Неорганическая химия

При реакции с основными оксидами образуются со ли:

Кислоты реагируют с металлами, находящимися в ряду напряжений до водорода, при этом выделяется газообразный водород и образуется соль:

Сильные кислоты реагирует с солями слабых кислот, вытесняя слабые кислоты из их солей:

2. Общая характеристика высокомолекулярных соединений: состав, строение, реакции, лежащие в основе их получения (на примере полиэтилена или синтетического каучука)



Билет 15

1. Основания, их классификация и химические свойства на основе представлений об электролитической диссоциации

Основания -- электролиты, при диссоциации которых образуется только один вид анионов -- гидроксид-ионы.

Классификация оснований

1. Растворимые в воде (щелочи) -- гидроксиды металлов главных подгрупп I и II групп.

2. Нерастворимые в воде -- гидроксиды остальных металлов.

Химические свойства. Щелочи изменяют окраску индикаторов (лакмус становится синим, фенолфталеин - малиновым).

Взаимодействие с кислотами:

Взаимодействие с кислотными оксидами:



Растворы щелочей вступают в реакции ионного обмена с растворами солей, если образующийся при этом гидроксид нерастворим в воде:

При нагревании слабые основания разлагаются на оксиды металлов и воду:

2. Глюкоза -- представитель моносахаридов, химическое строение, физические и химические свойства, применение



Билет 16

1. Средние соли, их состав, названия, химические свойства (взаимодействие с металлами, кислотами, щелочами, друг с другом с учетом особенностей реакций окисления-восстановления и ионного обмена)

Соли -- электролиты, в растворах которых есть катионы металлов или ион аммония и анионы кислотных остатков.

1.B водных растворах соли могут реагировать со щелочами. Так, хлористый магний MgCl2 взаимодействует с едким натром, образуя новую соль и новое основание:

2. Соли могут реагировать с кислотами. Так, раствор азотнокислого бария Ва(гЮз)а взаимодействует с раствором серной кислоты, образуя новую кислоту и новую соль:

З.В водных растворах соли могут реагировать между собой.

Если слить вместе водные растворы хлористого кальция CaCl2 я углекислого натрия Na2CO3 TO тотчас же образуется белый осадок нерастворимого в воде углекислого кальция СаСО3, а в растворе -- хлористый натрий:

4. В водных растворах солей металл, входящий в их состав, может замещаться другим металлом, стоящим до него в ряду активности.

Если в раствор сернокислой меди опустить чистую железную проволоку или кусочек цинка, то на их поверхности выделяется медь, а в растворе образуется сернокислое железо (если было опущено железо) или сернокислый цинк (если был опущен цинк):

Но из сернокислого цинка нельзя вытеснить цинк медью: медь в ряду активности стоит после цинка.

2. Взаимное влияние атомов в молекулах органических веществ на примере этанола и фенола



Билет 17

1. Алюминий

Алюмимний -- элемент главной подгруппы третьей группы третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 13. Обозначается символом Al (лат. Aluminium). Относится к группе лёгких металлов. Наиболее распространённый металл и третий по распространённости (после кислорода и кремния) химический элемент в земной коре.

Простое вещество алюминий (CAS-номер: 7429-90-5) -- лёгкий, немагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия.

Физические свойства алюминия

Алюминий -- мягкий, легкий, серебристо-белый металл с высокой тепло- и электропроводностью. Температура плавления 660°C.

По распространенности в земной коре алюминий занимает 3-е место после кислорода и кремния среди всех атомов и 1-е место -- среди металлов.

К достоинствам алюминия и его сплавов следует отнести его малую плотность (2,7 г/см3), сравнительно высокие прочностные характеристики, хорошую тепло- и электропроводность, технологичность, высокую коррозионную стойкость. Совокупность этих свойств позволяет отнести алюминий к числу важнейших технических материалов.

Алюминий и его сплавы делятся по способу получения на деформируемые, подвергаемые обработке давлением и литейные, используемые в виде фасонного литья; по применению термической обработки -- на термически не упрочняемые и термически упрочняемые, а также по системам легирования.

Химические свойства алюминия

При нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной пленкой и потому не реагирует с простыми веществами: с H2O (t°); O2, HNO3 (без нагревания)). Al -- активный металл-восстановитель.

Легко реагирует с простыми веществами:

1) с кислородом:

4Al + 3O2 = 2Al2O3

2) с галогенами:

2Al + 3Br2 = 2AlBr3

Со сложными веществами:

3) Легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

2Al + 3H2SO4(разб.) = Al2(SO4)3 + 3H2

При нагревании растворяется в кислотах -- окислителях, образующих растворимые соли алюминия:

2Al + 6H2SO4(конц) = Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Al + 6HNO3(конц) = Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

7) восстанавливает металлы из их оксидов (алюминотермия):

8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe

2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr

Применение

Из элементов третьей группы наиболее используются в радиоэлектронике Al. На внешнем энергетическом уровне имеет три электрона, проявляет степень окисления +3, является сильным восстановителем. Al обладает высокой электропроводностью, теплопроводностью, пластичностью. На воздухе легко окисляется, образуя прочную оксидную плёнку, которая предохраняет его от дальнейшего окисления. Al легко напыляется. Используется в виде алюминиевой фольги, проводов, в виде сплавов.

Алюминий применяют для производства различных сплавов. Наибольшее распространение имеют дюралюмины, содержащие медь и магний, и силумины - сплавы алюминия с кремнием. Основные преимущества этих сплавов - лёгкость и высокая прочность. Упомянутые сплавы широко используются в авиа-, авто-, судо- и приборостроении, в ракетной технике и в строительстве. В виде чистого металла алюминий идёт на изготовление электрических проводов и различной химической аппаратуры.

Алюминий используют также для алитирования, то есть насыщения поверхностей стальных и чугунных изделий алюминием с целью защиты.

2. Анилин

Аминами называются производные аммиака, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены углеводородными радикалами.

CH3 - NH2 C6H5 - NH2

метиламин фениламин, анилин

Группа NH3 называется аминогруппой.

Наибольшее практическое значение имеет ароматический амин анилин.

Анилин более слабое основание, чем амины предельного ряда.

Строение молекулы анилина

Строение молекулы можно изобразить несколькими способами:

C6H5 - NH2

В молекуле анилина у атома азота, как и в молекуле других аминов, имеется неподелённая электронная пара, обуславливающая характерные свойства.

Получение анилина в промышленности основано на реакции восстановления нитробензола, которую в 1842 г. открыл русский учёный Н. Н. Зинин. Нитробензол восстанавливают в присутствии чугунных стружек и солёной кислоты. Вначале выделяется атомный водород, который и взаимодействует с нитробензолом.

Fe + 2HCl FeCl2 + H2

C6H5 - NO2 + 6H C6H5 - NH2 + 2H2O

Физические свойства

Анилин - бесцветная маслянистая жидкость, малорастворимая в воде. Хорошими растворителями для него являются спирт, эфир и бензол. Анилин затвердевает при -6 0С и кипит при 174 0С. Вследствие окисления на воздухе он быстро темнеет.

Важнейшие химические свойства анилина

Химические свойства анилина, обусловленные наличием в молекуле
аминогруппы	бензольного ядра
Реагирует с кислотами с образованием солей: C6H5 - NH2 + HCl C6H5NH3Cl хлорид фенил аммония Образовавшиеся соли реагируют со щелочами: C6H5NH3Cl + NaOH C6H5NH2 + NaCl + H2O	Энергично участвует в реакциях замещения, например реагирует с бромной водой с образованием 2,4,6-триброманилина: + 3Br2 + 3HBr

Применение

Основная масса анилина используется для производства красителей. При действии на анилин окислителей последовательно образуется вещества различного цвета, например так называемый чёрный анилин.

Кроме того, анилин является исходным продуктом для синтеза многих лекарственных веществ, например сульфаниламидных препаратов, анилиноформальдегидных смол и некоторых взрывчатых веществ.

Билет 18

1. Железо, положение в периодической системе, строение атома, возможные степени окисления, физические свойства, взаимодействие с кислородом, галогенами, растворами кислот и солей. Сплавы железа. Роль железа в современной технике

Железо находится в побочной подгруппе VIII группы периодической системы. Электронная формула атома железа:

Типичные степени окисления железа +2 и +3. Степень окисления +2 проявляется за счет потери двух 4s-электронов. Степень окисления +3 соответствует также при потере еще одного Зd-электрона, при этом Зd-уровень оказывается заполненным наполовину; такие электронные конфигурации относительно устойчивы.

Физические свойства. Железо - типичный металл, образует металлическую кристаллическую решетку. Железо проводит электрический ток, довольно тугоплавко, температура плавления 1539°С. От большинства других металлов железо отличается способностью намагничиваться.

Химические свойства. Железо реагирует со многими неметаллами:

Образуется железная окалина - смешанный оксид железа. Его формулу записывают также так: FeО*Fe2О3.

Реагирует с кислотами с выделением водорода:

Вступает в реакции замещения с солями металлов, расположенных правее железа в ряду напряжений:

Соединения железа. FeО -- основной оксид, реагирует с растворами кислот с образованием солей железа (II). Fe2О3 -- амфотерный оксид, реагирует также с рас творами щелочей.

Гидроксиды железа. Fe(ОН)2 -- типичный основной оксид, Fe(ОН)3 обладает амфотерными свойствами, реагирует не только с кислотами, но и с концентрированными растворами щелочей.

Гидроксид железа (II) легко окисляется до гидроксида железа (III) кислородом воздуха:

При реакции солей железа (II) и (III) со щелочами в осадок выпадают нерастворимые гидроксиды:

Сплавы железа. Современная металлургическая промышленность производит железные сплавы разнообразного состава.

Все железные сплавы разделяются по составу и свойствам на две группы. К первой группе относятся различные сорта чугуна, ко второй -- различные сорта стали.

Чугун хрупок; стали же пластичны, их можно ковать, прокаты^ вать, волочить, штамповать. Различие в механических свойствах чугунов и сталей зависит прежде всего от содержания в них углерода -- в чугунах содержится около 4% углерода, а в сталях -- обычно менее 1,4%.

В современной металлургии из железных руд получают сначала чугун, а затем из чугуна -- сталь. Чугун выплавляют в доменных печах, сталь варят в сталеплавильных печах. До 90% всего выплавленного чугуна перерабатывают в стали.

Чугун. Чугун, предназначенный для переработки в сталь, называют передельным чугуном. Он содержит от 3,9 до 4,3% С, 0,3--1,5% Si, 1,5--3,5% Мn, не более 0,3% Р и не более 0,07% S. Чугун, предназначенный'для получения отливок, называется литейным чугуном, В доменных печах выплавляются также ферросплавы, применяемые преимущественно в производстве сталей в качестве добавок. Ферросплавы имеют, по сравнению с передельным чугуном, повышенное содержание кремния (ферросилиций), марганца (ферромарганец), хрома (феррохром) и других элементов.

Стали. Все стали делятся на углеродистые и легированные.

Углеродистые стали содержат в несколько раз меньше углерода, кремния и марганца, чем чугун, а фосфора и серы совсем мало. Свойства углеродистой стали зависят прежде всего от содержания в ней углерода: чем больше в стали углерода, тем она твёрже. Промышленность производит мягкие стали, стали средней твёрдости и твёрдые. Мягкие стали и стали средней твёрдости применяются для изготовления деталей машин, труб, болтов, гвоздей и т. д., а твёрдые стали--для изготовления инструментов.

В сталях должно быть возможно меньше серы и фосфора, так как эти примеси ухудшают механические свойства сталей. В повышенных количествах сера вызывает красноломкость -- образование трещин при горячей механической обработке металла. Фосфор вызывает хладноломкость--хрупкость стали при обыкновенной температуре. -

Легированные стали. Физические, химические и механические свойства сталей существенно изменяются от введения в их состав повышенного количества марганца и кремния, а также хрома, никеля, вольфрама и других элементов. Эти элементы называются легирующими, а стали -- легированными [от латинского слова ligare - связывать, соединять].

Наиболее широко в качестве легирующего элемента применяется хром. Особенно большое значение для сооружения машин, аппаратов и многих деталей машин имеют хромоникелевые стали. Эти стали обладают высокой пластичностью, прочностью, жаростойкостью и стойкостью к действию окислителей. Азотная кислота любой концентрации не разрушает их даже при температурах кипения. Хромоникелевые стали не ржавеют в атмосферных условиях и в воде. Блестящие, серебристого цвета, листы хромоникелевой стали украшают арки станции «Маяковская» Московского метро. Из этой же стали делают нержавеющие ножи, ложки, вилки и другие предметы домашнего обихода.

Молибден и ванадий повышают твёрдость и прочность сталей при повышенных температурах и давлениях. Так, хромомолибденовые и хромованадиевые стали применяются для изготовления трубопроводов и деталей компрессоров в производстве синтетического аммиака, авиационных моторов.

При резании с большой скоростью инструмент сильно разогревается и быстро изнашивается. При добавлении вольфрама твёрдость стали сохраняется и при повышенных температурах. Поэтому хромовольфрамовые стали применяются для изготовления режущих инструментов, работающих при больших скоростях '

Увеличение содержания в стали марганца повышает её сопротивление трению и удару. Марганцовистые стали применяются для изготовления железнодорожных скатов, стрелок, крестовин, камнедробильных машин.

Применение легированных сталей позволяет значигельно снизить вес металлических конструкций, повысить их прочность, долговечность и надёжность в эксплуатации.

2. Белки

Белки - это азотосодержащие высокомолекулярные органические вещества со сложным составом и строением молекул. Белки входят в состав клеток и тканей всех живых организмов.

В молекулы белов входит 18 остатков различных аминокислот, соединённых пептидными связями, поэтому белки называют полипептидами.

Структура белка

Первичная структура белка - это последовательность аминокислотных звеньев в линейной полипептидной цепи. (Полипептидную теорию строения белков предложил немецкий химик Э. Фишер в начале XX века).

Вторичная структура - это пространственная конфигурация белковой молекулы, напоминающая спираль, которая образуется в результате скручивания полипептидной цепи за счёт водородных связей между группами: CO и NH.

Третичная структура - это пространственная конфигурация, которую принимает закрученная в спираль полипептидная цепь.

Четвертичная структура - это полимерные образования из нескольких макромолекул белка.

Физические свойства

Свойства белков так же разнообразны, как и функции, которые они выполняют. Одни белки растворяются в воде, образуя, как правило, коллоидные растворы (например, белок яйца); другие растворяются в разбавленных растворах солей; третьи нерастворимы (например, белки покровных тканей).

Химические свойства

1. Денатурация - разрушение вторичной, третичной структуры белка.

2. Цветные реакции

a. Белок +HNO3 жёлтая окраска белка

b. Раствор белка +NaOH + CuSO4 красно-фиолетовая окраска

c. Раствор белка + (CH3COO)2Pb + NaOH чёрный осадок

3. Гидролиз

При гидролизе белков образуются аминокислоты.

Функции белков в организме

Пластическая	Строительный материал клетки	Например, коллаген, мембранные белки
Транспортная	Переносят различные вещества	Например, гемоглобин (перенос O2 и CO2)
Защитная	Обезвреживают чужеродные вещества	Например, глобулин сыворотки крови
Энергетическая	Снабжают организм энергией	При расщеплении 1 г белка освобождается 17,6 кДж энергии
Каталитическая	Ускоряет протекание химических реакций в организме	Все ферменты по своей химической природе являются белками. Например, рибонуклеза
Сократительная	Выполняет все виды движений, к которым способны клетки и организмы	Например, миозин (белок мышц)
Регуляторная	Регулируют обменные процессы	Гормоны, например, инсулин (обмен глюкозы)

Существуют белки, выполняющие специфические функции, например рецепторные, - обеспечивают передачу импульсов между нервными клетками и другие.

Белки - необходимая составная часть пищи человека, отсутствие или недостаток их в пище может вызвать серьёзные заболевания.

Размещено на Allbest.ru