Rahvusvaheline teadlaste meeskond sünteesis ja uuris seaborgiumi heksakarbonüüli Sg(CO)6, ebastabiilse elemendi aatomnumbriga 106 ühendit süsinikmonooksiidiga ning võrdles seda ka sarnaste ebastabiilsete molübdeeni ja volframi isotoopide ühenditega, mis on seaborgiumi homoloogid. . See on kõige keerulisem eksperimentaalselt saadud keemiline ühend, mis sisaldab transaktinoidi ehk elementi, mille aatomnumber on üle 103. Transaktinoidide keemilistes omadustes on relatiivsusteooria mõju siseelektronidele kõige tugevam, mistõttu transaktinoidide keemia uurimine võimaldab meil selgitada kogu raskete aatomite elektroonilise struktuuri arvutamise teooriat.

Keemiliste elementide perioodilisustabel on juba täidetud kuni numbrini 118 (joonis 1). Selle kogu struktuur peegeldab kasvava aatomarvuga elementide keemiliste omaduste perioodilisust, mis tekib elektrooniliste kestade järkjärgulise täitmisega. Kui kaks keemilist elementi erinevad täielikult täidetud sisemiste elektronkihtide arvu poolest, kuid neil on sarnased välised elektronid - mis vastutavad keemilise sideme eest -, siis peaksid need kaks elementi omama sarnaseid keemilisi omadusi. Neid elemente nimetatakse üksteise homoloogideks ja perioodilisustabelis paiknevad nad üksteise kohal samas rühmas. Näiteks siirdemetallid, mis moodustavad kuuenda rühma – kroom, molübdeen, volfram ja üliraske element number 106 seaborgium – on üksteise homoloogid. Kui neist kolme esimese keemilised omadused on teada juba ammu, siis seaborgiumi keemiat alles hakatakse uurima. Perioodilise tabeli põhjal võib aga eeldada, et nende keemilised omadused on sarnased.

Kui võrrelda homoloogsete elementide keemilisi omadusi, siis on üks oluline lõks. Rasketes aatomites liiguvad siseelektronid valguselähedase kiirusega ja tänu sellele toimivad relatiivsusteooria mõjud täiel määral. Need põhjustavad s- ja p-orbitaalide täiendavat kokkusurumist ja selle tulemusena väliste elektronpilvede mõningast paisumist. Suur tuumalaeng suurendab ka elektronide omavahelist interaktsiooni, näiteks spin-orbiidi lõhenemist. Kõik see mõjutab raske aatomi keemilist sidet teatud naabritega. Ja kaasaegne teoreetiline keemia peaks suutma kõiki neid mõjusid õigesti arvutada.

Mida raskem on aatom, seda tugevamad on relativistlikud efektid. Tundub loomulik kasutada teoreetiliste arvutuste testimiseks kõige raskemaid teadaolevaid elemente, transaktinoide, elemente, mille aatomnumber on üle 103 (joonis 1). Teel nende eksperimentaalsele uuringule tekib aga mitmeid olulisi raskusi.

Esiteks on transaktinoidsete elementide aatomituumad väga ebastabiilsed; nende tüüpiline eluiga on minutid, sekundid või isegi sekundi murdosad. Seetõttu ei ole juttu mingist makroskoopilise ainekoguse kuhjumisest, me peame töötama üksikute aatomitega vahetult pärast nende sündi.

See poleks suur probleem, kui mitte teist raskust: neid aatomeid saab hankida ainult sisse tükikogused. Ülirasked aatomid sünteesitakse tuumareaktsioonides kahe teise üsna raske, suure neutronite sisaldusega aatomi liitmise protsessis. Selleks suunatakse ühte tüüpi raskete ioonide kiir sihtmärgile, mis sisaldab teist tüüpi raskeid aatomeid ja nende põrkumisel tekivad tuumareaktsioonid. Valdav enamus juhtudel tekitavad need vaid väiksemaid fragmente ja vaid aeg-ajalt juhtub, et kahe tuuma ühinemisel sünnib soovitud üliraske tuum. Selle tulemusena osutub üliraskete tuumade tootmise kiirus sihtmärgi pideva kiiritamise ajal naeruväärselt madalaks: suurusjärgus üks minutis, tunnis, päevas või isegi nädalas.

See sünnitustehnoloogia toob kaasa kolmanda probleemi. Üliraskete aatomite süntees toimub sihtmärki tabava kiire pideva karmi kiirguse tingimustes ja sellest tulenevalt tohutu kõrvaliste tuumajäätmete voolu juuresolekul. Isegi kui soovitud tuum sünnib, võtab keskkonnast elektrone, muutub reaalseks aatomiks ja lõpuks, vahetult sihtmärgi taga, toimub keemiline reaktsioon, moodustades uue ühendi - see ühend on karmides kiirgustingimustes, pidevas kontaktis. kõva ionisatsiooni põhjustatud plasmaga Asjaolu, et sellistes tingimustes on üldiselt võimalik uurida mingit transaktinoidide keemiat kuni fleroviumini (element 114), on iseenesest suur saavutus. Kuid siiani on kõik transaktinoide sisaldavad keemilised ühendid olnud keemilisest seisukohast väga lihtsad – halogeniidid, oksiidid ja muud sarnased ühendid, mille raske aatom on maksimaalses oksüdatsiooniastmes. Hapramad keemilised ühendid, millel on mittetriviaalsed keemilised sidemed, hävivad kiiresti karmi kiirguse mõjul. Ja see kõik muudab paraku transaktinoidide keemiliste omaduste testimise keeruliseks.

Teisel päeval ajakirjas Teadus avaldati, tähistades "mittetriviaalse" transaktinoidide keemia algust. See kirjeldab ühendi Sg(CO) 6, seaborgium heksakarbonüüli sünteesi ja eksperimentaalset uuringut (joonis 2). Lisaks uuriti samas seadistuses ja samu meetodeid kasutades ka homoloogsete elementide seaborgium, Mo(CO) 6 ja W(CO) 6 heksakarbonüülkomplekse ning lühiealisi molübdeeni ja volframi isotoope poolväärtusajaga mitu sekundit või minutit.

Selle töö peamine esiletõst on kombineeritud eksperimentaalne seadistus, mis koondab mitmeid viimase kümnendi tehnilisi edusamme. See installatsioon ületab kolmanda ülalmainitud probleemidest - see eraldab ruumiliselt üliraskete tuumade sünteesi piirkonna ja saadud ühendi füüsikalis-keemiliste uuringute valdkonna. Selle üldine välimus on näidatud joonisel fig. 3. Installatsiooni sissepääsu juures (joonise taustal paremalt vasakule) interakteerub tuumakiir sihtmärgiga ja genereerib sekundaarsete tuumade “kokteili”. Reaktsiooniproduktid tõrjutakse dipoolmagnetväljaga (joonisel element D) ja erineval viisil erinevate tuumade laengu ja massi suhete korral. Magnetvälja tugevus arvutatakse nii, et ainult uuritavad tuumad läbivad magnetläätsede süsteemi (Q), samas kui tausttuumad ja algkiir kõrvale kalduvad. Sisuliselt kordab see tehnika tuumadele rakendatavat hästi tuntud massispektromeetriat.

Järgmises etapis sisenevad eraldatud tuumad (Sg, Mo või W) RTC kambrisse, mille kaudu puhutakse heeliumi ja süsinikmonooksiidi gaasisegu. Oluline punkt: teel kambrisse läbivad tuumad rangelt määratletud paksusega, mülarist valmistatud akna. See summutab kuumade tuumade kineetilist energiat ja võimaldab neil gaasikambris termiseerida (aeglustada kuni molekulide soojusliikumise energiani). Seal on tuumad "riidetud elektronidega" ja süsinikmonooksiidiga keemilises reaktsioonis moodustavad ühendi - karbonüülkompleksi. Kuna ühend on lenduv, kantakse see kogu gaasivooluga läbi 10-meetrise teflonkapillaari paigalduse teise ossa - spetsiaalsesse COMPACT analüsaatorisse.

Nimi COMPACT tähistab Krüo-Online-multidetektor transaktinoidide füüsika ja keemia jaoks. See installatsioon on terve rida 32 paari pooljuhtdetektoreid ebastabiilsete elementide ühendite gaasitermokromatograafiaks. Piki joont tekib tugev temperatuurigradient: iga detektoripaar on oma temperatuuriga +30°C rea alguses kuni −120°C lõpus. Iga detektor on võimeline salvestama α- ja β-osakesi, mis tuumadest nende lagunemise ajal eralduvad, ning mõõtma suure täpsusega nende energiat ja väljumisaega. See on vajalik selleks, et tuvastada seaborgiumi tuumad neile iseloomuliku lagunemisahela järgi, mille käigus eralduvad üksteise järel teatud energiaga alfaosakesed, ja mitte segada neid haruldasi sündmusi taustprotsessidega.

COMPACT analüsaator töötab nii. Kui gaasisegu puhutakse läbi joonlaua, sadestuvad raskemetalli karbonüülkompleksi molekulid konkreetse detektori pinnale, kus need pärast radioaktiivset lagunemist registreeritakse. Detektori number, milles lagunemine registreeritakse, näitab temperatuuri, mille juures muutub molekuli neeldumine energeetiliselt soodsaks. Selle temperatuuri määravad uuritava karbonüülkompleksi füüsikalis-keemilised omadused – adsorptsioonientalpia. Noh, seda ainele iseloomulikku omadust ennustavad omakorda keemilised arvutused, milles on oluline roll relativistlikel mõjudel. Seega, mõõtes, kuidas Sg(CO) 6, W(CO) 6 ja Mo(CO) 6 sadestuvad COMPACT analüsaatorisse, saab kontrollida keemilisi teoreetilisi arvutusi ja mõõta nende liikide adsorptsiooni entalpiat.

Selle uuringu tulemused on näidatud joonisel fig. 4. Siin on iga 32 detektoripaari mitu omadust. Ülemine graafik on lihtsalt temperatuurijaotus piki joonlauda. Keskmine ja alumine graafik näitavad tegelikult eksperimentaalseid andmeid - volfram-164 (keskel) ja seaborgium-265 (alumine) tuumade lagunemise jaotust detektorite vahel. Seaborgiumiga pole siin muidugi piisavalt sündmusi - kahenädalase pideva sihtmärgi intensiivse kiiritamise käigus registreeriti neid kokku 18. Kuid sellegipoolest on selgelt näha, et detektorites, mille numbrid on üle 20, ei jaotu need mitte ühtlaselt piki joont, vaid selle lõppu lähemale. Ligikaudu sama pilt saadi ka seda protsessi modelleerides adsorptsioonientalpiaga, mis arvutati üsna hiljuti aastal teoreetiline töö just nende ainete kohta. Sarnane pilt on täheldatav ka ebastabiilse volframi isotoobiga ühendite ja molübdeeni isotoopidega ühendite puhul (joonisel pole neid näidatud): jaotuste maksimum langeb täpselt sinna, kuhu teoreetilised arvutused ennustavad. See kokkusattumus annab täiendava kindlustunde, et raskete aatomite struktuuri täielikult relativistliku arvutamise kaasaegsed meetodid kirjeldavad piisavalt eksperimentaalseid andmeid.

Lõpetuseks on kasulik vaadelda seda uurimistööd linnulennult. Tavaliselt pakuvad ebastabiilsed ülirasked elemendid füüsikutele huvi tuumafüüsika uute teadmiste huvides. Kuna aga loodus võimaldab, saab neid elemente kasutada ka muul eesmärgil – testimaks, kui hästi suudame ennustada keemiline selliste aatomite omadused. Seda teadmist pole meil omakorda vaja iseenesest, vaid kogu tänapäevase raskete aatomite elektronstruktuuride arvutamise teooria lisatestina, võttes arvesse relativistlikke mõjusid. Ja siit järgneb arvukalt rakendusi, puhtalt rakendusuuringutest tõelise fundamentaalteaduseni. Transaktinoidide keemia rõhutab taas, kui tugevalt on omavahel seotud füüsika ja sellega seotud erialade kõige erinevamad valdkonnad.

Kõik ained jagunevad lihtsateks ja keerukateks.

Lihtsad ained- Need on ained, mis koosnevad ühe elemendi aatomitest.

Mõnes lihtsas aines ühinevad sama elemendi aatomid üksteisega, moodustades molekule. Sellistel lihtsatel ainetel on molekulaarne struktuur. Nende hulka kuuluvad: , . Kõik need ained koosnevad kaheaatomilistest molekulidest. (Pange tähele, et lihtainete nimed on samad, mis elementide nimed!)

Teistel lihtsatel ainetel on aatomi struktuur st koosnevad aatomitest, mille vahel on teatud sidemed. Sellised lihtsad ained on näiteks kõik ( jne) ja mõned ( jne). Nende lihtsate ainete mitte ainult nimed, vaid ka valemid langevad kokku elementide sümbolitega.

Samuti on olemas rühm lihtsaid aineid, mida nimetatakse. Nende hulka kuuluvad: heelium He, neoon Ne, argoon Ar, krüptoon Kr, ksenoon Xe, radoon Rn. Need lihtsad ained koosnevad aatomitest, mis ei ole omavahel seotud.

Iga element moodustab vähemalt ühe lihtsa aine. Mõned elemendid võivad moodustada mitte ühe, vaid kaks või enam lihtsat ainet. Seda nähtust nimetatakse allotroopiaks.

Allotroopia on mitme lihtsa aine moodustumise nähtus ühe elemendi poolt.

Erinevaid lihtsaid aineid, mis moodustuvad samast keemilisest elemendist, nimetatakse allotroopseteks modifikatsioonideks.

Allotroopsed modifikatsioonid võivad molekulaarse koostise poolest üksteisest erineda. Näiteks element hapnik moodustab kaks lihtsat ainet. Üks neist koosneb kaheaatomilistest molekulidest O 2 ja kannab sama nime kui element-. Teine lihtne aine koosneb kolmeaatomilistest molekulidest O 3 ja sellel on oma nimi - osoon.

Hapnikul O 2 ja osoonil O 3 on erinevad füüsikalised ja keemilised omadused.

Allotroopsed modifikatsioonid võivad olla erineva kristallstruktuuriga tahked ained. Näiteks on süsiniku C allotroopsed modifikatsioonid - teemant ja grafiit.

Teadaolevate lihtainete arv (ligikaudu 400) on oluliselt suurem kui keemiliste elementide arv, kuna paljud elemendid võivad moodustada kaks või enam allotroopset modifikatsiooni.

Komplekssed ained- Need on ained, mis koosnevad erinevate elementide aatomitest.

Näited kompleksainetest: HCl, H 2 O, NaCl, CO 2, H 2 SO 4 jne.

Kompleksseid aineid nimetatakse sageli keemilisteks ühenditeks. Keemilistes ühendites ei säili nende lihtainete omadused, millest need ühendid tekivad. Keerulise aine omadused erinevad nende lihtainete omadustest, millest see moodustub.

Näiteks naatriumkloriid NaCl võib moodustuda lihtsatest ainetest - metallist naatrium Na ja gaasiline kloor Cl NaCl füüsikalised ja keemilised omadused erinevad Na ja Cl 2 omadustest.

Looduses ei eksisteeri reeglina puhtaid aineid, vaid ainete segusid. Praktilises tegevuses kasutame enamasti ka ainesegusid. Iga segu koosneb kahest või enamast ainest, mida nimetatakse segu komponendid.

Näiteks õhk on segu mitmest gaasilisest ainest: hapnik O 2 (21% mahust), (78%) jne Segud on paljude ainete lahused, mõnede metallide sulamid jne.

Ainete segud on homogeensed (homogeensed) ja heterogeensed (heterogeensed).

Homogeensed segud- need on segud, milles komponentide vahel puudub liides.

Gaaside (eriti õhu) ja vedelate lahuste (näiteks suhkru lahus vees) segud on homogeensed.

Heterogeensed segud- Need on segud, milles komponendid on liidesega eraldatud.

Heterogeensed hõlmavad tahkete ainete segusid (liiv + kriidipulber), üksteises lahustumatute vedelike segusid (vesi + õli), vedelike ja selles lahustumatute tahkete ainete segusid (vesi + kriit).

Kõige olulisemad erinevused segude ja keemiliste ühendite vahel:

1. Segudes säilivad üksikute ainete (komponentide) omadused.
2. Segude koostis ei ole püsiv.

Anorgaaniliste ainete klassifikatsioon ja nende nomenklatuur põhinevad kõige lihtsamal ja ajaliselt püsivamal tunnusel - keemiline koostis, mis näitab antud ainet moodustavate elementide aatomeid nende arvulises vahekorras. Kui aine koosneb ühe keemilise elemendi aatomitest, s.o. on selle elemendi olemasolu vorm vabas vormis, siis nimetatakse seda lihtsaks aine; kui aine koosneb kahe või enama elemendi aatomitest, siis seda nimetatakse kompleksne aine. Tavaliselt nimetatakse kõiki lihtaineid (v.a. monoatomilised) ja kõiki kompleksaineid keemilised ühendid, kuna neis on ühe või erinevate elementide aatomid omavahel ühendatud keemiliste sidemetega.

Anorgaaniliste ainete nomenklatuur koosneb valemitest ja nimetustest. Keemiline valem - aine koostise kujutamine keemiliste elementide sümbolite, arvindeksite ja mõningate muude märkide abil. Keemiline nimetus - pilt aine koostisest, kasutades sõna või sõnarühma. Keemiliste valemite ja nimetuste konstruktsiooni määrab süsteem nomenklatuuri reeglid.

Keemiliste elementide sümbolid ja nimetused on toodud elementide perioodilises tabelis D.I. Mendelejev. Elemendid on tavapäraselt jagatud metallid Ja mittemetallid . Mittemetallide hulka kuuluvad kõik VIIIA rühma (väärisgaasid) ja VIIA rühma (halogeenid) elemendid, VIA rühma elemendid (va poloonium), elemendid lämmastik, fosfor, arseen (VA rühm); süsinik, räni (IVA rühm); boor (IIIA rühm), samuti vesinik. Ülejäänud elemendid klassifitseeritakse metallideks.

Ainete nimetuste koostamisel kasutatakse tavaliselt elementide venekeelseid nimetusi, näiteks dihapnik, ksenoondifluoriid, kaaliumselenaat. Traditsiooniliselt lisatakse mõne elemendi ladinakeelsete nimede juured tuletisterminitesse:

Näiteks: karbonaat, manganaat, oksiid, sulfiid, silikaat.

Pealkirjad lihtsad ained koosnevad ühest sõnast - keemilise elemendi nimi numbrilise eesliitega, näiteks:

Kasutatakse järgmisi numbrilised eesliited:

Määramatu arv on tähistatud numbrilise eesliitega n- polü.

Mõne lihtsa aine puhul kasutavad nad ka eriline nimetused nagu O 3 – osoon, P 4 – valge fosfor.

Keemilised valemid komplekssed ained koosneb nimetusest elektropositiivne(tinglikud ja tegelikud katioonid) ja elektronegatiivne(tingimuslikud ja reaalsed anioonid) komponendid, näiteks CuSO 4 (siin Cu 2+ on tõeline katioon, SO 4 2 - on reaalne anioon) ja PCl 3 (siin P +III on tingimuslik katioon, Cl -I on tingimuslik anioon).

Pealkirjad komplekssed ained koostatud keemiliste valemite järgi paremalt vasakule. Need koosnevad kahest sõnast - elektronegatiivsete komponentide nimed (nimetavas käändes) ja elektropositiivsed komponendid (genitiivses käändes), näiteks:

CuSO 4 - vask(II)sulfaat
PCl 3 - fosfortrikloriid
LaCl 3 - lantaan(III)kloriid
CO - süsinikmonooksiid

Elektropositiivsete ja elektronegatiivsete komponentide arv nimedes on näidatud ülaltoodud numbriliste eesliidetega (universaalne meetod) või oksüdatsiooniastmetega (kui neid saab valemiga määrata), kasutades sulgudes rooma numbreid (plussmärk jäetakse välja). Mõnel juhul on ioonide laeng antud (keerulise koostisega katioonide ja anioonide puhul), kasutades vastava märgiga araabia numbreid.

Levinud mitmeelemendiliste katioonide ja anioonide jaoks kasutatakse järgmisi erinimetusi:

H 2 F + - fluoroonium	C 2 2 - - atsetüleniid
H 3 O + - oksoonium	CN - - tsüaniid
H 3 S + - sulfoonium	CNO - - fulminaat
NH 4 + - ammoonium	HF 2 - - vesinikdifluoriid
N2H5+-hüdrasiinium(1+)	HO 2 - - hüdroperoksiid
N2H6+-hüdrasiinium(2+)	HS - - vesiniksulfiid
NH 3 OH + - hüdroksüülamiin	N 3 - - asiid
NO+ - nitrosüül	NCS - - tiotsüanaat
NO 2 + - nitroüül	O 2 2 - - peroksiid
O 2 + - dioksügenüül	O 2 - - superoksiid
PH 4 + - fosfoonium	O 3 - - osoniid
VO 2+ - vanadüül	OCN - - tsüanaat
UO 2+ - uranüül	OH - - hüdroksiid

Seda kasutatakse ka vähese hulga tuntud ainete puhul eriline pealkirjad:

1. Happelised ja aluselised hüdroksiidid. soolad

Hüdroksiidid on teatud tüüpi kompleksained, mis sisaldavad mõne elemendi E aatomeid (va fluor ja hapnik) ja hüdroksüülrühmi OH; hüdroksiidide üldvalem E(OH) n, Kus n= 1÷6. Hüdroksiidide vorm E(OH) n helistas orto- kuju; juures n> 2 hüdroksiidi võib leida ka meta-vorm, mis sisaldab lisaks E-aatomitele ja OH-rühmadele ka hapnikuaatomeid O, näiteks E(OH)3 ja EO(OH), E(OH)4 ja E(OH)6 ning EO2(OH)2 .

Hüdroksiidid jagunevad kahte vastandlike keemiliste omadustega rühma: happelised ja aluselised hüdroksiidid.

Happelised hüdroksiidid sisaldavad vesinikuaatomeid, mida saab asendada metalliaatomitega, mille suhtes kehtivad stöhhiomeetrilise valentsi reeglid. Enamik happehüdroksiide leidub meta-vorm ja happeliste hüdroksiidide valemites on esikohal vesinikuaatomid, näiteks H 2 SO 4, HNO 3 ja H 2 CO 3, mitte SO 2 (OH) 2, NO 2 (OH) ja CO ( oh) 2. Happehüdroksiidide üldvalem on H X EO juures, kus elektronegatiivne komponent EO y x - nimetatakse happejäägiks. Kui kõiki vesinikuaatomeid ei asendata metalliga, jäävad nad happejäägi osaks.

Tavaliste happehüdroksiidide nimetused koosnevad kahest sõnast: pärisnimi lõpuga "aya" ja rühmasõna "hape". Siin on tavaliste happeliste hüdroksiidide ja nende happeliste jääkide valemid ja pärisnimed (kriips tähendab, et hüdroksiid ei ole teada vabas vormis ega happelises vesilahuses):

happehüdroksiid	happejääk
HAsO 2 - metaarsenic	AsO 2 - - metaarseniit
H 3 AsO 3 - ortoarseen	AsO 3 3 - - ortoarseniit
H 3 AsO 4 - arseen	AsO 4 3 - - arsenaat
	B 4 O 7 2 - - tetraboraat
	ВiО 3 - - vismutaat
HBrO - bromiid	BrO - - hüpobromiit
HBrO 3 - broomitud	BrO 3 - - bromaat
H 2 CO 3 - kivisüsi	CO 3 2 - - karbonaat
HClO - hüpokloorne	ClO- - hüpoklorit
HClO 2 - kloriid	ClO2 - - klorit
HClO 3 - kloor	ClO3 - - kloraat
HClO 4 - kloor	ClO4 - - perkloraat
H 2 CrO 4 - kroom	CrO 4 2 - - kromaat
	НCrO 4 - - hüdrokromaat
H 2 Cr 2 O 7 - dikroomne	Cr 2 O 7 2 - - dikromaat
	FeO42- - ferraat
HIO 3 - jood	IO 3 - - jodaat
HIO 4 - metaiodiin	IO 4 - - metaperiodaat
H 5 IO 6 - ortojood	IO 6 5 - - ortoperiodaat
HMnO 4 - mangaan	MnO4- - permanganaat
	MnO 4 2 - - manganaat
	MoO 4 2 - - molübdaat
HNO 2 - lämmastik	EI 2 - - nitrit
HNO 3 - lämmastik	EI 3 - - nitraat
HPO 3 - metafosforne	PO 3 - - metafosfaat
H 3 PO 4 - ortofosfor	PO 4 3 - - ortofosfaat
	НPO 4 2 - - hüdroortofosfaat
	H 2 PO 4 - - dihüdrootofosfaat
H 4 P 2 O 7 - difosfor	P 2 O 7 4 - - difosfaat
	ReO 4 - - perrhenaat
	SO 3 2 - - sulfit
	HSO 3 - - hüdrosulfit
H 2 SO 4 - väävelhape	SO 4 2 - - sulfaat
	HSO 4 - - vesiniksulfaat
H 2 S 2 O 7 - diväävel	S 2 O 7 2 - - disulfaat
H 2 S 2 O 6 (O 2) - peroksodiväävel	S2O6 (O2)2- - peroksodisulfaat
H 2 SO 3 S - tioväävel	SO 3 S 2 - - tiosulfaat
H 2 SeO 3 - seleen	SeO 3 2 - - seleniit
H 2 SeO 4 - seleen	SeO 4 2 - - selenaat
H 2 SiO 3 - metaräni	SiO 3 2 - - metasilikaat
H 4 SiO 4 - ortosilikoon	SiO 4 4 - - ortosilikaat
H 2 TeO 3 - telluur	TeO 3 2 - - telluriit
H 2 TeO 4 - metatelluurne	TeO 4 2 - - metatellureerima
H 6 TeO 6 - orthotelluric	TeO 6 6 - - orthotellurate
	VO 3 - - metavanadaat
	VO 4 3 - - ortohovanadaat
	WO 4 3 - - volframaat

Vähem levinud happehüdroksiidid nimetatakse vastavalt kompleksühendite nomenklatuurireeglitele, näiteks:

Happejääkide nimetusi kasutatakse soolade nimetuste koostamiseks.

Aluselised hüdroksiidid sisaldavad hüdroksiidioone, mida saab stöhhiomeetrilise valentsi reegli kohaselt asendada happejääkidega. Kõik aluselised hüdroksiidid on leitud orto- kuju; nende üldvalem on M(OH) n, Kus n= 1,2 (harvemini 3,4) ja M n+ on metalli katioon. Aluseliste hüdroksiidide valemite ja nimetuste näited:

Aluseliste ja happeliste hüdroksiidide kõige olulisem keemiline omadus on nende vastastikmõju soolade moodustamiseks ( soola moodustumise reaktsioon), Näiteks:

Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O

Ca(OH)2 + 2H2SO4 = Ca(HSO4)2 + 2H2O

2Ca(OH)2 + H2SO4 = Ca2SO4(OH)2 + 2H2O

Soolad on teatud tüüpi komplekssed ained, mis sisaldavad M katioone n+ ja happelised jäägid*.

Soolad üldvalemiga M X(EO juures)n helistas keskmine soolad ja soolad asendamata vesinikuaatomitega - hapu soolad. Mõnikord sisaldavad soolad ka hüdroksiidi ja/või oksiidiioone; selliseid sooli nimetatakse peamine soolad. Siin on soolade näited ja nimetused:

	Kaltsiumortofosfaat
	Kaltsiumdivesinikortofosfaat
	Kaltsiumvesinikfosfaat
	Vask(II)karbonaat
Cu 2 CO 3 (OH) 2	Divaskdihüdroksiidkarbonaat
	Lantaan(III)nitraat
	Titaanoksiiddinitraat

Happeid ja aluselisi sooli saab muundada keskmisteks sooladeks, reageerides sobiva aluselise ja happelise hüdroksiidiga, näiteks:

Ca(HSO 4) 2 + Ca(OH) = CaSO 4 + 2H 2 O

Ca 2 SO 4 (OH) 2 + H 2 SO 4 = Ca 2 SO 4 + 2 H 2 O

On ka sooli, mis sisaldavad kahte erinevat katiooni: neid nimetatakse sageli topeltsoolad, Näiteks:

2. Happelised ja aluselised oksiidid

Oksiidid E X KOHTA juures- hüdroksiidide täieliku dehüdratsiooni saadused:

Happelised hüdroksiidid (H 2 SO 4, H 2 CO 3) happeoksiidid vastus(SO 3, CO 2) ja aluselised hüdroksiidid (NaOH, Ca(OH) 2) - põhilisedoksiidid(Na 2 O, CaO) ja elemendi E oksüdatsiooniaste ei muutu hüdroksiidilt oksiidiks üleminekul. Valemite ja oksiidide nimetuste näide:

Happelised ja aluselised oksiidid säilitavad vastandlike omadustega hüdroksiididega või omavahel suhtlemisel vastavate hüdroksiidide soola moodustavad omadused:

N 2 O 5 + 2 NaOH = 2 NaNO 3 + H 2 O

3CaO + 2H3PO4 = Ca3(PO4)2 + 3H2O

La 2 O 3 + 3SO 3 = La 2 (SO 4) 3

3. Amfoteersed oksiidid ja hüdroksiidid

Amfoteersus hüdroksiidid ja oksiidid - keemiline omadus, mis seisneb nende poolt kahe soolarea moodustamises, näiteks alumiiniumhüdroksiidi ja alumiiniumoksiidi jaoks:

(a) 2Al(OH)3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 + 3H2O

Al 2 O 3 + 3 H 2 SO 4 = Al 2 ( SO 4 ) 3 + 3 H 2 O

(b) 2Al(OH)3 + Na2O = 2NaAlO2 + 3H2O

Al 2 O 3 + 2 NaOH = 2 NaAlO 2 + H 2 O

Seega on alumiiniumhüdroksiidil ja oksiidil reaktsioonides (a) omadused peamine hüdroksiidid ja oksiidid, s.o. reageerivad happeliste hüdroksiidide ja oksiidiga, moodustades vastava soola - alumiiniumsulfaadi Al 2 (SO 4) 3, samas kui reaktsioonides (b) on neil ka omadused happeline hüdroksiidid ja oksiidid, s.o. reageerivad aluselise hüdroksiidi ja oksiidiga, moodustades soola - naatriumdioksoaluminaat (III) NaAlO 2. Esimesel juhul on elemendil alumiinium metalli omadus ja see on osa elektropositiivsest komponendist (Al 3+), teisel juhul mittemetalli omadus ja on osa soola valemi elektronegatiivsest komponendist ( AlO2-).

Kui need reaktsioonid toimuvad vesilahuses, muutub saadud soolade koostis, kuid alumiiniumi olemasolu katioonis ja anioonis jääb alles:

2Al(OH)3 + 3H2SO4 = 2(SO4)3

Al(OH)3 + NaOH = Na

Siin on nurksulgudes esile tõstetud kompleksioonid 3+ - heksaakvaalumiinium(III) katioon, - - tetrahüdroksoaluminaat(III) ioon.

Elemente, millel on ühendites metallilised ja mittemetallilised omadused, nimetatakse amfoteerseteks, nende hulka kuuluvad perioodilisuse tabeli A-rühmade elemendid - Be, Al, Ga, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po jne. nagu ka enamik B-rühmade elemente - Cr, Mn, Fe, Zn, Cd, Au jne. Amfoteersed oksiidid on samad, mis aluselised, näiteks:

Amfoteersed hüdroksiidid (kui elemendi oksüdatsiooniaste ületab + II) võib leida orto- või (ja) meta- vorm. Siin on näited amfoteersetest hüdroksiididest:

Amfoteersed oksiidid ei vasta alati amfoteersetele hüdroksiididele, kuna viimaste saamiseks tekivad hüdraatoksiidid, näiteks:

Kui amfoteersel elemendil ühendis on mitu oksüdatsiooniastet, siis vastavate oksiidide ja hüdroksiidide amfoteersus (ja sellest tulenevalt ka elemendi enda amfoteersus) väljendub erinevalt. Madala oksüdatsiooniastme korral on hüdroksiididel ja oksiididel ülekaalus põhiomadused ning elemendil endal on metallilised omadused, mistõttu see sisaldub peaaegu alati katioonide koostises. Vastupidi, kõrge oksüdatsiooniastme korral on hüdroksiididel ja oksiididel ülekaalus happelised omadused ning elemendil endal on mittemetallilised omadused, nii et see sisaldub peaaegu alati anioonide koostises. Seega on mangaan(II)oksiidil ja -hüdroksiidil domineerivad aluselised omadused ning mangaan ise on osa 2+ tüüpi katioonidest, samas kui mangaan(VII)oksiidil ja -hüdroksiidil on domineerivad happelised omadused ning mangaan ise on osa MnO 4-st. tüüpi anioon. Happeliste omaduste suure ülekaaluga amfoteersed hüdroksiidid on määratud happeliste hüdroksiidide mudeli põhjal valemid ja nimetused, näiteks HMn VII O 4 - mangaanhape.

Seega on elementide jaotus metallideks ja mittemetallideks tingimuslik; Puhtalt metalliliste omadustega elementide (Na, K, Ca, Ba jne) ja puhtalt mittemetalliliste omadustega elementide (F, O, N, Cl, S, C jne) vahel on suur rühm. amfoteersete omadustega elementidest.

4. Binaarsed ühendid

Laia tüüpi anorgaanilisi kompleksaineid on binaarsed ühendid. Nende hulka kuuluvad ennekõike kõik kaheelemendilised ühendid (v.a aluselised, happelised ja amfoteersed oksiidid), näiteks H 2 O, KBr, H 2 S, Cs 2 (S 2), N 2 O, NH 3, HN 3, CaC2, SiH4. Nende ühendite valemite elektropositiivsed ja elektronegatiivsed komponendid hõlmavad sama elemendi üksikuid aatomeid või seotud aatomite rühmi.

Mitmeelemendilisi aineid, mille valemis üks komponentidest sisaldab mitme elemendi mitteseotud aatomeid, samuti ühe- või mitmeelemendilisi aatomirühmi (va hüdroksiidid ja soolad), loetakse kahekomponentseteks ühenditeks, näiteks CSO, IO 2 F 3, SBrO 2 F, CrO (O 2) 2, PSI 3, (CaTi)O 3, (FeCu)S 2, Hg(CN) 2, (PF 3) 2 O, VCl 2 (NH 2). Seega võib CSO-d kujutada CS2 ühendina, milles üks väävliaatom on asendatud hapnikuaatomiga.

Binaarsete ühendite nimed konstrueeritakse tavaliste nomenklatuurireeglite järgi, näiteks:

OF 2 - hapniku difluoriid	K 2 O 2 - kaaliumperoksiid
HgCl 2 - elavhõbe(II)kloriid	Na 2 S - naatriumsulfiid
Hg 2 Cl 2 - dielavhõbedikloriid	Mg 3 N 2 - magneesiumnitriid
SBr 2 O - vääveloksiid-dibromiid	NH 4 Br - ammooniumbromiid
N 2 O - lämmastikoksiid	Pb(N 3) 2 - plii(II)asiid
NO 2 - lämmastikdioksiid	CaC 2 - kaltsiumatsetüleniid

Mõnede binaarsete ühendite jaoks kasutatakse spetsiaalseid nimetusi, mille loetelu oli varem antud.

Binaarsete ühendite keemilised omadused on üsna mitmekesised, mistõttu jaotatakse need sageli anioonide nimetuste järgi rühmadesse, s.t. Eraldi vaadeldakse halogeniide, kalkogeniide, nitriide, karbiide, hüdriide jne. Binaarsete ühendite hulgas on ka selliseid, millel on muud tüüpi anorgaaniliste ainete omadused. Seega ei saa ühendeid CO, NO, NO 2 ja (Fe II Fe 2 III) O 4, mille nimetused on konstrueeritud kasutades sõna oksiid, liigitada oksiidideks (happelised, aluselised, amfoteersed). Süsinikmonooksiid CO, lämmastikmonooksiid NO ja lämmastikdioksiid NO 2 ei sisalda vastavaid happehüdroksiide (kuigi need oksiidid moodustavad mittemetallid C ja N), samuti ei moodusta nad sooli, mille anioonid sisaldaksid aatomeid C II, N II ja N IV. Topeltoksiid (Fe II Fe 2 III) O 4 - diraud(III)-raud(II)oksiid, kuigi sisaldab elektropositiivses komponendis amfoteerse elemendi - raua aatomeid, kuid kahes erinevas oksüdatsiooniastmes, mille tulemusena , interakteerudes happehüdroksiididega, moodustab see mitte ühe, vaid kaks erinevat soola.

Binaarsed ühendid nagu AgF, KBr, Na 2 S, Ba(HS) 2, NaCN, NH 4 Cl ja Pb(N 3) 2 koosnevad sarnaselt sooladega tõelistest katioonidest ja anioonidest, mistõttu neid nimetatakse. soolataoline binaarsed ühendid (või lihtsalt soolad). Neid võib pidada vesinikuaatomite asendusproduktideks ühendites HF, HCl, HBr, H2S, HCN ja HN3. Viimastel vesilahuses on happeline funktsioon ja seetõttu nimetatakse nende lahuseid hapeteks, näiteks HF (aqua) - vesinikfluoriidhape, H 2 S (aqua) - vesiniksulfiidhape. Kuid need ei kuulu happehüdroksiidide tüüpi ja nende derivaadid ei kuulu anorgaaniliste ainete klassifikatsiooni soolade hulka.

Maailm meie ümber on materiaalne. Aineid on kahte tüüpi: substants ja väli. Keemia objekt on aine (sealhulgas erinevate väljade mõju ainele - heli, magnetiline, elektromagnetiline jne)

Aine on kõik, millel on puhkemass (st seda iseloomustab massi olemasolu, kui see ei liigu). Ehkki ühe elektroni ülejäänud mass (mitteliikuva elektroni mass) on väga väike - umbes 10–27 g, on isegi üks elektron mateeria.

Aine eksisteerib kolmes agregatsiooni olekus – gaasiline, vedel ja tahke. On veel üks aine olek - plasma (näiteks äike ja keravälk sisaldavad plasmat), kuid koolikursustel plasma keemiat peaaegu ei arvestata.

Ained võivad olla puhtad, väga puhtad (vajalikud näiteks fiiberoptika loomiseks), võivad sisaldada märgatavas koguses lisandeid või olla segud.

Kõik ained koosnevad väikestest osakestest, mida nimetatakse aatomiteks. Ained, mis koosnevad sama tüüpi aatomitest(ühe elemendi aatomitest), nimetatakse lihtsateks(näiteks puusüsi, hapnik, lämmastik, hõbe jne). Aineid, mis sisaldavad erinevate elementide omavahel seotud aatomeid, nimetatakse kompleksseteks.

Kui aine (näiteks õhk) sisaldab kahte või enamat lihtainet ja nende aatomid ei ole omavahel seotud, siis ei nimetata seda kompleksaineks, vaid lihtainete seguks. Lihtaineid on suhteliselt vähe (umbes viissada), kuid keerulisi aineid on tohutult. Praeguseks on teada kümneid miljoneid erinevaid kompleksaineid.

Keemilised muundumised

Ained suudavad omavahel suhelda ja tekivad uued ained. Selliseid teisendusi nimetatakse keemiline. Näiteks lihtaine kivisüsi interakteerub (keemikute sõnul reageerib) teise lihtsa ainega hapnikuga, mille tulemusena moodustub keeruline aine, süsinikdioksiid, milles süsiniku ja hapniku aatomid on omavahel seotud. Selliseid ühe aine muundumisi teiseks nimetatakse keemiliseks. Keemilised muundumised on keemilised reaktsioonid. Niisiis, kui suhkrut kuumutatakse õhus, muutub kompleksne magus aine - sahharoos (millest suhkur on valmistatud) - lihtsaks aineks - kivisöeks ja kompleksaineks - veeks.

Keemia uurib ühe aine muutumist teiseks. Keemia ülesanne on välja selgitada, milliste ainetega võib konkreetne aine antud tingimustes interakteeruda (reageerida) ja mis tekib. Lisaks on oluline välja selgitada, millistel tingimustel võib konkreetne transformatsioon toimuda ja soovitud ainet saada.

Ainete füüsikalised omadused

Iga ainet iseloomustab füüsikaliste ja keemiliste omaduste kogum. Füüsikalised omadused on omadused, mida saab iseloomustada füüsiliste instrumentide abil. Näiteks saate termomeetri abil määrata vee sulamis- ja keemistemperatuuri. Füüsikaliste meetoditega saab iseloomustada aine võimet juhtida elektrivoolu, määrata aine tihedust, kõvadust jne. Füüsikaliste protsesside käigus jäävad ained koostiselt muutumatuks.

Ainete füüsikalised omadused jagunevad loendatavateks (need, mida saab teatud füüsikaliste instrumentide abil arvuga iseloomustada, näidates näiteks tihedust, sulamis- ja keemistemperatuure, vees lahustuvust jne) ja loendamatuteks (need, mida ei saa iseloomustada number või on väga raske – nagu värv, lõhn, maitse jne).

Ainete keemilised omadused

Aine keemilised omadused on teabe kogum selle kohta, millised teised ained ja millistel tingimustel teatud aine keemilistesse interaktsioonidesse astub. Keemia tähtsaim ülesanne on ainete keemiliste omaduste tuvastamine.

Keemilised muundumised hõlmavad ainete väikseimaid osakesi - aatomeid. Keemiliste muundumiste käigus tekivad osadest ainetest teised ained ning algained kaovad ning nende asemele tekivad uued ained (reaktsiooniproduktid). A aatomid juures kõik keemilised muutused säilivad. Nende ümberpaigutamine toimub keemiliste transformatsioonide käigus, vanad sidemed aatomite vahel hävivad ja tekivad uued sidemed.

Keemiline element

Erinevate ainete hulk on tohutu (ja igal neist on oma füüsikalised ja keemilised omadused). Meid ümbritsevas materiaalses maailmas on suhteliselt vähe aatomeid, mis erinevad üksteisest oma olulisemate omaduste poolest – umbes sadakond. Igal aatomitüübil on oma keemiline element. Keemiline element on samade või sarnaste omadustega aatomite kogum. Looduses leidub umbes 90 erinevat keemilist elementi. Nüüdseks on füüsikud õppinud looma uut tüüpi aatomeid, mida Maal ei leidu. Selliseid aatomeid (ja vastavalt ka selliseid keemilisi elemente) nimetatakse tehislikeks (inglise keeles - tehislikud elemendid). Praeguseks on sünteesitud üle kahe tosina kunstlikult saadud elemendi.

Igal elemendil on ladinakeelne nimi ja ühe- või kahetäheline sümbol. Venekeelses keemiakirjanduses puuduvad selged reeglid keemiliste elementide sümbolite hääldamiseks. Mõned hääldavad seda nii: nad nimetavad elementi vene keeles (naatriumi, magneesiumi jne sümbolid), teised - ladina tähtedega (süsiniku, fosfori, väävli sümbolid), teised - kuidas elemendi nimi kõlab ladina keeles. (raud, hõbe, kuld, elavhõbe). Tavaliselt hääldame elemendi vesiniku sümbolit H nii, nagu seda tähte prantsuse keeles hääldatakse.

Keemiliste elementide ja lihtainete olulisemate omaduste võrdlus on toodud allolevas tabelis. Üks element võib vastata mitmele lihtsale ainele (allotroopia nähtus: süsinik, hapnik jne) või võib-olla ainult ühele (argoon ja muud inertgaasid).