Курс лекций по дисциплине «неорганическая химия» (для студентов инженерно технологического факультета) (стр. 1 из 24)

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра химии

Курс лекций по дисциплине

«НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»

(для студентов инженерно – технологического факультета)

Гродно 2012

УДК: 546 (076.5)

ББК 24.1 Я 73

Р 13

Рецензенты: доктор биологических наук, профессор кафедры химии Учреждения образования «Гродненский государственный аграрный университет» З.В. Горбач, кандидат химических наук, доцент кафедры общей и неорганической химии Учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет» Л.И.Хмылко.

Апанович, З.В.

Курс лекций по дисциплине «Неорганическая химия».

Р 13 Лекции по курсу «Неорганическая химия »для студентов инженерно – технологического факультета / З.В. Апанович. – Гродно: ГГАУ , 2012. – 146с.

Учебно-методическое пособие включает лекции по отдельным темам курса «Неорганическая химия» и предназначено для контролируемой самостоятельной работы студентов инженерно – технологического факультета, для которых введен отдельный курс по химии элементов, а также может быть использовано студентами других факультетов.

Рекомендовано межфакультетской методической комиссией инженерно – технологического факультета 24 апреля 2009 г. (протокол №8).

Содержание

ЛЕКЦИЯ 1 Тема: s - Элементы I группы
1. Общая характеристика элементов I А группы.	7
Особенности лития и его соединений
2. Водород. Получение. Физические и химические свойства. Особенности положения в периодической системе	15
3. Вода и ее свойства. Экологическое и биологическое значение воды	18
4. Пероксид водорода. Окислительно-восстановительная двойственность Н₂О₂	21
5. Биогенные свойства элементов I А группы	23
ЛЕКЦИЯ 2 Тема: s – Элементы II группы
1. Общая характеристика элементов II А группы. Физические и химические свойства щелочноземельных металлов (Ca, Sr, Ba) их бинарных соединений, гидроксидов и солей. Способы получения	28
2. Особенности соединений бериллия	34
3. Жесткость воды и ее влияние на живые организмы	36
4. Важнейшие соединения (в практическом отношении) элементов II А группы	38
5. Биогенная роль элементов II-А группы. Применение в сельском хозяйстве	39
ЛЕКЦИЯ 3 Тема: p – Элементы III группы
1. Общая характеристика элементов III-A группы	41
2. Бор. Получение. Химические свойства	43
3. Алюминий	48
4. Биогенная роль	52
ЛЕКЦИЯ 4 Тема: р - Элементы IV группы
1. Общая характеристика IV-A группы	54
2 Химия углерода	57
3. Химия кремния	66
4. Химия германия, олова, свинца (Ge, Sn, Pb)	69
5. Биогенная роль	70
ЛЕКЦИЯ 5 Тема: р - Элементы V группы
1. Общая характеристика элементов V-А группы	71
2. Химия азота	74
3. Химия фосфора	92
4. Биогенная роль	99
ЛЕКЦИЯ 6 Тема: р - Элементы VI группы
1. Общая характеристика элементов VI-A группы	101
2. Химия кислорода	104
3. Химия серы	113
4. Биогенная роль	125
ЛЕКЦИЯ 7 Тема: р - Элементы VII группы (галогены)
1.Общая характеристика элементов VII-A	128
2.Особые свойства фтора, как наиболее электроотрицательного элемента	131
3.Способы получения галогеноводородов и их свойства	137
4.Кислородсодержащие соединения галогенов	140
5.Биогенная роль (фтор и йод как микроэлементы)	145

1. Общая характеристика элементов I А группы. Особенности лития и его соединений.

В периодической системе всего 14 s -элементов (включая водород и гелий). Это элементы I А и II А групп. Элементы I А группы – щелочные металлы Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Все они имеют на внешнем электронном уровне атома по одному электрону ns¹, сильно удаленному от ядра, с низким потенциалом ионизации. Всегда проявляют степень окисления +1.

Сверху вниз в подгруппе возрастает радиус атома элементов за счет возникновения новых электронных уровней.

В группах по мере увеличения числа энергетических уровнейатомные радиусы растут. Переход нейтрального атома в катион

Энергия ионизации – это та энергия, которую необходимо затратить на отрыв внешнего электрона у невозбужденного атома. Строение внешних оболочек ns¹, поэтому они имеют низкие энергии ионизации, уменьшающиеся при переходе по подгруппе сверху вниз. Связь электрона с ядром ослабевает при этом за счет увеличения радиуса атома и экранирования заряда ядра предшествующими внешнему электрону оболочками, увеличивается расстояние электрона от ядра и энергия ионизации уменьшается.

С ростом заряда ядра от Na к Fr усиливаются восстановительные свойства, это самые активные металлы. Их стандартные электродные потенциалы j° отрицательные и имеют большое абсолютное значение. Наиболее отрицателен j° лития равный -3,02 В по сравнению с ионами других щелочных металлов (ион Li⁺ имеет среди них наименьший радиус), хороший комплексообразователь. Энтальпия гидратации катионов лития велика (∆Н° _{гидрат.}= - 486,6 кДж/моль). Чем меньше алгебраическая величина потенциала, тем выше восстановительная способность этого металла и тем ниже окислительная способность его ионов. Металлический литий – самый сильный восстановитель, а ион Li⁺ самый слабый окислитель.

С увеличением порядкового номера, уменьшается относительная электроотрицательность (ОЭО).

Все щелочные металлы образуют одинаковую кристаллическую структуру. У щелочных металлов тип металлической структуры – объемно - центрированная кубическая упаковка (ОЦКУ).

От Li к Cs увеличиваются размеры атомов и межъядерные расстояния в кристаллических решетках. Так как химическая связь большей длины является менее прочной, то по мере роста межъядерного расстояния уменьшается прочность кристаллических решеток, поэтому снижаются температуры плавления и кипения. Щелочные металлы активно окисляются кислородом воздуха при обычной температуре, поэтому их хранят под слоем керосина или бензина.

Взаимодействуют с другими окислителями (галогенами, серой, фосфором), образуя соединения LiCl, Li₂S, Li₃P, NaBr, Na₂S.

С азотом взаимодействует только литий при обычной температуре.

Нагревая щелочной литий в струе газообразного водорода получают гидрид.

С кислородом образуют оксиды, пероксиды, надпероксиды, озониды.

Пероксиды содержат диамагнитный ион О₂^2-, надпероксиды– парамагнитный ион О₂^-.

Оксиды Na и K могут получиться при недостатке кислорода. Элементы могут образовывать озониды по реакции с озоном:

Все озониды, пероксиды, надпероксиды сильные окислители и разлагаются водой.

Курс лекций по дисциплине «неорганическая химия» (для студентов инженерно технологического факультета) (стр. 1 из 24)

ЛЕКЦИЯ 6

Тема: р - Элементы VI группы