е р а ссуж ден ия, что и пр и в ы бо р е м а сш та ба по о си а бсц исс. Та к ка к ско р о сть м ен яется о т 0,016 до 0,048с−1, то , в ы бр а в м а сш та б 0,01с−1:1см , м ы н е в ы й дем за пр еделы н а ш ей систем ы ко о р дин а т. То гда чер ез

41

1см о т н а ча ла ко о р дин а т н а н о сим то чку 0,01, чер ез 2см – то чку 0,02 и т.д. 4. Н ане се м экспе риме нт ал ьные данные . V В н а ш ем случа е это то чки с ко о р дин а та м и (1С; 0,016), 0,05 (2С; 0,026), (3С; 0,048). Ч ер ез то чку 1C н а о си а бсц исс 0,04 пр о в о дим пр ям ую , па р а ллельн ую о си OY, а чер ез то чку 0,03 0,016 н а о си о р дин а т – пр ям ую , па р а ллельн ую о си OX. Н а 0,02 их пер есечен ии н а х о дится то чка с ко о р дин а та м и (1С; 0,016). 0,01 А н а ло гичн о н а х о дим др угие эксп ер им ен та льн ы е то чки. 1C 2C 3C 5. П о экспе риме нт ал ьным т о чкам с уче т о м т е о ре т иче скихпре дст ав л е ний по ст ро им граф ик. V Пр едп о ло ж им , что исх о дя из н еко то р ы х тео р етических 0,05 со о бр а ж ен ий , н а ш гр а ф ик до лж ен пр едста в лять со бо й 0,04 пр ям ую лин ию , пр о х о дящ ую чер ез н а ча ло ко о р дин а т, то 0,03 1 естьто чку с ко о р дин а та м и (0; 0). Н а н есем и эту то чку н а 0,02 2 гр а ф ик и по п ы та ем ся пр о в ести чер ез н ее и 0,01 C эксп ер им ен та льн ы е то чки п р ям ую лин ию . М ы ув идим , что 1С 2С 3С по лучен н ы е н ами экспер им ен та льн ы е да н н ы е не укла ды в а ю тся в пр ям ую лин ию , н о им ею т н еко то р ы й р а збр о с. Э то типичн а я ситуа ц ия, в о зн ика ю щ а я в св язи с по гр еш н о стью экспер им ен та . В это м случа е м ы до лж н ы пр о в ести пр ям ую чер ез то чку с ко о р дин а та м и (0; 0) та ким о бр а зо м , что бы о н а пр о х о дила м а ксим а льн о близко о т в сех эксп ер им ен та льн ы х то чек. Если п р едпо ла га ется, что ско р о сть р еа кц ии до лж н а р а сти уско р ен н о , то экспер им ен та льн ы е то чки м о гут бы тьо бъедин ен ы пла в н о й лин ией (2). В сегда ж ела тельн о , если это в о зм о ж н о , лин еа р изо в а тьгр а ф ик, то естьв ы бр а тьта кую систем у ко о р дин а т, в ко то р ы х гр а ф ик им ел бы в идпр ям о й . Со ста в ители: А ф ин о ген о в Ю р ий Петр о в ич, Г о н ча р о в Ев ген ий Г р иго р ьев ич, М а лев ска я Лю дм ила А н а то льев н а , Суш ко в а Та тьян а Па в ло в н а , Тв ер до х лебо в а Ла р иса Яко в лев н а Реда кто р Б ун ин а Т.Д .