Химические процессы

    Самый слабый восстановитель - фторид-ион F^–  Окислить его до свободного фтора можно только с помощью электролиза или экзотических окислителей. Это объясняется с помощью теории сопряжённых окислителей и восстановителей.

     

    Интересно также, что абсолютно точно предсказать  продукты неисследованной окислительно-восстановительной реакции во многих случаях не в состоянии ни один химик Их определяют экспериментально, а затем уже предлагают возможный механизм реакции и объясняют, почему образуются именно эти продукты. 
 
 
 
 
 

    РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ ВЕЩЕСТВ

    КЛАССИФИКАЦИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

    И ИХ ХИМИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

    Реакционная способность и тип химического взаимодействия вещества напрямую зависит от его строения и свойств. По этим признакам выделяют:

1. Простые вещества

а) Металлы

б) Неметаллы

2. Сложные вещества

а) Оксиды

б) Гидроксиды (основания)

в) Кислоты

г) Соли

    Простые вещества состоят из атомов одного элемента. Подразделяются на металлы (Fe, Cu…) и неметаллы (О₂, N₂…). Помимо типичных металлов и неметаллов есть большая группа простых веществ с промежуточными свойствами — металлоидов. К ним относятся мышьяк, сурьма, висмут и многие другие.

    Металлы могут реагировать с неметаллами (3Mg + N₂ = Mg₃N₂), а также c кислотами, основаниями и солями. Неметаллы могут реагировать с металлами, с неметаллами, c кислотами, основаниями и солями. Более электроотрицательные вещества обладают свойством вытеснять собой менее электроотрицательные.

    Оксиды – это соединения элементов с кислородом.

    Оксиды  подразделяются на:

• Несолеобразующие (СО, NO, N₂O)
• Солеобразующие:

Основные (СаО Ag₂O Ti₂O, Na₂O)

Амфотерные  (ВеО, ZnO, Al₂O₃,Fe₂O₃)

Кислотные (Р₂О₅, СO₂, V₂О₅)

    Основные  оксиды реагируют с водой с образованием гидроксидов, кислотные – с образованием кислот, амфотерные – как гидроксидов, так и кислот. Так же как и простые вещества, оксиды реагируют с кислотами (основные), основаниями (кислотные) и солями.

    Кислоты — вещества, состоящие из атомов водорода, способных замещаться на металл, и кислотного остатка. Они обычно подразделяются на кислородсодержащие (серная кислота H₂SO₄, ортофосфорная кислота H₃PO₄) и бескислородные (соляная кислота НС1, сероводородная кислота H₂S). Кислоты могут реагировать с металлами, их оксидами, гидроксидами (реакция нейтрализации).

    Основания, или гидроксиды — соединения, содержащие атом металла и одну или несколько гидроксильных групп ОН. Получены основания почти всех металлов периодической системы. Гидроксиды щелочных и щёлочноземельных металлов, хорошо растворимые в воде, называются щелочами.

    Примечательно, что по формуле соединения часто  нельзя предсказать, является ли оно основанием или кислотой: ведь ОН-группа содержится и кислотах, и в основаниях. Например, формулу борной кислоты Н₃ВО₃ можно записать в виде В(ОН)₃. Разница мкдлу кислотой и основанием заключается в том, что в водном растворе кислоты диссоциируют с образованием ионов Н⁺ , а основания дают ионы ОН^-.

    Соли – это продукты полного или частичного замещения водорода. Существуют кислые (содержат атомы Н), основные (включают ОН-группы), средние (не содержат ни атомов Н, ни ОН-группы), смешанные (соли двух кислот) и двойные (двух металлов). Соли могут реагировать с металлами, с оксидами, с кислотами, между собой, а также осуществлять другие химические взаимодействия.

    Большая группа неорганических веществ никак не укладывается в рамки перечисленных основных классов. Поэтому кроме оксидов среди бинарных (т. е. состоящих из двух элементов) соединений выделяют гидриды (NaH, NH₃), карбиды (СаС₂, Fe₃C), нитриды (Li_}N, Mg₃N₂) и т. д. Да и сама граница между неорганическими и органическими веществами представляется довольно-таки размытой. Куда отнести, например, такие вещества, как ферроцен Fe(C₅H₅)₂, боразол B,N₃H₆, карбонил никеля Ni(CO)₄? Поэтому классификацию веществ нельзя считать законченной, и не все ветви химического древа получили свои названия.

    Таким образом, реакционная способность вещества определяется его строением (т.е. к какому классу веществ оно относится), а также электроотрицательностью входящих в его состав элементов (так, железо вытеснит собой медь из сульфата меди Fe+CuSO₄=FeSO₄+Сu). 

    КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

    При всём многообразии органических веществ число их возможных превращений сравнительно невелико, и происходят они по определённым правилам. Такой вывод стал очевиден к началу XX в. после обобщения экспериментальных сведений. Именно тогда и была создана стройная классификация реакций органических соединений.

    Все превращения органических веществ  исследователи разделили на две  большие группы, причём к первой группе отнесли реакции, протекающие без изменения углеродного каркаса молекул, а ко второй — реакции, в результате которых происходит его перестройка.

    В первую группу реакций входят:

    а) замещение атомов водорода

    R—СН₃ + X –X → R—СН₂Х + НХ,

    например:

    СН₄ + С1₂ → СН₃С1 + НС1;

    б)   присоединение по кратным связям

    R—СН≡СН₂ + НХ →  R—СНХ—СН₃,

    например:

    СН₃—СН≡СН₂ + НВг → СН₃-СНВг-СН₃;

    в)   отщепление атомов и групп атомов

    

     например:

 
 

    г) изменение положения кратной  связи

    R—СН₂—СН=С=СН₂ →R—СН=СН-СН=СН,. 
 
 

    Реакции, происходящие без изменения углеродного скелета, позволяют получать из углеводородов галогенные производные, а из них — спирты, альдегиды, карбоновые кислоты, амины, т.е. связывают родственными узами все классы органических соединений.

    Более сложные метаморфозы претерпевают молекулы в реакциях, приводящих к изменению углеродного скелета. Известны многочисленные превращения, в результате которые углеродные цепи удлиняются и укорачиваются, линейные молекулы превращаются в циклические и наоборот, изменяется число атом углерода в циклах и, наконец, возникает изомеризация, приводящая к перегруппировке С—С связей внутри молекул. Такие реакции являются уникальным инструментом химиков, с помощью которого из простых органических молекул можно конструировать сложные:

    а) изомеризация углеродной цепи

    R— СН₂—СН₂—СН₃ → R—СН— СН₃

                                                        |

                                                      СН₃ 

     б)  удлинение цепи

    2R—CH₂Br      R— СН₂—СН₂— R 

          

    в) укорачивание цепи

    СН₃—СН₂—СН₂—СН₃ → СН₃—СН₃ + СН₂⁼СН₂; 

    г)  циклизация

    

           

    д) раскрытие цикла 

 

    е) сужение и расширение цикла: 

 

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    В данной работе была рассмотрена современная  концепция химических процессов, представленных в бесконечном многообразии различных явлений. Следует отметить, что эта концепция никогда не была постоянной. Работа по систематизации всех взаимодействий, в том числе и химических, протекающих в нашем мире, велась на протяжении всей истории человечества. В настоящее время ситуацию, сложившуюся в области химической науки, равно как и в других научных областях, можно определить как «информационный взрыв»².

    Еще в 1975 г было подсчитано: каждую минуту в мире публикуется одна работа по химии. То есть 60 работ за час, 1440 работ ежесуточно добавляется к мировым анналам химических сведений³. Без общей, фундаментальной систематизации эти исследования были бы разрозненны и несостоятельны.

    Именно  поэтому данная работа, не претендуя  на детальное описание всех химических явлений и процессов, кратко обобщила основные сложившиеся в современном мире концепции естествознания в этой области. Приведенная систематизация химических процессов позволяет в более удобной форме воспринимать и передавать наши представления из поколения в поколение.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Энциклопедия  для детей. Том 17. Химия / Глав.ред. В.А.Володин. – М:Аванта+,2000.

 

2. Соловьев  Ю.Н., Трифонов Д.Н., Шамин А.Н. История  химии. Развитие основных направлений  современной химии. – М.: Просвещение,1984.

 

3. Колтун  М.М. Мир химии: Научно-художественная литература. – М.: Дет.лит., 1988.