Угольная кислота и ее соли.

 

 

HCO^-₃ соли: (гидрокарбонаты)

CO₂ → H₂CO₃ (HO – C – OH)

|| СО^2-₃ соли: (карбонаты)

O

 

При растворении СО₂ в воде происходит их частичное взаимодействие, ведущее к образованию угольной кислоты H₂CO₃.

 

Угольная кислота очень слабая (существует только в водных растворах) и незначительно диссоциирует на ионы:

CO₂ + H₂O H₂CO₃ H⁺ + HCO^-₃ H⁺ + CO^2-₃

Kg₁ = 2: * 10^-7; Kg₂ = 4,8 * 10^-12

Угольная кислота – неустойчивая, но ее соли – гидрокарбонаты и карбонаты – устойчивы.

 

Выводы:

 

HCO^-₃ соли: (гидрокарбонаты)

1.CO₂ → H₂CO₃ (HO – C – OH)

|| СО^2-₃ соли: (карбонаты)

O

 

2.Угольная кислота очень слабая (существует только в водных растворах) и незначительно диссоциирует на ионы.

3.Угольная кислота – неустойчивая, но ее соли – гидрокарбонаты и карбонаты – устойчивы.

 

 

6.Сравнительная характеристика карбонатов и гидрокарбонатов.Качественные реакции на карбонат- и гидрокарбонат-анионы.

КАРБОНАТЫ	ГИДРОКАРБОНАТЫ
1. Растворимость в воде:
Карбонаты мало растворимы в воде, кроме: карбоната калия, карбоната натрия, карбоната аммония – K2CO3, Na2CO3, (NH4)2CO3.	Гидрокарбонаты хорошо растворимы в воде, кроме гидрокарбоната натрия.
2. Гидролиз солей:
Вследствие гидролиза растворы карбонатов имеют щелочную реакцию среды.
Карбонаты подвергаются гидролизу более значительно, чем гидрокарбонаты. K2CO3 2 K+ + CO2-3 K2CO3 KOH (c) H2CO3 (сл) CO2-3 + HOH HCO-3 + OH- pH > 7 K2CO3 + HOH KHCO3 + KOH	Гидролиз гидрокарбонатов при обычных условиях незначителен, но при нагревании заметно увеличивается. NaHCO3 Na+ + HCO-3 NaHCO3 NaOH (c) H2CO3 (сл) HCO-3 + HOH CO2↑ + H2O + OH- NaHCO3 + HOH CO2↑ + H2O + NaOH
3. Разложение при нагревании:
При нагревании легко разлагаются на оксиды соответствующего металла и диоксид: t0 CaCO3 = CaO + CO2↑ Исключение составляют карбонаты щелочных металлов, которые плавятся без разложения.	При нагревании переходят в карбонаты: 2 NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O t0 Ca (HCO3)2 = CaCO3 + CO2↑ + H2O
4. Качественная реакция:
Реактивом на карбонат- и гидрокарбонат-ионы является кислота, которая разлагает все соли угольной кислоты с бурным выделением оксида углерода (IV).
Na2CO3 + 2 HCl = 2 NaCl + CO2↑ + H2O CO2-3 + 2H+ = CO2 + H2O	NaHCO3 + HCl = NaCl + CO2↑ + H2O HCO-3 + H+ = CO2 + H2O
CO2 + Ca (OH)2 = CaCO3 + H2O

 

Реакция фармакопейная.

Т.В. К 2 каплям раствора Na₂CO₃ или NaHCO₃ прибавляют по каплям разбавленную хлороводородную кислоту (или другую). Наблюдают бурное выделение газа: при пропускании которого через известковую или баритовую воду наблюдается помутнение последней, за счет образования карбоната кальция или бария.

 

 

Выводы:

1.Карбонаты мало растворимы в воде, кроме: карбоната калия, карбоната натрия, карбоната аммония – K₂CO₃, Na₂CO₃, (NH₄)₂CO₃.

 

2.Гидрокарбонаты хорошо растворимы в воде, кроме гидрокарбоната натрия.

 

3.Вследствие гидролиза растворы карбонатов и гидрокарбонатов имеют щелочную реакцию среды.

 

 

4. При нагревании карбонаты легко разлагаются на оксиды соответствующего металла и диоксид,кроме карбонатов щелочных металлов, которые плавятся без разложения.

5. При нагревании гидрокарбонаты переходят в карбонаты.

 

6.Качественная реакция: Реактивом на карбонат- и гидрокарбонат-ионы является кислота, которая разлагает все соли угольной кислоты с бурным выделением оксида углерода (IV)при пропускании которого через известковую или баритовую воду наблюдается помутнение последней, за счет образования карбоната кальция или бария.

Реакция фармакопейная.

7.Применение в медицине и народном хозяйстве углерода и его соединений.

 

 

Применение солей угольной кислоты.

В медицине применяется гидрокарбонат натрия NaHCO₃: внутрь в порошках, таблетках и растворах при повышенной кислотности желудочного сока, язвенной болезни: в микстурах как отхаркивающее средство.

2 % раствором пользуются при попадании кислот на ткани, для промывания слизистых оболочек.

 

 

8.Кремний.Распространение в природе. Оксид кремния (IV). Кремневая кислота.Силикаты.

 

Впервые в элементном виде кремний был получен в 1823 г. выдающимся шведским химиком Берцелиусом.

Кремний в природе распространяется в виде оксида кремния IV SiO₂ (кремнезем или кремневый ангидрид). Кремнезем встречается в виде песка, кварца. Другую группу природных соединений кремния составляют силикаты – производные кремневой кислоты. Наиболее распространены алюмосиликаты, к которым относятся, например, глина (каолин) – Al₂O₃ * 2 SiO₂ * H₂O

Кремний образует два аллотропических видоизменения: кристаллический и аморфный.

 

 

SiO₂ – оксид кремния (IV), в воде практически нерастворим. Из кислот на него действиет только плавиковая кислота.

при кипяч.

SiO₂ + 2 NaOH = Na₂SiO₃ + H₂O

силикат

натрия

При подкислении водного раствора Na₂SiO₃ выделяется свободная кремневая кислота: t⁰

H₂SiO₃ = H₂O + SiO₂

 

Кремневая кислота очень слабая кислота, слабее угольной.

Na₂SiO₃ + H₂O + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂SiO₃↓

 

Соли кремниевой кислоты – силикаты, за исключением силикатов щелочных металлов, нерастворимы в воде.

 

Водные растворы Na₂SiO₃ и K₂SiO₃ называют жидким стеклом и применяют для изготовления кислотоупорного цемента и бетона.

 

Обыкновенное стекло (оконное) изготовляют путем сплавления кремнезема (белого песка) с известняком и содой.

 

Na₂CO₃ + CaCO₃ + 6 SiO₂ = Na₂O*CaO*6 SiO₂ + CO₂↑

или

Na₂O*CO₂ + CaO*CO₂ + 6 SiO₂ = Na₂O*CaO*6 SiO₂ + 2 CO₂↑

 

При замене соды Na₂CO₃ поташом K₂CO₃ получают тугоплавкое стекло (химическая посуда, химические приборы).

 

Хрустальное стекло содержит оксид свинца PbO. Стекло с преимущественным содержанием элементов B, Al, Ag И K называют пиреке и употребляют для изготовление высококачественной химической посуды.

 

Кварцевое стекло получается плавлением кварца SiO₂ в электрических печах при t 1755⁰С. Такое стекло хорошо пропускает ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. На этом свойстве основано применение кварцевого стекла для изготовления ртутных ламп, используемых в медицине в качестве источников УФ лучей.

 

Стекло обычно причисляют к веществам, нерастворимым в воде. Однако при продолжительном действии воды на обычное стекло вода отчасти извлекает из него силикат натрия. Если, например, взболтать истертое в порошок стекло с водой и затем прибавить несколько ф/фт, то жидкость окрашивается в розовый цвет, обнаруживая щелочную реакцию (вследствие гидролиза Na2SiO3).

2 Na₂SiO₃ + H₂O = Na₂Si₂O₅ + 2 NaOH

двуметасиликат

натрия

SiO^2-₃ + H₂O = HSiO^-₃ + OH^-

2 HSiO^-₃ = Si₂O₅ + H₂O

 

Выводы:

1.Впервые в элементном виде кремний был получен в 1823 г. выдающимся шведским химиком Берцелиусом.   2.Кремний в природе распространяется в виде оксида кремния IV SiO2 (кремнезем или кремневый ангидрид).   3.Кремний образует два аллотропических видоизменения: кристаллический и аморфный.   4.SiO2 – оксид кремния (IV), в воде практически нерастворим. При подкислении водного раствора Na2SiO3 выделяется свободная кремневая кислота: t0 H2SiO3 = H2O + SiO2   5.Кремневая кислота очень слабая кислота, слабее угольной. Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3↓     6.Соли кремниевой кислоты – силикаты, за исключением силикатов щелочных металлов, нерастворимы в воде.   7.Водные растворы Na2SiO3 и K2SiO3 называют жидким стеклом и применяют для изготовления кислотоупорного цемента и бетона.

9.Общая характеристика элементов III группы главной подгруппы ПСХЭ им. Д.И. Менделеева. Бор: Характеристика бора, исходя из его положения в ПСХЭ,с точки зрения теории строения атома,степени окисления, распространение в природе, биологическая роль, физические и химические свойства.

 

 

Бор и алюминий – элементы главной подгруппы третьей группы. Их электронная конфигурация:

бора: 1s²2s²2p¹

алюминия: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹

 

Внешние электронные оболочки содержат 3 электрона, из которых два спаренных s-электрона и один p-электрон. Следовательно, в нормальном, невозбужденном состоянии должны проявлять валентность 1, что соответствует степени окисления в соединениях +1. Но, соединения, где бор и алюминий проявляют степень окисления +1 неустойчивы.

При возбуждении один из s-электронов переходит в свободную p-ячейку, то есть на внешней оболочке электроны становятся неспаренными. Такое состояние отвечает валентности 3, а в соединениях проявляется степень окисления +3.

 

Бор.

 

Бор существенно отличается от алюминия и обнаруживает большое сходство с кремнием. Это так называемое диагональное сходство – бор и кремний располагаются в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева по диагонали друг к другу.

Бор образует три ковалентные связи с атомами других элементов. В зависимости от природы последних, атом бора может образовать еще одну донорно-акцепторную связь, предоставляя p-орбиталь для электронной пары другого атома. Таким образом, бор в соединениях проявляет валентность, равную трем, или ковалентность, равную четырем.

 

Алюминий.

 

При движении вдоль периода от натрия к магнию и затем к алюминию заряд ядра растет, а радиус атома уменьшается. В соответствии с этим увеличивается энергия ионизации и уменьшается металличность элементов. Поэтому алюминий является металлом менее активным, чем стоящие левее магний и натрий. По свойствам напоминает бериллий.