Реакции ионного обмена идут до конца в том случае, если в результате реакции образуется газ, осадок или вода. Важно также помнить, что диссоциации не подвергаются оксиды, вода и нерастворимые вещества.
1. Атомы, первоначально считавшиеся неделимыми, представляют собой сложные системы. Они имеют массивное ядро, состоящее из протонов и нейтронов, вокруг которого в пустом пространстве движутся электроны. Атомы очень малы - их размеры порядка 10-10-10-9 м, а размеры ядра еще примерно в 100 000 раз меньше (10-15-10-14 м).
2. Растворимость. Это вещества растворятся в том или ином растворителе. Металлы растворяются в сильных кислотах и едких щелочах.
Окисляемость. Она характеризует металлов соединяться с кислородом и образовывать оксиды.
Коррозионная стойкость. Это металла сопротивляться разрушению, которое вызвано химическим воздействием окружающее среды.
Взаимодействие с водородом. Водород составляет основную долю растворенных газов. Он попадает в жидкие металлы вследствие разложения воды или углеводородов:Ме + Н2О >МеО + 2 [Н];СаНm > nC + m [H].
Взаимодействие с кислородом. Все жидкие металлы взаимодействуют с кислородом.
Взаимодействие с азотом. Растворение азота в марганце, никеле и железе является эндотермическим процессом, вследствие чего эти металлы подвержены образованию газовой пористости, вызванной выделением азота из расплавов.
Взаимодействие с водой. Большая часть металлов в жидком состоянии располагает воду. Результаты взаимодействия расплава с водой зависят от характера его взаимодействия с водородом и кислородом.
3.1) Диссоциация: HCl + nH2OH+×kH2O + Cl–×mH2O (сокращенно: HCl H+ + Cl– ). Многоосновные кислоты диссоциируют по ступеням (в основном по первой): H2SO4 H+ + НSO4– (1 ступень) и HSO4– H+ + SO42– (2 ступень).
2) Взаимодействие с индикаторами: индикатор + Н+ (кислота) окрашенное соединение. Фиолетовый лакмус и оранжевый метилоранж окрашиваются в кислых средах в розовый цвет, бесцветный раствор фенолфталеина не меняет своей окраски.
5) Взаимодействие с основными и амфотерными оксидами: H2SO4 + CaO ® CaSO4¯ + H2O 2H+ + SO42– + CaO ® CaSO4¯ + H2OH2SO4 + ZnO ® ZnSO4 + H2O 2H+ + ZnO ® Zn2+ + H2O.
6) Взаимодействие с металлами: а) кислоты-окислители по Н+ (HCl, HBr, HI, HClO4, H2SO4, H3PO4 и др.).В реакцию вступают металлы, расположенные в ряду активности до водорода:Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au 2HCl + Fe ® FeCl2 + H2 2H+ + Fe ® Fe2+ + H2. б) кислоты-окислители по аниону (концентрированная серная, азотная любой концентрации): 2Fe + 6H2SO4 (конц.) Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O2Fe + 12H+ + 3SO42– ® 2Fe3+ + 3SO2 + 6H2O. 7) Взаимодействие с солями. Реакция происходит, если соль образована более слабой или летучей кислотой, или если образуется осадок: 2HCl + Na2CO3 ® 2NaCl + CO2 + H2O 2H+ + CO32– ® CO2 + H2OСaCl2 + H2SO4 ® CaSO4¯ + 2HCl Сa2+ + SO42- ® CaSO4¯.
4. Неметаллы как окислителиОкислительные свойства неметаллов проявляются при их взаимодействии:· с металлами: 2Na + Cl2 = 2NaCl;· с водородом: H2 + F2 = 2HF;· с неметаллами, которые имеют более низкую электроотрицательность: 2Р + 5S = Р2S5;· с некоторыми сложными веществами: 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O,2FeCl2 + Cl2 = 2 FeCl3.Неметаллы как восстановители1. Все неметаллы (кроме фтора) проявляют восстановительные свойства при взаимодействии с кислородом:S + O2 = SO2, 2H2 + O2 = 2H2О.Кислород в соединении с фтором может проявлять и положительную степень окисления, т. е. являться восстановителем. Все остальные неметаллы проявляют восстановительные свойства. Так, например, хлор непосредственно с кислородом не соединяется, но косвенным путем можно получить его оксиды (Cl2O, ClO2, Cl2O2), в которых хлор проявляет положительную степень окисления. Азот при высокой температуре непосредственно соединяется с кислородом и проявляет восстановительные свойства. Еще легче с кислородом реагирует сера.2. Многие неметаллы проявляют восстановительные свойства при взаимодействии со сложными веществами:ZnO + C = Zn + CO, S + 6HNO3 конц = H2SO4 + 6NO2 + 2H2О.3. Существуют и такие реакции, в которых один и тот же неметалл является одновременно и окислителем и восстановителем:Cl2 + H2О = HCl + HClO.4. Фтор ― самый типичный неметалл, которому нехарактерны восстановительные свойства, т. е отдавать электроны в химических реакциях.
Важно также помнить, что диссоциации не подвергаются оксиды, вода и нерастворимые вещества.
Например:
BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + 2HCl
Ba²⁺ + 2Cl⁻ + 2H⁺ + SO₄²⁻ = BaSO₄ + 2H⁺ + 2Cl⁻
Ba²⁺ + SO₄²⁻ = BaSO₄ осадок белого цвета
H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O
2H⁺ + SO₄²⁻ +2Na⁺ + 2OH⁻ = 2Na⁺ + SO₄²⁻ + H₂O
2H⁺ + 2OH⁻ = H₂O
Na₂S + 2HCl = 2NaCl + H₂S
2Na⁺ + S²⁻ + 2H⁺ + 2Cl⁻ = 2Na⁺ + 2Cl⁻ + H₂S
2H⁺ + S²⁻ = H₂S газ
2. Растворимость. Это вещества растворятся в том или ином растворителе. Металлы растворяются в сильных кислотах и едких щелочах.
Окисляемость. Она характеризует металлов соединяться с кислородом и образовывать оксиды.
Коррозионная стойкость. Это металла сопротивляться разрушению, которое вызвано химическим воздействием окружающее среды.
Взаимодействие с водородом. Водород составляет основную долю растворенных газов. Он попадает в жидкие металлы вследствие разложения воды или углеводородов:Ме + Н2О >МеО + 2 [Н];СаНm > nC + m [H].
Взаимодействие с кислородом. Все жидкие металлы взаимодействуют с кислородом.
Взаимодействие с азотом. Растворение азота в марганце, никеле и железе является эндотермическим процессом, вследствие чего эти металлы подвержены образованию газовой пористости, вызванной выделением азота из расплавов.
Взаимодействие с водой. Большая часть металлов в жидком состоянии располагает воду. Результаты взаимодействия расплава с водой зависят от характера его взаимодействия с водородом и кислородом.
3.1) Диссоциация: HCl + nH2OH+×kH2O + Cl–×mH2O (сокращенно: HCl H+ + Cl– ). Многоосновные кислоты диссоциируют по ступеням (в основном по первой): H2SO4 H+ + НSO4– (1 ступень) и HSO4– H+ + SO42– (2 ступень).
2) Взаимодействие с индикаторами: индикатор + Н+ (кислота) окрашенное соединение. Фиолетовый лакмус и оранжевый метилоранж окрашиваются в кислых средах в розовый цвет, бесцветный раствор фенолфталеина не меняет своей окраски.
3) Разложение. При разложении кислородсодержащих кислот получаются кислотный оксид и вода. H2SiO3 SiO2 + H2O. Бескислородные кислоты распадаются на простые вещества: 2HCl Cl2 + H2. Кислоты-окислители разлагаются сложнее:4НNO3 4NO2 + 2H2O + O2.
4) Взаимодействие с основаниями и амфотерными гидроксидами: H2SO4 + Ca(OH)2 ® CaSO4¯ + 2H2O 2H+ + SO42– + Ca2+ +2OH– ® CaSO4¯ + 2H2OH2SO4 + Zn(OH)2 ® ZnSO4 + 2H2O 2H+ + Zn(OH)2 ® Zn2+ + 2H2O.
5) Взаимодействие с основными и амфотерными оксидами: H2SO4 + CaO ® CaSO4¯ + H2O 2H+ + SO42– + CaO ® CaSO4¯ + H2OH2SO4 + ZnO ® ZnSO4 + H2O 2H+ + ZnO ® Zn2+ + H2O.
6) Взаимодействие с металлами: а) кислоты-окислители по Н+ (HCl, HBr, HI, HClO4, H2SO4, H3PO4 и др.).В реакцию вступают металлы, расположенные в ряду активности до водорода:Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au 2HCl + Fe ® FeCl2 + H2 2H+ + Fe ® Fe2+ + H2. б) кислоты-окислители по аниону (концентрированная серная, азотная любой концентрации): 2Fe + 6H2SO4 (конц.) Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O2Fe + 12H+ + 3SO42– ® 2Fe3+ + 3SO2 + 6H2O. 7) Взаимодействие с солями. Реакция происходит, если соль образована более слабой или летучей кислотой, или если образуется осадок: 2HCl + Na2CO3 ® 2NaCl + CO2 + H2O 2H+ + CO32– ® CO2 + H2OСaCl2 + H2SO4 ® CaSO4¯ + 2HCl Сa2+ + SO42- ® CaSO4¯.
4. Неметаллы как окислителиОкислительные свойства неметаллов проявляются при их взаимодействии:· с металлами: 2Na + Cl2 = 2NaCl;· с водородом: H2 + F2 = 2HF;· с неметаллами, которые имеют более низкую электроотрицательность: 2Р + 5S = Р2S5;· с некоторыми сложными веществами: 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O,2FeCl2 + Cl2 = 2 FeCl3.Неметаллы как восстановители1. Все неметаллы (кроме фтора) проявляют восстановительные свойства при взаимодействии с кислородом:S + O2 = SO2, 2H2 + O2 = 2H2О.Кислород в соединении с фтором может проявлять и положительную степень окисления, т. е. являться восстановителем. Все остальные неметаллы проявляют восстановительные свойства. Так, например, хлор непосредственно с кислородом не соединяется, но косвенным путем можно получить его оксиды (Cl2O, ClO2, Cl2O2), в которых хлор проявляет положительную степень окисления. Азот при высокой температуре непосредственно соединяется с кислородом и проявляет восстановительные свойства. Еще легче с кислородом реагирует сера.2. Многие неметаллы проявляют восстановительные свойства при взаимодействии со сложными веществами:ZnO + C = Zn + CO, S + 6HNO3 конц = H2SO4 + 6NO2 + 2H2О.3. Существуют и такие реакции, в которых один и тот же неметалл является одновременно и окислителем и восстановителем:Cl2 + H2О = HCl + HClO.4. Фтор ― самый типичный неметалл, которому нехарактерны восстановительные свойства, т. е отдавать электроны в химических реакциях.