Un team internazionale di scienziati ha sintetizzato e studiato il seaborgio esacarbonile, Sg(CO)6, un composto dell'elemento instabile con numero atomico 106 con monossido di carbonio, e lo ha anche confrontato con composti simili degli isotopi instabili del molibdeno e del tungsteno, omologhi del seaborgio . Questo è il composto chimico più complesso ottenuto sperimentalmente, che include un transattinoide, cioè un elemento con un numero atomico superiore a 103. Nelle proprietà chimiche dei transattinoidi, gli effetti della teoria della relatività per gli elettroni interni sono più pronunciati, quindi il lo studio della chimica dei transattinoidi consente di chiarire l'intera teoria del calcolo della struttura elettronica degli atomi pesanti.

La tavola periodica degli elementi chimici è già riempita fino al numero 118 (Fig. 1). La sua intera struttura riflette la periodicità delle proprietà chimiche degli elementi con numero atomico crescente, che nasce con il graduale riempimento dei gusci elettronici. Se due elementi chimici differiscono nel numero di gusci elettronici interni completamente riempiti, ma hanno elettroni esterni simili – che sono responsabili del legame chimico – allora i due elementi dovrebbero avere proprietà chimiche simili. Queste serie di elementi sono detti omologhi tra loro e nella tavola periodica si trovano nello stesso gruppo, uno sopra l'altro. Ad esempio, i metalli di transizione che formano il gruppo sei - cromo, molibdeno, tungsteno e l'elemento superpesante numero 106 seaborgio - sono omologhi l'uno dell'altro. Mentre le proprietà chimiche dei primi tre sono note da molto tempo, la chimica del seaborgio comincia appena ad essere studiata. Tuttavia, sulla base della tavola periodica, ci si può aspettare che le loro proprietà chimiche siano simili.

Quando si confrontano le proprietà chimiche degli elementi omologhi, c'è un'importante trappola. Negli atomi pesanti, gli elettroni interni si muovono a velocità prossime alla luce e, per questo motivo, gli effetti della teoria della relatività funzionano al massimo. Portano ad un'ulteriore compressione degli orbitali s e p e, di conseguenza, ad una certa espansione delle nubi elettroniche esterne. Una grande carica nucleare potenzia anche gli effetti degli elettroni che interagiscono tra loro, come la divisione dello spin-orbita. Tutto ciò influenza il legame chimico di un atomo pesante con alcuni vicini. E la chimica teorica moderna dovrebbe essere in grado di calcolare correttamente tutti questi effetti.

Più pesante è l'atomo, più forti sono gli effetti relativistici. Sembra naturale utilizzare gli elementi più pesanti conosciuti, i transattinoidi, elementi con numero atomico superiore a 103, per testare i calcoli teorici (Figura 1). Tuttavia, nel percorso verso il loro studio sperimentale sorgono diverse difficoltà significative.

In primo luogo, i nuclei atomici degli elementi transattinoidi sono molto instabili; la loro durata tipica è di minuti, secondi o addirittura frazioni di secondo. Non si parla quindi di accumulo di una quantità macroscopica di materia: dobbiamo lavorare con i singoli atomi subito dopo la loro nascita;

Questo non sarebbe un grosso problema se non fosse per la seconda difficoltà: questi atomi possono essere ottenuti solo in quantità di pezzi. Gli atomi superpesanti vengono sintetizzati nelle reazioni nucleari, nel processo di fusione di altri due atomi abbastanza pesanti con un alto contenuto di neutroni. Per fare ciò, un fascio di ioni pesanti di un tipo viene diretto verso un bersaglio contenente atomi pesanti di un altro tipo e quando si scontrano si verificano reazioni nucleari. Nella stragrande maggioranza dei casi generano solo frammenti più piccoli, e solo occasionalmente accade che il nucleo superpesante desiderato nasca dalla fusione di due nuclei. Di conseguenza, il tasso di produzione di nuclei superpesanti durante l'irradiazione continua di un bersaglio risulta essere ridicolmente basso: nell'ordine di uno al minuto, all'ora, al giorno o addirittura alla settimana.

Questa tecnologia di nascita porta a un terzo problema. La sintesi degli atomi superpesanti avviene in condizioni di costante e intensa radiazione proveniente da un raggio che colpisce il bersaglio e, di conseguenza, in presenza di un enorme flusso di detriti nucleari estranei. Anche se il nucleo desiderato nasce, assume elettroni dall'ambiente, diventa un vero atomo e, infine, immediatamente dietro il bersaglio entra in una reazione chimica per formare un nuovo composto - questo composto si troverà in dure condizioni di radiazione, in costante contatto con plasma causato dalla ionizzazione dura Il fatto che in queste condizioni sia generalmente possibile studiare una sorta di chimica dei transattinoidi fino al flerovio (elemento 114) è di per sé un grande risultato. Tuttavia, fino ad ora tutti i composti chimici che coinvolgono i transattinoidi erano molto semplici da un punto di vista chimico: alogenuri, ossidi e altri composti simili con un atomo pesante nel massimo stato di ossidazione. I composti chimici più fragili con legami chimici non banali vengono rapidamente distrutti in presenza di forti radiazioni. E tutto ciò, ahimè, rende difficile testare le proprietà chimiche dei transattinoidi.

L'altro giorno su una rivista Scienzaè stato pubblicato, segnando l'inizio della chimica transattinoide "non banale". Riporta la sintesi e lo studio sperimentale del composto Sg(CO) 6, seaborgio esacarbonile (Fig. 2). Inoltre, nella stessa configurazione e utilizzando gli stessi metodi, sono stati studiati anche i complessi esacarbonilici degli elementi omologhi seaborgio, Mo(CO) 6 e W(CO) 6, e gli isotopi a vita breve di molibdeno e tungsteno con un tempo di dimezzamento di diversi secondi o minuti.

Il clou principale di questo lavoro è un apparato sperimentale combinato che riunisce diversi progressi tecnici dell’ultimo decennio. Questa installazione supera il terzo dei problemi sopra menzionati: separa spazialmente l'area di sintesi dei nuclei superpesanti e l'area di ricerca fisico-chimica del composto risultante. Il suo aspetto generale è mostrato in Fig. 3. All'ingresso dell'installazione (da destra a sinistra sullo sfondo della figura), un fascio di nuclei interagisce con il bersaglio e genera un “cocktail” di nuclei secondari. I prodotti della reazione vengono deviati dal campo magnetico di un dipolo (elemento D nella figura), e in modi diversi per diversi rapporti di carica e massa dei nuclei. L'intensità del campo magnetico viene calcolata in modo tale che solo i nuclei studiati passino attraverso il sistema di lenti magnetiche (Q), mentre i nuclei di fondo e il fascio originario vengono deviati. In sostanza, questa tecnica replica la ben nota spettrometria di massa applicata ai nuclei.

Nella fase successiva, i nuclei separati (Sg, Mo o W) entrano nella camera RTC, attraverso la quale viene soffiata una miscela di gas composta da elio e monossido di carbonio. Un punto importante: entrando nella camera, i nuclei passano attraverso una finestra di mylar di spessore rigorosamente definito. Smorza l'energia cinetica dei nuclei caldi e consente loro di termalizzarsi (rallentare l'energia del movimento termico delle molecole) all'interno della camera a gas. Lì, i nuclei sono “vestiti di elettroni” e, entrando in una reazione chimica con il monossido di carbonio, formano un composto: un complesso carbonilico. Poiché il composto è volatile, viene trasferito con l'intero flusso di gas attraverso un capillare in Teflon da 10 metri alla seconda parte dell'impianto, uno speciale analizzatore COMPACT.

Il nome COMPACT sta per Multirivelatore Cryo-Online per la fisica e la chimica dei transattinoidi. Questa installazione è un'intera linea di 32 coppie di rilevatori a semiconduttore per la termocromatografia a gas di composti di elementi instabili. Lungo la linea si crea un forte gradiente di temperatura: ogni coppia di rilevatori ha la propria temperatura, da +30°C all'inizio della linea a −120°C alla sua fine. Ogni rivelatore è in grado di registrare le particelle α e β emesse dai nuclei durante il loro decadimento e di misurarne l'energia e il tempo di partenza con elevata precisione. Ciò è necessario per identificare i nuclei di seaborgio dalla loro caratteristica catena di decadimenti, in cui vengono emesse una dopo l'altra particelle alfa di determinate energie, e per non confondere questi rari eventi con processi di fondo.

L'analizzatore COMPACT funziona così. Quando la miscela di gas viene soffiata attraverso il righello, le molecole del complesso carbonilico del metallo pesante si depositano sulla superficie di un particolare rilevatore, dove vengono registrate dopo il decadimento radioattivo. Il numero del rivelatore in cui viene registrato il decadimento indica la temperatura alla quale l'assorbimento della molecola diventa energeticamente favorevole. Questa temperatura è determinata dalle caratteristiche fisico-chimiche del complesso carbonilico studiato: l'entalpia di adsorbimento. Ebbene, proprio questa caratteristica della materia, a sua volta, è prevista dai calcoli chimici, in cui gli effetti relativistici giocano un ruolo significativo. Pertanto, misurando il modo in cui Sg(CO) 6 , W(CO) 6 e Mo(CO) 6 si depositano nell'analizzatore COMPACT, è possibile verificare i calcoli teorici chimici e misurare l'entalpia di adsorbimento di queste specie.

I risultati di questo studio sono mostrati in Fig. 4. Ecco alcune caratteristiche di ciascuna delle 32 coppie di rilevatori. Il grafico in alto è semplicemente la distribuzione della temperatura lungo un righello. I grafici centrale e inferiore mostrano, infatti, i dati sperimentali stessi: la distribuzione dei decadimenti registrati dei nuclei di tungsteno-164 (al centro) e seaborgio-265 (in basso) attraverso i rivelatori. Qui, ovviamente, non ci sono abbastanza eventi con seaborgio: durante due settimane di irradiazione continua del bersaglio con un raggio intenso, ne sono stati registrati in totale 18. Tuttavia, è chiaramente visibile che non sono distribuiti uniformemente lungo la linea, ma più vicino alla sua estremità, nei rilevatori con numeri superiori a 20. Approssimativamente la stessa immagine è stata ottenuta modellando questo processo con l'entalpia di adsorbimento, calcolata abbastanza recentemente in un lavoro teorico solo per queste sostanze. Un quadro simile si osserva per i composti con un isotopo instabile di tungsteno e con isotopi di molibdeno (non sono mostrati nella figura): il massimo delle distribuzioni cade esattamente dove previsto dai calcoli teorici. Questa coincidenza dà ulteriore fiducia nel fatto che i moderni metodi di calcolo completamente relativistico della struttura degli atomi pesanti descrivano adeguatamente i dati sperimentali.

Infine, è utile dare una visione d’insieme di questa ricerca. Tipicamente, gli elementi superpesanti instabili interessano i fisici per il bene di nuove conoscenze nel campo della fisica nucleare. Tuttavia, poiché la natura ce lo permette, questi elementi possono essere utilizzati per un altro scopo: verificare quanto bene possiamo prevedere chimico proprietà di tali atomi. Questa conoscenza, a sua volta, non è necessaria in sé, ma come prova aggiuntiva dell'intera teoria moderna del calcolo delle strutture elettroniche degli atomi pesanti, tenendo conto degli effetti relativistici. E da qui seguono numerose applicazioni, dalla ricerca puramente applicata alla scienza fondamentale vera e propria. La chimica dei transattinoidi sottolinea ancora una volta quanto fortemente siano interconnessi i più diversi ambiti della fisica e delle discipline correlate.

Tutte le sostanze si dividono in semplici e complesse.

Sostanze semplici- Queste sono sostanze costituite da atomi di un elemento.

In alcune sostanze semplici gli atomi dello stesso elemento si combinano tra loro per formare molecole. Sostanze così semplici hanno struttura molecolare. Questi includono: , . Tutte queste sostanze sono costituite da molecole biatomiche. (Nota che i nomi delle sostanze semplici sono gli stessi dei nomi degli elementi!)

Altre sostanze semplici hanno struttura atomica, cioè sono costituiti da atomi tra i quali esistono determinati legami. Esempi di tali sostanze semplici sono tutte (, ecc.) e alcune (, ecc.). Non solo i nomi, ma anche le formule di queste semplici sostanze coincidono con i simboli degli elementi.

Esiste anche un gruppo di sostanze semplici chiamate. Questi includono: elio He, neon Ne, argon Ar, kripton Kr, xeno Xe, radon Rn. Queste sostanze semplici sono costituite da atomi non legati tra loro.

Ogni elemento forma almeno una sostanza semplice. Alcuni elementi possono formare non una, ma due o più sostanze semplici. Questo fenomeno è chiamato allotropia.

Allotropiaè il fenomeno della formazione di più sostanze semplici da parte di un elemento.

Diverse sostanze semplici formate dallo stesso elemento chimico sono chiamate modifiche allotropiche.

Le modifiche allotropiche possono differire l'una dall'altra nella composizione molecolare. Ad esempio, l'elemento ossigeno forma due sostanze semplici. Uno di questi è costituito da molecole biatomiche O 2 e ha lo stesso nome dell'elemento-. Un'altra sostanza semplice è costituita da molecole triatomiche O 3 e ha il suo nome: ozono.

L'ossigeno O 2 e l'ozono O 3 hanno proprietà fisiche e chimiche diverse.

Le modifiche allotropiche possono essere solidi che hanno diverse strutture cristalline. Un esempio sono le modifiche allotropiche del carbonio C: diamante e grafite.

Il numero di sostanze semplici conosciute (circa 400) è significativamente maggiore del numero di elementi chimici, poiché molti elementi possono formare due o più modifiche allotropiche.

Sostanze complesse- Queste sono sostanze costituite da atomi di diversi elementi.

Esempi di sostanze complesse: HCl, H 2 O, NaCl, CO 2, H 2 SO 4, ecc.

Le sostanze complesse sono spesso chiamate composti chimici. Nei composti chimici le proprietà delle sostanze semplici da cui si formano questi composti non vengono preservate. Le proprietà di una sostanza complessa differiscono dalle proprietà delle sostanze semplici da cui è formata.

Ad esempio, il cloruro di sodio NaCl può essere formato da sostanze semplici: sodio metallico Na e cloro gassoso Cl. Le proprietà fisiche e chimiche di NaCl differiscono dalle proprietà di Na e Cl 2.

In natura, di regola, non esistono sostanze pure, ma miscele di sostanze. Nelle attività pratiche utilizziamo solitamente anche miscele di sostanze. Qualsiasi miscela è composta da due o più sostanze chiamate componenti della miscela.

Ad esempio, l'aria è una miscela di diverse sostanze gassose: ossigeno O 2 (21% in volume), (78%), ecc. Le miscele sono soluzioni di molte sostanze, leghe di alcuni metalli, ecc.

Le miscele di sostanze sono omogenee (omogenee) ed eterogenee (eterogenee).

Miscele omogenee- si tratta di miscele in cui non esiste interfaccia tra i componenti.

Le miscele di gas (in particolare aria) e soluzioni liquide (ad esempio una soluzione di zucchero in acqua) sono omogenee.

Miscele eterogenee- Si tratta di miscele in cui i componenti sono separati da un'interfaccia.

Sono eterogenee le miscele di solidi (sabbia + polvere di gesso), le miscele di liquidi insolubili tra loro (acqua + olio), le miscele di liquidi e solidi insolubili in essa (acqua + gesso).

Le differenze più importanti tra miscele e composti chimici:

1. Nelle miscele le proprietà delle singole sostanze (componenti) vengono preservate.
2. La composizione delle miscele non è costante.

La classificazione delle sostanze inorganiche e la loro nomenclatura si basano sulla caratteristica più semplice e costante nel tempo - composizione chimica, che mostra gli atomi degli elementi che formano una data sostanza nel loro rapporto numerico. Se una sostanza è costituita da atomi di un elemento chimico, ad es. è la forma di esistenza di questo elemento in forma libera, allora è detto semplice sostanza; se la sostanza è composta da atomi di due o più elementi, allora si chiama sostanza complessa. Vengono solitamente chiamate tutte le sostanze semplici (eccetto quelle monoatomiche) e tutte le sostanze complesse composti chimici, poiché in essi gli atomi di uno o diversi elementi sono collegati tra loro da legami chimici.

La nomenclatura delle sostanze inorganiche è composta da formule e nomi. Formula chimica - rappresentazione della composizione di una sostanza utilizzando simboli di elementi chimici, indici numerici e altri segni. Nome chimico - immagine della composizione di una sostanza utilizzando una parola o un gruppo di parole. La costruzione delle formule chimiche e dei nomi è determinata dal sistema regole di nomenclatura.

I simboli e i nomi degli elementi chimici sono riportati nella tavola periodica degli elementi di D.I. Mendeleev. Gli elementi sono convenzionalmente suddivisi in metalli E non metalli . I non metalli comprendono tutti gli elementi del gruppo VIIIA (gas nobili) e del gruppo VIIA (alogeni), gli elementi del gruppo VIA (eccetto il polonio), gli elementi azoto, fosforo, arsenico (gruppo VA); carbonio, silicio (gruppo IVA); boro (gruppo IIIA), nonché idrogeno. I restanti elementi sono classificati come metalli.

Quando si compilano i nomi delle sostanze, vengono solitamente utilizzati i nomi russi degli elementi, ad esempio diossigeno, difluoruro di xeno, selenato di potassio. Tradizionalmente, per alcuni elementi, le radici dei nomi latini vengono introdotte in termini derivati:

Per esempio: carbonato, manganato, ossido, solfuro, silicato.

Titoli sostanze semplici sono costituiti da una parola: il nome di un elemento chimico con un prefisso numerico, ad esempio:

Vengono utilizzati i seguenti prefissi numerici:

Un numero indefinito è indicato da un prefisso numerico N- poli.

Per alcune sostanze semplici usano anche speciale nomi come O 3 - ozono, P 4 - fosforo bianco.

Formule chimiche sostanze complesse costituito dalla notazione elettropositivo(cationi condizionali e reali) e elettronegativo(anioni condizionali e reali), ad esempio CuSO 4 (qui Cu 2+ è un catione reale, SO 4 2 - è un anione reale) e PCl 3 (qui P +III è un catione condizionale, Cl -I è un anione condizionale).

Titoli sostanze complesse composto secondo le formule chimiche da destra a sinistra. Sono formati da due parole: i nomi delle componenti elettronegative (al caso nominativo) e delle componenti elettropositive (al caso genitivo), ad esempio:

CuSO 4 - solfato di rame(II).
PCl 3 - tricloruro di fosforo
LaCl 3 - cloruro di lantanio (III).
CO - monossido di carbonio

Il numero dei componenti elettropositivi ed elettronegativi nei nomi è indicato dai prefissi numerici sopra indicati (metodo universale), oppure dagli stati di ossidazione (se determinabili dalla formula) utilizzando i numeri romani tra parentesi (il segno più viene omesso). In alcuni casi, la carica degli ioni viene data (per cationi e anioni di composizione complessa), utilizzando numeri arabi con il segno appropriato.

I seguenti nomi speciali vengono utilizzati per cationi e anioni multielemento comuni:

H 2 F + - fluoronio	C 2 2 - - acetilenuro
H 3 O + - ossonio	CN - - cianuro
H 3 S + - solfonio	CNO - - fulminato
NH 4 + - ammonio	HF 2 - - idrodifluoruro
N 2 H 5 + - idrazinio(1+)	HO 2 - - idroperossido
N 2 H 6 + - idrazinio(2+)	HS - - idrosolfuro
NH 3 OH + - idrossilammina	N 3 - - azide
NO+ - nitrosile	NCS - - tiocianato
NO 2 + - nitroile	O 2 2 - - perossido
O 2 + - diossigenile	O 2 - - superossido
PH 4+ - fosfonio	O 3 - - ozonuro
VO2+ - vanadile	OCN - - cianato
UO 2+ - uranile	OH - - idrossido

Viene utilizzato anche per un piccolo numero di sostanze ben note speciale titoli:

1. Idrossidi acidi e basici. Sali

Gli idrossidi sono un tipo di sostanze complesse che contengono atomi di alcuni elementi E (eccetto fluoro e ossigeno) e gruppi ossidrile OH; formula generale degli idrossidi E(OH) N, Dove N= 1÷6. Forma degli idrossidi E(OH) N chiamato orto-forma; A N> 2 idrossido si possono trovare anche in meta-forma, che comprende, oltre agli atomi E e ai gruppi OH, gli atomi di ossigeno O, ad esempio E(OH) 3 e EO(OH), E(OH) 4 e E(OH) 6 ed EO 2 (OH) 2 .

Gli idrossidi sono divisi in due gruppi con proprietà chimiche opposte: idrossidi acidi e basici.

Idrossidi acidi contengono atomi di idrogeno, che possono essere sostituiti da atomi di metallo soggetti alla regola della valenza stechiometrica. La maggior parte degli idrossidi acidi si trovano in meta-formae gli atomi di idrogeno nelle formule degli idrossidi acidi hanno il primo posto, ad esempio H 2 SO 4, HNO 3 e H 2 CO 3, e non SO 2 (OH) 2, NO 2 (OH) e CO ( OH) 2. La formula generale degli idrossidi acidi è H X EO A, dove la componente elettronegativa EO e x - chiamato residuo acido. Se non tutti gli atomi di idrogeno vengono sostituiti da un metallo, rimangono come parte del residuo acido.

I nomi degli idrossidi acidi comuni sono costituiti da due parole: il nome proprio con la desinenza “aya” e la parola di gruppo “acido”. Ecco le formule e i nomi propri dei comuni idrossidi acidi e dei loro residui acidi (un trattino significa che l'idrossido non è noto in forma libera o in soluzione acquosa acida):

idrossido acido	residuo acido
HAsO 2 - metaarsenico	AsO 2 - - metaarsenite
H 3 AsO 3 - ortoarsenico	AsO 3 3 - - ortoarsenite
H 3 AsO 4 - arsenico	AsO 4 3 - - arseniato
	B 4 O 7 2 - - tetraborato
	ВiО 3 - - bismutato
HBrO - bromuro	BrO - - ipobromite
HBrO 3 - bromurato	BrO 3 - - bromato
H 2 CO 3 - carbone	CO 3 2 - - carbonato
HClO - ipocloroso	ClO- - ipoclorito
HClO 2 - cloruro	ClO2 - - clorite
HClO 3 - clorico	ClO3- - clorato
HClO4 - cloro	ClO4 - - perclorato
H2CrO4 - cromo	CrO 4 2 - - cromato
	ÍCrO 4 - - idrocromato
H 2 Cr 2 O 7 - dicromico	Cr 2 O 7 2 - - bicromato
	FeO42 - - ferrata
HIO 3 - iodio	IO3- - iodato
HIO 4 - metaiodio	IO4- - metaperiodato
H5IO6 - ortoiodio	IO 6 5 - - ortoperiodato
HMnO4 - manganese	MnO4- - permanganato
	MnO4 2 - - manganato
	MoO 4 2 - - molibdato
HNO2 - azotato	NO 2- - nitrito
HNO3 - azoto	NO 3 - - nitrato
HPO 3 - metafosforico	PO3- - metafosfato
H 3 PO 4 - ortofosforico	PO 4 3 - - ortofosfato
	ÍPO 4 2 - - idroortofosfato
	H2PO4 - - diidroatofosfato
H4P2O7 - difosforico	P2O74 - - difosfato
	ReO4 - - perrenato
	SO 3 2 - - solfito
	HSSO 3- - idrosolfito
H 2 SO 4 - solforico	SO 4 2 - - solfato
	HSSO4- - idrogeno solforato
H 2 S 2 O 7 - disolfuro	S2O72 - - disolfato
H 2 S 2 O 6 (O 2) - perossodisolfuro	S2O6 (O2)2 - - perossodisolfato
H 2 SO 3 S - tiosolfuro	SO 3 S 2 - - tiosolfato
H 2 SeO 3 - selenio	SeO 3 2 - - selenite
H 2 SeO 4 - selenio	SeO 4 2 - - selenato
H2SiO3 - metasilicio	SiO 3 2 - - metasilicato
H 4 SiO 4 - ortosilicio	SiO 4 4 - - ortosilicato
H 2 TeO 3 - tellurico	TeO 3 2 - - tellurite
H 2 TeO 4 - metatellurico	TeO 4 2 - - metatellurare
H6TeO6 - orthotellurico	TeO 6 6 - - orthotellurate
	VO 3 - - metavanadate
	VO4 3 - - orthovanadate
	WO 4 3 - - tungstato

Gli idrossidi acidi meno comuni sono denominati secondo le regole della nomenclatura per i composti complessi, ad esempio:

I nomi dei residui acidi vengono utilizzati per costruire i nomi dei sali.

Idrossidi basici contengono ioni idrossido, che possono essere sostituiti da residui acidi soggetti alla regola della valenza stechiometrica. Tutti gli idrossidi basici si trovano in orto-forma; la loro formula generale è M(OH) N, Dove N= 1,2 (meno spesso 3,4) e M N+ è un catione metallico. Esempi di formule e nomi di idrossidi basici:

La proprietà chimica più importante degli idrossidi basici e acidi è la loro interazione tra loro per formare sali ( Reazione di formazione del sale), Per esempio:

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

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

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

I sali sono un tipo di sostanze complesse che contengono cationi M N+ e residui acidi*.

Sali con formula generale M X(EO A)N chiamato media sali e sali con atomi di idrogeno non sostituiti - acido sali. Talvolta i sali contengono anche ioni idrossido e/o ossido; vengono chiamati tali sali principale sali. Ecco alcuni esempi e nomi di sali:

	Ortofosfato di calcio
	Ortofosfato di calcio diidrogeno
	Calcio idrogeno fosfato
	Carbonato di rame(II).
Cu2CO3(OH)2	Diidrossicarbonato di rame
	Nitrato di lantanio (III).
	Dinitrato di ossido di titanio

I sali acidi e basici possono essere convertiti in sali medi mediante reazione con l'idrossido basico e acido appropriato, ad esempio:

Ca(HSO4)2 + Ca(OH) = CaSO4 + 2H2O

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

Esistono anche sali contenenti due cationi diversi: vengono spesso chiamati sali doppi, Per esempio:

2. Ossidi acidi e basici

Ossidi E X DI A- prodotti di completa disidratazione degli idrossidi:

Idrossidi acidi (H 2 SO 4, H 2 CO 3) rispondono gli ossidi di acido(SO 3, CO 2) e idrossidi basici (NaOH, Ca(OH) 2) - di baseossidi(Na 2 O, CaO) e lo stato di ossidazione dell'elemento E non cambia quando si passa dall'idrossido all'ossido. Esempio di formule e nomi di ossidi:

Gli ossidi acidi e basici mantengono le proprietà di formazione del sale dei corrispondenti idrossidi quando interagiscono con idrossidi di proprietà opposte o tra loro:

N2O5 + 2NaOH = 2NaNO3 + H2O

3CaO + 2H 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 + 3 H 2 O

La2O3 + 3SO3 = La2(SO4)3

3. Ossidi e idrossidi anfoteri

Anfotericità idrossidi e ossidi - una proprietà chimica consistente nella formazione di due file di sali da parte loro, ad esempio, per idrossido di alluminio e ossido di alluminio:

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

Al2O3 + 3H2SO4 = Al2 (SO4)3 + 3H2O

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

Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O

Pertanto, l'idrossido e l'ossido di alluminio nelle reazioni (a) mostrano le proprietà principale idrossidi e ossidi, ad es. reagiscono con idrossidi acidi e ossido, formando il corrispondente sale - solfato di alluminio Al 2 (SO 4) 3, mentre nelle reazioni (b) presentano anche le proprietà acido idrossidi e ossidi, ad es. reagiscono con idrossido e ossido basici, formando un sale - sodio diossoalluminato (III) NaAlO 2. Nel primo caso, l'elemento alluminio presenta le proprietà di un metallo e fa parte del componente elettropositivo (Al 3+), nel secondo - la proprietà di un non metallo e fa parte del componente elettronegativo della formula del sale ( AlO2-).

Se queste reazioni avvengono in una soluzione acquosa, la composizione dei sali risultanti cambia, ma rimane la presenza di alluminio nel catione e nell'anione:

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

Al(OH)3 + NaOH = Na

Qui, gli ioni complessi 3+ - catione esaaquaalluminio (III), - - ione tetraidrossialluminato (III) sono evidenziati tra parentesi quadre.

Gli elementi che presentano proprietà metalliche e non metalliche nei composti sono chiamati anfoteri, questi includono elementi dei gruppi A della tavola periodica - Be, Al, Ga, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po, ecc., come così come la maggior parte degli elementi dei gruppi B: Cr, Mn, Fe, Zn, Cd, Au, ecc. Gli ossidi anfoteri sono chiamati allo stesso modo di quelli basici, ad esempio:

Gli idrossidi anfoteri (se lo stato di ossidazione dell'elemento supera + II) si possono trovare in orto- o (e) meta- modulo. Ecco alcuni esempi di idrossidi anfoteri:

Gli ossidi anfoteri non sempre corrispondono agli idrossidi anfoteri, poiché quando si cerca di ottenere questi ultimi si formano ossidi idrati, ad esempio:

Se un elemento anfotero in un composto presenta diversi stati di ossidazione, l'anfotericità dei corrispondenti ossidi e idrossidi (e, di conseguenza, l'anfotericità dell'elemento stesso) sarà espressa in modo diverso. Per gli stati di bassa ossidazione, gli idrossidi e gli ossidi hanno una predominanza di proprietà basiche e l'elemento stesso ha proprietà metalliche, quindi è quasi sempre incluso nella composizione dei cationi. Per stati di ossidazione elevati, al contrario, idrossidi e ossidi hanno una predominanza di proprietà acide e l'elemento stesso ha proprietà non metalliche, quindi è quasi sempre incluso nella composizione degli anioni. Pertanto, l'ossido e l'idrossido di manganese(II) hanno proprietà basiche dominanti e il manganese stesso fa parte dei cationi del tipo 2+, mentre l'ossido e l'idrossido di manganese(VII) hanno proprietà acide dominanti e il manganese stesso fa parte dei cationi MnO 4 - tipo anione. Agli idrossidi anfoteri con un'elevata predominanza di proprietà acide vengono assegnate formule e nomi basati sul modello degli idrossidi acidi, ad esempio HMn VII O 4 - acido manganese.

Pertanto, la divisione degli elementi in metalli e non metalli è condizionata; Tra gli elementi (Na, K, Ca, Ba, ecc.) con proprietà puramente metalliche e gli elementi (F, O, N, Cl, S, C, ecc.) con proprietà puramente non metalliche, esiste un folto gruppo di elementi con proprietà anfotere.

4. Composti binari

Un ampio tipo di sostanze complesse inorganiche sono composti binari. Questi includono, innanzitutto, tutti i composti a due elementi (ad eccezione degli ossidi basici, acidi e anfoteri), ad esempio H 2 O, KBr, H 2 S, Cs 2 (S 2), N 2 O, NH 3, HN 3, CaC2, SiH4. I componenti elettropositivi ed elettronegativi delle formule di questi composti includono singoli atomi o gruppi legati di atomi dello stesso elemento.

Le sostanze multielemento, nelle cui formule uno dei componenti contiene atomi non correlati di più elementi, nonché gruppi di atomi a elemento singolo o multielemento (eccetto idrossidi e sali), sono considerati composti binari, ad esempio 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). Pertanto, il CSO può essere rappresentato come un composto CS 2 in cui un atomo di zolfo è sostituito da un atomo di ossigeno.

I nomi dei composti binari sono costruiti secondo le consuete regole della nomenclatura, ad esempio:

OF 2 - bifluoruro di ossigeno	K 2 O 2 - perossido di potassio
HgCl 2 - cloruro di mercurio (II).	Na 2 S - solfuro di sodio
Hg 2 Cl 2 - dicloruro di dimercurio	Mg 3 N 2 - nitruro di magnesio
SBr 2 O - ossido di zolfo-dibromuro	NH 4 Br - bromuro di ammonio
N 2 O - ossido di diazoto	Pb(N 3) 2 - azide di piombo(II).
NO 2 - biossido di azoto	CaC 2 - acetilenide di calcio

Per alcuni composti binari vengono utilizzati nomi speciali, il cui elenco è stato fornito in precedenza.

Le proprietà chimiche dei composti binari sono piuttosto diverse, quindi sono spesso divisi in gruppi con il nome di anioni, ad es. vengono considerati separatamente alogenuri, calcogenuri, nitruri, carburi, idruri, ecc. Tra i composti binari ci sono anche quelli che hanno alcune caratteristiche di altri tipi di sostanze inorganiche. Pertanto, i composti CO, NO, NO 2 e (Fe II Fe 2 III) O 4, i cui nomi sono costruiti utilizzando la parola ossido, non possono essere classificati come ossidi (acidi, basici, anfoteri). Il monossido di carbonio CO, il monossido di azoto NO e il biossido di azoto NO 2 non hanno corrispondenti idrossidi acidi (sebbene questi ossidi siano formati da non metalli C e N), né formano sali i cui anioni includerebbero atomi C II, N II e N IV. Doppio ossido (Fe II Fe 2 III) O 4 - diiron(III)-ferro(II) ossido, sebbene contenga atomi dell'elemento anfotero - ferro nel componente elettropositivo, ma in due diversi stati di ossidazione, a seguito dei quali , quando interagisce con gli idrossidi acidi, forma non uno, ma due sali diversi.

I composti binari come AgF, KBr, Na 2 S, Ba(HS) 2, NaCN, NH 4 Cl e Pb(N 3) 2 sono costituiti, come i sali, da cationi e anioni reali, motivo per cui sono chiamati simile al sale composti binari (o semplicemente sali). Possono essere considerati come prodotti della sostituzione degli atomi di idrogeno nei composti HF, HCl, HBr, H 2 S, HCN e HN 3. Questi ultimi in una soluzione acquosa hanno una funzione acida, e quindi le loro soluzioni sono chiamate acidi, ad esempio HF (acqua) - acido fluoridrico, H 2 S (acqua) - acido idrosolfuro. Essi però non appartengono alla categoria degli idrossidi acidi, ed i loro derivati ​​non appartengono ai sali nella classificazione delle sostanze inorganiche.

Il mondo che ci circonda è materiale. Esistono due tipi di materia: sostanza e campo. L'oggetto della chimica è una sostanza (inclusa l'influenza di vari campi sulla sostanza: suono, magnetico, elettromagnetico, ecc.)

La materia è tutto ciò che ha massa a riposo (cioè è caratterizzato dalla presenza di massa quando non è in movimento). Quindi, sebbene la massa a riposo di un elettrone (la massa di un elettrone immobile) sia molto piccola - circa 10 -27 g, anche un elettrone è materia.

La sostanza esiste in tre stati di aggregazione: gassoso, liquido e solido. Esiste un altro stato della materia: il plasma (ad esempio, tuoni e fulmini globulari contengono plasma), ma nei corsi scolastici la chimica del plasma non viene quasi considerata.

Le sostanze possono essere pure, purissime (necessarie, ad esempio, per creare le fibre ottiche), possono contenere quantità notevoli di impurità, oppure possono essere miscele.

Tutte le sostanze sono costituite da minuscole particelle chiamate atomi. Sostanze costituite da atomi dello stesso tipo(da atomi di un elemento), sono detti semplici(ad esempio carbone, ossigeno, azoto, argento, ecc.). Le sostanze che contengono atomi interconnessi di diversi elementi sono chiamate complesse.

Se una sostanza (ad esempio l'aria) contiene due o più sostanze semplici e i loro atomi non sono collegati tra loro, non viene chiamata sostanza complessa, ma una miscela di sostanze semplici. Il numero di sostanze semplici è relativamente piccolo (circa cinquecento), ma il numero di sostanze complesse è enorme. Ad oggi si conoscono decine di milioni di sostanze complesse diverse.

Trasformazioni chimiche

Le sostanze sono in grado di interagire tra loro e nascono nuove sostanze. Tali trasformazioni sono chiamate chimico. Ad esempio, una sostanza semplice, il carbone, interagisce (i chimici dicono che reagisce) con un'altra sostanza semplice, l'ossigeno, dando luogo alla formazione di una sostanza complessa, l'anidride carbonica, in cui gli atomi di carbonio e ossigeno sono interconnessi. Tali trasformazioni di una sostanza in un'altra sono chiamate chimiche. Le trasformazioni chimiche sono reazioni chimiche. Quindi, quando lo zucchero viene riscaldato nell'aria, una sostanza dolce complessa - il saccarosio (di cui è composto lo zucchero) - si trasforma in una sostanza semplice - carbone e una sostanza complessa - acqua.

La chimica studia la trasformazione di una sostanza in un'altra. Il compito della chimica è scoprire con quali sostanze una particolare sostanza può interagire (reagire) in determinate condizioni e cosa si forma. Inoltre è importante scoprire in quali condizioni può avvenire una particolare trasformazione e si può ottenere la sostanza desiderata.

Proprietà fisiche delle sostanze

Ogni sostanza è caratterizzata da un insieme di proprietà fisiche e chimiche. Le proprietà fisiche sono proprietà che possono essere caratterizzate utilizzando strumenti fisici. Ad esempio, utilizzando un termometro è possibile determinare i punti di fusione e di ebollizione dell'acqua. I metodi fisici possono essere utilizzati per caratterizzare la capacità di una sostanza di condurre corrente elettrica, determinare la densità della sostanza, la sua durezza, ecc. Durante i processi fisici, le sostanze rimangono invariate nella composizione.

Le proprietà fisiche delle sostanze si dividono in numerabili (quelle che possono essere caratterizzate mediante determinati strumenti fisici mediante numero, ad esempio indicando la densità, i punti di fusione e di ebollizione, solubilità in acqua, ecc.) e innumerevoli (quelle che non possono essere caratterizzate da numero o è molto difficile - come colore, odore, gusto, ecc.).

Proprietà chimiche delle sostanze

Le proprietà chimiche di una sostanza sono un insieme di informazioni su quali altre sostanze e in quali condizioni una determinata sostanza entra in interazioni chimiche. Il compito più importante della chimica è identificare le proprietà chimiche delle sostanze.

Le trasformazioni chimiche coinvolgono le particelle più piccole di sostanze: gli atomi. Durante le trasformazioni chimiche, da alcune sostanze si formano altre sostanze e le sostanze originali scompaiono e al loro posto si formano nuove sostanze (prodotti di reazione). UN atomi a tutti le trasformazioni chimiche vengono preservate. Si verifica il loro riarrangiamento; durante le trasformazioni chimiche, i vecchi legami tra gli atomi vengono distrutti e ne nascono di nuovi.

Elemento chimico

Il numero di sostanze diverse è enorme (e ognuna di esse ha il proprio insieme di proprietà fisiche e chimiche). Ci sono relativamente pochi atomi nel mondo materiale che ci circonda che differiscono tra loro nelle loro caratteristiche più importanti: circa un centinaio. Ogni tipo di atomo ha il proprio elemento chimico. Un elemento chimico è un insieme di atomi con caratteristiche uguali o simili. In natura si trovano circa 90 elementi chimici diversi. Ormai i fisici hanno imparato a creare nuovi tipi di atomi che non si trovano sulla Terra. Tali atomi (e, di conseguenza, tali elementi chimici) sono chiamati artificiali (in inglese - elementi artificiali). Finora sono stati sintetizzati più di due dozzine di elementi ottenuti artificialmente.

Ogni elemento ha un nome latino e un simbolo di una o due lettere. Nella letteratura chimica in lingua russa non esistono regole chiare per la pronuncia dei simboli degli elementi chimici. Alcuni lo pronunciano in questo modo: chiamano l'elemento in russo (simboli di sodio, magnesio, ecc.), Altri - in lettere latine (simboli di carbonio, fosforo, zolfo), altri - come suona il nome dell'elemento in latino (ferro, argento, oro, mercurio). Di solito pronunciamo il simbolo dell'elemento idrogeno H nel modo in cui questa lettera viene pronunciata in francese.

Nella tabella seguente è riportato un confronto tra le caratteristiche più importanti degli elementi chimici e delle sostanze semplici. Un elemento può corrispondere a più sostanze semplici (fenomeno dell'allotropia: carbonio, ossigeno, ecc.), o forse a una sola (argon e altri gas inerti).