Презентация на тему: Соли — это сложные вещества, состоящие из ионов
металлов и кислотных

1

Первый слайд презентации

Соли — это сложные вещества, состоящие из ионов
металлов и кислотных остатков.
Al(NO 3 ) 3

Изображение слайда

2

Слайд 2

Формула соли составляется
следующим образом:
Al SO 4
Сульфаты — соли серной кислоты.
+ 3
– 2
Al 2 ( SO 4 ) 3
Так как сумма степеней окисления не равна 0, применяем правило КРЕСТ-НАКРЕСТ!
+ 3
– 2

Изображение слайда

3

Слайд 3

Формула соли из кислоты выводится
следующим образом:
ZnSO 3
+ 2
– 2
ZnSO 3
Сумма степеней окисления = 0, значит, НИКАКИХ ИНДЕКСОВ больше не пишем!!!

Изображение слайда

4

Слайд 4: Составление названия солей

Название
Соли
Название кислотного остатка
Название металла в родительном падеже
Степень окисления металла
римскими цифрами
Кислотные остатки
NO 2 ¯ — нитрит SiO 3 2- — силикат
NO 3 ¯ — нитрат S 2- — сульфид
SO 3 2- — сульфит С l ¯ — хлорид
SO 4 2- — сульфат F ¯ — фторид
С O 3 2- — карбонат Br ¯ — бромид
Р O 4 3- — фосфат I ¯ — иодид
+
+
=

Изображение слайда

5

Слайд 5

Название и формула кислоты
Формула иона кислотного остатка
Название соли
Формула пример
Азотистая ( HNO 2 )
NO 2
Нитриты
К NO 2
Азотная ( HNO 3 )
NO 3
Нитраты
Al(NO 3 ) 3
Хлороводородная
(соляная) ( HCl )
Cl
Хлориды
FeCl 3
Сернистая (H 2 SO 3 )
SO 3
Сульфиты
MgSO 3
Сероводородная (H 2 S)
S
Серная (H 2 SO 4 )
SO 4
Сульфаты
CaSO 4
Сульфиды
FeS
PO 4
Фосфаты
AlPO 4
Угольная (H 2 CO 3 )
CO 3
Карбонаты
Ag 2 CO 3
Кремниевая (H 2 SiO 3 )
SiO 3
Силикаты
ZnSiO 3
Фосфорная (H 3 PO 4 )
–
–
–
2–
2–
2–
3–
2–
2–

Изображение слайда

6

Слайд 6

Растворимость солей в воде
Соли
растворимые
(Р)
нерастворимые
(Н)
малорастворимые
(М)

Изображение слайда

7

Слайд 7

Растворимость оснований, кислот и солей в во де
— растворимо
— нерастворимо
— малорастворимо
— нет достоверных сведений о
существовании соединения
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
М
М
М
М
М
М
М
М
М
М
М
М
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
Р
Катионы
Анионы

Изображение слайда

8

Слайд 8

Соли — сложные вещества, которые состоят
из ионов металла и кислотных остатков. Широко применяются во всех сферах жизни человека.

Изображение слайда

9

Слайд 9

NaCl — хлорид натрия
CaCO 3 — карбонат кальция
Ca 3 PO 4 — фосфат кальция
Применение солей

Изображение слайда

10

Слайд 10

Применение солей.
Хлорид натрия ( NaCl )
поваренная соль

Изображение слайда

11

Слайд 11

Применение солей.
Карбонат кальция ( CaCO 3 )
Атоллы

Изображение слайда

12

Слайд 12

Применение солей.
Карбонат кальция ( CaCO 3 )
коралловые рифы

Изображение слайда

13

Слайд 13

Применение солей.
Карбонат кальция ( CaCO 3 )
мел
мрамор
известняк

Изображение слайда

14

Слайд 14

Применение солей.
Фосфат кальция ( Ca 3 Р O 4 )
фосфорит
апатит

Изображение слайда

15

Слайд 15

Классификация солей
Соли
средние
кислые
основные
двойные
комплексные

Изображение слайда

16

Слайд 16

Zn
Средние соли — соли, состоящие из
кислотного остатка и ионов металла.
сульфид цинка
( ZnS )
H 2 s
карбонат свинца
( PbCO 3 )
H 2 CO 3
Pb

Изображение слайда

17

Слайд 17

Кислые соли — содержат кислотный остаток, атомы водорода и ионы металла.
гидросульфат натрия ( NaHSO 4 )
гидросульфит калия ( КHSO 3 )
H 2 SO 4
Na
H
H 2 SO 3
K
H

Изображение слайда

18

Слайд 18

Основные соли — содержат кислотный остаток, гидроксид-группу, ионы металла.
гидроксохлорид магния ( Mg(OH) Cl )
Mg(OH) 2 +HCl = Mg(OH)Cl +H 2 O

Изображение слайда

19

Слайд 19

Двойные соли состоят из ионов двух
разных металлов и кислотного остатка.
KAl ( SO 4 ) 2
алюмокалиевые квасцы

Изображение слайда

20

Последний слайд презентации: Соли — это сложные вещества, состоящие из ионов
металлов и кислотных

Комплексные соли — в состав входят сложные (комплексные) ионы, которые в формулах заключаются в квадратные скобки.
K 4 [ Fe ( CN ) 6 ]
гексациноферрат калия

Изображение слайда

Соли — это сложные вещества, которые состоят из ионов металла и кислотного остатка

Задание1
На какие группы и по каким признакам можно
разделить вещества , формулы которых
приведены ниже?
Na2O ; h3CO3; ;
Ca(NO3)2 CaCO3
h3SiO3
NaCl
Cr2S3
NaOH ; О2; Al2O3 ; Ca (OH)2 ; С
СаO ;
Аl; N2 ; Al(OH)3 ;
h3SO3 ; SO2 ; Ca; Na
формулы запишите в схему:
S ; СО2 ;
Соли
— это сложные
вещества, которые
состоят из ионов металла
и кислотного остатка
3 задание.
Определить : почему у солей разное
количество кислотных остатков
Дайте обоснованный ответ.
NaNO3
Ca (NO3 )2
Al (NO3 )3
3 задание.
Na+1
Ca+2
Al+3
Имеют разную степень окисления.
(см. таблицу растворимости)
задание 4.
Определить : почему у солей разное
количество ионов металла? Дайте
обоснованный ответ.
NaNO3
Na 2СO3
Na 3 Р-O4
Так как кислотные остатки имеют свою
степень окисления:
(см. таблицу растворимости)
NO2-1- нитрит
NO3-1 — нитрат
SO3-2- сульфит
SO4-2 — сульфат
СO3-2-карбонат
Р-O4-3 — фосфат
Cl-1 — хлорид
SiO3-2 -силикат
Выведем общую
формулу солей?
+n
Ме
(К.
-m
О. )
n

11. Алгоритм названия солей

8
Алгоритм названия солей
Название
Соли
Название
кислотного
остатка
Кислотные остатки
NO2-1- нитрит
NO3-1 — нитрат
SO3-2- сульфит
SO4-2 — сульфат
СO3-2-карбонат
Р-O4-3 — фосфат
Cl-1 — хлорид
SiO3-2 -силикат
Стр. 76 таблица
Название
металла в
родительном
падеже
С.О.
римскими
цифрами

12. Алгоритм названия солей

Название
Соли
Название
кислотного
остатка
Название
металла в
родительном
падеже
С.О.
римскими
цифрами
Fe+2(NO3-1)2 – нитрат железа (II)
Fe +3(NO3-1)3 – нитрат железа (III)
-2
ZnSO
AlCl
3
-14)
Cu (NO
3 2

13. задание 5. НАЗОВИТЕ СОЛИ

NaCl
Fe +2SO4
Al3(PO4)3
Ca(NO3)2
Cu+2CO3
Cr2+3S3
Na2SO4
Ba(NO3 )2

14. задание 5. НАЗОВИТЕ СОЛИ

NaCl — хлорид натрия
Fe +2SO4 — сульфат железа (II)
Al3(PO4)3 – фосфат алюминия
Ca(NO3)2 — нитрат кальция
Cu+2CO3 – карбонат меди (II)
Cr2+3S3 – сульфид хрома (III)
Na2SO4 – сульфат натрия
Ba(NO3 )2 — нитрат бария

15. Контрольное задание1 Установите соответствие между формулой вещества и его названием

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
1
2
3
Na2SO4
Cu2S
CuS
НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА
А
Сульфид меди (I)
Б
Сульфид меди (II)
В
Сульфат натрия
1
2
3
В
А
Б
2. Составление формул
солей по их названиям.

17. 1. Запиши рядом знаки химических элементов, которые входят в состав вещества.

Алгоритм составления формул солей:
Составить химическую формулу
сульфата железа (III ) (первый способ)
Первый пункт выполнили переходим ко второму
Соли — это
сложные
вещества,
которые состоят
из ионов
металла и
кислотного
остатка
Fe SO4
1. Запиши рядом знаки химических элементов,
которые входят в состав вещества.
17

18. 2. Над знаками химических элементов поставь их степень окисления.

Пример:
Второй пункт выполнили переходим к третьему
+3
-2
Fe SO4
2. Над знаками химических элементов
поставь их степень окисления.
18

19. 3. Определи Н.О.К. чисел выражающих степень окисления этих элементов. Запиши Н.О.К. в квадратике над формулой.

Пример: Составить химическую
формулу сульфата железа (III).
Третий пункт выполнили переходим ко четвертому
Н.О.К. (наименьшее
общее кратное) –
это число,
которое делится
на исходные
числа без
остатка.
Таблица для
определения Н.О.К.
+3 -2
Fe SO4
1
2
3
4
5
6
7
1
1
2
3
4
5
6
7
2
2
2
6
4
10
6
14
3
3
6
3
12
15
6
21
4
4
4
12
4
20
24
28
5
5
10
15
20
5
30
35
6
6
6
6
12
30
6
42
7
7
14
21
28
35
42
7
6
3. Определи Н.О.К. чисел выражающих степень
окисления этих элементов.
Запиши Н.О.К. в квадратике над формулой.
19

20. 4. Раздели Н.О.К. на степень окисления каждого элемента. Запиши полученный индекс.

Пример: Составить химическую
формулу сульфата железа (III )..
Формула составлена
6
+3
-2
Fe (SO4)
2
6 : 3 =2
3
6 : 2 = 3
4. Раздели Н.О.К. на степень окисления каждого
элемента.
Запиши полученный индекс.
20

21. Составить формулу сульфата алюминия: (второй способ)

9
Составить формулу сульфата алюминия:
(второй способ)
Составьте
формулы:
Упр. 3 стр. 78
Контрольное задание 2
Составьте формулу
хлорида кальция
СаCl2
Составьте формулу
нитрата натрия
NaNO3
Составьте формулу
сульфата цинка
Zn(SO4)2
Составьте формулу
нитрата меди (I)
Cu NO3
Составьте формулу
хлорида свинца (II)
PbCl2
3. Отдельные
Представители
стр.77 в таблицу
2 хлорид натрия
название
хлорид
натрия
формула
Нахождение
в природе
Значение и применение

25. «Среди всех природных минеральных солей, самая главная та, которую мы называем просто “соль” А.Е.Ферсман

«Среди всех природных минеральных солей,
самая главная та, которую мы называем просто
“соль”
А.Е.Ферсман

26. За 4 года человек съедает пуд соли

(в год человек с пищей
потребляет 3-5,5 кг
соли)

27. Соль в геральдике российских городов

Герб Бахмута
Герб Энгельса
Герб Сольвычегодска
Герб Усолья-Сибирского
Герб Солигалича
Герб Дрогобыча

28. Добыча соли

из соляных шахт
из соленых озер

29. На озере Баскунчак ежегодно добывается около 5 млн. тонн соли

30. Применение NaCl

31. Д/З: CaCO3

32. Моллюски, раки, радиолярии, кораллы – все имеют известковый скелет

33. Большой Барьерный риф в Австралии

34. Меловые горы

35. Минералы карбоната кальция находятся в горных породах:

Известняк
Мел
Мрамор
Мрамор
Мрамор
Мрамор
Травертин

36. Мрамор – строительный материал

Единственное в России здание, полностью построенное из
нешлифованного мрамора — железнодорожный вокзал в
городе Слюдянка Иркутской области

37. Д/З: Фосфат кальция

— основа минералов
фосфоритов
и апатитов

38. 3.КЛАССИФИКАЦИЯ: а)по растворимости

СОЛИ
Лабораторный опыт. №1
Определите растворимость солей
Для этого:
-прибавьте в первую пробирку к хлориду
натрия 5-10 мл воды ;
-прибавьте во вторую пробирку к карбонату кальция
5-10 мл воды
-Что произошло?
Вывод:

40. 3.КЛАССИФИКАЦИЯ: а)по растворимости

СОЛИ
Растворимые
NaCl
Нерастворимые
CaCO3
таблица растворимости

41. а)по составу

СОЛИ
?
?
?
Лабораторный опыт. №2
Определите в какой из трех пробирок
находятся кислота, в какой щелочь, в
какой соль, хлорид натрия.
-прибавьте в пробирку №1
универсальный лакмус
-прибавьте в пробирку №2
универсальный лакмус
-прибавьте в пробирку №3
-универсальный лакмус
Что произошло?
Результаты опыта оформите в
таблицу:
Изменение окраски индикатора
Для кислот, также как и для щелочей, существуют
качественные реакции с помощью которых растворы
кислот можно распознать среди растворов других веществ.
Это реакции с индикаторами.
Название индикатора
В кислой среде
(H+1)
В нейтральной среде
(H+1 = ОH-1 )
В щелочной среде
(ОH-1 )
Окраска индикатора
универсального лакмуса
Контрольное задание3
Что сделали
Что наблюдали
Вывод
Ответте на вопросы:
1.Какая окраска индикатора в растворе хлорида
натрия. Почему?
2.Раствор хлорида натрия. является : кислым,
щелочным или нейтральным?
3. Следовательно соль хлорид натрия какая?

45. а)по составу

СОЛИ
средние
NaCl
Ba(NO3)2
Кислые
?
Основные
?
Подведем итоги?
Контрольное задание — итоговое
Часть А (задания с выбором ответа)
1. Соли – это сложные вещества:
А) состоящие из ионов металлов и связанных с ними
одного или нескольких гидроксид- ионов.
Б) состоящие из ионов металлов и кислотных
остатков;
В) состоящие из двух химических элементов, один из
которых – кислород со степенью окисления -2;
Г) молекулы, которых состоят из ионов водорода и
кислотных остатков.
2. Хлорид железа (III) имеет формулу:
А) FeCl3;
B) Fe2O3;
Б) FeCl2;
Г) FeO.
Контрольное задание — итоговое
Часть В
Выбери лишнее вещество и объясни почему?
Игра « Третий лишний»
1. BaSO4; CaCO3; NaCl.
2. NaCl, Na2SO4, NaOH
3Al2(SO4)3, h3SO4, CaSO4
4. Cu(NO3)2, CuO, CuCl2
5. CaCl2, PbS, BaSO4.
Контрольное задание — итоговое
Часть А
1. Г
2. А
Часть В
объясни почему?
1. NaCl. т.к…
2. NaOH т.к…
3 h3SO4, т.к…
4. CuO, т.к…
5. CaCl т.к…

50. Домашнее задание

§,21 упр.3 стр. 78
Составить презентацию фосфата
кальция или опорный конспект в форме
таблицы
Рефлексия
1. Сегодня я узнал…
2. Было интересно…
3. Было трудно…
4. Я выполнял задания…
5. Я понял, что…
6. Теперь я могу…
7. Я почувствовал, что…
8. Я приобрёл…
9. Я научился…
10. У меня получилось…
11. Я смог…
12. Попробую…
13. Меня удивило…
14.Урок мне дал для
жизни…
15. Мне захотелось…

Классификация неорганических веществ | CHEMEGE.RU

Тренировочные тесты в формате ЕГЭ по теме «Классификация неорганических веществ» (задание 5 ЕГЭ по химии) ( с ответами)

Химические вещества можно разделить на две неравные группы: простые и сложные.

Простые вещества состоят из атомов одного элемента (О₂, P₄).

Сложные вещества  состоят из атомов двух и более элементов (CaO, H₃PO₄).

Простые вещества можно разделить на металлы и неметаллы.

Металлы – это простые вещества, в которых атомы соединены между собой металлической химической связью. Металлы стремятся отдавать электроны и характеризуются металлическими свойствами (металлический блеск, высокая электро- и теплопроводность, пластичность и др.).

Неметаллы – это простые вещества, в которых атомы соединены ковалентными (или межмолекулярными) связями. Неметаллы стремятся принимать или притягивать электроны. Неметаллические свойства – это способность принимать или притягивать электроны.

Все элементы в Периодической системе химических элементов (ПСХЭ)  расположены либо в главной подгруппе, либо в побочной. В различных формах короткопериодной ПСХЭ главные и побочные подгруппы расположены по-разному. Есть простой способ, который позволит вам быстро и надежно определять, к какой подгруппе относится элемент. Дело в том, что все элементы второго периода расположены в главной подгруппе. Те элементы, которые расположены в ячейке точно под элементами второго периода (справа или слева), относятся к главной подгруппе. Остальные — к побочной.

Например, в таблице Менделеева, которая используется на ЕГЭ по химии, элемент номер 31, галлий, расположен в ячейке справа, точно под соответствующим ему элементом второго периода, бором. Следовательно, галлий относится к главной подгруппе. А вот скандий, элемент номер 21, расположен в ячейке слева. Следовательно, скандий относится к побочной подгруппе.

Неметаллы расположены в главных подгруппах, в правом верхнем угле ПСХЭ. К металлам относятся все элементы побочных подгрупп и элементы главных подгрупп, расположенные в левой нижней части ПСХЭ.  Разделяют металлы и неметаллы обычно, проводя условную линию от бериллия до астата. На рисунке показано точное разделение на металлы и неметаллы. Закрашены цветом неметаллы.

Основные классы сложных веществ — это оксиды, гидроксиды, соли.

Оксиды — это сложные вещества, которые состоят из атомов двух элементов, один из которых кислород, имеющий степень окисления -2.

В зависимости от второго элемента оксиды проявляют разные химические свойства. Некоторым оксидам соответствуют гидроксиды (солеобразующие оксиды), а некоторым нет (несолеобразующие).

Солеобразующие оксиды делят на основные, амфотерные и кислотные.

Основные оксиды — это оксиды, которые проявляют характерные основные свойства. К ним относят оксиды, образованные атомами металлов со степенью окисления +1 и +2. Например, оксид лития Li₂O, оксид железа (II) FeO.

Кислотные оксиды — это оксиды, которые проявляют кислотные свойства. К ним относят оксиды, образованные атомами металлов со степенью окисления +5, +6 и +7, а также атомами неметаллов с любой степенью окисления. Например, оксид хлора (I) Cl₂O, оксид хрома (VI) CrO₃.

Амфотерные оксиды — это оксиды, которые проявляют и основные, и кислотные свойства. Это оксиды металлов со степенью окисления +3 и +4, а также четыре оксида со степенью окисления +2: ZnO, PbO, SnO и BeO.

Несолеобразующие оксиды не проявляют характерных основных или кислотных свойств, им не соответствуют гидроксиды. К несолеобразующим относят четыре оксида: CO, NO, N₂O и SiO.

Встречаются и оксиды, похожие на соли, т.е. солеобразные (двойные).

Двойные оксиды — это некоторые оксиды, образованные элементом с разными степенями окисления. Например, магнетит (магнитный железняк) FeO·Fe₂O₃.

Алгоритм определения типа оксида: сначала определяем, какой элемент образует оксид – металл или неметалл.  Если это металл, то определяем степень окисления, затем определяем тип оксида. Если это неметалл, то оксид кислотный (если это не  исключение).

Гидроксиды — это сложные вещества, в составе которых есть группа Э-O-H. К гидроксидам относятся основания, амфотерные гидроксиды, и кислородсодержащие кислоты.

Солеобразующим оксидам соответствуют гидроксиды:

основному оксиду соответствует гидроксид основание,

кислотному оксиду соответствует гидроксид  кислота,

амфотерному оксиду соответствует амфотерный гидроксид.

Например, оксид хрома (II) CrO — основный, ему соответствует гидроксид основание. Формулу гидроксида легко получить, просто добавив к металлу гидроксидную группу OH: Cr(OH)₂.

Оксид хрома (VI) — кислотный, ему соответствует гидроксид кислота H₂CrO_4, и кислотный остаток хромат-ион CrO₄^2-.

Если все индексы кратны 2, то мы делим все индексы на 2.

Например: N₂O₅ + H₂O → H₂N₂O₆, делим на 2, получаем HNO₃. Так получаем мета-формулу кислоты. Если мы добавим еще одну молекулу воды, то получим орто-формулу кислоты.

Например: оксид P₂O₅, мета-форма: HPO₃. Добавляем воду, орто-форма: H₃PO₄. Орто-форма устойчива у фосфора и мышьяка.

Оксид хрома (III) — Cr₂O₃ — амфотерный, ему соответствует амфотерный гидроксид, который может выступать и как основание, и как кислота: Cr(OH)₃ = HCrO₂,  кислотный остаток хромит: CrO₂^—.

Взаимосвязь оксидов и гидроксидов:

Основания (основные гидроксиды) — это сложные вещества, которые при диссоциации в водных растворах в качестве анионов (отрицательных ионов) образуют только гидроксид-ионы OH^—.

Основания можно разделить на растворимые в воде (щелочи), нерастворимые в воде, и разлагающиеся в воде.

К разлагающимся в воде (неустойчивым) основаниям относят гидроксид аммония, гидроксид серебра (I), гидроксид меди (I). В водном растворе такие соединения практически необратимо распадаются:

NH₄OH → NH₃ + H₂O

2AgOH → Ag₂O + H₂O

2CuOH → Cu₂O + H₂O

Основания с одной группой ОН – однокислотные (например, NaOH), с двумя – двухкислотные (Ca(OH)₂) и с тремя – трехкислотные (Fe(OH)₃).

Кислоты – это сложные вещества, которые при диссоциации в водных растворах образуют в качестве катионов только ионы гидроксония H₃O⁺(H⁺). Кислоты состоят из водорода H⁺ и кислотного остатка.

По числу атомов водорода, которые можно заместить на металлы: одноосновные (HNO₃), двухосновные (H₂SO₄), трехосновные (H₃PO₄) и т.д.

По содержанию атомов кислорода кислоты бывают бескислородные (например, соляная кислота HCl)  и кислородсодержащие (например, серная кислота H₂SO₄).

Кислоты также можно разделить на сильные и слабые.

Сильные кислоты. К ним относятся:

• Бескислородные кислоты: HCl, HBr, HI. Остальные бескислородные кислоты, как правило, слабые.
• Некоторые высшие кислородсодержащие кислоты: H₂SO₄, HNO₃, HClO₄и др.

Слабые кислоты. К ним относятся:

• Слабые и растворимые кислоты: это H₃PO₄, CH₃COOH, HF и др.
• Летучие или неустойчивые кислоты: H₂S —  газ; H₂CO₃ — распадается на воду и оксид: H₂CO₃ → Н₂О + СО₂↑; H₂SO₃— распадается на воду и оксид: H₂SO₃ → H₂O+ SО₂↑. 
• Нерастворимые в воде кислоты: H₂SiO₃ и другие.

Определить, сильная кислота перед вами, или слабая, позволяет простой прием.  Мы вычитаем из числа атомов O в кислоте число атомов H. Если получаем число 2 или 3, то кислота сильная. Если 1 или 0 — то кислота слабая. 

Например: HClO: 1-1 = 0, следовательно, кислота слабая.

Соли – сложные вещества, состоящие из катиона металла (или металлоподобных катионов, например, иона аммония NH₄⁺) и аниона кислотного остатка. Также солями называют вещества, которые могут быть получены при взаимодействии кислот и оснований с выделением воды.

Если рассматривать соли, как продукты взаимодействия кислоты и основания, то соли делят на средние, кислые и основные.

Средние соли – продукты полного замещения катионов водорода в кислоте на катионы металла (например, Na₂CO₃, K₃PO₄).

Кислые соли – продукты неполного замещения катионов водорода в кислоте на катионы металлов (например, NaHCO₃, K₂HPO₄).

Основные соли – продукты неполного замещения гидроксогрупп основания на анионы кислотных остатков кислоты (например, малахит (CuOH)₂CO₃).

По числу катионов и анионов соли разделяют на:

Простые соли – состоящие из катиона одного типа и аниона одного типа (например, хлорид кальция CaCl₂).

Двойные соли – это соли, состоящие из двух или более разных катионов и аниона одного типа (например, алюмокалиевые квасцы – KAl(SO₄)₂).

 Смешанные соли – это соли, состоящие из катиона одного типа и двух или более анионов разного типа (например, хлорид-гипохлорит кальция Ca(OCl)Cl).

По структурным особенностям выделяют также гидратные соли и комплексные соли.

Гидратные соли (кристаллогидраты) – это такие соли, в состав которых входят молекулы кристаллизационной  воды (например, декагидрат сульфата натрия Na₂SO₄·10 H₂O).

Комплексные соли – это соли, содержащие комплексный катион или комплексный анион (K₃[Fe(CN)₆], [Cu(NH₃)₄](OH)₂).

Помимо основных классов неорганических соединений, существуют и другие.

Например, бинарные соединения элементов с водородом.

Водородные соединения – это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых водород. Водород образует солеобразные гидриды и летучие водородные соединения.

Солеобразные гидриды ЭН_х – это соединения металлов IA, IIA групп и алюминия с водородом. Степень окисления водорода равна -1. Например, гидрид натрия NaH.

Летучие водородные соединения Н_хЭ – это соединения неметаллов с водородом, в которых степень окисления водорода равна +1. Например, аммиак NH₃, фосфин PH₃.

Тренировочные тесты в формате ЕГЭ по теме «Классификация неорганических веществ» (задание 5 ЕГЭ по химии) ( с ответами)

Основные классы неорганических соединений: примеры соединений, различие в их составе

Билет № 2

1. Простые и сложные вещества: различие в их составе. Основные классы неорганических соединений: примеры соединений, различие в их составе

Простые вещества состоят из одного химического элемента. К ним относятся металлы и неметаллы.

Сложные вещества состоят из двух или более химических элементов. Сложные вещества, или соединения, подразделяют на классы:

• оксиды
• кислоты
• основания
• соли

Оксидами называют вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород (в степени окисления −2). Оксиды делят на осно́вные, кислотные, амфотерные, безразличные (несолеобразующие).

Осно́вным оксидам соответствуют основания. Это оксиды металлов, например натрия Na₂O, кальция CaO. Основные оксиды реагируют с кислотами с образованием соли и воды.

Кислотным оксидам соответствуют кислоты. Это оксиды неметаллов, например, серы SO₂, фосфора P₂O₅, или металлов в высшей степени окисления, например, оксид хрома (VI) CrO₃. Кислотные оксиды реагируют со щелочами с образованием соли и воды

Амфотерные оксиды реагируют и с кислотами, и со щелочами. Примером могут служить оксиды цинка и алюминия.

Несолеобразующие оксиды не реагируют ни с кислотами, ни со щелочами. К ним относятся некоторые оксиды неметаллов, например, оксид
азота (II) NO.

Кислоты — это сложные вещества, состоящие из одного или нескольких атомов водорода и кислотного остатка.

Кислоты могут быть бескислородными, как соляная HCl, сероводородная H₂S, или кислородсодержащими: азотная HNO₃, серная H₂SO₄.

В зависимости от числа атомов водорода, кислоты делят на одноосно́вные, например, азотная HNO₃, двухосно́вные — серная H₂SO₄, трехсно́вные — ортофосфорная (часто называют просто фосфорная) H₃PO₄.

С точки зрения теории электролитической диссоциации кислотами называются вещества, диссоциирующие в растворах с образованием ионов
водорода:

HCl → H⁺ + Cl⁻

Основания — это сложные вещества, состоящие из металла и одной или нескольких гидроксогрупп (OH). Основания могут быть растворимыми в воде — щелочи: гидроксид натрия NaOH, гидроксид кальция Ca(OH)₂, или нерастворимыми, как гидроксид меди (II) Cu(OH)₂.

С точки зрения теории электролитической диссоциации основаниями являются вещества, диссоциирующие в растворах с образованием гидроксид-ионов, т. е. осно́вные гидроксиды:

NaOH → Na⁺ + OH⁻

С точки зрения протонной теории к основаниям относятся вещества, способные присоединять ионы водорода, например аммиак:

NH₃ + HOH = NH₄⁺ + OH⁻

Соли — это сложные вещества, в составе которых имеется металл (или сложный положительный ион) и кислотный остаток. Соли бывают:
•   средние — в составе нет ионов водорода и гидроксогрупп, например, хлорид натрия NaCl, карбонат натрия Na₂CO₃

•   кислые — содержат в своем составе ионы водорода, например, гидрокарбонат натрия NaHCO₃, дигидрофосфат натрия NaH₂PO₄
•   осно́вные — содержат в своем составе гидроксогруппы, например, основный карбонат меди (II) (CuOH)₂CO₃

2. Задача. Вычисление массовой доли вещества, находящегося в растворе.

Формулу для вычисления массовой доли в общем виде можно записать так:

ω = масса компонента / масса целого,

где ω — массовая доля

Для растворенного вещества формула расчета массовой доли будет иметь следующий вид:

ω = m _{растворенного вещества} / m _{раствора} ,

где ω — массовая доля,

m _{раствора} = m_{растворенного вещества} + m _{растворителя}

Пример:

Рассчитайте массовую долю растворенного вещества, если при выпаривании 20 г раствора было получено 4 г соли.

Решение:

m _{растворенного вещества} = 4 г

m _{раствора} = 20 г

ω = 4 г / 20 г = 0,2 = 20 %
Ответ: 0,2 или 20 %.

автор: Владимир Соколов

Соли

Пользователи также искали:

соли,

Соли,

примеры,

кислые,

основные,

основные соли,

средние соли,

кислые соли,

кислые соли примеры,

соли классификация,

соли это,

классификация,

химические,

свойства,

средние,

основные соли примеры,

соли химические свойства,

малеаты,

малеат,

Малеаты,

фенирамина,

фенирамина малеат,

формула,

эналаприла,

действие,

цена,

инструкция,

фенирамина малеат формула,

эналаприла малеат,

фенирамина малеат действие,

…

Тест Основные классы неорганических соединений тесты с ответами (Какое определение …)

Сложные вещества. Жесткость воды

Комплексные вещества: вода

Комплексные вещества

Сложные вещества — химическое вещество, образованное сочетанием нескольких простых веществ.
В нашей экономике мы используем сложные вещества в большей степени и простые вещества в меньшей степени.
Соли оксидов, оснований или щелочей, кислот используются нами как комплексных веществ , а также многие органические соединения, такие как спирты, парафины, альдегиды и др.

Вода

Вода — сильный растворитель.Как вы думаете, при какой температуре вода больше весит? Наибольшая плотность воды наблюдается при температуре 4 ⁰ ° C, выше и ниже этой температуры плотность постепенно уменьшается. Соответственно, наибольший вес воды составляет 4 ⁰ C.

Вода дистиллированная по вкусу отличается от обычной воды. Это связано с тем, что в обычной воде растворены разные соли, это соли кальция (присутствие этих солей затрудняет образование мыла при стирке), магния (обычно придает воде горечь), а также соли железа, соли щелочных металлов и многие другие вещества.Вода, обогащенная ионами металлов, полезными для организма (но не из-под крана!). Например, калий и магний для работы сердечной мышцы, кальций и железо для свертывания крови, натрий для образования минеральных солей, с щелочной реакцией и способен разлагать органические вещества.

Всем известно, что человеческий организм на 81% состоит из воды и, конечно, постоянно нуждается в пополнении. Следовательно, норма потребления воды организмом человека в зависимости от веса человека:

Жесткость воды

Жесткость воды — определяется наличием в воде катионов кальция (Ca) и магния (Mg).Чем выше количество этих катионов, тем жесткость воды больше . Имеется временной жесткости и постоянной жесткости воды. Временная твердость снимается кипячением. Соли, которые растворяются (гидрокарбонаты кальция и магния Ca (HCO ₃ ) ₂ , Mg (HCO ₃ ) ₂ ) легко обесцвечиваются при нагревании до воды и углекислого газа:

Ca (HCO ₃ ) ₂ → CaCO ₃ + H ₂ O + CO ₂

Mg (HCO ₃ ) ₂ → MgCO ₃ + H ₂ O + CO ₂

Постоянная жесткость кипение удалить невозможно.Эта вода содержит соли — сульфаты, хлориды, нитраты, кальций, магний.
Но можно попробовать избавиться от постоянной жесткости воды: используйте известковое молоко (гашеную известь — Ca (OH) ₂ ) или соду).

Одним из наиболее эффективных способов удаления постоянной жесткости воды является использование ортофосфата натрия (Na ₃ PO ₄ ). Когда он вступает в реакцию с водой, соли выпадают в воду:

Ca (HCO ₃ ) ₂ + 2Na ₃ PO ₄ → Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ + 6NaHCO ₃

3MgSO ₄ + 2Na ₃ PO ₄ → Mg ₃ (PO ₄ ) ₂ + 3Na ₂ SO ₄

При закипании жесткой воды на стенах посуды образуется накипь — соли кальция и магния.Они плохо переносят тепло. Если накипи образовалось много, стенки посуды могут перегреться.
При стирке в жесткой воде мыло израсходовалось намного больше. Это связано с тем, что образуются сложные вещества — стеараты кальция и магния (Ca (C ₁₇ H ₃₅ C00) ₂ и Mg (C ₁₇ H ₃₅ COO) ₂ )
Овощи дольше сохраняются в воде жесткости, потому что углеводы, содержащиеся в овощах, образуют нерастворимые комплексные вещества из солей кальция и магния.

Вода и лед . Почему вода тяжелее льда ?!

Фрагменты (H ₂ O) ₈ сохраняются в жидкой воде. Количество одинаковых молекул воды внутри таких агрегатов H ₂ O, поэтому плотность воды выше плотности льда (900 кг / м ³ )

О проточной питьевой воде :

Всем известно, что очистка воды производится с помощью отбеливателя или раствора, содержащего хлор.В такой воде микроорганизмы не могут выжить и погибнуть.
Но качество воды ухудшается, потому что хлор — очень мощное окисляющее вещество, которое вступает в реакцию с растворенными примесями и образует хлорорганические соединения, вредные для здоровья.
Диоксины — самые токсичные и вредные вещества. Эти вещества — настоящие яды!
Они наносят вред человеческим органам, нарушают их нормальное функционирование. Но некоторые фильтры не всегда справляются с растворенным хлором.
Из всей воды на нашей планете только 1% пригоден для питья. Несмотря на то, что существует великое множество различных очищающих фильтров, даже самый лучший фильтр (слои, содержащие ионообменную среду, активированный уголь) не способен удалить все токсичные вещества из воды. Для получения чистой воды можно регулярно менять фильтр (картридж), а также знать источник, из которого берется вода и как очищается (например, на сильно загрязненных территориях фильтр следует менять чаще).
Чистую и полезную воду получают из натуральных источников, которую предварительно обрабатывают, дополнительно очищают и разливают в стеклянные бутылки!

Вода в твердом состоянии: структурная единица воды.

Снежинки

Снег образуется, когда микроскопические капли воды в облаках притягиваются к частицам пыли и замерзают. Появляющиеся кристаллы льда не превышают первых 0,1 мм в диаметре, падают и растут за счет конденсации влаги из воздуха.Этот механизм образовал гексагональную кристаллическую форму. Благодаря структуре молекул воды между вершинами кристаллических углов образуются углы размером всего 60 и 120 градусов. Главный кристалл воды в горизонтальной плоскости имеет форму правильного шестиугольника. Новые маленькие кристаллы оседают на вершинах шестиугольника, новые маленькие кристаллы образуют новые и новые различные формы звезд — снежинки.

Снежинки в начале своего образования

т достаточно высоких температур кристаллы многократно плавятся и снова кристаллизуются.Этот процесс нарушает правильную форму снежинок и формирует смешанные разновидности. Кристаллизация всех шести углов снежинок происходит одновременно практически в одинаковых условиях и, следовательно, формы углов снежинок получают также одинаково.
С точки зрения кристаллографии наиболее естественной формой снежинок является «гексагональная» симметрия. Но иногда в природе можно увидеть треугольные снежинки. Причины таких различий до сих пор остаются неизвестными.

Для получения треугольных снежинок необходима температура 2 градуса ниже нуля.
Американские физики изучили влияние различных факторов на рост снежинок. Согласно теории физики, есть 2 основных фактора: динамика диффузионных молекул в воздухе и динамика поведения этих молекул на поверхности кристалла.
Они определили, что эти настройки напрямую определяются потоком воздуха, которым покрыта снежинка.

Ученые проверили свои теоретические предположения с помощью специальной камеры «снежной машины», с помощью которой можно контролировать рост снежинок.В результате было определено, что треугольные снежинки являются наиболее стойкими, то есть изменение воздушного потока не меняет форму снежинок. Этим, по мнению ученых, объясняется распространение треугольных снежинок.
Недавно ученым из Великобритании удалось получить снежинку «Пентагон». На поверхность меди кладут тонкий слой льда. В этом слое молекулы воды располагались на вершинах пятиугольника

.

16,5: Комплексные ионы и растворимость

Ранее вы узнали, что ионы металлов в водном растворе гидратированы, то есть окружены оболочкой из четырех или шести молекул воды.Гидратированный ион — это один из видов комплексного иона (или просто комплексный), разновидность, образованная между центральным ионом металла и одним или несколькими окружающими лигандами , молекулами или ионами, которые содержат по крайней мере одну неподеленную пару электронов, такой как ион [Al (H ₂ O) ₆ ] ³⁺ .

Комплексный ион образуется из иона металла и лиганда из-за кислотно-основного взаимодействия Льюиса. Положительно заряженный ион металла действует как кислота Льюиса, а лиганд с одной или несколькими неподеленными парами электронов действует как основание Льюиса.Маленькие, сильно заряженные ионы металлов, такие как Cu ^{2 +} или Ru ^{3 +} , имеют наибольшую тенденцию действовать как кислоты Льюиса, и, следовательно, они имеют наибольшую тенденцию к образованию комплексных ионов.

В качестве примера образования комплексных ионов рассмотрим добавление аммиака к водному раствору гидратированного иона Cu ^{2 +} иона {[Cu (H ₂ O) ₆ ] ²⁺ }. Поскольку это более сильное основание, чем H ₂ O, аммиак заменяет молекулы воды в гидратированном ионе с образованием [Cu (NH ₃ ) ₄ (H ₂ O) ₂ ] ²⁺ ion.Образование комплекса [Cu (NH ₃ ) ₄ (H ₂ O) ₂ ] ²⁺ сопровождается резким изменением цвета, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {1} \ ). Цвет раствора меняется с светло-голубого [Cu (H ₂ O) ₆ ] ²⁺ на сине-фиолетовый, характерный для [Cu (NH ₃ ) ₄ (H ₂ O). ) ₂ ] ²⁺ ион.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Образование сложных ионов. Водный раствор \ (\ ce {CuSO4} \) состоит из гидратированных ионов Cu ^{2 +} в виде бледно-голубых ионов [Cu (H ₂ O) ₆ ] ²⁺ (слева) .Добавление водного аммиака к раствору приводит к образованию интенсивно сине-фиолетовых ионов [Cu (NH ₃ ) ₄ (H ₂ O) ₂ ] ²⁺ ионов, обычно записываемых как [ Ион Cu (NH ₃ ) ₄ ] ²⁺ (справа), потому что аммиак, более сильное основание, чем H ₂ O, заменяет молекулы воды из гидратированного иона Cu ^{2 +} . Более полное описание см. На сайте www.youtube.com/watch?v=IQNcLH6OZK0.

Постоянная формации

Замена молекул воды из [Cu (H ₂ O) ₆ ] ²⁺ на аммиак происходит последовательно.{13} = K_1K_2K_3K_4 \ label {17.3.3} \]

Константа формации ( K _f ) имеет тот же общий вид, что и любое другое выражение константы равновесия.

Вода, чистая жидкость, не появляется явно в выражении константы равновесия, а гидратированный ион Cu ^{2 +} (водный) для простоты представлен как Cu ^{2 +} . Как и в случае любого равновесия, чем больше значение константы равновесия (в данном случае K _f ), тем стабильнее продукт.При K _f = 2,1 × 10 ¹³ комплексный ион [Cu (NH ₃ ) ₄ (H ₂ O) ₂ ] ²⁺ является очень стабильным. Константы образования некоторых распространенных комплексных ионов перечислены в Таблице \ (\ PageIndex {1} \).

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Если 12,5 г \ (\ ce {Cu (NO3) 2 • 6h3O} \) добавить к 500 мл 1.00 M водный аммиак, какова равновесная концентрация Cu ^{2 +} (водн.)?

Дано: масса Cu ^{2 +} соль и объем и концентрация раствора аммиака

Запрошено: равновесная концентрация Cu ^{2 +} (водн.)

Стратегия:

1. Рассчитайте начальную концентрацию Cu ^{2 +} из-за добавления гексагидрата нитрата меди (II).Используйте стехиометрию реакции, показанную в уравнении \ (\ ref {17.3.2} \), чтобы построить таблицу, показывающую начальные концентрации, изменения в концентрациях и конечные концентрации всех видов в растворе.
2. Подставьте конечные концентрации в выражение для константы образования (Уравнение \ (\ ref {17.3.3} \)), чтобы вычислить равновесную концентрацию Cu ^{2 +} (водн.).

Решение

Добавление ионного соединения, содержащего Cu ^{2 +} , к водному раствору аммиака приведет к образованию [Cu (NH ₃ ) ₄ ] ²⁺ (водный), как показано в уравнении \ (\ ref {17.3.2} \). Мы предполагаем, что изменение объема, вызванное добавлением твердого нитрата меди (II) к водному раствору аммиака, незначительно.

A Начальная концентрация Cu ^{2 +} от количества добавленного нитрата меди до любой реакции следующая:

\ [12.5 \ mathrm {\; \ cancel {g} \; Cu (NO_3) _2} \ cdot \ mathrm {6H_2O} \ left (\ dfrac {\ textrm {1 mol}} {\ textrm {295.65} \ cancel {g}} \ right) \ left (\ dfrac {1} {\ textrm {500} \; \ cancel {mL}} \ right) \ left (\ dfrac {\ textrm {1000} \; \ cancel {mL} } {\ textrm {1 L}} \ right) = \ textrm {0.0846 M} \]

Поскольку стехиометрия реакции составляет четыре NH ₃ на одну Cu ^{2 +} , количество NH ₃ , необходимое для полной реакции с Cu ^{2 +} , составляет 4 (0,0846) = 0,338 М. Концентрация аммиака после завершения реакции составляет 1,00 М — 0,338 М = 0,66 М. Эти результаты суммированы в первых двух строках следующей таблицы. Поскольку константа равновесия для реакции велика (2,1 × 10 ¹³ ), равновесие будет находиться далеко вправо.Таким образом, мы предположим, что образование [Cu (NH ₃ ) ₄ ] ²⁺ на первом этапе завершено, и позволим некоторой его части диссоциировать на Cu ^{2 +} и NH ₃ . пока не будет достигнуто равновесие. Если мы определим x как количество Cu ^{2 +} , полученное в результате реакции диссоциации, то стехиометрия реакции говорит нам, что изменение концентрации [Cu (NH ₃ ) ₄ ] ²⁺ составляет — x , а изменение концентрации аммиака составляет +4 x , как указано в таблице.{2+}}
\ nonumber \]

B Подставляя конечные концентрации в выражение для константы образования (Уравнение \ (\ ref {17.{-14} \ end {align *} \]

Значение x указывает на то, что наше предположение было оправдано. Таким образом, равновесная концентрация Cu ^{2 +} (водн.) В 1,00 М растворе аммиака составляет 2,1 × 10 ⁻¹⁴ M.

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Ион ферроцианида {[Fe (CN) ₆ ] ^4-} очень стабилен, с K _f 1 × 10 ³⁵ . Рассчитайте концентрацию цианид-иона в равновесии с 0.65 М раствор K ₄ [Fe (CN) ₆ ].

Ответ

2 × 10 ⁻⁶ M

Влияние образования комплексных ионов на растворимость

Что произойдет с растворимостью труднорастворимой соли, если к раствору добавить лиганд, образующий стабильный комплексный ион? Один из таких примеров — обычная черно-белая фотография. Напомним, что черно-белая фотопленка содержит светочувствительные микрокристаллы AgBr или смеси AgBr и других галогенидов серебра.AgBr представляет собой труднорастворимую соль с K _sp 5,35 × 10 ^-13 при 25 ° C. Когда затвор камеры открывается, свет от фотографируемого объекта падает на некоторые кристаллы на пленке и инициирует фотохимическую реакцию, которая превращает AgBr в черный металлический Ag. Хорошо сформированные, стабильные негативные изображения отображаются в оттенках серого, что соответствует количеству преобразованных зерен AgBr, причем области, подверженные воздействию самого света, становятся самыми темными. Чтобы зафиксировать изображение и предотвратить превращение большего количества кристаллов AgBr в металлический Ag во время обработки пленки, непрореагировавший AgBr на пленке удаляется с помощью реакции комплексообразования для растворения труднорастворимой соли.{−13} \ text {при 25 ° C} \ label {17.3.4b} \]

Равновесие находится далеко слева, и равновесные концентрации ионов Ag ⁺ и Br ^— очень низкие (7,31 × 10 ⁻⁷ M). В результате для удаления непрореагировавшего AgBr даже с одного рулона пленки с использованием чистой воды потребуются десятки тысяч литров воды и много времени. Однако принцип Ле Шателье говорит нам, что мы можем направить реакцию вправо, удалив один из продуктов, что приведет к растворению большего количества AgBr.- (aq)} \ hspace {3mm} K & = K _ {\ textrm {sp}} K _ {\ textrm f} = 15 \ end {align} \ label {17.3.6} \]

Сравнение K с K _sp показывает, что образование комплексного иона увеличивает растворимость AgBr примерно на 3 × 10 ¹³ . Резкое увеличение растворимости в сочетании с низкой стоимостью и низкой токсичностью объясняет, почему тиосульфат натрия почти повсеместно используется для проявления черно-белой пленки. При желании серебро может быть извлечено из раствора тиосульфата любым из нескольких методов и переработано.

Если комплексный ион имеет большую величину K _f , образование комплексного иона может резко увеличить растворимость труднорастворимых солей.

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Из-за общего ионного эффекта можно ожидать, что соль, такая как AgCl, будет намного менее растворимой в концентрированном растворе KCl, чем в воде. Однако такое предположение было бы неверным, поскольку оно игнорирует тот факт, что ион серебра имеет тенденцию образовывать двухкоординированный комплекс с ионами хлора (AgCl ₂ ^— ).Рассчитайте растворимость AgCl в каждой ситуации:

1. в чистой воде
2. в 1,0 М растворе KCl, игнорируя образование каких-либо комплексных ионов
3. тот же раствор, что и в части (b), за исключением учета образования комплексных ионов, предполагая, что AgCl ₂ ^— является единственным комплексом Ag ⁺ , который образуется в значительных концентрациях

При 25 ° C, K _sp = 1,77 × 10 ⁻¹⁰ для AgCl и K _f = 1.1 × 10 ⁵ для AgCl ₂ ^—.

Дано: K _sp AgCl, K _f AgCl ₂ ^— и концентрация KCl

Запрошено: Растворимость AgCl в воде и растворе KCl с образованием и без образования комплексных ионов

Стратегия:

1. Напишите выражение произведения растворимости для AgCl и вычислите концентрацию Ag ⁺ и Cl ^– в воде.
2. Рассчитайте концентрацию Ag ⁺ в растворе KCl.
3. Напишите сбалансированные химические уравнения растворения AgCl и образования комплекса AgCl ₂ ^— . Сложите два уравнения и вычислите константу равновесия для общего равновесия.
4. Напишите выражение константы равновесия для всей реакции. Найдите концентрацию комплексного иона.

Решение

1. A Если мы позволим x равняться растворимости AgCl, то при равновесии [Ag + ] = [Cl ^— ] = x M.Подставляя это значение в выражение произведения растворимости,

K _sp = [Ag ⁺ ] [Cl ^— ] = ( x ) ( x ) = x ² = 1,77 × 10 ⁻¹⁰

x = 1,33 × 10 ⁻⁵

Таким образом, растворимость AgCl в чистой воде при 25 ° C составляет 1,33 × 10 ⁻⁵ M.

2. B Если x равно растворимости AgCl в растворе KCl, то при равновесии [Ag ⁺ ] = x M и [Cl ^— ] = (1.0 + x ) M. Подставляя эти значения в выражение произведения растворимости и предполагая, что x << 1.0,

K _sp = [Ag ⁺ ] [Cl ^— ] = ( x ) (1,0 + x ) ≈ x (1,0) = 1,77 × 10 ⁻¹⁰ = х

Если бы эффект обычных ионов был единственным важным фактором, мы бы предсказали, что AgCl примерно на пять порядков менее растворим в 1. — (aq)} \ hspace {3mm} K _ {\ textrm { sp}} & = 1.{-5} = х \)

То есть AgCl растворяется в 1,0 M KCl с образованием 1,9 × 10 ⁻⁵ M раствора комплексного иона AgCl ₂ ^—. Таким образом, мы прогнозируем, что AgCl имеет примерно такую ​​же растворимость в 1,0 М растворе KCl, что и в чистой воде, что в 10 ⁵ раз больше, чем предсказано на основе эффекта обычных ионов. (Фактически, измеренная растворимость AgCl в 1,0 М KCl почти в 10 раз больше, чем в чистой воде, в основном из-за образования других хлоридсодержащих комплексов.)

Упражнение \ (\ PageIndex {2} \)

Рассчитайте растворимость иодида ртути (II) (HgI ₂ ) в каждой ситуации:

1. чистая вода
2. 3,0 М раствор NaI, при условии, что [HgI ₄ ] ^2- является единственной ртутьсодержащей разновидностью, присутствующей в значительных количествах

K _sp = 2,9 × 10 ⁻²⁹ для HgI ₂ и K _f = 6,8 × 10 ²⁹ для [HgI ₄ ] ²⁻ .

Ответьте на

1,9 × 10 ⁻¹⁰ M

Ответьте на

1,4 млн

Комплексообразующие агенты, молекулы или ионы, которые увеличивают растворимость солей металлов за счет образования растворимых комплексов металлов, являются обычными компонентами моющих средств для стирки. Карбоновые кислоты с длинной цепью, основные компоненты мыла, образуют нерастворимые соли с Ca ^{2 +} и Mg ^{2 +} , которые присутствуют в высоких концентрациях в «жесткой» воде.4 \ label {17.3.7b} \]

Однако фосфаты могут нанести ущерб окружающей среде, способствуя эвтрофикации, росту чрезмерного количества водорослей в водоеме, что в конечном итоге может привести к значительному снижению уровня растворенного кислорода, который убивает рыбу и другие водные организмы. Следовательно, многие штаты в США запретили использование фосфатсодержащих моющих средств, а Франция запретила их использование с 2007 года. «Не содержащие фосфатов» моющие средства содержат различные виды комплексообразователей, такие как производные уксусной кислоты или других карбоновых кислот. кислоты.Разработка заменителей фосфата — область интенсивных исследований.

В промышленных установках для смягчения воды также используется комплексообразующий агент для обработки жесткой воды путем пропускания воды через ионообменные смолы, которые представляют собой комплексные соли натрия. Когда вода течет по смоле, ион натрия растворяется, и нерастворимые соли осаждаются на поверхности смолы. Обработанная таким образом вода имеет более соленый вкус из-за присутствия Na ⁺ , но содержит меньше растворенных минералов.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): МРТ-изображение сердца, артерий и вен.Когда пациенту вводят парамагнитный катион металла в форме стабильного комплекса, известного как контрастное вещество для МРТ, магнитные свойства воды в клетках изменяются. Поскольку разные среды в разных типах клеток реагируют по-разному, врач может получить подробные изображения мягких тканей.

Еще одно применение комплексообразователей находится в медицине. В отличие от рентгеновских лучей, магнитно-резонансная томография (МРТ) может дать относительно хорошие изображения мягких тканей, таких как внутренние органы.МРТ основана на магнитных свойствах ядра ¹ H атомов водорода в воде, которая является основным компонентом мягких тканей. Поскольку свойства воды не сильно зависят от того, находится ли она внутри клетки или в крови, трудно получить подробные изображения этих тканей с хорошим контрастом. Чтобы решить эту проблему, ученые разработали класс металлических комплексов, известных как «контрастные вещества для МРТ». Введение контрастного вещества для МРТ пациенту выборочно влияет на магнитные свойства воды в клетках нормальных тканей, опухолях или кровеносных сосудах и позволяет врачам «видеть» каждый из них по отдельности (Рисунок \ (\ PageIndex {2} \) ).Одним из наиболее важных ионов металла для этого приложения является Gd ^{3 +} , который с семью неспаренными электронами является очень парамагнитным. Поскольку Gd ^{3 +} (водн.) Довольно токсичен, его следует вводить в виде очень стабильного комплекса, который не диссоциирует в организме и может выводиться почками в неизменном виде. Комплексообразующие агенты, используемые для гадолиния, представляют собой лиганды, такие как DTPA ^5- (диэтилентриаминпентауксусная кислота), полностью протонированная форма которой показана здесь.

% PDF-1.6
%
5235 0 объект
>
эндобдж

xref
5235 113
0000000016 00000 н.
0000005674 00000 н.
0000005971 00000 п.
0000006314 00000 н.
0000006730 00000 н.
0000006889 00000 н.
0000007047 00000 н.
0000007205 00000 н.
0000007363 00000 н.
0000007521 00000 н.
0000007678 00000 н.
0000007836 00000 н.
0000007993 00000 н.
0000008151 00000 п.
0000008309 00000 н.
0000008467 00000 н.
0000008626 00000 н.
0000008785 00000 н.
0000008943 00000 н.
0000009101 00000 п.
0000009260 00000 н.
0000009418 00000 н.
0000009577 00000 н.
0000009735 00000 н.
0000009894 00000 н.
0000010052 00000 п.
0000010211 00000 п.
0000010369 00000 п.
0000010527 00000 п.
0000010686 00000 п.
0000010844 00000 п.
0000011002 00000 п.
0000011161 00000 п.
0000011319 00000 п.
0000011478 00000 п.
0000011637 00000 п.
0000011795 00000 п.
0000011953 00000 п.
0000012110 00000 п.
0000012271 00000 п.
0000012430 00000 п.
0000012588 00000 п.
0000012747 00000 п.
0000012905 00000 п.
0000013063 00000 п.
0000013221 00000 п.
0000013380 00000 п.
0000013538 00000 п.
0000013696 00000 п.
0000014238 00000 п.
0000014477 00000 п.
0000015124 00000 п.
0000015391 00000 п.
0000015470 00000 п.
0000015717 00000 п.
0000016822 00000 п.
0000017516 00000 п.
0000018156 00000 п.
0000018768 00000 п.
0000019439 00000 п.
0000020221 00000 п.
0000020636 00000 п.
0000020875 00000 п.
0000021693 00000 п.
0000022535 00000 п.
0000022590 00000 н.
0000022645 00000 п.
0000022700 00000 п.
0000022755 00000 п.
0000022810 00000 п.
0000022865 00000 п.
0000022920 00000 н.
0000022975 00000 п.
0000023030 00000 н.
0000023085 00000 п.
0000023140 00000 п.
0000023195 00000 п.
0000023250 00000 п.
0000023305 00000 п.
0000023360 00000 п.
0000023415 00000 п.
0000023470 00000 п.
0000023525 00000 п.
0000023580 00000 п.
0000023635 00000 п.
0000023690 00000 п.
0000023745 00000 п.
0000023800 00000 п.
0000023855 00000 п.
0000023910 00000 п.
0000023965 00000 п.
0000024020 00000 п.
0000024075 00000 п.
0000024130 00000 п.
0000024185 00000 п.
0000024240 00000 п.
0000024295 00000 п.
0000024350 00000 п.
0000024405 00000 п.
0000024460 00000 п.
0000024515 00000 п.
0000024570 00000 п.
0000024625 00000 п.
0000024680 00000 п.
0000067690 00000 н.
0000067745 00000 п.
0000067800 00000 п.
0000067855 00000 п.
0000067910 00000 п.
0000067966 00000 п.
0000069353 00000 п.
0000005412 00000 н.
0000002613 00000 н.
трейлер
] >>
startxref
0
%% EOF

5347 0 объект
> поток
xXyTSW / e! 0u4EDkcIAb «меня: X 鱵 eX \ YUP = ̩.с ߒ3 г- /

Химические реакции железа с простыми и сложными веществами и его роль в жизнедеятельности человека

Железо — второй по распространенности металл на Земле. Он имеет среднюю химическую активность и используется людьми в самых разных сферах деятельности. Это металл с магнитными свойствами.

Распространение железа в природе

Многие минералы содержат железо — например, магнетит на 72% состоит из железа. Этот минерал, известный как «магнитная железная руда», темно-серый (почти черный) и имеет характерный металлический блеск.Гематит — еще один минерал с высоким содержанием железа (до 70%). Этот элемент известен как «красная железная руда» и имеет темно-красный цвет с коричневым оттенком до серовато-красного.

Лимонит — минерал с содержанием железа 85%. Этот элемент представляет собой кристаллогидрат желтого, реже коричневого цвета. Лимонит известен как «коричневая железная руда» и используется в качестве пигмента.

Сидерит — это минерал, известный как «спатическая железная руда», с содержанием железа 35%. Структура элемента неоднородна и состоит из кристаллов серого, желтого и коричневого оттенков.

Пирит — минерал с содержанием железа 47%. Этот элемент имеет желто-золотистый оттенок из-за присутствующих в нем атомов серы.

Многие из перечисленных выше минералов используются для производства чистого железа. Железо присутствует в живых организмах и является важным компонентом клеток. Для правильного функционирования человеческого организма необходимо употреблять достаточное количество этого микроэлемента, что положительно сказывается на состоянии крови.

Химические свойства железа

Железо обладает свойствами, типичными для других металлов (исключение составляют металлы в электрохимическом ряду справа от водорода). Железо вступает в реакцию с веществами разных классов, взаимодействует с кислородом, углеродом, фосфором, галогенами (бром, йод, фтор и хлор), а также с азотом. Это не все реакции железа — этот металл вступает в реакцию со многими элементами.

Чтобы получить оксид железа, металл обжигают, и продукты этой химической реакции зависят от пропорции участвующих элементов.Соответственно, свойства оксида железа различаются. Эта реакция может быть проведена только при высокой температуре.

Реакция между железом и азотом также возможна при нагревании. Химические реакции с железом и фосфором образуют фосфид, а также железо взаимодействует с серой, образуя сульфид (это происходит в результате реакции сочетания). Любая цепная реакция с железом и другими элементами требует особых условий — обычно высокие температуры, реже катализаторы.

Взаимодействие между железом и галогенами часто используется в промышленности — реакция бромирования, хлорирования, фторирования и иодирования. Эта реакция происходит от присоединения атомов брома, хлора, фтора или йода к атомам железа с последующим образованием бромида, хлорида, фторида и йодида. При высокой температуре железо связывается с кремнием.

Разнообразные химические свойства железа привели к широкому применению металла в промышленности, что трудно представить без существования железа.

Щелкните здесь, чтобы увидеть удивительные эксперименты с железом.

Взаимодействие железа с комплексными веществами

Стоит обсудить взаимодействие железа с веществами, молекулы которых состоят как минимум из двух элементов. При взаимодействии раскаленного железа с водой происходит окислительная реакция, в результате которой образуется основной оксид. Результат взаимодействия будет зависеть от пропорций компонентов — если взять 4 моля воды и 3 моля железа, вы получите водород (газ с резким запахом) и железную огарку.

Также осуществляется реакция железа с солями и кислотами. Железо вытесняет водород из соединений за счет реакции замещения. Вы можете наблюдать это, добавляя кислоту в железо. Например, когда вы смешиваете разбавленную серную кислоту и железо в одинаковых молярных пропорциях, водород и сульфат железа образуются в одинаковых молярных пропорциях.

Другой пример реакции вытеснения:

Взаимодействие с солями показывает, что железо обладает восстанавливающими свойствами.При использовании железа менее активный металл вытесняется из соли. Пример: если вы смешаете один моль железа и один моль сульфата меди, в результате получится чистая медь и сульфат железа в равных молярных пропорциях.

Железо и его значение для человеческого организма

Железо выполняет важные функции на клеточном уровне; этот элемент является основой гемоглобина, без которого транспортировка кислорода в крови от легких к нейронам головного мозга и ко всем тканям тела была бы невозможна.Железо влияет на кроветворение, и без него щитовидная железа не могла бы нормально работать. Железо регулирует иммунитет и участвует в межклеточном метаболизме, и без него многие ферменты в организме человека не образовались бы. Чтобы не страдать дефицитом железа, людям следует регулярно употреблять продукты, содержащие этот микроэлемент.

Как производится чугун для промышленности

Металл в основном производится из минералов — гематита и магнетита.Это достигается путем восстановления железа из его соединений углеродом в виде кокса. Процесс происходит в доменных печах при температуре 2000 ° C. Применяется также метод восстановления железа водородом — требуется специальная глина, которую смешивают с измельченной рудой и обрабатывают водородом из шахтной печи.

Железо широко распространено по всей планете и составляет до 5% земной коры. Считается, что большая часть ядра Земли состоит из железа.

Гидролиз — обзор | Темы ScienceDirect

3.1 Кислотный гидролиз

В химии кислотный гидролиз — это процесс, в котором протонная кислота используется для катализа разрыва химической связи посредством реакции нуклеофильного замещения с добавлением элементов воды (H ₂ О). Обычный тип гидролиза происходит, когда соль слабой кислоты или слабого основания (или того и другого) растворяется в воде. Вода спонтанно ионизируется на катионы гидроксония (H ₃ O ⁺ , для простоты обычно обозначаемые как H ⁺ ) и гидроксид-анионы (OH ^— ).Соль (например), используя ацетат натрия (CH ₃ COONa) в качестве примера, диссоциирует на составляющие катионы (Na ⁺ ) и анионы (Ch4COO ^— ). Ионы натрия имеют тенденцию оставаться в ионной форме (Na ⁺ ) и очень мало реагируют с ионами гидроксида (OH ^—), тогда как ионы ацетата объединяются с ионами гидроксония с образованием уксусной кислоты (CH ³ COOH). В этом случае чистым результатом является относительный избыток гидроксид-ионов, и раствор имеет основные свойства.С другой стороны, сильные кислоты также подвергаются гидролизу, и когда серная кислота (H ₂ SO ₄ ) растворяется (смешивается с) водой, растворение сопровождается гидролизом с образованием иона гидроксония (H ₃ O ⁺ ) ион бисульфата (HSO ₄ ^— ), который является сопряженным основанием серной кислоты.

Примером химического гидролиза является гидролиз хлорида железа (FeCl ₃ ) ионами воды, который происходит потому, что соль (хлорид железа) образуется из слабого основания [гидроксид железа, гидроксид железа, Fe (OH) ₃ ] и сильная кислота (соляная кислота, HCl):

FeCl ₃ + 3H ₂ O → Fe (OH) ₃ + 3HCl

Обратить реакцию трудно, поскольку гидроксид трехвалентного железа отделяется от водный раствор в виде осадка.

Таким образом, реакция гидролиза — это разрыв химических связей путем добавления воды или основания, доставляющего гидроксильный ион (OH ^— ). Химическая связь разрывается, и образуются две новые связи, каждая из которых имеет либо водородный компонент (H), либо гидроксильный компонент (OH) молекулы воды. Это приводит к сильной зависимости от кислотности или щелочности (pH) раствора, часто наблюдаемой, но в некоторых случаях гидролиз может происходить в нейтральной (pH = 7) среде.Адсорбция на минеральных отложениях (например, на глинистых отложениях, обладающих сильной адсорбционной способностью) обычно снижает скорость гидролиза для реакций, катализируемых кислотой или основанием.

Например, силиконовые полимеры, которые часто трудно восстановить (Rücker and Kümmerer, 2015), подвергаются гидролитической деградации в почве, катализируемой глиной (Xu, 1998). В этом примере было исследовано влияние уровней влажности и обменных катионов на разложение полидиметилсилоксановой жидкости на глинистые минералы.Каолинит, тальк и монтмориллонит Аризоны, насыщенный ионами натрия (Na ⁺ ), ионами кальция (Ca ²⁺ ) или ионами алюминия (Al ³⁺ ), были использованы для разрыва его кремний-кислород-кремний ( SiOSi) магистраль. Гидролитическое разложение проходит в две стадии — обе являются реакциями нулевого порядка. Хотя высокая влажность может привести к образованию некоторых летучих циклических производных метилсилоксана на искусственном катализаторе (насыщенном алюминием монтмориллоните), конечным продуктом разложения в остальном был водорастворимый диметилсиландиол.Таким образом, на скорость разложения и продукты силиконовых полимеров влияют (1) тип обменного катиона, (2) уровень влажности и (3) тип глины.

Есть также свидетельства того, что скорость ферментативного гидролиза глюкозо-1-фосфата (G1P), адсорбированного на гетите кислой фосфатазой (AcPase), может быть того же порядка величины, что и в водном растворе. В результате поверхностного процесса в раствор выделяется углерод, тогда как ортофосфат остается адсорбированным на гетите. Эта реакция гидролиза является строго межфазным процессом, который определяется свойствами поверхности раздела.Высокая поверхностная концентрация субстрата опосредует образование каталитически активного слоя, и хотя адсорбция, вероятно, снижает каталитическую эффективность фермента, это снижение почти уравновешивается тем фактом, что фермент и субстрат концентрируются на минеральных поверхностях. Таким образом, минеральные поверхности с подходящими поверхностными свойствами могут быть очень эффективными для концентрирования субстратов и ферментов, тем самым создавая микрохимические среды с высокой ферментативной активностью. Следовательно, сильно адсорбированные молекулы в почве и водной среде также могут подвергаться биоразложению внеклеточными ферментами (Olsson et al., 2012).

Кроме того, адсорбция не влияет на нейтральные реакции (Глава 5), хотя всегда существует вероятность того, что минеральный осадок может вызвать каталитические реакции химического превращения. Многие химические вещества можно изменить в результате прямой реакции с водой. Скорость реакции гидролиза обычно выражается в терминах констант скорости гидролиза, катализируемого кислотой, катализатором нейтральным путем и катализируемым основанием.

Многие химические вещества подвергаются гидролизу в условиях, типичных для различных экосистем.Фактически, существует четыре возможных общих правила, касающихся реакций солей в водной среде: (1) если соль образована из сильного основания и сильной кислоты , то раствор соли нейтрален, что указывает на то, что связи в солевом растворе не распадается (указывает на отсутствие гидролиза) и раствор является основным, (2) если соль образована из сильной кислоты и слабого основания , связи в солевом растворе разрываются и раствор становится кислым, (3) если соль образована из сильного основания и слабой кислоты , раствор соли является основным и гидролизуется, и (4) если соль образована из слабого основания и слабой кислоты, она будет гидролизуют, но кислотность или основность зависит от констант равновесия K _a и K _b .Если значение K _a больше, чем значение K _b , полученный раствор будет кислым, а если значение K _b больше, чем значение K _a , полученный раствор будет основным. Более того, существует необходимость в оценке относительной восприимчивости некоторых потенциальных загрязнителей окружающей среды к реакциям гидролиза, чтобы определить потенциальные полезные эффекты или потенциальные неблагоприятные эффекты, которые продукт может оказывать на окружающую среду (Rahm et al., 2005).

Обычно в реакции гидролиза гидроксильная группа (OH ^— ) заменяет другую химическую группу в молекуле, и реакции гидролиза обычно катализируются ионами водорода или гидроксильными ионами. Это приводит к сильной зависимости от кислотности или щелочности (pH) раствора, часто наблюдаемой, но в некоторых случаях гидролиз может происходить в нейтральной (pH = 7) среде. Адсорбция на минеральных отложениях (таких как глинистые отложения, обладающие сильной адсорбционной способностью) обычно снижает скорость гидролиза реакций, катализируемых кислотой или основанием.Адсорбция не влияет на нейтральные реакции, хотя всегда существует вероятность того, что минеральный осадок может вызвать реакции каталитического химического превращения.

Гидролитические процессы обеспечивают базовую скорость потерь любого химического вещества в водной среде. Хотя различные гидролитические пути объясняют значительную деградацию определенных классов химических веществ, другие структуры полностью инертны. Строго говоря, в гидролизе должны участвовать только те химические вещества, которые предоставляет вода, то есть H +, OH ^— и H ₂ O, но полная картина включает аналогичные реакции и, следовательно, эквивалентные эффекты других химических веществ, присутствующих в местном масштабе. окружающей среде, такой как SH ^— в анаэробных болотах, хлорид-ион (Cl ^—) в морской воде и различные ионы в лабораторных буферных растворах (Jiang et al., 1994; Вулф и Джефферс, 2000).

Многие химические вещества могут быть изменены путем прямой реакции химического вещества с водой (гидролиз), при которой химическая связь разрывается и образуются две новые связи, каждая из которых имеет либо водородный компонент (H ⁺ ), либо гидроксильный компонент. (OH ^— ) молекулы воды. Обычно гидроксил заменяет другую химическую группу в молекуле, и реакции гидролиза обычно катализируются ионами водорода или гидроксильными ионами. Это приводит к сильной зависимости от кислотности или щелочности (pH) раствора, часто наблюдаемой, но в некоторых случаях гидролиз может происходить в нейтральной (pH = 7) среде.Адсорбция на минеральных отложениях (таких как глинистые отложения, обладающие сильной адсорбционной способностью) обычно снижает скорость гидролиза реакций, катализируемых кислотой или основанием. Адсорбция не влияет на нейтральные реакции, хотя всегда существует вероятность того, что минеральный осадок может вызвать реакции каталитического химического превращения.

Кроме того, на гидролиз химикатов влияет состав растворителя, и константы скорости в воде могут быть намного выше, чем в растворителях.Фактически, можно ожидать, что введение сложной смеси химических веществ в водоем приведет к значительному сдвигу кислотности или щелочности среды, и, следовательно, было бы неудивительно ожидать, что гидролиз будет затронут в сложных смесях.

Использование солей и комплексов железа (II) для производства почвенных добавок из твердых органических отходов

Оценивается метод получения быстро стабилизированных компостов для сельскохозяйственных культур из твердых органических отходов. Здесь мы использовали реакционную камеру лабораторного масштаба, в которой обработка твердых отходов проводилась в строго контролируемых условиях температуры и давления.Ряд органических отходов смешивали с кислотными растворами, содержащими ионы железа (II) либо в полностью гидратированной форме, либо в форме комплексов с диэтилентриаминопентауксусной кислотой. Данные элементного анализа распределения и анализа ГХ / МС полярного и неполярного растворенного органического вещества ясно показали, что ионы Fe (II) значительно усиливают окисление органического субстрата исходных твердых отходов по сравнению с материалом, полученным без добавления Fe. (II) ионы к неочищенной органической матрице.Эти результаты предполагают, что ионы Fe (II) могут быть вовлечены в путь каталитического окисления, который будет активирован в используемых экспериментальных условиях. Степень окисления оценивали по величине отношения C / N и, качественно, по молекулярному составу растворенного органического вещества. Примерно через 6 часов инкубации были получены темно-коричневые и сухие органические матрицы с отношением C / N всего 12 и высокой степенью окислительного разложения на низкомолекулярные соединения при высокой степени окисления.

1. Введение

Обращение с твердыми органическими отходами, их обработка и удаление — одна из важнейших мировых экологических проблем. Среди различных вариантов (минимизация, переработка, захоронение в санитарных целях, сжигание и компостирование) компостирование является одним из самых интересных и экономически целесообразных. Это особенно верно, потому что произведенный компост можно использовать для улучшения почвы или удобрения, когда органические отходы не содержат загрязняющих веществ, таких как тяжелые металлы.Процесс компостирования определяется как «биологическое разложение биоразлагаемых твердых отходов в контролируемых преимущественно аэробных условиях до состояния, которое достаточно стабильно для безопасного хранения и обработки и удовлетворительно созрело для безопасного использования в сельском хозяйстве» [1]. В этом процессе необработанный органический материал постепенно разрушается последовательностью популяций живых организмов на разных стадиях процесса разложения (мезофильная, термофильная и стадия созревания) [2].Микро- и макрофлора являются ключевыми факторами процесса, контролирующими процесс компостирования. Другими ключевыми факторами являются температура, pH, влажность и аэрация, а также химическая и физическая доступность питательных веществ в органических отходах, соответственно, определяемая уязвимостью молекул к атакам микробов и размером частиц.

Самая ограничивающая проблема, влияющая на полное использование этой технологии, — это присущая ей медлительность, связанная с естественным процессом биоразложения, который занимает более 3 месяцев.Кроме того, другой недостаток связан с неприятным запахом, особенно на мезофильной стадии процесса. В последнее время для преодоления вышеуказанных ограничений было усовершенствовано несколько процессов. Общей чертой некоторых из них является сушка органических отходов после первой стадии стерилизации путем обработки органических отходов кипячением при высоком давлении (15–25 атм) и температуре (150–250 ° C) [3] или добавлением извести, чтобы увеличить pH до значений, при которых аэробная ферментация подавляется [4].Процесс сушки стабилизирует органический материал, но в отсутствие стадии ферментации большая часть органического материала не может быть расщеплена на мелкие молекулы, и, следовательно, компост не может храниться в течение длительного времени в нестерильных условиях. Частично это преодолевается более сложным двухэтапным процессом: (1) ферментация и (2) сушка [5, 6]. Было показано, что стадия ферментации улучшается за счет добавления сильных окислителей, таких как пероксиды щелочных металлов и хлораты, восстановленные продукты которых остаются в конечном компосте [6].

Целью данной работы является оценка каталитических свойств катализаторов на основе железа (II) в процессе компостирования твердых органических отходов. Ионы двухвалентного железа при смешивании с перекисью водорода образуют очень эффективный окислитель, известный как реагент Фентона [7–9]. Он широко используется в качестве метода окисления органических загрязнителей различного молекулярного происхождения в промышленных сточных водах [9–20]. Несмотря на то, что механизм реакции Фентона еще полностью не выяснен, были выдвинуты два основных механизма [8, 21–23]: радикальный, с участием гидроксильного радикала в качестве активных форм кислорода, и нерадикальный, связанный с образованием промежуточного комплекса железа (IV).Гипотеза настоящего проекта заключается в том, что избыток железа (II) в органическом материале может активировать химию Фентона или химические реакции Фентона в сочетании с эндогенной перекисью водорода, всегда производимой в аэробных условиях микроорганизмами [21], ответственными за ранние стадии процесс биоразложения.

2. Материалы и методы

2.1. Органические твердые отходы и обработка

Органическое сырье (ОМ) было получено из ресторанных отходов, содержащих макаронные изделия, пиццу, фрукты (ананас, яблоко и дыню), картофель, овощи и яйца.ОМ измельчали ​​с помощью вращающейся лопастной мельницы, снабженной ситом 10 мм, и вводили в реакционную камеру, где температура и давление находились под контролем. Камера представляла собой 25-литровый стальной цилиндр, снабженный осевой лопастной мешалкой. Между торцами цилиндра поддерживали градиент давления около 0,01 бара, чтобы обеспечить постоянную циркуляцию воздуха. Температуру камеры можно было регулировать с помощью внешнего ленточного резистора. Катализаторы на основе ионов двухвалентного железа добавляли к органическим отходам и реакционную смесь непрерывно перемешивали.Эксперименты проводились на 12 кг твердых отходов того же исходного состава. В некоторых экспериментах 1 кг почвы, содержащей инертный неорганический материал (IM), состоящий из оксидов Ca, Al, Fe и Si и некоторых других микроэлементов, присутствующих в следовых количествах (~ 1 ppb), таких как Cu ⁺⁺ , Zn ^{+ +} , Co ⁺⁺ , Mn ⁺⁺ , Pb ⁺⁺ и Sr ⁺⁺ смешивали с ОМ. Чтобы высушить и стабилизировать органическую массу, смесь нагревали при 55 ° C при постоянной скорости потока воздуха 20 л / с, обеспечивая ее медленное высыхание.Начальное содержание влаги составляло около 72%, а после 6 часов обработки было получено конечное содержание влаги около 15%. Стабильность компостов, полученных с помощью описанной выше процедуры, оценивалась по их запаху и цвету, а также по соотношению C / N [24]. Эти свойства контролировались в течение периода до шести месяцев на компостах, хранящихся в сухом помещении.

Кроме того, стабильность компоста была качественно оценена по степени процесса окислительного разложения, оцененному с помощью анализа ГХ / МС полярного и неполярного растворенного органического вещества (см. Ниже).

2.2. Катализатор

Были изучены два различных раствора катализатора на основе железа (II): 15% -ный (мас. / Мас.) Раствор FeSO ₄ , подкисленный при pH 3,8 серной кислотой (раствор A), и 6% -ный (мас. / Мас.) Раствор комплексов Fe (II) -диэтилентриаминпентауксусной кислоты (Fe (II) -DTPA) при pH 5 (раствор B) [25].

2.3. Элементный анализ: определение общего органического углерода (TOC) официальным методом UNI EN 13137: 2002

TOC был определен путем высокотемпературного горения образца (° C) после процесса разложения в приборе SHIMADZU модели SM 5000 A .Это оборудование может анализировать и жидкие образцы, но не водные растворы.

Определение процентного содержания S и Cl проводили по следующей методике: образец окисляли путем сжигания в бомбе, содержащей кислород под давлением, в соответствии с методом EPA 5050 1994 (подготовка) + EPA 9056A 2007 (анализ). После полного разложения образца% Cl и% S оценивали путем анализа полученной воды с использованием метода ионной хроматографии. В качестве инструмента использовался калориметр бомбы Малера LECO AC500.Он полностью сжигает образец в процессе полного окислительного разложения.

Остальные элементы (O, H, N) были определены сжиганием с помощью элементного анализатора THERMO ELECTRON NC Soil Flash EA1112 по методу UNI EN 15407: 2006. Этот прибор представляет собой систему с двумя печами: окислительной и редуктивный. Анализируемые вещества (в газообразном состоянии) определяются путем прохождения каждого из них в датчике теплопроводности (TCD) и по разнице проводимости между эталонным газом-носителем и исследуемым газом; можно оценить концентрацию C, H и N с точки зрения их процентного содержания.

2.4. Анализ ГХ / МС

Из репрезентативного количества ОМ (~ 20 г) полярные и неполярные растворимые фракции экстрагировали, соответственно, в метаноле и н-гексане. Экстракцию проводили с помощью автоматического экстрактора ASE 100 DIONEX при 100 ° C в атмосфере азота при высоком давлении. 1 мкл растворенного органического вещества без очистки вводили в систему ГХ / МС для анализа. Чтобы повысить чувствительность анализа и обнаружить большее количество продуктов разложения, растворенное органическое вещество концентрировали до 1/3 исходного объема и использовали 1 микролитр для определения характеристик ГХ / МС.Все анализы проводились с использованием GC VARIAN model 3800, соединенного с тройным квадрупольным масс-детектором VARIAN model 320-MS TQ. Используемая колонка представляла собой капиллярную колонку модели VARIAN « Factor Four » VF-5 мс; 30 м; 0,25 мм; 0,25 мкм м.

Масс-спектры были получены как необработанные данные в режиме EI (электронный удар) с энергией столкновения 70 эВ. Все пики были идентифицированы путем сравнения с сертифицированной библиотекой масс-спектров NIST (полученной при 70 эВ) как наиболее вероятный компонент в смеси.

2.4.1. Метод сбора данных для жидкого режима (определение экстрагируемых компонентов, полярных и аполярных)

Диапазон масс: 50–2000 мкм; Система EDR: активная; задержка: 4 минуты; температура источника: 250 ° C; температура линии передачи: 300 ° C; время ожидания: 0,5 сек; режим впрыска: без деления; температура форсунки: 220 ° C; травма объем: 1 мкл л; поток носителя: гелий 1 мл / мин; программа духовки: нач .: 40 ° C; удерживать 2 мин .; 5 ° C / мин 270 ° C; держите 20 минут.

2.4.2. Метод регистрации для режима Head Space (H.S.) (Определение летучих и легких компонентов)

Диапазон масс: 50–500 мкм; Система EDR: активная; задержка: 0 минут; температура источника: 250 ° C; температура линии передачи: 300 ° C; время ожидания: 0,5 сек; Режим впрыска: без деления; температура форсунки: 100 ° C; травма объем: 2500 мкл л; поток носителя: гелий 1 мл / мин; программа духовки: нач .: 45 ° C; удерживать 2 мин .; 5 ° C / мин 250 ° C; держите 5 минут.

3. Результаты

3.1. Элементный анализ

В таблице 1 показано элементное распределение рядовой органической массы (ОМ) и органической массы различных компостов, полученных из ОВ при различных условиях биоразложения.Их сравнивают с таковыми для обычного компоста, используемого в качестве удобрения (C5), а также с компостом, полученным путем сушки органических отходов ряда при смешивании с IM (C1). Видно, что во всех компостах C1 – C4 процентное содержание C, H и N ниже, чем в исходных органических отходах (ОВ). Это снижение в основном связано со значительным увеличением процентного содержания кислорода во всех исследованных компостах. Это увеличение становится очень большим для компоста C4, в котором процент атомов кислорода увеличился примерно на 45% по сравнению с необработанными отходами.Эти данные однозначно свидетельствуют о том, что во время обработки органических отходов происходят обширные процессы окислительного биоразложения. Другими интересными данными является значительное снижение отношения C / N, которое постепенно уменьшается от OM, которое имеет наибольшее значение, равное 31, до C4, для которого это отношение становится 12.

Значительные различия в распределении элементов наблюдались также между компостами, полученными с Fe (II) содержащими растворами (C2 – C4) и без них (C1). В частности, стоит отметить, что, когда присутствовали ионы Fe (II), увеличение процентного содержания кислорода было выше, чем в их отсутствие, когда ионы двухвалентного железа добавляли в отходы либо в полностью гидратированной форме ( раствор А) или в комплексе с диэтилентриаминпентауксусной кислотой (раствор Б).Это говорит о том, что ион Fe (II) играет главную роль в процессе биодеградации. Однако из таблицы 1 можно дополнительно отметить, что процесс окислительного биоразложения оказывается более эффективным при использовании комплекса с ионом двухвалентного железа. Действительно, компост C4 имел самый высокий процент кислорода и самое низкое отношение C / N.

Компосты, приготовленные в присутствии катализатора на основе железа (II), были темно-коричневого цвета, сухие, гранулированные (размер зерна почти 1 мм), без запаха. Запах и цветовые свойства C4, а также его соотношение C / N и его молекулярный состав контролировались в течение 6 месяцев.По истечении этого периода мы не наблюдали значительных изменений вышеуказанных параметров, что свидетельствует о стабильности данного компоста. Напротив, C1 не был стабильным и через несколько дней после обработки он был покрыт плесенью и давал неприятный запах, характерный для летучих меркаптанов.

3.2. Результаты ГХ / МС

Из-за очень интересных различий в распределении элементов между С1 и С4 мы глубоко изучили молекулярный состав этих двух материалов с помощью анализа ГХ / МС.На рисунках 1 и 2 показаны хроматограммы неполярного и полярного растворенного органического вещества, соответственно, для C1 (A) и C4 (B). Все пики на хроматограммах идентифицированы по соответствующим масс-фрагментационным спектрам. Таблицы 2-4 суммируют классы функциональных групп, обнаруженных в вышеуказанных органических веществах. Основные различия в хроматограммах двух компостов можно увидеть при малых временах удерживания и на экстрактах как таковых без предварительной обработки концентрацией. Это связано со значительными различиями в низкомолекулярном содержании двух экстрактов.Фактически, идентификация легкой фракции экстрактов с помощью МС показала, что C4 достигается в соединениях с высокой степенью окисления, таких как альдегиды, кетоны и циклические сложные эфиры (таблицы 2, 3 и 4). В меньшей степени они были обнаружены и в экстрактах C1, но в основном он состоял из углеводородов, спиртов, простых и тиоэфиров (Таблицы 2–4).

Высокомолекулярные фракции экстрактов C1 и C4 были очень похожи и содержали длинноцепочечные (C10 – C23) жирные кислоты и их соответствующие метиловые и этиловые эфиры, а также холестерин (3 бета-холест-5-ен). -3-ол) и высокомолекулярные терпены, такие как сквален.

Эти данные убедительно подтверждают количественные результаты по элементному распределению различных компостов (Таблица 1). Действительно, высокое относительное количество богатых кислородом низкомолекулярных соединений при высокой степени окисления, определенное в C4, очень хорошо согласуется с высоким процентом элементарного кислорода, обнаруженного в этом компосте.

Анализ методом паровой хроматографии в сочетании с МС по существу подтвердил данные, представленные в таблице 2 для компоста C4, но выявил присутствие циклических углеводородов, бутирата и низкомолекулярных тиолов, ответственных за прогорклый запах C1 (рис. 3). .

4. Обсуждение

Представленные здесь данные ясно показывают, что если органические отходы обрабатываются в реакторе при описанных здесь условиях температуры и давления (см. «Раздел 2»), добавление ионов Fe (II) улучшается. процессы окислительного разложения отходов и приводят за несколько часов к органическим матрицам, характеризующимся низкомолекулярными соединениями с высокой степенью окисления, такими как кислоты и сложные эфиры. Кроме того, компосты, полученные этим методом, показали низкие отношения C / N и были стабильными, по крайней мере, с точки зрения их запаха и цветовых свойств, а также их молекулярного состава.Даже если необходимы дальнейшие исследования для оценки полезности полученных компостов в сельскохозяйственной практике, тем не менее, предлагаемая здесь обработка твердых органических отходов представляется очень многообещающей для многих потенциальных применений (улучшение почвы, топливо и т. Д.).

Результаты, обсужденные выше, предполагают, что ион двухвалентного железа играет значительную роль в окислительном процессе исходного органического материала. Следовательно, необходимо выдвинуть гипотезу, что этот ион участвует в механизме реакции, который может вносить значительный вклад в усиление процесса окисления.Одним из наиболее вероятных механизмов является каталитический процесс, известный как реакция Фентона, в котором образуются гидроксильный радикал и / или ион феррила высокореактивных форм кислорода [9, 21–23]. Исходя из предположения, что реакция Фентона протекает по внутреннему двухэлектронному механизму переноса [22], для окисления органических субстратов по реакции Фентона можно предложить следующую упрощенную схему реакции:
Промежуточный комплекс железа (IV) может окислять органические субстраты. В качестве альтернативы он мог бы реагировать дальше, приводя к образованию свободного гидроксильного радикала и:
Гидроксильный радикал, имеющийся на стадии (2), может реагировать с органическим субстратом, приводя к его окислению.

Fe (III), образующийся на стадиях окисления, восстанавливается в кислых условиях, что снова приводит к иону двухвалентного железа, который может повторно войти в окислительный цикл Фентона [22]:

Даже если реакция (3) протекает медленно, реакция (4 ) является необратимым, и поэтому последовательность смещена вправо в пользу восстановления и окисления до O ₂ .

Гипотеза о том, что химия Фентона участвует в биоразложении органических отходов, кажется разумной, если мы примем во внимание, что присутствие множества аэробных микроорганизмов заселяет органический материал, который может быть эндогенным источником перекиси водорода по механизму восстановления молекулярного кислорода.В этом процессе, который является повсеместным в аэробных системах, молекулярный кислород может подвергаться первоначальному одноэлектронному восстановлению донором электронов с образованием супероксид-аниона, который впоследствии превращается в.

5. Выводы

Здесь мы обработали твердые органические отходы в реакционной камере объемом 25 л при строго контролируемых условиях температуры и давления и оценили влияние иона железа (II) на процесс окислительного разложения твердых отходов. Мы обнаружили, что ион Fe (II) усиливает такой процесс, особенно когда он вводится в неочищенное органическое вещество в форме комплексов этилентриаминпентауксусной кислоты.Это наблюдение очень интересно и заслуживает дальнейшего изучения. После 6 часов обработки отходов мы наблюдали высокую степень окислительного разложения, выявленную анализом ГХ / МС полярных и неполярных растворенных органических веществ, что привело к получению компостов с соотношением C / N всего 12 по сравнению с исходным значением, равным 12. 31. Кроме того, полученные компосты имели темно-коричневый цвет, не источали запаха и имели влажность порядка 15%. Полученный в данной работе продукт нельзя рассматривать как обычный компост.На фактической стадии расследования мы лишь утверждаем, что преобразовали исходные органические отходы в стабилизированную органическую матрицу. В данном случае мы имеем в виду, что материал не подвергается дальнейшей биохимической трансформации, по крайней мере, в течение 6 месяцев при хранении в сухих условиях. Свойство материала как почвенного удобрения необходимо выяснить, определив дальнейшие биохимические и химические превращения, которые он претерпит при добавлении в почву. В частности, необходимо определить его влияние на рост овощей.В этих направлениях ведутся исследования.

2515 — Вещества, включенные в список IV

36-2515 — Вещества, включенные в список IV

36-2515. Вещества, включенные в список IV

A. Следующие контролируемые вещества, если не указано иное, включены в Список IV:

1. Любой материал, соединение, смесь или препарат, который содержит любое количество следующих веществ, обладающих потенциалом злоупотребления, связанного со стимулирующим действием на центральную нервную систему, включая его соли, изомеры, оптические, позиционные или геометрические, и соли таких изомеров, если существование таких солей, изомеров и солей изомеров возможно в рамках конкретного химического обозначения:

(а) Катин (+ (4) -норпсевдоэфедрин).

(b) Диэтилпропион.

(c) Фенкамфамин.

(d) Фенпропорекс.

(e) Мазиндол.

(е) Мефенорекс.

(г) Модафинил.

(h) Пемолин (включая металлоорганические комплексы и их хелаты).

(i) Фентермин.

(j) Пипрадрол.

(к) Сибутрамин.

(l) SPA ((-) — 1-диметиламино-1,2-дифенилэтан).

2. Любой материал, соединение, смесь или препарат, который содержит любое количество следующих веществ, имеющих потенциал для злоупотребления, связанного с депрессивным действием на центральную нервную систему, включая его соли, изомеры и соли изомеров, если такие соли существуют. , изомеры и соли изомеров возможны в рамках конкретного химического обозначения:

(а) Альфаксалон.

(b) Алпразолам.

(c) Барбитал.

(d) Бромазепам.

(e) Камазепам.

(f) Каризопродол.

(г) Хлорал бетаин.

(ч) Хлоралгидрат.

(i) Хлордиазэпоксид.

(j) Clobazam.

(k) Клоназепам.

(л) Клоразепат.

(м) Клотиазепам.

(n) Клоксазолам.

(о) Делоразепам.

(p) Диазепам.

(q) Дихлоральфеназон.

(r) Эстазолам.

(т) Этхлорвинол.

(т) Этинамат.

(u) Этиллофлазепат.

(v) Флудиазепам.

(w) Флунитразепам.

(x) Флуразепам.

(у) Фоспропофол.

(z) Галазепам.

(aa) Галоксазолам.

(bb) Кетазолам.

(куб.см) Лопразолам.

(dd) Лоразепам.

(ee) Лорметазепам.

(ff) Мебутамат.

(gg) Медазепам.

(hh) Мепробамат.

(ii) Метогекситал.

(jj) Метилфенобарбитал (метобарбитал).

(kk) Мидазолам.

(II) Ниметазепам.

(мм) Нитразепам.

(nn) Нордиазепам.

(oo) Оксазепам.

(стр) Оксазолам.

(qq) Паральдегид.

(rr) Petrichloral.

(ss) Фенобарбитал.

(tt) Пиназепам.

(uu) Празепам.

(vv) Quazepam.

(ww) Суворексант.

(xx) Темазепам.

(гг) Тетразепам.

(zz) Триазолам.

(ааа) Залеплон.

(bbb) Золпидем.

(куб.см) Зопиклон.

3. Фенфлурамин и его соли, изомеры, оптические, позиционные или геометрические, и его соли изомеров, если существование таких солей, изомеров и солей изомеров возможно.

4. Любой материал, соединение, смесь или препарат, содержащий любое из следующих наркотических средств или их солей, в пересчете на свободное безводное основание или алкалоид, в ограниченных количествах, как указано ниже:

(a) Не более одного миллиграмма дифеноксина и не менее двадцати пяти микрограммов сульфата атропина на единицу дозы.

(b) Декстропропоксифен (альфа — (+) — 4-диметиламино-1,2-дифенил-3-метил-2-пропионоксибутан).

(c) Трамадол, 2 — [(диметиламино) метил] -1- (3-метоксифенил) циклогексанол, и его соли, оптические и геометрические изомеры, а также его соли изомеров.

5. Любой материал, соединение, смесь или препарат, содержащий любое количество следующих веществ, включая их соли:

(а) Пентазоцин.

(b) Буторфанол, включая его оптические изомеры.

6. Лорказерин и его соли, изомеры и соли изомеров, если существование таких солей, изомеров и солей изомеров возможно.

B. Правление может по правилу исключить любое соединение, смесь или препарат, содержащие любое вещество, перечисленное в этом разделе, из применения всего или любой части данной главы, если соединение, смесь или препарат содержат один или несколько активных лекарственных ингредиентов и если примеси включены в них в комбинациях, количестве, пропорции или концентрации, которые исключают возможность злоупотребления.

.