Книга
Книга
СПРАВОЧНИКмолодогоЛАБОРАНТА-ХИМИКА
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .. • •3
Раздел 1. Сведения по общей химии 4
Атомные и молекулряиые массы 4
Стехиометрические законы 4
Общие сведения о химических элементах 5
Сведения о строении атома. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева 8
Физические свойства элементов *21
Раздел 2. Неорганические соединения«23
Основные классы неорганических соединений *23
Химические формулы. Природа и виды химической связи. Химические эквиваленты основных классов неорганических соединений. Химические уравнения 26
Номенклатура неорганическихсоединений........31
Способы получения и химические свойства основных классов неорганических соединений 34
Физические константы неорганическихвеществ......37
Технические и часто используемые названия некоторых неорганических веществ 50
Раздел 3. Органические соедииеиия .. . •51
Общая характеристика органических соединений 51
Классификация органических соединений 51
Номенклатура органических соединений 52
Физические константы важнейших органическихсоединений « *57
Углеводороды 73
Алициклические соединения (нафтены) . . 80
Ароматические углеводороды (арены) 81
Кислородсодержащие органические соединения 82
Альдегиды и кетоны . . . . 85
Карбоновые кислоты *88
Углеводы 89
Азотсодержащие органические соедииеиия 92
Гетероциклические соединения 96
Высокомолекулярные соединения (ВМС) .97
Раздел 4. Растворы . . , 101
Дисперсные системы. Истинные растворы 101
Способы выражения концентраций растворов 102
Приготовление раствора заданной процентной концентрации . .103
Растворимость некоторых веществ в воде при различных температурах Ю5
Растворимость неорганических соединений в органических растворителях 106
Взаимная растворимость жидкостей. . . . 108
Плотность водных растворов некоторых неорганических и органических веществ. Плотность олеума 108
Раздел 5. Растворы электролитов. Основы электрохимии . . .120
Степень и константа электролитической диссоциации . . . .120
Константы электролитической диссоциации кислот и оснований в водных растворах 122
Гидролиз солей 124
Растворимость и произведение растворимости некоторых малорастворимых веществ (при 25°С) 127
Водородный показатель. Шкала кислотности растворов . . . .128
Реакции окисления — восстановления. Важнейшие окислители и восстановители 130
Уравнение Нернста 133
Электрохимический ряд напряжений металлов 135
Раздел 6. Химический анализ иеоргаиических веществ.....136
Аналитическая классификация ионов. Систематический ход качественного анализа ♦,..136
Методы количественного анализа ....153
Титриметрический анализ 154
Гравиметрический анализ 177
Раздел 7. Анализ органических соединений 182
Элементный анализ органических соединений 182
Функциональный анализ органических соединений 187
Раздел 8. Технический анализ 190
Техническая документация, регламентирующая качество продукции 190
Отбор средней пробы 192
Ситовой анализ (определение тонины помола) 194
Анализ газов 195
Анализ горных пород, минералов и руд 195
Анализ воды 196
Анализ черных и цветных металлов и сплавов.......197
Диализ твердого топлива, нефти и нефтепродуктов 197
Анализ в производстве неорганических веществ 198
Анализ в производстве органических веществ .......198
Раздел 9. Сведения ио общей химической технологии . . . . .202
Сырье и энергетика химической промышленности 202
Производство металлов 208
Производство основныхиеоргаиических продуктов 210
Производство строительных материалов и изделий . . . .211
Производство основныхорганических продуктов 213
Химическая переработка топлива 214
Раздел Ю. Сведения по лабораторной практике . 218
Оборудование, основные правила и организация работы в химической лаборатории . . . .218
Основная лабораторная посуда и приборы 219
Нагревательные приборы 225
Правила хранения химических веществ 227
Газовые баллоны и работа с ними 229
Методы очистки и выделения химических соединений . . . .230
Определение простейших физическихконстант органических веществ 235
Основные правила техники безопасности в химической лаборатории.
Индивидуальные средствазащиты 237
Средства пожаротушения 241
Некоторые полезные рецепты 242
Литература . . 244
ББК 24
Т93
УДК 54
Одобрено Ученым советом Государственногокомитета СССР по профессионально-техническомуобразованию в качестве справочного пособиядля средних профессионально-технических училищ
Рецензенты: С. Т. Кумок, каид. техн, наук (Научно-исследовательский институт резиновых и латексных изделий); М. П. Урусова, преподаватель спецкурса СГПТУ № 127 Москвы
Тикунова И. В., Артеменко А. И., Малеванный В. А.
Т93 Справочник молодого лаборанта-химика. — М.:
Высш, шк., 1985. — 247 с., ил.
95 к.
Излагаются сведения по разлвчвым разделам химии. Подробно рассматриваются физико-химические методы анализа неорганических и органических соединений. Приводятся сведения о КИП н автоматических регуляторах. Материал об оборудовании химических лабораторий дай с учетом специализации учащихся.
Для учащихся профтехучилищ, а также может быть использован при подготовке рабочих яа производстве.
ББК 2454ББК 2454т 1801000000—426
ББК 24
54
ББК 24
54
052(01)—85 2-85
© Издательство «Высшая школа», 1985
ПРЕДИСЛОВИЕ
Совершенствование развитого социализма невозможно без широкого применения химии во всех отраслях народного хозяйства. На совещании в ЦК КПСС по вопросам ускорения научно-технического прогресса 11 июня 1985 г. говорилось о необходимости укрепления связи науки и техники, приближения их к нуждам общественного производства *.
Для подготовки квалифицированных рабочих в современных условиях необходимо широко использовать последние достижения науки и технического прогресса. Сегодня от молодого человека, вступающего в самостоятельную жизнь, — рабочего, техника, инженера— требуются самое современное образование, высокое интеллектуальное и физическое развитие, глубокое знание научно- технических н экономических основ производства, сознательное, творческое отношение к труду.
Все это имеет непосредственное отношение к подготовке в профтехучилищах специалистов среднего звена (лаборантов, техников и др.) для различных отраслей химической промышленности. Учащиеся профтехучилищ должны не только в совершенстве владеть практическими навыками, но и получить хорошую теоретическую подготовку. Например, для учащихся профтехучилищ, готовящих лаборантов химического анализа для химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности со сроком обучения 3 года, недостаточно знаний курса химии в объеме средней школы. В настоящее время создаются новые учебники и учебные пособия, программы, методика обучения перестраивается с учетом новых требований.
Цель настоящего пособия — помочь учащимся ориентироваться в большом объеме теоретического материала по различным разделам неорганической, органической и аналитической химии, электрохимии, общей химической технологии, лабораторной практике, технике безопасности в химическом производстве.
РАЗДЕЛ 1
СВЕДЕНИЯ ПО ОБЩЕЙ ХИМИИ
АТОМНЫЕ И МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МАССЫ
Атам — наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его химические свойства.
Молекула — наименьшая частица вещества, способная к самостоятельному существованию и обладающая химическими свойствами данного вещества.
Абсолютная атомная масса — истинная масса атома элемента, выраженная в граммах. Абсолютная масса атома углерода составляет 1,993-10"23 г, кислорода — 2,667-10-23 г, водорода — 1,674 X х 10 "24 г.
Относительная атомная масса — частное от деления абсолютной массы элемента на */12 абсолютной атомной массы изотопа углерода 12С (так называемую углеродную единицу — у. е.).
Относительная молекулярная масса — частное от деления абсолютной массы молекулы соединения на 1/12 абсолютной массы изотопа углерода 12С. Молекулярная масса химического соединения равна сумме атомных масс всех атомов, составляющих молекулу соединения.
Моль — количество вещества, содержащее столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов, электронов или других частиц), сколько их содержится в 12 г (точно) чистого изотопа 12С.
СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ
Закон сохранения массы вещества (М. В. Ломоносов, 1748): масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции.
Закон постоянства состава (Пруст, 1808): всякое чистое вещество независимо от способа его получения всегда имеет постоянный качественный и количественный состав.
Закон кратных отношений (Д. Дальтон, 1803): если два элемента образуют между собой несколько соединений, то массовые количества одного элемента, соединяющиеся с одним и тем же массовым количеством другого элемента, относятся между собой как небольшие целые числа.
В отдельных случаях закон кратных отношений не выполняется, например для соединений переменного состава, для веществ, молекулы которых состоят из большого числа атомов.
Закон эквивалентов (открыт в конце XVIII в.): вещества взаимодействуют между собой в количествах, пропорциональных их химическим эквивалентам. Химическим эквивалентом называется такое его количество, которое соединяется с единицей (точнее — с 1,008) массы водорода или замещает то же количество водорода в химических реакциях. Химический эквивалент не является постоянной величиной, он зависит от валентности элемента.
Эквивалентная масса (Э) — это масса одного эквивалента вещества (г/моль). Эквивалентная масса (Э) равна частному от деления атомной массы элемента (Л) на валентность элемента (В) в данном соединении: Э = A/В. Например, эквивалент серы в SO2 и SO3 соответственно равен 32/4 =8 и 32/6 = 5,33.
Закон простых объемных отношений, или «химический» закон (Гей-Люссак, 1808): объемы вступающих в реакцию газов относятся друг к другу, а также к объемам образующихся газообразных продуктов как небольшие целые числа.
Закон Авогадро (Авогадро, 1811): в равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул.
Из закона Авогадро вытекают два следствия. 1. 1 моль любого газа при одинаковых условиях занимает один и тот же объем. При нормальных условиях (давление 1,01325-106 Па, температура 0°С) этот объем равен 22,4 л. В этом объеме находится 6,023- 10м молекул газообразного вещества (число Авогадро). 2. Массы равных объемов двух газов, взятых при одинаковом давлении и температуре, относятся друг к другу как их молекулярные массы: т^тг = Ali/A42.
Отношение массы определенного объема одного газа к массе такого же объема другого газа (взятого при тех же условиях) называется плотностью первого газа по второму (обозначается буквой О). Тогда М^Мг =D и, следовательно, Мх = M2D, т. е. молекулярная масса газа равна его плотности по отношению к другому газу, умноженной на молекулярную массу второго газа. Обычно плотность газа определяют по отношению к водороду (DHJ или воздуху (Овоад): М = = 2,0158-Он, или М = 29-Овозд, где 2,0158 и 29 — соответственно молекулярные массы водорода и воздуха. (Так как воздух является смесью газов, то говорят о его средней молекулярной массе.)
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ
В табл. 1 даны названия (русские и латинские) элементов, порядковые номера их в периодической системе элементов Д. И. Менделеева, относительная атомная масса и год открытия. Атомные массы (с четырьмя значащими цифрами) приведены по Международной таблице 1977 г. Звездочкой обозначены искусственно полученные элементы, древн. — элемент, известный в глубокой древности, средн.— элемент открыт в средние века.
Название
Химический знак
Порядковый номер
Название
Химический знак
Порядковый номер
русское
латинское
Атомная масса
Год открытия
русское
латинское
Атомная масса
Год открытая
Азот Актиний Алюминий Америций Аргон Астат Барий Бериллий Берклий Бор Бром Ванадий Висмут Водород Вольфрам Гадолиний Галлий Гафний Гелин Германий Гольмий Диспрозий Европий Железо Золото Индий Иод Иридий Иттербий Иттрий Кадмий Калий Калифорний Кальций Кислород Кобальт Кремний Криптон Ксенон Кюрин Лантан Литий Лоуренсий Лютеций Магний Марганец Медь Менделевий Молибден Мышьяк Натрин Неодим Неон
Ni trogenium Actinium Aluminium Americium Argon Astatium Barium Beryllium Berkelium Borum Bromum Vanadium Bismuthum Hydrogenium Wolfram Gadolinium Gallium Hafnium Helium Germanium Holmium Dysprosium Europium Ferrum Aurum Indium lodum Iridium Ytterbium Yttrium Cadmium Kalium Californium Calcium Oxygenium Cobaltum Silicium Krypton Xenon Curium Lanthanum Lithium Lawrencium Lutetium Magnesium Manganum Cuprum Mendelevium Molybdenum Arsenicum Natrium Neodymium Neon
N Ac Al Am Ar At Ba Be Bk В Br V Bi H w Gd Ga Hf He Ge Ho Dy Ец Fe Au In I Ir Yb Y Cd К Cf Ca 0 Co Si Kr Xe Cm La Li Lr Lu Mg Mn Cu Md Mo As Na Nd Ne
7 89 13 95 18 85 56
4 97
5 35 23 83
1 74 64 31 72
2 32 67 66 63 26 79 49 53
77 70 39 48
19 98 20
8 27 14 36 54 96 57
3 103
71 12 25 29
101 42 33
11 60
10
14,01 (2271 26,98 [2431 39,95 [210]
137,3
9,012 [245] 10,81 79,90 50,94
209,0
1,008 183,9 157,3
69,72
178,5
4,003 72,59 164,9 162,5 152,0
55,85 197,0 114,8 126,9 192,2 173,0
88,9
112,4
39,10 [2511 40,08 16,00 58,93 28,09 83,80
131,3
[247]
138,9
6,94 [256] 175,0
24,3
54,94
63,54 [257] 95,94 74,92 22,99
144,2
20,18
1772 1899 1825 1944* 1894 1940* 1774 1797 1950* 1808 1826 1830 Средн. 1766 1781 1880 1875 1923 1868 1886 1879 1886 1901
Древи.
* 1863 1811 1804 1878 1794 1817 1807 1950* 1808 1774 1735 1823 1898 1898 1944 1839 1817 I960* 1907 1775 1774 Древн. 1955* 1778 Древа. 1807 1885 1898
Нептуний Никель Ниобий (Нобелий) Олово Осмий Палладий Платина Плутоний Полоний Празеодим Прометий Протактиний Радий Радон Рений Родий Ртуть Рубидий Рутений Самарий Свинец Селен Сера Серебро Скандий Стронций Сурьма Таллий Тантал Теллур Тербий Технеций Титан Торий Тулий Углерод Урай Фермий Фосфор Франций Фтор Хлор Хром Цезнй Циик Цирконий Эрбий Эйнштейний
Neptunium Niccolum Niobium Nobelium Stannum Osmium Palladium Platinum Plutonium Polonium Praseodymium Promethium Protactinium Radium Radon Rhenium Rhodium Hydrargyrum Rubidium Ruthenium Samarium Plumbum Selenium Sulfur Argentum Scandium Strontium Stibium Thallium Tantalum Tellurium Terbium Technetium Titanium Thorium Thul ium Carboneum Uranium Fermium Phosphorus Francium Fluorum Chlorum Chromium Cesium Zincum Zirconium Erbium Einsteinium
Np Ni Nb (No) Sn Os Pd Pt Pu Po Pr Pm Pa Ra Rn Re Rh Hg Rb Ru Sm Pb Se S Ag Sc Sr Sb T1 Ta Те Tb Tc Ti Th Tu C U Fm P Fr F Cl Cr Cs Zn Zr Er Es
93
28
41
102
50
76
46
78
94
84
59
61
91
88
86
75
45
80
37
44
62
82
34
16
47
21
38
51
81
73
52
65
43
22
90
69
6
92
100
15
87
9
17
24
55
30
40
68
99
237,0
58,70 92,91 [255]
118,7
190,2
106,4
195,1
[244] [209]
140,9 [145]
231,0
226,0
(222]
186,2 102,9
200,6
85,47
101,1
150,4
207,2
78,96 32,06
107,9
44,96
87,62
121,8
204,4
180,9
127,6
158,9
98,91
47,90
232,0
168,9
12,01
238,0 [257] 30,97 [223] 19.00 35,45 52,00
132,9
65,38 91,22
167,3 [254]
1940* 1751 1801 1958* Древн. 1803 1803 1738 1940* 1898 1885 1938 1917 1898 1900 1924 1803 Древн. ifel 1844 1879 Древн. 1817 Древн.
» 1879 1790 Древн. 1861 1802 1782 1843 1937 1791 1828 1879 Древн. 1789 1953* 1669 1939 1810 1774 1797 1860 Древн. 1789 1843 1953*
Таблица 1
Продолжение табл. 1
СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ АТОМА
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д. и. МЕНДЕЛЕЕВАЯдерная модель строения атома. Изотопы
По современным представлениям, атом состоит из положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена вся масса атома, и электронного облака, образованного движущимися вокруг ядра электронами. В состав ядра входят положительно заряженные протоны (масса 1,007276 у.е.; заряд 1,602-10~18 Кл) и нейтроны (масса 1,008665 у. е.; заряд отсутствует). Суммарное количество протонов и нейтронов равно массовому числу элемента. Силы, удерживающие протоны и нейтроны в ядре, называются ядерными. Так как атом в целом нейтрален, то суммарный заряд протонов (заряд ядра) равен суммарному заряду электронов. Заряд ядра атома равен порядковому номеру элемента в периодической системе элементов Д. И. Менделеева. Например, порядковый номер лития 3, следовательно, заряд ядра лития равен +3, число электронов в атоме также 3; или: массовое число лития равно 6, следовательно, в ядре лития имеются 3 нейтрона.
Атомы одного и того же элемента могут иметь различные массовые числа, так как нх ядра при равном числе протонов содержат разное число нейтронов. Атомы, имеющие одинаковый заряд ядра, но различные массовые числа, называются изотопами. Так, кислород имеет изотопы с массовыми числами 16, 17, 18, т. е. ^О, ^О, 1зО. В табл. 2 приведены некоторые стабильные изотопы.
Таблица 2. Некоторые стабильные изотопы
Порядковый номер элемента
Элемент
Массовое число
Порядковый номер элемента
Элемент
Массовое число
1
2
3
5
6
7
8
12
16
19
Водород Гелий Лит ий
Бор Углерод
Азот Кислород Магний
Сера
Калий
1,2
3: 4
6; 7
10: II
12; 13
14; 15
16; 18
24; 25. 26
32; 33; 34
39; 40; 41
26
29
37 47
56
57
63
78
80
82
Железо Медь Рубидий Серебро Барий
Лантан Европий Платина
Ртуть
Свинец
54;56;57;58
63; 65
85; 87
107: 109
130; 132; 134; 135;
136; 137; 138
138; 139
151; 153
190; 192; 194; 195;
196; 198
196; 198; 199; 200;
201; 202; 204
204; 206; 207; 208
Периодическая система элементов Д. И. Менделеева
Периодическая система химических элементов создана Д. И. Менделеевым в 1869 г. На с. 9 представлена периодическая система элементов в современном виде. Химические знаки элементов распо-
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА
= е
3 «1
X
OB X ж
ж
ж
• ♦
8S =
й;
X х
v ж «4
cu g
да t- «;
a-5
1
S
s:- 5 - CL
iS 6
2 £35 «5 aeg
•с'
«8
X 2j8
2
3
3 ■
а. ® в в
$1
л
5ii
5
S^
<N Т
о 5 О 2
AS
Si
^3
8'
5 2 2
32-
Оз £
S«J Ей Lu e
«1
■С *5
U
« S
® --
^е
5 2
*5 " о
и. *
*1
si
’L
OS £
*^1
3 5
<51
ск!
si
CD Г
3
ее
>
s5i
s 8
@ • X
LM1
W
>
Х2 о о 5 ®
“-5
о§
Вт я
Э
*1
Mg «А
8i
*йж
$
з|
12s'
ОС й
SB
s=
Ss $ - о
55
®T X ®ЛЛ a.
♦- < OS
W >
®2 о
ела
3 е
О ft
ci 5 СЛ5
3®
VS $
2 i
«Г
Я* = Z
^§
X
si
1
1
е
X
е<
b!-i
^|
oe a
>
°-8 ,8 И 2
ГВ ■
<N =
^s
*=3
» а в|
•О о a= 5
й! u
# Йк
Л 3
S|
в:
Sb i
се c
Л!
X
B5 $ is MJ"
821 si
>
А®.
СЛх Z
Я5
о!
8?-"
• ж о
i**i 5
egg
s
• — A =
я5
= 2
о е|
Ss§ л!
Ж
X *
ah
<81
3?I
<£i
QQ о
МВ
5Рх
£S «®- 5
яВ
V> 5
« X 05
S2
• 3 e» ".
5,-
W X
—J 5
1—5
е 5
ов'^’
* К
* X
«с $
e$ a.g
®5,x
о» 5 Z X
" ж
1 ей а
N о
М£ XS
е 2 N Q-
<3 s
1*5 i
3
§5
#2
<^£
"П-е Of
5 =
85
cSs
«К
si
• ж*
■ ем
«22
ее
Ш
»5 s5 =3ft
—
2^2
e»S
X ^1
Ss
к:
<33
«3
fie
ес ш
si
8!
cSi
sg
J
* s
^1
A «> X
2S
Ct?
8s 1
^?
3 3 ы
<Ы
со
Ю
се
г*
six
О 3
sis
ложены в клетках таблицы. В верхней части клетки указаны порядковые номера элементов; цифры, стоящие рядом с химическим знаком элемента, обозначают атомные массы (по данным 1977 г.). Атомные массы приведены по углеродной шкале. В квадратных скобках даны массовые числа наиболее устойчивых изотопов.
Периодическая система элементов имеет 7 периодов (горизонтальные ряды), из которых первый, второй и третий содержат по одному ряду элементов и называются малыми периодами, а четвертый, пятый, шестой и седьмой называются большими периодами. Четвертый, пятый и шестой периоды содержат по два ряда элементов, седьмой период — незаконченный. Все периоды, кроме первого, начинаются щелочными металлами и заканчиваются благородными газами. Большие периоды состоят из четных и нечетных рядов. В этих периодах наблюдается двойная периодичность: изменение свойств — в пределах четного ряда и отдельно — в пределах нечетного. Элемент № 57 (лантан) и следующие за ним 14 элементов сходны между собой по химическим свойствам, поэтому они объединены под названием «лантаноиды» и помещены в одну клетку. Элемент № 89 (актиний) и следующие за ним «актиноиды» также помещены в одну клетку.
В периодической системе восемь групп элементов (вертикальные ряды), в которых находятся сходные по химическим свойствам элементы. Каждая группа делится на две подгруппы — главную и побочную.
Расположение электронов в атоме
Электроны движутся с большой скоростью в пространстве вокруг ядра. Нельзя точно сказать, в какой точке этого пространства находится электрон в данный момент, можно говорить лишь о вероятности нахождения электрона на определенном расстоянии от ядра (рис. 1). Такое пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называется орбиталью.
Состояние электрона в атоме описывается четырьмя квантовыми числами. Первое квантовое число — главное (п) — характеризует
Рис. 1. Форма и ориентация электронных орбиталей: а — s-орбиталей; б— р-орбиталей; в — d-орбиталей
величину энергии электрона (его энергетический уровень) и принимает любое целочисленное значение от единицы до величины, соответствующей номеру периода, в котором находится данный элемент. Для обозначения энергетического уровня вместо цифр (1, 2, 3 и т. д.) используют также буквенные обозначения (К, L, М, N и т. д.).
Наименьшей энергией обладают электроны первого энергетического уровня (га = 1); они наиболее прочно связаны с ядром. Электроны последующих уровней (га = 2, 3 и т. д.) характеризуются большим запасом энергии.
Второе квантовое число — орбитальное (/) — описывает форму (симметрию) орбиталей и характеризует величину орбитального импульса движущегося электрона. Оно может принимать целочисленные значения от 0 до га— 1. Обычно для обозначения соответствующих, орбиталей применяют строчные буквы латинского алфавита: s (I = 0), р (I = 1), d (/ = 2), / (/ = 3). Форма и ориентация s-, р-, d-электронных орбиталей приведены на рис. 1. Электроны с различными орбитальными квантовыми числами (s-электроны, р-электроны и т. д.) отличаются различной энергией: их энергия тем больше, чем больше значение I. s-Электроны образуют s-подуровень, р-электроны — р-подуровень и т. д.
Третье квантовое число — магнитное (т^ — определяет пространственную ориентацию и число орбиталей на соответствующем подуровне. Оно принимает целочисленные значения от —I до +/. Для s-подуровня возможна одна орбиталь (гагг = 0), для р-подуровня— три 2р-орбитали: 2рж, 2ру, 2pz (пц = —1, 0, 4-1). для d-подуровня — пять орбиталей (/гаг = —2, —1, 0, 4-1, 4-2) и т. д.
Четвертое квантовое число — спиновое (ms) — характеризует вращение электрона вокруг собственной оси. В зависимости от направления вращения электрона спиновое число имеет два значения; 4-*/г и —Va- Направления вращения изображают в виде противоположно направленных стрелок (f) или (|).
Заполнение электронных слоев происходит в порядке увеличения сумм главного и орбитального квантовых чисел (га 4* 0- Так, сумма (га 4- 0 для электронов Sd-орбитали равна 3 4- 2 = 5, а для электронов 4 s-орбитали составляет 4 4*0 =4. Поэтому заполняется электронами вначале 45-орбиталь, а затем Bd-орбнталь (см. электронные конфигурации атомов элементов калия, кальция, скандия, титана). Сумма (га 4- Л Для электронов 4/-орбитали равна 4 4-3 = 7, что также больше суммы (га 4- 0 Для электронов 5s-, 5р- и 65-орбиталей. Поэтому заполняются 5s-, 5р- и 65-орбитали.
В атоме не может быть двух электронов, у которых были бы одинаковыми все четыре квантовых числа (принцип Паули). Это означает, что на одной орбитали, характеризующейся определенными значениями главного, орбитального и магнитного квантовых чисел, могут находиться лишь два электрона cm, = -f-Vg и —V2 (с анти параллельными спинами). Электроны с противоположно направленными спинами, но одинаковыми значениями остальных квантовых чисел называются спаренными или неподеленной электронной парой. Принцип Паули позволяет рассчитать максимальное число электронов на
Таблица 3. Электронные конфигурации атомов элементов
Оболочка
1
2
3
4
5
7
з"
Элемент
к
ь
м
N
0
р
Q
§
<
Орбиталь
Is
2s
ед
3$
Зр
3d
4s
4р
4d
41
5$
5р
ы
6s
6р
6d
7s
1
2 3
4
5 6
7 8
9
10
11
12
13 14
15
16 17
18
19 20 21
22
23
24
25
26 27 28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Циик Галлий Германий Мышьяк Селей Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Техиеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий
1 2 2 2
2 2 2
2 2
2 2
2 2 2 2 2 2 2
2 2
2 2
2 2 2 2 2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2 2 2 2 2 2 2
2 2
2 2
1
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
1
2
3
4
5
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
8
3
8
3
3
3
3
1 2 2 2 2 2
2 2
2 2 2 2 2
2 2 2 2 2
2 2
2 2
2 2 2
2
1 1
1 1
1 1
1 1 11 И 11 11
1
2
3 4
5
6
6
6
6
6
6
6
6
6 6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
8
3
3
3
3
3
3
3
1
2
3
5
5
6
7
8
10
10
10
10
10
10
10
10
1
2 2
2
2
1
2
2 2 2
1
2
2
2 2
2
2
2
2 2
2
2
2
2
2 2
2
2 2
2
1
2
3 4
5
6 6 6
6 6
6 6
6 6
6
6
6
6
1
2
4
5
5
7
8
10
10
10
1
2
2
2
1
1
2
1 1
1
2
Продолжение табл. 3
2 О
S 3 % g
Элемент
Оболочка
2
3 !
4
31
6
7
L
м 1
N 1
О|
p 1
Q
Орбиталь
1$
2s 2р
3$ Зр 3d
4s
4р
4d
4f
5s
5р
5d
sf
6S
6p
6d
7s
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
63
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
Индий Олово Сурьма Теллур Иод Ксенон Цезий Барий Лантаи Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европнй Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть Таллий Свинец Висмут Полоний Астат Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Урай Нептуний Плутоний Америций Кюрий
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2 2 2 2
2 2
2 2
2 2
2 2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
8 8
8 8 8
8 8
8 8 8
8
8
8 8 8
8 8 8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8 8
8
8 8 8
8 8
8
8 8
8
8
8
8
8
18 18 18
18 18 18 18 18 18
18 18 18 18 18
18 18
18 18 18
18 18 18 18 18 18
18 18 18 18
18 18 18 18 18 18 18
18 18 18 18
18 18 18 18 18 18 18
18
2 2
2
2
2
2
2
2
2 2
2 2
2 2
2 2
2
2
2
2
2 2
2
2
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3 3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3 4
5
6
7
7
9
10
11
12
13
14
14 14
2 2
2 2
2 2
2
2 2
2
2
2 2
2
2
2
2
2
2
2
2
2 2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2 2
2
2
2
2
2
2
2 2
2
1
2
3
4
5
6 6 6
6
6
6
6
6
6
6
6 6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6 6
6
6 6
6 6
6
6
6
6
6 6 6
1
1
1
2
3
4
5
6
7
9
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
2
3
4
6
7
7
1 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2 2
1 1
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2 2
2
1 2 3 4 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
1
2
1 1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
каждом энергетическом уровне и подуровне в атоме. Максимальное число электронов на подуровне вычисляется по формуле 2 (2/ + 1). В соответствии с этой формулой на одной s-орбитали может находиться не более двух электронов (Z = 0), на трех р-орбиталях — не более 6 (Z = 1), на пяти d-орбиталях — не более 10 (/ = 2), на семи Орбиталях — не более 14 электронов (/ = 3).
Число орбиталей для каждого значения п главного квантового числа равно его квадрату (и2). Общее число электронов, которое может находиться на энергетическом уровне, равно удвоенному квадрату главного квантового числа. Рассчитанное по этой формуле максимальное число электронов в /(-слое равно 2, в L-слое — 8, в М-слое 18 И т. д.
Распределение электронов по орбиталям называется электронной конфигурацией данного атома (табл. 3).
Свойства химических элементов и их соединенийв связи с положением в периодической системеэлементов Д. И. Менделеева
Химические свойства элементов и их соединений являются периодической функцией заряда ядра атома. С ростом заряда ядра, т. е. порядкового номера элемента, периодически меняются строение двух внешних электронных оболочек, радиусы атомов, радиусы и заряды ионов. Эти факторы определяют валентность элемента, его окислительно-восстановительную способность и кислотно-основную характеристику. Количество электронов на двух оболочках (предпоследний и наружный слои) приведено в табл. 4, радиусы атомов — в табл. 5.
В периодах с возрастанием положительного заряда ядра радиусы атомов уменьшаются. В главных подгруппах в связи с ростом числа энергетических уровней радиусы атомов заметно увеличиваются, в
побочных подгруппах радиусы увеличиваются незначительно. Радиусы ионов (табл. 6) отличаются от радиусов атомов. Радиус положительно заряженных ионов меньше, чем радиус нейтрального атома, а отрицательно заряженных — больше.
Валентность
Положением элемента в таблице Д. И. Менделеева определяется его валентность — свойство атомов элемента образовывать химическую связь. Обычно номер группы указывает на число электронов, которые могут участвовать в образовании химической связи. Такие электроны называются валентными. Однако у элементов побочных подгрупп валентными являются электроны не только внешних, но и предпоследних уровней. В этом и состоит основное различие в свойствах элементов главных и побочных подгрупп. В табл. 7 приведены валентности, наиболее часто проявляемые элементами. Максимальная валентность, как правило, равна номеру группы.
Окислительно-восстановительная способность
Окислительно-восстановительные свойства элементов и их ионов определяются их способностью отдавать или присоединять электроны. Атомы или ионы, присоединяющие электроны, называются окислителями, а отдающие их — восстановителями.
Способность элемента к отдаче электронов определяется величиной энергии ионизации (табл. 8), а способность к присоединению электронов — величиной сродства атома к электрону (табл. 9).
Окислительно-восстановительные свойства элементов в большой степени зависят от количества электронов на внешней оболочке и радиуса атома или иона. Если на внешней оболочке находятся 1, 2 или 3 электрона, то элемент может быть только восстановителем — присоединение электронов для него практически невозможно (исключение составляют водород и бор). При наличии 4, 5, 6 или 7 внешних электронов возможно проявление и восстановительных, и окислительных свойств, т. е. в зависимости от условий реакции возможна либо отдача этих электронов, либо присоединение электронов до октета.
С уменьшением радиуса атома или иона увеличивается прочность связи электронов с ядром, что приводит к ослаблению восстановительной и усилению окислительной способности. Увеличение радиуса вызывает обратный эффект: усиливает восстановительную и уменьшает окислительную способность. В главных подгруппах наблюдается усиление восстановительных свойств элементов сверху вниз. В периодах с увеличением порядкового номера происходит ослабление восстановительных и усиление окислительных свойств. У элементов побочных групп незначительный рост радиуса при значительном увеличении заряда ядра приводит не к увеличению, а к уменьшению восстановительных свойств, т. е. к ослаблению активности металлов. Этим и объясняется иеактивность Au, Ag, W.
Кислотно-основная характеристика
Элемент или его соединения проявляют основные свойства, если его оксид с водой прямо или косвенно дает основание, а с кислотой образует соль. Если же оксид элемента с водой прямо нли косвенно образует кислоту, а со щелочью соль, то элемент и его соединения проявляют кислотные свойства. Некоторые элементы (Al, Cr, Zn и др.) амфотерны, т. е. их гидроксиды проявляют и основные и кислотные свойства.
Диссоциация соединений типа ЭОН может протекать по двум направлениям:
Э-|-О-^Н
I II
Преимущественное направление диссоциации, определяющее основной или кислотный характер соединения, зависит от положения Э в периодической системе. С ростом заряда и уменьшением радиуса ионов происходит ослабление основных и усиление кислотных свойств. Упрощенно представляя ионную связь (по Косселю) как результат перехода электрона от одного атома к другому, можно наглядно проследить эту зависимость на примере элементов третьего периода. Натрий и магний имеют малый заряд и сравнительно большой радиус; в молекулах NaOH и Mg(OH)2 ион водорода, имеющий малые размеры, связан с кислородом прочнее, чем ион металла, и диссоциация идет по типу 1, т. е. по типу основания.
Таблица 4. Количество электронов нз предюследчем .и наружном слоях
Период, ряд
Количество электронов
Примечание
пр едпоследьнй слой
наружный слой
2-й период, 11 ряд
2
Номер группы*
3-й период.
8
Номер группы
Ш ряд
4-й период.
8-^16
2
К и Сг иа наружном
IV ряд
слое имею» 1 электрон
V ряд
18
Номер группы
5-й период, VI рнд
8-И8
1
Sr, Y, Zr, Тс на наруж-
ном слое имеют 2 элект-
рона, у Pd — ноль элект-
ронов
VII ряд
18
Номер группы 2
Cs и Pt на наружном
6-й период,
8^-17
слое имеют 1 электрон
VIII ряд
IX ряд (ла и тано-
18
Номер группы
иды)
7-й период.
8^-10
2
Fr на наружном слое
X ряд
имеет 1 электрон
Актиноиды
Ю-»-9-»-8
2
* число злентронов равно номеру группы
При переходе к А1(ОН)3 в результате увеличения заряда металла и уменьшения радиуса его иона обе связи становятся равноценными и диссоциация идет по обеим связям. А1(ОН)3 — амфотерный электролит. По мере дальнейшего увеличения заряда Э и уменьшения его радиуса — от кремния к фосфору, сере и хлору — прочность связи Э—О растет, а прочность связи О—Н падает, и соединения диссоциируют как кислоты — по типу II.
Внутри подгрупп с увеличением порядкового номера происходит увеличение радиуса, что приводит к усилению основных и ослаблению кислотных свойств: в первой группе самое слабое основание LiOH, а самое сильное—FrOH.
Для элементов, проявляющих переменную валентность, влияние величины заряда выражается в следующей закономерности: в низшей валентности элемент характеризуется основными свойствами, а в высшей — кислотными. Например, Сг2+ дает типичное основание Сг(ОН)2; Сг(ОН)3 обладает амфотерными свойствами, а Сг6+ образует кислоту Н2СЮ4.
оТаблица 5. Радиусы атомов (А)
1 группа
H Группа
‘ П групи
IV груиЛй
V группа
VI группа
VII группа
VIII группа
у
и
V
и
V
SX
SX
2X
Sя
с ц
ОЧ
0м
О4
о ч
оч
ОК
О<
F-ГО
f-CO
1-со
го&
гоС.
ECCX
reex
гоex
соО.
<0о.
СОсх
Li 1,55
Be 1,13
Sc 1,64
Ti 1,46
V 1,27
Ст 1,27
Мп 1,30
Fe 1,26
Na 1,89
Mg 1,60
Y 1,81
Zr 1,60
Nb 1,39
Мо 1,39
Тс 1,36
Ru 1,34
К 2,36
Са 1,97
La 1,87
Hl 1,59
Та 1,40
W 1,40
Re 1,37
Os 1,35
Rb 2,48
Sr 2,15
Ac 2,03
C 0.77
N 0,71
О 0,66
Н 0,46
Со 1,25
Cs 2,68
Ba 2,21
В 0,91
Si 1 ,34
P 1,30
S 1,04
F 0,71
Rh 1,34
Fr 2,80
Ra 2,35
Al 1,43
Ge 1,39
As 1,48
Se 1,60
О 0,99
1г 1,35
Си 1,28
Zn 1,39
Ga 1,39
Sn 1,58
Sb 1,61
Те 1,70
Вг 1,14
Не 1,22
Ag 1 ,44
Cd 1,56
In 1,66
Pb 1,75
Bi 1,82
1 1,33
Ne 1,60
Au 1,44
Hg 1,60
Tl 1,71
Аг 1,92
Кг 1,98
Хе 2,18
о
Таблица 6. Радиусы иоиов (А)
1 группа
И
группа
Hi группа
IV группа
ИОН
радиус
ИОН
радиус
ион
радиус
ион
радиус
Be2*
0,34
В3*
0,20
С4*
0,20
Li*
0,68
Mg2*
0,74
Al3*
0,57
Si4*
0,39
Na*
0,98
Ca2*
1,04
Sc3*
0,83
TF*
0.64
К*
1,33
Sr2*
1,20
La3*
1,04
Zr4*
0,82
Rb*
1,49
Ba2*
1,38
Ce8*
1,02
Hf4*
0,82
Cs*
1,65
Zn2*
0,83
Ce4*
0,88
Th4*
0,95
Си*
0,98
Cd2*
0,99
Er3*
0,85
Ce4*
0,44
Си2*
0,80
Hg»
1.12
Ga3*
0,62
Sn4*
0,67
Ag*
0,83
In»*
0,92
Pb4*
0,86
Au*
1,37
Tl»*
1,05
Продолжение табл. 6
V группа
VI группа
VII группа
VIII группа
нои
радиус
ион
радиус
нон
радкус
НОЯ
радиус
№4
0,15
О’-
1,36
н-
1,36
Fe24
0,80
№-
1,48
S2-
1,82
F-
1,33
Fe34
0,67
Р&+
0,35
Se2-
1,98
а-
1,81
Со34
0,78
рз-
1,86
Se34
0,42
Вг-
1,96
Со24
0,64
As3"
1,91
Те2"
2,11
I-
2,20
Ni24
0,74
Sb3-
2,08
Те44
0,89
Мп24
0,91
Ru14
0,62
Bi3*"
1,20
Сг34
0,64
Мп44
0,52
Rh44
0,65
уб*
0,40
Мо44
0,68
Pd44
0,64
V44
0,60
W14
0,68
Os44
0,65
U44
0,89
1г44
0,65
Таблица 7. Валентности, наиболее часто проявляемые элементами
Элемент
Валент-
Элемент
Ва- ность
Элемент
Ва-
Элемент
Валентность
Азот
3,4,5
Индий
3
Неон
0
Скандий
3
Актиний
3
Иод
1,5,
Нептуний
4, 3,
Стронций
2
Алюминий
3
7
5, 6
Сурьма
3,5
Америций
3, 5,
Иридий
3,4
Никель
2,3
Таллий
1,3
6
Иттербий
3,2
Необий
5,3
Тантал
5
Аргон
0
Иттрий
3
Олово
2,4
Теллур
2, 4,
Астат
1,5
Кадмий
2
Осмий
8,4
6
Барий
2
Калий
1
Палладий
2,4
Тербнй
3
Бериллий
2
Калифорний
3
Платина
2,4
Технеций
7
Беркелий
3,4
Кальций
2
Плутоний
3, 4,
Титан
4,3
Бор
3
Кислород
2
5, 6
Торий
4
Бром
1,5
Кобальт
2,3
Полоний
2,4
Тулий
3
Ванадий
5, 3,
Кремний
4
Празеодим
3
Углерод
4,2
4
Криптон
0
Прометий
3
Урай
6,4
Висмут
3
Ксенон
0
Протакти-
Фосфор
3,5
Водород
1
Кюрий
3
НИЙ
5
Франций
1
Вольфрам
6
Лантан
3
Радий
2
Фтор
1
Гадолиний
3
Литий
1
Родой
2
Хлор
1,5,
Галлий
3
Лютеций
3
Рений
7,6,
7, 3
Гафний
4
Магний
2
4
Хром
3,6,
Гелий
0
Марганец
2, 4,
Родий
3,2
2
Германий
4
6, 7
Ртуть
2
Цезий
1
Гольмий
3
Медь
1,2
Рубидий
1
Церий
3,4
Диспрозий
3
Молибден
6,3,
Рутений
4,8
Цинк
2
Европий
3,2
4
Самарий
3,2
Цирконий
4
Железо
2,3
Мышьяк
3, 5
Свинец
2,4
Эрбий
3
Золото
3,1
Натрий
1
Селен
2, 4,
Неодим
3
6
Сера
2, 4,
Серебро
1
Энергия ионизации атомов
Энергией ионизации атома Е называется наименьшая энергия, необходимая для отрыва электрона от атома. Энергия отрыва от атома 1, 2 и 3-го электронов и т. д. последовательно возрастает (£\ < £2 < <Еа< ...).
Таблица 8. Энергия ионизации атомов
Порядковый номер элемента
Элемент
Энергия ноннзацин, эВ
E,
Е»
1
н
13,599
2
Не
24,588
54,418
3
Li
5,392
75,641
122,42
4
Be
9,323
18,211
153,85
217,66
5
В
8,298
25,156
37,92
259,30
6
С
11,260
24,383
47,87
64,48
7
N
14,534
29,602
47,43
77,45
8
О
13,618
35,118
54,89
77,39
9
F
17,423
34,987
62,65
87,23
10
Ne
21,565
41,080
63,50
97,16
И
Na
5,139
47,304
71,65
98,88
12
Mg
7,645
15,035
80,12
109,30
13
Al
5,986
18,828
28,44
119,96
14
Si
8,152
16,342
33,46
45,13
15
P
10,487
19,730
30,16
51,35
16
s
10,360
23,350
35,00
47,29
17
Cl
12,968
23,800
39,90
53,30
35
Br
11,840
21,800
35,90
47,30
53
1
10,451
19,100
33,00
42,00
Сродство атомов к электрону
Сродством к электрону называется энергетический эффект процесса присоединения электрона к нейтральному атому с образованием отрицательного иона.
Таблица 9. Сродство некоторых атомов к электрону
Порядковый номер элемента
Элемент
Число присоедн- нениых электро-
Сродство к электрону
Порядковый но- мер элемента
Элемент
Число прнсоеди- иенных электро-
Сродство к электрону
эВ
10-1» Дж
эВ
10-« Дж
1
н
1
0,75
1,2
11
Na
1
1.21
1,94
2
Не
1
—0,53
—0,85
12
Mg
1
-0,4
-0,60
3
Li
1
0,54
0,87
13
Al
1
0,09
0,14
4
Be
1
—0,60
-1,0
14
Si
1
2,00
3,20
5
В
1
0,30
0,5
15
P
1
0,90
1,40
6
С
1
2,10
3.4
16
S
1
1,04
1.67
4
—30,7
—49,2
2
—3,47
—5,36
7
N
1
—0,69
— 1,П
17
Cl
1
3,82
6,12
3
—23,7
—38,0
8
О
1
2,33
3,73
35
Br
1
3,54
5,67
2
—6,76
-10,83
9
F
1
3,62
5,80
53
1
1
3,23
5.17
10
Ne
1
—0,80
— 1,30
К
= 1
Z 1
< 1
5 1
и f
X 1
£ ।
О ОО
Z
Об со
а
о” и
О
5
3
ОО СО
ср
3 — а
СО Ш
о
>
со
сч
сч
$
Я —
СЧ и ОО со - сч
о
ОО — сч сч*
in
ас
<3
>
о® со
сл^
U
СО со
о —
2
Нсч‘
О ^оо
>
<0
Z со*
СС^
сч
ОО
>
СО СЧ
Z
8
CQ сч
>
ой- см
Об СЛ
сч
с £
СЛ -
со сч
X
£ о
=
о
<2-
сч сч
СЛ
5”.
>-
cS
%
о
* —*
<
=
со сч
Ой—
СО и
eg
N -
о
(Л
5 5
о
о
та — а
-
СО
О-сч
§
S
та — Z
s!
Об ё
и
<5
ОО со
X
3
Е
—
сч
со
ш
О
Таблица 10. Относительные электроотрицательности элементов
Электроотрицательность элементов
Электроотрицательность — это количественная характеристика способности атома в молекуле притягивать к себе электроны. Она равна полусумме энергии ионизации и сродства атома к электрону. Зависимость электроотрицательности от порядкового номера элемента носит периодический характер: электроотрицательность возрастает внутри периода и уменьшается внутри группы периодической системы элементов. На практике пользуются относительными значениями электроотрицательности (ОЭО), принимая за единицу электроотрицательность лития (табл. 10).
При образовании химической связи между атомами от величины ОЭО атомов зависит характер образующейся связи.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ
Ниже приводятся основные физические свойства элементов: плотность, температура плавления и температура кипения, твердость, растворимость в воде и различных химических реагентах.
Плотность, температура плавлении и температуракипении элементов
Обозначения и сокращения. Плотность (d) выражается в кг/м3 (для жидких и твердых тел). Верхний индекс указывает температуру в °C; при отсутствии специальных указаний имеется в виду комнатная температура. Плотность газов (обозначена звездочкой) отнесена к нормальному атмосферному давлению (1,01325-105 Па) и температуре 0°С и выражается в г/л. Т. пл. и т. кип. — температуры плавления и кипения приводятся в °C для нормального атмосферного давления или при давлениях в мегапаскалях (МПа), указанных в скобках (1 МПа = 9,8791 ат). Например, т. пл. 817<3-6> означает, что вещество плавится при температуре 817° С под давлением 3,6 МПа. Возг. — возгоняется.
Таблица 11. Плотность, температура плавления н температура кипения элементов
Элемент
г/-10-3
т. пл., Qc
Т. кип., °C
Элемент
акт*
Т. пл., °C
Т. кип., °C
Ag
10,49
960,8
2210
Ba
3,76
710
1640
А1
2,70
€60,1
2500
Be
1,82
1284
2970
Ат
11,70
Bi
9,80
271,3
1560
Аг
1,78*
— 189,4
— 185,8
Вг
3,12
—5,7
59
As
5,73
8|7<з, 6)
615 (возг.)
^алмаз, аморф.
3,51
1,8—2,1
3500
Au
^Крист
19,32
2,34
1063
2300
2947 '
2550
графит
2,26
(возг.)
Элемент
d-10-a
Т.пл., °C
T. кип., »c
Элемент
d-10-8
T. пл., °C
Са
1,54
851
1480
^бел
1,82
44,1
257
Cd
8,65
321
767
Ркрасн Pb Pd
2,20
593(ti6>
429..
Се а
6,77
3,21*
800
—101
2530
-34,1
11,34
12,02
327,4 1554
1745
2940
Со
8,90
1492
2900
Pr
6,76
940
3000
Сг
7,19
1890
2680
Pt
21'45
1769
~3800
Cs
1,90
28,5
688
Ra
5,00
960
1140
Си
8,90
1083
2543
Rb
1'53
38,5
705
F
1,69*
—219,6
—188,2
Re
20,90
3170
5870
Ре
7,87
1539
2870
Rh
12 Л4
1963
3700
Ga
5,90
29,8
2230
Rn
9,73*
—71
—61,9 4900 444,6 1635
Ge Н
5,36
0,09*
959 —259,4
2700
—252,7
Ru %омб Sb
12,20 2,07
2450
112,8
Не
0,18*
—272,2
—268,9
6,68
630,5
НГ
13,30
2230
5400
Sc
3,02
1539
2700
Hg
13,Ь5
—38,87
356,9
Se
4,7g
2,33
7,54
7,30
2,6q
16,6q
6,251251
217
685
In 1г I к Кг La
7,31
22,50
4,93 0,86
3,74*
6,15
156,4 2443 113,6
63,55 —157,2
920
2000 4380
184,3 776
—153,4 3470
Si Sm Sn Sr Ta
1420
1072
231,9 770
3015
2600 1670 2620 1380
5300
Li
0,53
180
1350
Те
449,8
990
Mg
1,74
651
1107
Th
11,7(25)
1750
4200
Мп
7,44
1250
2150
Ti
4,50
1668
3300
Mo
10,23
2622
4800
T1
11,85
304
1475
N
1,25*
—210
-195,8
U
I9,O4<25)
1130
3800
Na
0,97
97,7
890
V
5,96
1900
3400
Nb
8,60
2470
4840
W
19,30
3380
5680
Nd
7,00
1024
3200
Xe
5,85*
— 111,8
— 108,12
Ne
0,90*
—248,6
—245,9
Y
4,48
1525
2900
№
8,90
1453
2140
Zn
7,10
419,50
906,20
Np
19,50
640
—
Zr
6'45
1855
4340
О
1,43*
—218,8
—182,97
Os
22,60
3027
~5000
Сравнительная твердость элементов
Приводятся значения твердости некоторых элементов по условной десятибалльной шкале. Элементы расположены в порядке возрастающей твердости. Каждый из них наносит царапину предыдущему элементу и, в свою очередь, получает царапину от последующего.
Cs —0,2
Pb — 1,5
Cd —2,0
Ni-3,8
Cr —9,0
Rb —0,3
Ca — 1,5
Au—2,5
Pt —4,3
B —9,5
Na — 0.4
Sr— 1,8
Zn — 2,5
Fe —4,5
Салмаз — 10
K —0,5
Sn— 1,8
Ag-2.7
Mn —5,0
P —0 5
Mg —2,0
Al —2,9
Co —5,5
Li—0,6
S —2,0
Cu —3,0
Si —7,0
Растворимость некоторых элементов в воде
Приводятся значения растворимости химических элементов в воде при 20° С. Растворимость газов выражается в миллилитрах газа, приведенных к нормальным условиям, на 100 мл воды.
Азот — 1,60Аргон —3,80Водород — 1,82Гелий — 1,00Кислород — 3,10Азот — 1,60Аргон —3,80Водород — 1,82Гелий — 1,00Кислород — 3,10Криптон — 6,30
Азот — 1,60
Аргон —3,80
Водород — 1,82
Гелий — 1,00
Кислород — 3,10
Азот — 1,60
Аргон —3,80
Водород — 1,82
Гелий — 1,00
Кислород — 3,10
Ксенон— 12,80
Неон — 1,20 (10°С)
Радон — 23,80
Хлор — 230
Растворимость (в граммах на 100 г воды) жидкого брома — 3,60, иода — 0,029, фосфора — 0,0003. Бром и хлор, растворяясь в воде, химически взаимодействуют с ней.
Разлагают воду (в обычных условиях): барий, калий, кальций, лантан, литий, магний (разлагает воду очень медленно), натрий, радий, рубидий, стронций, фтор, цезий.
РАЗДЕЛ 2
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Все вещества делятся на простые и сложные. Простые вещества состоят из одного элемента, сложные — из двух элементов и более. Важнейшими классами неорганических соединений являются оксиды (окислы), гидроксиды (основания), кислоты и соли.
Оксиды — соединения элементов с кислородом. Они подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие. В свою очередь, солеобразующие оксиды подразделяются на основные, кислотные и амфотерные. Основные оксиды образуют соли при взаимодействии с кислотами илн кислотными оксидами. Кислотные оксиды образуют соль при взаимодействии с основаниями или основными оксидами. Амфотерные оксиды образуют соли при взаимодействии как с кислотами или кислотными оксидами, так и с основаниями или основными оксидами.
Гидроксиды — соединения, содержащие одну или несколько гидроксильных групп ОН. Гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов имеют явно выраженный основный характер, их называют щелочами. Гидроксиды других металлов являются слабыми основаниями, или амфотерными соединениями. Основания при электролитической диссоциации в качестве анионов образуют только гид- роксид-ионы.
Кислоты — соединения, которые при электролитической диссоциации в качестве катионов образуют только ионы водорода. По химиче-
скому составу различают кислоты бескислородные и кислородсодержащие.
Соли — продукты замещения атомов водорода в кислоте на металл, диссоциирующие в воде на катион металла и анион (кислотный остаток). Соли бывают средними, кислыми и основными. Средние соли — продукты полного замещения атомов водорода в кислоте на металл. Кислые соли — продукты неполного замещения. Основные соли — продукты неполного замещения гидроксильных групп гидроксидов на кислотный остаток. На схеме 1 показана взаимосвязь между основными классами кислородсодержащих неорганических соединений и приведены формулы отдельных представителей этих классов.
Эквивалент оксида равен сумме эквивалентов кислорода и элемента, входящего в состав оксида. Например, эквивалент Na2O равен сумме эквивалентов натрия и кислорода (23 + 8 = 31). Эквивалент оксида можно также вычислить, разделив молекулярную массу оксида на валентность элемента, умноженную на число атомов элемента в оксиде:
„62102
5Na,0— J.2-3: ЭА|,О, ~ 3 2 —17.
Эквивалент гидроксида равен сумме эквивалентов металла и гидроксила. Например, эквивалент NaOH равен сумме эквивалентов натрия и гидроксила (23 +17= 40). Эквивалент гидроксида можно также вычислить, разделив его молекулярную массу на валентность металла, входящего в состав основания (если в реакцию вступают все гидроксильные группы гидроксида): Экаон =40/1 =40; Эс^он), = = 74/2 = 37. Если же в реакции участвуют не все гидроксильные группы, то для определения эквивалента гидроксида необходимо молекулярную массу разделить на кислотность гидроксида, определяемую числом вступающих в реакцию гидроксильных групп: Си(ОН)2 + + НС1 =Си(ОН)а + Н2О; Э^он,, = 98/1 = 98.
Эквивалент кислоты равен сумме эквивалентов водорода и кислотного остатка. Например, эквивалент НО равен сумме эквивалентов водорода и хлора (1 + 35,5 = 36,5). Эквивалент кислоты можно также вычислить, разделив ее молекулярную массу иа основность кислоты, которая для данной реакция определяется числом атомов водорода, замещающихся на металл. Так, серная кислота в зависимости от условий реакции может выступать как одноосновная н двухосновная:
H2SO4 + NaOH = NaHSO4 + Н2О; 3HaSOi = 98/1= 98;
H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O; Э,,^ = 98/2 = 49.
Эквивалент соли вычисляют, разделив ее молекулярную массу на произведение числа атомов металла в молекуле соли на валентность металла:
58,5342
^Naci —1—58,5; ЭД11 (SOib — 2 3 —57.
Рис. 2. Шаростержневые модели и модели Стюарта—Бриглеба молекул воды (а), метана (б)Рис. 2. Шаростержневые модели и модели Стюарта—Бриглеба молекул воды (а), метана (б)
Рис. 2. Шаростержневые модели и модели Стюарта—Бриглеба молекул воды (а), метана (б)
Рис. 2. Шаростержневые модели и модели Стюарта—Бриглеба молекул воды (а), метана (б)
ХИМИЧЕСКИЕ ФОРМУЛЫ. ПРИРОДА И ВИДЫ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ. ХИМИЧЕСКИЕ ЭКВИВАЛЕНТЫ ОСНОВНЫХ КЛАССОВ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ. ХИМИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ
Химическими формулами пользуются для обозначения состава простых и сложных веществ. Химическая формула вещества показывает, из каких элементов состоит данное вещество и сколько атомов каждого элемента входит в состав его молекулы. Например, формула N2 показывает, что молекула азота состоит из 2 атомов азота; CaSO» — в молекуле сульфата кальция содержится 1 атом кальция, 1 атом серы и 4 атома кислорода. Зная химическую формулу вещества, можно определить его молекулярную массу, весовое и процентное отношение элементов, входящих в его состав. Химические формулы бывают эмпирическими, электронными, графическими и структурными.
Эмпирические формулы отражают только качественный и количественный состав молекул (НС1, А12О3). Если соединение образовано двумя неметаллами или неметаллом и металлом, то на первом месте в формуле ставят менее электроотрицательный элемент, например SO2, N2O6, MgO. В порядке исключения пишут NH3. В формулах ионных соединений на первом месте всегда помещают положительный ион: NaOH, СаС12, H2SO4. Индексы, стоящие справа от символа элемента, указывают число атомов (простых ионов) элемента или многоатомных ионов, содержащихся в молекуле. Эти индексы определяются зарядами ионов, входящих в состав молекулы. Молекула любого соединения электронейтральна, поэтому, для того чтобы правильно составить химическую формулу, необходимо индекс, равный заряду отрицательного иона, написать у символа положительного иона, и наоборот, например Mg3*(PO4)2 *
Электронные формулы состоят из символов элементов. Вокруг них точками обозначены электроны свободные и участвующие в образовании связи:
н :О: Н ; н: с н с: н
Графические формулы служат для более наглядного изображения химического соединения. При таком изображении символы элементов соединены черточками, изображающими связующие электронные пары. Количество черточек у каждого элемента равно его валентности в данном соединении. Графическая формула показывает после- довател ьност ь соеди нения атомов друг с другом в молекуле (табл. 12).
Таблица 12. Эмпирические и графические формулы неорганических соединений
Класс соединений
Эмпирическая формула
Графическая формула
Оксиды: кальция
натрия
СаО
Na2O
Ca=O Nax
алюминия
Гидроксиды: натрия
AI2O3
NaOH
/О
Na—OH
кальция
Са(ОН)2
ZO—H Ca<
X)—H
.0—H
алюминия
Al (OH)S
Al—0—H
Кислоты: соляная
HCl
H—Cl
H—Ov ,0
H—0/ ^0
серная
HaSO4
H-Ov
ортофосфориая
H3PO4
H—O^P=O
Соли:
средние:
карбонат натрия
Na2CO3
Na—Ox
)C=0 Na—О/
Ox /0
/ 7SC Al—0z ^0
сульфат алюминия
Al a (804)3
40 w°
0/^0
кислые:
A w°
гидросульфат натрия
NaHSO4
H—0^0
Класс соединений
Эмпирическая формула
Графическая формула
гидроортофосфат алюминия
А12(НРО4)з
Н—О—Р=О
/q//
Al— О—Р=О \О/| Н-о/
Са (ОН)С1А1 (ОН) SO4Са (ОН)С1А1 (ОН) SO4основные:
Са (ОН)С1
А1 (ОН) SO4
Са (ОН)С1
А1 (ОН) SO4
гидроксохлорид кальция
гидрокгосульфат алюминия
Однако графические формулы не отражают пространственного расположения атомов. С этой целью используют пространственные модели молекул: шаростержневые и масштабные модели Стюарта— Бриглеба (рис. 2).
Химическая связь между атомами осуществляется с помощью электронов.
Ионная (электровалентная, или гетерополярная^ связь возникает между атомами, которые сильно отличаются по электроотрицательности (см. табл. 10). Процесс образования этой связи состоит в передаче электрона от одного атома к другому. Отдавая электрон, атом превращается в катион, а второй атом, приобретая этот электрон, становится анионом. Образовавшиеся противоположно заряженные ионы связываются силами электростатического взаимодействия:
Na + :с 1: ► Na+ +: С1Г
Ионная связь отличается значительной полярностью.
Ковалентная (неэлектровалентная, или гомеополярная^ связь возникает между атомами, которые незначительно отличаются по электроотрицательности. Связь образуется за счет обобществления электронов (2, 4 или 6), принадлежащих обоим атомам до образования химической связи:
:С1« + xcj: *- : ci I ci:
Если связанные ковалентной связью атомы обладают одинаковой электроотрицательностью, то связь будет неполярной (Н2, Cl2, N2 и др). Если же один нз атомов обладает большей электроотрицательностью и в результате этого электронная плотность смещена в его сторону, то такая связь называется полярной (НС1, СО, NCN и др.).
Общая электронная пара при химическом взаимодействии 2 атомов образуется за счет имеющих антипараллельные спины неспаренных электронов. Например, в основном состоянии внешний электронный слой атома углерода имеет структуру
2?
Поэтому в невозбужденном состоянии атом углерода за счет двух не- спареиных электронов может образовывать две ковалентные связи. Однако в возбужденном атоме углерода один 2$-электрон переходит на 2р-орбиталь:
f
В этом случае атом углерода, находясь в возбужденном состоянии и имея 4 неспаренных электрона, образует 4 ковалентные связи. Возбужденное состояние характерно для любого элемента, для которого возможно разъединение спаренных электронов и перемещение их на близкую по энергии свободную орбиталь.
Ковалентная связь в отличие от ионной характеризуется направленностью в пространстве. Это означает, что образование ковалентных связей происходит не в любых направлениях пространства, а только в определенных, составляющих друг с другом углы, величина которых зависит от валентного состояния атома, т. е. оттипа гибридизации его атомных орбиталей. Прн образовании молекулы электронные орбитали меняют форму и вместо неравноценных s-, р-, d-орбиталей образуются равноценные гибридные. Число гибридных орбиталей равно числу орбиталей, участвующих в процессе гибридизации.
Тип гибридизации определяется природой и количеством участвующих в гибридизации орбиталей. Так, если в образовании гибридных орбиталей участвуют одна s- и одна /7-орбиталь, то образуются две s/7-гибридных орбитали. Если в гибридизации участвует одна s- и две р-орбитали, то говорят о $/?2-гибридизации и образовании трех $Р2-гибрндных орбиталей. Смешением одной s- и трех р-орбнталей образуются четыре 5/73-гибридных орбитали. При этом sp-гибридизация орбиталей встречается у атомов элементов II группы периодической
Рис. 3. Взаимное перекрывание орбиталей. Гибридные орбитали:Рис. 3. Взаимное перекрывание орбиталей. Гибридные орбитали:п — перекрывание s-орбиталей^ б—перекрывание $-, р-орбята- лей; в — перекрывание р-, р-орбиталей; е — sp-гибридиаа орбиталь; б — $р2-гибридные орбитали; е — ^-гибридные орбиталип — перекрывание s-орбиталей^ б—перекрывание $-, р-орбята- лей; в — перекрывание р-, р-орбиталей; е — sp-гибридиаа орбиталь; б — $р2-гибридные орбитали; е — ^-гибридные орбитали
Рис. 3. Взаимное перекрывание орбиталей. Гибридные орбитали:
Рис. 3. Взаимное перекрывание орбиталей. Гибридные орбитали:
п — перекрывание s-орбиталей^ б—перекрывание $-, р-орбята- лей; в — перекрывание р-, р-орбиталей; е — sp-гибридиаа орбиталь; б — $р2-гибридные орбитали; е — ^-гибридные орбитали
п — перекрывание s-орбиталей^ б—перекрывание $-, р-орбята- лей; в — перекрывание р-, р-орбиталей; е — sp-гибридиаа орбиталь; б — $р2-гибридные орбитали; е — ^-гибридные орбитали
системы элементов, з/Агибридизация характерна для элементов III группы, $р*-гибридизация — для соединений углерода.
На рис. 3 схематически изображено перекрывание s-орбиталей (a), s- и р-орбиталей (б), р-орбиталей (в) и приведены формы гибридных облаков.
Координационная связь — частный случай ковалентной связи. Эта связь возникает между атомами, один из которых имеет неподелен- ную электронную пару, а другой — возможность ее присоединения (электронный пробел):
Нh-n: + н*IнНh-n: + н*Iнннн—n: нн—n: н++
Н
h-n: + н*Iн
Н
h-n: + н*Iн
н
н
н—n: н
н—n: н
+
+
ион аммоняя
Атом, который обладает неподеленной парой электронов и отдает нх для образования новой химической связи, называется донором, а принимающий их атом — акцептором. Поэтому такую связь называют донорно-акцепторной (или семиполярной).
Водородная связь (Н-связь) возникает между атомами, имеющими свободную электронную пару, и водородом, который связан с другим атомом полярной ковалентной связью, например:
Y V Y•••• н—о: •■•■ н—о: •■■•н—о: ••••
Водородная связь играет важную роль во многих химических соединениях, химических и биологических процессах.
Химическим уравнением называется выражение химической реакции с помощью формул. Химическое уравнение реакции — это спо- 30
соб описания процесса, который дает представление о происшедших качественных и количественных изменениях, например:
2SO2 + О2 = 2SO$
12832160
Эта запись дает следующую информацию: оксид серы (IV) реагирует с кислородом с образованием оксида серы (VI); 2 моля оксида серы (IV), реагируя с 1 молем кислорода, дают 2 моля оксида серы (VI). 128 г оксида серы (IV), реагируя с 32 г кислорода, образуют 160 г оксида серы (VI).
Химическое уравнение составляется на основе закона сохранения массы; при записи уравнения реакции коэффициенты уравнения представляют собой наименьшие целые числа.
Способы написания уравнения реакции:
с помощью эмпирических формул: 2SO2 + О2 = 2SO3;
в ионной форме:
Ag+ + МОГ + Na* + С1 -► AgCl -f- Na+ + МОГ(в общем виде),
Ag+ + Cl- -* AgCl (в сокращенном виде).I
Все реакции можно разбить на несколько типов:
реакции присоединения (из двух и более веществ образуется одно): 2Са + О2 = 2СаО;
реакции разложения (из одного вещества образуется два или более веществ): СаСО3 = СаО + СО2;
реакции вытеснения (простое вещество реагирует со сложным с образованием двух новых веществ): Zn + H2S04 = ZnSO4 + Н2;
реакции двойного обмена (из двух сложных веществ образуются два новых вещества): AgNO3 + НО = AgCl + HNO3.
Возможна и другая классификация реакций — деление их на две группы:
реакции, протекающие без изменения степени окисления элементов, +2+4—2+2-2+4—2
например СаСО3 = СаО + СО2;
реакции, протекающие с изменением степени окисления элементов, О 0+4—2
например С + О2 = СО2.
НОМЕНКЛАТУРА НЕОРГАНИЧЕСКИХСОЕДИНЕНИЙ
Номенклатура неорганических соединений — это система рациональных названий сложных неорганических веществ. В 1959 г. Номенклатурная комиссия Международного союза чистой и прикладной химии (ИЮПАК) разработала принципы международной номенклатуры неорганических соединений. В СССР наряду с прави-
лами международной номенклатуры (МН) сохранилась и система названий по русской номенклатуре (РН).
Оксиды (окислы). Для наименования оксидов (окислов) в настоящее время используют в основном международную номенклатуру. Согласно этой номенклатуре, окислы называются оксидами. Для элементов переменной валентности в скобках римскими цифрами указывается валентность элемента в данном оксиде. Так, соединение MgO по МН называется оксидом магния, Си2О и СиО — соответственно оксидом меди(1) и оксидом меди(П), SO2 и 8О3 — соответственно оксидом серы(1У) и оксидом серы(У1). Соединения элементов с кислородом, содержащие анион О2 , называются пероксидами, например Н2О2 — пероксид водорода.
Гидроксиды (основания). Согласно международной номенклатуре, соединения, содержащие в своем составе гидроксильные группы, называются гидроксидами. В случае металлов переменной валентности в скобках указывают валентность металлов в данном гидроксиде, например Ре(ОН)2 — гидроксид железа(Н), Fe(OH)3 — гидроксид железа(Ш).
Кислоты. Для кислот применяется в основном русская номенклатура, а для наименования их анионов — международная. Согласно русской номенклатуре, названия бескислородных кислот образуются путем прибавления окончания -водородная к тому элементу, от которого образована кислота: НС1 — хлористоводородная, НВт — бромистоводородная. У кислородсодержащих кислот это окончание отсутствует: HNO3 — азотная, Н28О4 — серная.
Названия кислот, образованные одним и тем же элементом, различаются окончаниями: -ная, -овая (-евая) — в кислотах с большим содержанием кислорода (для высшей степени окисления элемента, образующего кислоту) и -истая, -оватая, -оватистая — в кислотах с меньшим содержанием кислорода (для низших степеней окисления элемента в убывающем порядке): НС1О4— хлорная кислота, НС1О3 — хлорноватая кислота, НСЮ2 — хлористая кислота, НС1О — хлорноватистая кислота.
Названия кислот, представляющие собой гидратные формы одного и того же ангидрида кислоты, ио с разным числом молекул воды, отличаются приставками: гидратная форма с наименьшим числом молекул воды — мета-, с наибольшим — орто-, например Р2О5 + Н2О= = 2НРО3 — метафосфорная кислота; Р2О5 + ЗН2О = Н3РО4 — ортофосфориая кислота.
Кислоты, содержащие свыше одного атома кислотообразующего элемента в одной и той же степени окисления, называются изополикислотами; число атомов этого элемента указывают русской или греческой приставкой, например Н4Р2О7 — дифосфориая кислота.
По международной номенклатуре названия бескислородных кислот образуются из названия кислотного остатка с окончанием -о и слова водород; НС1 — хлороводород, HI — иодоводород.
Соли. Для названия солей в настоящее время используется в основном международная номенклатура. По этой номенклатуре назва
ние соли складывается из названия металла и латинского названия кислотного остатка. При этом название соли бескислородной кислоты имеет окончание -ид, кислородсодержащей кислоты — -ат (в случае максимальной валентности кислотообразующего элемента) и -ит (в случае более низкой его валентности): соли азотной кислоты — нитраты, азотистой — нитриты, сернистой — сульфиты. Для солей, образованных металлами с переменной валентностью, последняя указывается в скобках: FeSO4 — сульфат железа(П).
Название кислых солей образуется путем добавления к названию аниона приставки гидро- (если необходимо, то с соответствующим числительным): КН2РО4 — дигидроортофосфат калия, К2НЮ4 — гидроортофосфат калия.
Названия основных солей образуются аналогичным образом путем добавления приставки гидроксо-; (СиОН)2СО3 — гидроксокар- бонат меди, Mg(OH)Cl — гидроксохлорид магния.
Формулы и названия двойных солей начинаются с катиона, имеющего более высокую степень окисленности: AIK(SO4)2- 12Н2О — алюминий-калий сульфат.
В табл. 13 приведены названия важнейших кислот и их средних (нормальных) солей.
Таблица 13. Номенклатура кислот и их средних солей
Кислота
Название
КИСЛОТЫ
средней соли
H3AsO4
мышьяковая, орто-
арсенаты, орто-
н3но3
борная, орто-
бораты, орто-
НВг
бромоводород
бромиды
НВгО,
бромноватая
броматы
HCN
циановодород
цианиды
Н2СОз
угольная
карбонаты
на
хлороводород
хлоряды
НСЮз
хлорноватая
хлораты
нею,
хлорная
перхлораты
Н8СгО4
хромовая
хроматы
Н?Сг2О;
двухромовая
дихроматы
HI
иодоводород
иодиды
Н1о3
йодноватая
нодаты
НМпО4
марганцовая
перманганаты
hno2
азотистая
нитриты
HNO,
азотная
нитраты
НРО3
Н3ГО4
фосфорная, мета- фосфориая, орто-
фосфаты, метафосфаты, орто-
Н4Р2о;
фосфорная, дву-
дифосфаты
сероводород
сульфиды
H2SVg
сернистая
сульфиты
На5Од
серная
сульфаты
HgSiOg
кремниевая
силикаты
способы ПОЛУЧЕНИЯ и ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАОСНОВНЫХ КЛАССОВ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
В табл. 14—17 приведены способы получения и химические свойства оксидов, гидроксидов, кислот и солей.
Таблица 14. Способы получения и химические свойства оксидов
Способы получения
Химические свойства
1. Взаимодействие простых веществ с кислородом:
Са + О2 = 2СаО
1. Взаимодействуют с водой с образованием гидроксидов или кислот:
Na2O+HaO = 2NaOH
Р2О5 + 3 Н2О = 2Н3РО4
2. Разложение оксидов: 4СгО3 = 2СгаО3 + ЗО2
2. Оксиды металлов взаимодействуют с кислотой с образованием солей (реагируют только основные и амфотерные оксиды): Na2O + H2SO4 = Na2SO4 4- Н2О 2А12О3 4- 6H2SO4 = 2A12(SO4)3 4- 4-6Н2О
3. Разложение гидроксидов: 2Са(ОН)2^ 2СаО + Н2О
3. Взаимодействуют с гидроксидами с образованием солей (реагируют только амфотерные и кислотные оксиды):
А1аО3 4- 2 NaOH = 2 Na А1О2 4- НаО
СО2 4- NaOH = NaHCO3
Разложение кислот: Н2СО3 =» НаО + соа
Разложение солей: CaCQg = СаО + О2
Основные оксиды взаимодействуют с кислотными с образованием солей:
3MgO4-PA = Mg3(PO4)2
Некоторые оксиды разлагаются с выделением металла и кислорода:
2HgO = 2Hg 4- О2
2AgaO = 4 Ag4-Oa
6. Взаимодействие кислот, обладающих окислительными свойствами, с ме- таллами и неметаллами:
Си 4- 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NOa +
+ 2HSO
C4-2H2SO4= CO2 + 2SOa +
+ 2HaO
Таблица 15. Способы получения и химические свойства гидроксидов
- -
Способы получения
Химические свойства
1, Взаимодействие активных металлов с воДой:
2Na 4- 2НаО = 2NaOH 4- Н2
Mg 4- 2НаО = Mg(OH)2 4- Н2
1. Гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов диссоциируют в вод вых растворах:
NaOH^Na+4-OH-
Ва(ОН)а =» ВаОН+ 4- ОН*
ВаОН+ =ь Ва2+ 4- ОН*
2. Взаимодействие оксидов щелочных и щелочно-земельиых металлов с
2. Взаимодействуют с кислотными оксидами с образованием солей:
водой:
СаО + Н2О = Са(ОН)2 Na2O 4- Н2О = 2NaOH
Mg(OH)2 4- СО2 = MgCOg 4~ Н2о
3. Взаимодействие солей с щелочами:
3. Взаимодействуют с кислотами (реакция нейтрализации):
Na2CO3 4- Ва(ОН)2 = 2NaOH 4- 4-ВаСО3
Са(ОН)2 4- HaSO4 = CaSO4 4- 2 Н2О
4. Электролиз водных растворов солей: NaCI я* Na+ 4- С1~ (в растворе в катодном пространстве накапливается
4. Щелочи взаимодействуют с кремнием и металлами (цинком, алюминием и др.) с выделением водорода:
NaOH)
2NaOH 4- Si 4- Н2О = Na2SiOg 4- 2Н2
Таблица 16. Способы получения и химические свойства кислот
Способы получения
Химические свойства
Взаимодействие кислотных оксидов с водой:
РА 4- Н2О = 2 НРО3
NA 4- Н2О = 2 HNO,
Окисление некоторых простых веществ:
Р4-5 HNOa4-2 Н2О =
= 3 Н3РО4 4- 5 NO
Взаимодействие солей (растворимых в воде) с кислотами (сильными или менее летучими, чем получаемая): NaNOg 4- H2SO4 = NaHSO4 4- HNO3
В растворах диссоциируют одноступенчато (одноосновные) или многоступенчато (многоосновные);
HNO3 Н+4-NO3
H2SO4 »Н*4- HSO4
HSO~ гьН+4-SOf
Кислоты, не обладающие окислительными свойствами, реагируют с металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода, с образованием солей и выделением водорода:
Mg 4- 2 HCI = MgCI2 4- Н2
35
Способы получения
Химические свойства
Бескислородные кислоты могут быть получены непосредственно из водорода и неметалла:
Н2Н-С12 = 2 НС1
H24-S = H2S
Водные растворы таких соединений являются кислотами
Кислоты, обладающие окислительными свойствами, реагируют с активными металлами, а также с некоторыми металлами, расположенными правее водорода в ряду напряжений. Прн этом вместо водорода образуется вода:
Си + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 4- 2Н2О
Взаимодействуют с оксидами металлов и гидроксидами:
СаО4-2 НС1 = СаС12 4-Н2О
Са(ОН)2 4- 2НС1 = СаС12 4- 2Н2О
Способы полученияСпособы полученияТаблица 17. Способы получения и химические свойства солей
Способы получения
Способы получения
Химические свойства
Взаимодействие металлов с неметаллами:
2Na4-Cl2 = 2NaCl
Взаимодействие металлов с кислотами:
Mg 4-H2SO4 = MgSO4 4-Н2
Взаимодействие кислот с основными оксидами:
H2SO4 4- СаО = CaSO4 + Н2О
Взаимодействие кислот с гидроксидами (реакция нейтрализации):
3 NaOH 4- Н3РО4 = NaaPO4 4- ЗН2О
Взаимодействие кислот с солями: Н2$О4 + ВаС12 = BaSO4 4- 2HCI
Взаимодействие двух солей: К2$О4 4- ВаС12 BaSO4 4- КС1
Взаимодействие основных и кислотных оксидов:
MgO 4- SiO2 = MgSiO3
Растворимые в воде соли, образованные сильными гидроксидами н сильными кислотами, диссоциируют по схеме NaCI ^ Na+ 4- Cl-
Растворимые в воде соли, образованные сильными гидроксидами и слабыми кислотами, слабыми гидроксидами и сильными кислотами, слабыми гидроксидами и слабыми кислотами, гидролизуются
В электрохимическом ряду напряжений каждый предыдущий металл вытесняет последующий из растворов их солей:
Zn 4- Hg(NO3)2 = Zn(NO3)2 4- Hg
Взаимодействуют с щелочами:
СаС124-2 NaOH = Са(ОН)2 4-2NaCI
Взаимодействуют с кислотами:
Ba (NO3) 2 4- H2SO4 = BaSO4 4- 2HNO3
Взаимодействуют друг с другом:
СаС12 4- К2СО3 - СаСО3 4- 2KCI
Способы получения
Химические свойства
Взаимодействие гидроксидов с кислотными оксидами:
Са(ОН) 2 4“ СО2 = СаСО3 4- Н2О
Взаимодействие металлов с солями (в растворе):
Ре + CuSO4 = FeSO4 4- Си
ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
В табл. 18 приводятся физические константы некоторых неорганических веществ. Формулы соединений размещены в таблице по алфавиту химических знаков элементов, которые стоят в начале формулы. Названия соединений даны преимущественно по международной номенклатуре, в некоторых случаях в скобках приведены их синонимы. Степень окисленности указана в скобках римскими цифрами.
Обозначения и сокращения. Мол. м. — молекулярная масса; d — плотность твердых и жидких веществ (при комнатной температуре) по отношению к массе воды при 4°С, плотность газов выражена в г/л (при 0°С и давлении 1,01325- 10ь Па); крист. — кристаллический, аморф. — аморфный; т. пл. и т. кип.—температуры плавления и кипения (°C) при давлении 1,01325-10* Па (в отдельных случаях при давлениях в МПа, указанных в скобках); разл. — разлагается, возг. — возгоняется, обезв. — обезвоживание гидрата. Если после «разл.», «возг.» или «обезв.» стоит цифра, то это значит, что вещество при данной температуре разлагается, возгоняется или обезвоживается; если цифра стоит перед «разл.» или «обезв.», то это означает, что при данной температуре вещество плавится или кипит и одновременно разлагается или обезвоживается. «Разл.», «возг.», «обезв.» без цифр означают, что при нагревании вещество разлагается, возгоняется или обезвоживается. Если вещесгво теряет Н2О, СОа и т. д. при нагревании, то перед числовым значением температуры стоит минус (—Н2О, —СО2). Безв. — безводный. Растворимость твердых и жидких веществ дана в граммах безводного вещества на 100 г воды, Для газов — преимущественно в миллилитрах на 100 г воды при температуре 20 и 100°С (иногда при температуре, указанной в скобках). Н. — нерастворимо, р. — растворимо, разл. — химически взаимодействует с растворителем, тр. р. — трудно растворимо, х. р. — хорошо растворимо, оо — смешивается с растворителем в любых соотношениях, коллоидн. — коллоидный раствор; орг. раств. — органические растворители. Приведены органические растворители, в которых данное вещество растворяется.
Ац. — ацетон, бз. — бензол, гл. — глицерин, сп. — этиловый спирт, мет. — метиловый спирт, э. — диэтиловый эфир, укс. к. — уксусная кислота.
Таблица 18. Физические константы некоторых неорганических веществ
Расхворкмость
Формула
Название
Мол. м.
d
Т. пл., °C
Т. кип.. °C
в
воде
в органическом со-
при 20°С|
при 1С0°С
единении
AgBr
бромид серебра
187,77
6,47
434
700, разл.
1 ■ 10~5
3,7-10-*
AgCN
цианид серебра
133,89
3,95
320, разл.
—
210"5
—
—
Ag2CO3
карбонат серебра
275,75
6,08
218, разл.
—
3,2- Ю"3
5-10-®
AgCl
хлорид серебра
143,32
5,56
455
1550
1,510-*
2, МО"3
AgF
фторид серебра
126,87
5,85
435
—
172,0
216(50’0
Agl
иодид серебра
234,77
5,67
552, разл.
разл.
3- Ю-’(ЗО’С)
3. Ю-,(60°С)
AgNOs
нитрат серебра
169,87
4,35
212
444, разл.
218
900
Э., СП.
Ag2O
оксид серебра
231,74
7,52
300, разл.
—
1.З-Ю"3
5,3-10-’(80°О
—-
Ag2S
сульфид серебра
247,80
7,20
825
разл,
1■10"5
—
—
Ag2SO4
сульфат серебра
311,79
5,46
660
1085, разл.
0,79
1,41
—
A1CI3
хлорид алюминия
133,34
2,47
190
180,7,
46
49, разл.
э. ,хл.
(0,25 МПа)
возг.
A1(NO3)3.9H2O
нитрат алюминия,
375,14
—
73,60
150, разл.
241(25’0
—
сп. ,а ц.
AlA
оксид алюминия
101,96
3,5—4,1
2050
2980
и.
н.
AI(OH)3
гидроксид алюминия
78,00
2,42
—н2о, 180—200 770, разл.
-2Н2О 300
н.
н.
A12(SO4)3
сульфат алюминия
342,14
2,71
37,2
89,1
A1K(SO4)2I2H2O
сульфат алюминия — калия (алюмокалиевые квасцы), гидрат
474,39
1,75
3,48 г/л
обезв.
11,4
х. р.
AsH3
гидрат мышьяка
77,95
—116
—62
20 мл
т. р.
As2O3
окснд мышьяка (III)
197,84
3,7—4,1
313
457,5
2,04(25’0
11,46
СП.
AuCh
хлорид золота (III)
303,33
3,90
200, разл.
265, возг.
68
х. р.
СП. , э.
BN
интрнд бора
24,82
2,34
—3000 Давл.
возг.
н.
и.
—
B2Oa
оксид бора крист.
69,62
1,84
465
I860
| ,|(0°о,
15,7, разл.
СП.
разл.
BaCO3
карбонат бария
197,36
4,30
1450, разл.
—
2I0-3
6.5-10-’
—
BaO2
хлорид бария
208,25
3,92
958
1830
35,7
58,5
—
Ва^°з)2
нитрат бария
261,35
3,24
592
разл.
9,2
34,4
—
оксид бария
153,34
5,72
1923
2000
3,5, разл.
90,8(80оС)
СП.
Ba(OH)2
гидроксид бария
171,35
4,5
408
> 1000, разл.
3,84
Ю1,4(80°С)
т.р. ,сп.
BaSO4
сульфат бария
233,40
4,5
1580
2,3-10—*
3,9-IO"*
BeCl2
хлорид бериллия
79,92
1,90
404
520
X. р.
х. Р.
СП. ,э.
BeO
оксид бериллия
25,01
3,03
2530
3900
2I0"6
BiCl3
хлорид висмута
315,34
4,75
230
440
разл.
разл.
СП, , э.
Вцмиз)з* bHgO
нитрат висмута, гидрат
485,0
2,83
>30, обезв.
—5Н2О, 80
разл.
разл.
ац.
BLO3 Bi(OH)a
оксид висмута
465,96
8,90
825
1890
и.
и.
гидроксид висмута
260,00
4,36
—Н2О, 100
-1,5Н ,0,400
1,4-10“*
co
оксид углерода (II) окснд углерода (IV)
28,01
1,250 г/л
—205
-192
2,3 мл
1,62 мл (50’Q
СП. ,бз.
CO2
44,01
1,977 г/л
-56,6
—78,5,
88,0
44 мл (50’0
сп. ,ац.
CaBr2
бромид кальция
(0,52 МПа)
ВОЗГ.
199,89
3,35
760
810
143
312(105’0
сп. ,ац.
CaC«
CaCNg
карбид кальция
64,10
2,22
1900—2300
—.
разл.
^
цианамид кальция
80,11
2,29
1300
1090, возг.
тр., р., разл
разл.
CaCU3
карбонат кальция
100,09
2,7
500, разл.
тр. р.
тр. р.
CaC|2
хлорид кальция
110,99
2,15
772
1600
74,5
159
сп, ,ац.
CaF„
CaH2
фторид кальция
78,08
3,18
1403
2500
1,6-IO"3
гидрид кальция
42,10
1,70
816(в токе Н2) разл.
>600, раз.
разл.
—
—
CaHPO4H2O
Ca(H2PO4)2-H2O
гидроортофосфат кальция, гидрат ди гидроортофосфат
172,09
2,31
—
0,02
7,5-102, разл.
—
252,08
2,22
—Н2О, 109
200, разл.
н.
разл.
Ca(NOg)2
кальция, гидрат
нитрат кальция
164,09
2,36
561
разл.
126
364
сп., ац,
CaO
оксид кальция
56,08
3,40
2580
2850
0,12, разл.
разл.
Ca(OH)2
Саз^°4)2
гидроксид кальция
74,08
2,24
—Н2О, 580
разл.
0,165
0,072
ортофосфат кальция
310,18
3,14
1670
—
и,
разл.
СЗоОд
сульфат кальция
136,15
2,96
1450
0,200
0,162
гл.
CaSO4-2H2O
сульфат кальция,
172,17
2,29—
1.5 Н2О,
—2Н2О, 163
0,241(0’0
0,222
—
CdCOa
гидрат
—2,33
128
карбонат кадмия
172,41
4,25
<360, разл
—
и.
н.
—
CdCl2
хлорид кадмия
183,31
4,10
568
968
114
150
СП.
Cd(NO3)2-4H2O
нитрат кадмия, гидрат
308,47
2,46
60
разл.
149
681
СП.
CdO
оксид кадмия
128,40
7,0(амф.'
>900, разл.
1813, возг.
тр- Р-
тр. р.
—
CdS
сульфид кадмия
144,46
8,1 крист
4,82
1750(10,0 МПа) 1135
возг.
1,310-*
коллоиди.
—
CdSO4
сульфат кадмия
208,46
4,70
77
58,4
CeCl3
хлорид церия (III)
246,48
3,92(0’Q
805
1730
100
разл.
сп., ац.
Формула
Название
Мол. м.
d
T. пл., °C
Т. кип., °C
Растворимость
в воде
в органическом соединении
при 20°С
при 100°С
СеО,
оксид церия (IV)
172,13
7,30
2700
Н.
н.
СЮ,
оксид хлора (IV)
67,45
3,09
-59
9.7
2000 мл
разл.
С0С03
г/л(11°С)
(4°С)
карбонат кобальта
118,95
4,13
разл.
—
Я.
н.
СоС1,
хлорид кобальта (11)
129,85
3,36
724
1049, возг.
53
106,2
сп., ац.
Co(NO3)3-6H3O
нитрат кобальта, гидрат
оксид кобальта (11)
291,03
1,87
—ЗН2О, 55
—
263(0°С)
х. р.
сп., ац.
СоО
74,93
5,7—6,7
1935
2800, разл.
н.
н.
CoSO4
сульфат кобальта
155,00
3,71
>700, разл.
—
36,2
38,5
сп., мет.
СгС13
хлорид хрома (II)
122,92
2,75
824
1330
х. р.
х. р.
СгС13
хлорид хрома (Ill)
158,38
2,76
1150 (Давл.)
возг.
Cr(NO3)3-9HaO
СГдОд
нитрат хрома, гидрат
400,15
—
38,5
-125,5, разл.
х. р.
х. р.
сп., ац.
оксид хрома (111)
152,00
5,20
1990; 2265
н.
н.
СгОз
оксид хрома (VI)
100,00
2,70
196
разл.
166,(15°С)
199
э., СП.
Cra(SO4)3- 18Н,0
КСг (SO4)3- 12Н3О
сульфат хрома, гидрат
716,43
1,86
— 12НаО, 100
120
разл.
СП.
сульфат хрома калия
499,43
1,83
—12НаО,
24,4 (25°С)
50
CsOH
(хромокалиевые квасцы), гидрат
<400
гидроксид цезия
149,91
3,68
272
—
385(15°С)
305,3(30гС)
СП.
CuBr
CuBr,
бромид меди (1)
143,45 (286,90)
4,72
504
1345
тр. р.
разл.
—
бромид меди (11)
223,35
4,71
498
900
126,8
131(50°С)
сп.,ац.
[Cu(OH)]2CO3
гидроксокарбонат
221,12
4,00
>200,
—
н.
разл.
CuCl
меди
разл.
хлорид меди (1)
99,0
3,50
430
1490
гр. р.
тр. р.
CuCl,
(хлористая медь)
хлорид меди (11)
134,45
3,10
630
993, разл.
73
120
сп., мет.
Cu(NO3)a-3HaO
(хлорная медь)
нитрат меди, гидрат оксид меди (I)
241,60
2,05
114,5
разл.
124,8
247,3
сп.
Cu,0
143,09
6,10
1235
1800, разл.
н.
н.
—
CuO
окснд меди (11)
79,55
6,40
н.
20,7
35,6
и.
77,0 205
CuSO4 CuSO4-5H2O
судьфат меди
сульфат меди (сернокислая медь), гидрат
159,61
249,69
3,60
2,29
200 'г
—4НаО, 110
650, разл.
—5Н3О, 150
мет. мет.
FeCl,
хлорид железа (11)
126,75
2,98
672
1012
62,6 91,9
н. н.
94,2 537
сп.,ац.
ЬеС!з
хлорид железа (111)
162,21
2,80
307
315
Fe(CO)6
пентакарбоиил железа
195,90
1,46
—21
105
СП. , э.
Fe4[Fe(CN)e]3
гекснциаиоферрат (11) железа (III)
859,27
170, разл.
разл.
СП., э.
Fe(NO3)3-9H2O
(берлинская лазурь) нитрат железа (III), гидрат
404,02
1,68
47,2
125, разл.
204(0°С)
537
сп., ац.
FeA
оксид железа (П. П1)
231,54
5,20
1550, разл.
и.
FeA
оксид железа (III)
159,70
5,1-5,4
1565
FeO
оксид железа (11)
71,85
5,7
1420
Fe(OH)3
гидрокеиджелеза (III)
106,87
3,4—3,9
—1,5НаО,
2',3-10-8
FeS
FeS, (пирит) FeSO4-7H2O
Ре^ЗОаз-ЭНзО
сульфид железа (II) дисульфид железа (11) сульфат железа (II), гидрат
сульфат железа (Ill), гидрат
87,91 119,97 278,01
562,04
4,84 5,00
1,90
2,10
500 1193 1171 64
обезв.
разл.
разл.
—7Н2О, 300
(18°С) гр. р. 5-10-4 33(0°С)
х.р.
149(50вС) разл»
ац.
FeSO4-(NH4)ISO4.
сульфат аммоиня же-
482,91
1,71
40, обезв.
— 12Н3О, 230
26,4
• 12H,0
леза (II) (соль Мора)
НзАаО4*0,5 H2U
ортомышьяковая кис-
150,95
2,0—2,5
35,5
—Н2О,
х.р.
х.р.
сп., гл.
H3BO3
лота, гидрат
160,0
бориая кислота, орто-
61,84
1,44
185, разл.
5
4Л 1
171 г (50°С)
гл., э.
HBr HCN
бромоводород
80,92
3,5 г/л
—88,5
—67
210 г(10°С)
циаиоводород
27,03
0,901 г/л
— 14
26
HC1 HC104
хлороводород хлорная кислота
36,47
100,47
1,64 г/л
1,76
— 114,2 —112
—85,1 39
62,1 г х.р.
х.р.
56,1 г (60°С)
сп., э.
HF
фтороводород
20,01
0,921 г/л
—87,2
19,5
Х.р. х.р.
HI
иодоводород
127,91
5,79 г/л
-50,9
—35,40
х ,р.
х.р.
СП.
HNO3
азотная кислота
63,01
1,51
- 41
86, разл.
H2O
H2O2
(вода)
пероксид водорода
18,02
34,02
1,00 1,45
0 0,43
100 ‘ 152
сп., мет.
СП., 9.
СП. , э.
H3Pu4
фосфорная кислота,
98,00
1,87
42,35
>200, разл.
х.р.
х.р.
орто-
Формула
Название
Мол. м.
d
Т. пл., °C
Т. кип., °C
Растворимость
в воде
в органическом соединении
при 20°С|
при 100°С
H2S
сероводород
34,09
1,54 г/л
—85,6
—60,7
258 мл
139 мл
СП.
H.SO4
серная кислота
98,07
1,83
10,37
336,5*,
СО
СО
63.,сп.
HgBr2
бромид ртути (11)
360,40
6,05
237
разл. 325
0,5
5
сп. .мет.
Hg(CN)2
цианид ртути (11)
252,65
4,00
320, разл.
—
9,3
54
сп., мет.
H^Cls
хлорид ртути (1)
472,09
7,15
400, возг.
2-10-*
1Ю-а(43°О
HgCI2
(каломель) хлорид ртути (11)
(сулема) иодид ртути (11)
271,50
5,42
280
301
6,6
58,3
СП. ,э.
Hgl2
454,40
6,27
259
354
тр.р.
тр.р.
9,
Hg(NO3)2-0,5H2O
нитрат ртути, гидрат
333,61
4,30
79
разл.
х.р.
х.р., разл.
ац.
HgO
оксид ртути (11)
216,59
11,14
500, разл.
5-IO"3
0,01
HgS(0)
сульфид ртути (11)
232,65
8,10
583,5,
ыо-3
—
—
HgSO4
сульфат ртути (11)
296,65
6,44
ВОЗГ. разл.
разл.
разл.
KBrO3
бромат калия
167,00
3,27
370, разл.
6,9
50
KBr
бромид калия
119,01
2,75
730
1380
65,8
104,8
СП. , гл.
KCN
цианид калия
65,11
1,52
635
—
71,0
122
гл । мет.
K2CO3
карбонат калия
38,21
2,43
891
разл.
111,7
155,7
KCI
хлорид калия
74,56
1,99
768, разл.
1406
34,6
56,7
гл.
KC193
хлорат калия
122,56
2,32
356
400, разл.
7,3
56,6
СП.
КяСгОд
хромат калия
194,21
2,73
968
63
79,2
K|pau7
K3[Fe(CN)e]
дихромат калия
294,18
2,69
398
>500, разл.
13
102
фторид калня гексациаиоферрат (111)
58,10
329,25
2,48
1,89
857 разл.
1500
96(25°Q 44
1500
77,5
ац.
K4[Fe(CN)e].3H2O
калия (красная кровяная соль)
гекса цианоферрат (11)
422,39
1,85
—ЗН2О, 70
разл.
27,8(12=0
90,6(96=0
ац.
KHCO3
калия (желтая кровяная соль), гидрат гидрокарбоиат калия
100,12
2,17
100, разл.
—
33,5
60(60=0
kh2po4
дигидроортофосфат ка-
136,10
2,34
252,6,
22,6
83,5(90=0
—
K2HPO4
ЛИЯ
гидр сюр гофосфатка-
174,18
разл. разл.
—.
100
х.р.
СП.
KHSO4
лия
гидросульфат калня
136,16
2,2—2,6
210
разл.
51,14
121,6
KI
иоднд калня
166,01
3,13
686
1323
144
206,4
сп., мет.
K1O3
иодат калия
214,01
3,90
560
разл.
8,13
32,3
—
KMnO4
перманганат калия
158,04
2,70
200, разл.
6,4
25(60=0
мет., ац.
kno2
нитрит калия
85,10
1,92
298
—
298
413
KNOg
нитрат калия
101,11
2,11
334
400, разл.
31,6
245
KOH
гидроксид калия (ед-
56,11
2,04
380
1324
112
178
СП.
K2O
кое кали) оксид калия
94,20
2,32
300, разл.
разл.
разл.
СП.
KgS
сульфид калия
110,26
1,80
840
—
х.р,, разл.
х.р., разл.
СП.,гл.
KSCN
роданид калия
97,18
1,89
177
500, разл.
217
670
сп.. ац.
K2SO3-2H2O
сульфит калия,гидрат
194,30
—
разл.
—
90, безв. (0=0 11,11
124, безв.
—
K2SO4 LiBr
сульфат калня
174,27
2,66
1069
>2000
24,1
бромид лития
86,86
3,47
549
1300
177
266
сп; ,ац.
Li.CO3 LiCl LiH
карбонат лития
73,89
2,11
735
разл.
1,33
0,72
—
хлорид лития гидрид лнтия
42,40
7,95
2,07
0,82
613
680
1382
850, разл.
78,5 разл.
127,5 разл.
сп. ,мет.
LiNO3
нитрат лития
68,95
2,38
252
>600, разл.
76,5
175(60=0
сп., ац.
LiOH
гидроксид лития
23,95
1,43
462
925, разл.
12,8
17,5
—
Li2SO4
сульфат лития
109,95
2,22
860
—
34,2
30,9
—
MgBr2
бромид магния
184.11
3,72
711
—
101
125
сп.,мет.
MgCO3
карбонат магния
84,31
2,98
300, разл.
—.
тр.р.
разл.
—•
MgCl2
хлорид магния
95,23
2,33
718
1412
54,5
73
сп. ,мет.
Mg(NO3)2.6H2O
нитрат магния, гидрат
256,41
1,46
95
—
73
137(90=0
СП.
MgO
оксид магния
40,32
3,58
2800
3600
6,4-10-*
3-10'3
Mg(°H)2
гидроксид магния
58,32
2,4
разл.
—
9 10-*
410-3
—
MgSO4
сульфат магния
120,36
2,66
1155, разл.
—
36
68
СП., гл.
MnCO3
карбонат марганца
114,95
3,13
разл.
6,5-IO'3
—
MnO2
хлорид марганца
125,85
2.98
650
1190
74
115
СП.
Mn(NO3)2-6H2O
нитрат марганца, гид-
287,05
1,82
25,80
разл.
132,3
х.р.
СП.
MnO
оксид марганца (11)
70,94
5,45
1785
_
н.
И.
—
6
формула
Название
Мол. м.
d
Т. пл.. °C
Т. кип., °C
Раствор имость
в воде
в органическом соедиие-
при 20°С
при 100’С
Мп3О3
оксид марганца (III)
157,87
4,5
1080, разл.
Н.
н.
МпО,
оксид марганца (IV)
86,94
5,03
535, разл.
—
Н.
и.
Miij/POJ 2 ■ 7Н3О
ортофосфат марганца,
480,87
амф.
—
—
тр. р.
—
укс. к.
гидрат
MnSO4
сульфат марганца
151,00
3,25
700
850, разл.
64
35
СП.
МоО3
оксид молибдена (VI)
143,95
4,5—4,7
795
1155
0,14
2,1(80°С)
—
MoS3
сульфид молибдена
160,06
4,8
1185
—■
И.
И.
—
NJW
гидразин, гидрат
50,06
1,03
—52
122
со
ОО
СП.
NHgOH.HCl
хлорид гидроксилам-
69,50
1,67
151
разл.
94,4
х.р.
СП.
мония
NH3
аммиак
17,03
0,771 г/л
—77,75
—33,35
51,1
7,4
СП., з.
NH4Br
бромид аммония
97,94
2,43
разл.
394, возг.
75,5
145,6
СП., э.
(NH4)SCOS
карбонат аммония
96,09
—
58, разл.
—
100(15сС)
разл.
—
nh4ci
хлорид аммония
53,50
1,53
338, возг.
35,7
77,3
СП.
(NH4)2CrO4
хромат аммония
152,09
1,92
180, разл.
—
40,5(30=0)
разл.
—
(nh^aa
дихромат аммония
252,06
2,15
185, разл.
—
35,6
155,6
СП,
NH4F
фторид аммония
37,04
1,32
возг.
—
82,6
разл.
СП.
(NH4)HCO3
гидрокарбоиат аммо-
79,06
1,58
36—60,
возг.
31,6
43(60=0), разл.
г
иия
разл.
(NH,)3HPO4
гидроортофосфат аммо-
132,07
1,62
разл.
разл.
69
106(70=0)
—
ИИЯ
nh4h2po4
дигидроортофосфат
115,03
1,80
190
37,4
173,2
—
аммония
nh4i
иодид аммония
144,94
2,51
разл.
возг.
172,3
250,3
сп., ац.
(NH4)3MoO4
молибдат аммония
196,01
2,27
разл.
—
разл.
разл.
—
nh4no3
нитрат аммония
80,04
1,73
169,6
210, разл.
178
1010
сп., мет.
nh4scn
роданид аммония
76,13
1,31
149,6
172, разл.
170
х. р.
сп . ,мет.
(NH4)3SO4
сульфат аммония
132,13
1,77
>350, разл.
—
75,4
103,3
NO
оксид азота (11)
30,01
1,34 г/л
—163,7
— 151,8
4,7 мл
2,63 мл
ац.,сп.
N,O
оксид азота (1)
44,01
1,98 г/л
—90,7
—88,5
130 мл(0=С)
57 мл(25°С)
СП. ,э.
NA
оксид азота (V)
108,01
1,64
32, возг., разл.
разл.
разл.
разл.
хл.
NO2 (или N3O4)
диоксид азота (IV)
46,01
1,49(0°С)
— 11,2
21,3, разл.
р. ,разл.
разл.
хл.
(92,02)
Na BO,
метаборат натрия
65,80
2,4
966
1434
25,4
125,2
Na8B4O,
тетраборат натрия
201,26
2,37
741
1575, разл.
2,6
52,5
Na3B4Or ЮН3О
тетраборат натрия
381,37
1,73
—5Н3О, 60
— ЮН3О, 400
2,5
39,1
9.
(бура), гидрат
NaBr
бромид натрия
102,89
3,21
750
1393
90,5
121
сп,, мет.
NaCN
цианид натрия
49,01
1,60
563,7
1496
58,2
х.р.
NaSCN
роданид натрия
81,08
_
287
—
139
х.р.
сп.
Na3CO3
карбонат натрия
105,99
2,53
851
разл.
21,5
45,5
NaCl
хлорид натрия
58.44
2,16
800
1440
36,0
39,1
гл.
NaClO3
хлорат натрия
106,44
2,49
255
разл.
100
204
мет., гл.
NaClO4
перхлорат натрия
122,44
—
482, разл.
201
330
сп. ,мет.
Na3Cr2O,2H2O
дихромат натрия,гидрат
298,04
2,50
320(безв.)
—2НаО, 100
180
433
Na3CrO4. l0H3O
хромат натрия, гидрат
342,15
1,48
—4Н2О, 20
—
х.р.
х.р.
NaF
фторид натрия
41,99
2,79
995
1700
4,2
5,0
NaHCO3
гидрокарбоиат натрия
84,01
2,20
—СО3, 160
—
9,6
16,4(60=0)
СП.,гл.
Na3HPO4- 12H3O
гидроортофосфат иат-
358,16
1,52
—5Н3О, 35,1
—12Н3О,
7,66
104,1
рия
100
NaH2PO4-2H3O
дигидроортофосфат
156,01
1.9
-1Н2О,
—2Н3О,
112
448
натрия
100
200
NaHS
гидросульфид натрии
56,06
1,79
350
—
х.р.
—.
СП.
NaHSO4
гидросульфат натрия
120,06
2,74
>315
разл.
28,6(0°С)
50
Nai
иоДнд натрия
149,89
3,67
661
1300
178,7
302
СП.,гл.
Na,MoO4
молибдат натрия
205,92
3,28
687
—
68
84
NaNHa
амид натрия
39,01
—
206
400, разл. 500
разл.
разл.
—
NaNO3
нитрит натрия
69,00
2,17
271
>320, разл.
84,5
163
э. ,мет.
NaNO3
нитрат натрия
85,00
2,26
306
380, разл.
87,5
180
Na2O2
пероксид натрия
77,98
2,5
460, разл.
—
разл.
разл.
NaOH
гидроксид иагрия
40,00
2,13
328
1378
109
347
СП.,гл.
Na3PO4.12H3O
ортофосфат натрия,
380,12
1,62
73,4
До200,обезв.
25,8
157(70=0)
гидрат
Na4P3O,
дифосфат натрия
265,90
2,50
880
—
6,2
40,26
NaPO3
метафосфат натрия
101,96
2,48
627,6
—
14
32,5
—
Na,S
сульфид натрия
78,04
1,86
920
—
19
57,3(90=0)
—
NaaSO3
сульфит натрия
126,05
2,63
разл.
26,9
26,6
Si Na2SO4
сульфат натрия
142,05
2,70
885
—
19,4
42,5
гл.
Формула
Название
Мол. м.
d
Т.пл.4°С
Т. кип.,°C
Растворимость
в воде
в органическом соединении
при 20°
при 100°С
Na2SO4- ЮН8О
сульфат натрия
(глауберова соль)
322,19
1,46
— ЮН2О, 32,4
—
х.р.
X. р.
—
Na2S2O3-5H2O
тиосульфат натрия (гипосульфит натрия)
248,17
1,73
45—50
100, обезв.
71 ,0
245
—
Na2SIO3
метасиликаг натрия
122,06
2,40
1088
—
Р.
92,3(90°С)
Na2WO4
вольфрамат натрия
293,83
4,18
698
—
72,4
97,2
Ni(CO)4
тетракарбонил никеля
170,74
1 ,32
—25
43; 180, разл.
0,018(9,8°С)
—
СП. ,э.
NiCl2
хлорид никеля
129,61
3,55
973—987, возг.
—
59,7(10°С)
87,6
СП.
Ni(NO3)2.6H2O
нитрат никеля, гидрат
290,80
2,05
56,7
НО, разл.;
—ЗН2О,95
238,5(0°С)
х.р.
СП.
№0
оксид никеля (11)
74,69
7,45
1990
—
н.
н.
Ni2O3- xH,O
оксид никеля (111)
—
4,83
600, разл.
—
н.
н.
—
Ni(OH)„ №SO4 "
гидроксид никеля (II)
92,71
4,1
разл.
—
тр. р.
тр. р.
—
сульфат никеля
154,76
3,68
-SO3, 840
—
38,3
77
—
PBr3
бромид фосфора (III)
270,69
2,85
—40,5
173,3
разл.
разл.
э.хл.
PBr5
бромид фосфора (V)
430,49
—
< 100, разл.
106, разл .
разл.
разл.
хл. ,CS2
PC13
хлорид фосфора (Ill)
137,33
1,56
-94
76
разл.
разл.
Э.ХЛ.
PCI 6
хлорид фосфора (V)
208,24
2,11
166,8 (да вл.)
159, возг.
разл.
разл.
СС14, cs2
PH3
фосфин
34,00
1,53 г/л
—133,5
—87,8
26 мл (17:С)
н.
СП.
CS2
Pls
иодид фосфора
411,69
4,18
61
разл.
разл.
разл.
P2O5 (или P4Ol0)
окснд фосфора (V) (фосфорный ангидрид)
141,94
2,39
569(Давл.)
359, возг.
разл.
разл.
POC13
оксохлорид фосфофора (V)
153,33
1,67
1,2
105
разл.
разл.
—
P9S5
PbBra
PbCrO4
сульфид фосфора (V)
222,29
2,03
290
514
разл.
разл.
—
бромид свинца
367,00
6,66
370
918
0,84
4,77
гл.
хромат свинца
323,22
6,12
844
разл.
4,3- 10-'
ТР.Р.
—
PbCL
хлорид свинца
278,12
5,85
501
956
0,99
3,34
PbF2
фторид свинца
245,21
8,24
855
1290
0,064
РЫг
нодид свинца
461,00
6,16
400
868
0,07
0,44
Pb NO3)2
нитрат свинца
331,20
4,53
470, разл.
—
52,2
127
мет.,пир.
PbO
оксид свинца (II) (глет)
223,21
9,4—9,6
888
1473
1,7-10-3
—
укс.к.
РЬзО4
оксид свинца (II, IV) (сурик)
685,60
9,1
500, разл.
—
н.
н.
укс.к.
PbO2
оксид свинца (IV), диоксид свинца
239,20
9,40
290, разл.
—
н.
н.
—
Pb(OH)2
гидроксид свинца
241,20
——
—Н2О, 145
—
1,5-I0"2
укс.к.
PbS
сульфид свинца
239,30
7,5
1114
1281
н.
н.
PbSO4
сульфат свинца
303,28
6,20
1000, разл.
—
4,110-3
5,7-10~3(50°С)
PbSiO3
мета-силикат свинца
283,30
6,50
766
н.
н.
RaCI2
хлорид радии
296,93
4,91
900
24,5
р.
Rb^cOg RbCl2
карбонат рубидия
230,94
^
740, разл.
—-
223
р.
СП.
хлорид рубидия
120,92
2,76
715
1383
91,2
138,9
RbNO3
нитрат рубидия
147,47
3,11
313
—
53,3
452
ац.
sf4
фторид серы (VI)
146,05
6,50 г/л
— 51 (давл.)
-64
тр.р.
—
СП.
SO2
оксид серы (IV), сернистый газ, сернистый ангидрид
64,06
2,93 г/л
-72,7
-10,1
11,5
2,1(90°С)
СП.
so3
оксид серы (VI), серный ангидрид
80,07
1,92
16,8
44,9
разл.
разл.
—
SO2C12
сульфурилхлорид, хлористый сульфурил
134,96
1 ,67
—54,1
69,1
разл.
разл.
бз. ,сп.
SOC12
тионилхлорид, хлористый тионнл
118,98
1 ,66
— 104,5
78,8
разл.
разл.
бз.,хл.
HSO3CI
хлорсульфоиовая кислота
116,52
1,77 (18°С)
—80,5
165, разл.
разл.
разл.
SbCl3
хлорид сурьмы (III)
228,11
3,14
73
223
931,5
ОО
СП.
SbC 1g
хлорид сурьмы (V)
299,02
2,34
4
140, разл.
разл.
разл.
—
Sb^Og
оксид сурьмы (Ш)
291,50
5,23—
5,74
656
1500
тр.р.
тр.р.
укс.к.
SbA
сульфид сурьмы (III) сульфид сурьмы (V)
339,68
4,64
547
—
1,7-Ю-4
разл.
Sb„S5
403,80
4,12
135, разл.
—
н.
и.
SeO2
оксид селена (IV)
110,96
3,95
340 (давл.)
337, возг.
264(22°С)
472(65СС)
сп. ,ац.
SiC
карбид креминя
40,10
3,20
3,22
>2700, разл
н.
И.
—
Формула
Название
Мол. м.
d
Т.пл. ,°С
Т, кнп., °C
Растворимость
в воде
в органическом соединении
при 20°С
при 100®С
S1CI4
хлорид кремния
169,90
1,48
—70 (давл.)
57,6
разл.
разл.
—
SiH4
силаи
32,12
1,44 г/л
— 185
— 111,8
разл.
разл.
—
SnCl2
хлорид олова (11)
189,60
3,95
247
623
83,9(0°С), разл.
269,8(15°С), разл.
сп.,э. ,ац.
SnCl4
хлорид олова (IV)
260,50
2,23
—32
114
р. ,разл.
разл.
9.
SnO2
оксид олова (IV)
150,69
6,95
1127, разл.
—
н.
и.
—
SnS2
сульфид олова (IV)
182,83
4,50
разл.
—
н.
н.
—
SnSO4
сульфат олова
214,77
—
360, разл.
—
19
18,1
—
SnBr2
бромид олова
247,43
5,12
215,5
620
85,9(0°С), разл.
222,5 разл.
СП.
SrCOg
карбонат стронция
147,63
3,70
1497
(6 МПа)
—СО2, 1340
1250
1.Ы0-»
0,065
SrCI2
хлорид стронция
158,53
3,05
873
—
53
100,8
—
Sr(NO3)2
нитрат стронция
211,63
2,99
570
—
70,5
100(90°С)
СП.
SrO
оксид стронция
103,62
4,70
2430
разл.
р.,разл.
р. ,разл.
—
SrSO4
сульфат стронция
183,68
3,96
1600
—
0,0114
0,0НЗ(95°С)
—
SrS
сульфид стронции
119,68
3,70
2000
921; 1100,
тр.р. ,разл.
разл.
СП.
ThCU
хлорид тория
373,85
4,59
770
разл.
X. р.
х. р.
сп.,э,
ThO2
оксид тория
264,02
9,87
3050
4400
н.
н.
—
T1C14
хлорид титана (IV)
189,71
1,73
-23
136,5
р.
разл.
СП.
TiO2
оксид титана (IV) (рутил)
7990
4,20
1640, разл.
—
н.
н.
_
T1CI
хлорид таллия (I)
239,82
7,00
430
806
0,3
2,38
—
T12O
оксид таллия (1)
424,74
—
300
1865, разл.
х. р.
х. р.
—
T12SO4
сульфат таллия (I)
504,80
6,77
632
разл.
4,9
18
—
UO2
оксид урана (IV)
270,03
10,82
-2800
н.
н.
—
UC14
хлорид урана (IV)
379,84
4,87
590
792
разл.
разл.
—
VA
оксид ванадия (111)
149,88
4,87
1970
3000
тр.р.
тр.р.
—
VA
оксид ванадия (V)
181,88
3,36
675
700, разл.
тр.р.
тр.р.
—
VCI4
хлорид ванадия (IV)
192,75
1,87
—25,7
152
разл.
разл.
СП. ,9.
W2C
карбид вольфрама
379,71
16,06
-2800
-6000
н.
н.
—
wo2
оксид вольфрама (IV)
215,95
12,11
1270
1700
н.
и.
—
wo3
оксид вольфрама (VI)
231,85
7,16
1473
1670
н.
и.
—
ZnCOs
карбонат цинка
125,37
4,44
—СО2, 300
—
тр.р.
—
—
ZnBr2
бромид цинка
225,21
4,20
392
702
447
672
СП. ,9.
ZnCI2
хлорид цинка
136,29
2,90
-315
733
368
614
СП. ,9.,
ZnF2
фторид цинка
103,38
4,84
872
1500
тр.р.
Р.
ац.
Zn(NO3)2-6H2O
нитрат цинка, гидрат
297,45
2,13
36,4
—6Н2О, 131
324,5
(безв. 117)
Р.
СП.
ZnO
оксид цинка
81,38
5,5—5,6
1800, возг.
—
тр.р.
—
—
Zn(OH)2
гидроксид цинка
99,40
3,051
125, разл.
—
тр.р.
—
—
ZnS
сульфид цинка
97,45
4—4,1
1830 (Давл.
1180, возг.
тр.р.
тр.р.
—
ZnSO4
сульфат цинка
161,45
3,74
740, разл.
—
53,8
60,6
—
гю2
оксид циркония
123,22
5,73
2700
—
и.
н,
—
4ь * 98,3%-на я Н2$О4.
ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЧАСТО ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ НАЗВАНИЯ НЕКОТОРЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Таблица 19
Название
Химическая формула
Аммиачная вода (нашатырный спирт) Барит (тяжелый шпат), минерал Белый мышьяк Белая сажа Бертолетова соль Бордосская жидкость
МН3 (водный раствор)
BaSO4
As2Og
п 510» • т Н»0
КС10з
Смесь водного раствора (0,5—1%) CuSO4 с известковым молоком (0,5 — 1 %)
Бура
Глет свинцовый Гипосульфит
Глауберова соль (мирабилит) Глинозем
Жавелева вода Жидкое стекло Золото сусальное Известковое молоко Известь гашеная (едкая) Известь жженая (негашеная) Известь иатроиная Каломель Карборунд
Каустик, сода каустическая
Киноварь
Квасцы алюмокалиевые
Криолит (минерал) Крон:
Na^B4Oy ЮН2О
Na2S2O3-5H2O
Na2SO4- ЮН2О aia
Раствор КСЮ и КС1 в воде
Na2SiO3 или K2SiO3
SnS2
Са(ОН)2 в избытке воды
Са(ОН)2
СаО
2CaO + NaOH
Hg2Cl2
SiC
NaOH
HgS
KA1(SO4)2-12H2O
AlF3-3NaF
желтый зеленый Купорос:
РЬСгО4 и ZnCrO4
Cr2O3
медный железный
Купоросное масло
Мел
Нитрующая смесь
Олеум
Поваренная соль
Силикагель
Сода питьевая (двууглекислая)
Сухой лед
Технический углерод
Угарный газ
Царская водка
Цементит
CuSO4-5H2O
FeSO4-7H2O
H2SO4(90,5 — 92,5)
CaCOs
Смесь конц. HNO3 и H2SO4 (1:2)
Раствор SO3 в конц. H2SO4
NaCl
SiO2
NaHCOg
CO2 в твердом состоянии
С
СО
Смесь HNO3 и НС1 (1:3)
Fe3C
РАЗДЕЛ 3
ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Органические соединения — это углеводороды и их многочисленные производные, в состав которых могут входить многие элементы периодической системы. Органические соединения обладают рядом характерных особенностей, которые отличают их от неорганических. Почти все они (за редким исключением) горючи, большинство из них не диссоциирует на иоиы, что обусловлено природой ковалентной связи— основной химической связи в органических веществах.
Среди органических соединений распространено явление изомерии. Оно заключается в том, что вещества, обладающие одинаковым составом и молекулярной массой, имеют различные физические и химические свойства, что обусловлено различием их строения. К таким соединениям, называемым изомерами, относятся, например, этиловый спирт СН3—СН2—ОН и диэтиловый эфир СН3—О—СН3.
КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Все органические соединения в зависимости от строения углеродной цепи (углеродного скелета) классифицируются следующим образом.
Ациклические соединения — соединения с открытой (незамкнутой) цепью углеродных атомов (прямой или разветвленной):
—с—С—С—С—С—С—с—с—с—с—с
I
с
Такие соединения называются также алифатическими соединениями или соединениями жирного ряда. Они могут быть предельными, или насыщенными (парафины, или алканы), и непредельными, или ненасыщенными, соединениями ряда этилена (олефины, или алкены) и ацетилена (алкины).
П. Циклические соединения — соединения, в которых углеродные атомы образуют циклы, делятся на:
Карбоциклические (изоциклические) — циклические соединения, образованные только углеродными атомами. Онн подразделяются на алициклические (нафтены) и ароматические соединения. Алициклические соединения могут быть насыщенными (циклоалканы, или циклопарафины) и ненасыщенными (циклоалкены, или циклоолефины).
Гетероциклические соединения — циклы, в состав которых кроме атомов углерода входят и другие атомы — гетероатомы (О, S, N и др.).
Родоначальником всех классов органических соединений являются углеводороды — наиболее простые органические соединения, состоящие из углерода и водорода.
Классы органических соединенийКлассы органических соединений—Гал (С1, Вг, F, I)—ОН-сно—Гал (С1, Вг, F, I)—ОН-сно—О—R—COOR —СООН —SH -SR—SO3H—NH2 =NH—CONH2—О—R—COOR —СООН —SH -SR—SO3H—NH2 =NH—CONH2—NOa—NO—NH—NHa-NH—NH-—N=N—: —N=N—NOa—NO—NH—NHa-NH—NH-—N=N—: —N=NСН3сн.-сн3СН3—С—СН2—СН3СН3—С—СН 2—СН3сн3-(:н=снаCHj гр иметклэталметаиСН(СНз)2 метилдиэтализопро- пилметаиметилзталенСН3сн.-сн3СН3—С—СН2—СН3СН3—С—СН 2—СН3сн3-(:н=снаCHj гр иметклэталметаиСН(СНз)2 метилдиэтализопро- пилметаиметилзтален
Классы органических соединений
Классы органических соединений
—Гал (С1, Вг, F, I)
—ОН
-сно
—Гал (С1, Вг, F, I)
—ОН
-сно
—О—R
—COOR —СООН —SH -SR
—SO3H
—NH2 =NH
—CONH2
—О—R
—COOR —СООН —SH -SR
—SO3H
—NH2 =NH
—CONH2
—NOa
—NO
—NH—NHa
-NH—NH-
—N=N—: —N=N
—NOa
—NO
—NH—NHa
-NH—NH-
—N=N—: —N=N
СН3
сн.-сн3
СН3—С—СН2—СН3
СН3—С—СН 2—СН3
сн3-(
:н=сна
CHj гр иметклэталметаи
СН(СНз)2 метилдиэтализопро- пилметаи
метилзтален
СН3
сн.-сн3
СН3—С—СН2—СН3
СН3—С—СН 2—СН3
сн3-(
:н=сна
CHj гр иметклэталметаи
СН(СНз)2 метилдиэтализопро- пилметаи
метилзтален
При замещении одного или нескольких атомов водорода в углеводородах на другие атомы или группы атомов (функциональные группы) образуются различные производные углеводородов — классы органических соединений (табл. 20).
Таблица 20. Основные производные углеводородов — классыорганических соединений
Функциональная группа, определяющаякласс органических соединений
Галогенопроизводные Спирты, фенолы Альдегиды
Кетоны
Простые эфиры Сложные эфиры Карбоновые кислоты Тноспнрты Тноэфиры Сульфокислоты Амины
Имины Амиды Нитрилы Нитросоедииеиня Нитрозосоединения Гидразины Гидразосоединеиия
Азо- н диазосоедииения
НОМЕНКЛАТУРА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Для названия органических соединений чаще всего используют две номенклатуры — рациональную и систематическую (ИЮПАК). Кроме того, химики пользуются и тривиальными (исторически возникшими) названиями органических веществ.
В рациональной номенклатуре за основу принимается название простейшего члена гомологического ряда (родоначальника) конкретного класса углеводородов, а остальные члены гомологического ряда рассматриваются как его производные. В случае предельных (насыщенных) углеводородов за основу названия берется метан, непредельных (ненасыщенных) углеводородов — соответственно этилен или ацетилен, спиртов — метиловый спирт (карбинол) и т. д. Все замещающие группы рассматриваются как радикалы:
СН3-С=С-С2Н6СНз-СН2-СН2ОЯСН3—СО—СН3
метилэтилацетилеиэтялкарбвволднметилкетои
(пропиловый спирт)(ацетон)
РадикалНазвание*РадикалНазваниеСНз-метилсна=с=винилиденСН2=метиленСНз—сн=сн—пропенилсн=метинсна=сн—сн2—аллилСеН6—этнлСН2=С(СН3)—изопропеиилСНд—СН—этнлндеиСвн5-феиилСНз—С =этилидинС«Н6 —сН2— СНз—С«Н4— СвН5-СН=беизилСНз—СН2—СН2—н-пропилтолилСНз—СН2—сн=пропилндеибензилиденСН3)аСН—изопропилСвНа-СН=СН—стирилСН3-СН2-СН2-СН2-и-бутилVU1-иафтил(СН3)2СН-СН2-изобутнлСНз(первичный)СНз—СН2—СН—втор.-бутил1 II 12-нафтил2-фурил(СНз)зС-трет.-бутилс,ни-и-пеитил2-тиенил(амил)сн3—сн—сна—сн2—изопентил(нзоамнл)СН3—СО—ацетилсн3СН3-С(СН3).-СНа-СН3-СН2-С(СН3)г—неопентил—ОС—со—оксалилгрет.-пентилСвН5СО-беизоил—СНа-СНа-этилен—ОС—<^^^—СО—терефталоил—сна—сн2—сна—трнметилен\ со—2-фур оилСН2=СН—винилсн3—о—метокси (аналогично «этокси»сн=с-этинилсвн5-о-И т.д.) феиокснРадикалНазвание*РадикалНазваниеСНз-метилсна=с=винилиденСН2=метиленСНз—сн=сн—пропенилсн=метинсна=сн—сн2—аллилСеН6—этнлСН2=С(СН3)—изопропеиилСНд—СН—этнлндеиСвн5-феиилСНз—С =этилидинС«Н6 —сН2— СНз—С«Н4— СвН5-СН=беизилСНз—СН2—СН2—н-пропилтолилСНз—СН2—сн=пропилндеибензилиденСН3)аСН—изопропилСвНа-СН=СН—стирилСН3-СН2-СН2-СН2-и-бутилVU1-иафтил(СН3)2СН-СН2-изобутнлСНз(первичный)СНз—СН2—СН—втор.-бутил1 II 12-нафтил2-фурил(СНз)зС-трет.-бутилс,ни-и-пеитил2-тиенил(амил)сн3—сн—сна—сн2—изопентил(нзоамнл)СН3—СО—ацетилсн3СН3-С(СН3).-СНа-СН3-СН2-С(СН3)г—неопентил—ОС—со—оксалилгрет.-пентилСвН5СО-беизоил—СНа-СНа-этилен—ОС—<^^^—СО—терефталоил—сна—сн2—сна—трнметилен\ со—2-фур оилСН2=СН—винилсн3—о—метокси (аналогично «этокси»сн=с-этинилсвн5-о-И т.д.) феиокснТаблица 21. Наиболее часто встречающиеся углеводородные радикалыТаблица 21. Наиболее часто встречающиеся углеводородные радикалы* В приведенных названиях радикалов используют обозначения: и — нормальный, втор. — вторичный, трет. — третичный.* В приведенных названиях радикалов используют обозначения: и — нормальный, втор. — вторичный, трет. — третичный.Первые четыре члена гомологического ряда предельных углеводородов (алканов) имеют тривиальные названия (метан, этан, про-
Радикал
Название*
Радикал
Название
СНз-
метил
сна=с=
винилиден
СН2=
метилен
СНз—сн=сн—
пропенил
сн=
метин
сна=сн—сн2—
аллил
СеН6—
этнл
СН2=С(СН3)—
изопропеиил
СНд—СН—
этнлндеи
Свн5-
феиил
СНз—С =
этилидин
С«Н6 —сН2— СНз—С«Н4— СвН5-СН=
беизил
СНз—СН2—СН2—
н-пропил
толил
СНз—СН2—сн=
пропилндеи
бензилиден
СН3)аСН—
изопропил
СвНа-СН=СН—
стирил
СН3-СН2-СН2-СН2-
и-бутил
VU
1-иафтил
(СН3)2СН-СН2-
изобутнл
СНз
(первичный)
СНз—СН2—СН—
втор.-бутил
1 II 1
2-нафтил
2-фурил
(СНз)зС-
трет.-бутил
с,ни-
и-пеитил
2-тиенил
(амил)
сн3—сн—сна—сн2—
изопентил
(нзоамнл)
СН3—СО—
ацетил
сн3
СН3-С(СН3).-СНа-
СН3-СН2-С(СН3)г—
неопентил
—ОС—со—
оксалил
грет.-пентил
СвН5СО-
беизоил
—СНа-СНа-
этилен
—ОС—<^^^—СО—
терефталоил
—сна—сн2—сна—
трнметилен
\ со—
2-фур оил
СН2=СН—
винил
сн3—о—
метокси (аналогично «этокси»
сн=с-
этинил
свн5-о-
И т.д.) феиоксн
Радикал
Название*
Радикал
Название
СНз-
метил
сна=с=
винилиден
СН2=
метилен
СНз—сн=сн—
пропенил
сн=
метин
сна=сн—сн2—
аллил
СеН6—
этнл
СН2=С(СН3)—
изопропеиил
СНд—СН—
этнлндеи
Свн5-
феиил
СНз—С =
этилидин
С«Н6 —сН2— СНз—С«Н4— СвН5-СН=
беизил
СНз—СН2—СН2—
н-пропил
толил
СНз—СН2—сн=
пропилндеи
бензилиден
СН3)аСН—
изопропил
СвНа-СН=СН—
стирил
СН3-СН2-СН2-СН2-
и-бутил
VU
1-иафтил
(СН3)2СН-СН2-
изобутнл
СНз
(первичный)
СНз—СН2—СН—
втор.-бутил
1 II 1
2-нафтил
2-фурил
(СНз)зС-
трет.-бутил
с,ни-
и-пеитил
2-тиенил
(амил)
сн3—сн—сна—сн2—
изопентил
(нзоамнл)
СН3—СО—
ацетил
сн3
СН3-С(СН3).-СНа-
СН3-СН2-С(СН3)г—
неопентил
—ОС—со—
оксалил
грет.-пентил
СвН5СО-
беизоил
—СНа-СНа-
этилен
—ОС—<^^^—СО—
терефталоил
—сна—сн2—сна—
трнметилен
\ со—
2-фур оил
СН2=СН—
винил
сн3—о—
метокси (аналогично «этокси»
сн=с-
этинил
свн5-о-
И т.д.) феиоксн
Таблица 21. Наиболее часто встречающиеся углеводородные радикалы
Таблица 21. Наиболее часто встречающиеся углеводородные радикалы
* В приведенных названиях радикалов используют обозначения: и — нормальный, втор. — вторичный, трет. — третичный.
* В приведенных названиях радикалов используют обозначения: и — нормальный, втор. — вторичный, трет. — третичный.
пан, бутан). Названия последующих гомологов производятся от греческих числительных с добавлением окончания «ан»:
С6Н12— пентан, С.Н14 — гексан, CjHle — гептан, С8Н18 — октан,С6Н12— пентан, С.Н14 — гексан, CjHle — гептан, С8Н18 — октан,CgHgo — нонан, С1оН32 — декан, СцН-4 — ундекан, С12Н28 — Додекан,CgHgo — нонан, С1оН32 — декан, СцН-4 — ундекан, С12Н28 — Додекан,С13Н28 —тридекан, С^Нзо — тетрадекан, С16Н32 — пента декан, С1вН34 — гексадекан н т. Д.
С6Н12— пентан, С.Н14 — гексан, CjHle — гептан, С8Н18 — октан,
С6Н12— пентан, С.Н14 — гексан, CjHle — гептан, С8Н18 — октан,
CgHgo — нонан, С1оН32 — декан, СцН-4 — ундекан, С12Н28 — Додекан,
CgHgo — нонан, С1оН32 — декан, СцН-4 — ундекан, С12Н28 — Додекан,
При отрыве от молекулы алкана одного или нескольких атомов водорода образуются углеводородные радикалы. В зависимости от числа потерянных водородных атомов радикалы могут быть одно-, двух- и трехвалентными.
В основу систематической номенклатуры положено название самой длинной нормальной (неразветвленной) цепи с добавлением (в качестве приставки) названия боковых ответвлений (радикалов). С этой целью выделяют наиболее, длинную цепь углеродных атомов, которые нумеруют с того конца, к которому ближе радикал. Указывая место радикала в цепи, называют его, а затем добавляют название главной цепи. При этом атомы углерода в цепи нумеруют так, чтобы цифры, указывающие положение заместителей (радикалов), были наименьшими. Если радикалов несколько, то цифрой отмечают каждый из них. Количество одинаковых радикалов обозначается приставками ди-, три-, тетра- ит. д. Радикалы перечисляются в порядке возрастающей сложности. Более простыми считаются радикалы с меньшим числом углеродных атомов:
СН3
СНз-ЙН-СН-СНз1 3 4СН3
3-диметилбутан
с2н5в 7 I 64321
сн3—сн2—сн—сн2—сн2—сн—сн2—сн3
сн3
З-метил-6-этилок тан
СН31 г I з 45сн3—с—сн2—сн2—сн3СНзСН31 г I з 45сн3—с—сн2—сн2—сн3СНз12345СНз—сн—снг—снгсн3IСНз2-метилпентанСН3 СНз5 4I 32|1СН3—СН—СН3—С—СН3СН32, 2, 4-триметилпеитаи(ио ие 2. 4, 4 -триметилпеитаи)12345СНз—сн—снг—снгсн3IСНз2-метилпентанСН3 СНз5 4I 32|1СН3—СН—СН3—С—СН3СН32, 2, 4-триметилпеитаи(ио ие 2. 4, 4 -триметилпеитаи)Если в качестве заместителей выступают атомы галогенов, нитрогруппа (NO2) или аминогруппа (NH2), то при нумерации им отдается предпочтение:
СН3
1 г I з 45
сн3—с—сн2—сн2—сн3
СНз
СН3
1 г I з 45
сн3—с—сн2—сн2—сн3
СНз
12345
СНз—сн—снг—снгсн3
I
СНз
2-метилпентан
СН3 СНз
5 4I 32|1
СН3—СН—СН3—С—СН3
СН3
2, 2, 4-триметилпеитаи(ио ие 2. 4, 4 -триметилпеитаи)
12345
СНз—сн—снг—снгсн3
I
СНз
2-метилпентан
СН3 СНз
5 4I 32|1
СН3—СН—СН3—С—СН3
СН3
2, 2, 4-триметилпеитаи(ио ие 2. 4, 4 -триметилпеитаи)
СН3—СН—СН (С 1)-СН3
СН3
2-хлор-З- метилбутан
Ненасыщенные углеводороды с двойной связью называются алкенами, тройной — алкинами. В номенклатуре ИЮПАК их названия образуются от названий соответствующих алканов с заменой окончания -ан на -ен (этиленовые углеводороды) и на -ин (ацетиленовые угле
водороды). Кратная связь обязательно включается в главную цепь. Нумерация цепи начинается с того конца, к которому ближе эта связь. Атомам углерода у кратной связи отдается предпочтение даже в том случае, если другие насыщенные углеродные атомы имеют заместители:
211234
СН2=СН2СНз—СН=СН2 СН2=СН—СН2—СН3СНз—СН^СН—СНз
этенпропенб утей-1бутен-i
СН3—СН2—С—СН2—СН2—СН3СН=СНСН3—СН2—С=С
II сн2 2-этилпентен-1этинбутин-1
СН3—СНСН—СН2—сн3
СНз сн=сн2
• метил-3-этнлпентен-1
Количество кратных связей одного рода обозначают окончаниями -диен, -триен, -диин и т. д.:
сн,=с=сн—сн3сн2=сн—сн=сн2
бутаднеи-1,2бутадиен-1,3
Двойная связь имеет преимущество перед тройной при нумерации:
12346
сн2=сн—сн2—с=сн
пентеи-1-ии-4
Названия спиртов по правилам ИЮПАК образуются из названий соответствующих углеводородов с прибавлением окончания -ол, альдегидов -аль, кетоновон, карбоновых кислотовая. Нумерацию углеродных атомов в формулах этих соединений начинают с того конца цепи, к которому ближе расположена функциональная группа. Количество одинаковых функциональных групп обозначается приставками ди-, три- и т. д.:
сн3—сн2-сн2онсн3—сн—сн2онсн3—сн2—сно
сн3пропанол-12-метилпропанол-1пропаналь
СНз—СН2—СО—СН3
бутанои-2
сн3—соон
4321
сн2=сн—сн2—СН2ОН
СНз—С(СНз) 2—СН2—СНО
этановая кислота
бутен-З-ол-t
3, 3«диметилбутаналь
СН3
СНз—сн—сн2со—сн2сн3
5-метилгексак ов-3
HOOC—CHg—сн8—соонHOOC—CHg—сн8—соонL 4-бутандновая кислотаL 4-бутандновая кислота
HOOC—CHg—сн8—соон
HOOC—CHg—сн8—соон
L 4-бутандновая кислота
L 4-бутандновая кислота
СНз—сн—соон
сн3
2-метилиропановаякислота
Ароматические углеводороды (арены) с одним ядром обычно рассматривают как производные бензола. Положение заместителей в бензольном кольце можно указывать цифрами или, если заместителей только два, использовать буквенные обозначения: о(орто), л(мета), п(пара), соответствующие положениям 1,2; 1,3; 1,4:
орто(о); 1,2 мета(м); 1,3 пара(п)\ 1,4
1 t2-opmo(o)1,3-мета(м) 1А-пара^1,5-а«а(а)1,6-мш(е)1 t2-opmo(o)1,3-мета(м) 1А-пара^1,5-а«а(а)1,6-мш(е)В ароматических углеводородах, содержащих два или несколько бензольных ядер, нумерация заместителей производится следующим образом:
1 t2-opmo(o)
1,3-мета(м) 1А-пара^
1,5-а«а(а)
1,6-мш(е)
1 t2-opmo(o)
1,3-мета(м) 1А-пара^
1,5-а«а(а)
1,6-мш(е)
антраценантраценI, 2, 9,I, 2, 9,4, 5, 8-а
антрацен
антрацен
I, 2, 9,
I, 2, 9,
6, 7-3
10-7 (мезо)
Для гетероциклических соединений допускается применение различных номенклатур. Широко используются тривиальные названия» Нумерацию в цикле начинают с гетероатома (старшинство гетероатомов определяется порядком О, S, N):
фурав
пиррол
пиридин
кумарон (бензофуран)
I н
нндол (бензопвррол)
хинолин
ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ ВАЖНЕЙШИХОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
В табл. 22 приводятся физические константы ряда органических соединений. Для них приведены наиболее распространенные тривиальные, полутривиальные и иногда систематические названия. Для некоторых соединений даны синонимы названий. Систематические названия, поясняющие структуру соединений, даны для всех веществ. В качестве систематических даются преимущественно названия, принятые Правилами ИЮПАК. В отдельных случаях соединения включены в алфавитный перечень под старыми систематическими названиями, укоренившимися в русской химической терминологии.
Обозначения и сокращения: разл. — разлагается, возг. — возгоняется, безв. — безводный, давл. — плавится под давлением, взр. — взрывается, гор. — горячий; хол. — холодный, разн. — разные растворители, р. — растворимо, н. — нерастворимо, тр. р. — трудно растворимо, х. р. — хорошо растворимо, оо — смешивается в любых соотношениях, орг. раств.—органический растворитель, ац. — ацетон, бз. — бензол, гл. — глицерин, мет. — метиловый спирт, сп. — этиловый спирт, тол. — толуол, укс. к. — уксусная кислота, хл. — хлороформ, э. —диэтиловый эфир. Растворимость в воде дана в граммах вещества (для газов — в мл) иа 100 г воды при температуре 20° С (если растворимость дана при другой температуре, то последняя указана в скобках), d — относительная плотность веществ при 20° С (или при другой температуре — в скобках), а также газов в сжижеииом состоянии при0°С и давлении 1,01325-10® Па. Т. пл. и т. кип. —температуры плавления и кипения в °C при давлении 1,01325-10® Па (или при давлениях, указанных в скобках, выраженных в МПа); пв — показатель преломления при 20° С (или при температуре, указанной в скобках).
Название
Формула
Мол, м.
d
Т» пл.
T. квп.
„20 пВ
Растворимость
в воде
в орг. растворителе
Адипиновая (гексаидио вая) кислота
Азобензол
Акриловая (пропеновая) кислота
Акрилонитрил (пропен- иитрил)
Акролеин (пропеиаль)
Аллеи (пропадиен)
Аллил бромистый (3-бром пропей)
Аллил иодистый (3-иод
СО2Н(СН2)4СОгН
CeH6N=NCeH6
СН2=СНСОгН
ch2=chcn
146,14
182,23 72,06
53,06
1,366
1,203 1,062(16’0
0,806
153
68
13
—83
265
0,07 МПа)
296
141
78—79
1,4224
1,3911
1,5(15°С) н.
ОО
р.
сп.^ э.
сп., бз, СП., э.
СП., э.
сн3=снсно сн3=с=снг
СН3=СНСНгВг
56,06
40,07
120,98
0,841 0,6699 (—40°Q 1,398
—87,7 — 146
— 119,4
52,5
—32
71,3
1,3998
1,4655
40 н.
СП. , э.
СП., э., хл.
СН3=СНСНг1
167,98
1,848(12’0
—99,3
103
—
н.
СП,, э., хл.
Аллил хлористый
(3-хлорпропеи)
Аллилен (пропин)
Аллиловый спирт (2-про- пен-ол-1)
я-Амил бромистый
(1-бромпеитаи)
изо-Амил бромистый
(1-бром, 3-метилбутан)
н-Амил иодистый (1-иод- пентаи)
изо-Амил иодистый
(1-иод, 3-метилбутан)
я-Амил хлористый
(1-хлорпента н) изо-Амил хлористый
(1-хлор, 3-метилбутан)
СН2=СНСН2С1
СН3—CsCH сн3=снсн3он
СН3(СН3)3СН2Вг
(СН3)гСН(СН1)1Вг
СН3(СН^дСН31
(СНз^СЩСН^!
CHafCHJsCHaCl
(СН3)гСН(СНг)гС1
76,53
40,06
58,08
151,05
151,05
198,05
198,05
106,60
106,60
0,938
0,854
1,224(15=0
1,210(15’0
1,510
1,515(18’0
0,887(15’0
0,893
— 136,4
— 104,7 —129
—95,3
—112
—86
—99
44,6
—23,3
96,6
129,7
121
157
147,7
108,4
99,4
1,4154
1,4135
1,4444
1,4433
1,4955
1,4119 (18=0
1,4112 (18’С)
и.
тр. р.
ОО
и.
н.
н.
н.
н.
и.
СП., э., бз.
СП.
СП. , э., бз.
СП., э.
СП., 9.
СП., э.
СП., э.
СП. , э.
СП., 9.
н-Амиламнн (1-аминопеи таи)
я-Амилацетат
СН3(СН3)4МНг
СН3(СН2)4ОСОСН3
87,17
130,19
0,767
0,875
—55
—75
104
149,2
1,4023
р- н.
СП., э, сп., э., ац.,
н-Амиловый спирт (пен тапол-1)
изо-Амиловый спирт (З-метилбутанол-1)
л-Амииобензойиая кислота)
е-Аминокапронова я (6-аминогекса новая) кислота
и-Амииосалициловая (4-амино-2-оксибензой- ная) кислота
о-Амииофеиол (2-гидро- ксианилии)
.и-Аминофеиол (3-гидроксиани ли и)
n-Амииофенол (4-гидро- ксианилин
ш-Амииоэиаитовая (7-ами ногепта новая) кислоте Анизол (метоксибеизол) о-Анизидин (2-метокси- анилин)
n-Анизидин (4-метокси- а нилин)
Анилин (феииламин)
Аиилии солянокислый
(анилин, гидрохлорид Антраниловая
(о-аминобензойная) кис
СН3(СН3)зСН3ОН (СН3)аСН(СНг)3ОН H2NCeH4CO2H
88,15
88,15
137,14
0,814
0,812
—79
— 117,2
187
137,8
132
ВОЗГ.
1,4101
1,4058
2,7(22’0
2,6
0,3(13’0
бз.
СП., э.
СП., э. , бз.
СП., 9.
H3N(CH3)5CO2H
НгМСвН3(ОН)СОгН
NH2CeH4OH
H3N(CH3)6CO3H
CHsOCeH5
CH3OCeH4NH2
c„h5nh2 C6H6NH3-HC1
H3NCeH4CO3H
131,18
153,14
109,13
145,20
108,14
123,16
93,13
129,59
137,14
0,995
1,092 l,061(57°O
1,022 1,222(40’0
203
220, разл.
174
123
185, разл.
195
—37,3
5,2
57,2
-6,2 198
145
возг.
ВОЗГ.
155
225
243
184,4
245
возг.
1,5170
1,5754 1,5559 (67°С)
1,5863
Р-
Р-
1,7(0’0
2,6(0’0
1.1 (0’0
Р- и.
тр. р. тр. р.
3,6(18=0
Р-
0,4
сп., тр. р., э.
СП., э.
СП. , тр, р.
СП.
СП., э., бз.
СП., 9.
СП. , э.
СП. , э., бз.
СП.
СП. i э.
Антрахинон (9, 10-Дигид- роантрацен-9, 10-дион)
8
(CeH4)2(CO)2
208,22
1,438
286, возг.
379—381
—
в.
тр, р., СП.
э, > бз.
s
Таблица 22. Физические константы некоторых органических соединений
8
Название
Формула
Мол. м.
d
Т. пл.
Т. кип.
Л
Растворимость
в воде
в орг. растворителе
Аспирин (ацетилсалицило-
СН3СООСеН4СО2Н
180,16
—
135
140, разл.
1,37
СП., э. , хл.
вая кислота, уксуснокислый эфир салицило-
вой кислоты) Ацетальдегид (этаналь)
СНзСНО
44,05
0,783(18°С)
—123,3 (18°С) 82—83
20,8
1,3316
ОО
СП, , э., бз.
Ацетамид (амид уксусной
ch3conh2
59,07
1,159
222
—
97,5
СП., гл., хл.
кислоты, этанамид) Ацетанилид (аиилид ук-
CeH6NHCOCH3
135,17
1,210 (4°С)
114
305
—.
0,56
сп., мет.,
сусиой кислоты, N-фе-
(25°С)
хл., э.
нилацетамид)
Ацетил хлористый (эта-
CH3COCI
78,50
1,105
-112
51—52
1,3898
разл.
э., бз., хл.
ноил хлористый ацетил-
алириД)
Ацетилен (этин)
сн=сн
26,04
1,173
—80,8
—83,8, возг.
—
100 мл
ац., сп., бз.,
г/л(0°С)
(0,17МПа)
(18°С)
хл., укс. к.
Ацетон (пропанон)
(СН3)2СО
58,08
0,792
—94,6
56,5
1,3591
ОО
СП. , э., хл.
Ацетонитрил (нитрил уксусной кислоты, этаннитрил)
Ацетоуксусный эфир
CH3CN
41,05
0,783
—44,9
81,6
1,3442
ОО
СП., э.
СН3СОСН2СО2С2НЕ
130,14
1,028
<—45
180,
1,4209
14,3
СП., э.
(этиловый эфир ацетоуксусной кислоты, этилацетоацетат)
20,5
разл.
202,3
(16°С)
1,5342
Ацетофенон (метилфенил-
СН3СОСеН6
120,15
1,026
н.
СП., 9., ХЛ., бз.
СП., э.
кетон)
Бензальдегид (бензойный альдегид)
Бензанилид (анилнд бен-
С6Н6СНО
106,13
1,049
—26
179
1,5456
0,33
CeH6NHCOCeH6
197,24
1,310
163
118
—
н.
СП., э., бз.
войной кислоты, ^-фe- нилбензамид)
(0,0013МПа)
Бензидин (4, 4'-диамино-
H2NCeH4CeH4NH2
184,24
1,250
128
401,7
—
0,04
СП., э.
бифенил)
(12°С)
Бензил хлористый (о-
CeH6CH2Cl
126,59
1,103(18°С)
—39
179,4
1,5415
и., разл.
СП., 9.
хлортолуол)
(15°С)
гор.
Бензиламин (а-аминото- луол)
Бензилиден хлористый
c«h6ch2nh2
107,16
0,982
—
184,5
1,5441
ОО
СП., э.
CeH6CHCl2
161,03
1,256(14°С)
—16
207
1,5502
н.
СП., э.
(бензаль хлористый)
Бензиловый спирт
СвН6СН2ОН
108,14
1,045
—15,5
205
1,5396
4(17°С)
сп., э., ац.
(а-окситолуол, фенилметанол)
1,219
Бензоил хлористый (хло-
СеН6СОС1
140,57
—0,6
198
1,5537
разл.
э., бз.
рангидрид бензойной кислоты)
(15°С)
Бензоила пероксид
(С«Н6СО)2О,
242,23
—
108
разл.
—
тр. р.
СП., э., бз.
Бензойная (бензолкарбо-
СвН6СО2Н
122,12
1,266(I5°Q
122,5
249,2
1,5397
0,30
CSj сп., э., ац.,
новая) кислота
(С«Н6СО)2О
(15°С)
мет,, бз., хл.
Бензойный ангидрид
226,23
1,199(15°С)
42
360
1,5767
н.
СП., э.
(беизангидрид)
Свне
(15°С)
Бензол (бензен, феи)
78,11
0,869
5,5
80,1
1,5017
0,8
сп., э., ац.
Бензолсульфокислота
C,H6SO3H
158,18
65—66
разл.
Р-
и др.
СП. , э.
(беизолсул ьфоновая кислота)
CeH6SO2Cl
Бензолсульфохлорид (хло-
176,62
1,383(15°С)
14,5
251,5
—
и., разл.,
СП., 9.
рангидрид бензолсульфокислоты, бензолсуль- фонилхлорид)
CeH6CCl3
гор.
СП., э., бз.
1,372
Бензотрихлорид(а,а,а-
195,48
—4,75
220,7
1,5584
н. , разл.
трнхлортолуол)
СеН6СОС«Н5
1,085(50сС)
306, возг.
Бензофенон (дифенил- кетон)
Бромбензол
182,22
49
—
н.
СП., э., хл.
С6Н6Вг
157,02
1,495
—30,6
156,2
1,5604
0,045 (30°С) н.
СП., э., бз.
Бутадиен-1,3(дивинил)
сн2=сн—сн =сн2
54,09
0,650(—6°С)
—208,9
—4,54
—
бз., 9., ХЛ., сц., ац.
н-Бутаи
СН3СН2СН2СН3
58,12
0,600
— 138,4
—0,5
—
15 мл
СП., 9.
(ж., °C)
(17°С)
Название
Формула
Мол. м.
d
Т. пл.
Т. кип.
„20 nD
Растворимость
в воде
в орг. растворителе
изо-Бутан (2-метилпропан)
я-Бутнламин (1-аминобутан)
uso-Бутнламии (1-амиио, 2-метилпропан)
н-Бутнл бромистый
(1-бромбутан) изо-Бутил бромистый
(1-бром, 2-метилпропан)
я-Бутил ноДистын (1-ноД- бутан)
изо-Бути л иоднстый
(1 -иод-2-метилпропан)
я-Бутил хлористый
(1-хлорбутан) изо-Бутил хлористый
(1-хлор, 2-метилпропаи) я-Бутилен (бутеи-1)
uso-Бутилен (2-метил-
(СН3)2СНСН3 с,н6сн2сн2ын2 (CH3)2CHCH2NH2
С2Н6СН2СН2Вг (СН3)2СНСН2Вг
С2Н6СН2СН21
58,12
73,14
73,14
137,03
137,03
184,02
2,673 г/л
0,739(25*0
0,731
1,277
1,272(15°С)
1,617
—159,4
—50
—83
— 112,4
-118,5
—103,5
— 11,4
77,8
68—69
101,6
91
(0,53 МПа)
129,9
1,4398
1,4361
1,4998
13 мл (17’С)
ОО ОО р- н. н.
Э. , ХЛ. , СП.
СП., э.
СП., э.
СП., э.
СП. , э.
СП., э.
(СН3)2СНСН21
С2Н6СН2СН2С1 (СН3)2СНСН2С1 СН3СН2СН=СН2 (СН3)2С=СН2
184,02
92,57
92,57
56,11
56,11
1,606
0,887
0,884(15*0
0,668 (ж., 0О 0,595(ж.)
—90,7
— 123,1
— 131,2
—185,3
—140,4
120
78,5
68,9
-6,3
—6,9
1,4960
1,4015
1,4010 (15°С) 1,3792
1,3811
н.
тр. р.
н.
и.
н.
СП. , э.
СП., э.
СП., э.
СП., э.
СП., э.
пре пей)
Бнфенил (дифенил)
(С,н6)2
154,21
1,180(0оС)
70,5
255
—
н.
сп., мег.,
я-Бутиловый спирт (бутанол-1)
изо-Бутиловый спирт
(2-мегилпропаиол-1) я-Бутиловый спирт вто- ричиый (пропанол-2) Бутиловый спирт третичный (2-метилпропанол-2)
СН3(СН2)2СН.ОН (СН3)2СНСН2ОН СН3СН2СН(ОН)СН3 (СН3)3СОН
74,12
74,12
74,12
74,12
0,810
0,803
0,808
0,789
—89,5
—108
—114,7
25,5
117,2
108
100
82,8
1,3991
1,3977 (15°С) 1,3949 (25°С) 1,3878
9(15°Q
9,5
12,5
х. р.
СП., э.
СП. , Э.
СП., э.
СП., э.
я-Валериаиовая кислота (пентаиовая кислота) изо-Валериаиовая кислота (3-метилбутаиовая кислота)
Вниилацетат (виниловый эфир уксусной кислоты) Виннл бромистый (бром- эгеи)
Винил иодистый (иодэтеи)
Винил фтористый (фтор- этеи)
Виннл хлористый (хлор- этен)
Винилиден хлористый (1, 1-дихлорэтеи)
Гексаметнлендиамин (1,6- гександиамин)
Гексаметилентетрамин (уротропин)
я-Гексан
Гексахлорэтаи
я-Гексиловый спирт (гексанол-1)
я-Гептан
я-Гептиловый спирт (гепта иол-1)
Гликоколь (глицин)
Глицерин (пропантриол- -1, 2, 3)
Глутаровая (пентанДно- вая) кислота
я-Декаи
Диазоаминобензол
СН3(СН2)3СО2Н (СН3)2СНСН2СО2Н
СН3СО2СН=СН2 СН2=СНВг СН2=СН1 ch2=chf
СН2=СНС1 СН2=СС12 NH2(CH2),NH2 (CH2),n4 СН3(СН2).СН3
СС13СО3 СН3(СН2)4СН2ОН
СН3(СН2)6СН3 СН3(СН2)6СН2ОН МН2СН2СО2Н СНОН(СН2ОН)2
CO2H(CHg)3CO2H
СН3(СН2)еСН3 C,H6N=NNHC,H6
102,13
102,13
86,09
106,96
153,95 46,04
62,49
96,94
116,21
140,19
86,18
236,74
102,18
100,21
116,20
75,07
92,10
132,12
142,29
197,24
0,939
0,933
0,932
1,529(11 °C)
2,080(0эС) 0,853
(ж., -26’С) 0,920
(ж., 150
1,250(150
0,660
2,091
0,819
0,684
0,824
1,610
1,260
1,429(150
0,730
<—35
—37
<-84
—138
— 153,7
— 122,5
42
возг.
—95,3
—51,6
—90,6
—34,6
233, разл.
17,9
97,5
-30
96—98
186,4
176,7
73
5,8
56 —72
13,4
31,7
204—205
разл.
68,7
187, возг.
157,2
98,4
176,3
290, разл.
200 (0,014 МПа) 174 разл., взр.
1,4086 1,4043
1,3958
1,4271
1,3754
1,4133 1,3876 1,4215
1,4729
1,4120
3,7(16OQ
4,2
2
и.
н.
тр. р.
н.
р-
150
1,38- 10~2 (15,50 н.
0,59
5,2-IO"3 (15,50 0,09
25,3 (250
ОО
64
и.
н.
СП., э.
СП. , э.
СП. , э.
СП. , э.
сп., ац.
СП. , э.
СП., э., бз.
ХЛ. СП.
Э. , ХЛ., СП.
сп., э.
СП., э.
Э. , ХЛ.
СП., э.
СП.
СП., э., бз., ХЛ.
СП. , э. э., бз., гор. СП.
8
Растворимость
Нааваиие
Формула
Мол. м.
d
Т. пл.
Т. кип
в воде
в орр. растворителе
Диазометан
Дибутилфталат
Диметиламин
Диметиланилин Диметилсульфат Диметилформа мид
Диметилфталат jK-Дииитробеизол
о-Дииитробеизол п-Динитробензол
2,4-Дииитротолуол 2,4-Динитрофенол
2,4-Дииитрох лорбена
Диокса и Дифениламин
Дифенил мета н (Дит;
Дифениловый (фени вый) эфир
о-Дихлорбензол
п-Дихлорбензол
Дихлор дифтормета н
Днэтиламин
N ,А1-Диэтиланилин
Диэтиленгликоль Диэтнлсульфат
Изопрен (2-метнлб;
диен-1,3) Иодбензол
Йодоформ (тринодме
н-Каприловая (окта; кислота
н-Каприновая (дека; кисло га
е-Капролактам
«-Капроновая (гекса; кислота
Карбанилид (N,’N нил мочевина)
Кетен (этенои) о-Крезол (2-метнлфе м-Крезол (3-метилф< n-Крезол (4-метилфс Кротоновая (2-буте;
кислота
Кротоновый альдеги (2-бутеналь)
юл
1Н) ло
па
та н)
ювая) ювая)
ювая) днфе-
нол)] нолВ но л)] ювая)
д
СН2М2
С8Н4(СО2С 1Нд)д
(СН3)2МН
CeH6N(CH3)2 (CHg)2SO4 НСОМ(СН3)2
CeH4(COOCH3)2
CgH4(NOg)g
C8H3CH3(NO;)g C8H3OH(NO2)2
C8H3(NOg)aCI
C4H80g (CeH6)aNH
C6H6CH2C,H6
C«H6OC8H6
CBHgCIa
CClaFa
(CaH6)aNH
(C2H6)2NC,H6
(HOCH2CH2)2O (C2H6)2SO4
CH2=C(CH3)-CH=CHj
C«H61
CH13
CH3(CHg)eCO2H
СН3(СНд)8СОдН
NH(CH2)6CO
11
СНз(СНд)4СО2Н
c,h6nhconhc8h6
CHg=CO
CH3CeH4OH
СН3СН=СНСОдН
CH3CH=CHCHO
42,04
278,35
45,08
121,18
126 13 73,09
194,19
168,12
182,14
184,11
202,55
88,10
169,23
168,24
170,21
147,00
120,91
73,14
149,24
106,12
154,19
68,12
204,05
393,73
144,22
172,27
113,16
116,16
212,25
42,04
108,14
86,09
70,09
1,047
0,680(0=0
0,956
0,950(25=0
0,188(25=0
1,575
1,565(17=0
1,625(18=0
1,521(15=0 1,681(24=0
1,697(22=0
1,034 1,159
1,001 (26°С) 1,073
1,305
1,458
1,486 (—30°С) 0,706
0,935
1,118 1,180
0,681
1,838(15=Q
4,008
0,910
0,886 (40°Q 1,020 (75=0 0,922
1,239
1,047 1,034 1,034 1,018
0,858 (15=С)
— 145
-35
—96
2,5 —26,8 —61
89,8
117,4
174,2
70,5 114—115
51
11,8 54
26—27
28
—17,5
53
— 160
—50,0
—38,8
—6,5 -24,5
—120
(т. замерз.; —31,4
119, возг.
16,2
31,5
70
-1,5
240
— 134,6 30 11,3 36 72
—69
—23;
200, взр.
340
7,4
193
188,6 153
280 (0,1 МПа)
300—302
319
(0,11 МПа)
(0,11 МПа), возг.
300, разл.
возг.
315, разл.
101,3 302
316—362
259
180—183
174
—28
55,2
215,5
244,5
208, разл.
34,1
188,7
>120, разл.
237,5
268,4
262,5
205,3, ВОЗГ.
260
—41
191,5
202,3
202,5
184,7
102,2
1,4925 (25°С) 1,3500 (17=С) 1,5582 1,3874 1,4269 (25=С) 1,5155
1,4224 1,5882 (77=0 1,5788 (17=С) 1,5826 (24=0
1,5518 (22=С) 1,5210 (80=0
1,3873 (18°С) 1,5411 (22=0 1,4472 1,4010 (I8°Q
1,4194 1,6213 (18=0
1,4275
1,4286 (40=С) 1,4768 (75=0 1,4144
1,5453 1,5398 1,5395 1,4228 (80=С)
1,4384 (17°С)
разл.
0,04 (25=Q
Р-
тр. р.
тр. р.
Р-
0,4
0,047 (15=0 0,01
0,18 (100°С)
и.
0,5
и.
ОО 0,03
н.
тр. р.
н.
н.
н.
р-
1,44 (12=0 ОО
н.
и.
н.
0,01 (25°Q
тр. р.
~400
1,1
тр. Р.
разл.
2,45 2,35 1,94
8,3 (15=С) 18,1
(20=0
сп., э.
сп., э. 8 ац., бз.
СП.8 э.
СП. 8 э., бз.
СП. , э., бз. сп., э., ац., CSa СП., э.
СП. , бз., хл., тол. СП., хл., бз.
бз., ХЛ. , СП., укс. к.
бз., гор.,СП, СП., бз., э., хл.
э., бз., гор,, СП.
СП., бз., 9. э., мет., сп., бз.
СП. , э., хл.
СП. ,э. ,укс.к.
СП. , э., бз.
э., хл., бз. гор. СП.
СП., э,
СП. , э,
СП. , э., хл
сп., э,, ац. СП., 9,
СП., 9.
СП. , э., хл.
сп., 9., ац. хл.
СП., э., бз., хл.
СП., 9., бз., хл.
СП., 9., бз., хл.
СП. , 9.
9.
ац., э. разн. разн. разн.
СП., э., бз.
Название
Формула
Мол. м.
d
Т. пл.
Т. кип.
„20 nD
о-Ксилол (1,2-диметил-
0,881
—25
144
1,5070
бензол)
л-Ксилол (1,3-диметил- бензол)
С,Н4(СН3)а
106,17
0,864
—47,4
139,3
(17°С) 1,4972
П-Ксилол (1,4-диметил-
0,861
13,2
138,5
1,5004
бензол)
Кумол (изопропилбензол)
Лауриновая (додекановая) кислота
С,Н6СН(СН3)2
СН3(СН2)10СОаН
120,19
200,32
0,862 0,869 (50°С)
—96,03
44,3
152,39 225 (0,013МПа)
1,4915
1,4183 (82°С)
Левулиновая кислота
СН3СОСН2СНаСОаН
116,12
1,139
33—35
245—246
1,4420
1,542
(16°С)
Лимонная кислота
С3Н4(ОН)(СО2Н)3
192,13
153
разл.
—
Линолевая кислота
С17Н31СО2Н
280,45
0,903
—9,5
230
1,4711
0,905
(0,0021 МПа)
Линоленовая кислота
с17н2,со2н
278,44
—
230
—
(0,002 МПа)
Малеиновая (цис-бутен-
со2нсн=снсоан
116,07
1,590
130,5
135, разл.
—
дновая) кислота Малеиновый ангидрид
ососн=снсо
J1
98,06
0,934
54
202, возг.
—
Малоновая (пропаидио-
соанснасо2н
104,06
1,631(15°С)
135,6
разл.
—
вая) кислота
Малоновый эфир (диэти-
СНа(СО2СаН6)2
160,17
1,055
—49,9
198,9
1,4143
ловый эфир малоновой кислоты)
0,964
164
1,3991
и-Масляиая (бутановая)
СН3(СН2)2СО2Н
88,10
—4,7
кислота
154,7
1,3930
оэо-Масляная (2-метил-
(СН3)аСНСО2Н
88,10
0,950
—47,0
пропановая) кислота н-Масляный альдегид
72,11
0,817
—99
75,7
1,3843
СН3СН2СНаСНО
(бутаналь)
Мезитила оксид
Метакриловая (2-метнл-
СН3СОСН=С(СН3)а
98,15
0,865
—59
130
1,4494
(13’С)
СН2=С(СН3)СОаН
86,09
1,015
16
160,5
1,4314
пропеновая) кислота
Метай
сн4
16,04
0,717
— 182,5
— 161,5
Метил бромистый (бром-
СН3Вг
94,95
1,732(0°С)
—93,7
3,6
—
метай)
Метил иоднстый (иодме-
СН31
141,94
—66,5
42,5
1,5293
2,279
тан)
Метил хлористый (хлор-
СН3С1
50,49
2,310 г/л
—97,6
—23,7
—
метан)
Метилакрилат
СН2=СНСООСН3
86,09
0,953
—
80,5
1,3984
Метиламин
CH3NHa
31,06
0,699
—92,5
7,55
—
Метиланилин
Метилен иодистый (дииод- метан)
C,H6NHCH3 СН212
107,16
267,84
(—Ю,8°С) 0,989 3,325
—57
6
(0,1 МПа) 196
181, разл.
1,5702 1,7560
(10сС)
Метилеи хлористый (дн-
CH2CI2
84,93
1,336
—96,8
40
i,4237
хлорметан)
Метилметакрилат
СНа=С(СН3)СООСН3
100,12
0,936
—48
100
1,4337
1 -Метилнафталин
CinH,CHq
142,21
1,025(14°С)
— 19
244,6
Метиловый спирт (метанол)
CH3OH
32,04
0,792
—97,8
64,7
1,3312 (15°С)
Метиловый эфир (диметиловый эфир, метокси-
CH3OCH3
46,07
1,617 г/л
— 138,8
—23,7
метай)
Монохлоруксусная (хлор-
CH2CICO2H
94,50
1,580
61—62
189,5
1,4297
этановая) кислота
(65°С)
Мочевина (карбамид)
HaNCONHa
60,06
1,335
132,7
разл.
Муравьиная (метановая) кислота
НСО2Н
46,03
1,220
8,6
100,8
1,3714
Нафталин
1-Нафтиламин I
С10Н8
128,18
1,145
1,120
80,2
50
218
301
1,5823 (99°С) 1,6703
2 Нафтила мин 1
C10H,NHa
143,19
1,060(98°С)
112
306,1
(51СС) 1,6493
31
(98°С)
в воде
в орг. растворителе
Н.
СП., э.
Н.
СП., э.
Н.
СП. , э.
Н.
ац., СС14
И.
СП. , э., мет., бз.
р-
СП., э.
133
СП., 9.
н.
СП. , э.
н.
СП., 9.
78,8
сп., э., ац.
(25°С)
16,3
ац., хл.
(30°С)
138
сп., 9., мет.
S
СП. , 9., ХЛ. , бз.
ОО
СП., 9.
20
СП., э., хл.
3.7
СП. , э.
3,0
СП., 9.
Р.
СП. , 9.
9 мл
СП. , 9.
тр. р.
СП. , э., хл. бз.
1.4
СП. , э.
400 мл
СП. , укс. к., хл.
—
СП. , 9.
х. р.
СП. , э.
и.
СП. , э., хл.
1,42
СП. , 9.
2
СП., 9.
н.
СП. , э.
и.
СП. , 9.
ОО
разл.
3700 мл
—
(18°С)
х. р.
СП. , хл., бз.
108, оо гор.
сп., мет.
ОО
СП. , э.
0,003
э., бз., тол., хл.
0,17
СП., 9.
р. гор.
СП. , 9.
Растворимость
о.......
Продолжение табл. 22
Назвавне
Формула
Мол. м.
d
T. пл.
T. квп.
„20 nD
Растворимость
в воде
в орг. растворителе
1 -Нафтол'
2-Нафтол।
СМН,ОН
144,17
1,224(4=Q
1,217(4OC)
96
123
280
286
1,6206 (99°С)
Н., ХОЛ., р., гор. 0,074
СП., э., хл., бз. СП., бз.,
1,442(15OQ
(25=0
хл., бз.
о-Ннгроаннлнн
138,13
71,5
260, разд.
—
P-, гор.
СП. , хл., э.
м-Нитроаиилин
O2NC6H4NH2
1,430
144
285, разл.
—
0,1
сп., мет., э.
л-Нитроанилнн ,
1,437(14 C)
148
260, разл.
—
0,08
мет., сп., бз.
и-Нитробснзойиа
ч кислота
CeH4(NO2)CO2H
167,12
1,550(32=Q
240—242
возг.
—
0,02
сп., мет.,
1,203
(15=0
9., ац.
Нитообензол
QH^NO, C3H6(ONOa)3
123,11
5,7
210,9
1,5530
0,19
разл.
Нитроглицерин (трннитрат
227,09
1,6O1(I5°Q
13,2
260, взр.
1,4820
0,18
СП., э., хл.
глицерина) Нитрозобензол Нитрометан
C,H6NO
CH3NOa
107,11 61,04
1,144 (15=0
68 —28,5
57—59
101,5
(0,1 МПа)
1,3813 (21,6°Q
н.
9,5
СП. , э., хл. СП. , 9.
1 -Нитронафталин
C10H,NOa
СНзСН2СН2МОг
173,17
1,331(4=0
61,5
304
—
н.
Э., ХЛ. , СП.
1-Ннтропропаи ’
89,09
1,008(24=0
— 108
131,6
1,4003 (24=С)
1,4
СП. , э.
2-Ннтропропан ,
CH3CH(NO2)CH3
89,09
1,024(0=0
-93
120,3
1,7
СП. , 9.
2-Нитротолуол 1
C«H4(CH3)NO2
137,14
1,163
—4
222,3
1,5474
0,7(30=0
СП. , э., бз.,
237,7
хл.
4-Нитротолуол ]
1,226(15=0
51,19
—
—
9., ац., хл.,
2-Нитрофенол ' З-Ннтрофенол
O2NCeH4OH
139,11
1,295(45=0
1,485
45
97
216
134 (0,01 МПа)
—
0,21
1,35 (25=0
СП. , э., бз.
СП., э., бз.
4-Нитрофенол
1,479
114
279, разл.
—
1,6 (25=0
СП., э., хл.
о-Нитрохлорбеизол 1 п-Нитрохлорбензол / Нитроэтаи
ClCeHeNO2
CH3CHaNOa
157,56
75,07
1,368
1,520 1,047 (24,3=0
33
83
—90
245
212
114,8
1,3901 (24,3=Q
н. н.
4,5
9. , СП. , бЭ. э., гор. СП. СП., 9., ХЛ.
н-Нонан
CH3(CH2),CH3
128,26
0,718
—53,7
150,7
1,4055
н.
СП., 9.
н-Нонилавый спирт (но-
CH3(CHa)7CHaOH
144,26
0,828
—5
213,5
1,4358
и.
СП. , 9.
на иол-1)
(15=0
н-Окта и
CH3(CH2)eCH3
114,24
0,703
—56,8
124,7
1,3975
1,5-Ю-’
9.
изо-Октан (2,2,4-триме-
(CH3)aCHCHaC(CH3)3
114,24
0,692
— 107,4
99,3
1,3916
(16 С) н.
Э.
тилпентан)
Октилен-1 (октеи-1)
CH3(CHa)6CH=CH2
112,22
0,715
— 102
122
1,4088
н.
СП. , 9.
н-Окгиловый спирт (окта-
CH3(CH2),CH2OH
130,24
0,827
— 16,7
194,5
1,4304
р.
СП., 9.
НОЛ-1)
Олеиновая кислота
C17H33COaH
282,47
0,900(12=0
16
223
1,4582
н.
СП» , 9.,
(цос-9-окта деценова я
(0,013 МПа)
хл., бз.
Пальмитиновая
(гексаде-
CH3(CH2)14COaH
256,43
0,853(62=0
64
390
1,4304
н.
СП., 9.
какова я) кислота
(70=0
Паральдегид (параацетальдегид, 2,4,6-три-
(CHaCHO)3
132,16
0,994
12,6
128
1,4049
16,6 (13=0
СП. , 9. , ХЛ.
метил-1,3 ,5-триоксан)
Пералгоновая (нонановая)
CH3(CH2)7COaH
158,24
0,906
12,5
253—254
1,4307
н.
СП., 9., ХЛ.
кислота
н-Пеитан
CH3(CH2)3CH3
72,15
0,626
—129,7
36,1
1,3577
0,036
9.
изо-Пентан (2-метилбутан)
(CH3)aCHCH2CH3
72,15
0,620
— 160
28
1,3537
(16°С) н.
9.
Пикриновая кислота
CeHaOH(NOa)3
229,11
1,763
121,8
>300, взр.
—
1,4
сп., ац., бз.
(2,4,6-тринитрофен ол)
Пииаколии
CH3COC(CH3)3
100,16
0,800(16=0
—52,5
106,2
—.
2,5 (15=0
сп., э., ац.
(3,3-диме1илбутанон-2)
Пнрндин
C6H6N
79,10
0,982
—42
115,6
1,5092
СП., э., бз.
Пирогаллол (1,
2,3-трн-
CeH3(OH)8
126,11
1,453(4=0
132,5—
309
62,5
СП. , 9.
гндрооксибензол)
133,5
(25'0
Пирокатехин (о-днгндро-
Cgti4(UH)2
110,11
1,371
105
240
—
45,1
СП., э., бз.,
оксибеизол)
(15=0
хл.
Пиррол (азол)
C4HeN
67,09
0,967
—
130—131
1,5035
н.
СП. , э., бз.
Пропан
CHgCH2CHg
44,10
2,014 г/л
—187,7
-42,1
65 мл
э.
(0=C)
н-Пропнл бромистый
CH3CH2CHaBr
123,00
1,353
—109,9
70,8
1,4341
0,25
СП., 9.
(1-бромпропаи)
«зо-Пропил бромистый
CH3CHBrCH3
123,00
1,310
—89
59,4
1,4285
0,32
СП., Э.
8
(2-бромпропан)
(15°O
Название
Формула
Мол. м.
d
Т. пл.
Т. кип.
Растворимость
8 воде
в орг. растворителе
н-Пропил иодистый
СН3СН2СН21
169,99
1,743
—98,8
102,5
1,5055
0,11
СП., э.
(1-иодпропан)
изо-Пропил иодистый (2-иодпропан)
CH3CHICH3
169,99
1,703
—90
85,9
1,5026
0,14
СП. , э., бз., хл.
н-Пропил хлористый
СН3СН2СНаС1
78,54
0,891
— 122,8
46,6
1,3884
0,27
СП. , э.
(1-хлорпропан)
изо-Пропил хлористый (2-хлорпропан)
CH3CHC1CH3
78,54
U ,859
— 117
34,8
1,3811 (15°С)
0,31
СП., 9.
н-Пропилбензол
С«Н6СН2СН2СН3
120,20
0,862
—99,2
159,5
1,4925
0,006
Пропилен (пропей)
СН3СН=СН6
42,08
1,915 г/л
— 187,7
—47,8
—
45 мл
СП. , укс. к.
Пропилена оксид
OCH2CHCH3 । г
58,08
0,830
—
35
1 ,3667
Р-
СП., 9.
н-Пропиловый спирт
СН3СН2СНаОН
60,10
0,804
—127
97,2
1,3850
ОО
СП., э.
(пропанол-1)
0,789
82,4
изо-Пропиловый спирт
(СН3)аСНОН
60,10
—89,5
1,3776
ОО
СП., Э. , бз.
(прспанол-2)
0,992
Пропионовая (пропановая)
СН3СН2СОаН
74,08
—22
141,4
1,3874
ОО
СП. , э., хл.
кислота
Пропионовый альдегид
СН3СНаСНО
58,08
0,807
—81
47,5—49
1,3636
20
СП. , 9.
(пропаналь)
1,285(15°С)
Резор цин (л - лигидрокси • бензол)
с«н4(ОН)2
110,11
НО
276,5
—
229 (30°С)
СП., э., гл., бз.
Салициловая кислота (о-гидроксибеизойная кислота)
НОСеН4СОаН
138,12
1,443
159
211 (0,00026 МПа)
—
0,18
сп., э., ац., хл.
Салициловый (о-гидрокси-
НОСеН4СНО
122,12
1,167
—7
197
1,5735
тр. р.
СП. , э., бз.
бензойный) альдегид
Сахароза (свекловичный сахар, а, D-глюкопира нозил-З,D-фруктофура-
С12Н22О11
342,30
1,588(15°С)
186, разл.
разл.
—
204
мет.
иозид)
HaNCONHNHa
Семикарбазид (аминомочевина , карбамоилгид-
75,07
—
96
—
—
Р-
сп.
разив)
Стеариновая (октадекановая) кислота
СН3(СН2)16СО2Н
284,49
0,848(70°С)
70
(0,01^3 МПа)
1,4335 (70°С)
0,034 (25°С)
гор. СП., хл., 9.
Стирол (винилбензол)
СвН5СН-СНа
104,15
0,906
—30,6
146
1,5462
тр. р.
сп., э., мет. ац.
Сульфаниловая кислота (л-анилиисульфоновая
NH2CeH4SO3H
173,19
—
288, разл.
—
—
1,08
—
кислота, п-аминобен- золсульфоновая кислота)
Терефталевая кислота
НОаССеН4СО2Н
166,13
—
300, возг.
—
тр- Р.
гор. СП.
(1,4-бензолдикарбоновая кислота)
0,973(18°С)
Тетрагидронафталин (тет-
СвН4СНа(СН2)2СН2
132,21
—31
206—207
—
И.
СП., 9.
Тетрагидрофуран (фуран дии, тетраметилен- оксид)
Тетрафторэтилен (пер- фторэтилен, тетраф го
и-
ОСН2СН2СН2СНа 11
72,11
0,888(21 °C)
—65
65—66
1,4076 (21°С)
р-
СП. , э.
р-
CFa=CFa
100,02
—
— 142,5
—76,3
—
н.
—
этеи)
Тетраэтилсвинец (ТЭС)
РЬ(С,Н6)4
Si(OCaH5)4
323,44
1,653
—
200, разл.
1,5198
и.
э.
Тетраэтоксисилан
208,25
0,933
—
165,5
—
разл.
СП., 9.
Тиомочевина (тнокарбамид, диамид тиоугольной
NHaCSNHa
76,12
1,405
182
разл.
—
9,18 (18°С)
СП.
КИСЛО! ы)
Тиофен
SCH=CHCH=CH
84,14
1,064
-38,2
84
1,5246
н.
СП. , бз., э.
Толуол (метнлбенэол)
с,н5сн3
92,14
0,867
-95
110,6
1,4969
0,047 (16°С)
СП., 9., бз. , ХЛ.
n-Толуол сульфокислота (л-толуолсульфоновая
CH3C,H4SO3H
172,20
—
92
140
(0,027 МПа)
—
Р-
СП. , 9.
кислота)
о-Толуидин (2-метил- ' анилин)
0,999
—16,3
199,7
1,5688
1,50 (25СС)
СП., 9.
и-1 олуидин
(3-метиланилин) л-Тслуидин
(4-метиланилнн)
CH3C,H4NHa
107,16
0,989
1,046
—31,5
44—45
203,3
200,3
1,5686
1,5532 (59°С)
тр. Р0,74
СП., 9.
сп., э., мет., ац.
Название
Формула
Мол. м.
d
T. ПЛ.
T. кип.
4
Растворимость
в воде
в орг. растворителе
ж-Толуилендиамин ) п-Толуилендиамии )
CH3CeH3(NH2)2
122,18
99
64
283—285
273—274
р., гор.
Р-
СП., э.
сп.,э.,гор.бз.
n-Толуолсульфамид
CH3CeH4SO2NHa
171,22
—
137,5
—
—
0,2(0=0
СП.
п-Толуолсульфох лорид
CH3CeH4SOaO
190,65
71
145—146
—
н.
Э. , СП. , бз.
330,82
(0,002 МПа)
СП., э , гл.,
2,4,6-Трибромфенол
C,H2(OH)Br3
2,545
96
возг.
—
0,007
хл.
Тоиметиламин
(CH3)3N
59,11
0,671(0=0
—117,2
3,5
—
Р-
СП. , 9.
Триметилеи (циклопропан)
СНаСНаСНа
42,08
0,720(—79=Q
— 126,6
—34
—
н.
СП., э.
1,3,5-Трииитробензол
CeH3(NO2)3
213,11
1,688
122,5
разл,, взр.
—■
0,04
мет., хл., бз.,
326,29
(16=0
тр. р. , СП.,э.
Трифенилфосфат
(CeH3O)3PO
—
49
245
—
н.
э., хл., бз.
163,39
(0,0015МПа)
Трихлоруксусная (три-
CO3CO2H
1,588(70’0
58
196,5
—
120
СП., 9.
хлорэтановая) кислота
CH3C02H
60,05
16,7
118,5
1,3721
(25=0
Уксусная (этановая) кис-
1,049
ОО
СП. , э. и др.
лота
44,05
— 123,5
Уксусный альдегид (этаиаль)
Уксусный ангидрид
CH3CHO
0,783
20,8
—
ОО
СП., бз., хл.
(CH3CO)2O
102,09
1,082
—73,1
140,0
1,3901
разл.
э., бз.
(ацетаигидрид) Ундекан
CH3(CHa)0CH3
156,31
0,740
—25,7
195,9
1,4172
н.
СП. , 9.
Феиаитрен
Cu^m
178,24
1,182
100
340,2
1,6567 (129=0
1,6081
э., бз., хл.,
Феннлгидразнн
CeH6NHNHa
108,14
1,098
23
241, разл.
12,6
ац.
СП. , 9. , хл., бз.
СП., 9.,
Л'-Фенилгидроксиламин
CeH6NHOH
109,13
—
81—82
—
—
2
о-Фенилендиамин
—
102—103
256—258
—
4,2
хл., гор. бз.
СП. , 9. , ХЛ.
(1,2-диамннобензол) м-Фенилендиамин
CgHifNH^J
108,14
1,142(1O°C)
63—64
284—287
1,6339
(35°С) 35,1
СП. , э.
(1,3-диамннобензол)
(58°Q
(25=0
л-фенилсидиамин
140
267
3,8(24=0
СП. , э., хл.
(1,4-диамииобензол)
Фенилуксусная (а-толуи-
CeH6CHaCO2H
136,15
1,228
76
265,5
1,66
СП., э., хл.
ловая) кислота
р-Феннлэтиловый спирт
CeH6CH2CH2OH
122,17
1,023
—27
219—221
1,5337
1,6
9. , СП.
(2-фенилэтанол)
(17=Q
Фенол
CeH6OH
94,11
1,071(25=0
43
181,2
1,5403
8,2(15OQ
СП. , э., хл.
to04
(45°Q
Фенолфталеин
318,33
1,300
261
ВОЗГ.
0,18
СП., э«
Формальдегид (метаналь)
30,03
0,815
-92
-21
х. р.
9.
HCONHa
(—200Q 1,139
Формамид (амнд муравь-
45,04
2,5
210,7, разл.
1,4472
ОО
СП.
иной кислоты)
CCCI2
1,376(0oQ
Фосген (хлораигидрнд
98,91
-118
8,2
разл.
бз., тол.
угольной кислоты)
CgH12Oe
VKC К , 9
Фруктоза (плодовый са-
180,16
1,669
102—104
разл.
—
X. р.
сп., ац.
хар)
C«H4(CO2H)a
(17,5OQ
о-Фталевая (1,2-бензол-
166,14
1,593
200, разл.
0,54
СП.
дикарбоновая) кислота
C,H4(CO)O
(14=0
Фталевый ангидрид
148,12
1,527(4=0
131,6
285, возг.
тр. р.
Фталимид
Фумаровая (транс-бутен-
CeH4(CO)aMH
CO2HCH = CHCOaH
147,13
116,07
1,635
238
287
возг.
290
—
0,06 (25=0 0,7
гор., укс. к.
СП.
дновая) кислота
CH=CH—CH=CHO
11
(25°С)
Фуран
68,08
0,940
—
32
1,4216
н.
сп., э.
Фурфурол (2-фуральде-
C4H3OCHO
96,09
1,159
—36,5
162
1,5261
9,1
сп., э.
гид; 2-фураиметаналь)
Хинолнн (бензопиридин)
c9h7n
(13=0
129,16
1,095
—15
237,7
1,6268
6 '
сп., э., ац.
n-Хинон (п-бензохиион)
108,10
1,318
115,7
возг.
р., гор.
Хлораль (трихлорэтаиаль)
CC13CHO
147,39
1,512
—57,5
98
1,4557
х. pl
СП., 9. , ХЛ.
Хлорбензол
C«H6O
112,56
1,107
—45,2
132,1
1,5248
0,0488
C,«H,C1
CH2=CO-CH=CHa
162,62
(30°С)
бз/ *"
1-Хлорнафталин
1,194
— 17
259,3
1,6332
н.
СП., 9., бз. разн.
Хлоропрен (2-хлорбута- диен-1,3)
88,54
0,958
—■
59,4
1,4583
тр. р.
Хлороформ (трихлор-
CHO3
119,38
1,489
—63,5
61,2
1,4455
1,0
ац.
метан)
(15=0
Хлорпикрин (ннтротри-
CO3N0a
164,38
1,651
—64
112
1,4608
н.
СП., э.
хлорметаи)
(22,8=0
(22=0
Название
Формула
Мол. м.
d
Т. пл.
Т. кип.
„20 nD
Растворимость
в воде
в орг. растворителе
о-Хлорфенол |
С1С6Н4ОН
128,56
1,240(18=0
7
175,6
2,85
СП., э.
n-Хлорфенол J
1,306
43
217
2,71
СП. , 9.
Цианамид
h2ncn
42,04
1,073(48=0
44—45
140
1,4418
х. р.
X. р. СП. , 9.
Циановая кислота
HOCN
43,03
1,140(0=0
0
(0,0025 МПа) разл.
(48°Q
тр. р.
э., бз., хл.
Циклогексан
CeHi2
84,16
0,779
6,5
80,8
1,4266
н.
СП. , э.
Циклогексанол (анол)
с,нпон
100,16
0,962
25,4
160—161
1,4610
5,67
СП. , э.
Циклогексанон (анон)
CgHleO
98,15
0,948
—45
155—156
(37°С)
(15=0
2,4 (31°Q
СП., 9.
Циклопропан (тримети-
с3н6
42,08
0,689
-127
—33
1,3770
н.
СП., 9.
лен)
Четырехбромистый угле-
СВг4
331,65
(—40=0 3,420,
48,4;
189,6, разл.
(—40=Q 1,5942
0,024
СП., 9., ХЛ.
род (тетраброммета н)
Четырехфторнстый угле-
СР4
88,00
«-форма, р форма
90,1
-187
— 128
(99°Q
(30=0
тр. Р-
род (тетрафторметан)
153,82
76,8
Четыреххлорнстый угле-
СС14
1,595
—23,0
1,4603
0,08
СП. , 9. , ХЛ.,
род (тетрахлормеган) Щавелевая (этандиовая)
НО2ССО2Н-2Н2О
126,07
1,653
101,5
189,5
9,5
бз.
кислота
Энантовая (гептановая)
СН3(СН2)6СО2Н
130,19
0,918
(быстр, нагрев.)
10,5
безв., возг.
223
1,4216
0,24
СП., 9.
кислота
Эпихлоргидрин (1 -х лор-
ОСН2СНСН2С1
92,53
1,180(25oQ
-25
117
1,4397
(15=0
<5
СП. , 9.
2,3-эпоксипропан) Этан
СН3СН3
30,07
1,357 г/л
— 182,8
(0,1 МПа)
—88,6
(16,1°С)
4,7 мл
СП.
Этаноламин (2-аминоэта- нол)
Этилакрилат
h2nch2ch2ch
61,08
(0 О 1,022
10,5
172,2
1,4539
ОО
СП., 9., ХЛ.
СН2=СНСО2С2Н6
100,12
0,925(15=0
—
99,5
тр. р.
Этила цета т
СН3СО2С2Н5
88,11
0,901
—83,6
77,16
1,3728
8,6
разн.
Этил бромистый (бром-
СН3СН2Вг
108,97
1,456
— 119
38,4
1,4239 '
0,96 '
СП. , 9. И др.
этан)
Этил иодистый (иодэтан)
СНзСН21
155,97
1,933
— 108,5
72,4
1,5168
(17,5=С) 0,4
СП., э., бз.,
Этил хлористый (хлор-
СН3СН2С1
64,52
0,921(0=0
— 138,7
12,2
—
0,57
хл.
СП. , э. и др.
Этиламин (этанамин)
с2н6мн, С6Н5С2Н5
45,08
0,706(0=0
—80,6
16,6
ОО
СП., 9.
Этилбензол
106,17
0,867
—94,4
136,2
1,4959
Тр. р.
СП., 9.
Этилен (этеи)
сн2=сн2
28,05
1,245 г/л
— 169,2
—103,7
—
25,6 мл
СП., 3.
Этилена оксид (1,2-эпо-
,СН2СН2О,
ВгСН2СН2Вг
44,05
(0°С) 0,882(10=0
— 111,3
10,7
1,3596
(0°С) ОО
СП., 9.
ксиэтан)
Этилен бромистый (1,2-
187,87
2,179
10
131,7
(7СС)
1 ,5379
0,43
СП. , э., хл.
дибромэган)
Этилен хлористый (1,2-
С1СН.,СН2С1
98,96
1,258
—35,3
83,7
1,4443
(30=С) 0,87
СП. , 9. , хл.
дихлорэтан)
Этиленгликоль (этандиол-
НОСН2СН2ОН
62,07
(17=0 1,116
— 12,6
197,9
1,4319
ОО
сп., мет., ац.
1,2, гликоль)
Этнлеидиамин (этандн-
H2NCH2CH2NH2
60,10
0,899
8,5
116,5
1,4540
ОО
СП.
а мин-1,2) Этиленхлоргидрин
НОСН2СН2С1
80,51
1,202
—67,5
129
(26°С) 1,4419
ОО
разл.
(2-хлорэтанол)
71,08
1,059(0=0
220—222
Этиленциа нгидрнн
HOCH2CH2CN
—
—
р.
СП., тр, р. 9.
Этилиден иодистый (1,1-
СН3СН12
281,86
2,840(0=0
—
179
—
н.
СП. , 9.
дииодэтан)
98,96
57,3
Этилнден хлористый (1,1-
СН3СНС12
1,175
—96,7
—
0,7
СП. , 9.
дихлорэтан) Этилннтрат
CHgCH,ONO2
91,07
(20=0 1,100
— 102
88,7
1,3848
3,09
СП, , 9.
Этиловый спирт (этанол)
С2Н6ОН
46,07
0,789
— 117,3
78,3
(21,5=0
1,3614
(55°С) ОО
разн.
Этиловый (диэтиловый)
(С2Н5)2О
74,12
0,714
— 116,3
34,6
1,3542
7,5
СП. , хл., бз.
эфир (этоксиэтаи) Этилцеллозольв(2-это-
С2Н5О(СН2)2ОН
90,12
0,931
—70
135,1
(17=0 1,4030
ОО
СП., 9., ХЛ.,
ксиэтанол)
Янтарная (бутандиовая)
СО2Н(СН2)2СОгН
118,09
1,564
183
235, разл.
—
6,8
ац.
сп., мет., ац.
кислота
Янтарный ангидрид
(СН2СО)2О
100,07
(16°С) 1,234
119,5
261
—
р., разл.
э. ♦ хл.
(сукцинангидрид)
УГЛЕВОДОРОДЫ
Насыщенные (предельные) углеводороды (алканы)
Углеводороды, в молекулах которых углеродные атомы связаны между собой простой (одинарной) связью (a-связью), называются насыщенными или предельными углеводородами.
Общая формула насыщенных углеводородов СпН2п+2. Атомы углерода в таких углеводородах находятся в первом валентном состоянии, которому соответствует хр3-гибриднзация.
Простая связь (о-связь) образуется за счет перекрывания двух орбиталей s-электронов или перекрыванием орбитали s-электрона (например, атома водорода) с 5р3-гибрндными орбиталями атома углерода (при образовании, например, молекулы метана) или за счет перекрывания двух з^-гибридных орбиталей атомов углерода (при образовании С—С-связи в предельных углеводородах).
Таблица 23. Некоторые способы получения насыщенных углеводородов
Название реакции
Примеры
Гидрирование угля
Гидрирование непредельных углеводородов (алкеиов)
Реакция Вюрца
Сплавление солей карбоновых кислог со щелочью
Восстановление галогенпроизводных
насыщенных углеводородов
пС+2лНг ^ СпН2п+2
сн3 - сн2 + н4 ^. СН3 - сн3
С2Н6—I + 2№ +1 —С2Н6 -* С2Н6-
- СдЦ + 2Nal
СН3—COONa + NaOH -* СН4 + Na2COa
СН3— I + Hl -^ СН4 + 12
Таблица 24. Основные реакции насыщенных углеводородов
Название реакции
Примеры
Реакции замещения: галогенирование
СН4 + С12 — CHgCl +НС1
нитрование
C4Hle + HNO3 -* C4H,NO2 + ЦО
сульфирование
С1вЦ2 + H2SO4 — C10H21SO3H + Н2О
сульфохлорирование
с,н14 + SO2 + Cl2 —C,H13SO2C1 + НС1
Дегидрирование
СА^Ц-Щ
Окисление
СН4 + 2О2-*СО2 + 2Н2О
В реакциях замещения замена атома водорода на другие атомы или группы атомов легче происходит у третичного атома углерода, труднее — у вторичного и еще труднее — у первичного.
Ненасыщенные (непредельные) углеводороды рядаэтилена (алкены)
Углеводороды, в молекулах которых углеродные атомы связаны друг с другом двойной связью, называются ненасыщенными или непредельными углеводородами ряда этилена (олефинами, алкенами). Общая формула этиленовых углеводородов С„Н2„. Атомы углерода в таких углеводородах находятся во втором валентном состоянии, которому соответствует $р2-гнбрнднзацня.
Двойная связь (С=С) состоит из одной простой (о-связи) и одной л-связи. Простая связь расположена в плоскости, в которой находятся все ядра атомов углерода и водорода. Вторая связь (л-связь) образуется двумя негибридизированными 2р-электронами углеродных атомов и лежит в плоскости, перпендикулярной плоскости о-связи.
Ненасыщенные соединения, содержащие в молекуле две двойные связи, называются диеновыми углеводородами (алкадиенами, илн диолефинами). Общая формула таких соединений СПН2П_2. Если двойные связи расположены рядом (при одном углеродном атоме), то диеновые углеводороды называются кумулированными или алленовыми, например СН2=С=СН2 — пропадиен (аллен).
Если двойные связи разделены одной простой, то углеводороды называются сопряженными нли конъюгированными: СН2=СН—СН=СН2 — бутадиен-1,3 (дивинил).
Если двойные связи разделены двумя или несколькими простыми связями, то непредельные углеводороды называются изолированными илн несопряженными: СН2=СН—СН2СН2—СН=СН2 — гексадиен-1,5.
Таблица 25. Некоторые способы получения этиленовых углеводородов
Название реакции
Примеры
Крекинг алканов и пиролиз нефти
Дегидрогенизация алканов
Дегидратация спиртов
гмм-’-сНз—сНз + сн2=сн2
4 10UCH2=CH - сн3 + сн4
С4Н10 J- СН2 = СН - СН2СН3(СН3 - СН =
-н, t
= СН - СН3) —сн2 = сн — сн = сн2
-н,
сн3—сн—сн2—сн3 —>сн2=с — сн=сн2 |—2Н,|
сн3СН3
СН3СН2ОН сн, = сн2 + Н2О
Диеновые углеводороды о сопряженными двойными связями обладают высокой реакционной способностью. Онн могут присоединять реагент как по одной или двум отдельным двойным связям (1,2-при-
ПримерыПримерыПрисоединениеПрисоединениеПолимеризацияПолимеризациясн2 = СН2 + ЗО2 -* 2СОг + 2Н2ОСН2 = СН2 + 4КМпО4-> 2СО2 + 4МпО2-ИКОНсн2 = СН2 + ЗО2 -* 2СОг + 2Н2ОСН2 = СН2 + 4КМпО4-> 2СО2 + 4МпО2-ИКОНЗСН2 = СН2 + 2КМпО4 + 4Н2О -* ЗСН2ОН — — СН2ОН + 2МпО2 + 2KOHЗСН2 = СН2 + 2КМпО4 + 4Н2О -* ЗСН2ОН — — СН2ОН + 2МпО2 + 2KOHAr 2СН2 = СН2 + О2 —>Ar 2СН2 = СН2 + О2 —>2СН2СН22СН2СН2оксид этиленаоксид этиленаZ»8 СНIСН ^СН2Z»8 СНIСН ^СН2СН2СН2ПримерыПримерыРазложение карбида кальция водойДействие спиртового раствора щелочи на дигалогенопронзводные углеводородовКрекинг или пиролиз природного газа нлн углеводородов нефтиРазложение карбида кальция водойДействие спиртового раствора щелочи на дигалогенопронзводные углеводородовКрекинг или пиролиз природного газа нлн углеводородов нефтиНазвание реакцииПримерыПрисоединениесн=сн + н2 -»- сн2 = сн2 -X сн3 — сн3 Вг,СН= СН + Вг2 -* СНВг=СНВг —> СНВг2 — СНВг, СН=СН + HCI -* СН2 = СНС1-HgSO, сн=сн + Н2О> сн3 — сно СН—СН + HCN СНа = CHCN акрилонитрил ZnOСН=СН 4- СНдСООН —> СН3 - СООСН = СН3 винилацетатПолимеризация2СН=СН^сн = с — сн = сн2 винилацетиленакт. угользсн~сн>свнв450-С6 8бензолсоед. NI4СН=СН>- ОД,циклоо ктатетраенЗамещениеСН~СН + 2 [Ag (NH3)J ОН-> Ag — С^С — Ag 44* 4NH3 4” 2Н2ОацетиленидсеребраОкислениеЗСН=СН 4- 8КМпО4 -* ЗК8СА 4- 2К0Н 4- ЗМпО2 44" 2Н2ОНазвание реакцииПримерыПрисоединениесн=сн + н2 -»- сн2 = сн2 -X сн3 — сн3 Вг,СН= СН + Вг2 -* СНВг=СНВг —> СНВг2 — СНВг, СН=СН + HCI -* СН2 = СНС1-HgSO, сн=сн + Н2О> сн3 — сно СН—СН + HCN СНа = CHCN акрилонитрил ZnOСН=СН 4- СНдСООН —> СН3 - СООСН = СН3 винилацетатПолимеризация2СН=СН^сн = с — сн = сн2 винилацетиленакт. угользсн~сн>свнв450-С6 8бензолсоед. NI4СН=СН>- ОД,циклоо ктатетраенЗамещениеСН~СН + 2 [Ag (NH3)J ОН-> Ag — С^С — Ag 44* 4NH3 4” 2Н2ОацетиленидсеребраОкислениеЗСН=СН 4- 8КМпО4 -* ЗК8СА 4- 2К0Н 4- ЗМпО2 44" 2Н2ОТаблица 28. ОсновныеТаблица 28. Основныереакции ацетиленовых углеводородовреакции ацетиленовых углеводородов
Примеры
Примеры
Присоединение
Присоединение
Полимеризация
Полимеризация
сн2 = СН2 + ЗО2 -* 2СОг + 2Н2О
СН2 = СН2 + 4КМпО4-> 2СО2 + 4МпО2-ИКОН
сн2 = СН2 + ЗО2 -* 2СОг + 2Н2О
СН2 = СН2 + 4КМпО4-> 2СО2 + 4МпО2-ИКОН
ЗСН2 = СН2 + 2КМпО4 + 4Н2О -* ЗСН2ОН — — СН2ОН + 2МпО2 + 2KOH
ЗСН2 = СН2 + 2КМпО4 + 4Н2О -* ЗСН2ОН — — СН2ОН + 2МпО2 + 2KOH
Ar 2СН2 = СН2 + О2 —>
Ar 2СН2 = СН2 + О2 —>
2СН2СН2
2СН2СН2
оксид этилена
оксид этилена
Z»8 СН
I
СН ^СН2
Z»8 СН
I
СН ^СН2
СН2
СН2
Примеры
Примеры
Разложение карбида кальция водой
Действие спиртового раствора щелочи на дигалогенопронзводные углеводородов
Крекинг или пиролиз природного газа нлн углеводородов нефти
Разложение карбида кальция водой
Действие спиртового раствора щелочи на дигалогенопронзводные углеводородов
Крекинг или пиролиз природного газа нлн углеводородов нефти
Название реакции
Примеры
Присоединение
сн=сн + н2 -»- сн2 = сн2 -X сн3 — сн3 Вг,
СН= СН + Вг2 -* СНВг=СНВг —> СНВг2 — СНВг, СН=СН + HCI -* СН2 = СНС1
-HgSO, сн=сн + Н2О> сн3 — сно СН—СН + HCN СНа = CHCN акрилонитрил ZnO
СН=СН 4- СНдСООН —> СН3 - СООСН = СН3 винилацетат
Полимеризация
2СН=СН^сн = с — сн = сн2 винилацетилен
акт. уголь
зсн~сн>свнв
450-С6 8
бензол
соед. NI
4СН=СН>- ОД,
циклоо ктатетраен
Замещение
СН~СН + 2 [Ag (NH3)J ОН-> Ag — С^С — Ag 4
4* 4NH3 4” 2Н2Оацетиленид
серебра
Окисление
ЗСН=СН 4- 8КМпО4 -* ЗК8СА 4- 2К0Н 4- ЗМпО2 44" 2Н2О
Название реакции
Примеры
Присоединение
сн=сн + н2 -»- сн2 = сн2 -X сн3 — сн3 Вг,
СН= СН + Вг2 -* СНВг=СНВг —> СНВг2 — СНВг, СН=СН + HCI -* СН2 = СНС1
-HgSO, сн=сн + Н2О> сн3 — сно СН—СН + HCN СНа = CHCN акрилонитрил ZnO
СН=СН 4- СНдСООН —> СН3 - СООСН = СН3 винилацетат
Полимеризация
2СН=СН^сн = с — сн = сн2 винилацетилен
акт. уголь
зсн~сн>свнв
450-С6 8
бензол
соед. NI
4СН=СН>- ОД,
циклоо ктатетраен
Замещение
СН~СН + 2 [Ag (NH3)J ОН-> Ag — С^С — Ag 4
4* 4NH3 4” 2Н2Оацетиленид
серебра
Окисление
ЗСН=СН 4- 8КМпО4 -* ЗК8СА 4- 2К0Н 4- ЗМпО2 44" 2Н2О
Таблица 28. Основные
Таблица 28. Основные
реакции ацетиленовых углеводородов
реакции ацетиленовых углеводородов
соединение), так и к двум противоложным концам молекулы (1,4- прнсоедннение).
При ионном присоединении галогеиоводородов к несимметричным алкенам (при обычных условиях) водород присоединяется по месту двойной связи к наиболее гидрогенизированному (связанному с наибольшим числом водородных атомов) атому углерода, а галоген — к менее гидрогенизированному атому углерода (правило Марков- ннкова).
Отклонение от этого правила: если реакция протекает в присутствии пероксидных соединений или кислорода (по радикальному механизму), то порядок присоединения галогеноводорода (в основном бромистого водорода) будет идти против правила Марковникова («пер- оксидиый эффект» Хараша).
Таблица 26. Основные реакции этиленовых углеводородов
Название реакции
СН2 = СН2 + Н2 -* СН3 — СН,
СН, - СН = СН2 + НС I СН3 - CHCI — СН3
СН2 = СН — СН3 + Н — ОН — СН, — снон —
сн3■
пСН2 = СН2 -> [- СН2 — СН2 — ] п
пСН, = СН — СН = СН2 -»-1— СН2 — СН =
= сй-сн2-]„
Окисление:
горение
действие водного раствора
КМпО4 при нагревании
действие водного раствора
КМпО4 прн комнатной температуре (реакция Вагнера)
каталитическое окисление (реакция Прилежаева)
Реакции Дильса-Альдера (диеновые синтезы)
Ненасыщенные (непредельные) углеводороды рядаацетилена (алкины)
Углеводороды, в молекулах которых углеродные атомы связаны друг с другом тройной связью (С=С), называются ацетиленовыми углеводородами или алкинами. Общая формула ацетиленовых углеводородов с одной тройной связью СПН2П_2. Атомы углерода в ацети
леновых углеводородах находятся в третьем валентном состоянии, которому соответствует sp-гибрндизация.
Тройная связь образована одной a-связью (перекрывание двух гибридизированных sp-атомных орбиталей) и двумя л-связямн (перекрывание двух негнбрнднзнрованных р-орбиталей от каждого соседнего углеродного атома). л-Связь в тройной связи расположена на одной линии, представляющей собой ось трех a-связей. Две л-связи расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
Таблица 27. Некоторые способы получения ацетиленовых углеводородов
Название реакции
СаС2 + 2Н2О -* С2Н2 + Са (ОН)2
СН3 — СН2 — СНС1, + 2КОН -* СН, —
С = СН+2КС1+2Н,О
150О°С
2СН4-С2Н2+ЗН2
1200°С
С2Не► С2Н2 -|- 2Н2
АЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ (НАФТЕНЫ)
АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ (АРЕНЫ)
Углеводороды, молекулы которых содержат один или несколько циклов (колец) неароматического характера, называются алициклическими соединениями. По характеру связей они могут быть насыщенными (циклоалканы) и ненасыщенными (циклоалкены).
Название реакции
Примеры
Действие цинковой пыли на спиртовой раствор дигалогенпроизводного алкана
Пиролиз кальциевых солей двухосновных кислот
Гидрирование бензола и его гомологов
Присоединение этилена или ацетилена к алкадиену
с
с
с
с
с с
1Н2С-СН2-СН2С1 + Zn ->-Н2С—СН2 + ZnCl2 сщ
“^осн
t1\[Н]
Ya Л СаСО3 + (СН,)2 С=О —>- С6Н1с
г/1 /
Н2—со/СНг
циклопентан
H,/Ni
цН6—СНз► СвНцСНз
метилциклогексан
н=сн2 сн2 .
+ 11 —* свн10
н=сн2 сн2
циклогексен
Пиролиз циклоалкенов
ОД-^СбН, циклопентен цнклопеитадиеи
Таблица 30. Основные реакции алициклических углеводородов
Название реакции
Примеры
Раскрытие циклов
Замещение Окисление
СН2 H./NI
/ \► сн$-сн2-сн3
Н2С—сн2 циклопропан
СН2—СН2 n,/Ni
1|► сн3-сн2-сн2-сн3
сн2—сн2
С6Н1() + Вг2-^6Н,Вг + НВг
/СН2Х
Н2сСН2 [О] сн2—сн2—соон
+ н,0
Каталитическа я дегидрогенизация (реакция Зелинского)
н2<:сн2сн2—сн2—соон
^Сн/ циклогексанадипиновая кислота
CeHuCH3—Yc„H6CH3 + зн2 (°с
метилциклогексан толуол
Таблица 29. Некоторые способы получения алициклических углеводородов
Углеводороды, молекулы которых содержат устойчивую циклическую группировку (бензольное кольцо), обладающую особыми физическими и химическими свойствами, называются ароматическими соединениями (аренами). К ним относятся бензол и его производные, а также нафталин, антрацен и др.
Ароматичность — это совокупность особых свойств, которыми обладают органические вещества, содержащие в молекуле бензольное кольцо или некоторые гетероциклические структуры. Эти свойства обусловлены равномерным распределением л-электронной плотности в кольце и плоскостным строением молекулы. Несмотря на формальную ненасыщенность, бензол и его производные более склонны к реакциям замещения, чем присоединения, и обладает высокой стабильностью.
Связь между углеродными атомами в молекуле бензола называется ароматической.
Таблица 31. Некоторые способы получения ароматических углеводородов
Название реакции
Примеры
Сухая перегонка каменного угля
Простая перегонка, пиролиз или крекинг некоторых сортов нефти (например, уральской)
Ароматизация алкаиов
Дегидрогенизация циклоалка- иов (реакция Зелинского)
Полимеризация ацетилена
Декарбоксилирование солей ароматических кислот
Реакция Фриделя-Крафтса
Реакция Вюрца—Фиттига
Каменный уголь —» коксовый газ + кокс + + аммиачная вода 4-каменноугольная смола
Каменноугольная смола-»■ фенол, бензол, нафталин, антрацен, пиридин, тиофен
Большое количество ароматических соединений
СН, I /СН-СНз
СН$ 2,5-днметилгексан я-ксилол
СвН„-СН3 —.^СвН6-СН3 + зн2
метилцнкло-гексан
толуол
зсн=сн —-*с„нв
бензол
CeH6—COONa + NaOH -* CeHe + Na2CO3
AICl,
CeHe + С2Н5С1 СвН6-С2Н6+НС1
СвН5Вг + 2Na + Вг—С2Н6 ^ CeH6-C2H6+2NaBr
бромбензол
этилбензол
Таблица 32. Основные реакции ароматических углеводородов
Название реакции
Примеры
Реакции замещения:
галогенирование
сд, + а2 —► свдс1 + на хлорбензол
HtSO«
нитрование
СД, + НМОз- CeHsNO2 4- Н2О нитробензол
сульфирование
CyHe + H2SO4► С6Н5—SO3H -|- Н2О Ai Ch
Свнв + СН3С1 —► CflHsCH3 + HCI aiq,
алкилирование
ацилирование
Реакции присоединения:
евд + СН3СОС1 —► свдсосн3 + на ацеталхлоридацетофенон
гидрирование
сдв + зн2-^с6н12
* циклогексан Л*
галогенирование
С4Нв “Ь 3^2 “ * C|HeCie гексахлорцнклогексаи
называют ароматическими спиртами, например СвН5СН2ОН — бензиловый спирт.
Таблица 33. Некоторые способы получения спиртов
Название реакции
Примеры
Гидролиз галогенопроизводных
Гидратация этиленовых углеводородов
Восстановление альдегидов и кетонов
Гидролиз (омыление) сложных эфиров
C2H5a + NaOH-м С2Н5ОН + NaCI сн3—сна—сн2а + гнаон —н
-* СН3СН(ОН)СН2ОН 4- 2NaCl
H,SO,
СН2=СН2 4- Н—ОН► СН3СН2ОН
СН3—СНО 4- н2 —- СН3СН2ОН
СД5-СНО + Д —т СД6СН2ОН
СН3—СО—СНд 4- Н2 —- СН3СН(ОН)СН3
H.SO,
СН3СООС2Н5 4- Н2О
-»■ СНдСООН 4-С2Н6ОН
КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Спирты (алкоголи)
Производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на соответствующее число гидроксильных групп (ОН), называются спиртами ^алкоголямиУ
Общая формула спиртов R—ОН. Характер радикала R определяет насыщенность или ненасыщенность спиртов, а от числа гидроксильных групп зависит его атомность. Спирты бывают одноатомными, двухатомными, трехатомными, четырехатомными и т. д., например:
CHgCH2OH, НОСН2СН2ОН, НОСН2СН(ОН)СН2ОН,этиловыйэтиленгликольглицерин
СПНрТ
НОСН2(СНОН)2СН2ОНэритрит
В зависимости от характера углеродного атома (первичный, вторичный или третичный), с которым связана гидроксильная группа, различают спирты первичные, вторичные и третичные, например:
R—СН2ОН,R2CHOH,R3COH
первичныйвторичныйтретичный
Если гидроксильная группа связана с углеродом боковой цепи в ароматических углеводородах, то такие гидроксильные производные
Таблица 34. Основные реакции спиртов
Названые реакции
Примеры
Образование алкоголятов
Образование простых эфиров
Образование сложных эфиров
Замещение гидроксильной группы на галоген
Дегидратация спиртов
2СН3ОН 4- 2Na► 2CH3ONa + Н2 метилат натрия
СД6О№ 4- 1-С2Д —- СД5ОСД5 4- Nai H,SO, 2С2Н5ОН> C2H5OC2HS 4- Н2О н^о,
СНзСООН 4- С2 ДОН;-
;—- сн3соос2н5 4- до
с2дон 4- на —м с2н6а 4- н2о
СН3ОН 4- PCI 6 —- СНзС1 4- POCIg 4- HCI H,SO,
СДСДОН► СД=СД 4- н2о
Окисление
[О]
СНзСН2ОН -* СНзСНО уксусный альдегид
10]
СНзСН(ОН)СН3 -* СНзСОСНз ацетон
ФенолыФенолы
Фенолы
Фенолы
Таблица 36. Основные реакции фенолов
Органические соединения, содержащие гидроксильную группу, связанную непосредственно с бензольным ядром, называются фенолами. В зависимости от числа гидроксильных групп в ядре различают одно-, двух- и трехатомные фенолы:
Название реакции
Примеры
пирокатехин (бензендиол-!, 2)
он
он
пирогаллом (бензентрнол-1, 2» 3)
он
резорцин (бензендиол-1, 3)
онгидрохинон(бензендиол-1, 4)
он
оксигндрохннон (бенэентрнол-|, 2,4)
флороглюцин
(бензентрнол-1, 3, 5)
Образование фенолятов
Образование простых и сложных эфиров
Гидрирование
Галогеиирова иие
Сульфирование
Нитрование
Реакция феиола с ацетоном
Образование фенолформальдегидных полимеров
СвН5ОН 4- NaOH -> CeHsONa + Н2О
CeH5ONa + I—СН3 -* C„Hs0CH3 + Nai анизол
CH3COC1 + NaOC,H5 -♦ CH3COOCeHs + NaCl феннлацетат
[H]
C«HSOH—>CeH„OH циклогексаиол
CeHsOH + 3Br2 -> C,H2(OH)Br3 4- ЗНВг
2, 4, 6-трнбромфенол
C,HSOH + H2SO4 -* CeH4(OH)SO3H + H2O окснбен золсульфокислота
C„HSOH + HNOg -> CeH4(OH)NO2 + H2o нитрофенол
2CeHsOH + CH3COCH3 ->-
—HO-CeH4-C(CH3)2-CeH4-OH + H2O
4, 4'-диоксидифенилпропан (Диан)
ОН
н+
(л + I) " + лОНгО—*
Таблица 35. Некоторые способы получения фенолов
Название реакции
Примеры
Окисление изопропилбензола (кумола)
Гидроксилирование галогеиопро- изводиых
Щелочное плавление
ООН
СН(СН3)2 н3с—с—сн3он
zk [О] /к H,so. zk I U-| II-1 11+CHgCOCHg
4/xz zz
кумолгидропероксид
CeHsCl + NaOH -^ CeHsOH + NaCl
CeH6SO3Na+ 2NaOH -> CeH5ONa+ NaaSO3+ H2O фенолят натрия
ОНОНон
новолачный полимер (термопластичный)
АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ
Производные углеводородов, в молекулах которых содержится карбонильная группа, называются альдегидами и кетонами (оксо- соединениями^. Если карбонильная группа связана с одним радикалом и водородом (или двумя атомами водорода), такие оксосоединеиия называются альдегидами (группа — СНО называется альдегидной группой): R—СНО. Соединения, в которых карбонильная группа соединена с двумя одинаковыми или разными радикалами, называются кетонами: R—СО—R'.
В зависимости от характера радикалов, связанных с карбонильной группой, альдегиды и кетоны могут быть насыщенными и ненасыщенными.
Карбонильная группа — одна из наиболее активных функциональных групп. Ее двойная связь состоит из одной о- и одной л-связи. В отличие от обычной двойной углерод-углеродной связи в этиленовых углеводородах двойная связь в карбонильной группе сильно поляризована (за счет разности электроотрицательностей атомов кислорода и углерода):Карбонильная группа — одна из наиболее активных функциональных групп. Ее двойная связь состоит из одной о- и одной л-связи. В отличие от обычной двойной углерод-углеродной связи в этиленовых углеводородах двойная связь в карбонильной группе сильно поляризована (за счет разности электроотрицательностей атомов кислорода и углерода):Название реакцииНазвание реакцииПродолжение табл. 88Продолжение табл. 88ПримерыПримерыгидросульфита натрияреактива Гриньярааммиакагидросульфита натрияреактива ГриньярааммиакаНазваниереакцииПримерыОкисление спиртов[О]СН3СН2СН2ОН- пропанол-1СН3СН2—СНО лроланальОксосинтез (карбонилирование)Пиролиз кальциевых, марганцевых или магниевых солей карбоновых кислотГидратация ацетилена н его гомологов (реакция Кучерова)Гидролиз днгалогено- производиыхСН3-СН(ОН)-СН3 —> сн3—со—сн3 пропанол-2пропанонг*сн3сн,сн2—СНОCHg—СН=СН2 4-СО 4-н2—3 2 232 т -г 21-*СН3—CH(CH3)—СНО2-метилпропаналь(СН3СОО)2Са —-* СаСОд 4- СНдСОСНдн,ро4СН^СН 4- Н2о [СН2=СНОН] -* сн3—сно виниловый спиртС2НЬСНС12 4- Н2о ->■ С2НВ—СНО 4- 2HCI 1,1 - дихлор пропанпро панальС2Н6СС12СНд 4- Н2О -► СдНдСОСНд 4- 2HC1 2,2-ДИХлорбутанбутановНазваниереакцииПримерыОкисление спиртов[О]СН3СН2СН2ОН- пропанол-1СН3СН2—СНО лроланальОксосинтез (карбонилирование)Пиролиз кальциевых, марганцевых или магниевых солей карбоновых кислотГидратация ацетилена н его гомологов (реакция Кучерова)Гидролиз днгалогено- производиыхСН3-СН(ОН)-СН3 —> сн3—со—сн3 пропанол-2пропанонг*сн3сн,сн2—СНОCHg—СН=СН2 4-СО 4-н2—3 2 232 т -г 21-*СН3—CH(CH3)—СНО2-метилпропаналь(СН3СОО)2Са —-* СаСОд 4- СНдСОСНдн,ро4СН^СН 4- Н2о [СН2=СНОН] -* сн3—сно виниловый спиртС2НЬСНС12 4- Н2о ->■ С2НВ—СНО 4- 2HCI 1,1 - дихлор пропанпро панальС2Н6СС12СНд 4- Н2О -► СдНдСОСНд 4- 2HC1 2,2-ДИХлорбутанбутановТаблица 37. Некоторые способы получения альдегидов и кетоновТаблица 37. Некоторые способы получения альдегидов и кетоновспиртовРеакции замещения: образование оксимов и гидразоновспиртовРеакции замещения: образование оксимов и гидразоновобразование дигало- геиопронзвоДиыхРеакции окисленияобразование дигало- геиопронзвоДиыхРеакции окисленияРеакции полимеризацииРеакции полимеризацииCHg—CHСН—СНдCHg—CHСН—СНдНазвание реакцииПримерыРеакции присоединения по двойной связи карбонильной группы: водородациановодородаСНдСНО 4- н2 -> СН3СН2ОН СНдСОСНд 4- Н2 -> СНдСНОНСНд СНдСНО 4- HCN -,- CHgCH(OH)CN оксниитрнлНазвание реакцииПримерыРеакции присоединения по двойной связи карбонильной группы: водородациановодородаСНдСНО 4- н2 -> СН3СН2ОН СНдСОСНд 4- Н2 -> СНдСНОНСНд СНдСНО 4- HCN -,- CHgCH(OH)CN оксниитрнлТаблица 38. Основные реакции альдегидов и кетоновТаблица 38. Основные реакции альдегидов и кетонов8686Реакции коидевса ции (альдольная и кротоновая)Реакции коидевса ции (альдольная и кротоновая)
Карбонильная группа — одна из наиболее активных функциональных групп. Ее двойная связь состоит из одной о- и одной л-связи. В отличие от обычной двойной углерод-углеродной связи в этиленовых углеводородах двойная связь в карбонильной группе сильно поляризована (за счет разности электроотрицательностей атомов кислорода и углерода):
Карбонильная группа — одна из наиболее активных функциональных групп. Ее двойная связь состоит из одной о- и одной л-связи. В отличие от обычной двойной углерод-углеродной связи в этиленовых углеводородах двойная связь в карбонильной группе сильно поляризована (за счет разности электроотрицательностей атомов кислорода и углерода):
Название реакции
Название реакции
Продолжение табл. 88
Продолжение табл. 88
Примеры
Примеры
гидросульфита натрия
реактива Гриньяра
аммиака
гидросульфита натрия
реактива Гриньяра
аммиака
Название
реакции
Примеры
Окисление спиртов
[О]
СН3СН2СН2ОН- пропанол-1
СН3СН2—СНО лроланаль
Оксосинтез (карбонилирование)
Пиролиз кальциевых, марганцевых или магниевых солей карбоновых кислот
Гидратация ацетилена н его гомологов (реакция Кучерова)
Гидролиз днгалогено- производиых
СН3-СН(ОН)-СН3 —> сн3—со—сн3 пропанол-2пропанон
г*сн3сн,сн2—СНО
CHg—СН=СН2 4-СО 4-н2—3 2 2
32 т -г 21-*СН3—CH(CH3)—СНО
2-метилпропаналь
(СН3СОО)2Са —-* СаСОд 4- СНдСОСНд
н,ро4
СН^СН 4- Н2о [СН2=СНОН] -* сн3—сно виниловый спирт
С2НЬСНС12 4- Н2о ->■ С2НВ—СНО 4- 2HCI 1,1 - дихлор пропанпро паналь
С2Н6СС12СНд 4- Н2О -► СдНдСОСНд 4- 2HC1 2,2-ДИХлорбутанбутанов
Название
реакции
Примеры
Окисление спиртов
[О]
СН3СН2СН2ОН- пропанол-1
СН3СН2—СНО лроланаль
Оксосинтез (карбонилирование)
Пиролиз кальциевых, марганцевых или магниевых солей карбоновых кислот
Гидратация ацетилена н его гомологов (реакция Кучерова)
Гидролиз днгалогено- производиых
СН3-СН(ОН)-СН3 —> сн3—со—сн3 пропанол-2пропанон
г*сн3сн,сн2—СНО
CHg—СН=СН2 4-СО 4-н2—3 2 2
32 т -г 21-*СН3—CH(CH3)—СНО
2-метилпропаналь
(СН3СОО)2Са —-* СаСОд 4- СНдСОСНд
н,ро4
СН^СН 4- Н2о [СН2=СНОН] -* сн3—сно виниловый спирт
С2НЬСНС12 4- Н2о ->■ С2НВ—СНО 4- 2HCI 1,1 - дихлор пропанпро паналь
С2Н6СС12СНд 4- Н2О -► СдНдСОСНд 4- 2HC1 2,2-ДИХлорбутанбутанов
Таблица 37. Некоторые способы получения альдегидов и кетонов
Таблица 37. Некоторые способы получения альдегидов и кетонов
спиртов
Реакции замещения: образование оксимов и гидразонов
спиртов
Реакции замещения: образование оксимов и гидразонов
образование дигало- геиопронзвоДиых
Реакции окисления
образование дигало- геиопронзвоДиых
Реакции окисления
Реакции полимеризации
Реакции полимеризации
CHg—CHСН—СНд
CHg—CHСН—СНд
Название реакции
Примеры
Реакции присоединения по двойной связи карбонильной группы: водорода
циановодорода
СНдСНО 4- н2 -> СН3СН2ОН СНдСОСНд 4- Н2 -> СНдСНОНСНд СНдСНО 4- HCN -,- CHgCH(OH)CN оксниитрнл
Название реакции
Примеры
Реакции присоединения по двойной связи карбонильной группы: водорода
циановодорода
СНдСНО 4- н2 -> СН3СН2ОН СНдСОСНд 4- Н2 -> СНдСНОНСНд СНдСНО 4- HCN -,- CHgCH(OH)CN оксниитрнл
Таблица 38. Основные реакции альдегидов и кетонов
Таблица 38. Основные реакции альдегидов и кетонов
86
86
Реакции коидевса ции (альдольная и кротоновая)
Реакции коидевса ции (альдольная и кротоновая)
СНдСНО 4- NaHSOg -* CH3CH(OH)SO3Na
СНдСНО + C2H6MgBr -* CH3CH(C2H6)OMgBr-*
—>- CH3-CHOH-C2HS + MgBr2
СНдСНО + NHg -> CHg—CH(OH)NH2 —>
► CHg—CH=NH
—н,0 ацетальдим ин
6HCHO + 4NHg CeH12N4
гекса метилентетраmbh(уротропин)
СНдСНО + HOC2HS ->- CHg—CH(OH)OC2H6 полуацеталь
СНзСНО 4- H2N-OH -> CH3—CH—N—OH + H2O гидрок-альдоксим
силамнн
CH3COCH3 4- H2N—NH2 -> CH3—C=N—NH2 4- H2O
гидразон
СНзСОСНз 4- PCI5 (СНз)2СС12 4- POC13
2.2-дихлор-пропан
СНдСНО + 2[Ag(NHg)2)+OH- -*
-* CH3COONH4 4- 2Ag 4- 3NHg 4-H2O
реакции «серебряного зеркала»
[О]
СНдСН2СОСН2СНд —> СНдСНдСООН 4- СНдСООН пентанон-3
СНд
н+ I
ЗСНдСНО—> ,снх
О/
паральдегид Н+ Г1
лНСНО —О—СН2— л
нго [J
параформ
ОН“
2СН3СНО> СН3-СН(ОН)—сн2—сно—►
бутанол-3«аль(альдоль)
► сн3—сн=сн—сно
—н*о кротоновый альдегид (бутен«2*аль)
87
КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ
Производные углеводородов, в молекулах которых содержится одна или несколько карбоксильных групп (—СООН), называются карбоновыми кислотами. Общая формула карбоновых кислот R—СООН. В зависимости от характера радикалов, связанных с карбоксильной группой, карбоновые кислоты бывают предельными и непредельными. Число карбоксильных групп определяет основность карбоновых кислот (с одной группой — одноосновные, с двумя — двухосновные и т. д.).
Таблица 39. Некоторые способы получения карбоновых кислот
Название реакции
Примеры
Окисление алканов, спиртов,
Ю]
альдегидов и кетонов
СНдСНО—*• Сн3—Соин уксусная кислота
Оксосинтез (карбонилирование)
сн3—сн=сн2 + СО +
СН3СН2СН2СООН
+ Н2О-
СН3—СН(СН3)—СООН
2«метилпропаноаая кислота Н+
Гидролиз нитрилов
СН3—C=N + 2Н2О —»СН3—СООН + NH3
Гидролиз тригалогеиопроизвод- ных
СН3—СВг3 + 2Н2О-*- СНзСООН 4- ЗНВг
н+
Взаимодействие гидроксида нат-
СО-Ь NaOH-» HCOONa —> НСООН
рия с оксидом углерода (И)
муравьиная кислота
Окисление двухатомных спиртов
[Н][О]
НОСН2—СН2ОН -* ОНС—СНО —*
этиленгликольглиокса ль
НООС—СООН
щавелевая кислота
Таблица 40. Основные реакции карбоновых кислот
Название реакции
Примеры
Образование солей
СН3-СООН 4- NaOH-*- СН3—COONa 4- НаО
Образование галогеиаигидридов
СН3—СООН 4- РС1& -* СН3-СОС1 4- хлорвстый ацетил
4-РОС134-НС1
Образование ангидридов
2СН3—СООН(СН3СО)2О 4- Н2О
уксусный ангидрид
Образование сложных эфиров
СНз—СООН + НОС2Н5-* СН3СООСгН5+Н2О этилацетат
Декарбоксилирование
НООС—СООН НСООН 4- СО2
По количеству углеродных атомов в радикале кислоты делят на низшие (с небольшой молекулярной массой) и высшие (от С10 и выше).
Карбоновые кислоты диссоциируют по схеме R-COOH^±R—COO" + Н+,
В ряду одноосновных карбоновых кислот наиболее сильной является муравьиная кислота, в ряду двухосновных — щавелевая кислота.
УГЛЕВОДЫ
Углеводы — органические соединения, содержащие в молекуле одновременно альдегидную или кетонную группу и несколько спиртовых групп, т. е. углеводы — это многоатомные альдегидоспирты (полиоксиальдегиды) или многоатомные кетоноспирты (полиоксике- тоны).
Все углеводы можно разделить на две большие группы! простые углеводы (моносахариды, или монозы) и сложные углеводы (полисахариды, или полиозы). В свою очередь, сложные углеводы подразделяют на низкомолекулярные (сахароподобные) углеводы — олигосахариды — и высокомолекулярные (несахароподобные).
Моносахариды (монозы)
Общая формула моносахаридов СпН2пОп. В зависимости от характера оксогруппы (альдегидная или кетонная), входящей в состав молекулы моносахаридов, последние делятся на альдозы (полиоксиальдегиды) и кетозы (полиоксикетоны). По числу углеродных атомов моносахариды делят на тетрозы (С4), пентозы (С5), гексозы (Св) и т. д. В природе чаще встречаются пентозы С5НМО5 и гексозы СвН1аОв.
Альдогексозы; глюкоза, галактоза, манноза, аллоза, гулоза, идоза,
талоза, альтроза.
Кетогексозы; фруктоза, сорбоза, тагатоза, псикоза.
Моносахариды существуют в нескольких таутомерных формах. Например, глюкоза в водном растворе существует в трех формах: открытой (альдегидной) и двух циклических (пятичленной и шестичленной):
н он
с-
н—с—он I
но—с—но
н—с
н—с—он
сн2он
циклическая полу-ацетальная форма(пятнчлеиное, илироксидное, кольцо)
н—с—он
СН2ОНоткрытая (ацикличе-ская), или цепная,форма(альдегидная)
Н ОН
Н—С—ОН
1
НО—С—НО
Н—С—он
I сн2он циклическая полу, ацетальная форма (шестичлениое, или 8-окевдвое, кольцо)
Фруктоза также существует в растворе в виде открытой (кетонной) или двух циклических (у-, 6-) формах.
В кристаллическом состоянии моносахариды имеют строение внутренних циклических полуацеталей (преимущественно шестичленных, или 6-оксидных, форм).
Проекционные а- и 0-формы глюкозы и фруктозы в перспективной шестичленной циклической форме имеют вид
a-D(+)-глюкозаa-D(+)-глюкозаP-D(+)-глюкоза «-(—)0-фруктоза0-(—)В-фРуктозаP-D(+)-глюкоза «-(—)0-фруктоза0-(—)В-фРуктозаТаблица 41. Некоторые способы получения моносахаридовТаблица 41. Некоторые способы получения моносахаридов
a-D(+)-глюкоза
a-D(+)-глюкоза
P-D(+)-глюкоза «-(—)0-фруктоза0-(—)В-фРуктоза
P-D(+)-глюкоза «-(—)0-фруктоза0-(—)В-фРуктоза
Таблица 41. Некоторые способы получения моносахаридов
Таблица 41. Некоторые способы получения моносахаридов
Фотосинтез
Гидролиз ди- и полисахаридов
Неполное окисление шестиатомных спиртов
пСО2 + пН2О► СПН2ПОП -|- лО2 хлорофилл
Ci2H22Ou -}- Н2О-► 2С6Н12О6 днсахаридмоносахарид
(СвН10О6)„ -{- пН2О —*• лСвН12О6 полисахаридмоносахарид
СН2ОНОНОСН2ОН
1[О] 11
2(СНОН)4 —► (СНОН)4 + с=о
111
СН2ОНСН2ОН (СНОН)3
Таблиц
а 42.
сорбитальдогек- СН2ОН
0033кетогексоза
Основные реакции моносахаридов
Название реакции
Примеры
Спиртовое брожение
С6Н,
[дрожжи]
А—- 2С6Н5ОН + 2СО2
Восстановление
С6Н12О6- НОСН3(СНОН)4СН3ОН
D-глюкозаD-сорбит
Окисление
Алкилирование
Ацилирование 90
[О]
С6Н1гО6 —- НООС— (СНОН)4—СООН или
D-сахарная кислота
НОСНг—(СВОИ) 4—СООН
D-глюконояая кислота
с6н12ов + НОСН3 -> СвНп(ОСН3)О5 + Н2О
D-глюкогаО-метил-О-глюкозид
С6Н12О6+ 5(СН3СО)2О-* С.Н7(СОСН3)6О,+ 5СН3СООН
Название реакции
Примеры
Дисахариды (биозы)
Общая формула дисахаридов С12Н22Ои. К дисахаридам относятся сахароза (свекловичный или тростниковый сахар), лактоза (молочный сахар), мальтоза (солодовый сахар), целлобиоза и др.
При гидролизе молекула дисахарида распадается на две одинаковые или различные молекулы моносахаридов;
С12Н22Ои -(• Н3О -► 2СвН13Овдисахаридмонос ахарид
Полисахариды
Общая формула полисахаридов (СеН1вО5)п. Основными представителями несахароподобных полисахаридов являются крахмал и целлюлоза (клетчатка^.
В состав крахмала входят два полисахарида: амилоза (20—30%) и амилопектин (70—80%). Эти полисахариды построены из остатков а-О-глюкозы:
Макромолекулы амилозы построены линейно, а амилопектина— с разветвлениями.
В состав целлюлозы входят остатки молекул 0-Д-глюкозы:
Макромолекулы целлюлозы имеют линейное строение.
Таблица 43. Основные реакции полисахаридов
Название реакции
Примеры
Гидролиз: крахмала
целлюлозы
Образование ксантогената целлюлозы
Образование нитрата целлюлозы
н+
(СвН1вО6)л —ь paci воримый крахмал -*- (СвН10О&)от -> крахмалдекстрины
уС12Н22Ои -*■ лСвН12Ов мальтоза глюкоза
(СвН10О6)п -> (С6Н10О5)х -> — С12Н22Ои -* пСвН12Ов целлюлоза амилоид целлобиоза глюкоза S
[CeH7O8(OH)2ONa]„ + nCS2 [CeH7O2(OH)2OCSNa]„ ксантогенат целлюлозы Н^О4
[СвН7О2(ОН)3]й + 3nHNO3>
—► [CeH7O2(ONO2)3]„ + 3nH2O
АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Нитросоедииения
Производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на одну или несколько нитрогрупп (—МО2), называются нитросоединениями.
Строение ннтрогруппы можно представить в виде структур:
или
Общая формула нитросоединений R—МО2. Основным методом получения нитросоединений является реакция парофазного или жидкофазного нитрования алканов:
R—Н 4- НО—NO2R—NO2 4- Н2О.
Нитрогруппа делает подвижными водородные атомы в а-поло- жении углеводородной цепи.
Таблица 44. Основные реакции иитросоедннепий
Название реакции
Примеры
Восстановление
CH3NO2 + 6Н -> СН3МН2 4- 2Н2О
Таутомерия первичных и вторичных иитросоедн- нений
о NaOHО
СНз—СН2— N< ~Z2CH3—CH=N< наХ>1
МвОНо
;^сн?—ch=nZ
на^ONa
Взаимодействие первичных и вторичных нитро- соедииеиий с азотистой кислотой
СНз—СН2—NO2 +но—N=O -* СН3—CH—N=O4-H2O
no2нитроловаякислота
7* СН3—С= N—ОН
NO2
(СНз)2СН—NO24* НО—N—О -* (СНз) 3C(NO2)NO+ н2о
псевдоннтрол
Амины
Производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на одну или несколько аминогрупп (—NH2), называются аминами. Общая формула аминов R-NH2.
Амины можно рассматривать как производные аммиака, получаемые замещением атомов водорода алкильными группами. В зависимости от того, сколько атомов водорода замещено, различают амины первичные (I), вторичные (II) и третичные (III): RNH2 (I); R2NH (II); R3N (III).
Основные методы получения аминов:
1) восстановление нитросоединений в присутствии катализаторов (Pt, Pd, Ni):
CH3CH2NO2 + 3H2 -> CH3CH2NH2 + 2H2O;
2) аминирование галогеналкилов в спиртовом растворе:
СН3СН2С1 4- NH3 СНзСН2МН2 - НС1.
Таблица 45. Основные реакции аминов
Название реакции
Примеры
Образование солей
Алкилирование и ацилирование
СНзСН2МН2 + HCI -* CH3CH2NH3 4- С)" C2H5NH2 4- С1СН3 -.- C2HbNHCH3 4- НС) метилэтиламин
C2H6NH2 + аСОСНз -* C^HsNHCOCHs + НС1 этилацетамид
Взаимодействие с азотистой кислотой
СН3МН2 4- НО—N=O -* м2 4- СН3ОН 4- Н8О (CH3)2NH 4- НО—N=O -* (CH3)2N—NO 4- Н2О диметилнитро- за мин
Ди азотирование ароматических аминов
C„H5NH2 4- NaON=O4- 2НС1 -* CeH5N,,CI 4- NaC14- 2H2O
хлористый феиилдиазоиий
Амиды
Производные углеводородов, в молекулах которых атом водорода замещен на амидную группу (—CONH2), называются амидами. Общая формула амидов R—CONH2. Амиды можно получать:
из галогеиангидридов:
СНд-СОС) + NH3 -* СН3—CONH2 + HCI;ацетамид
сплавлением аммониевых солей карбоновых кислот:
CH3-CH2-COONH4 — СН3—CH2CONH2 4- Н2О
Таблица 46. Основные реакции амидов
Образование солей с сильными кислотамиГидролизВзаимодействие с азотистой кислотойВосстановлениеОбразование солей с сильными кислотамиГидролизВзаимодействие с азотистой кислотойВосстановлениеПревращение амидов в нитрилыПревращение амидов в нитрилыCH3CONH2 + НС1 -*CH3CONH2 + НС1 -*Название реакцииПримеры
Образование солей с сильными кислотами
Гидролиз
Взаимодействие с азотистой кислотой
Восстановление
Образование солей с сильными кислотами
Гидролиз
Взаимодействие с азотистой кислотой
Восстановление
Превращение амидов в нитрилы
Превращение амидов в нитрилы
CH3CONH2 + НС1 -*
CH3CONH2 + НС1 -*
Н+
CH3CONH2 + Н2О —> СН3СООН + NH3
CH3CONH2 + НО—N=O -* N2 + СН3СООН + нао
ch3conh2 + н2-* CH3CH2NH2 + Н2О этила мин
Р,О6
СН3СОМН2 CH3CN + Н2О
эталнитрнл
Аминокислоты
Производные углеводородов, в молекулах которых содержатся одновременно карбоксильная группа и аминогруппа, называются аминокислотами. В водном растворе аминокислоты находятся в виде биполярных ионов: H3N—R—COO".
Аминокислоты можно получать гидролизом белковых веществ, а также путем синтеза, например из галогенозамещенных карбоновых кислот:
МН3 4- С1СН2СООМН4 -* H2NCH2COONH4 4- НС)
Таблица 47. Основные реакции аминокислот
Назвиине реакции
Примеры
Образование солей
н тонМсн2С00н]сг
H2NCH2COONa глицинNaOH
Образование сложных эфиров
Взаимодействие с азотистой кислотой
HjNCHjCOOH 4- HOC2H5 -* H.2NCH1COOCltH5 4. Н2О
H2NCH2COOH 4- НО—N=O -* N, 4. HOCH2COOH-|- H2O
Отношение а-, 0- и 7- аминокислот к нагреванию
h^n
СНз—CH—СООН4-НООС—СН—сн3>-
i!m2
/СО.
—►НзС—НСNH
1I4- 2НгО
HNСН—СН.
Хх>/
дикетопиперазнн
СН3—СН—СН2—СООН -> СНз—СН=СН—COOH4-NH3 |кротоновая кислота
nh2
Н2М—(СН2)5—СООН -* NHfCH^sCO + нао
е-амннокапроноваяе-капролактам
кислота
Аминокислоты выполняют роль структурных единиц, из которых состоят все животные и растительные белки. Белки — это природные высокомолекулярные органические вещества (биополимеры), макромолекулы которых построены из огромного числа остатков аминокислот (в различном сочетании), соединенных между собой пептидными связями (—СО—NH—). Около 20 аминокислот входят в белковые вещества в качестве постоянных и незаменимых составных частей.
ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Циклические соединения, содержащие в цикле не только углеродные атомы, но и атомы других элементов (О, N, S), называются гетероциклическими. В состав цикла могут входить один, два, три гетероатома и более. В зависимости от общего числа атомов, входящих в состав цикла, различают трех-, четырех-, пяти-, шестичленные гетероциклы и т. д.
Гетероциклические соединения классифицируют по размеру цикла и числу гетероатомов, входящих в его состав:
Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом:
фурантиофенпирролфурантиофенпиррол
фурантиофенпиррол
фурантиофенпиррол
Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами:
NNN
тиазолоксазолLIннимидазолпиразолтиазолоксазолLIннимидазолпиразол
тиазолоксазолLI
нн
имидазолпиразол
тиазолоксазолLI
нн
имидазолпиразол
Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом:
пиридинпиридин
пиридин
пиридин
Шестичлениые гетероциклы с двумя гетероатомами:
ппрндазииппрндазиипиримидинпиримидинпиразинпиразинNH NHNH NHоксазин тиазиноксазин тиазин
ппрндазии
ппрндазии
пиримидин
пиримидин
пиразин
пиразин
NH NH
NH NH
оксазин тиазин
оксазин тиазин
Конденсированные гетероциклические системы:
н нкдолн нкдол
н нкдол
н нкдол
ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ (ВМС)
Высокомолекулярные соединения — это вещества, имеющие большую молекулярную массу (достигающую часто нескольких миллионов) и обладающие особыми свойствами.
Макромолекулы полимера построены из одинаковых участков цепи — остатков мономеров. Эти остатки, много раз повторяющиеся в макромолекулярной цепи, называются элементарными звеньями. Например, элементарными звеньями полиэтилена и полихлорвинила являются соответственно ... —СН2—СН2— ...; ... —СН2—СНС1— ...
Число элементарных звеньев в макромолекуле, обозначенное индексом «п», называется степенью полимеризации.
В зависимости от характера расположения элементарных звеньев в макромолекулярной цепи различают регулярные и нерегулярные полимеры. Регулярность строения выражается в правильно повторяющемся пространственном расположении атомов в макромолекулярной цепи. С этим связано н понятие стереорегулярностн полимеров, которое определяется порядком в пространственном расположении групп-заместителей в основной цепи (макромолекулы).
Возможны три вида пространственного расположения замещающих групп. В зависимости от этого могут быть три типа полимеров: изотактические, синдиотактические и атактические. Первые две структуры, или конфигурации, — изотактическая и синдиотактическая — являются структурами стереорегулярными.
Высокомолекулярные соединения делятся на два больших класса: гомоцепные и гетероцепные. У гомоцепных полимеров цепь построена из одинаковых атомов, а у гетероцепных — из разных. Среди гомоцепных высокомолекулярных соединений наиболее важны те, макромолекулярные цепи которых содержат только углеродные атомы. Такие высокомолекулярные соединения называются карбоцепными.
Высокомолекулярные соединения получают в основном двумя методами: полимеризацией н поликонденсацией.
Полимеризация — реакция соединения нескольких молекул мономера, которая не сопровождается изменением элементного состава последних, например пСН2=СН2->[—СН2—СН2—]п.
Полимеризация, протекающая с участием свободных радикалов, называется радикальной, а идущая через образование иоиов — ионной (каталитической).
Различают катионную (карбониевую) и анионную (карбанионную) полимеризации. В радикальной полимеризации активным центром является радикал, в ионной — ионы. Радикальная и ионная полимеризации — цепные процессы. Как всякий цепной процесс, радикальная и ионная полимеризации протекают через три основные стадии:
инициирование (образование свободных радикалов или ионов);
рост цепи (многократное присоединение мономера к растущему радикалу или иону);
обрыв цепи (прекращение роста цепи, связанное о дезактивацией активного центра).
Название полимера и формула
Название и формула исходного иономера
Условия синтеза полимера
Область применения полимера
Таблица 48. Высокомолекулярные соедииеиия
Карбоцепиые полимеры
Полиэтилен
[ -СН2-СН2-)„
Полипропилен
Г —СН2—СН- 1
До
Спз
Полиизобутилеи
СН3"
-СН2-С-
<*:н3-*п
Полибутадиеи (1,4-транс-) [-СН2-СН=СН—СН2-]„
Полиизопреи (|,4-|ранс-) [—СН2-С=СН-СН2—]„
сн3
Полистирол
СН2—СН—'
^н5 Jn
Полихлорвинил (ПХВ)
" —СН2—СН—"
. A In
Политетрафторэтилен
[ CF2 CF2 ]п
Полихлоропрен (1,4-транс-) ’-СН2-С=СН-СН2-1
Полиииииловый спирт
•—СН2—СН—
. он ]„
Поливиннлацегат Г-СН2—СН- I . ОСОСН3 Jn
Полиметилметакрилат
"СНз "
—СН2—С—
-СООСНз
Полиакрилоиитрил -СН2-СН—1 ь CN ]„
ФенолоформальдегиДные полимеры г- ОНОН
Гсн2-Г >-сн2-
сн,он
Этилен СН2=СН2
ПропиленСН3—СН-СН,
Изобутилен СН2=С—СН3
сн3
Бутадиен-1,3 (дивинил)
СН2=СН—сн=сн2
Изопрен
СН2=С—СН=СН2
I
сн3
Стирол (вииилбензол)
СН2=СН—С,Н6
Хлористый винил (винилхлорид) СН2=СНС1
Тетрафторэтилев CF2=CF2
Хлоропрен (2-хлорбутаДиеи- 1,3) СН2=С—СН=СН2
CI Винилацетат СН2=СН—ОСОСН3
Винилацетат СН2=СН—ОСОСНз
Метилметакрила тСН2=С(СНз)СООСНз
Радикальная полимеризация при высоком давлении (при 125°С) или ионная полимеризация при небольшом давлении в присутствии катализаторов
Полимеризация в растворе в присутствии катализаторов
Ионная полимеризация в растворе в присутствии катализаторов
Пленки, трубы, облицовочный материал, оболочки кабелей, шланги, емкости для агрессивных жидкостей, предметы ширпотреба
Упаковочные пленки, посуда, электроизоляционные покрытия, трубы, большие емкости, Детали для холодильников и радиоприемников. Синтетические волокна
Электроизоляционные покрытия. Аитикоррозноииый материал
Радикальная полимеризация в присутствии пероксидных инициаторов (ROOH, ROOR)
Стереоспецифическая полимеризация в растворе в присутствии пероксидных инициаторов
Радикальная полимеризация блочным или эмульсионным методом в присутствии пероксид- иых инициаторов
Эмульсионная или суспензионная полимеризация в при
сутствии пероксидных инициаторов
Эмульсионная полимеризация в присутствии пероксид- иых инициаторов
Полимеризация в присутствии пероксидных инициаторов
Кислотный или щелочной гидролиз поливинилацетата
Радикальная полимеризация при нагревании в присутствии пероксидных инициаторов
Радикальная полимеризация при нагревании в присутствии пероксидных инициаторов
Автомобильные шины, резиновая обувь и другие резиновые изделия
Технические резиновые изделия (шины для автомобилей и самолетов и т. д.)
Электроизоляционный материал, пенопласты, емкости для агрессивных жидкостей. Сополимер с бутадиеном
Листовые и пленочные материалы, покрытии, кабельная
изоляция, электролитические ванны, трубы, шланги
Электро- и радиотехнические изделия, детали химической аппаратуры, электроизолирующие пленки и волокна
Беизостойкие шланги, транспортерные ленты, ремни, электроизоляция для кабелей
Эмульгатор водных эмульсий в пищевой и фармацевтической промышленности. Для производства гибких труб, устойчивых к действию масел и бензола
Для покрытия дерева, ткани, бумаги (моющиеся обои). Для изготовления водоэмульсионных красок
Декоративные плитки, остекление средств транспорта, в строительстве
Акрилонитрил СН2=СН—CN
Фенол С«Н5ОН
Формальдегид СН2О
Эмульсионная радикальная полимеризация в присутствии пероксидных инициаторов
Поликонденсация при нагревании в присутствии кислот или оснований
Для изготовления волокна «нитрон». Добавка к шерсти для изготовления одежды, искусственного меха
Электроаппаратура, бытовые приборы, химическая аппаратура, в строительстве
О_--
о
Название полимера и формула
Название и формула исходного мономера
Условия синтеза полимера
Область применения полимера
Гетероцепные полимеры
Полиформальдегид-СН2-О-]ПФормальдегид СН2ОПолиформальдегид-СН2-О-]ПФормальдегид СН2О—(СН2)4—СО—]„Полиорганосилоксаны- R —Si—0—п—(СН2)4—СО—]„Полиорганосилоксаны- R —Si—0—пКарбамнд O=C(NH2)2Формальдегид СН2ОКарбамнд O=C(NH2)2Формальдегид СН2ОКапрола ктамСН2—СН2—СН2Ч I/СОСН2—СН2—NHZАдипиновая кислота НООС—(СН2)4—СООН ГексаметилендиаминH2N-(CH2)6-NH2Снлан диолыRНО—ii—ОНКапрола ктамСН2—СН2—СН2Ч I/СОСН2—СН2—NHZАдипиновая кислота НООС—(СН2)4—СООН ГексаметилендиаминH2N-(CH2)6-NH2Снлан диолыRНО—ii—ОН
Полиформальдегид
-СН2-О-]П
Формальдегид СН2О
Полиформальдегид
-СН2-О-]П
Формальдегид СН2О
—(СН2)4—СО—]„
Полиорганосилоксаны
- R —Si—0—
п
—(СН2)4—СО—]„
Полиорганосилоксаны
- R —Si—0—
п
Карбамнд O=C(NH2)2
Формальдегид СН2О
Карбамнд O=C(NH2)2
Формальдегид СН2О
Капрола ктам
СН2—СН2—СН2Ч I/СО
СН2—СН2—NHZ
Адипиновая кислота НООС—(СН2)4—СООН Гексаметилендиамин
H2N-(CH2)6-NH2
Снлан диолы
R
НО—ii—ОН
Капрола ктам
СН2—СН2—СН2Ч I/СО
СН2—СН2—NHZ
Адипиновая кислота НООС—(СН2)4—СООН Гексаметилендиамин
H2N-(CH2)6-NH2
Снлан диолы
R
НО—ii—ОН
Карбамидформальдегидные полимеры
Н—[—NH—CONH—СН2—]п—
—ОН
Поли-е-капроамнд (полиамид-6; капрон)
(—NH—(СН2)Ь—СО—]п
Полигексаметиленадипамнд (анид; полиамид-6,6) H-[-NH-(CH2)6—NH-CO-
Полимеризация абсолютно сухого формальдегида в безводной среде в присутствии третичных аминов
Поликонденсация при нагревании в присутствии кислот или оснований
Полимеризация в присутствии воды (активатор)
Поликонденсация с исполь- зованием кислых и дегидратирующих катализаторов
Поликонденсация при нагревании
Детали приборов, механизмов, лаки, для производства синтетического волокна
Декоративные отделочные материалы, используемые в качестве тепло- и звукоизоляции в строительстве
Волокно «капрон» (для изготовления обычных н кордных тканей)
Волокна для изделий ширпотреба и для кордной ткани. Пластмассы для технических изделий
Каучук для изготовления электроизоляционных материалов , уплотняющих прокладок и г. п.
+
X
Я а
15 “S
ro to о
5 "О E
из E
1
Cd
top\
co а
s
ь го го я
sк
ГО
!
a g о
+
ч^->
+ + _|_+ +++
4 ^ ^^ Ч-,-!
to 43 to E
to
E
X
О
X
to s 8
to s to to t ro to
8
5
3
to to 5
8
8
H
$ 3
в
$ 8
s E
bi * s °
2 E
О R® 45§1
9 E to »
1 s to ro to to s«
я
S 8
е
s 8 s to
о s to
8 to
s
I to
X
о z x
X
Z х
о о х
х z
X
to д
2 g ro to
а
8
В
из
§ to о 5
^8
I Lito 2
8 S5
35
Е
P to to
Sto to x a
c\
toto
s о я
to■оо
я о из я to
Q 3 cr
5
to to to О to to о toe
а
to
to •a
s 5 ro to ro to to to
a
5= о
O-y "8 si
1 s s« о to
to Е
to to s to
to
§ s
2
о из
to
5
to 5 to
5 S в» to s ro
д 8 03
to
i
ю
to to f to to
to
§ *13 to to to to to s
to
s s to to s 8
to to 3
to
to
§ R § a 9
В зависимости от агрегатного состояния образующих их веществ грубодисперсные системы разделяют на суспензии (твердое вещество распределено в жидкости) и эмульсии (жидкость распределена в жидкости).
Системы с размерами частиц менее 1 нм образуют истинные растворы. В них диспергированное вещество находится в виде молекул или ионов. В отличие от взвесей или коллоидных растворов истинные растворы представляют собой однофазные системы.
СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ РАСТВОРОВ
Наиболее часто пользуются процентной, молярной, а также нормальной и моляльной концентрациями.
Процентная концентрация означает количество граммов растворенного вещества в 100 г раствора. Например, в 100 г 10%-ного раствора азотнокислого натрия содержится 10 г соли и 90 г растворителя.
Молярная концентрация, или молярность, означает число молей растворенного вещества, содержащееся в 1 л раствора. Раствор, содержащий в 1 л раствора 0,01 г/моль растворенного вещества, называют сантимолярным, 0,1 г/моль растворенного вещества — де- цимолярным, 1 г/моль растворенного вещества — одномолярным (молярным).
Нормальная (эквивалентная) концентрация, или нормальность, показывает число эквивалентных масс, содержащееся в 1 л раствора. Раствор, содержащий 1 эквивалентную массу (1 г-экв) вещества в 1 л, называется нормальным. Растворы, которые содержат 0,001; 0,01; 0,1 эквивалентные массы вещества в 1 л раствора, соответственно называются миллинормальными, сантинормальными и деци- нормальными.
Моляльным раствором называется раствор, содержащий 1 моль растворенного вещества в 1000 г растворителя.
Формулы перехода от одних выражений концентрацийрастворов к другим
Обозначения и сокращения: Л — число граммов растворенного вещества в 100 г раствора (масс. %); В — число граммов растворенного вещества на 100 г растворителя; С — число граммов растворенного вещества в 1 л раствора; Э — число эквивалентных масс растворенного вещества в 1 л раствора; М — число молей растворенного вещества в 1 л раствора; т — число молей растворенного вещества на 1000 г растворителя; экв. м. — эквивалентная масса растворенного вещества, г/моль; мол. м. — молекулярная масса растворенного вещества, г/моль; d — плотность раствора, г/мл.
С 100 ■ В Э • экв. м. М ■ мол, м. .
А = 10 • d = 100 +В ~10 • d ~10
100 ■ Л 100 • С т • мол. м. . у . _—^»
100 —л (1000-d) — С 10
„1000 . В ■ d
С = А • 10 • d =— = Э-экв. м. = М • мол. м.;
100 +В
С А • 10 • d М ■ мол. м. .
Э —==
экв. м.экв. м. экв. м.
СА • 10 • d Э • экв. м. .
М = = =,
МОЛ. M. МОЛ. М.МОЛ. Л.
10 • В М- 1000m == ■
мол. м. (1000 ■ d — С)
ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРА ЗАДАННОЙ ПРОЦЕНТНОЙКОНЦЕНТРАЦИИ
Растворение вещества в растворителе.
Используемая формула:
х =dl+; b =. а — х, где х— масса 100
растворяемого вещества, необходимая для приготовления требуемого количества (а) раствора с заданной процентной концентрацией (Л);6 — масса
растворителя.
Растворение кристаллогидрата в растворителе.
При растворении кристаллогидрата в воде необходимо учитывать разбавление раствора за счет кристаллизационной воды.
Используемая формула:
^б.в'г
= ,»6.в- 1) ’
'Ю0~
где х — масса кристаллогидрата, которую надо растворить в 100 г воды, чтобы приготовить раствор с заданной
All
концентрацией; г =^[ (Alt и Al — молекулярные массы кристаллогидрата и безводного вещества); Лб в — требуемая концентрация безводного вещества в г на 100 г воды.
Приготовление раствора с требуемой коицентрацней по правилу смешения («правило креста»).
Требуемую концентрацию записывают в центре «креста», а концентрации исходных растворов — у концов обеих линий слева (большая — вверху, меньшая — внизу). Затем из записанных чисел вычитают величину, стоящую
Примеры расчета. 1. Приготовить 40 г 10%-ного раствора вещества.
а = 40 г; Л = 10%; 6 = 40 — 4 = = 36 г, так как х == 4 г.
100
Таким образом, для приготовления раствора необходимо в 36 г растворителя растворять 4 г вещества.
Приготовить 40%-ный раствор CuSO4-5H2O.
^CuSO.SH.O = ^CuSO. + ^БНю-Alcuso -5Н,О= 159-6 + 90 = 249,6‘г = 249,6/159,6 = 1,56.
40%-ный раствор CuSO4 содержит 66,67 г CuSO, иа 100 г воды (см. табл. 50).
. _ 66,67-1,56_
Х 1—66,67(1,56—1)/100
=1О4’°- ^^ 165.8
1—37,3/1000,627
Таким образом, для приготовления раствора необходимо растворить 165,8 г CuSO4-5H2O в 100 г воды.
Приготовить 40%-ный раствор из 65%-иого и 20%-ного растворов
ЮЗ
в центре, и разности записывают на тех же линиях (справа). Полученные числа (справа — вверху и внизу) указывают, сколько массовых частей каждого раствора следует взять, чтобы получить раствор требуемой концентрации.
4. Разбавление раствора до требуемой концентрации прибавлением растворителя.
Поступают так же, как и в предыдущем случае, но вместо меньшей концентрации внизу ставят «О».
Таким образом, для приготовления 40%-ного раствора необходимо взять 20 мае. ч. 65%-ного раствора и 25 мае. ч. 20%-ного раствора.
4. Приготовить 20%-иын раствор из 45%-ного раствора.
Таким образом, для приготовления 20%-ного раствора необходимо взять на 20 мае. ч. 45%-ного раствора 25 мае. ч. растворителя.
Для приготовления растворов различной процентной концентрации можно воспользоваться табл. 50 (Д — заданная концентрация вещества в растворе, масс.%; В — число граммов вещества,
которое необходимо растворить в 100 г растворителя).
(Приготовление растворов нормальной и молярной концентрации см. в разд. 6.)
А
0
I
2
3
4
5
6
7
S
9
0
7
j —0,00
1,01
2,04
3,09
4,17
5,26
6,43
7,53
8,70
9,89
10
п,и
12,36
13,63
14,94
16,23
17,65
19,05
20,48
21,95
23,46
20
25,00
26,58
28,21
29,87
31,58
33,33
35,14
36,99
38,89
40,84
30
42,85
44,94
47,05
49,25
51,32
53,85
56,25
58,74
61,29
63,94
40
66,67
69,49
72,41
75,44
78,57
81,81
85,19
88,67
92,30
96,07
50
100,00
104,08
108,33
112,77
117,39
122,22
127,27
132,56
138,10
143,90
60
150,00
156,41
163,16
170,27
177,78
185,41
194,12
203,03
212,50
222,50
70
233,33
244,83
257,14
270,37
284,62
300,00
316,67
334,78
354,55
376,19
80
400,00
426,32
455,56
488,24
525,00
566,67
614,29
669,23
733,33
809,09
90
900
1011
1150
1329
1566
1900
2400
3234
4900
9900
А
0.0
о,1
0,2
0,3
0,-1
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0
3-*0,00
0,1001
0,2004
0,3009
0,4016
0,5026
0,604
0,705
0,8065
0,908
1
1,010
1,112
1,215
1,317
1,420
1,523
1,626
1,730
1,833
1,937
2
2,041
2,145
2,250
2,354
2,459
2,564
2,669
2,775
2,881
2,987
3
3,097
3,200
3,305
3,413
3,520
3,712
3,735
3,842
3,950
4,050
4
4,167
4,276
4,384
4,494
4,608
4,712
4,823
4,932
5,042
5,156
5
5,264
5,374
5,485
5,598
5,709
5,822
5,932
6,046
6,156
6,270
6
6,428
6,495
6,610
6,724
6,838
6,952
7,071
7,181
7,296
7,411
7
7,527
7,644
7,759
7,882
7,991
8,110
8,221
8,343
8,461
8,576
8
8,696
8,815
8,933
9,051
9,171
9,290
9.410
9,528
9,649
9,770
9
. 9,890
10,01
10,13
10,23
10,38
10,50
10,62
10,74
10,88
10,98
Таблица 50. Количество растворителя, необходимое для приготовления раствора с требуемой концентрацией (масс. %)
104
РАСТВОРИМОСТЬ НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
А
o°c
10°C
20°C
30’c
40°C
50®C
60°C
80°C
100°C
AgKOg
53,5
61,8
68,6
73,2
77,0
80,0
82,5
86,7
90,1
А1(КО3)з
37,8
40,2
43,0
44,9
46,3
49,1
50,9
54,6(70°)
—
А12(8О4)3
23,8
25,1
26,7
28,8
31,4
34,3
37,2
42,2
47,1
ВаС12
24,0
25,0
26,3
27,6
29,0
30,4
31,7
34,4
37,0
Ва(С1О3)2
14,5
17,5
20,6
22,8
24,9
26,8
—
31,5
34
Ba(NO3)2
4,8
6,5
8,3
10,4
12,4
14,6
16,9
21,3
25,5
ВаО
1.5
2,2
3,4
4,8
6,9
10,0
15,8
—
—
СаС12
37,3
39,4
42,7
50,1
53,5
—
57,8
59,5
61,4
50,5
53,6
56,4
60,4
66,2
73,8
^
78,2
78,4
СаО
0,13
0,123
0,113
0,104
0,096
0,086
0,067
—
CaSO4
0,176
0,193
0,202
0,210
0,211
—
0,201
^—
—
(18°)
(55°)
49,0
50,7
СоС12
30,2
31,0
34,9
36,1
39,4
48,3
48,4
Co(NOs)2
45,7
50,0
—
55,9
—
62
68
—
CrO3
62,0
—
62,5
62,9
63,5
64,6
65,1
—
67,4
СиС1г
40,7
41,5
42,2
44,7
45,0
—
49,3
—
Cu(MOg)2 CuSO4
45,0
12,9
50,0
14,8
55,6
17,2
20,0
61,5
22,8
63,2
25,1
64,2
28,1
67,5
34,9
42,4
FeCl2
—-
38,4
39,6
40,8
42,2
43,9
45,8(70°)
—
FeClg
42,7
45,0
47,9
51,6
—
—
—
—
—
FeSO4
13.5
17,0
21,0
24,8
28,7
32,3
—
—
H3BO3
2,5
3,5
4,8
6,3
8,0
10,4
12,9
19,1
28,7
H1O3
70,3
^
71,7
—
73,7
—
75,9
78,3
86,3
Й?
4,12
5,3
6,2
8,8
10,12
12,2
19,5
35,1
34,5
39,7
43,2
44,8
46,2
48,8
51,2
КВгОз
3,0
4,5
6,4
8,8
П.7
14,7
18,6
25,3
33,2
K2CO3
51,9
52,2
52,8
53,4
53,9
54,8
55,9
58,3
60,9
КС1
22,2
23,8
25,5
27,2
28,7
30,1
31,3
33,8
36,0
KCIO3
3,2
4,8
6,8
9,2
12,7
16,5
20,6
28,4
36,0
КСЮ4
0,7
l.l
1,7
2,05
—
5,1
—
7,9
18,2
К2Сгб4
36,4
37,9
38,9
39,5
40,1
40,8
42,1
44,5
46,5
К2СГ2О7
4,43
7,5
ll,I
15,4
20,6
25,9
31,2
41,1
50,5
KI
56,1
57,7
59,1
60,4
61,5
62,7
63,8
65,8
67,6
кю3
4,5
—-
7,5
10,5
H,4
13,2
15,6
19,9
24,4
K4Fe(CN)6
13,0
17,5
22,4
26,9
29,9
—
35,9
40,7
43,6
КМпО4
2,75
4,10
6,00
8,3
U,2
14,4
19,0
—
—
KNOg
11,6
17,7
24,1
31,5
39,1
46,2
52,5
62,8
71,1
КОН
49,2
50,8
52,8
55,8
58,3
—
—
64
K2SO4
6,87
8,47
10,0
11,5
13,0
14,2
15,4
17,6
19,4
LiOH
10,6
10,8
11,0
11,3
П.7
12,1
12,8
14,2
16,0
MgCl2
34,6
34,9
35,3
—-
36,5
—
37,9
39,8
42,2
Mg(NO3)2
—
39,8
41,2
42,7
44,1
—
44,7
51,5
—
MgSO4
—
23,6
26,2
29,0
31,3
33,5
35,5
38,6
40,6
NH4Cl
23,0
25,0
27,3
29,3
31,4
33,5
35,6
39,6
43,6
nh4hco3
11,0
13,7
17,5
21,3
24,2
—-
30,0
—-
nh4no3
54,2
59,1
63,9
70,8
74,8
78,0
80,2
86,2
91,0
(NH4)2SO4
41,4
42,2
43.0
43,8
44,8
45,8
46,8
48,8
50,8
NasB4O,
1,38
1.58
2,52
3,75
—
9,52
16,7
23,9
34,3
NaBr
44,3
47,5
49,5
51,4
53,7
54,1
54,2
54,8
NaBrOg
21,6
—-
27,7
—-
38,4
^
38,5
43,1
47,6
Na2COg
6,4
11,2
17,8
29,0
33,2
32,2
31,7
31,1 (88,4°)
31,1
NaCl
26,3
26,3
26,4
26,5
26,7
26,9
27,1
27,6
28,2
Та блица 51. Значения растворимости в граммах безводного вещества А в 100 г раствора (масс. %)
Продолжение табл. 51
А
о°с
10°С
20°С
30°С
40°С
50°С
60°
80°С
100°С
NaClOg
45,1
49,7
_
56,5
59,5
63,6
67,1
Na2CrO4
24,1
33,4
44,6
47,0
49,0
51,2
53,5
—
—
Nai
61,4
62,8
64,2
65,5
67,2
69,5
72,0
74,7
75,2
Na IО3
2,44
—
8,34
—.
12,6
—.
17,7
21,7
25,3
NaHCOg
6,45
7,5
8,76
9,96
11,3
12,7
14,1
—
—
NaNO2
41,9
43,8
45,8
47,8
49,6
51,0
—
57,0
62,0
NaNOg
42,2
44,5
46,8
49,0
51,2
53,3
55.5
59,7
64,5
NaOH
—
34,0
52,2
54,3
56,3
59,1
63,5
75,7
77,6
Na3PO4
4,3
7,6
10,8
14,0
16,8
22,7
28,5
35,1(75=)
—
Na2HPO4
1,8
3,7
7,2
22,6
—
44,5
47,6
49,3(85=)
Na2S
13.4
15,8
(32,5°) 18,4
22,2
20,6
(59=)
28,1
32,9
Na2SO4
—
—
—
33,5
32,5
32
30,5
30(90°)
29,9
Na2S2O3
34,4
37,9
41,2
45,9
50,7
62,9
(70°) 67,4
71,3
72,7
Ni(NO3)2
44,2
—.
48,5
51,3
54,3
58,2
—
—.
—.
NiSO4
—
—
—
—
32,3
34,2
35,4
39,2
43,4
Pb(NO3)2
26,7
30,8
34,3
37,8
41,0
44,0
46,8
51,8
56,0
ZnCl2
—
73,1
78,6
—
81,9
—.
83,0
84,4
96,0
Сахароза
64,2
65,6
67,1
68,7
70,4
72,3
74,2
78,4
83,0
Органические кислоты:
бензойная
0,17
0,21
0,29
0,41
0,55
0,77
1,14
2,64
5,55
винная
53,5
55,8
58,2
61,0
63,8
66,1
68,6
73,2
77,5
ща нелевая
3,42
5,73
8,69
12,5
17,7
23,9
30,7
45,8
54,5
янтарная
2,72
4,31
6,28
9,50
13,9
19,6
26,4
41,5
54,7
Соли органических кислот:
ацетат Na
26,6
29,0
31,7
35,2
39,5
45,3
58,2*
60,5*
63*
битартрат К
0,34
0,49
0,57
0,95
1,37
1,85
2,40
4,17
6,15
оксалат К
20,3
23,7
26,4
28,6
30,8
33,0
35,1
39,5
44,9
формиат Na
—
—
—
—
51,8
—
54,6
57,6
61,4
• Кристаллизуется безводная соль.
РАСТВОРИМОСТЬ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙВ ОРГАНИЧЕСКИХ РАСТВОРИТЕЛЯХ
Приводятся значения растворимости (в г на 100 г растворителя) некоторых неорганических соединений в органических растворителях при температуре 18—20° С (или при температуре, указанной в скобках).
Растворимость в этиловом спирте (абсолютном)
AgNOg
2,1
HgCl2
49(25°С)
NH4C1
0,6(15=С)
ВаВг2
4,1
Hgla
2,2(25=С)
NH4C1O4
2,2(25°C)
ВП3
3,5
КВт
0,14(25°С)
nh4i
26,3(25=C)
СаВг2
53,5
KCN
0,9
nh4no3
3,8
CdCl2
l,5(15°C)
KC1
0,0034
NaBr
2.3
Cdl2
102(15=Q
KI
1,75
NaCl
0,07
CoSO4-7H2O
2,5(3=C)
KOH
37(30=0
Nai
43,1(22,5=0
CuSO4 • 5H2O
11(3°C)
LiBr
72(25=C)
NaNOa
0,31
HO
41,0
LiCI
24
NaNOg
0.036(25=C)
H3BO3
11,0(25=0
MgSO4
1,3(3=C)
NiCl2
10
HgBr2
23(25=C)
NH3
11,9
NiC)2-6H2O
53,7
Hg(CN)2
9,5(25=C)
N^Br
3,2
NiSO4-7H2O
2,2
Pb(NOg)2
0,04
Растворимость в этиловом спирте (водном растворе)
Л — концентрация спирта, мае. %.
BaCl2
0,0l4(15=Q
97
NH4C1
l,3(15°C)
92,3
Bal2
l,07(15=C)
97
nh4no3
11,0(0=0
86,8
Hgl2
1,4(25=C)
95,8
NaBr
3,l(0=Q
97
KBr
0,88(0=0
90
Na2COg
0,03(0=0
95
KC1
0,3
90
NaCl
0,43(28°C)
89,6
KI
4,0
94
Nai
50(22,5=0
95
KNO3
0,3
90
NaNOg
1,2(0=C)
90
NH3
19
96
SrCl2
3,0
91
Растворимость в метиловом спирте (абсолютном)
AgNOg
3.7
KBr
2(25=Q
Na2CrO4
0,35(25=0
BaCl2
2,2(15°C)
KCN
4,9(25=0
Nai
77,7(22,5=0
Ba(NO3)2
0.5(25=C)
KO
0,5
NaNOa
4,4
CdCl2
1,71(15=0
KI
16,5
NaNOg
0,41
CoSO4
1,04
MgSO4
1,2
NiSO4
4.0
CoSO4-TH2O
5,5
MgSO4-7H2O
41
NiSO4-7H2O
20,0
CuSO4
1,05
NH3
23,8
Pb(NO3)2
1,4
CuSO4-5H2O
15,6
NH4Br
12.5
SrCI2-6H.2O
63,3(6=C)
HC1 (газ)
88,7
NH4C1
3,4
ZnSO4
0,65
HgBr2
46(25OC)
NH4C1O4
6,8(25=C)
ZnSO4-7H2O
5,9
Hg(CN)2
32(25=C)
nh4no2
17,1
HgCl2
53
NaBr
17,4
Hgl2
3,4(25=C)
NaCl
1.41
Растворимость в ацетоне (абсолютном)
AgNOg
0,44
CuCl2-2H2O
8,9(15=C)
KSCN
20,3(22,5 = 0
Bi(NO3)3 • 5HaO
41,7
FeCl3
63
LiCI
2,3(25=0
CdBr2
1,56
H3BO3
0,5
NH4C1O4
2,2(25=C)
Cdl2
25
HgCl2
143
SbCl3
538
CoCl2
2,8
Hgl2
2(25OC)
ZnCl2
43,5
CuCl2
2,9
KBr
0,02(25=Q
Растворимость в глицерине (абсолютном)
BaCl2
9,7(15OC)
(NH4)2CO3
20(15°C)
H3BO3
22,2
nh4ci
9(25=C)
Hg(CN)2
27(15=0
NaBr
38,7
HgCl2
34,4(25°C)
PbCl2
2(25=C)
KBr
15(25=C)
ZnCl2
50(15=0
KCI
6,4(25°C)
ZnSO4-7H2O
35(15°C)
ВЗАИМНАЯ РАСТВОРИМОСТЬ ЖИДКОСТЕЙ
В табл. 52 приводятся сведения о взаимной растворимости двух жидкостей, частично растворяющихся друг в друге (одна из них во всех рассматриваемых жидких системах — вода). Обозначения: А — жидкость, частично растворяющаяся в воде; I — слой воды, насыщенный жидкостью А; II — слой жидкости А, насыщенный водой.
Растворимость приводится в г вещества А в 100 г раствора, температура в °C; для CS2 растворимость приведена в г CS2 в 100 мл водного раствора.
Таблица 52. Взаимная растворимость частично растворяющихся друг в друге жидкостей
А
Слой
10= С
20= С
зо° с
40е С
50= С
60° с
70° С
Анилин
I
3,2
з,з
—
3,8
—
4,5
5,7
Бензол
11
—
95,0
—
94,0
—
92,8
91,4
И
99,955
99,943
99,925
99,905
99,873
99,836
99,700
(73°)
Бром
1
3,60
3,41
3,31
3,33
3,42
—
—
Сероуглерод
1
0,194
0,179
0,155
0,111
0,014
—
—
Фенол
1
7,7
(49°)
15,8
34
(15°)
7,9
8,5
9,5
11,7
(66,5°)
11
—
71,9
69,6
66,2
62,1
55,1
34
Этиловый эфир
I
9,0
6,9
5,3
4,7
4,1
3,6
2,7
П
98,8
98,7
98,6
98,5
98,3
98,2
97,8
ПЛОТНОСТЬ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
НЕКОТОРЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ И ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ.
ПЛОТНОСТЬ ОЛЕУМА
В табл. 53—68 приводятся плотности водных растворов кислот (азотной, серной, фосфорной, соляной), аммиака, гидроксидов калия и натрия, солей (нитратов калия и натрия, сульфата аммония, хлор1А дов калия и натрия), органических веществ (ацетона, глицерина, уксусной кислоты, этилового спирта). Плотность растворов d выражена в г/см® для температуры 20° С. Концентрация растворенного вещества выражена в массовых процентах (масс. %), в молях на литр (моль/л) и в граммах на литр (г/л).
Таблица 53. Азотная кислота (HNOg)
&
Концентрация
d
Концентрация
%
иоль/л
г/л
%
моль/л
г/л
1,000
0,3296
0,0523
3,295
1,260
42,14
8,426
530,9
005
1,255
0,2001
12,61
265
42,92
8,616
542,9
010
2,164
0,3468
21,85
270
43,70
8,808
555 ;о
015
3,073
0,4950
31,19
275
44,48
9,001
567 ;г
020
3,982
0,6445
40,61
280
45,27
9,195
579,4
025
4,883
0,7943
50,05
285
46,06
9,394
591,9
030
5,784
0,9454
59,57
290
46,85
9,590
604,3
035
6,661
1,094
68,93
295
47,63
9,789
616,8
040
7,530
1,243
78,32
300
48,42
9,900
629,5
045
8,398
1,393
87,77
305
49,21
10,19
642,1
050
9,259
1,543
97,22
310
50,00
10,39
644,7
055
10,12
1,694
106,7
315
50,85
10,61
668,5
060
10,97
1,845
116,3
320
51,71
10,83
682,4
065
11,81
1,997
125,8
325
52,56
И,05
696,3
070
12,65
2,148
135,3
330
53,41
11,27
710,1
075
13,48
2,301
145,0
335
54,27
11,49
724,0
080
14,31
2,453
154,6
340
55,13
11,72
738,5
085
15,13
2,605
164,1
345
56,04
11,96
753,6
090
15,95
2,759
173,8
350
56,95
12,20
768,7
095
16,76
2,913
183,5
355
57,87
12,44
783,8
100
17,58
3,068
193,3
360
58,78
12,68
799,0
105
18,39
3,224
203,1
365
59,69
12,93
814,7
ПО
19,19
3,381
213,0
370
60,67
13,19
831,1
115
20,00
3,539
223,0
375
61,69
13,46
848,1
120
20,79
3,696
232,9
380
62,70
13,73
865,1
125
21,59
3,854
242,8
385
63,72
14,01
882,8
130
22,38
4,012
252,8
390
64,74
14,29
900,4
135
23,16
4,171
262,8
395
65,84
14,57
918,1
140
23,94
4,330
272,8
400
66,97
14,88
937,6
145
24,71
4,489
282,9
405
68,10
15,18
956,6
150
25,48
4,649
292,9
410
69,23
15,49
976,0
155
26,24
4,810
303,1
415
70,34
15,81
996,2
160
27,00
4,970
313,2
420
71,63
16,14
1017
165
27,76
5,132
323,4
425
72,86
16,47
1038
170
28,51
5,293
333,5
430
74,09
16,81
1059
175
29,25
5,455
343,7
435
75,35
17,16
1081
180
30,00
5,618
354,0
440
76,71
17,53
1105
185
30,74
5,780
364,2
445
78,07
17,90
1128
190
31,47
5,943
374,5
450
79,43
18,28
1152
195
32,21
6,110
385,0
455
80,88
18,68
1177
200
32,94
6,273
395,3
460
82,39
19,09
1203
205
33,68
6,440
405,8
465
83,91
19,51
1229
210
34,41
6,607
416,3
470
85,50
19,95
1257
215
35,16
6,778
427,1
475
87,29
20,43
1287
220
35,93
6,956
438,3
480
89,07
20,92
1318
225
36,70
7,135
419,6
485
91,13
21,48
1353
230
37,48
7,315
460,9
490
93,19
22,11
1393
235
38,25
7,497
472,4
495
95,46
22,65
1427
240
39,02
7,679
483,8
500
96,73
23,02
1450
245
39,80
7,861
495,5 1
501
96,98
23,10
1456
250
40,58
8,049
505,2
502
97,23
23,18
1461
255
41,36
8,237
519,0
503
97,49
23,25
1465
d
Концентрация
d
Концентрация
Концентрация
d
Концентрация
%
МОЛЬ/Л
г/л
%
МОЛЬ/Л
d г/л
%
моль/л
г/л
%
МОЛЬ/Л
г/л
1,504
505
506
507
508
97,74
97,99
98,25
98,50
98,76
Т
23,33
23,40
23,48
23,56
23,63
аблица
1470
1474
1479 1485
1490
54. Серн
1,509 510
511 512
513
ая кислота
99,01
99,26
99,52
99,77
100,00
(H2SO4)
23,71
23,79
23,86
23,94 24,01
1494* ,380
1499385
1503390
1508
1513122
405
410
415
48,45 48,97 49,48 49,99 50,50 51,01 51,52 52,02 52,51 53,01 53,50 54,00 54,49 54,97 55,45 55,93 56,41 56,89 57,36 57,84 58,31 58,78 59,25 59,70 60,17 60,62 61,08 61,54 62,00 62,45 62,91 63,36 63,81 64,26 64,71 65,15 65,59 66,03 66,47 66,91 67,35 67,79
68,23 68,66 69,09 69,53 69,96 70,39 70,82 71,25 71,76 72,09
6,817 6,915 7,012 7,110 7,208 7,307 7,406 7,505 7,603 7,702 7,801 7,901 8,000 8,099 8,198 8,297 8,397 8,497 8,598 8,699 8,799 8,899 9,000 9,100 9,202 9,303 9,404 9,506 9,608 9,711 9,813 9,916 10,02 10,12 10,23 10,33 10,43 10,54 10,64 10,74 10,85 10,96 11,06
11,16 11,27 11,38 11,48 11,59 11,70 11,80 11,91 12,02
668,6
678,2
687,7
697,2 707,0
716,7
726,4
736,1
745,7 755,4
765,1
774,9
784,6
794,3
804,1
813,8
823,6
833,4
843,3
853,2 863,0
872,8
882,7 892,5
902,5
912,4
922,3
932,3
943,4
952,5
962,5
972,6 982,8 992,6 1003
1013
1023 1034
1044
1053 1064 1075 1085
1095 1105 1116 1126
1136 1148 1157 1168
1179
1,640
645
650
655
660
665
670
675
680
685
690
695
700
705
710
715
720
725
730
735
740
745
750
755
760
765
770
775
780
785
790
795
800
805
810
815
820
821
822
823
824
825
826
827
828
829
830
831
832
833
834
835
72,52 72,95
73,37 73,80 74,22
74,64 75,07 75,49 75,92 76,34 76,77 77,20
77,63 78,06
78,49 78,93
79,37 79,81
80,25 80,70 81,16
81,62 82,09
82,57 83,06
83,57 84,08
84,61 85,16
85,74 86,35
86,99 87,69
88,43 89,23
90,12 91,ll
91,33 91,56
91,78 92,00
92,25 92,51
92,77 93,03 93,33 93,64 93,94 94,32 94,72 95,12
95,72
12,13 12,24 12,34 12,45 12,56 12,67 12,78 12,89 13,00 13,12 13,23 13,34 13,46 13,57 13,69 13,80 13,92 14,04
14,16 14,28 14,40 14,52 14,65 14,78 14,90 15,03 15,17 15,31 15,46 15,61 15,76 15,92 19,09 16,27 16,47 16,68 16,91 16,96 17,01 17,06 17,11 17,17 17,22 17,28 17,34 17,40 17,47 17,54 17,62 17,70 17,79 17,91
1190 1200
1210 1221
1232 1243
1253 1264
1275 1287
1298 1308 1320
1331 1343 1354
1365 1377 1389
1401 1412
1424 1437
1450 1461
1469 1488 1502 1516 1531 1546 1561 1578 1596 1615 1636 1659 1663 1668 1673 1678 1684 1689 1695 1701
1707 1713 1720 1728 1736 1745 1757
d
Концентрация
d
Концентрация425
%
МОЛЬ/Л
г/л
%
МОЛЬ/Л
430
г/л435
440
1,000 005 010 015 020 025 030 035 040 045 050 055 060 065 070 075 080 085 090 095 100 105 НО 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185
0,261 0,986 1,731 2,485 3,242 4,000 4,746 5,493 6,237 6,956 7,704 8,415 9,129 9,843
10,56 11,26 11,96 12,66 13,36 14,04 14,73 15,41 16,08 16,76 17,43 18,09 18,76 19,42 20,08 20,73 21,38 22,03 22,67
23,31 23,95 24,58 25,21
25,84
0,0266 0,1010 0,1783
0,2595 0,3372
0,4180 0,4983 0,5796 0,6613
0,7411
0,8250 0,9054 0,9856 1,066 1,152
1,235 1,317
1,401 1,484
1,567
1,652 1,735
1,820
1,905 1,990 2,075
2,161
2,247
2,334 2,420
2,507 2,594
2,681
2,768
2,857
2,945 3,033
3,122
2,608
9,906
17,49
25,45
33,07
41,99
48,87
56,85
64,86
72,69
80,92
88,80
96,67
104,6
113,0
121,1
129,2
137,4
145,6
153,7
162,0
170,2
178,5
186,8
195,2
203,5
211,9
220,4
228,9
237,4
245,9
254,4
263,0
271,6
280,2
288,8
297,5
306,2
1,190
195
200
205
210
215
220
225
230
235
240
245
250
255
260
265
270
275
280
285
290
295
300
305
310
315
320
325
330
335
340
345
350
355
360
365
370
375
26,47 27,10
27,72 28,33 28,95
29,57 30,18 30,79 31,40 32,01 32,61 33,22 33,82 34,42 35,01
35,60 36,19 36,78 37,36 37,95 38,53
39,10 39,68 40,25 40,82 41,39 41,95
42,51 43,07
43,62 44,17 44,72 45,26 45,80
46,33 46,86
47,39 47,92
3,211 3,302
3,391 3,481
3,572 3,663
3,754 3,846
3,938 4,031
4,123 4,216
4,310 4,404 4,498
4,592 4,686
4,781 4,876
4,972 5,068 5,163
5,259 5,356 5,452
5,549 5,646 5,743 5,840 5,938 6,035 6,132 6,229 6,327 6,424 6,522 6,620 6,718
44b
314,9450
323,9455
332,6460
341,4465
350,3470
359,3475
368,2480
377,2485
386,2490
395,4495
404,4500
413,5505
422,7510
431,9515
441,2go
450,4525
459,6530
468,9535
478.2"4G
487,6545
497,1"50
506,4555
515,8560
525,35to
534,7570
544,2°75
553.8580
563,3585
572,8gO
582,4595
591,9g0
601,4g5
610,96 0
620,6615
бзодgo
639,7
649,3630
658,9635
Продолжение табл. 53
Продолжение табл. 5.
НО
111
Таблица 55. Фосфорная (ортофосфорная) кислота (Н3РО4)
d
Концентрацня1
d
Концентрация
%
моль/л
г/л
%
моль/л
г/л
1,000
0,296
0,030
2,96
1,265
41,44
5,350
524,2
005
1,222
0,125
12,28
270
42,09
5,454
534,5
010
2,148
0,221
21,69
275
42,73
5,559
544,8
015
3,074
0,318
31,20
280
43,37
5,655
555,1
020
4,000
0,416
40,80
285
44,00
5,771
565,4
025
4,926
5,515
50,49
290
44,63
5,875
575,7
030
5,836
0,613
60,11
295
45,26
5,981
586,1
035
6,745
0,712
69,81
300
45,88
6,087
596,4
040
7,643
0,811
79,49
305
46,49
6,191
606,7
045
8,536
0,911
89,20
310
47,10
6,296
617,0
050
9,429
1,010
90,00
315
47,70
6,400
627,3
055
10,32
1,111
108,9
320
48,30
6,506
637,6
060
11,19
1,210
118,6
325
48,89
6,610
647,8
065
12,06
1,311
128,4
330
49,48
6,716
658,1
070
12,92
1,411
138,2
335
50,07
6,822
668,4
075
13,76
1,510
147,9
340
50,66
6,928
678,8
080
14,60
1,609
157,7
345
51,25
7,034
689,3
085
15,43
1,708
167,4
350
51,84
7,141
699,3
090
16,26
1,807
177,2
355
52,42
7,24?
710,3
095
17,07
1,906
186,9
360
53,00
7,355
720,1
100
17,87
2,005
196,6
365
53,57
7,463
731,2
105
18,68
2,105
206,4
370
54,14
7,570
741,7
ПО
19,46
2,204
216,0
375
54,71
7,678
752,3
115
20,25
2,304
225,8
380
55,28
7,784
762,8
120
21,03
2,403
235,5
385
55,85
7,894
773,5
125
21,80
2,502
245,3
390
56,42
8,004
784,2
130
22,56
2,602
254,9
400
57,54
8,221
805,6
135
23,32
2,702
264,7
405
58,09
8,328
816,2
140
24,07
2,800
274,4
410
58,64
8,437
826,8
145
24,82
2,900
284,2
415
59,19
8,547
837,5
150
25,57
3,000
294,1
420
59,74
8,658
848,3
155
26,31
3,101
303,9
425
60,29
8,766
859,1
160
27,05
3,203
313,8
430
65,84
8,878
870,0
165
27,78
3,304
323,6
435
61,38
8,989
880,8
170
28,51
3,404
333,6
440
61,92
9,099
891,6
175
29,23
3,505
343,5
445
62,45
9,208
902,4
180
29,94
3,606
353,3
450
62,98
9,322
913,2
185
30,65
3,707
363,2
455
63,51
9,432
924,1
190
31,35
3,806
373,1
460
64,03
9,541
934,8
195
32,05
3,908
383,0
465
64,55
9,651
945,7
200
32,75
4,0Ю
393,0
470
65,07
9,761
956,5
205
33,44
4,112
403,0
475
65,58
9,870
967,3
210
34,13
4,215
413,0
480
66,09
9,982
978,1
215
34,82
4,317
423,1
485
66,60
10,09
989,0
220
35,50
4,420
433,1
490
67,10
10,21
998,8
225
36,17
4,522
443,1
495
67,60
10,31
1011
230
36,84
4,624
453,1
500
68,10
10,42
1021
235
37,57
4,727
463,2
505
68,60
10,53
1032
240
38,17
4,829
473,3
510
69,09
10,64
1043
245
38,83
4,932
483,4
515
69,58
10,76
1054
250
39,49
5,036
493,6
520
70,07
10,86
1065
255
40,14
5,140
503,8
525
70,56
10,98
1076
260
40,79
5,245
514,0
530
71,04
11,09
1087
Продолжение табл. 55
КонцентрацияI
Концентрация
d
%
МОЛЬ/Л
г/л
d
%
моль/л
г/л
1,535
71,52
11,20
1098
1,705
86,80
15,10
1480
540
72,00
11,32
1109
710
87,22
15,22
1491
545
72,48
11,42
1120
715
87,64
15,33
1503
550
72,95
11,53
1131
720
88,06
15,45
1515
555
73,42
11,65
1142
725
88,48
15,57
1526
560
73,89
11,76
1153
730
88,90
15,70
1538
565
74,36
11,88
1164
735
89,31
15,81
1550
570
74,83
11,99
1175
740
89,72
15 93
1561
575
75,30
12,11
1186
745
90,13
16,04
1573
580
75,76
12,22
1197
750
90,54
16,16
1584
585
76,22
12,33
1208
755
90,95
16,29
1596
590
76,68
12,45
1219
760
91,36
16,41
1608
595
77,14
12,56
1230
765
91,77
16,52
1620
600
77,60
12,67
1242
770
92,17
16,65
1631
605
78,05
12,78
1253
775
92,57
16,77
1643
610
78,50
12,90
1264
780
92,97
16,89
1655
615
78,95
13,01
1275
785
93,37
17,00
1667
620
79,40
13,12
1286
790
93,77
17,13
1678
625
79,85
13,24
1298
795
94,17
17,25
1690
630
80,30
13,36
1309
800
94,57
17,37
1702
635
80,75
13,48
1320
805
94,97
17,50
1714
640
81,20
13,59
1332
810
95,37
17,62
1726
645
81,64
13,71
1343
815
95,76
17,74
1738
650
82,08
13,82
1354
820
96,15
17,85
1750
655
82,52
13,94
1366
825
96,54
17,98
1762
660
82,96
14,06
1377
830
96,93
18,10
1774
665
83,39
14,17
1388
835
97,32
18,23
1786
670
83,82
14,29
1400
840
97,71
18,34
1798
675
84,25
14,40
1411
845
98,10
18,47
1810
680
84,68
14,52
1423
850
98,48
18,60
1822
685
85,11
14,63
1434
855
98,86
18,72
1834
690
85,54
14,75
1446
860
99,24
18,84
1846
695
85,96
14,87
1457
865
99,62
18,96
1858
700
86,38
14,98
1468
870
100,0
19,08
1870
Таблица 56. Соляная кислота (хлороводород, НС1)
d
Концентрация
d
Концентрация
%
МОЛЬ/Л
г/л
%
моль /л
Г/Л
1,000
0,360
0,0987
3,599 1
1,055
11,52
3,333
121,5
132,5
005
1,360
0,3745
13,65 |
060
12,51
3,638
010
2,364
0,6547
23,87
065
13,50
3,944
143,8
015
3,374
0,939
34,24
070
14,49
4,253
155,1
020
4,388
1,227
44,74
075
15,48
4,565
166,4
025
5,408
1,520
55,42
080
16,47
4,878
177,8
030
6,433
1,817
66,25
085
17,45
5,192
189,3
035
7,464
2,118
77,22
090
18,43
5,509
200,9
040
8,490
2,421
88,27
095
19,41
5,829
212,5
045
9,510
2,725
99,35
100
20,39
6,150
224,2
050
10,52
3,029
110,4 1
105
21,36
6,472
236,0
113
Продолжение табл. 56
d
Концентрация
d
Концентрация
%
моль/л
с/л
%
моль/л
г/л
1,110
22,33
6,796
247,8
1,155
31,14
9,863
359,6
115
23,29
7,122
259,7
160
32,14
10,22
372,8
120
24,25
7,449
271,6
165
33,16
10,59
386,3
125
25,22
7,782
283,7
170
34,18
10,97
399,9
130
26,20
8,118
296,0
175
35,20
11,34
413,6
135
27,18
8,459
308,4
180
36,23
11,73
427,7
140
28,18
8,809
321 ,2
185
37,27
12,11
441,6
145
29,17
9,159
333,9
190
38,32
12,50
455,8
150
30,14
9,505
346,6
195
39,37
12,90
470,5
198
40,00
13,14
479,1
Таблица 57. Аммиак (МН3)
d
Концентрация
d
Концентрация
%
моль/л
г/л
%
моль/л
Г/Л
0,998
0,0465
0,0273
0,46
0,938
15,47
8,52
144,8
996
0,512
0,299
5,1
936
16,06
8,83
150,1
994
0,977
0,570
9,7
934
16,55
9,13
155,2
992
1,43
0,334
14.2
932
17,24
9,44
160,5
990
1,89
1,10
18,7
930
17,85
9,75
165,8
988
2,35
1,36
23,3
928
18,45
10,06
171,0
986
2,82
1,63
27,8
926
19,06
10,37
176,3
984
3,30
1,91
32,5
924
19,67
10,67
181,4
982
3,78
2,18
37,1
922
20,27
10,97
186,5
980
4,27
2,46
41.8
920
20,88
11,28
191,8
978
4,76
2,73
46,4
918
21,50
11,59
197,0
976
5,25
3,01
51,2
916
22,12
11,90
202,3
974
5,75
3,29
55,9
914
22,75
12,21
207,6
972
6,25
3,57
60,7
912
23,39
12,52
212,8
970
6,75
3,84
65,3
910
24,03
12,84
218,3
968
7,26
4,12
70,0
908
24,68
13,16
223,7
966
7,77
4,41
75,1
906
25,33
13,48
229,2
964
8,29
4,69
79,9
904
26,00
13,80
234,6
962
8,82
4,98
84,7
902
26,67
14,12
240,0
960
9,34
5,27
89,6
900
27,33
14,44
245,5
958
9,87
5,55
94,4
898
28,00
14,76
250,9
956
10,40
5,84
99,3
896
28,67
15,08
256,4
954
10,95
6,13
104,2
894
29,33
15,40
261,8
952
11,49
6,42
109,1
892
30,00
15,71
267,1
950
12,03
6,71
114,1
890
30,68
16,04
272,7
948
12,58
7,00
119,0
888
31,37
16,36
278,1
946
13,14
7,29
124,0
886
32,09
16,69
283,7
944
13,71
7,60
129,2
884
32,84
17,05
289,9
942
14,29
7,91
134,5
882
33,59
17,40
295,8
940
14,88
8,21
139,6
880
34.35
17,75
302,0
Таблица 58. Гидроксид калия (едкое кали, КОН)
d
Концентрация
d
Концентрация
%
моль/л
г/л
%
моль/л
Г/Л
1,000
0,197
0,035
1,964
1,230
24,37
5,34
299,6
005
0,743
0,133
7,463
240
25,36
5,60
314,2
010
1,295
0,233
13,07
250
26,34
5,87
329,4
015
1,84
0,333
18,68
260
27,32
6,13
344,0
020
2,38
0,433
24,30
270
28,29
6,40
359,1
025
2,93
0,536
30,07
280
29,25
6,67
374,3
030
3,48
0,639
35,85
290
30,21
6,95
390,0
035
4,03
0,744
41,75
300
31,15
7,22
405,1
040
4,58
0,848
47,58
310
32,09
7,49
420,3
045
5,12
0,954
53,53
320
33,03
7,77
436,0
050
5,66
1,06
59,48
330
33,97
8,05
451,7
060
6,74
1,27
71,26
340
34,90
8,33
467,7
070
7,82
1,49
83,60
350
35,82
8,62
483,7
080
8,89
1,71
95,95
360
36,73
8,90
499,4
090
9,96
1,94
108,9
370
37,65
9,19
515,7
100
11,03
2,16
121,2
380
38,56
9,48
531,9
ПО
12,08
2,39
134,1
390
39,46
9,78
548,8
120
13,14
2,62
147,0
400
40,37
10,07
565,0
130
14,19
2,86
160,5
410
41,26
10,37
581,9
140
15,22
3,09
173,4
420
42,15
10,67
598,7
150
16,26
3,33
186,8
430
43,04
10,97
615,5
160
17,29
3,58
200,9
440
43,92
11,28
632,9
170
18,32
3,82
214,3
450
44,79
11,58
649,7
180
19,35
4,07
228,4
460
45,66
11,88
666,6
190
20,37
4,32
242,4
470
46,53
12.19
684,0
200
21,38
4,57
256,4
480
47,39
12,50
701,4
210
22,38
4,83
271,0
490
48,25
12,82
719,3
220
23,38
5,08
285,0
500
49,10
13,13
736,7
Таблица 59. Нитрат каляя (KNO3)
d
Концентрация
d
Концентрация
%
моль/л
г/л
%
МОЛЬ/Л
Г/Л
1,004
1
0,0994
10,04
1,090
14
1,509
152,5
011
2
0,1999
21,21
103
16
1,747
176,6
023
4
0,4049
40,93
118
18
1,990
201,2
036
6
0,6150
62,17
138
20
2,240
226,5
049
8
0,8301
83,95
147
22
2,496
252,4
063
076
10
12
1,051
1,277
106,2
129,1
162
24
2,759
278,9
115
Таблица 60. Гидроксид натрия (едкий натр, NaOH)
d
Концентрация
d
Концентрация
%
моль/л
г/Л
%
моль/л
г/л
1,000
0,159
0,0398
1,592
1,240
21,90
6,788
275,5
005
0,602
0,151
6,320
250
22,82
7,129
285,2
010
1,04
0,264
10,56
260
23,73
7,475
299,0
020
1,94
0,494
19,76
270
24,64
7,824
313,0
030
2,84
0,731
29,24
280
25,56
8,178
327,1
040
3,74
0,971
38,84
290
26,48
8,539
341,6
050
4,65
1,222
48,88
300
27,41
8,906
356,2
060
5,56
1,474
58,96
310
28,33
9,278
371,1
070
6,47
1,731
69,24
320
29,26
9,656
386,2
080
7,38
1,992
79,68
330
30,20
10,04
401,6
090
8,28
2,257
90,28
340
31,14
10,43
417,2
100
9,19
2,527
101,1
350
32,10
10,83
433,1
НО
10,10
2,802
112,1
360
33,06
11,24
449,6
120
11,01
3,082
123,3
370
34,03
11,65
465,0
130
11,92
3,367
134,7
380
35,01
12,08
483,2
140
12,83
3,655
146,2
390
36,00
12,51
500,4
150
13,73
3,947
157,9
400
36,99
12,95
518,0
160
14,64
4,244
169,8
410
37,99
13,39
535,6
170
15,54
4,545
181,8
420
38,99
13,84
553,6
180
16,44
4,850
194,0
430
40,00
14,30
572,0
190
17,34
5,160
206,4
440
41,03
14,77
590,8
200
18,25
5,476
219,0
450
42,07
15,25
610,0
210
19,16
5,796
231,8
460
43,12
15,74
629,6
220
20,07
6,122
244,9
470
44,17
16,23
649,2
230
20,98
6,451
258,0
480
45,22
16,73
669,2
Таблица 62. Сульфат аммония [(NH4)aSO4)
d
Концентрации
d
Концентрация
%
МОЛЬ/Л
Г/Л
%
МОЛЬ/Л
г/л
1,004
1
0,0760
10,04
1,104
18
1,503
198,7
010
2
0,1529
20,20
115
20
1,688
223,1
022
4
0,3094
40,88
138
24
2,067
273,2
034
6
0,4694
62,02
161
28
2,459
325,0
046
8
0,6330
83,64
172
30
2,661
351,7
057
10
0,8002
105,7
200
35
3,175
420,0
069
12
0,9709
128,3
228
40
3,716
491,1
081 092
14
16
1,1450
1,322
151,3
174,8
282
50
4,852
641,2
Таблица 63. Хлорид калия (KCI)
d
Концентрация
d
Концентрация
%
МОЛЬ/Л
Г/Л
%
МОЛЬ/Л
г/л
1,005
1
0,1347
10,04
1,090
14
2,048
152,6
011
2
0,2712
20,22
104
16
2,372
176,6
024
4
0,5494
40,95
118
18
2,700
201,3
037
6
0,8345
62,21
132
20
3,039
226,5
050
8
1,127
84,00
147
22
3,386
252,4
063
10
1,426
106,3
162
24
3,742
278,9
077
12
1,733
129,2
Таблица 61. Нитрат иатрия (NaNO3)
d
Концентрация
d
Концентрация
%
моль/л
г/л
%
моль/л
Г/л
1,005
1
0,1182
10,05
1,127
18
2,386
202,8
012
2
0,2380
20,23
143
20
2,689
228,5
025
4
0,4825
41,01
175
24
3,318
282,0
039
6
0,7335
62,35
208
28
3,980
338,3
053
8
0,9912
84,25
226
30
4,325
367,6
067
10
1,2556
106,7
270
35
5,229
444,5
082
12
1,5273
129,8
317
40
6,200
527,0
112
16
2,092
116
Таблица 64. Хлорид натрия (NaCI)
d
Концентрация
d
Концентрация
%
моль/л
г/л
%
МОЛЬ/Л
г/л
1,005
1
0,1720
10,05
1,101
14
2,636
154,1
012
2
0,3464
20,25
116
16
3,055
178,5
027
4
0,7026
41,07
132
18
3,485
203,7
041
6
1,069
62,47
148
20
3,927
229,5
056
8
1,445
84,47
164
22
4,380
256,0
071
10
1,831
107,1
180
24
4,846
283,2
086
12
2,228
130,2
197
26
5,325
311,2
117
d
Концентрация
d
Концентрация
Концентрация
d
Концентрация
%
г/л
%
г/л4
%
Г/Л
%
г/л
0,990
983
976
969
961
954
945
937
927
916
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Таб
49,5
98,3
146,4
193,8
240,3
286,2
330,8
374,8
417,2
458,0
лица 66. Глицерин
0,904 893 881 869
856 843
830 816
802 786
[HOCH
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
СН(ОН)СН2О
497,20,9945
535,89910
572,79878
608,39848
642,09819
674,49791
705,59764
734,49739
761,99713
786,09686
9659
9631
9602
9571
9538
Н]9504
9468
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
еум — это 2SO4).
19,89
39,64
59,27
78,78
98,19
117,5
136,7
155,8
174,8
193,7
212,5
231,1
249,7
268,0
286,1
304,1
321,9
339,5
356,9
374,1
391,1
407,8
424,4
440,7
456,9
Таблица 69.
заствор SO3 В 1
0,9094 9048 9003 8957 8911 8865 8818 8771 8724 8677 8629 8581 8532 8483 8434 8385 8335 8284 8232 8180 8126 8070 8014 7955 7893
1Л0ТНОСТ
DO %-ио
52
54
56
58
60
62
64
66
68
70
72
74
76
78
80
82
84
86
88
90
92
94
96
98
100
ь олеума
й серной к
472,9
488,6
504,2
519,5
534,7
549,6
564,4
578,9
593,2
607,4
621,3
635,0
648,4
661,7
674,7
687,6
700,1
712,4
724,4
736,2
747,6
758,6
769,3
779,6
789,3
ислоте (моногид-
d
Концентрация
d
Концентрация9431
%
г/л
%
9352 г/л9311
9268
1,010 022
034 047
060
073 086 099
113 126
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
50,5 102,2 155,1 209,4 265,0 321,9 380,1 439,6 500,8 563,0
1,140
153
167
181
194
208
221
235
248
261
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
9226
627,09182
691.89138
758,5
826,7
895,5
966,4
1037,8
1111,5
1185,6
1261.0Ол
рате F
Таблица 65. Ацетон (СН3—СО—СН3)
Таблица 68. Этиловый спирт (С2Н5ОН)Таблица 68. Этиловый спирт (С2Н5ОН)
Таблица 68. Этиловый спирт (С2Н5ОН)
Таблица 68. Этиловый спирт (С2Н5ОН)
Таблица 67. Уксусная кислота (СН3СООН)
d
Концентрация
d
Концентрация
%
г/л
%
г/л
1,001
2
20,02
1,021
16
163,3
004
4
40,16
023
18
184,2
007
6
60,41
026
20
205,2
010
8
80,78
029
22
226,3
013
10
101,2
031
24
247,4
015
12
121,3
034
26
268,7
018
14
142,5
036
28
290,0
d, г/см®
Содержание свободного so,, %
Общее содержание SO», %*
d, г/см8
Содержание свободного SO», %
Общее содержание 5ОЯ, %
1,837
2
81,99
1,904
22
85,67
843
4
82,36
911
24
86,04
849
6
82,73
917
26
86,40
856
8
83,09
924
28
86,77
862
10
83,47
931
30
87,14
869
12
83,83
937
32
87,51
876
14
84,20
943
34
87,87
890
18
84,94
955
38
88,61
897
20
85,30
961
40
89,00
• Общее содержание SO, (%) равно сумме свободного SO, (%)
в связанного SO8 (%).
Пример. В 100 г 10%-ного олеума содержится 10 г свободного SO3 и 90 г H2SO4; в 90 г H2SO4 связанного SO3 содержится 73,47%, так как общее содержание SO3 (%) составляет 83,47 (10+ 73,47).
Пересчет количества олеума в количество моногидрата серной кислоты. Из олеума можно приготовить моногидрат серной кислоты (100%-ную серную кислоту), добавляя рассчитанное количество воды (табл. 70):
H2SO4 + п. SO3 + «Н2О = («+ 1) H2SO4.
олеумолеуммоногидрат
олеум
олеум
Обозначения: А — содержание в олеуме свободного SO3, %; k — переводной множитель; В — количество олеума данной концентрации (Л %), г; С — количество моногидрата (г), соответствующее В, т. е. количество 100%-ной серной кислоты (г), которое можно получить из олеума путем прибавления к нему соответствующего количества воды: С = В*к.
Таблица 70
л
к
Л
к
А
к
А
к
1
1,0023
9
1,0203
17
1,0382
24
1,0540
2
1,0045
10
1,0225
18
1,0405
25
1,0562
3
1,0068
11
1,0248
19
1,0428
26
1,0585
4
1,0090
12
1,0270
20
1,0450
27
1,0608
5
1,0112
13
1,0292
21
1,0472
28
1,0630
6
1.0135
14
1,0315
22
1,0495
29
1,0652
7
1,0158
15
1,0338
23
1,0518
30
1,0675
8
1,0180
16
1,0360
Примеры: 1. 100 г олеума, содержащего 20% свободного SO3, соответствуют 100-1,045 = 104,5 г моногидрата, т. е. из 100 г 20 %-кого олеума можно получить 104,5 г 100 %-ной серной кислоты (моногидрата), прибавив к нему 4,5 г воды.
Из 500 г олеума, содержащего 15% свободного SO3, можно получить 500-1,0338 = 516,9 г моногидрата. Количество прибавляемой воды составляет 16,9 г.
РАЗДЕЛ 5
РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОХИМИИ
СТЕПЕНЬ И КОНСТАНТА ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ
В водных растворах электролитов часть молекул распадается на ионы, а часть остается в недиссоциированном виде. Например, в 1 н. растворе соляной кислоты молекулы диссоциируют на 78%, а в растворе уксусной кислоты —на 0,4%. Число, показывающее, какая
часть молекул распалась на ионы, называется степенью электролитической диссоциации (а). Она представляет собой отношение числа молекул электролита, распавшегося на ионы (ЛГИОН), к общему числу молекул в растворе (Л^щ): а = W„OH/Wo6ni; а(%) = ЛГион/ЛГобщ X х 100%.
Чем более разбавленным является раствор, тем полнее происходит процесс диссоциации электролита. Все электролиты по степени диссоциации делятся на сильные, средние и слабые. Условно электролиты, которые в 0,01—0,1 н. растворах распадаются более, чем на 30%, относятся к сильным; со степенью диссоциации от 3 до 30% — к средним, а диссоциирующие менее, чем на 3%, — к слабым (табл. 71)
К сильным электролитам относятся НС1, НВг, HNO3, H2SOa, КОН, NaOH и большинство солей, к средним электролитам — Н3РОй, H2SO3, многие соли тяжелых металлов, к слабым электролитам — Н2СО3, Н3ВО3, NH4OH, органические кислоты.
Электролитическая диссоциация является обратимым процессом. Уравнение реакции диссоциации электролита МА в общем виде можно представить следующим образом: МА М+ + А". Прилагая к уравнению реакции диссоциации закон действующих масс, получаем выражение константы равновесия этой реакции:
гл-]
МА
где [М+], [Д'] — равновесная концентрация ионов 2И+ и А"; [МД] — равновесная концентрация недиссоциированных молекул в растворе.
Константа равновесия реакции диссоциации называется константой диссоциации вещества МА. Константы диссоциации кислот или гидроксидов являются характеристикой силы этих соединений.
Многоосновные кислоты и гидроксиды, образованные двухвалентными, трехвалентными металлами, диссоциируют ступенчато. Каждая такая ступень характеризуется своим значением константы — так называемой ступенчатой константой диссоциации. Например,
Н3РО4 Н+ + Н2РО~;
[№] [Н2РО~]
IH.PO.1 "
н2РО7 н+ + нро*’;
(Н-J [НРО»-]
Ки Dn- = ^^ = 6>3 - I0-8.
Н’РО<[н2РО7]
2-8-
НГО4 ^ Н* + РО4 ;
[№} [POf]
Л =1,26- ю-».
нр0«[HPOf~]
По первой ступени диссоциации фосфорная кислота является средней, по второй — слабой, по третьей — очень слабой кислотой. Таким образом, величина последующей ступенчатой константы диссоциации меньше предыдущей, так как первый водородный ион (в случае кислот) и первый гидроксил (в случае гидроксидов) всегда отщепляются значительно легче, чем последующие.
Таблица 71. Степень электролитической диссоциации важнейших электролитов в 0,1 и.растворах
Кислоты
«, %
Гидроксиды
«, %
Соли
e, %
НМпО4
93
кон
95
КС1
86
HNO3
92
NaOH
90
СНзСООК
85
НС1
91
Са(ОН)а
90
KNO3
83
HI
90
Ва(ОН)а
77
NaNO3
83
HBr
90
L1OH
63
AgNO3
81
нею.
88
AgOH
39
CH.COONa
78
НС1О4
80
NH4OH
1,4
ВаС12
76
H,SO4 (СООН)2
58
50
K2S0‘4
Na2SO4
72,5 69
н3го4
26,8
NaCl
67
HF
15
CaSO4
63
(СНОНСООН), СН3СООН
8,2
1,4
NaHCO3 MgSO4
52
44,9
Н,СОз
0,17
ZnSO4
39
H2S
0,07
Cu2Cl2
38
HCN
0,01
CuSO4
22
КОНСТАНТЫ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ КИСЛОТИ ОСНОВАНИЙ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ
В табл. 72—74 приведены константы электролитической диссоциации кислот и оснований в водных растворах. Соединения расположены в алфавитном порядке.
Обозначения и сокращения: Ка и Кь — константы электролитической диссоциации кислоты и основания; рКа и рКь — отрицательные логарифмы констант электролитической диссоциации кислот и гидроксидов: рКа = —^Ка; рКь = — lgKd-
Римская цифра, стоящая в скобках перед значением константы электролитической диссоциации, означает ступень диссоциации. Т (°C) — температура определения константы.
Таблица 72 Неорганические кислоты
Название
Формула
Г, °C
S
Азотистая
hno2
18
4-10-’
3,4
Азотная
HNOg
25
4,36-10
— 1,64
Алюминиевая
НА1О2
18
4-Ю-13
12,4
Борная
Н3ВО3
25
(I) 5,8-Ю-1”
9,4
20
(11) 1,8.10-1=
12,74
20
(III) 1,6 10-м
13,80
Бромоводород
НВг
25
1-10»
—9,0
Бромноватая
НВгО3
18
2-Ю'1
0,7
Иодоводород
HJ
25
110“
—11,0
Йодноватая
НЮ3
18
1,9-10-1
0,72
25
1,7-10-1
0,77
Кремниевая (мета)
H2SiO2
18
(I) 2,2-Ю-10
9,66
18
(11) 1,6-IO'42
11,80
Продолжение табл. 72
Название
Формула
Т. °C
к«
"«а
Мышьяковая (орто)
H3AsO4
25
(1) 5,98-Ю-з
2,22
25
(II) 1,05-IO"7
6,98
18
(III) 3,89-10-13
11,41
Пирофосфорная
Н4Р2О7
18
(I) 1,4-10-1
0,85
25
(II) 1,1-10-з
1,95
25
(III) 2,МО"7
6,68
25
(IV) 4,1-10-1°
9,39
Серная
H2so4
25
(I) 1-Ю3
-3,0
25
(11) 1,2-10-з
1,9
Сернистая
H2SO3
25
(I) 1,58-Ю-з
1,8
25
(11) 6,31-10-»
7.2
Сероводород
HaS
25
(1) 6-Ю-8
7,2
25
(11) 1-10-1’
14,0
Угольная (кажущиеся
Н2СО3
25
(I) 4,45-10-’
6,35
константы)
25
(II) 4,69-10-п
10,33
фосфористая (орто)
Н3РО3
25
(I) 1,6-Ю-з
1,80
25
(11) 6,3-10~7
6,2
Фосфорная (орто)
н3РО4
25
(I) 7,5-10-з
2,12
25
(11) 6,31-Ю-з
7,20
25
(Ill) 1,26-10-13
11,9
фтороводород
HF
25
6,61-IO"1
3,18
Хлороводород(соля
ная)
Хромовая
НС1
25
1-10’
—7,0
Н2СгО4
25
(I) 1-10
-1,0
25
(II) 3,16-10-’
6,5
Циановодород
HCN
25
7,9- IO*70
9,1
Таблица 73. Основания
Название
Формула
T, °C
Kb
Pf<b
Алюминии, гидроксид
А1(ОН)3
25
(111) l,38-10-s
8,86
Аммоний, гидроксид
NH4OH
25
6,3-10-3
4.20
(истинная константа)
Аммоний, гидроксид
nh4oh
25
1,79-IO'3
4,75
(кажущаяся константа) Барий, гидроксид
Ва(ОН)2
25
2,3-10"1
0,64
Железо (11), гидроксид
Fe(OH)a
25
(11)1,3-10-»
3,89
Железо (III), гидроксид
Fe(OH)3
25
(II) 1,82-10-“
10,74
Кадмий, гидроксид
Cd(OH)3
30
(11) 5,0-10-3
2,30
Кальций, гидроксид
Ca(OH)2
25
(II) 4,3-Ю-з
1,37
Магний, гидроксид
Mg(OH)2
25
(II) 2,5-10-3
2,60
Марганец, гидроксид
Mn(OH)2
30
(II) 5,0-10-»
3,30
Медь (Ц), гидроксид
Cu(OH)2
25
(II) 3,4-10-’
6,67
Натрий, гидроксид
NaOH
25
5,9
—0,77
Никель, гидроксид
Ni(OH)a
30
(II) 2,5-10-5
4,60
Ртуть (11), гидроксид
Hg(OH)a
25
(I) 4,0-Ю-12
11,40
Свинец, гидроксид
Pb(OH)2
25
(1) 9,6-10-’
3,02
Серебро, гидроксид
AgOH
25
1,1-10"’
(III) 1,02-IO"10
3,96
Хром, гидроксид
Cr(OH)3
26
9,99
Цинк, гидроксид
Zn(OH)2
25
(II) 4-10-5
4,40
Таблица 74. Органические кислоты
Название
Формула
Адипиновая
СН2—сн2—соон
(I) 3,8-10-6
4,42
СН,—сн2—соон
(II) 5,2-10"6
5,28
ж-Аминобензойиая
м-Н2М—С6Н4СООН
1,8.10-6
4,74
л-Амин обе нзой ная
n-H2N-C6H4COOH
1,4-10-6
4,85
Бензойная
с„н5соон
6,6-10-6
4,18
Бензолсульфокнслота
CeH5SO3H
2-10-1
0,7
о-Бромбензойная
о—Вг—С6Н4СООН
1,4-10-3
2,85
Валериановая
СН3(СН2)3СООН
1,4-Ю"6
4,86
Глицин (аминоуксусная)
h2nch2cooh
1,3-10-1“
9,88
Капроновая
СН3(СН2)4СООН
1,39-10-6
4,86
Малеиновая
ноос—сн=сн-соон
(I) 1,2-10"2
1,92
(цис-изомер)
(II) 5,5-10-1
6,26
Масляная
СН3(СН2)2СООН
1,52.10-6
4,82
Молочная
СНзСН(ОН)СООН
1,37-10-“
3,86
Муравьиная
НСООН
1,77-10-“
3,75
1-Нафтойная
С10Н7СООН
2-10-“
3,70
Пропионовая
СН3СН2СООН
1,34-IO"5
4,87
Салициловая
о—НОС6Н4СООН
(I) 1,0-КГ8 (II) 1,5-10-1“
3,00
13,82
Сульфаниловая
п—H9N—C„H4SO3H
5,93-10-*
3,23
.и-Сульфобензойная
JM—НООС—CeH4SO3H
(I) 4.9-10-1
(II) 1,7-10"“
0,31
3,78
Уксусная
СН3СООН сДон
1,75-10-6
4,75
Фенол
1,0-10-1°
10,0
Щавелевая
нооссоон
(I) 5,4.Ю-2
(II) 5,4-10-6.
1,27
4,27
Примечание. Все измерения проведены при 25°С.
ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ
Гидролиз — это реакции обменного разложения между водой и соответствующим соединением. Механизм гидролиза солей, распадающихся в воде на ионы, определяется взаимодействием ионов с их гидратной оболочкой. Характер и степень распада гидратной оболочки зависят от поляризующего действия ионов: чем сильнее это действие, тем интенсивнее протекает гидролиз.
Катионы связаны с молекулами воды донорно-акцепторной связью. Акцепторная способность катионов (т. е. способность притягивать к себе электронные облака) возрастает с увеличением их заряда и уменьшением размеров. Слабые акцепторы (катионы щелочных и щелочно-земельных металлов) практически не поляризуют связь О—Н координированной молекулы воды. Разложение воды в этом случае не происходит:
Na+ -р НОИ ^= реакция не идет.
Двух- и трехзарядные катионы (Cu2+, Fe2+, Fe3+, А13+ и др.) разлагают молекулы воды с образованием гидроксо-аквакомплексов.
Образуется избыток ионов гидроксония (Н3О), т. е. среда становится кислой.
Гидратация анионов осуществляется за счет водородной связи. Чем больше отрицательный заряд и меньше размер аниона, тем легче протон отрывается от молекулы воды. Оторвавшийся протон присоединяется к аниону. Слабые доноры электронных пар — однозарядные ноиы (Cl", Вг-, I", МОз н др.), а также ионы sOF, SiF3 не вызывают заметного разложения воды:
С1" + НОН т* реакция не идет.
Доноры средней силы — двух- и многозарядные анионы (СО3 , РОГ и др.), а также CN" вызывают обратимое разложение воды:
СС^- + НОН ^ нсо^ + он-
Появляется избыток ионов ОН-, т. е. среда становится щелочной.
Суммарный эффект гидролиза солей определяется характером катионов и анионов:
Гидролиз практически не идет, pH среды не изменяется, если соль при ионизации образует малополяризующиеся катионы и мало- поляризующиеся анионы:
NaCl ^ Na+ + Cl-
Na+ -f- НОН т* реакция не идет.
Гидролиз приводит к образованию кислой среды, если соль при ионизации образует среднеполярнзующиеся катионы и малополяризующиеся анионы:
CuCl2 ^ Си" + 201-
Си" + НОН ^ СиОН + Н+
СГ + НОН в реакция не идет
в молекулярной форме: CuCl2 + HOH в Cu(OH)Cl + НС1
Гидролиз приводит к образованию щелочной среды, если соль при ионизации образует слабополяризующиеся катионы и среднеполя- ризующиеся анионы:
Na2CO3 в 2Na+ 4- СО^-
2Na+ + НОН и реакция не идет
COf + он-т* нсо~+ он-
в молекулярной форме:
Na3CO3 + НОН в NaHCO3 + КОН
Полный гидролиз с образованием малорастворимых оснований и слабых кислот происходит, если соль при диссоциации образует среднеполярнзующиеся катионы и анионы:
А12(СО3)з + 6Н2О -> 2А1(ОН)з 4- ЗН2СО3
Таблица 75
Вещество, формула
Растворимость P, моль/л
Произведение
растворимости ПР
Хлориды:
AgCl
1,2-10-5
1,56-Ю-1”
Cu2CI2
4,3-10-1
1,8- Ю-’
Hg2CI2
6,5-10-’
1,1- ю-1®
РЬС12
3,9-IO-2
2,4-10-‘
Бромиды:
AgBr
8,8-10-’
7,7- IO"1®
CuBr
7,3-10'5
5,3-IO"9
Hg2Br2
2,8-10-®
5,2-IO’2®
РЬВг2
2,6-IO"2
7,4-10-®
Иодиды:
Agl
1,2-10-®
1,5-10-1®
Cui
1,05-10-®
1,1- IO'13
Hg2^2
2,2-10-1”
4,5-IO"2»
РЫ2
1,3-10-®
8.7-10-9
Сульфиды;
Ag2S
3,4-IO"17
1,6-Ю-19
Bi,S3
1,7-IO-’5 (I8°C)
1,6-10-”
CdS CoS (a)
6-IO"16 (18°Q
5,5-10-1®
3,6-10-2” 3,1-Ю-2®
CuS
1,8- IO'19
3,2-10-®»
Cu2S
4.1-10-1’
2,6-Ю"1”
FeS
2,0-Ю-1”
4,0-Ю-2”
HgS
6,3-IO"2’ (18°C)
4,0-10-®»
Hg2S
3,0-io-2®
1,0-Ю-1»
MnS
3,1-10-® (18°C)
1,4-10-1»
NiS(a)
5,5-Ю-11 (18°C)
3,0-ю-21
PbS
8,2.10-1®
6,8- Ю"2”
Sb^Sg
2,0-10-®
3,0 -ю-27
SnS
i.o-io-11
1,0-Ю-3»
ZnS
2,8-Ю-18 (20°Q
7,9-Ю"2»
Сульфаты;
Ag2SO4
2,6-Ю-2
7,7-10-»
BaSO4
1,0-10-»
1.08-10-1®
CaS04
7,8-10-®
6,1-10-»
SbSO4
5,3-IO”1
2,8-Ю-7
Hg2SO4
7,9-IO"4
2,8-Ю"7
Карбонаты:
Ag2CO3
BaCO3
1,15-IO"4 9,0-10-®
6,15-Ю'12
8,1-10-»
CdCO3
1,6-10-®
2,5-10-1”
FeCOg
5,0-10"® (20°C)
2,5- 10-и
Hg2COg
9,3-IO"9
9,0-10-1’
MgCOg
3,2-10"®
1,0-10-»
MnCOg
9,3- Ю-®
8,8-10-и
PbCO3
3,9-10"’
1,5-10-1»
SfCQg
4,0-10'®
1,6-10"”
ZnCOg
1.7-Ю-4
2,7-10-»
Хроматы:
Ag,CrO4
1,3-Ю-4
9,0-10"12
BaCrO4
1,5-10-®
2,4-Ю-1”
CaCrO4
0,15 (18“C)
2,3-to"2
PbCrO4
1,3 -10-’ (18’0
1,77-10-1®
SrCrO4
5,9-10-® (15°C)
3,5-10-®
Продолжение табл. 75
Вещество, формула
Растворимость P, моль/л
Произведение растворимости ПР
Оксалаты:
Ag2C2O4
ВаС2О4-2Н2О
1,4-Ю-1
1,1-10-11
4,0-IO"1 (18°C)
1,61-10-’
СаС2О4-Н2О
5,0-10-® (18°C)
2,57-10-®
CdC2O43H2O
1,2-Ю-1 (18C)
1,53-IO"8
MgC^Oj
9,1.10"» (18°C)
8,57-10"»
PbC,O4
5,6-10"» (I8°Q
3,2.10-и
SrC2O4
2,3-10"1 (18°C)
5,61-IO"8
ZnC2O4
8,7-10-®
7,5-IO'9
NiC2O4
2,05-10-®
4,2-10-1”
Фосфаты:
AggPO4
1,6-10-» (20°C)
1,8- Ю-i»
MgNH4PO4
6,3-10"»
2,5-10-!®
Pb3(PO4)2
1,6- io-’
1,0- ю-»1
Гидроксиды:
A1(OH)3
2,9-IO"9
1,0- Ю-®2
Cd(OH)2
3,9.10"» (18°C)
2,4-10-“
Co(OH)2
3,7-10-’
2,0.10-1®
Cr(OH)3
1,2-10-» (17°C)
5,4. IO"®1
Sb(OH)3
2,0-10-n
4,0-10-42
Cu(OH)2
2,4-10"’
5,5. IO"20
Fe(OH),
1,6.10-» (18°C)
1,64-Ю-i*
Fe(OH)3
Mg(OH)2
4,5-10-1» (18°Q
1,1-Ю"29
2,0-Ю-1 (18°C)
1,2. IO’11
Mn(OH),
2,1.10-5 (18°C)
4,0-Ю-'4
Ni(OH)2
6,0-10"’ (17°C)
8,7-Ю-!«
Pb(OH),
5,5-10-® (I8°C)
6,8.10-1»
Sn(OH),
2,3-10-”
5,0-10-26
Zn(OH)2
1,4-10-”
1,0-10-1’
Ca(OH)2
2,0-Ю-3
3,1-Ю-5
РАСТВОРИМОСТЬ И ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ НЕКОТОРЫХМАЛОРАСТВОРИМЫХ ВЕЩЕСТВ (ПРИ 25°С)
Произведение растворимости (ПР) — это произведение концентрации иоиов, образующихся из труднорастворимого электролита в воде: ВАч^В+Н-А". ПРВд = [В+] • [А"). При постоянной температуре ПР — величина постоянная, но с ростом температуры возрастает.
УПРВД = р (р — растворитель ВА в воде, моль/л).
Для соединения АХВУ, диссоциирующего по схеме АхВе *ьхА+ + уВ, растворимость рассчитывают по формуле
V ^v
Примеры вычислений по ПР.
Определить растворимость Ag2C2O4, исходя из величины ПРАе2с,о4- По табл. 75 находим nPAgiiCso4 = U-IO"11. Из уравнения диссоциации
Ag2C2O4 ч=± 2Ag+ + С2О^
видно, что концентрация оксалат-ионов в насыщенном растворе Ag2C2O4 равна его молярной концентрации, выраженной в моль/л, а концентрация Ag+ в два раза больше, т. е. если [С2О4]2" = X, то [Ag+] - 2Х.
П%СА = [ДГ]2 • ЮАР" = (2Х)2 - (X) = 4X3.
Подставив значения ПРАКаС8о4, получим величину 1,1-10"и = = 4Х3. Отсюда
„ з/ТГЛб^
X = 1/ = 1,4 • 10- (моль/л).
Этой же величине равна концентрация [С2О4]2'. Если концентрация [Ag+] в два раза больше, то она составляет 2,8 - 10-4 моль/л.
Определить ПРлевг. По табл. 75 находим, что растворимость AgBr равна 8,8-10~7 моль/л. Из уравнения диссоциации AgBr^ ^ Ag+H-Bf видно, что концентрация каждого иона будет равна 8,8х х 10“7 моль/л. Тогда
^AgBr^ (АЛ (Вг-J = (8,8 - 10-7) - (8,8 - IO"7) = 7,7 • 10"13,
ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ. ШКАЛА КИСЛОТНОСТИ РАСТВОРОВ
Кислотность растворов характеризуется концентрацией ионов Н+. Чем она больше, тем выше кислотность. Концентрацию водородных ионов обычно выражают через водородный показатель и обозначают символом pH. Водородный показатель pH — это десятичный
Таблица 76. Шкала кислотности растворов
pH
1H+J
рон
Характеристика среды
—1
10
15
Сильнокислая
0
10°
14
>
1
10*1
13
>
2
10*2
12
3
IO"3
11
Умеренно кислая
4
10"4
10
5
9
Слабокислая
6
10-°
8
»
7
IO-7
7
Нейтральная
8
10-8
6
С лабоще лоч на я
9
10-е
5
10
Ю”10
4
Умеренно щелочная
11
10-и
3
12
ю-12
2
Сильнощелочная
13
Ю~1з
1
>
14
10-и
0
15
10“15
—1
логарифм концентрации водородных ионов, взятый с обратным знаком: pH = —lg [Н+] (или [Н+] = 10-рН), где [Н+] — концентрация ионов водорода, моль/л. Гидроксильный показатель рОН — это десятичный логарифм концентрации гидроксильных ионов, взятый с обратным знаком: рОН =—1g [ОН']. Эти величины связаны друг с другом уравнением pH + рОН — 14.
Характеристика кислотности растворов с помощью этих величин приведена в табл. 76.
Расчет pH растворов
pH различных растворов вычисляются по формулам из табл. 77.
Обозначения и сокращения: рСа — отрицательный десятичный логарифм концентрации кислоты; рКа— отрицательный десятичный логарифм константы диссоциации кислоты; рСь — отрицательный десятичный логарифм концентрации основания; рКь — отрицательный десятичный логарифм константы диссоциации основания; рСс — отрицательный десятичный логарифм концентрации соли.
Таблица 77. Формулы для вычисления pH растворов
Тип электролита
Представители
Расчетная формула
Сильная кислота
НС1, H2SO4
pH = pCa
Сильное основание
NaOH, Са(ОН)2
pH = 14—pCb
Слабая кислота
СНдСООН, Н3ВО3
pH—1! гкР^оРгрС a)
Слабое основание
nh4oh
pH=14-i/2(pV<i,+pCz,)
Смесь растворов слабой кислоты и ее соли (кислотный буферный раствор)
/ СНдСООН
1 CH3COONa
^H=pKa-VpCa—pCc
Смесь растворов слабого основания и его соли (ще-
J NH4OH 1 NH4CI
VY\=\4-pKb—pCb-VpCc
лочной буферный раствор)
Соль, образованная слабым основанием и сильной
FeCls, CuSO4, NH4C1
pH=7—l/йрКь-\-х1 2pCc
кислотой
Соль, образованная слабой кислотой и сильным ос-
Na2CO3 KF
pH=7V/1pKa-1l2pCc
нованием
Соль, образованная слабой кислотой и слабым основа-
(NH4)2CO3
A12S3
рН=7+Ч1РКо-Ч»рКЬ
ннем
Примеры вычисления.
Вычислить pH 0,1 М раствора уксусной кислоты.
Уксусная кислота — слабый электролит, поэтому расчет производят по формуле рН = XU крКа + рС^* По табл. 74 значение Кй = = 1,74*10~5, отсюда рКо = 5—1g 1,74 = 5 — 0,2430 = 4,757- Концентрацию кислоты (0,1 М) записывают в виде 10 "1, тогда рСа = = —lg 10*1 = 1. Подставив найденные значения рКанрСа в формулу расчета pH, получают pH =V2 (4,757 + 1) = 2,8782,88.
Вычислить pH смеси равных количеств 0,1 М раствора уксусной кислоты и 0,01 М раствора ацетата натрия.
Смесь слабой кислоты и ее соли — буферный раствор. Расчет производят по формуле pH = рКа + рСа — рСс. Величина рКа уксусной кислоты составляет 4,75. Концентрации кислоты и соли равны соответственно 10"1 и 1СГ2 моль/л, а величины рСа и рСс равны I и 2. Подставив эти значения в формулу расчета pH, получим pH = 4,75 + + 1 — 2 = 3,75.
Вычислить pH при гидролизе 0,1 М раствора хлорида алюминия.
Хлорид алюминия — соль, образованная сильной кислотой и слабым основанием. Вычисление pH производят по формуле pH = = 7— V2 рКь 4- Чг рСс. По табл. 74 находят значение Кь = = 1,79-10"5 и рКь =4,75. Концентрация соли Сс = 10-1 моль/л, а соответствующая величина рС е = 1- Подставив найденные величины в формулу расчета pH, получим pH = 7 — 1/г-4,75 + V2-l = = 7 — 2,375 + 0,5 = 5,13.
РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ — ВОССТАНОВЛЕНИЯ. ВАЖНЕЙШИЕОКИСЛИТЕЛИ И ВОССТАНОВИТЕЛИ
Окислением называют реакцию, связанную с потерей атомами или ионами одного или нескольких электронов, а восстановлением — реакцию, связанную с приобретением атомами или ионами электронов. Реакции окисления и восстановления взаимосвязаны и не могут рассматриваться изолированно друг от друга. Эти реакции называют реакциями окисления — восстановления, или редокс-реакциями.
Окислителями называют вещества, принимающие электроны от другого вещества, а восстановителями — вещества, отдающие электроны другому веществу.
Важнейшие окислители и восстановители,используемые в химических лабораториях
ОкислителиВосстановители
НД, HNO$ KCIO3 КХХ)4,AJ, Fe, Zn, Н2О2 HI, H2S,
K2Cr2O,, KMnO4, КЮ3, MnO2,H2SO3, Na.,S2Os
Na2O2, Na2S2O8, NaBrOg, (NH4)2S2O8, PbO2, Pb3O4
Для количественной характеристики окислительно-восстановительной способности веществ, находящихся в растворах или соприкасающихся с растворами, служат стандартные окислительно-восстановительные, или электродные, потенциалы. Их измеряют в определенных условиях (концентрация раствора 1 моль/л, температура 25° С) по отношению к стандартному водородному электроду, величина потенциала которого условно принята равной нулю. В табл. 78 приведены стандартные потенциалы важнейших окислительно-восстановительных систем (£0, В, графа 4). Они сгруппированы по элементам, расположенным в алфавитном порядке их названий (графа 1). В графе 2 представлена окисленная форма, в графе 4 — восстановленная, в графе 3 — количество электронов, принимаемых или отдаваемых в реакции окисления—восстановления.
Таблица 78. Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы
Элемент
Окисленная форма
Количество элек- тровон
Восстановленная форма
Потенциал £o. B
Ag
Ag*
+e
Ag
+0,799
AI
Al3*
+3e
AI
— 1,66
As
H з A sOj “|- <sH*
+2 г
HAsO2+2H2O
+0,56
Au
Au8*
+3e
Au
+ 1,50
Au*
+e
Au
+ 1,68
Ba
Ba8*
+2e
Ba
—2,90
Bi
BiO*+2H*
+3e
Bi+H2O
+0,32
Br
Br2
+2e
2Br-
+ 1,087
ВгО^+бН*
+6e
Br-+3H2O
+ •,45
Ca
Ca3*
+2e
Ca
—2,79
Cd
Cd8*
+2 г
Cd
—0,403
Ce
Ce4*
+^
Ce3*
+1,44
CI
CI,
+2 г
2СГ
+ 1,359
сю-+н2о
+2e
СГ+20Н-
+0,88
С1О7+НгО
+2e
CIO-+2OH-
+0,66
CIO7+ 6H*
+6e
CI-+3H2O
+ 1,45
C107+2H+
+2e
C1O7+H2O
+ 1,19
Co
Со8*
+e
Co8*
+ 1,95
Со8*
+2e
Co
—0,28
Cr
Сг3*
+e
Cr8*
—0,41
Сг3*
+3e
Cr
—0,74
СгО“+2Н2О
+3e
Cr+4OH-
—1,20
Cr2C^-+ I4H+
+6e
2Cr3*+7H2O
+ 1,33
Cu
Си8*
+2 г
Cu
+0,337
Си*
+e
Cu
+0,531
Си8*
+«
Cu*
+0,159
Fe
Fe3*
+«
Fe8*
+0,771
Fe8*
+3e
Fe
—0,036
Fe8*
+2e
Fe
—0,440
Fe(C12H„N2)33* Fe3O4
4-e
Fe(C12H8N2)|*
+ 1,06
+8e
3Fe+4H2O
—0,085
H
2Hg*
+2e
H2
±0,0000
H2
+2e
2H*
—2,25
H2O2+2H*
+2e
2H2O
+ 1,77
Hg
2Hg8*
+2e
Hg2^
+0,907
Hg8*
Hg23+
+2e
+2e
Hg
Hg
+0,854 +0,792
HgaClg
+2e
2Hg+2CI-
+0,268
I
1»
+2e
21-
+0,536
Элемент
Окисленная форма
Количество электронов
Восстановленная форма
Потенци-
Влв °’
1?
+2е
31-
+0,545
2HIO+2H+
+2е
12+2Н2О
+ 1,45
Ю^+БН*
+4в
НЮ+2Н2О
+ 1,14
Ю^+бН*
+6в
1-+ЗН2О
+ 1,08
к
К+
+ е
К
—2,92
Mg
Mg2*
+2е
Mg
—2,37
Мп
Мп3*
+е
Мп2*
+1,51
Мп2*
+2е
Мп
—1,18
МпО2+4Н*
+2е
Мп2*
+ 1,23
МпО|~+2Н2О
+2е
МпО2+4ОН*
+0,60
MnOf
+«
МпО;~
+0,56
MnOf+4H+
+3е
МпО2+2Н2О
+ 1,69
MnOp+SH*
+5е
Мп2*+4Н2О
+ 1,51
Мо
НгМоО4+6Н
+6е
Мо+4Н2О
0,0
МоО4"~+4Н2О
+6е
Мо+8ОН-
— 1,05
N
МОГ+НгО
+*
NO+2OH
-0,46
N07+ ЗН+
+2е
HN02+H20
+0,94
NO7+ 2Н*
+?
no2+h2o
+0,80
NO7+ 4Н*
+3е
NO+2H2O
+0,96
NO7+ 8Н*
+6е
(NH2OH)*+2H2O
+0,73
NO^+lOH*
+8 г
мн++зн2о
+0,87
Na
Na*
+«
Na
—2,71
Ni
Ni2*
+2е
N1
—0,22
О
О2+4Н*
+4е
2H2O
+ 1,229
Og-j-SHgO
4-4е
4OH-
+0,401
О2+2Н*
+2е
H2Og
+0,682
Н2О2+2Н+
+2е
2H2u
+ 1,77
О3+2Н*
+2е
O2+H2O
+2,07
Р
Р+ЗН+
+3е
PH3
+0,06
Р+ЗН2О
~j~35
PH3+3OH-
—0,89
н3ро2+п*
+е
P+2H2O
—0,51
нгрО7
P+2OH-
—2,05
Н3РО3+2Н*
+2е
H3PO2+H2O
-0,50
Н3РО4+2Н*
+2=
H3PO3+H2O
—0,276
Н4Р2Ов+2Н+
+2е
2H3PO3
+0,38
РЬ
РЬ2*
+2е
Pb
—0,126
РЬ4*
+2е
Pb2+
+ 1,66
РЬО2+4Н+
+2е
Pb2+-f-2HzO
+ 1,455
Продолжение табл. 78
132
Элемент
Окисленная форме
Количество электронов
Восстановленная форма
Потенциал Eo, В
s
s
+2e
s2-
—0,48
s4o|
+2e
2S20g
+0,09
S2O^-+ 6H+
+4e
2S+3H2O
+0,5
S0J-+4H+
+2a
H2SO3+H2O
+0,17
s2oj-
+2a
2SO^-
+2,00
Sb
Sb+3№
“J~3e
SbH3
—0,51
SbO7+2H2O
+3e
Sb+4OH"
—0,675
sbO7+ h2o
+2e
SbO7+2OH-
-0,43
Si
Si+4H+
+4e
SiH4
—0,10
Si+4H2O
+4e
SiH4+4OH-
—0,73
[SiFe]2-
-j-4e
Si+6F"
— i,2
H2SiO3+4H+
4-4e
Si+3H2O
—0,79
Sn
Sn2*
+2e
Sn
—0,140
Sn4*
+2e
Sn2*
+0,15
HSnO7+ H2O
+2e
Sn+3OH-
—0,91
Sn(OH)g
+2e
HSnO7+ зон- + H2O
—0,93
Sr
Sr2*
+2a
Sr
—2,89
Ti
Ti2*
+2e
Ti
— 1,63
TiO2*+2H*
+e
Ti3*+H2o
+0,1
Ti3*
+«
+Ti2*
—0,37
Ti4*
+^
Ti3*
+0,092
Zn
Zn2*
+2e
Zn
-0,764
ZnC^~+2H2O
+2e
Zn+4OH"
— 1,216
Продолжение табл. 78
УРАВНЕНИЕ НЕРНСТА
Величина окислительно-восстановительного потенциала зависит от температуры, давления и концентрации ионов, присутствующих в растворе. Зависимость потенциала от концентрации ионов окислителя и восстановителя выражается уравнением Нернста, которое для реакции аА + ЬВ =dD + еЕ имеет вид
„ RT
Е — ^о + „ In nF
№1“ [Ер ’
где E — окислительно-восстановительный потенциал; Ей — нормальный окислительно-восстановительный потенциал; a, b, d, е — стехиометрические коэффициенты уравнения реакции; [А], [В], [О], [В] — концентрации ионов, моль/л; п — число принимаемых или отдаваемых ионом электронов; R — универсальная газовая посто-
133
янная, 8,314 Дж/(моль-град); F— число Фарадея, 96 500 Кл; Т — абсолютная температура, К.
После подстановки в уравнение Нернста значений R, F, Т = = 298 К и перехода от натуральных логарифмов к десятичным получают выражение
о + п glD]d[E]*
По этой формуле можно, в частности, вычислить величины потенциалов в различные моменты титрования. В области эквивалентной точки титрования вычисления производят по формуле
аЕд + ЬЕд
Е =;•
а + 6
где &н Е» — стандартные окислительно-восстановительные потенциалы окислителя и восстановителя; а, b — число отдаваемых и принимаемых электронов.
Расчеты по уравнению Нернста
Вычислить потенциал при титровании 100 мл 0,1 н. раствора FeSO* в точке, когда добавлено 99,9 мл 0,1 н. раствора КМпО*.
Когда к 100 мл раствора FeSO* добавлено 99,9 мл раствора КМпО*, в растворе остается 0,1 мл FeSO* (100 — 99,9). Стандартный окислительно-восстановительный потенциал перехода Fe2+->Fe+ равен 0,771 В (табл. 78). Число отдаваемых при этом электронов равно п = 1. Подставив найденные величины в уравнение Нернста, получают
£ = 0,771 +^Y^ 1g-уу- = 0,771 +0,0591g 999 = 0,771 +0,177 = 0,948 В.
Вычислить потенциал при титровании в кислой среде 100 мл 0,1 н. раствора FeSO* 0,1 н. раствором КМпО* в эквивалентной точке титрования. Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы Fe2+ Fe3+ и MnOi -*■ Мп2+ равны соответственно 0,771 В и 1,51 В (табл. 78). Число электронов, отдаваемых восстановителем, 6 = 1, а принимаемых окислителем — а =5. Подставив эти данные в формулу, находят величину потенциала в эквивалентной ■ точке:
аЕ^Е^ 5.1,51 + 1-0,771
С = = I
а + 61+5
протекает реакция. Для реакции окисления сульфит-иона ЭДС равна 1,51—0,17= 1,34 В, а для окисления хлорид-иона 1,51 — 1,359 = = 0,151 В. Следовательно, более энергично будет протекать реакция окисления сульфит-иона и только после его полного окисления начнет окисляться хлорид-ион.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ РЯД НАПРЯЖЕНИЙ МЕТАЛЛОВ
Металлы, расположенные в ряд по величине возрастания алгебраической величины их стандартного электродного потенциала, составляют электрохимический ряд напряжений.
Таблица 79. Электрохимический ряд напряжений металлов
Элемент
Электродная реакция
Нормальный потенциал , В
Элемент
Электродная реакция
Нормальный потенциал, В
Li
Li те Li+e
—3,05
Cd
Cd
3*
Cda++2e
-0,40
К
К те К++е
—2,92
Со
Со
Coa++2e
—0,28
Ва
Ва = Ва2++2е
-2,90
Ni
Ni
Ni2+Te2e
—0,25
Sr
Sr ,т± Sr-]-2e
—2,89
Sn
Sn
Зп^+ге
—0,14
Са
Са те Саа++2е
—2,87
Pb
Pb
Pb2++2e
—0,13
Na
Na те Na+-j-₽
-2,71
Ее
Ее
Ее«++3е
—0,04
Mg
Mg те Mga++2e
-2,36
Н
H„
2H++2e
0,000
Al
A] s± А1’++Зе
— 1,66
Си
Си
Cu2+4-2e
+0,34
Мп Zn
Cr Ее
Мп те Мп2+4-2е
Zn те Zn2++2e Сг = Сг^+З? Ее те Ее2т+2е
—1,18
-0,76
—0,74
—0,44
Hg
Ag Hg Au
2Hg те Hg^++2r
Ag те Ag+4-е
Hg те Hgs++2e
Au те Aus++3e
+0,79 +0,80 +0,85 + 1.50
В этом ряду каждый предыдущий металл активнее последующего и способен вытеснять его из растворов. Металлы, расположенные до водорода, способны вытеснять его из растворов кислот. Чем дальше друг от друга расположены металлы, тем большую величину ЭДС будет иметь составленный из них гальванический элемент.
Пример расчета. Сравнить ЭДС двух гальванических элементов. Первый элемент состоит из никеля, погруженного в 0,2 М раствор нитрата никеля, и ртути, погруженной в 0,1 М раствор хлорида ртути(1). Второй элемент состоит из циика, погруженного в 0,2 М раствор сульфата цинка, и ртути, погруженной в 0,1 М раствор хлорида ртути(1).
В первом гальваническом элементе на электродах протекают реакции
Ni Ni2+ + 2е; 2Hg те Hg|+ + 2е.
Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы этих реакций соответственно равны — 0,25 и 0,79 В (табл. 79). По уравнению Нернста находят
0,059
^Ni/Ni1* ™—0,25 + g1g 0.2 =—0,27 В.
О 059
^/^+ = 0,79 + ^-180,1 = 0,76 6.
ЭДС первого элемента составляет Ег^/н^ — £*№/№«+ = = 0,76 — (—0,27) = 1,03 В.
Во втором гальваническом элементе на электродах протекают реакции
Zn ^ Zn2+ + 2е; 2Hg ^ Hg2+ + 2е.
Для этих реакций Ео равны соответственно —0,76 и 0,79 В. По уравнению Нернста находят
0,059
^Zn/Zn^ -0,76+ —— lg0,2 ——0,78 В,
0,059
£2He/Hg2+=°.7O + —180,1 = 0,76 В.
ЭДС второго элемента составляет 0,76 В — (—0,78 В) = 1,58 В.
Большая величина ЭДС второго гальванического элемента соответствует положению металлов в табл. 79.
РАЗДЕЛ 6
ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
В этом разделе приведены сведения по химическим методам анализа.
АНАЛИТИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ИОНОВ.
СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ХОД КАЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА
В табл. 80 и 81 представлена классификация катионов, принятая при систематическом анализе кислотно-основным и сероводородным методами.
Таблица 80. Кяслотио-щелоччая классификация катионов
Номер аналитической группы
Групповой реагент
Катионы
1
НС1
Ag+, Hg2^, Pb3+ и другие катионы, хлориды кото-
II
H2SO4
рых мало растворимы в воде
Са2+, Sr2+, Ва2+ и другие катионы, сульфаты ко-
торых мало растворимы в воде
III
NaOH
Zn2+, А13+, Сг3+, Sn3+, Sn4+, As(III), As(V) и другие катионы, гидроксиды которых растворимы в щелочах
IV
NaOH
Mg2+, Мп2*, Ее2*, Fe3+, Bi3+,Sb(III) и другие катионы, гидроксиды которых нерастворимы в щелочах Cu2+, Hg2+, Cd2*, Со2+, Nj2+ и другие катионы,
V
NH4OH
гидроксиды которых растворимы в аммиаке
VI
Отсутствует
К+, NH^"$ Na* и другие катионы, соли которых
хорошо растворимы в воде
Таблица 81. Аналитическая классификация катионов при анализе сероводородным методом
Номер зва» лвтической группы
Групповой реагент
Ка тионы
I
Отсутствует
NH^, K+, Na+, Mg2+ и другие катионы, соли которых хорошо растворимы в воде
II
(NH )аСОз
Са2+, Sr2+, Ва2+, карбонаты которых нерастворимы в воде
III
(NH4)2s
Мп2+, Zn2+, Со2+, Ni2+, Fe2+, Fe3+, А13+, Сг3+ и другие катионы, сульфиды которых нерастворимы в разбавленных растворах аммиака
IV
H2S
Cu2+, Hg2+, Cd2+, Bi3+, Sn2+, Sn4*, As(III), As(V), Sb(HI), Sb(V) и другие катионы, сульфиды которых нерастворимы в разбавленных растворах соляной кислоты
V
НС1
Ag+.Hg^, РЬ2+ и другие катионы, хлориды которых мало растворимы в воде
В табл. 82 представлена аналитическая классификация важнейших анионов, в основу которой положено различие в растворимости их серебряных и бариевых солей.
Таблица 82. Аналитическая классификация анионов
Номер аналитической группы
Групповой реагент
Анионы
I
ВаС12
SO^”, SO|~, СО^, POj™, SiO^- и другие анионы, бариевые соли которых нерастворимы в воде
II
AgNO3
С1~, I", Br~, S2+ и другие анноны, серебряные соли которых нерастворимы в воде
III
Отсутствует
NO^", NO^", СН3СН3СОО“ н другие анионы, бариевые и серебряные соли которых растворимы в воде
Качественный анализ состоит из следующих основных этапов: 1) перевода анализируемой пробы в раствор (табл. 83);
предварительных испытаний на катионы (табл. 85);
систематического качественного анализа катионов и дробного анализа анионов (табл. 86—94).
Способы приготовления специальных реактивов для качественного анализа приведены в табл. 95.
Таблица 83. Способы переведения в раствор важнейших видов анализируемого материала
g
Анализируемый материал
Реактив
Способ переведения в раствор
1
Алюминий и его сплавы
НС1, 18%-ный раствор
NaOH, 20%-ный раствор
Растворение >
2
Алюминия оксид и руды
Смесь Na2CO3 и К2СО3 в в соотношении 11 1
Сплавление в платиновом тигле при 950°С с последующим растворением в коиц. НС1
Растворение
9 »
3
Железо и его сплавы
НС1, 18%-ный раствор
HNO3, 35%-ный раствор
H2SO4, 20%-ный раствор
4
Железа оксид и руды
Конц. НС1 Плавленый KHSO4
Сплавление прн 600°С с последующим растворением в 20%-ной Н28О4
5
Известняки и доломиты
НС1, 18%-ный раствор
Растворение
6
Гипс
См. № 2
Сплавление в платиновом тигле при 950°С с последующим растворением сплава в холодной воде, тщательной промывкой осадка водой и его растворением в 18%-ной НС1
7
Фосфориты
Царская водка Конц. H2SO4
Растворение
8
Магний и его сплавы
НС1, 18%-иый раствор
H2SO4, 20%-ный раствор
НС1, 18%-иый раствор
Конц. H2SO4
9
Марганец и его сплавы
10
Медь и ее сплавы
HNO3, 35%-иый раствор
Смесь конц. НС1 и HNO3 в соотношении 2: 1
Конц. H,SO4
НС1, 18%-ный раствор
»
11
Кобальт и его сплавы
»
12
Никель и его сплавы
HNO3, 35%-ный раствор
»
13
Олово и его сплавы
Коиц. H2SO4
14
Свинец и его сплавы
СН3СООН, 98%-ный раствор
HNO3, 35%-ный раствор
См. № 2
»
»
15
Свинца сульфаты
См. № 6
16
Серебро и его сплавы
HNO3, 35 %-ный раствор
Растворение
17
Титан и его сплавы
НС1, 18%-ный раствор
18
Хром и его сплавы
H2SO4, 40%-ный раствор
19
Цинк и его сплавы
HCI, 18%-ный раствор
20
Ферросплавы
HNO3, 35%-ный раствор
H2SO4, 20% ный раствор
»
»
Продолжение табл. 83
С
£
Анализируемый материал
Реактив
Способ переведения в раствор
21
22
23
24
25
Золы
Металлургические шлаки:
основные
кислые
Цементы
Стекло
Силикаты
Смесь 40%-ной HF и конц.
HNO3 в соотношении
1 = 10
Na2O2
Na2CO3
Конц. НС1
См. № 2
Конц. НС1
См. № 2
Смесь 40%-ной HF и конц. H,SO4 в соотношении 20 :1
Конц. НС1
Смесь 40 %-ной HF с коиц. H2SO4 и водой в соотношении 1012: 2
Смесь NH4C1 и СаСО3 в соотношении 1:8
См. № 2
Растворение прн нагревании с последующим упариванием
Сплавление в никелевом тигле при 700°С с последующим растворением в горячей воде
См. № 2
Растворение
Сплавление при Ю00°С
Растворение
См. № 2
Растворение
» *
Спекание при 550°С с последующим растворением в 20%-иой НС1
См. № 2
Сплавление пробы с NaOH, КОН, Na2O2 производят в никелевом или железном тиглях. Сплавление с Na2CO3, Na2CO3 + К2СО3, К2 S2 О7 производят в тиглях, изготовленных из платины.
Таблица 84. Характеристика платиновой посуды, применяемой в химическом анализе
Название посуды
Шифр по ГОСТ 6563—75
Вместимость, мл
Масса, г
Тигли высокие
101—3
9
8
101—6
18
18
101—9
40
36
Крышки к тиглям
101—3; 101—6
—
2,2; 3,2
Тигли широкие
107—3
27
26
Название посуды
Шифр по ГОСТ 6563-75
Вместимость, мл
Масса, г
Чашки плоскодонные
118—2
34
19
118—4
115
51
Электроды цилиндрические
300—2
—
42
Наконечники для щипцов
506—2
—
5,8
Продолжение табл. 84
Катион
Характерная реакция
Аналитический аффект
NH+
К 2 каплям анализируемого раствора прибавляют 0,5 мл 2 н. раствора NaOH. Смесь нагревают до кипения и фильтруют. К фильтрату прибавляют 3—5 капель реактива Несслера
Раствор окрашивается в желто-бурый цвет или выпадает красио-коричне- вый осадок
Fe2+
К 2—3 каплям анализируемого раствора прибавляют 2—3 капли 2 н. раствора НС! и 1 каплю 5%-ного раствора Ka[Fe(CN)ej
Выпадает темно-синий осадок турнбулевой сини
Fe3+
К 2—3 каплям исследуемого раствора прибавляют 1 каплю 2 н. раствора НС1 и 1 каплю 5%-ного раствора К» [Fe(CN)6J
Выпадает синий осадок берлинской лазури
Cr3+
0,5 мл анализируемого раствора помещают в фарфоровый тигель, прибавляют 0,5 мл 0,1 н. раствора КМПО4 и 1 мл 2 н. раствора H2SO*. Смесь кипятят 2— —3 мин и фильтруют. В Другую пробирку помещают 0,5 мл 2 н. раствора HjSO*, 0,5 мл 3%-ного раствора Н2О2 и 0,5 мл эфира. Затем прибавляют 3—4 капли фильтрата и взбалтывают
Эфириый слой окрашивается в синий цвет. Окраска неустойчива
Мп2+
В пробирке смешивают 1 мл 2 и. раствора HNO3 с 3—8 каплями 2%-иого раствора AgNO3. К смеси добавляют 2—3 кристаллика (NH4)2S2O8. Смесь нагревают до 80—90°С, прибавляют 1 каплю анализируемого раствора и нагревают до кипения
Раствор окрашивается в красно-фиолетовый цвет
143
Таблица 85. Предварительные испытания на катионы
Осадок растворяют в 3 и. раство- К раствору прибавляют равный объ- ре HNO3, нагревают до кипения и ем Na2CO3 и 0,5 мл 3%-ного раство- фильтруютр3 Н2О2, нагревают 5 мин и фильт
руют
Продолжение табл. 86
Таблица 87. Исследование осадка 1 (катионы 1 аналитической группы)
। 3 в;
« о s 3 i s у 5 н v а
ss Д —иг1 5
о
3 sь ™ до
б-ГС^^КГСУ^ га e о 9 д и
> g с 2 м3 и
* - с * И О «■ td г ■ ® 5 О 41 О § < = ЙЯ S
3 >> со га 5 Z юSO = 5s 2
S5£
e-z 8 ^ а
5
.1 ЛS
3 £га о ° ® ф
гс^УЕВд®^ к>ГСФС*±нга
> Е О. У gu о u
Раствор 1 । РЬ2*
Осадок l:Ag+, Hg^+
Катион РЬ2* открывают по реакции № 1 (табл. 93)
Осадок 1 обрабатывают 0,5 мл 25%-ного раствора NH4OH при энергичном перемешивании и фильтруют
Раствор 2: Ag*
Осадок 2: Hg^"
К раствору добавляют 1 каплю фенолфталеина и по каплям 5 и. раствор HNO3 и 1—2 капли избытка. Выпадение белой мути указывает на присутствие серебра. Осадок растворяют в 5—6 каплях 2 и. раствора МН4ОН и открывают Ag* по реакции № 2 (табл. 93)
Мгновенное почернение осадка свидетельствует о наличии ртути. Для проверки осадок растворяют при нагревании в 4 каплях царской водки. Остаток фильтруют и в растворе открывают Hg3+ по реакции № 3 (табл. 93)
Осадок 1 промывают холодной водой, кипятят с 0,5 мл воды и горячим фильтруют
Таблица 88. Исследование осадка 2 (катионы 11 аналитической группы)
Осадок 2 промывают горячей водой и растворяют в нескольких каплях 2 и. раствора СН3СООН. 1—2 капли раствора смешивают с равным объемом гипсовой воды н наблюдают за выпадением осадка
2 . &S is
Эффект
Катион
Ва2+
Sr=+
Са*+
Осадок не образуется
Осадок появляется постепенно
Осадок образуется мгновенно
Отсутствует
»
Присутствует
Отсутствует
Присутствует
Может присут- ствовать
Присутствует
Может присутствовать
Может присутствовать
Если от прибавления гипсовой воды раствор не мутнеет, то в нем присутствует только кальций. В качестве проверочной реакции используют реакцию с роди- зоиатом натрия. В случае присутствия бария к раствору прибавляют несколько капель 2 и. раствора CH3COONa и 2 н.раствора К2Сг2О, до полного осаждения хромата бария. Раствор нагревают до кипения и фильтруют.
Осадок 1: Ва1*
Раствор kCa2*, Sr2*
В качестве проверочной используют реакцию № 20 (табл. 93)
Прибавляют 3—5 капель насыщенного раствора (ЫНД^Од, нагревают до кипения и фильтруют
Осадок 2:Sr2+
Раствор 2:Са2*
Белый осадок промывают 3—4 раза кипящей водой, заливают 4 мл насыщенного раствора Na2CO3, кипятят 5 мин и фильтруют. Осадок промывают и вновь кипятят с Na2CO3. Обработку повторяют еще дважды, промывая осадок 5—6 раз кипящей водой порциями по 5 мл. Промытый осадок растворяют в минимальном количестве 2 и. раствора СН3СООН и открывают стронций по реакции № 21 (табл. 93)
В растворе открывают кальций по реакциям № 21 и 22 (табл. 93)
Продолжение табл. 88
Таблица 89. Исследование осадка 6 (катионы IV аналитической группы)
Осадок 4: Bi3+
Раствор 4: Fe3+
Осадок растворяют в 0,5 мл 6 и. раствора HNO3 и открывают висмут по реакции № 6 (табл. 93)
В растворе открывают железо по реакции № 14 (табл. 93)
Продолжение табл. 89
Таблица 90. Исследование раствора 6 (катионы V аналитической группы)
К раствору прибавляют двукратный объем 2 и. раствора МН4ОН, перемешивают и фильтруют
Осадок 6 растворяют в 1 мл 6 и. раствора HNO, нагревают и фильтруют.
Полученный осадок соединяют с осадком 4 (табл. 86). Образуется осадок I
Осадок 11 Sb(V)
К раствору прибавляют 6 и. раствор NaOH до слабощелочной реакции и несколько капель 3%-ного раствора Н2О2. Фильтруют. Фильтрат отбрасывают. Осадок обрабатывают 0,5 мл 10%-ного раствора NH4CI при тщательном перемешивании и фильтруют
Осадок 2>Мп2+, Fe», Bi3+
Раствор 21 Mg2+
В пробирку прибавляют 1,0 мл 6 и. раствора HNO3. Содержимое пробирки перемешивают и фильтруют
В растворе открывают магний по реакции № 24 (табл. 93)
Осадок 31 Мп2+
Раствор 3«Fe3+, В13+
Осадок растворяют в 0,5 мл КОНЦ. НС1 и открывают марганец по реакции № 16 (табл. 93)
К раствору прибавляют по каплям 6 н. раствор NH4OH до появления осадка. Осадок растворяют прибавлением нескольких капель 1 н. раствора HCI. Кипятят 5— —6 мин и фильтруют
Сурьму открывают по реакции № 9 (табл. 93)
Раствор l:Mn2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+, Bi3+
Осадок kCo24, Hg2+
Раствор l:Cu2+, Cd2+, Ni2+
Осадок обрабатывают 1 мл 3 и. раствора НС1 и фильтруют
К аликвоте раствора прибавляют большой избыток 6 и. раствора H2SO4 и 0,3 г кристаллического Na2S2O3. Раствор кипятят 3—4 мин и фильтруют
Осадок 2:Hg2t
Раствор 2:Со2+
Осадок 3:Си2+
Раствор 3:Cd2t, Ni2*
Осадок растворяют при кипячении в 0,5 мл конц. HNO3 и открывают ртуть по реакции № 5 (табл. 93)
Кобальт открывают по реакции № 13 (табл. 93)
Осадок растворяют при кипячении в 0,5 мл 6 и. раствора HNO3 и открывают медь по реакции № 7 (табл. 93)
В аликвоте раствора открывают кадмий по реакции № 8 (табл. 93). Вторую аликвоту раствора кипятят 5 мии. Прибавляют 6 и. раствор МН4ОН До растворения зеленого осадка и открывают никель по реакции № 12 (табл. 93)
Таблица 91. Исследование осадка 5 и раствора 5, содержащих катионы 111 аналитической группы а) Исследование осадка 5
Осадок 5 растворяют в 0,5 мл 6 н. раствора НО; прибавляют 3 н. раствор NH4OH до слабого запаха и 0,3 г кристаллического МН4С1. Раствор нагревают до кипения и фильтруют
ОсаДок 1: A!3t, Sn4+
Раствор l:Zn2+
Продолжение табл. 91
Осадок растворяют в 0 две аликвоты
5 мл 6 и. раствора НС1 и делят иа
Раствор 2:АР+
Раствор 2а:Sn4+
Алюминий открывают по реакции № 17 (табл. 93)
К раствору прибавляют 1 мл 6 н. раствора НС1 и около 0,3 г металлического цинка. В восстановленном растворе открывают олово по реакции № 10 (табл. 93)
В растворе открывают цинк по реакции № 18 (табл. 93)
б) Исследование раствора 5
Раствор 5 делят иа две аликвоты
Открытие Сг®*
Открытие As(V)
Желтая окраска свидетельствует о присутствии хрома. В качестве проверочной используют реакцию № 15 (табл. 93)
^Производят по реакции № 11 (табл.
Таблица 92. Исследование аликвоты раствора 2 (катионы VIаналитической группы)
Аликвоту раствора 2 помещают в фарфоровую чашку и выпаривают иа песчаной бане досуха. Сухой осадок прокаливают до прекращения выделения белого Дыма и растворяют в минимальном объеме 1 и. раствора НС1. Раствор фильтруют, осадок отбрасывают, а фильтрат делят на две части.
Открытие калия
Открытие иатрня
Производят по реакции № 25 (табл.
Производят по реакции № 26 (табл. 93)
№ реакции
Катионы
Выполнение реакции
Аналитический эффект
1
РЬ2+
Одну каплю анализируемого раствора помещают на фильтровальную бумагу и обрабатывают одной каплей 0,2%-иого раствора родизоиага натрия
Появляется синее пятио или кольцо, которое при прибавлении буферного раствора с pH 2,8 окрашивается в красный цвет
2
Ag+
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют одну каплю 5%-иого раствора KI
Выпадает бледио-жел- тый осадок иодида серебра, нерастворимый в аммиаке
3
н4+
Одну каплю анализируемого раствора помещают на часовое стекло и обрабатывают 2—3 каплями 0,5 н. раствора SnCl2
Выпадает белый осадок каломели, чернеющий в результате восстановления до металлической ртутн
4
Hg2+
К одной капле анализируемого раствора прибавляют одну каплю 2 и. раствора НМО3, одну каплю 0,05%-иого раствора дитизона в ССЦ и сильно встряхивают
Окраска слоя СС14 из зеленой превращается в оранжевую
5
Hg2+
К 2 каплям анализируемого раствора прибавляют 2 капли 2 и. раствора NH4OH и 2 капли раствора дифеи ил- карбазида
Выпадает осадок неизвестное о состава, окрашенный в синий нли фиолетовый цвет
6
Bi3+
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют по каплям 2 н. раствор NaOH до появления осадка и 3—5 капель свежеприготовленного раствора станнита натрия
Выпадает черный осадок металлического висмута
7
Cu2+
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют 2—3 капли 1 и. раствора K4[Fe(CN)e]
Выпадает красный осадок гексациаиоферрата меди
8
Sb(V)
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют 2—3 капли 2 и. раствора НС1 и 5 капель свежеприготовленной сероводородной воды
Выпадает осадок сульфида кадмия каиареечно- желтого цвета
9
Cd2*
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют 3 капли 12 и. раствора НС1, одну каплю 1 н. раствора NaNO3 и через минуту одну каплю насыщенного раствора мочевины. Разбавляют водой до 3 мл, прибавляют 4 капли 0,06%-иого раствора метилового фиолетового и взбалтывают
Образуется тонкая суспензия, окрашенная в проходящем свете в фиолетовый цвет
10
Sn2+
К 2—3 каплям анализируемого раствора прибааляют 1—2 капли 2%-ного раствора Hg(MOg)2
Выпадает белый осадок каломели, чернеющий вследствие ее восстановления до металлической ртутн
11
As(V)
К 2—3 каплям анализируемого раствора прибавляют 5—6 капель магнезиальной смеси
Выпадает белый кристаллический осадок магний-аммоний арсената, растворимый в кислотах
12
Ni2*
Реакция Л. А. Чугаева: иа фильтровальную бумагу помещают одну каплю анализируемого раствора. После впитывания пятио смачивают одной
Пятно окрашивается в красный цвет
Таблица 93. Характерные аналитические реакции на катионы
К» реакции
Катноиы
Выполнение реакции
Аналитический эффект
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
каплей спиртового раствора диметил- глиоксима и обрабатывают в течение нескольких минут парами NH4OH
Со2*
Fe2*
Сг3*
Мп2*
А13*
Zn4*
Ва4*
Ва2*
К 2—3 каплям анализируемого раствора прибавляют 2—3 капли 2 н. раствора СН3СООН и 5 капель 7%-ного раствора KNO2. Раствор нагревают до кипения н охлаждают прн перемешивании, потирая стенки пробирки стеклянной палочкой
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют 3—5 капель 5 %-кого раств ора сульфосалг циловой кислоты
К 2—3 каплям анализируемого раствора прибавляют 1 мл 2 н. раствора H2SO4, 1 мл эфира и 2—5 капель 3%-ного раствора Н2О2
К 3—5 каплям анализируемого раствора прибавляют 3 капли 1 и. раствора NaOH, 3—5 капель 3%-ного раствора Н2О2
К 3—5 каплям анализируемого раствора прибавляют 0,5 мл ацетатного буферного раствора с pH 5 и 1 мл 5%-ного раствора 8-оксихииолииа
К 3—5 каплям анализируемого раствора прибавляют 1 мл 2 н. раствора СН3СООН и пропускают H2S до насыщения
К 2—3 каплям анализируемого раствора прибавляют 3 капли 2 н. раствора CH3COONa и 2—3 капли 2 н. раствора KaCrsO?
К 2—3 каплям анализируемого раствора прибавляют 3—4 капли насыщенного раствора КМпО4 и 2—3 капли 2 н. раствора H2SO4. Выпавший осадок фильтруют. Раствор сливают и отбрасывают. Осадок взбалтывают с 1—2 мл 10%-ного раствора Н2С2О4, нагревают до кипения и вновь филь-
Sr2*
Са2+
Са4*
тру Ют
На фильтровальную бумагу наносят •одну каплю анализируемого раствора и смачивают пятно каплей 0,1%-ного раствора родизоиата калия
К 2—3 каплям анализируемого раствора прибавляют 5 капель 0,1 и. раствора Н2С2О4, по каплям 2 и. раствор NH4OH до четкого запаха и нагревают до кипения
На фильтровальную бумагу помещают одну каплю анализируемого раствора . Пятно смачивают одной каплей 0,1%-ного раствора родизоната 1
Выпадает желтый кристаллический осадок гек- санитрокобалыата (III) калия-иатрия
Раствор окрашивается в розовый цвет
Слой эфира окрашивается в синий цвет. Окраска неустойчива
Белый осадок гидроксида марганца чернеет от на
Выпадает зеленовато- желтый кристаллический осадок 8-оксихннолята алюминия
Выпадает белый осадок сульфида цинка
Выпадает желтый кристаллический осадок хромата бария
Осадок сульфата бария окрашен в фиолетовый цвет изоморфно соосадив- шимися ионами перманганата
Появляется буроватокрасное пятно, обесцвечивающееся при действии 2 н. раствора НС1
Выпадает белый кристаллический осадок оксалата кальция, растворимый в минеральных кислотах
Пятно окрашивается в фиолетовый цвет
№ реакции
Катионы
Выполнение реакции
Аналитический эффект
натрия и одной каплей 0,5 я. раствора NaOH
24
Mg2*
К 1—2 каплям анализируемого раствора прибавляют 2 капли 2 и. раствора НС1 и 2 капли 1 н. раствора Na2HPO4. Затем при перемешивании прибавляют по каплям 2 н. рас i вор NH4OH до четкого запаха. Во время перемешивания для ускорения выпадения осадка необходимо тереть стеклянной палочкой о стенки сосуда
Выпадает (медленно) белый кристаллический осадок фосфата магния-аммония, растворимый в минеральных кислотах
25
К2+
К одной капле анализируемого раствора прибавляют одну каплю 2 н. раствора CHgCOONa, 1—2 капли раствора Na3[Co(NO2)6j и раствор перемешивают, потирая о стенки сосуда стеклянной палочкой
Выпадает жел1ый кристаллический осадок гек- саннтрокобальтата (111) калия-натрия
26
Na+
2—3 капли анализируемого раствора нейтрализуют 0,5%-ным раствором КОН по универсальной индикаторной бумаге «Рифан» до pH 7. Затем прибавляют 2—3 капли раствора K[Sb(OH)e] и перемешивают несколько минут, потирая стенки сосуда стеклянной палочкой
Выпадает белый кристаллический осадок (из разбавленных растворов он выпадает медленно) гексагидроксостибата (V) натрия, растворимый в щелочах
Таблица 94. Характерные аналитические реакции анионов
№ реакции
Анион
Выполнение реакции
Аналитический эфф-ек?
1
so?-
На фильтровальную бумагу наносят одну каплю 2 н. раствора ВаС12 и каплю 10%-ного раствора родизоната натрия. Образовавшееся пятно смачивают одной каплей анализируемого раствора
Красное пятио обесцвечивается
2
SO?-
К 1—2 каплям анализируемого раствора прибавляют 3—4 капли 6 н. раствора НС1 и 1—2 капли 2 н. раствора ВаС12
Выпадает белый кристаллический осадок сульфата бария, нерастворимый в кислотах и щелочах
3
SO?-
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют 2 капли 2 н. раствора ВаС12
Выпадает белый кристаллический осадок сульфита бария, хорошо растворимый в кислотах
4
SO?-
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют 1—2 капли 5%-иого раствора 12
Раствор иода обесцвечивается
5
CO?-
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют 2 капли 2 н. раствора ВаС18
ВыпаДаег белый кристаллический осадок карбоната бария, хорошо растворимый в кислотах
Продолжение табл. 94
№ реакции
Анион
Выполнение реакции
Аналитический эффект
6
СС^-
В одно колено двухколенной пробирки помещают 0,5 мл анализируемого раствора, в другое— 1 мл баритовой воды. В анализируемый раствор быстро вводят 3—5 капель 3 н. раствора H2SO4 и пробирку закрывают пробкой
Через несколько минут баритовая вода мутнеет
7
РОЗ*
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют 1—2 капли 2 н. раствора NH4OH и 3 капли раствора магнезиальной смеси
Выпадает белый кристаллический осадок маг- ний-аммоиий фосфата, легко растворимый в кислотах
8
роГ
5 капель анализируемого раствора помещают в маленький тигель, туда прибавляют 3 капли коиц. НМО3 и смесь выпаривают досуха. К осадку прибавляют 2 капли коиц. HNO3, 0,1 г кристаллического NH4NO3, 10 капель молибденовой жидкости и нагревают до 40—50°С
Выпадает желтый кристаллический осадок фос- форомолибдата аммония, легко растворимый в растворах аммиака
9
SiOg-
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют 2—3 капли 2 н. раствора ВаС1а
Выпадает белый осадок силиката бария, разлагаемый кислотами с образованием студенистого осадка
10
SiO^~
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют равный объем 6 н. раствора NH4CI и упаривают в тигле досуха. Сухой остаток переносят иа фильтр и обрабатывают 0,5%-ным раствором метиленового голубого В СН3СООН
После промывки холодной водой осадок иа фильтре окрашивается в сиинй цвет
11
ci-
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют 3 капли 6 и. раствора HNO3 и 3 капли 2%-иого раствора AgNO3
Выпадает белый творожистый осадок хлорида серебра, темнеющий иа свету. Хорошо растворим в аммиаке и тиосульфате натрия
12
Br-
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют 3 капли 6 и. раствора НМО3 и 3 капли 2%-ного раствора AgNO3
Выпадает бледно-жел- 1 ый творожистый осадок бромида серебра, трудно растворимый в аммиаке и хорошо — в тиосульфате натрия
150
Продолжение табл. 94
№ реакции
Анион
Выполнение реакции
Аналитический эффект
13
Вг"
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют 3—5 капель свежеприготовленной хлорной воды н 0,5 мл бензола. Содержимое пробирки энергично перемешивают и дают отстояться водному слою
Слой бензола окрашивается бромом в краснобурый цвет
14
I-
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют 3 капли 6 н. раствора НМО3 и 3 капли 2%-иого раствора AgNO3
Выпадает желтый творожистый осадок иодида серебра, нерастворимый в аммиаке
15
I-
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют 3—5 капель свежеприготовленной хлорной воды и 0,5 мл бензола. Содержимое пробирки энергично перемешивают и дают отстояться водному слою
Слой бензола окрашивается иодом в фиолетовый цвет
16
S’"
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют 3 капли 6 и. раствора HNO3 и 3 капли 2%-ного раствора AgNO3
Выпадает черный аморфный осадок сульфида серебра , растворяющийся при нагревании в НМО3
17
s’-
К 5 каплям анализируемого раствора прибавляют 5 капель 5%-иого раствора CdCl2 и 1—2 капли 2 н. раствора НО
Выпадает осадок сульфида кадмия канареечио- желтого цвета
18
N07
На часовое стекло помещают 4—5 капель 1 %-ного раствора дифениламина в конц. H2SO4 и одну каплю анализируемого раствора
После перемешивания раствор окрашивается в синий цвет
19
NO7
2—3 капли анализируемого раствора помещают на часовое стекло. В раствор опускают маленький кристалл FeSO4 и медленно одну каплю конц. H2SO4
На границе раздела двух жидкостей появляется бурое кольцо, хорошо видимое на белом фоне
20
NO7
2—3 капли анализируемого раствора помещают иа часовое стекло. Прибавляют 1—2 капли 2 н. раствора СН3СООН и 5 капель свежеприготов- лениого реактива Грисса; перемешивают и оставляют стоять в прохладном месте 5—10 мни
Раствор окрашивается в зависимости от количества нитрит-иона в желто-коричневый или красный цвет
21
СН3СОО-
5 капель анализируемого раствора помещают в пробирку, прибавляют 4 капли конц. H2SO4 и 5 капель амилового спирта. Содержимое пробирки перемешивают, нагревают 2—3 мии иа кипящей баие и выливают в стакан с холодной водой
Характерный запах грушевой эссенции (амилацетата)
151
Таблица 95. Приготовление специальных реактивов длякачественного анализа
№ реакции
Реактив
Способ приготовления
123456789101112131415123456789101112131415Аммония карбонатАммония полисульфидГипсовая водаБаритовая водаДифенилкарбазндКалий гексагидрок- состибатМолибденовая жидкостьМагнезиальная смесьНатрия гексаиитро- кобальтат (Ш)Натрия станнитОлова хлоридРеактив ГриссаРеактив НесслераАммония карбонатАммония полисульфидГипсовая водаБаритовая водаДифенилкарбазндКалий гексагидрок- состибатМолибденовая жидкостьМагнезиальная смесьНатрия гексаиитро- кобальтат (Ш)Натрия станнитОлова хлоридРеактив ГриссаРеактив НесслераРеактив ЧугаеваЦарская водкаРеактив ЧугаеваЦарская водка
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Аммония карбонат
Аммония полисульфид
Гипсовая вода
Баритовая вода
Дифенилкарбазнд
Калий гексагидрок- состибат
Молибденовая жидкость
Магнезиальная смесь
Натрия гексаиитро- кобальтат (Ш)
Натрия станнит
Олова хлорид
Реактив Грисса
Реактив Несслера
Аммония карбонат
Аммония полисульфид
Гипсовая вода
Баритовая вода
Дифенилкарбазнд
Калий гексагидрок- состибат
Молибденовая жидкость
Магнезиальная смесь
Натрия гексаиитро- кобальтат (Ш)
Натрия станнит
Олова хлорид
Реактив Грисса
Реактив Несслера
Реактив Чугаева
Царская водка
Реактив Чугаева
Царская водка
9,6 г растертого в порошок (NH4)2CO3 растворяют в 100 мл 2 и. раствора NH4OH
15 мл конц. раствора NH4OH насыщают H2S из аппарата Киппа, К полученному раствору прибавляют 25 мл конц. раствора NH4OH и 1 г тщательно растертой в ступке серы. Смесь встряхивают до полного растворения осадка и разбавляют водой До 100 мл
2 г CaSO4 тщательно растирают в порошок, кипятят 15—20 мин со 100 мл воды, охлаждают до комнатной температуры н фильтруют
75 г кристаллического Ва(ОН)2 растворяют в 1 л воды
ОД г реактива растворяют в 100 мл 50%-ного раствора QHsOH
22 г реактива растворяют в 1 л горячей воды и кипятят 2 мин. При охлаждении Добавляют 35 мл 6 н. раствора КОН н через сутки фильтру ют
75 г (NH4)2MoO4 растворяют в 0,5 л воды и медленно, при постоянном помешивании, вливают в стакан, содержащий смесь 250 мл коиц. HNO3 и 250 мл воды, в которой растворено 150 г NH4NO3
120 г NH4NO3 и 65 г Mg(NO3)2 растворяют в в небольшом объеме воды, прибавляют 75 мл конц. раствора NH4OH и разбавляют водой до 0,5 л
23 г NaNO3 растворяют в 50 мл воды, прибавляют 3 г Co(NOa)2 и 25 мл 5 н. раствора СН3СООН. Разбавляют водой до 100 мл н фильтруют через сутки
К Ю мл раствора SnCl2 (см. № И) прибавляют при перемешивании 2 н. раствор NaOH до тех пор, пока осадок гидроксидов полностью растворится в избытке щелочи
5,64 г кристаллического SnCl2 растворяют в 8,5 мл конц. НС1; через сутки разбавляют водой До 100 мл и прибавляют несколько гранул металлического олова
Готовят Два раствора: 1) 0,5 г сульфаниловой кислоты в 150 мл 2 и. раствора СН3СООН; 2) 0,22 г а-нафтиламина в смеси 200 мл воды и 150 мл 2 н. раствора СНаСООН. Оба раствора смешивают и хранят в темном месте
Насыщенный раствор HgCl2 вливают в раствор KI (50 г К1 в 50 мл воды) до появления устойчивого осадка. Затем прибавляют 200 мл 6 н. раствора NaOH и разбавляют водой до 500 мл. Раствор хранят в темном месте
1,2 г диметилглиоксима растворяют в 100 мл 95%-ного С2Н5ОН
Смешивают 100 мл конц. HNO3 и 300 мл конц. НС1 (осторожно!)
МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА
Количественный анализ предназначен для определения количественного состава анализируемого вещества.
Классификация химических методов количественного анализа:
МетодМетодТитриметрическийГравиметрический Газовый объемный . . . .ТитриметрическийГравиметрический Газовый объемный . . . .Принцип метода
Метод
Метод
Титриметрический
Гравиметрический
Газовый объемный . . . .
Титриметрический
Гравиметрический
Газовый объемный . . . .
измерение объема израсходованного на реакцию реактива точно известной концентрации измерение массы определяемого вещества илн ею составных частей, выделяемых в виде соответствующих соединений
анализ газовых смесей путем избирательного поглощения отдельных газов специальными поглотителями
МетодМетодМасса пробы.Масса пробы.Макрометод (грамм-метод) Полумикрометод (сантиграмм-метод) . . Мнкрометод (микрограмм-метод) . . . . УльтрамикрометодМакрометод (грамм-метод) Полумикрометод (сантиграмм-метод) . . Мнкрометод (микрограмм-метод) . . . . Ультрамикрометод0,05—0,5 0,005—0,05 цм—ю-70,05—0,5 0,005—0,05 цм—ю-7Объем пробы,м10—1001—100,1—1,010-3—10-4Объем пробы,м10—1001—100,1—1,010-3—10-4В основе другой классификации методов количественного анализа лежит масса пробы, используемой для анализа:
Метод
Метод
Масса пробы.
Масса пробы.
Макрометод (грамм-метод)
Полумикрометод (сантиграмм-метод) . . Мнкрометод (микрограмм-метод) . . . . Ультрамикрометод
Макрометод (грамм-метод)
Полумикрометод (сантиграмм-метод) . . Мнкрометод (микрограмм-метод) . . . . Ультрамикрометод
0,05—0,5 0,005—0,05 цм—ю-7
0,05—0,5 0,005—0,05 цм—ю-7
Объем пробы,м
10—1001—10
0,1—1,010-3—10-4
Объем пробы,м
10—1001—10
0,1—1,010-3—10-4
Наиболее распространенным является макрометод. Полумикрометод используют в тех случаях, когда для анализа имеется маленькая проба. Методы микроанализа используют главным образом при анализе органических соединений, а ультрамикроанализ — при анализе радиоактивных веществ.
Важнейшими характеристиками методов анализа являются их чувствительность и точность.
Чувствительностью называют наименьшее количество вещества, которое можно достоверно определить данным методом. Точностью анализа называют относительную ошибку определения, которая представляет собой отношение разности найденного (xi ) и истинного (х) содержания вещества к истинному содержанию вещества. Относительную ошибку определения (%) находят по формул?*!--_5 . юо.
X
За истинное содержание принимают среднеарифметическое содержание вещества, найденное при анализе пробы в 5—7 параллельных определениях.
Наиболее точны методы химического анализа, а также некоторые физические методы. Физико-химические методы по точности анализа уступают химическим. Чувствительность и точность различных видов количественного анализа характеризуются следующими данными:
Метод
Чувствительность моль/л
Точность.
Титриметрический
IO"4
0,2
Гравиметрический
10’5
0,05
Полярографический
ю-6
5,0
Пламенная фотометрия
10~7
0,5
Фотоколориметрический .......
5-10-®
10,0
ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Титриметрический анализ основан на точном измерении объемов веществ, вступающих в химическую реакцию. В этом методе используют растворы реактивов точно известной концентрации — титранты. Процесс медленного прибавления титранта к раствору определяемого вещества называется титрованием. Момент титрования, когда количество прибавленного титранта становится эквивалентным количеству определяемого вещества, называется эквивалентной точ-
Таблица 96. Классификация и характеристика методов титриметрического анализа
Метод
Протекающая реакция
Титранты
Нейтрализация, или кнс- лотно-основиое титрование
Оксидиметрия, или окислительно-восстановительное титрование
Ком плексоном етрия
Осаждение
Нейтрализации
Окисле ние-восстан ов- ленне
Комплексооб разевание
Осаждение трудиораст- воримых солен
НС1, кон
КМпО4, 1а, КаСгаО2
Трилои Б
AgNOg
Таблица 97. Эквивалентные массы наиболее распространенных соединений в титриметрическом анализе
Вещество
Молекулярная масса
Эквивалентная масса
Число эквивалентных масс в 1 моле
НС1
А. Метод нейт
36,461
эализацнн
36,461
1
HNO3
63,013
63,013
1
HaSO4 в реакциях: по 1-й стадии
98,074
98,074
1
по 2-й стадии
98,074
49,037
2
Н3РО4: по 1-й стадии
97,995
97,995
1
по 2-й стадии
97,995
48,998
2
по 3-й стадии
97,995
32,665
3
СНдСООН
60,052
60,052
1
(СООН),.2НаО по 2-й стадии
126,066
63,033
2
NaOH
39,997
39,997
1
КОН
56,106
56,106
1
МН4ОН
35,047
35,047
1
NaaB4O7- ЮНаО
381,360
190,680
2
NaHCOg
84,007
84,007
1
Na2CO3:
no 1-й стадии
105,989
105,989
1
по 2-й стадии
105,989
52,994
2
134,000
67,000
2
NH3
17,030
17,030
1
Продолжение табл. 97
Вещество
Молекулярная масса
Эквн валентная масса
Число эквивалентных масс в 1 моле
КМпО4:
в кислой среде
Б. ОксиДиметрич<
158,034
гский метод
31,607
5
в нейтральной среде
—
52,678
3
в сильнощелочиой
—
158,034
1
среде К2СгаО,
294,186
49,031
6
К-Сг64
194,190
64,730
3
КВгО3
167,001
27,833
6
253,809
126,905
2
Na,S,O3-5H„O
248,180
248,180
1
FeSO4-7HaO
278,010
278,010
1
Ca(OCl),
142,980
35,745
4
Br2
159,808
79,904
2
Cl2
70,906
35,453
2
100,010
33,340
3
Cu 3
63,546
63,546
1
FeO
71,846
71,846
1
Fe2O3
159,690
79,845
2
Fe
55,847
55,847
1
H2C2O4-2H2O
126,066
63,033
2
HNO2
47,013
23,507
2
H2Oa
34,015
17,007
2
HaS
34,080
17,040
2
214,001
35,667
6
MnOa
86,937
43,468
2
270,310
135,155
2
О (активный кисло-
15,999
8,000
2
РОД)
Од
47,998
23,999
2
РЬО2
239,200
119,600
2
РЬ3О4
685,600
342,800
2
SO„
64,060
32,030
2
SnCla
189,600
94,800
2
В. Метод осаждения
Ag
107,868
107,868
AgNO3
169,873
169,873
Hg(NO3)2H2O
342,620
171,310
Hg2(NO3)a.2HaO
561,220
280,610
KSCN
97,180
97,180
K2CrO4
194,290
97,095
Nad
58,443
58,443
HBr
80,912
80,912
HC1
36,461
36,461
Hl
127,912
127,912
KBr
119,002
119,002
KC1
74,551
74,551
KCN
65,116
65,116
KI
166,003
166,003
ВеществоМолекулярная массаЭквивалентная массаЧисло эквивалентных масс в ! молеГ. Метод комплексонометрииА13+26,98226,9821Ва"+137,380137,3801В13+208,980208,9801Са2+40,08040,0801Cd2+112,410112,4101Со2+58,93358,9331Си2+63,54663,5461Ве3+55,84755,8471Mg2+24,30524,3051Ni2+58,70058,7001Pb2+207,200207,2001SO4 в виде BaSO496,06096,0601Sn2*118,690118,6901Sr2*87,62087,6201Zn2+65,38065,3801ВеществоМолекулярная массаЭквивалентная массаЧисло эквивалентных масс в ! молеГ. Метод комплексонометрииА13+26,98226,9821Ва"+137,380137,3801В13+208,980208,9801Са2+40,08040,0801Cd2+112,410112,4101Со2+58,93358,9331Си2+63,54663,5461Ве3+55,84755,8471Mg2+24,30524,3051Ni2+58,70058,7001Pb2+207,200207,2001SO4 в виде BaSO496,06096,0601Sn2*118,690118,6901Sr2*87,62087,6201Zn2+65,38065,3801Продолжение табл. 97Продолжение табл. 97кой титрования или точкой эквивалентности. Ее определяют с помощью индикаторов или по изменению физико-химических характеристик титруемого раствора. Титриметрический анализ отличается быстротой и точностью полученных результатов.
Вещество
Молекулярная масса
Эквивалентная масса
Число эквивалентных масс в ! моле
Г. Метод комплексонометрии
А13+
26,982
26,982
1
Ва"+
137,380
137,380
1
В13+
208,980
208,980
1
Са2+
40,080
40,080
1
Cd2+
112,410
112,410
1
Со2+
58,933
58,933
1
Си2+
63,546
63,546
1
Ве3+
55,847
55,847
1
Mg2+
24,305
24,305
1
Ni2+
58,700
58,700
1
Pb2+
207,200
207,200
1
SO4 в виде BaSO4
96,060
96,060
1
Sn2*
118,690
118,690
1
Sr2*
87,620
87,620
1
Zn2+
65,380
65,380
1
Вещество
Молекулярная масса
Эквивалентная масса
Число эквивалентных масс в ! моле
Г. Метод комплексонометрии
А13+
26,982
26,982
1
Ва"+
137,380
137,380
1
В13+
208,980
208,980
1
Са2+
40,080
40,080
1
Cd2+
112,410
112,410
1
Со2+
58,933
58,933
1
Си2+
63,546
63,546
1
Ве3+
55,847
55,847
1
Mg2+
24,305
24,305
1
Ni2+
58,700
58,700
1
Pb2+
207,200
207,200
1
SO4 в виде BaSO4
96,060
96,060
1
Sn2*
118,690
118,690
1
Sr2*
87,620
87,620
1
Zn2+
65,380
65,380
1
Продолжение табл. 97
Продолжение табл. 97
Приготовление раствора по точной навеске вещества.
Молярные растворы. Для приготовления 1 л 1 М раствора вещества подсчитывают его молекулярную массу и вычисляют массу навески по формуле.
где g — навеска вещества, г; М — молекулярная масса, г; Мх — требуемая молярность раствора; V — вместимость мерной колбы, мл.
Вычисленную навеску взвешивают иа аналитических весах на часовом стекле с точностью до 0,0001 г и переносят ее в чистую мерную колбу небольшими порциями (обычно для этого используют чистую сухую воронку). Часовое стекло и воронку промывают 3—5 раз дистиллированной водой из промывалки. Затем колбу заполняют дистиллированной водой на 0,5 ее объема и встряхивают до полного растворения вещества. После этого содержимое колбы доводят до метки водой и тщательно перемешивают.
Пример. Приготовить 0,5 л 0,2 М раствора AgNO3.
Вычисляют молекулярную массу нитрата серебра: 169,875. Под- 156
ставив это значение в формулу (1), получают величину необходимой навески:
g =g =0,2 • 169,875 ■ 5000,2 • 169,875 ■ 50010001000= 16,9875 г.= 16,9875 г.Нормальные растворы. Величину навески вещества вычисляют по формуле
g =
g =
0,2 • 169,875 ■ 500
0,2 • 169,875 ■ 500
1000
1000
= 16,9875 г.
= 16,9875 г.
Э-N V6 -1000Э-N V6 -1000(2)(2)где Э — эквивалентная масса вещества, г; N — требуемая нормальность раствора; V — вместимость мерной колбы, мл.
Э-N V
6 -1000
Э-N V
6 -1000
(2)
(2)
Величину Э находят в табл. 95. Вычисленную навеску взвешивают и растворяют, какописано выше.
Пример. Рассчитать навеску перманганата калия для приготовления 2 л 0,1 и. раствора.
По табл. 95 находят, что при титровании в кислой среде Экмпо. = 158,03/5 = 31,61 г. Подставив эту величину в формулу (2), получают
3!.61. OJ^OM _81000
Пример. Приготовить 2 л 0,1 и. раствора соляной кислоты- По фомуле (2) находят величину навески — 7,292 г. Концентрированную соляную кислоту (плотностью 1,179 г/см8) взвешивать неудобно, поэтому вычисленную навеску пересчитывают на объем. Для этого по табл. 56 находят, что такая плотность соответствует 36% НС1. Затем составляют пропорцию:
100 — 36 х —7,292 х= 20,255.
Полученная величина показывает, сколько нужно взять граммов 36%-ной соляной кислоты. Чтобы перевести граммы в миллилитры, используют формулу V = gid, где d — плотность кислоты. Подставив
ВВнее значения, получим
В
В
20,255
v = Tj5"-,7JS"'
Приготовление титрованных растворов из фиксаналов.
Для быстрого приготовления растворов применяют фиксаиалы — растворы с точной навеской вещества, необходимой для приготовления 1 л 0,1 или 0,05 и. раствора. Фиксаиалы находятся в запаянных ампулах. Название вещества и его количество указаны на этикетке. Для приготовления раствора ампулу (со снятой этикеткой) тщательно моют и сушат. Затем в мерную колбу емкостью 1 л вставляют воронку с «бойком», на котором пробивают дно ампулы. Другим «бойком» пробивают верх ампулы, давая вытечь из нее всему содержимому.
Затем, не изменяя положения ампулы, ее промывают снаружи и внутри из промывал ни. Промыв ампулу и удалив ее, раствор доводят до метки водой и тщательно перемешивают.
В СССР выпускают фиксаналы: HCI, HNO3, H2SO4> NaOH, КОН, Na2CO3, NaHCO3, NaCl, Na2C2O4, H2C2O4, K2Cr2O7, K2CrO4, Na2S2O3, I2, KMnO4, NH4SCN, Na2B4O7, ВаС12 и AgNO3.
Срок хранения фиксаналов неограничен (за исключением щелочных, которые приходят в негодность после 6 мес. хранения).
Установка титра растворов
Для установки титра растворов, приготовленных по точной навеске, применяют два способа: отдельных навесок и пипетирования. Наиболее точным, но более продолжительным по выполнению является способ отдельных навесок. В этом способе предварительно вычисляют величину навески установочного вещества по формуле 2 (с. 157). При этом объем V обычно составляет 25 мл. Затем на аналитических весах взвешивают три навески (равные вычисленной массе) с точностью до 0,0001 г. Эти навески переносят в чистые колбы и растворяют в дистиллированной воде (по 25 мл) или в отдельных случаях в кислоте. После полного растворения эти растворы титруют раствором титранта, титр которого необходимо установить. Вычисление титра раствора титранта (Тт) проводят по формуле
т Эт * g7-B
где ЭТ — эквивалентная масса титранта; Эу.в — эквивалентная масса установочного вещества; gy-B — навеска установочного вещества, г; VT — объем титранта, затраченного на титрование навески, мл.
Необходимо помнить, что вычисление титра проводят для каждой навески отдельно. По найденным трем значениям титра вычисляют среднее значение и по полученной величине находят среднюю величину нормальности N и коэффициента нормальное^ К титранта по формулам
Тт ■ 1000ndp
пр~ ЭТwTeop
окраски индикатора. Нормальностьокраски индикатора. НормальностьМвеор равна расчетной нормальности титранта. В способе пипетирования предварительно вычисляют величину навески установочного вещества по формуле 2 (с. 157), приняв величину V равной 250 мл. Навеску установочного вещества взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0001 г, переводят в мерную колбу (250 мл) и растворяют, тщательно перемешивая. 25 мл раствора помещают в колбу для титрования, добавляют индикатор и титруют
окраски индикатора. Нормальность
окраски индикатора. Нормальность
раствором титранта до изменения рассчитывают по формуле
Мдр —Мдр —^2£Кт^2£Кт
Мдр —
Мдр —
^2£Кт
^2£Кт
где Wy.в — нормальность раствора установочного вещества; Ут — объем титранта, мл.
Для растворов титрантов, приготовленных из фиксаналов, титр проверять необязательно.
Перечень веществ, рекомендуемых для установки титра важнейших титрантов, и их характеристики приведены в табл. 98.
Таблица 98. Установочные вещества для проверки титрантов
Метод
Титрант
Установочное вещество
Эквивалент- ная масса
Индикатор
Нейтрализация
НС1
Карбонат натрия безводный Na2COs
52,994
Метилоранж
Тетраборат натрия кристаллический Na2B4O?-10H2O
190,680
»
Карбонат кальция СаСОа
50,050
»
NaOH
Щавелевая кислота Н2С2О4-2Н2О
63,033
Фенолфталеин
»
»
Бифталат калия
КС8Н6О4
204,229
»
Пермангаиа- тометрия
КМпО4
Металлическое железо
55,847
»
»
Оксалат натрия
Na2C2O4
67,000
Титровать при температуре 75—85°С
Иодометрия
18
Тиосульфат натрия
Na2S2O3 - 5Н2О
Бихромат калия
КаСГдО^
248,180
Крахмал
<
Na2S2Oa
49,031
»
Осаждения
AgNO3
Хлорид натрия
NaCl
53,443
Железоаммонийные квасцы
nh4scn
Нитрат серебра AgNOa
Хлорид натрия NaCl
169,873
То же
»
Hg(NO3),
58,443
Дифенилкар- базон
Комплексе-
Комплек-
Сульфат магния
246,47
Эрнохром
нометрия
сон III
MgSO4-7H2O
черный Т
Установочные вещества необходимо брать в виде препаратов ква- лификации «ОСЧ». Вещества № 2, 4, 8 рекомендуется брать из фиксаналов или из продажных препаратов квалификации «ХЧ» после их перекристаллизации из воды. При установке титра способом пипети- рования целесообразно использовать в качестве установочного вещества фиксанал соответствующего реагента.
Калибрование мерной посуды
Калибровка выпускаемой заводами мерной посуды иногда не соответствует установленным требованиям. Поэтому новая мерная посуда должна быть обязательно прокалибрована в лаборатории. Для этого вначале посуду тщательно моют, используя синтетические моющие средства. Затем ее промывают водопроводной водой и заливают хромовой смесью (насыщенный раствор технического бихромата натрия или калия в концентрированной серной кислоте). Через 10 мин хромовую смесь сливают, а посуду промывают вначале водопроводной, а затем дистиллированной водой и сушат.
Кадибрование бюреток. Перед калиброванием бюреток без крана (после мойки) необходимо заменить каучуковую трубку (если она не была предварительно снята), так как в процессе мойки хромовой смесью она могла быть разрушена. Затем бюретку заполняют дистиллированной водой комнатной температуры на 1—2 см выше нулевого деления. Кончик бюретки заполняют водой, стараясь при этом избавиться от пузырьков воздуха. Для этого у бюреток без крана каучуковую трубку отгибают вверх и, нажав на «бусину» зажима, выпускают пузырьки воздуха. У бюреток с краном на кончик надевают каучуковую трубку со стеклянным наконечником, изгибают его и, открыв кран, выпускают воздух. Затем уровень воды доводят до нулевого деления бюретки (по нижнему краю мениска).
На аналитических весах взвешивают чистый сухой бюкс с точностью до 0,0001 г. Из бюретки при полностью открытом кране или зажиме выпускают 5 мл воды так, чтобы она вытекала в бюкс по стенке без брызг. Каплю, оставшуюся на кончике бюретки, снимают прикосновением к внутренней стенке бюкса. Затем бюкс быстро закрывают крышкой и взвешивают на аналитических весах с той же точностью. После взвешивания бюкс освобождают, вытирают и сушат в сушильном шкафу при 110° С. Проверяют массу каждых 5 мл воды всего объема бюретки.
Результаты калибрования наносят на миллиметровую бумагу, откладывая по оси абсцисс объем раствора в миллилитрах, а по оси ординат — найденный объем воды по массе. Полученные точки соединяют по линейке. По калибровочной кривой определяют поправки к показаниям каждого деления бюретки, учитываемые при вычислении результатов титрования.
Калибрование пипеток. Погрузив нижний конец пипетки в стакан, засасывают дистиллированную воду ртом до тех пор, пока она не поднимется выше метки. Закрыв верхний конец пипетки указательным пальцем, вытирают кусочком фильтра приставшую воду до метки. Затем закрывают верхний конец пипетки пальцем и помещают ее над бюксом, предварительно взвешенным с точностью до 0,0001 г, таким образом, чтобы капилляр пипетки касался стенки бюкса. Приподняв палец над верхним концом пипетки, воде дают полностью стечь. После этого пипетку убирают, а бюкс закрывают крышкой и взвешивают с такой же точностью на аналитических весах.
Градуированные пипетки калибруют тем же методом, что и бю-
ретки. Найденную величину учитывают при вычислении результатов анализа.
Калибрование мерных колб. Диаметры шеек мерных колб долж ны соответствовать нормам, приведенным ниже.
Нормы диаметров идейки колб
Вместимость, мл .. 2000100050025020010050
Внутренний диаметр, мм 251816,515121210
Колбы, диаметр шейки которых превышает нормы, применять в количественном анализе нельзя.
Чистую и сухую колбу помещают на чашку весов ВЛКТ-2кг-М и взвешивают. Затем колбу заполняют водой и взвешивают на тех же весах, предварительно удалив приставшие к шейке колбы капли воды с помощью жгута из фильтровальной бумаги. По найденным массам определяют истинную вместимость колбы. Эту величину учитывают при вычислении результатов анализа.
Вычисление результатов калибрования
Определив массу воды, находящейся в сосуде, вычисляют его истинную вместимость путем деления массы воды на ее исправленную плотность. Исправленная плотность воды — плотность при заданной температуре с учетом поправки на взвешивание в воздухе латунными разновесами при давлении 101 325 Па (760 мм рт. ст.) и относительной влажности воздуха 50% (а также поправки на температурное расширение стекла). Величины исправленной плотности находят по табл. 99.
Таблица 99. Исправленная плотность воды
Температура воды, °C
Исправленная плотность воды, г/мл
Температура воды, °C
Исправленная плотн ость воды, г/мл
Температура воды, °C
Исправленная плотность воды.
13
0,99814
19
0,99734
25
0,99618
14
0,99804
20
0,99718
26
0,99594
15
0,99793
21
0,99700
27
0,99570
16
0,99780
22
0,99680
28
0,99545
17
0,99765
23
0,99661 1
29
0,99519
18
0,99751
24
0,99639
30
0,99492
Приемы работ при титровании
Перед началом титрования заполняют бюретку раствором титранта через воронку таким образом, чтобы уровень титранта был на 2—3 см выше нулевого деления бюретки. Выпускают воздух из носика бюретки, для чего у бюреток с резиновым наконечником отгибают наконечник вверх и, отжав пальцами резину от «бусины», спускают раствор
6У1
п/п
рн
Переход окраски
Индикатор
Формула
Растворитель
Концентрация, %
1
0,13—0,5
Желто-зеленая
Метиловый фи-
(H3C)2NN(CH3)2
Вода
о,1
олетовый(1-й переход)
U\c
0
NHCH3
2
1,0—1,5
Зеленая—синяя
Метиловый фиолетовый (2-й переход)
См. Ne 1
»
0,1
0,1
3
2,0—3,0
Синяя—фиоле-
Метиловый фи-
»
»
товая
олетовый (3-й переход)
0,1
4
3,1—4,4
Красная—оран-
Метиловый
(HsCkN—/\—N
»
жево-желтая
оранжевый
'3/2\1
НОз5-/”\-й
5
3,0—5,2
Синяя—фиолето-
Конго красный
N—/ Ч—N
»
0,1
вая-красная
II '' '' II
N NH2N МН2
'ыы
SO3NaSO3Na
6
I 3,7—5,2
Желтая—фиоле-
Ализариновый
О ОН
Вода
0,1
товая
красный С (1-й
и 1
переход)
ПН гн
\/\/\^—S°sNa
О
7
4,0—6,4
Красная—синяя
Лакмоид
Cl2H,O3N
90%-ный этиловый спирт
0,2
8
43—6,2
Красная—синяя
Метиловый красный
(H3q2n-^^-n
60%-ный этиловый спирт
03
\ z N
^COOH
9
6,8—83
Красная—янтар-
Нейтральный
N
То же
0,1
но-желтая
красный
^\/ru
|1 1 3
10
7,6—8,9
Желто-зеленая—
Тропеолин ООО
^
Вода
0,1
розовая
NaO3S—^^—N
Таблица 100. Важнейшие кислотно-основные индикаторы
Продолжение табл. 100
ф к и s
о я
о"
о
**
о
S ф
О
о
д
3
3
в 3 м о н ч о. я я н я th и
i со
*
я
о
я 3 м
О 6- ч а. я я г- я СП и
Z
X
го о
X
о
А
<0
>»
о
-</°"Х_
^/
Z
Z
А
soz
/Оч
и =
О
е
X г
О с
/
z —
X
X
о
S и
Y
О X
Z
д
го
Я 5 3
Я
Ч
2
ч о
о
»я »Я
ТО
О. 8’5 = я < го
§s Q.H о Я
8 Я
X
я
о
Е
та н
У
к го я
а
□
к та Го н
§ 5 £ * 5g
V <V о
та »
О
R §
го
5
О
о
о
о
сч
со
X д
сч
CD
7
о
—*
с
•—<
сч
СО
до полного удаления пузырьков воздуха из наконечника. У бюреток со стеклянным краном надевают на кран кусок резиновой трубки, отгибают его вверх и, открыв кран, выпускают из него воздух. Вынимают воронку из бюретки и спускают титрант до тех пор, пока нижний мениск раствора не совпадет с нулевым делением бюретки. В том случае, когда титрант окрашен (растворы 12 или КМпОД устанавливают нуль по верхнему мениску раствора.
Под бюретку подставляют колбу с титруемым раствором и выполняют титрование со скоростью 1—2 капли раствора титранта в секунду. В процессе титрования раствор перемешивают круговым вращением колбы и следят за тем, чтобы капли титранта падали в центр колбы, а не на ее стенки.
Для точной фиксации момента изменения окраски раствора необходимо под колбу положить листок чистой белой бумаги и вести титрование на рассеянном дневном свете. При титровании в вечернее или ночное время колбу с раствором необходимо подсвечивать люминесцентной лампой дневного света.
Результаты титрования отсчитывают по нижнему мениску в случае бесцветного титранта или по верхнему мениску, если применяется 0,1 н. раствор 12 или КМпО». Сзади бюретки на время взятия отсчета помещают листок чистой белой бумаги. В случае, когда мениск раствора титранта находится между двумя делениями бюретки, необходимо отсчитывать объем на глаз с точностью до сотой доли миллилитра. Перед началом титрования необходимо снять каплю, висящую на кончике бюретки, с помощью кусочка фильтровальной бумаги.
При применении в качестве титранта растворов перманганата калия, нитрата серебра, бихромата калия, иода и щавелевой кислоты обязательно используют бюретки со стеклянными кранами, а в случае применения титрованных растворов гидроксидов калия или натрия только бюретки с резиновым наконечником. Остальные титранты можно использовать в бюретках любой конструкции.
Метод нейтрализации
Метод нейтрализации применяется для определения содержания в различных веществах кислот, оснований, кислых и гидролизующихся солей. В его основе лежит реакция Н+4-ОН" — Н2О.
Кислотио-основные индикаторы
Кислотно-основные индикаторы — слабые органические кислоты, диссоциирующие в растворах по реакции HInd*± Н++ Ind-. Окраска молекулярной (Hind) и анионной (Ind") форм различается. Это связано с тем, что в процессе диссоциации молекулы индикатора происходит таутомерная перегруппировка, приводящая к изменению строения молекулы, обусловливающего окраску соединения. В табл. 100 (с. 162—165) приведены важнейшие характеристики индикаторов, наиболее широко используемых в практической работе.
Таблица 101. Индикаторы с внутренним светофильтром
рТ
Переход окраски
Растворитель
Состав и концентрация растворов индикаторов
Соотношение объемов растворов индикаторов
3,25
Сине-фиолетовая—зеленая
Этиловый спирт
Метиловый желтый, 0,1%
Метиленовый голубой, 0,1%
1:1
4,1
фиолетовая— зеленая
Вода
Метиловый оранжевый, 0,1%
Индигокармин, 0,25%
1:1
5,4
Красно-фиолетовая—зеленая
Этиловый спирт
Метиловый красный, 0,2%
Метиленовый голубой, 0,1%
1:1
7,0
фиолетовосиняя—зеленая
То же
Нейтральный красный, 0,1%
Метиленовый голубой, 0,1%
1:1
Таблица 102. Важнейшие типы индикаторных бумаг
Окраска
в среде
pH
цвето-
Название
Тип
КИСЛОЙ
щелочной
шкалы
Тропеолин
1
Фиолетовая
Желтая
Метилфиолетовая
2
Желтая
Фиолетовая
Метил оранжевая
3
Красная
Желтая
—
Конго красный
4
Синяя
Красная
—
Метиловый красный
5
Красная
Желтая
—
Лакмус синий
6
Синяя
—
Лакмус красный
7
»
Бриллиант желтый
8
Желтая
Красная
—
Куркумовая
9
>
Красно-коричне-
—
вая
Крезолфталеиновая
10
Белая
Фиолетово-крас-
—
иая
Фенолфталеиновая
11
Красная
—
Тимолфталеиновая
12
Синяя
—
ФАН
Р0414
Желто-зеленая
Фиолетовая
0,1—1,4
»
Р1023
Красно-фиолето-
Желтая
1,0—2,3
вая
»
Р1934
Красио-фиолето-
1,9—3,2
вая
Р3954
Желто-зеленая
Синяя
3,9—5,4
»
Р5267
Желтая
Пурпурная
5,2—6,7
»
Р6075
Желто-зеленая
Синяя
6,0-7,5
»
Р6681
>
6,6—8,1
Р7389
Желто-коричневая
Пурпурная
7,3—8.8
Р92110
Желтая
Фиолетовая
9,2—11,0
Р95140
Синяя
Желтая
9,5—14,0
»
Р10131
»
Розовая
11,0—13,1
»
Р120140
»
Желтая
12,0—14,0
Индикаторы с внутренним светофильтром представляют собой смесь индикатора с красителями, повышающими контрастность перехода окраски индикатора и играющими роль внутреннего светофильтра. Такие индикаторы выбирают с помощью величины показателя титрования (рТ). Показатель титрования — условная величина pH, при которой аналитик замечает изменение окраски индикатора и считает титрование законченным. При проведении титрования наиболее пригодным индикатором является тот, у которого величина рТ наиболее близка к величине pH эквивалентной точки на кривой титрования.
В ряде случаев pH растворов устанавливают или контролируют с помощью индикаторных бумаг. Характеристики важнейших типов индикаторных бумаг приведены в табл. 102.
Индикаторные бумаги типа ФАН предназначены для быстрого определения pH растворов с погрешностью ±0,1 единицы pH.
Способы приготовления некоторых индикаторных растворов
ИндикаторСпособ приготовления
Метиловый оранжевый . . . навеску массой 0,02 г растворяют в 100 мл горячей воды и в случае необходимости фильтруют
Метиловый красный . . . . навеску массой 0,02 г растворяют в 100 мл горячей воды и после охлаждения фильтруют
Лакмоид навескумассой 0,2 г растворяют в 100 мл
горячего 96%-ного этилового спирта и фильтруют
Фенолфталеин навескумассой 1,0 г растворяют в 100 мл
60 %-н ого этилового спирта
Буферные растворы
Буферными растворами называют растворы, поддерживающие постоянное значение pH при прибавлении умеренных количеств сильной кислоты или гидроксида или при разбавлении водой. Они представляют собой смеси слабой кислоты и ее соли (кислотные буферные растворы) или слабого гидроксида и его соли (щелочные буферные растворы). При наладке и юстировке pH-метров используются образцовые буферные растворы.
Образцовые буферные растворы
pHpH
при 25VCпри 25^0
Калия тетраоксалат . . . .1,68 Калий фосфорнокислый
Калий виннокислыйоднозамещенный . . .. „
кислый 3,57Натрий фосфорнокислый ’
Калий фталевокислыйдвухзамещенный . . .
кислый 4,01Натрий тетраборнокислый9,18
Для приготовления образцовых буферных растворов содержимое ампулы переносят в литровую мерную колбу и растворяют в дистиллированной воде.
В количественном анализе для создания определенной величины pH рекомендуется применять хлор водородные, ацетатные и аммиач- но-хлоридные буферные растворы. Для приготовления этих растворов необходимо приготовить растворы исходных веществ по точной навеске реактивов марки х. ч. или ч. д. а. Концентрацию растворов кислот, солей, аммиака рекомендуется проверять путем титрования. Затем в мерную колбу приливают из бюретки (на 100 мл) отмеренные количества растворов исходных компонентов. Содержимое колбы перемешивают, доводят до метки дистиллированной водой н вновь тщательно перемешивают. pH полученных растворов необходимо измерить на pH-метре, а в случае необходимости откорректировать их значение добавлением недостающего компонента.
Буферный раствор готовят в мерной колбе емкостью 100 мл; дистиллированную воду добавляют до метки.
Таблица 103. Хлорводородные буферные растворы
pH
1 н, НС1,
0,2 н. на. мл
0,2 н. ка, мл
pH
1 н. HCI ,
0,2 н. на. мл
0,2 н.
КС!, мл
0,13
100
1,5
31,18
18,82
0,28
60,0
1,6
35,05
14,45
0,74
20,0
1,7
38,12
11,88
1,0
—
100
1,3
40,57
8,43
1,1
—
2,72
47,28
1,9
42,51
7,49
1,2
—
12,45
37,55
2,0
44,05
5,95
1,3
—
20,16
29,84
2,1
45,27
4,73
1,4
—
26,30
23,78
2,2
—-
46,24
3,76
Ацетатные буферные растворы
Буферный раствор готовят в мерной колбе емкостью 200 мл; дистиллированную воду добавляют до метки.
Таблица 104
pH
0,2 и. СН8СООН, мл
0,2 н.
NH.OH, мл
pH
0,2 н. СНеСООН, мл
0,2 н.^ NH40H, мл
3,0
99,24
0,76
7,4
48,40
51,60
3,4
93,40
6,60
7,8
47,80
52,20
3,8
88,20
11,80
8,2
46,40
53,60
4,2
80,20
19,80
8,6
44,70
55,30
4,6
66,00
34,00
9,0
41,00
59,00
5,0
58,60
41,40
9,4
34,00
66,00
5,4
54,60
45,40
9,8
28,80
76,20
5,8
50,40
49,10
10,2
16,00
84,00
6,2
50,79
49,60
10,6
9,80
90,20
7,0
50,00
50,00
11,0
2,48
97,52
168
Аммиачно-хлоридные буферные смеси
Буферный раствор готовят в мерной колбе емкостью 500 мл; дистиллированную воду добавляют до метки.
Таблица 105
pH
0,1 н.
КН4ОН, мл
0.1 н. на, мл
рн
0,1 н. ИНдОН, мл
0,1 и. на, мл
5,27
100,0
100,0
9,39
100,0
50,0
8,11
100,0
95,0
10,34
100,0
10,0
8,44
100,0
40,0
11,27
100,0
—
Оксидиметрические методы
В основу оксидиметрического метода титрования положена реакция окисления — восстановления. Этот метод применяется для определения окислителей и восстановителей прямым титрованием и определения ионов, не обладающих переменной валентностью, косвенным титрованием. Методы оксидиметрического титрования классифицируются в зависимости от титранта.
Таблица 106. Классификация методов оксидиметрического титрования
Метод
Применяемый титрант
Метод
Применяемый титрант
Перманганато- метрия
Хроматомет- рня
Иодометрия
Цернметрия
КМпО,
К2Сг2О7, реже КгСгО4
Для определения восстановителей — К13; окислителей — Na2S2O3 Се(ЗО4)г
Броматометрия Ванадатометрия Аскорбннометрия
Титанометрия
КВгОз nh4vo3 Аскорбиновая кислота Ti2(SO4)3
Оксидиметрические индикаторы
Оксидиметрические индикаторы являются органическими веществами, окисленная н восстановленная формы которых окрашены в разные цвета. Правило выбора индикатора: оксидиметрический индикатор дает правильные показания, если он вступает в реакцию вблизи точки эквивалентности.
169
Е,. В
Окраска формы
Индикатор
Строение индикатора
Концентрация индикатора
окисленной
в осстановленной
+ 1,25
Бледно-голубая
Красная
Нитроферроин
/ /=^/МО2 \ 2+ ( Z Ч—Z у |Fe \ 4 N Д
0,025 M водный раствор
+ 1,10
Красно-фиолетовая
Бесцветная
п - Ам ино-дифен ил - амни
h2n—c,h4nh6h6
1%-ный раствор в конц. Н2$О4
+ 1,00 (рН=0)
Красная
Желтая
л-Э гоксихризондин
c2h6o-<3>-n
5% -ный раствор в 2 н. распоре НС1
НС1-Н2М—Д \-N
nh2
+0,85
»
Бесцветная
о-Дианнзидин
^И®/ОСНз
Н 2N^ ^—х/— NH2
1%-ный раствор в 6 н. растворе НС1
+0,76
Фнолетовая
Дифениламин
CeH6-NH-C„H6
1%-ный раствор в конц. H2SO<
+0,64 (рН=0) +0,22 (рН=7)
Синяя
Бесцветная
2,6-Дихлор<Ьеио- линдофенол, Na-соль
С\'
О=<^ \=N—QNa
0,02%-ный водный раствор
ci^
+0,53 (рН=0) +0,01 (рН=7)
»
»
Метиленовый голубой
^\/nYX
(CH3)2n/V\s //'^/^ N(CH3)2
0,05%-ный водный раствор
+0,24
(рН=0)
—0,33
(рН=7)
Красная
»
Нейтральный красный
/^/NVVCH3
JI 1 J I
(СНз)^^ ^N■ НС1
0,01%-ный раствор в 60- % ном этиловом спирте
Индикатор
Строение индикатора
Определенный
Титрант
Изменение окраски
Вг Вг
AgNOg NaCl
Желтая—синяя
Сиреневая—желтая
Дихлорфлуоресие- ин
^С!
AgNOg
Желто-зеленая— розовая
Конго красны1 Флуоресцеин
См. с. 162
Н0\/=\У\/0Н
Вг-, Cl", I- AgNOg СГ, Вг", CN-, ]- AgNOg
Красная—синяя
Желто-зеленая— розовая
Эозин
Дифенилкарбазид
Родамин 6Ж
Вг Вг
<^ ^—NH—NH\
“С=0
NH—NH/
H6C2HN-
;NHC2Hs
\^\С^\^\
I С1*
/\—СООС2Н=
ВГ, I", CN- AgNOg
Ag
Н§г(МОз)2
КВг
Оранжевая—красная
Бесцветная—фиолетовая
Оранжевая—красно-фиолетовая
Методы осаждения, их классификация
В зависимости от применяемого титранта методы осаждения делятся на следующие группы: аргентометрический (титрант AgNO3), меркуриметрический (титрант Hg(NO3)2), меркурометрический (титрант Hg2(MO3)2).
Методы осаждения используются для определения ионов О", Вг" I", Ag+ Ва2+, Pb2+, Zn2+ В качестве индикаторов используются адсорбционные индикаторы, представляющие собой слабые органические кислоты, анионы которых адсорбируются на поверхности положительно заряженных коллоидных частиц, образующихся в процессе титрования, и изменяют окраску осадка.
Комплексонометрическое титрование
Сущность метода комплексонометрического титрования состоит в образовании в процессе титрования внутрикомплексного соединения определяемого катиона с молекулой титранта. Эквивалентная точка титрования определяется с помощью металлоиндикатеров. Комплексонометрический метод отличается простотой выполнения, быстротой анализа и высокой точностью полученных результатов.
Комплексоны, — производные аминокислот, содержащие в молекуле остаток иминодиуксусной кислоты: —М(СН2СООН)2.
Наиболее распространенным комплексоном является двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (синонимы: Трилон Б, Комплексон III, ЭДТА, НЭДТУ).
Таблица 109. Свойства и строение важнейших комплексонов
КомплексовСтроение комплексонаная^масса (М)
Эквивалентная масса
Комплексон 1 N(CH2COOH)3191,14
(ннтрилотриук-
сусная кислота)
Комплексон 11 (HOOCCH2)2N—(СН2)2—N(CH2COOH)2 290,23
(этилендиамнн-
тетрауксусная
кислота)
КомплексонНООССН2Х/СН2СООН
III (дзунатрие-N—(СН 1 — N336 21
вая соль этилен-(^2)2 и
днаминтетраук- МаООСГН^CH2COONa
суснон кислоты)WL,V>na
М/3
М/4
М/2
Установление эквивалентной точки титрования проводят с помощью металлоиндикаторов — органических красителей, образующих с определяемым катионом окрашенные непрочные внутри комплексные соединения. Свойства важнейших металлоиндикаторов приведены в табл. ПО.
Таблица 110. Важнейшие комплексонометрические металлонндикаторы
Индикатор
Определяемые НОНЫ
Изменение эквивален
до титрования
окраски в тной точке
после титрования
Приготовление индикатора
Хромоген черный специальный (эрно- хром черный Т)
Пирокатехиновый фиолетовый
Вариамино- вый голубой
Ксиленоловый оранжевый
Метилтимо- ловын синий
ПАН
ПАР
Сульфосалициловая кислота
Мурексид
Флуорексон
Хромазурол S
Al3* , Са2\ Cd2*, Со2* , Mg3*, Мп2*, Ni2*, Pb2*, Zn2*, Hg2*
Cd2*, Co2*, Mg2*, Mn2*, Zn2*
Fe3*
Zn2*, Ca2*, Cd2*, Cu2*, Fe3*, Mn2*, Ni2*, Pb3*
Ba2*, Ca2* Cd2*, Mg2* , Mn2*, Pb2*, Sr2*,Zn2*, Ba2*, Co2*, Hg2*
Cd2*, Cu2*, Zn2*, Fe2*, Ni2*,Pb3*, Ca2*, Co2*, Hg2*, Mn2*, Mg2* Cd2*,Cu2*, Zn2* Fe2*, Ni2* , Pb2* Ca2*, Co2*,Hg2*, Mg2*, Mn2*
Fe3*
Ca2*, Co2*,Cu2+, Ni2*, Ag*. Br-, cr, i-
Ca2+, Sr2*, Ba2* ,
Al3*
Cu2* Fe3*
Кра сна я
Голубая
Сине-фиолетовая
Синяя
Синяя
Красная
Желтовато-красная
Красная
»
Желто- зеленая флуоресценция
Фиолетовая
Голубая
Зеленоголубая
Голубая
Краснофиолетовая
Желтая
Красная
Серая
Желтая
Зеленая
Желтая
Фиолетовая
Розовая
Оранжевая
Зеленая
Оранжевая
1 г индикатора растирают с 100 г NaCl в ступке
0,1 г индикатора растворяют в 100 мл воды
Готовят 1%- ный раствор в воде
0,13 г индикатора растворяют в 2 мл 1 н. раствора NaOH и разбавляют водой до 100 мл
См. № 1
0,1%-ный раствор в этиловом спирте
0,1%-ный водный раствор
5%-ный водный раствор
См. № 1
»
0,1%-ный водный раствор
Вычисления в титриметрических методах анализа
В в
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
И
ДЯТ
Вычисление результатов титриметрических определений произво- в зависимости от метода титрования по следующим формулам:
XТа ,о • 100
метод отдельных навесок: х =:
g • 1000
Тд ,в • V ■ VK . 100
метод пипетирования: х = —-—-—^^— ,
где х — содержание определяемого вещества, %; V — объем титранта, израсходованный на титрование, мл; VK—объем мерной колбы, мл; V а — объем аликвоты, мл; g — навеска пробы, г; Тд/в— титр рабочего раствора по определяемому веществу, мг/мл.
Величины Тд/в приведены в табл. 111.
Таблица 111. Титры рабочих растворов по определяему веществу
(1 мл 0,1 и. раствора титранта соответствует Т мг определяемого вещества)
Определяемое вещество
ТА/В
5
1 8
Определи- вещество
TA/B
С t:
Определяемое вещество
TA/B
а) Метод нейтрализации. Титраит НС1
1
ВаСОз
9,8675
8
кон
5,6109
15
NH4NO3
8,0044
2
Ва(ОН)2
8,5677
9
MgCO3
4,2157
16
nh4oh
3,5046
3
СО2
2,2005
10
MgO
2,0152
17
(NH4),SO4
Na2CO3
6,6069
4
СаСО3
5,0045
11
n2
1,4007
18
5,2995
5
СаО
2,8040
12
NH3
1,7031
19
Na„O
3,0991
6
Са(ОН)2
3,7047
13
NH%
1,8039
20
NaOH
3,9997
7
К2СО3
6,9103
14
NH4C1
5,3492
б) Метод нейтрализации
Титрант
NaOH
21
А1
0,8994
27
4,5018
33
H3PO4
4,8998
22
Н3Ь0з
НВг
1,6994
28
ЙС1
3,6461
(с фенолфта-
23
24
6,1833
8,0917
29
30
C6H6COOH HF
12,2130
2,0006
34
H3PO4
9,7995
25
нсоон
4,6025
31
HI
12,7910
ж ем)
26
CHjCOOH
6,0053
32
HNO3
6,3013
35
H2SO3
4,1039
36
H2SO4
4,9039
37
SnCl2
6,5126
в
Мет
од иодомет
зии. Титра
HT I
33
Na2SO3
5,2030
II 40
15,8110
42
Sn
5,9345
39
Na2S
3,9022
41
1 H2S
1,7040
г) Метод иодометрии. Титра и г Na2S2O3
43
Си
6,3543
I 46
FeCl3
16,2210 1
49
K2CrO4
6,4733
44
CuSOa
15,9600
47
Fe2O3
PeSO4
7,9846 |
50
Kg^TgO;
4,9032
45
Fe
5,5847
48
15,1910
51
MnO2
4,3469
д) Метод
перманганатометрнн. Титрант
KMnO4
52
H2O2
1,7008
57
Ca(OH)2
3,7045
62
Ре2О3
7,9846
53
HoC2O4
4,5018
58
Cr
1,7332
63
NaNO2
3,4498
54
Са *
2,0040
59
2,5332
64
Na2C2O4
6,7000
55
5,0045
60
Fe
5,5847
65
0
0,7999
56
СаО 3
2,8040
61
FeO
7,1846
66
Sb
6,0875
67
SbgOa
7,2875
176
Продолжение табл. Ill
On ределяе-
TA/B
Определя-
Определяемое
TA/B
мое вещество
1 G
е мое
вещество
p
вещество
с
1 8
e) Метод аргентометрии. Титрант AgNO3
68
Cl-
3,5453
73
Вг
7,9904
78
СаС12
5,5493
69
HCl
3,6461
74
НВг
8,0912
79
I
12,6900
70
KC1
7,4561
75
КВг
11,9020
80
HI
12,7910
71
NaCI
5,8444
76
NaBr
10,2894
81
KI
16,6006
72
NH4C1
5,3496
77
ВаС12
10,4120
82
KSCN
9,7184
ж) Метод аргентометрии. Титрант NH4SCN
83
Ag
10,7870
84
16,9870 II
85 |
Си|
6,3540
AgNO3 |
86 |
Hg|
10,0300
в) Метод комплексонометрии. Титрант комплексон Hl
87
Al
5,3960
96
Сг
10,4020
105
Ni
11,1380
88
А120з
10,1960
97
Сг20з
15,2020
106
Pb
41,4420
89
Ba
27,4720
98
Си
12,7080
107
Sn
23,7400
90
BaO
30,6720
99
Fe
11,1700
108
SO4
19,2132
91
Bi
41,8000
100
Fe2O3
15,9700
109
Sr
17,5260
92
Ca
8,0160
101
Mg
4,8640
110
Ti
9,5800
93
CaO
11,2160
102
MgO
8,0640
111
TiO2
15,9800
94
Cd
22,4820
103
Мп
10,9880
112
Zn
13,0760
95
Co
11,7880
104
МпО
14,1880
ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Гравиметрическим анализом называется метод количественного анализа, основанный на точном измерении массы определяемого вещества или его составных частей, выделенных в виде соединений точно известного постоянного состава. Методы гравиметрического анализа делятся на несколько групп:
МетодПринцип метода
Выделения определяемую составную часть выделяют в свободном состоянии и взвешивают
Осаждения определяемую составную часть осаждают в виде малорастворимого соединения определенного состава. Осадок промывают, прокаливают и взвешивают
Отгонкн определяемуюсоставную часть превращают
в летучее соединение и отгоняют при нагревании
Соединение, в виде которого осаждается определяемый элемент, называется осаждаемой формой, а соединение, в виде которого взвешивается определяемое вещество, — весовой формой.
Правила осаждения
Кристаллические осадки осаждают из горячих разбавленных растворов медленным прибавлением разбавленного раствора реактива-осадителя при постоянном перемешивании. Полученную суспензию оставляют отстаиваться на несколько часов на кипящей водяной бане для созревания осадка, а затем фильтруют.
Аморфные осадки осаждают из горячих концентрированных растворов быстрым прибавлением концентрированного раствора реактива- осадителя при постоянном перемешивании. Полученную суспензию разбавляют горячей водой (100—150 мл) и тотчас фильтруют.
Фильтрование, промывание и прокаливание осадков
Осадки фильтруют через бумажные фильтры (табл. 112), а в случае необходимости — через фильтрующие тигли или воронки с пористым дном (табл. 113).
Таблица 112. Типы фильтров, используемых в химических лабораториях
Тип фильтра
Размер пор, нм
Применение
Зольные
8—10
Для синтетических работ
Желтая лента
8—10
Для анализа масел
Красная лента
8—10
Для фильтрования аморфных осадков
Белая лента
3-5
Для фильтрования кристаллических осадков
Синяя лента
1—2,5
Для фильтрования мелкозернистых осадков
Таблица 113. Фильтрующие тигли и воронки с пористыми стеклянными фильтрами
№ воронки
Размер пор, им
Применение
1
100
Для фильтрования крупнозернистых кристаллических осадков
2
50
Для фильтрования кристаллических осадков
3
25
Для фильтрования аморфных осадков
4
10
Для фильтрования мелкокристаллических осадков
Осадки промывают 4—5 раз небольшими порциями промывной жидкости. В качестве последней порции обычно используют 0,5%-ный раствор реактива-осадителя. Промывка аморфных осадков водой недопустима из-за возможности их пептизации (переход аморфного осадка в коллоидный раствор, частицы которого проходят через поры бумажного фильтра). Их промывают 1%-ным раствором нитрата или хлорида аммония, нейтрализованного аммиаком (по метилоранжу). При
переосаждении отфильтрованный осадок растворяют в небольшом объеме подходящего растворителя, разбавляют водой и вновь осаждают тем же самым реактивом-осадителем (трехкратное переосаждение позволяет получить химически чистый осадок вещества).
Прокаливание осадка проводят в муфельной печи, снабженной терморегулятором и термопарой, соединенной с пирометрическим милливольтметром. При их отсутствии температуру печи можно визуально контролировать, пользуясь следующими данными:
Цвет свечения внутренней полости печиПриблизитель
ная темпера-тура печи, °C
Начало красного каления 500
Каление: темно-красное 700
вишнево-красное.900
ярко-красное 1000
желтое 1100
ослепительно-белое 1500
Расчеты в гравиметрическом анализе
Расчет навески анализируемого вещества g:
для кристаллических осадков:
х-М -0,5„о*в *,
5>
для аморфных осадков: х-М -0,1 _о-в *
5*
У - ^В.ф
где g — навеска пробы, г; х — количество молекул определяемого вещества; у — количество молекул весовой формы; М0.в — молекулярная масса определяемого вещества; Мв.ф — молекулярная масса весовой формы.
Расчет объема раствора реактива-осадителя V:
_ ^^^ МВ.Ф • g - Ю0у-М -C-d ’
где g — навеска вещества, г; С — концентрация растворителя, d — плотность раствора реактива-осадителя, г/см3.
Расчет результатов анализа (%):
Р • F * 100х= ,
g
где Р — масса весовой формы, г; F — фактор гравиметрического анализа (см. табл. 114); g—масса навески, г.
Примеры расчетов навесок.
Рассчитать навеску мрамора, необходимую для определения кальция в виде СаО.
Таблица 114. Гравиметрические факторы наиболее распространенных ионовПродолжение табл. 114
Ион
Определяемое вещество
Весовая форма
Фактор
Ион
Определяемое вещество
Весовая форма
Фактор
А^
Ag
AgBr
0,5745
so3
BaSO4
0,3430
AgCl
0,7526
Cd*
Cd
CdO
0,8754
Ай2О
Ag
1,0742
cr
Cl
AgCl Co2P2O,
0,2474
А13+
А1
A12O3
0,5293
Co*
Со
0,4039
aipo4
0,2212
Cr*
Сг20з
Cr
1,4616
AIA
Al
1,8895
Cr
BaCrO4
0,2053
А1РО4
Al
4,5199
СгО4
BaCrO4
0,4579
Ва2+
Ва
BaCrO4
0,5421
Сг2О7
BaCrO4
0,4263
BaSO4
0,5884
Cu*
Си
CuO
0,7989
ВаС12
BaSO4
0,8923
СиО
Си
1,2518
ВаО
BaSO4
0,6569
Fe*
Fe
Fe2Og
0,6994
Bi3+
Bi
Bi2O3
0,8970
FeO
Fe
1,2865
Вг-
Вг
AgBr
0,4255
Fe2O3
Fe
1,4297
с*
С
BaCO3
0,0609
Fe3O4
Fe
1,3820
со2
BaCOg
0,2230
FeCOg
FeO
1,6126
СаСОз
0,4397
H+
H
H2O
0,1119
СО|”
0,3041
Hg*
Hg
HgCl2
0,7388
Са2+
Mg2+
Са
СаО СаСОз
MgO Mg MgCO3 • СаСОз
CaCOg CaC2O4-H2O
CaO Ca CaO
MgNH4PO4 • 6H2O MgNH4PO4 • 6H2O
MgO
0,4004 0,2743 0,7147 1,3990 1,7850
0,1643 0,0991 4,5747
HA
K+
HgO Hg2o HBr HI HNO3 H3PO4 H2so4 к
Hg Hg AgBr Agl HNO3-(C2nHleN4) нитрон Mg2P 2Oj BaSO4
KC1
K2SO4 Mg2P2O, Mg2P2O2 Mg2P2O7
SiO2 SiO2
1,0798 1,0399 0,4309 0,5448 0,1679 0,8806 0,4202 0,5245 0,4489 0,2184 0,3622 0,7576 0,4674 1,2663
Мп+
MgSiOg Mg2SiO4 MgSO4
Mn MnO MnO2
MgO MgO BaSO4
Mn2P2O, Mn Mn
2,4905 1,7453 0,5157 0,3871 1,2912
1,5825
Mg*
Si*
Mg MgO MgCO3 Si stor
KMnO4
Mn
2,8776
Sn*
H2SiOg
SiO2
1,2998
MnCO3
Mn
2,0923
Sn
SnO
1,1348
Na+
Na
NaCl
0,6485
Sn
SnO2
0,7876
Na2SO4
0,3237
SnO
SnO2
0,8938
Ni*
Ni
Диметилглиоксимат
0,2032
Sr*
SnCl4
Sn
2,1948
NiO
0,7858
Sr
SrC2O4 ■ H2O
0,4524
NiO
Ni
1,2726
Sr
SrSO4
0,4770
Р
P
Mg,P2O,
0,2782
SrO
Sr
1,1830
P2O5
P
2,2914
SrCO3
SrSO4
0,8037
P
1,7748
Zn*
Zn
ZnO
0,8034
*^аз(^4)2
P2O3
2,1852
Zn
2П2Р2О7
0,4291
Pb2+
Pb
PbCrO4
0,6411
Zn
Zn(OH)2
0,6578
Pb
PbSO4
0,6832
ZnCl2
ZnO
1,6758
PbO
Pb
1,0772
PbO2
Pb
1,1544
PbCOg
Pb
1,2896
Pb3O4
Pb
1,1030
Уравнения реакции, протекающих при анализе:
S
s H,S H2SO3 H2SO4
BaSO4
BaSO4
0,1374
0,1460
CaCO3 + 2H+
-* Ca2+ + H2O + CO2 f
BaSO4
BaSO4
0,3517
0,4202
Ca* + H2C2O4 -* CaC2O4 + 2H*
so2
BaSO4
0,2745
СаС2О4 -* CaO + СО f + СО2 f
, t. e. CaCO3 -* Ca2+ CaC2O4 -* CaO
^о.в = ^Сасо, “ ЮО ,09; х— 1;^==^0-56,08; 9=1;
g =g =I ■ 100,09-0,51 • 56,08I ■ 100,09-0,51 • 56,08= 0,8924 г.= 0,8924 г.
g =
g =
I ■ 100,09-0,5
1 • 56,08
I ■ 100,09-0,5
1 • 56,08
= 0,8924 г.
= 0,8924 г.
Рассчитать навеску Fe(NO3)3-6H3O, необходимую для определения железа в виде Fe2O3.
Уравнения реакций, протекающих при анализе:
Fe3*+3OH- -* Fe(OH)3
2Fe(OH)3-U Fe2O3 + 3H20, т. e. 2Fe(NO3)3 -* 2Fe(OH)3 -> F2O3^o-B = ^FetNOh-eH.O = 349,95; мв ф = AtpeA = 159,69;
x=2;x=2;y=Uy=U2 * 349,95 * 0,11 • 159,692 * 349,95 * 0,11 • 159,69= 0,4383 r.= 0,4383 r.
x=2;
x=2;
y=U
y=U
2 * 349,95 * 0,1
1 • 159,69
2 * 349,95 * 0,1
1 • 159,69
= 0,4383 r.
= 0,4383 r.
Факторы гравиметрического анализа
Фактор в гравиметрическом анализе — это отношение молекулярной массы определяемого вещества к молекулярной массе весовой формы: F = Л4о.в/Мв.ф.
РАЗДЕТ! 7
АНАЛИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Качественный элементный анализ
Задачей качественного элементного анализа является качественное определение элементов, входящих в состав органических соединений.
Для обнаружения углерода (С) и водорода (Н) органическое вещество сжигают в пробирке с газоотводной трубкой. В пробирку помещают небольшое количество сульфата меди. При сгорании органического соединения углерод, входящий в его состав, образует углекислый газ, а водород — воду. Углекислый газ легко обнаружить пропусканием его через известковую воду (помутнение), а воду определяют по посинению сульфата меди.
Для обнаружения азота органическое вещество сплавляют с металлическим натрием. Образовавшийся цианид натрия легко определить по ярко-синей окраске берлинской лазури — конечного продукта реакций:
182
Na + C + N -> NaCN
2NaCN + FeSO4 Fe(CN)2 + Na2SO4
2NaCN + Fe(CN)2 Na4 [Fe(CN)e]
3Na4 [Fe(CN)6] + 4FeCl3 Fe4 [Fe(CN)6]3 + 12NaClберлинская лазурь
Серу определяют сплавлением органического вещества с металлическим натрием. Образовавшийся сульфид натрия обнаруживают в виде сульфида свинца:
2Na + S -> Na2S
Na2S + (СН3СОО)2 Pb -> PbS + 2CH3COONa
Галогены, открывают реакцией Бейльштейна: при прокаливании в пламени горелки медной проволоки или пластинки, на которую нанесено органическое вещество, содержащее галоген, пламя окрашивается в интенсивно зеленый цвет.
Количественный элементный анализ
Количественный элементный анализ устанавливает количественное (процентное) содержание элементов в анализируемом веществе. Зная количественный состав органического соединения, можно установить его простейшую формулу.
Определение углерода и водорода методом Либиха—Прегля заключается в количественном разложении органического вещества до углекислого газа и воды, которые затем определяют количественно. Определение углерода и водорода всегда проводят совместно (из одной навески) в установке, схема которой изображена на рис. 4. Точно взвешенную навеску вещества (4—8 мг) помещают в платиновую лодочку или кварцевую пробирку и сжигают в кварцевой трубке, через которую пропускают с постоянной скоростью кислород. Трубку («зону окисления») нагревают электрической печью (800—900° С), а вещества сжигают обычно иа газовой горелке. За кварцевой трубкой размещают аппараты с поглотителями: для воды — перхлорат магния (ангидрон),
Рис. 4. Схема установки для определения углерода и водорода:
; — трубка для очистки кислорода, 2, 5 — электрические печи, 3 — змеевик, 4 — поглотители, б — кварцевая трубка для сожжения, 7 ~ поглотительный аппарат для воды. 8— поглотительный аппарат для оксидов азота, 9 — поглотительный аппарат для COi, 10—аспяратор
Рис. 5. Схема установки для определения азота методом Дюма—Прегля:
/ — микроазотометр, 2 — груша с раствором гидроксида ка* лия, 3 —кран с нарезкой, 4 — электрическая печь, 5 — кварцевая трубка для сожжения, б — Z-образная трубка, 7 — аппарат Киппа
для углекислого газа — гидроксид натрия на асбесте (аскарит). Количество воды и углекислого газа определяют по разности весов до сожжения и после сожжения. Зная количество поглощенных воды и углекислого газа, рассчитывают процентное содержание С и Н по формулам:
_ а - 0,2727 100 _ 6 • 0,1119 • 100 ~ g ’ ” g
где g — навеска вещества, мг; а — количество найденного СО2, мг; b — количество найденной Н2О, мг; 0,2727 — фактор для С/СО2; 0,1119 — фактор для Н2/Н2О.
Определение азота методом. Дюма—Прегля основано на сожжении органического вещества, смешанного с оксидом меди, в атмосфере углекислого газа. Углекислый газ пропускают через сожигательную трубку (из кварца) перед анализом (для вытеснения из нее воздуха) и после сожжения вещества — для вытеснения из трубки продуктов сгорания: азота, оксидов азота, воды и диоксида углерода. Источником углекислого газа может быть аппарат Киппа или газовый баллон (в любом случае газ должен быть лишен даже следов воздуха!). Часть сожигательной трубки имеет постоянное наполнение: слой оксида меди, слой восстановленной меди (для восстановления оксидов азота в азот), затем опять слой оксида меди.
Анализ проводят на приборе (рис. 5) следующим образом. Точно взвешенную навеску вещества (3—4 мг), смешанную с порошкообразным оксидом меди, помещают в сожигательную трубку (рядом с постоянным наполнением). Воздух из трубки вытесняют углекислым газом до появления микропузырьков в азотометре, который заполнен 50%-ным раствором гидроксида калия. Затем зону постоянного наполнения нагревают до 600—650° С электрической печью, а навеску сжигают при температуре 700—750° С (в электрической печи или газовой горелкой). Сжигание проводят в атмосфере углекислого газа 184
при закрытом кране на аппарате Киппа (или баллоне).
После сожжения продукты сгорания медленно вытесняют током углекислого газа в азотометр со скоростью не более одного пузырька в секунду. Вытеснение заканчивают с появлением микропузырьков в азотометре. Содержание азота (х, %) находят по формулеh ;
т • V • 100П
х = »I й я
8
где т — масса 1 мл азота при данных условиях, мг
(табл. 115); V — объем азота в азотометре, мл; g— на- Рис. 6. Кол- веска вещества, мг.ба Кьельда-
Определение азота методом Кьельдаля основано на ля разложении органического вещества, при котором уг
лерод окисляется до СО2, а азот превращается в МНз- В колбу Кьельдаля (рис. 6) помещают точно взвешенную навеску вещества и добавляют катализатор — смесь сульфата калия, немного медного купороса и глюкозы. Затем в колбу приливают небольшое количество концентрированной серной кислоты и колбу нагревают до кипения. Когда содержимое колбы начнет темнеть, добавляют пероксид водорода (для ускорения процесса разложения вещества). Смесь греют до полного обесцвечивания, а затем, предварительно разбавив ее небольшим количеством воды, переносят количественно в колбу для перегонки, в которую добавляют раствор гидроксида калия. После этого отгоняют аммиак, улавливая его точно отмеренным количеством 0,1 н. серной кислоты. Добавив в колбу с серной кислотой несколько капель индикатора (метиловый красный), смесь титруют раствором 0,1 н. щелочи до появления оранжево-желтого окрашивания. Содержание азота (х, %) вычисляют по формуле
0,014 • (К • Nv • VHiSo4 — К • Nt- yNa0H • 100 х ----- ,
Где К — коэффициент поправки; Nt — нормальность; V — объем, мл;Где К — коэффициент поправки; Nt — нормальность; V — объем, мл;g
Где К — коэффициент поправки; Nt — нормальность; V — объем, мл;
Где К — коэффициент поправки; Nt — нормальность; V — объем, мл;
g — навеска, г.
Рис. 7. Колба Для определения серы и галогенов по Ше- нигеруРис. 7. Колба Для определения серы и галогенов по Ше- нигеруОпределение серы и галогенов по Шенигеру. Точно взвешенную навеску вещества (5—8 мг), завернутую предварительно в обеззоленный фильтр, укрепляют в платиновой проволочке, впаянной в стеклянную палочку. Эта палочка укреплена в пробке для колбы (рис. 7). Фильтр с завернутой в него навеской вещества поджигают и сразу же вносят в колбу, предварительно наполненную кислородом, и плотно закрывают ее пробкой. Продукты сгорания поглощают водой с добавлением пероксида водорода (для полного окисления продуктов реакции). При определении галогенов полученный раствор подкисляют азотной кислотой (pH 2,5) и титруют раствором нитрата ртути в присутствии индикатора (дифенилкарбазон) до появления сиреневой окраски.
Рис. 7. Колба Для определения серы и галогенов по Ше- нигеру
Рис. 7. Колба Для определения серы и галогенов по Ше- нигеру
Титр раствора нитрата ртути устанавливают с помощью 0,01 н. раствора хлорида калия. Для этого в колбу помещают 50 мл дистиллированной воды, 10 мл 0,2 н. раствора гидроксида натрия, необходимое для создания нужного pH (2,5) количество 0,5 н. раствора азотной кислоты, 5 мл 0,01 н. раствора хлорида калия (из микробюретки) и при размешивании титруют раствором нитрата ртути в присутствии дифе- иилкарбазона до появления сиреневой окраски. Титр раствора Т рассчитывают по формуле
*Hg(N0,),У2-Ю00 ’
где Мг — нормальность раствора КС1; Vx — объем раствора KCI, взятый для титрования, мл; Еаэквивалент С1, равный 35,46; У2 — объем раствора Hg(NO3)2, пошедший на титрование раствора КС1, мл.
Содержание галогенов (х, %) рассчитывают по формуле
Т(У —yj • 100 • 1000к= »
g
где Т — титр раствора Hg(NOs)2, выраженный в граммах галогена; V и Уг — объемы раствора Hg(NO3)2, израсходованные на титрование навески и в холостом опыте, мл; g — навеска вещества, мг.
Для определения серы продукты сгорания титруют сантимоляр- ным раствором перхлората бария Ва(С1О4)2 в присутствии индикатора торона (pH раствора 4,5). Содержание серы (х, %) рассчитывают по формуле
Т ■ у. 100- 1000
X = г
g
где V — объем раствора Ва(С1О4)2, мл; Т — титр раствора Ва(С1О4)2; g — навеска вещества, мг.
Титр раствора перхлората бария устанавливают с помощью 0,01 н. раствора серной кислоты. С этой целью в колбу вливают 5 мл дистиллированной воды, 40 мл спирта и добавляют из бюретки 5 мл 0,01 н. раствора серной кислоты. Быстро титруют раствором перхлората бария в присутствии индикатора торона (3 капли) до перехода желтой окраски в розовую. Титр рассчитывают по формуле
т - ^1 ' ^i • £Ва (СЮ.),^ , IQQQ
где V, — объем раствора H2SO4, взятый на титрование, мл; N, — нормальность раствора H2SO4; Е — эквивалент серы, равный 16; V2 — объем раствора Ва(С1О4)2, пошедший на титрование, мл.
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙАнализ спиртов и фенолов
Спирты и фенолы удобно анализировать методом, основанным на определении активного водорода. Активный водород — это водородные атомы, которые связаны с ненасыщенными углеродными атомами или с атомами кислорода, азота или серы. Активный водород достаточно подвижен, и для его определения используют реакцию с реактивом Гриньяра (1) или алюмогидридом лития (г):
R-OH + CH3Mgl — СН4 + ROMgl (1) 4R-OH + L1AIH4 — 4Н2 + LiOR + A 1(OR)3 (2)
Чаще используют реакцию (1), при которой измеряют объем выделив
шегося метана.
Прибор для определения активного водорода изображен на рис. 8.
Точно взвешенную навеску вещества в лодочке или ампуле помещают в отросток 3 реакционного сосуда 5. Туда же добавляют пипеткой 3,5 мл аиизола (или ксилола). Когда вещество растворится, воздух из сосуда вытесняют током азота и во второй отросток 4 пипеткой вносят 10 мл
раствора метилмагнийиодида. Реакционный сосуд соединяют с газовой бюреткой 2 отрезком трубки из вакуумной резины и открывают двухходовой кран 7. Открыв кран 6, через реакционный сосуд в течение нескольких минут пропускают ток азота. Затем кран 6 закрывают, а реакционный сосуд помещают в водяную баню (комнатной температуры). Через 10 мин, осторожно поднимая напорный резервуар 8 с дибутилфталатом, одновременно открывают кран 7, чтобы полностью заполнить всю бюретку 2 дибутилфталатом. Резервуар опускают, а кран 7 поворачивают таким образом, чтобы бюретка была соединена с реакционным сосудом. Покачивая его, смешивают растворы в двух отростках. При этом начинает выделяться газ. Через несколько минут уравновешивают уровни дибутилфталата в бюретке и в напорном резервуаре и отмечают объем собранного газа, температуру и барометрическое давление. Объем газа приводят к нормальным условиям. Содержание водорода (х, %) вычисляют по формуле
1,008 • 100 • V„ . , И,х =:—I= 4,5 •
22,43-gg
V • 273 (Р —...,, .
где v„ = * (К —объем газа (л)
Рис. 8. Прибор для определения активного водорода:Рис. 8. Прибор для определения активного водорода:/ — предохранительная стеклян-ная трубка. 2 — микробюретка,3 —отросток для определяемоговещества. 4 — отросток для ре-актива Гриньяра, 5 — реакцион-ный сосуд. 6. 7 — краиы. 3— на-порный резервуар с дибутил-фталатом/ — предохранительная стеклян-ная трубка. 2 — микробюретка,3 —отросток для определяемоговещества. 4 — отросток для ре-актива Гриньяра, 5 — реакцион-ный сосуд. 6. 7 — краиы. 3— на-порный резервуар с дибутил-фталатом0(273-Ю
Рис. 8. Прибор для определения активного водорода:
Рис. 8. Прибор для определения активного водорода:
/ — предохранительная стеклян-ная трубка. 2 — микробюретка,3 —отросток для определяемоговещества. 4 — отросток для ре-актива Гриньяра, 5 — реакцион-ный сосуд. 6. 7 — краиы. 3— на-порный резервуар с дибутил-фталатом
/ — предохранительная стеклян-ная трубка. 2 — микробюретка,3 —отросток для определяемоговещества. 4 — отросток для ре-актива Гриньяра, 5 — реакцион-ный сосуд. 6. 7 — краиы. 3— на-порный резервуар с дибутил-фталатом
при определенной температуре и давлении Р\ W — давление водяного пара при температуре /, °C); g — навеска вещества, мг.
Количество атомов водорода (х) в молекуле вычисляют по формуле
Х 22,43-8 ’
где М — молекулярная масса анализируемого вещества.
Анализ карбонильных соединений (альдегидов и кетонов)
Для анализа карбонильных соединений широко используют реакцию оксидирования соляно-кислым гидроксиламином:
R—СО—R + Н2М—ОН ■ НС1 -> R—С (R)=N—ОН + НС1 + Н2О Этим методом можно определять содержание карбонильной группы в альдегидах, кетонах, альдозах, эфирах кетокислот и хинонах.
В коническую колбу с притертой пробкой вливают предварительно нейтрализованные 0,1 н. раствором щелочи (индикатор — бромфенол синий) 50 мл 1 н. раствора соляно-кислого гидроксиламина, добавляют еще 4 капли того же индикатора и взвешивают. Вносят навеску исследуемого вещества (1—2 г), перемешивают, закрывают пробкой и снова взвешивают. По разности рассчитывают навеску вещества, взятого для анализа. В зависимости от строения вещества колбу или оставляют стоять некоторое время (0,5—2 ч) при комнатной температуре, или присоединяют к ней воздушный холодильник и нагревают на водяной бане. Выделившуюся кислоту титруют 1 н. раствором гидроксида натрия. Переход окраски — от желто-зеленой к сине-фиолетовой. Содержание карбонилсодержащего вещества (х, %) вычисляют по формуле
V - К • С - 100х=>
g
где V — объем 1 н. раствора NaOH, мл; К — коэффициент поправки для 1 н. раствора NaOH; С — количество карбонилсодержащего соединения, соответствующее 1 мл точно 1 н. раствора NaOH, г; g— навеска вещества, г.
Анализ карбоновых кислот и их производных
Для органических карбоновых кислот общим методом количественного определения является ацидиметрическое титрование.
В коническую колбу вместимостью 150—200 мл с притертой пробкой вливают 25—30 мл воды и помещают навеску вещества. Полученный раствор титруют 1 н. раствором гидроксида натрия (калия) в присутствии фенолфталеина до появления слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение нескольких секунд. Содержание карбоновой кислоты (х, %) вычисляют по формуле
к • К • С • 100
х =>
g
где V — объем 1 н. раствора NaOH(KOH), затраченный на титрование, мл; К — коэффициент поправки для 1 н. раствора NaOH; С — количество карбоновой кислоты, соответствующее 1 мл точно 1 н. раствора NaOH(KOH), г; g — навеска кислоты, г.
Количественное определение карбоновых кислот можно проводить также по методу определения активного водорода.
Анализ первичных и вторичных аминов
Количественное определение первичных и вторичных аминов можно проводить методом ацилирования;
R—NH2 Л- (СН3СО)2 О -* RNHCOCH3 + СН3СООН
RaNH + (СН3СО)2О -- R2NCOCH3 + СН3СООН
Простейшим методом является титрование выделившейся уксусной кислоты. В качестве растворителя используют пиридин, позволяющий довести реакцию до конца. В качестве титранта применяют 0,5 н. спиртовой раствор гидроксида калия. Первичные ароматические амины можно количественно определять методом диазотирования. В качестве титрованного раствора применяют раствор нитрита натрия. Конец диазотирования определяют по иодкрахмальной бумаге (индикатор). Реакция протекает по схеме
Ar — NH2 + NaNO3 + 2НС1^ [ArN^] • СГ + 2Н2О + NaCI
Таблица 115. Удельный вес сухого азота
Обозначения: Р— давление, кПа (мм рт. ст.); t — температура, °C.
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
97 (728)
1,136
1,132
1,128
1,124
1,120
1,116
1,112
1,109
1,105
1,101
1,097
97,3 (730)
1,139
1,135
1,131
1,127
1,123
1,119
1,115
1,112
1,108
1,104
1,100
97,6 (732)
1,142
1,138
1,134
1,130
1,126
1,122
1,118
1,115
1,111
1,107
1,103
97,8 (734)
1,145
1,141
1,137
1,133
1,129
1,125
1,121
1,118
1,114
1,110
1,105
98,1(736)
1,148
1,144
1,146
1,136
1,132
1,128
1,125
1,121
1,117
1,113
1,109
98,4 (738)
1,151
1,147
1,143
1,139
1,135
1,131
1,128
1,124
1,120
1,116
1,112
98,6 (740)
1,154
1,150
1,146
1,142
1,138
1,135
1,131
1,127
1,123
1,119
1,115
98,9 (742)
1,157
1,153
1,149
1,145
1,141
1,138
1,134
1,130
1,126
1,122
1,118
99,2 (744)
1,160
1,156
1,152
1,149
1,145
1,141
1,137
1,133
1,129
1,125
1,121
99,4 (746)
1,164
1,160
1,156
1,152
1,148
1,144
1,140
1,136
1,132
1,128
1,124
99,7 (748)
1,167
1,163
1,159
1,155
1,151
1,147
1,143
1,139
1,135
1,131
1,128
100,0 (750)
1,170
1,166
1,162
1,158
1,154
1,150
1,146
1,142
1,138
1,141
1,134
1,131
100,2(752)
1,173
1,169
1,165
1,161
1,157
1,153
1,149
1,145
1,137
1,134
100,5(754)
1,176
1,172
1,168
1,164
1,160
1,156
1,152
1,148
1,144
1,140
1,137
100,8 (756)
1,179
1,175
1,171
1,167
1,163
1,159
1,155
1,151
1,147
1,143
1,140
101,0 (758)
1,182
1,178
1,174
1,170
1,166
1,162
1,158
1,154
1,150
1,146
1,143
101,3 (760)
1,185
1,181
1,177
1,173
1,169
1,165
1,161
1,157
1,153
1,149
1,146
101,6(762)
1,189
1,184
1,180
1,176
1,172
1,168
1,164
1,160
1,156
1,152
1,149
РАЗДЕЛ 8
ТЕХНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Технический анализ — раздел аналитической химии, объединяющий химические, физико-химические и физико-механические методы испытания исходного сырья, промежуточных продуктов и готовой продукции, включая контроль хода технологического процесса. Для выполнения анализа отбирают среднюю пробу вещества или реакционной массы и проводят ее испытание в соответствии с ГОСТом, ТУ и другими нормативными документами.
Аналитический контроль на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности осуществляется цеховыми лабораториями, центральной заводской лабораторией и отделом технического контроля. Виды технического анализа сырья и готовой продукции различаются в зависимости от его назначения:
маркировочный: позволяет отнести данную продукцию к тому или иному сорту;
контрольный: используется для определения соответствия качества продукции требованиям Государственного стандарта;
арбитражный: выполняется при предъявлении заводу-изготовителю рекламации со стороны потребителя; проводится в лаборатории незаинтересованной стороны.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ, РЕГЛАМЕНТИРУЮЩАЯКАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ
Методы испытаний изложены в государственных общесоюзных стандартах (ГОСТ), технических условиях (ТУ) и других нормативных документах (табл. 116).
Таблица 116. Техническая документация, регламеититующая качество продукции
Название документации
Кто утверждает
полное
сокращенное
Государственный общесоюз-
ГОСТ
Комитет стандартов, мер и
ный стандарт
Отраслевой стандарт
ОСТ
измерительных приборов Совета
Министров СССР
Министр или его заместители
Республиканский стандарт
PCT
Совет Министров республики
Стандарт предприятия
СТП
Директор предприятия
Ведомственные технические
ТУ
Министерство-изготовитель
условия
Временные технические уело-
ВТУ
продукции
Министерство-изготовитель
ВИЯ
Разовые технические условия
РТУ
продукции
Директор предприятия
ГОСТы создаются на ответственные виды продукции и имеют силу закона для всех предприятий СССР. Остальные стандарты имеют более 190
ограниченное применение. Так, ОСТы действуют только в пределах данной отрасли промышленности. РСТ имеет силу закона иа территории данной союзной республики, а СТП устанавливаются иа продукцию, передаваемую из цеха в цех одного предприятия. ТУ утверждаются иа меиее ответственные виды продукции (иа более или меиее длительный срок). ВТУ утверждаются, как правило, сроком иа одни год на новые виды продукции, а также на продукцию, вырабатываемую по новой или значительно изменеииой технологии. По истечении срока действия их заменяют иа постоянные ТУ. РТУ утверждают обычно на одну партию (чаще — опытную) продукции.
Структура Государственн ых стандартов
Государственные стандарты, а также ОСТ, РСТ, СТП, ТУ, ВТУ и РТУ имеют единую структуру.
Индекс стандарта состоит из двух групп цифр, разделенных тире: первая группа обозначает регистрационный номер стандарта, а вторая — последние две цифры года утверждения стандарта. Например, ГОСТ 3584—73 означает: 3584 — регистрационный иомер стандарта, 73 — год его утверждения. Индекс ОСТа состоит из четырех групп цифр, разделенных тире: первая группа представляет собой условный номер министерства-изготовителя, вторая — условный номер главка, третья — регистрационный номер и последняя — год утверждения. В РСТ первая и вторая группы цифр заменены сокращенным названием союзной республики.
Название стандарта и служебные отметки приводятся иа русском и английском языках. В этом же разделе указан срок действия стандарта.
Вводная часть: приводится определение стандартизуемого продукта, указывается область его применения и токсичные свойства.
Первый раздел стандарта содержит технические требования к продукции: марки (сорта) продукции, показатели качества и нормы (отдельно для каждой марки).
Методы испытаний. Во втором разделе приводятся правила отбора проб и методы контроля. В тех случаях, когда существуют специальные ГОСТы на методы испытаний качества продукции по тому или иному показателю, в этом разделе даются ссылки иа соответствующие стандарты.
Упаковка, маркировка, хранение. В заключительном (третьем) разделе стандарта указываются способ упаковки, вид маркировки, условия отгрузки потребителю и хранения готовой продукции. В необходимых случаях указывается также гарантийный срок хранения продукции.
Кроме ГОСТов иа химическую продукцию существуют специализированные стандарты иа методы испытания химической продукции, а также стандарты на приготовление растворов индикаторов, некоторых буферных растворов, растворов для колориметрического и нефелометрического анализа и ряд других.
Каждый стандарт пересматривается раз в пять лет. При этом его
порядковый номер не меняется, но изменяется последняя группа цифр. Поэтому, отыскивая стандарты в библиотеке, необходимо обращать внимание на первую группу цифр, составляющих их номер.
Государственная аттестация промышленной продукции
Аттестация промышленной продукции — средство повышения качества изделий и совершенствования технологии производства. Аттестация промышленной продукции производится министерствами и ведомствами СССР и союзных республик в соответствии с директивными документами Госстандарта СССР, ГКНТ СССР и Госплана СССР по трем категориям качества:
КатегорияТребования к качеству продукцииАттестационная
оценка
Высшая
Показатели технического уровня и ка
Присвоить государст
Первая
чества превосходят лучшие отечественные и зарубежные достижения или соответствуют им; продукция обеспечивает рост производительности труда, экономию материалов, топлива и электроэнергии; конкурентоспособна на международном рынке
Показатели технического уровня и качества полностью соответствуют требованиям ГОСТов
венный знак качества и надбавку к оптовой цене сроком на 1—2 года
Вторая
Показатели технического уровня и качества не соответствуют современным требованиям; продукция морально устарела
Модернизировать или сиять с производства данную продукцию. Ввести скидки с оптоной цены
Аттестация промышленной продукции осуществляется отраслевой аттестационной комиссией по первой и второй категории качества и государственной аттестационной комиссией — по высшей категории качества.
ОТБОР СРЕДНЕЙ ПРОБЫ
Технические продукты неоднородны по химическому составу. Для получения правильных результатов необходимо подвергнуть анализу среднюю пробу. Средняя проба — небольшое количество анализируемого материала, химический состав которого соответствует среднему химическому составу всей партии материала.
Способы отбора зависят от агрегатного состояния и степени однородности вещества. Для важнейших видов продукции разработаны ГОСТы на способы отбора средней пробы.
Отбор средней пробы газообразных материалов
Средняя проба отбирается с помощью газоотборных трубок из трубопровода или аппарата. Различают несколько видов проб: сред-
яяЯ1 отбирается за данный промежуток времени; периодическая: отбирается через определенные промежутки времени; разовая: однократно отобранная проба; верхняя: отбирается из верхней части аппарата; центральная*, отбирается из центральной части аппарата; нижняя*. отбирается на уровне 1/10 высоты аппарата; сложная: смесь нескольких проб, взятых в разное время из одного и того же аппарата или из разных аппаратов в одно и то же время.
Обычно пробу отбирают в газовые пнпеткн (вместимостью 250— 500 мл). Из аппарата, находящегося под большим давлением, пробу отбирают через редукционный вентиль, понижающий давление газа. Плохая продувка пипетки или подсос воздуха через места соединения пипетки с аппаратом приводит к неправильным результатам анализа.
Отбор средней пробы жидкостей
Среднюю пробу берут с помощью специальных пробоотборников. Методы отбора и количество отбираемой жидкости в каждом конкретном случае определяются требованиями ГОСТов.
Отбор средней пробы твердых веществ
От сыпучих веществ, затаренных в мешки, отбирают первичную пробу с помощью щупов от 5—10% мест материала прокалыванием мешка насквозь. От материала, отгружаемого навалом, пробу берут из нескольких точек, расположенных в шахматном порядке. Из больших партий материалов, отгружаемых навалом, пробу отбирают в процессе его погрузки или выгрузки. При отборе средней пробы кусковых материалов необходимо следить за тем, чтобы соотношение крупных и мелких кусков материала и мелочи в исходном материале и в первичной пробе было одинаковым. Размер первичной пробы прямо пропорционален размеру кусков материала. От металлов первичную пробу берут в виде стружки, полученной сверлением или фрезерованием слитка (прута, детали).
Обработка и разделка первичных проб
Масса первичной пробы определяется природой и характером материала. Для химического анализа в лабораторию направляют пробу массой 150—200 г. Поэтому первичные пробы сокращают методом квартования. Для этого крупнокусочный материал измельчают в лабораторной щековой дробилке до кусочков размерами 8—10 мм. Измельченную массу размалывают в шаровой мельнице. Полученный материал высыпают на лист фанеры и перемешивают его лопатой, насыпая в виде конуса, который слегка расплющивают, нажимая на его вершину листом чистой фанеры. После этого кучу делят на четыре равных сектора. Материал двух противоположных секторов отбирают совком в новую кучу, которую снова квартуют, продолжая процесс до тех пор, пока масса пробы не станет равной 250—500 г. Полученную пробу (называемую аналитической) делят на две равные части.
пересыпают в чистые, хорошо закрывающиеся банки, на которые наклеивают этикетки с указанием названия продукции, номера партии, места отбора пробы, даты и фамилии пробоотборщика. Одну из банок опечатывают сургучной печатью ОТК и передают в архив проб, где она хранится в течение времени, предусмотренного действующим ГОСТом или ТУ на случай арбитражного анализа, а другую отправляют в аналитическую лабораторию.
СИТОВОЙ АНАЛИЗ (ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОНИНЫ ПОМОЛА)
Сущность метода состоит в определении процента материала, оставшегося при его просеве на сите. Номер сетки для сита предусмотрен действующими ГОСТами и ТУ на испытываемую продукцию. Существуют две разновидности метода — мокрый и сухой просев.
Мокрый просев. Навеску испытываемого продукта, взвешенного с точностью до 0,01 г, помещают на сито и промывают струей воды из крана. Образующиеся комочки осторожно раздавливают палочкой. Промывание ведут при постоянном встряхивании до тех пор, пока в воде, вытекающей из сита, не останется частиц продукта. Сито с остатком сушат при 105 °C и взвешивают с точностью до 0,01 г.
Сухой просев. Навеску испытываемого продукта, предварительно просушенного в сушильном шкафу при 105—110° С в течение 1 ч, высыпают на предварительно взвешенное снто. Закрыв сито крышкой, вставляют его в донышко и устанавливают в прибор для механического просеивания. Через? мин после включения прибора его останавливают, высыпают материал, прошедший сквозь сито, и продолжают просев дальше, в течение времени, указанного в ГОСТе. Контрольное про-
Т а блица 117. Характеристика стандартных контрольных сеток для определения тонины помола
№ сетки
Размер отверстия.
Число отверстий иа 1 см*
№ сетки
Размер отверстия.
Число отверстий иа 1 см4
004 К
0,040
20420
0315 К
0,315
445
0045 К
0,045
15252
0355 К
0,355
376
005 К
0,050
13526
04 К
0,400
320
0056 К
0,056
10858
045 К
0,450
237
0063 К
0,063
9428
05 К
0,500
177
0071 К
0,071
6823
056 К
0,560
151
008 К
0,080
5914
063 К
0,630
116
009 К
0,090
4435
07 К
0,700
100
01 К
1,100
3906
08К
0,800
83
0112 К
0,112
2714
09 К
0,900
59
0125 К
0,125
2381
1К
1,000
51
014 К
0,140
1829
1,25 К
1,250
37
016 к
0,160
1482
1,6К
1,600
23
018К
0,180
1109
2,0К
2,000
16
02 К
0,200
980
2,5К
2,500
11
0224 К
0,224
847
025 К
0,250
729
028 К
0,280
566
1
сеивание производят на бумагу вручную при снятом донышке. Процесс считают законченным, когда при просеве в течение 1 мин на бумагу проходит не более 0,05 г испытуемого материала. Затем сито с остатком взвешивают с точностью до 0,01 г и рассчитывают остаток на сите (X, %):
х = (gi — g.>) • 100 ,g
где gL — масса сита с остатком, г; g., — масса пустого сита, г; g — навеска материала, г.
Характеристика сеток приведена в табл. 117.
АНАЛИЗ ГАЗОВ
Газовые смеси анализируют на содержание основных компонентов. Различают природные и промышленные газовые смеси и воздух производственных помещений. К промышленным газам относятся горючие газы, производственные газовые смеси и выхлопные газы.
Анализ газов выполняют путем поглощения отдельных компонентов смеси различными поглотителями, а результаты выражают в виде объемных процентов. Измеренные объемы приводят к нормальным условиям (101,325 кПа, 0°С).
Принцип действия газоанализаторов и правила работы с ними изложены в инструкциях, приложенных к приборам.
Теплоту сгорания, углеводородный и компонентный составы газов определяют по соответствующим ГОСТам.
АНАЛИЗ ГОРНЫХ ПОРОД, МИНЕРАЛОВ И РУД
Горные породы представлены в основном силикатами и карбонатами. Силикаты — соли кремниевых и алюмокремниевых кислот. К группе силикатных пород относятся глины, полевые шпаты, нефелин, кварц, слюды, граниты, гнейсы и другие минералы. К силикатам относятся стекло, портландцемент, бетоны и некоторые другие технические материалы. Главными компонентами карбонатных пород являются карбонаты щелочно-земельных металлов: кальцит СаСО3, магнезит MgCO3, доломит CaCO3-MgCO3 и витерит ВаСО3. Второстепенные компоненты — оксиды и гидроксиды трехвалентного железа, карбонаты двухвалентных железа и марганца, фосфорит Са3(РО«)2 и др.
При анализе горных пород обязательно определяют следующие показатели: влажность, потерю при прокаливании, содержание кремниевых кислот, сумму полуторных оксидов (Ре2О3 + А12О3 + МпО + + ТЮ2) и отдельно оксиды железа, алюминия, кальция и магния.
При анализе силикатов обычно руководствуются стандартами на методы химического анализа глин илн полевого шпата, а при анализе карбонатных пород — стандартами на методы анализа мела и Доломита.
Анализ руд черных и цветных металлов, а также металлургических шлаков производят по схеме анализа горных пород.
В доменных и мартеновских шлаках, а также шлаках электросталеплавильного производства определяют диоксид кремния, оксиды железа, кальция и магния, содержание карбида кальция, свободного и общего углерода. При анализе шлаков необходимо руководствоваться ГОСТами на методы химического анализа руд.
АНАЛИЗ ВОДЫ
В воде хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения нормируются цвет, запах, прозрачность, кислотность, щелочность, сухой остаток, pH, содержание азота, окисляемость (бихроматная и перманганатная), биохимическое потребление кислорода, относительная стабильность, содержание растворенного кислорода, хлоридов, свободного хлора, фосфатов, фторидов и жесткость. В питьевой воде дополнительно нормируется содержание токсичных и радиоактивных веществ. Важнейшим показателем качества воды является жесткость— мера содержания в воде солей кальция и магния. Различают карбонатную, некарбонатиую и общую жесткость. Карбонатная жесткость (Жк) обусловлена содержанием в воде растворенных гидрокарбонатов кальция и магния. Некарбонатная жесткость (Жн) обусловлена содержанием хлоридов и сульфатов кальция и магния. Общая жесткость (Жо) — суммарное содержание всех солей кальция и магния.
В СССР жесткость воды выражают в миллиграмм-эквивалентах на литр. Общую жесткость определяют комплексонометрическим методом, карбонатную—титрованием соляной кислотой в присутствии метилового оранжевого. Для определения общей жесткости пробу воды помещают в коническую колбу, прибавляют 100 мл дистиллированной воды» 5 мл аммиачно-хлоридного буферного раствора с pH 9,5 (приготовление см. в табл. 107) и на кончике шпателя сухую смесь эриохрома черного Т с NaCl (приготовление см. в табл. 112). Содержимое перемешивают и титруют 0,05 н. раствором комплексона III до изменения окраски из винно-красной в синюю. Жо (мг-экв/л) рассчитывают по формуле
N -V - 1000
где N — нормальность раствора комплексона III; Г — объем раствора комплексона III, израсходованного на титрование, мл; К— коэффициент нормальности раствора комплексона III; Уа —объем пробы анализируемой воды, мл.
В зависимости от ожидаемой жесткости определяют объем пробы воды для анализа (Уа):
Объем пробы для определения общей жесткоств воды
Ожидаемая жесткость
(Жо), мг-экв/л .... 0,5—5,0 5,0—10,0 10,0—20,020,0—50,0
Объем пробы (Va), мл .100502510
Определение Ж/ определив объем пробы воды, ее помещают в коническую колбу и прибавляют 2—3 капли метилоранжа. Содержи- 196
мое колбы перемешивают и титруют 0,1 н. раствором соляной кислоты до появления оранжевой окраски. 1 мл 0,1 и. раствора НС1 соответствует 0,1 мг-экв Са2+. Расчет карбонатной жесткости (мг-экв/л) производят по той же формуле, что и для определения Жо. Некарбонатную жесткость определяют по разности Жн = Жо — Жк.
Сухой и плотный остаток определяют выпариванием соответственно фильтрованной и нефильтрованной проб и выражают в миллиграммах остатка на литр воды.
pH воды определяют потенциометрическим методом, щелочность— титрованием пробы раствором НС1, кислотность — титрованием щелочью.
Окисляемость является условным показателем содержания в воде органических и неорганических восстановителей, окисляющихся сильными окислителями (иодат или перманганат калия и т. д.). Окисляемость выражается в миллиграммах кислорода на 1 л воды.
Содержание растворенного кислорода определяют йодометрическим титрованием пробы воды.
Методы химического анализа технологических и сточных вод не тестированы, поэтому при их выполнении необходимо руководствоваться специальными справочниками. В такой воде обычно определяют те же показатели, что и в воде хозяйственно-питьевого назначения, и дополнительно специфические ингредиенты, характерные для анализируемой пробы (например, содержание свинца, цианидов, фенолов и др.).
АНАЛИЗ ЧЕРНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
Анализ этих материалов выполняют из отдельных иавесок. В зависимости от вида металла определяют различные компоненты. Так, в чугунах и углеродистых сталях обязательно определяют содержание углерода методом сожжения пробы в токе кислорода при 1400° С с последующим измерением объема образовавшегося СО2. Соединения серы определяют сожжением пробы в токе кислорода при 1400° С и последующим титрованием образовавшейся сернистой кислоты раствором иода. Марганец определяют персульфат-серебряным методом, а кремний — гравиметрическим или фотоколориметрическим методом. Соединения фосфора определяют фотоколориметрическим методом по синей окраске фосформолибденового комплекса.
В легированных сталях дополнительно определяют никель, хром, ванадий, вольфрам, молибден, алюминий и медь.
Анализ цветных металлов и сплавов также выполняют из отдельных навесок. При анализах руководствуются стандартами на методы химического анализа металлов и сплавов.
АНАЛИЗ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ
Технический анализ твердого топлива (уголь, кокс, торф, горючие сланцы) включает определение влаги, золы, выхода летучих 197
веществ, содержания серы (иногда — фосфора). Качество топлива характеризуется также величиной высшей QB и низшей QH теплот сгорания. Анализ различных видов твердого топлива ведут по соответствующим ГОСТам.
Нефтепродукты подразделяются на три основных класса: топливо жидкое (карбюраторное, дизельное и котельное) и газообразное; смазочные масла и консистентные смазки; нефтепродукты промышленного и бытового назначения.
При анализе жидкого топлива определяют вязкость, фракционный состав, коксуемость, кислотность, механические примеси, содержание влаги, серы, смол, а также температуры застывания и воспламенения. Топливо для карбюраторных двигателей характеризуется величиной октанового числа, дизельное топливо — величиной цетанового числа.
При анализе смазочных масел и консистентных смазок определяют плотность, вязкость, содержание водорастворимых кислот и щелочей, серы, золы, влаги и ряд показателей, характеризующих их эксплуатационные свойства.
Технический анализ нефти и нефтепродуктов промышленного и бытового назначения включает определение плотности, вязкости, температуры застывания, каплепадения, влаги, серы, механических примесей, группового состава и ряд других показателей (с учетом характера нефтепродукта и его применения).
Все эти анализы выполняют по соответствующим стандартам.
АНАЛИЗ В ПРОИЗВОДСТВЕ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
При контроле производства неорганических веществ руководствуются технологическим регламентом производства и действующими стандартами на сырье и готовую продукцию. Так, например, в производстве серной кислоты выполняется анализ сырья, огарка, газов и готовой продукции. Определению подлежат следующие компоненты: сера, полуторные оксиды, оксиды железа, алюминия, мышьяка, кремния, меди, кальция, магния, селена, теллура и углерода; также проверяются влажность и нерастворимый в кислотах остаток. В огарках определяют содержание серы, полуторных оксидов и оксидов железа, алюминия, меди, циика, кальция, магния и кремния. В газах контролируют содержание серного и сернистого ангидридов, кислорода и оксидов мышьяка и селена.
Для большинства неорганических веществ основным показателем качества является содержание основного вещества и примесей. Например, в серной кислоте анализируют содержание моногидрата, прокаленного остатка и оксидов азота, железа, мышьяка, меди и свинца.
АНАЛИЗ В ПРОИЗВОДСТВЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
При контроле производства органических веществ руководствуются технологическим регламентом производства и действующей нормативно-технической документацией на сырье и готовую продукцию.
Для большинства органических веществ определяют содержание
основного вещества, содержание примесей, температуру плавления (кристаллизации) или кипения; для жидких веществ—плотность, показатель преломления.
Ниже приведены некоторые специфические методики, используемые в техническом анализе органических веществ.
Определение кислотного числа
Кислотным числом (К. Ч.) называется количество миллиграммов гидроксида калия, необходимое для нейтрализации свободных кислот, содержащихся в 1г анализируемого вещества:
R—СООН + КОН -* R—СООК + Н2О
Кислотное число определяют для жиров, масел, смол и некоторых других органических продуктов, содержащих примеси кислотного характера.
Навеску исследуемого вещества 1—5 г, взятую с точностью до 0,0002 г, растворяют в 50 мл смеси этилового спирта и эфира в соотношении 1:1. Для некоторых продуктов в качестве растворителя можно использовать и чистый этиловый спирт. Растворитель предварительно нейтрализуют 0,1 н. раствором КОН. Если вещество не растворяется при комнатной температуре, то его нагревают в колбе, снабженной обратным холодильником, на водяной бане. К полученному раствору добавляют 1 мл раствора фенолфталеина и титруют 0,1 н. раствором КОН до появления слабо-розового окрашивания (не исчезающего в течение 30 с). Кислотное число (К- Ч.) вычисляют по формуле
к ч._ V-7- 1000g
где V — объем 0,1 н. раствора КОН, израсходованный на титрование пробы, мл; Т — титр раствора КОН, г/мл; g — навеска исследуемого продукта, г.
Определение эфирного числа и числа омыления
Количественное определение эфиров основано на их омылении (гидролитическом расщеплении) при действии щелочей:
R—COOR' + КОН ^ R—COOK + R'OH
Эфирное число соответствует количеству миллиграммов едкого кали, необходимого для омыления эфиров, содержащихся в 1 г анализируемого вещества. Число омыления (Ч. О.) соответствует количеству миллиграммов КОН, необходимому для нейтрализации свободных кислот и омыления эфиров, содержащихся в 1 г анализируемого вещества. Число омыления равно сумме кислотного и эфирного чисел.
Для определения числа омыления навеску вещества 1—2 г, взятую с точностью до 0,0002 г, помещают в колбу на 250 мл и добавляют 25 мл 0,5 н. спиртового раствора едкого кали. К колбе присоединяют обратный холодильник и кипятят раствор на водяной бане в течение 199
1—1,5 ч. Затем к раствору добавляют несколько капель фенолфталеина и титруют 0,5 н. раствором соляной кислоты до обесцвечивания. Одновременно в тех же условиях нагревают 25 мл 0,5 н. спиртового раствора КОН и титруют 0,5 н. раствором НС1 (холостая проба). Число омыления (Ч. О.) в миллиграммах КОН на 100 г вещества вычисляют по формуле
Ч о _(^~^) т - 'ООО ,
g
где Vj — объем 0,5 н. раствора НС1, израсходованного на титрование холостой пробы, мл; |/2 — объем 0,5 н. раствора, израсходованного на титрование испытываемого вещества, мл; Т — титр раствора КОН, г/мл; g — навеска продукта, г.
Определение бромного числа
Бромное число (Б. Ч.) — количество граммов брома, которое присоединяется к 100 г данного вещества. Это число характеризует содержание непредельных соединений в анализируемом веществе (атомы брома присоединяются по месту двойных связей):
R—СН=СН2+Вгг -* R—СНВг—СН2Вг
В качестве бромирующего агента применяют бромид-броматный раствор, который выделяет бром при подкислении:
КВгО3 + 5КВг + 6HCI -* 6KCI + ЗВг2 + ЗН2О
Бромид-броматный раствор приливают к реакционной смеси в избытке. Часть брома присоединяется по двойной связи, избыток брома реагирует с иодистым калием, а выделившийся иод оттитровывается тиосульфатом натрия:
Вг2 + 2KI -* 2кВг + I»
2Na2S2O3 + 12 -* Na2S4O„ + 2Na I
Навеску продукта 1—2 г, взятую с точностью до 0,0002 г, помещают в мерную колбу на 100 мл и разбавляют 50%-ным раствором уксусной кислоты до 100 мл. Отбирают 25 мл раствора в другую колбу, добавляют 10 мл 0,1 н. раствора бромид-бромата и 10 мл концентрированной НС1. Колбу плотно закрывают притертой стеклянной пробкой и выдерживают 30 мин в темном месте. Затем добавляют 1,5 г йодистого калия и тщательно взбалтывают раствор. После добавления 50 мл воды титруют 0,1 н. раствором тиосульфата натрия до получения соломенно-желтого цвета. Перед концом титрования добавляют 1 мл 1%-ного раствора крахмала и оттитровывают остаток иода. Параллельно проводят холостой опыт. Бромное число (Б. Ч.) в граммах Вг на 100 г вещества определяют по формуле
о „(V, — V2) • 0.00799 ■ К ■ 100
ь. ч. =,
g
где Vi — объем 0,1 н. раствора Na2S2O3, израсходованного на титрование холостой пробы, мл; К2— объем 0,1 н. раствора Na2S2O3, израсходованного на титрование анализируемой пробы, мл; 0,00799— количество брома, соответствующее 1 мл 0,1 н. раствора Na2S2O3, г; К — поправочный коэффициент к 0,1 н. раствору Na2S2O3; g — навеска исследуемого продукта, г.
Приготовление броми д-бромата калия: 2,8 г бромата калия и 12 г бромида калия растворяют в воде в мерной колбе (1 л) и доводят водой до метки.
Определение иодного числа
Иодное число (И. Ч.) — количество граммов иода, которое присоединяется к 100 г данного вещества. Как и бромное число, оно характеризуется содержанием непредельных соединений в анализируемом веществе. Для определения иодного числа используют спиртовой раствор иода, который добавляют в избытке. Этот избыток оттитровывают тиосульфатом натрия.
Навеску исследуемого вещества (0,1—0,2 г), взятую с точностью до 0,0002 г, помещают в сухую колбу с притертой пробкой. В колбу вносят 10 мл спиртово-эфирной смеси (1 : 1) и тщательно перемешивают. Затем добавляют 20 мл 0,2 н. спиртового раствора иода, перемешивают и вливают 250 мл дистиллированной воды. Колбу закрывают пробкой и встряхивают. Избыточный иод титруют 0,1 н. раствором тиосульфата натрия. Перед концом титрования добавляют 2 мл 1%-ного раствора крахмала и продолжают титровать до исчезновения синей окраски. Параллельно проводят холостой опыт. Иодное число (И. Ч.) в граммах 12 на 100 г вещества вычисляют по формуле
(V,— V,) -0,01269. к • юои. ч. =—-—: ,
g
где VT — объем 0,1 н. раствора Na2S2O3, израсходованного на титрование холостой пробы, мл; К2 — объем 0,1 н. раствора Na2S2O3, израсходованного на титрование анализируемой пробы, мл; 0,01269 — количество иода, соответствующее 1 мл 0,1 н. раствора Na2S2O3, г; К — поправочный коэффициент к 0,1 н. раствору Na2S2O3; g—навеска исследуемого продукта, г.
Определение влаги в органических веществахреактивом Фишера
Реактив Фишера — это раствор диоксида серы (IV), иода и пиридина в метиловом спирте. Взаимодействие реактива с водой протекает по уравнению:
,SO2 + сн3он
12 + SO2 + 3C6H6N + Н2О -* 2C5H5N . HI 4- С5н6< Iи
4C6H5NSO4CH3]- №
При титровании реактивом Фишера в точке эквивалентности окраска раствора из соломенио-желтой превращается в красно-коричневую.
В коническую колбу иа 100 мл, снабженную бюреткой и хлоркальциевой трубкой, защищающей колбу от влаги воздуха (рис. 8), помещают 20 мл абсолютного метилового спирта. Осторожно встряхивая колбу, оттитровывают реактивом Фишера влагу, адсорбированную стенками колбы. Титрование продолжают до прекращения изменения окраски из красно-коричневой в желтую. Затем в колбу быстро вносят навеску исследуемого продукта из капельницы, взвешенной с точностью до 0,0002 г, и титруют реактивом Фишера до появления красно-коричневой окраски раствора. Содержание влаги х (масс. %) вычисляют по формуле
V • К • 100х =,
g
где V — объем реактива Фишера, израсходованного на титрование анализируемой пробы, мл; К — водный эквивалент реактива, г/мл; g — навеска исследуемого продукта, г.
Для установления водного эквивалента реактива Фишера в колбу для титрования вносят навеску дистиллированной воды, взятой с точностью до 0,0002 ч, и оттитровывают влагу реактивом Фишера до появления красно-коричневой окраски раствора. Водный эквивалент К вычисляют по формуле К = g/V, где g — навеска воды, г; V — объем реактива Фишера, израсходованного на титрование, мл.
РАЗДЕЛ 9
СВЕДЕНИЯ ПО ОБЩЕЙ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
СЫРЬЕ И ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Топливо и его виды. Теплоты сгорания топлива.
Октановое и цетановое числа
Топливо — горючие вещества, основной составной частью которых является углерод. Такие вещества используются с целью получения при их сжигании тепловой энергии и в качестве сырья в химической промышленности.
По агрегатному состоянию топлива делятся на твердые, жидкие и газообразные; по происхождению — иа природные (каменные и бурые угли, нефть, природные газы, древесина, горючие сланцы, торф, растительные отходы и др.) и искусственные, получаемые в результате переработки природных топлив (коксомоторные топлива, коксовый и генераторный газы и др.).
Основной характеристикой топлива является его теплота сгорания Q — количество тепла, которое можно получить из единицы массы или объема данного топлива при полном его сгорании. Теплота 2М
Таблица 118. Минеральное сырье
Сырье
Состав
Основное применение
Ангидрит
Сульфат кальция
Производство серной кислоты, сульфата алюминия
Апатит
Фосфорсодержащий минерал;
Производство фосфорных удоб-
содержит фосфаты кальция
рений, фосфорной кислоты и фосфора
Боксит
Алюминиевая руда (содержит от 50 до 70% алюминия в пересчете на А12О3)
Производство алюминия, огнеупоров, электрокоруида
Сырье для выделения свинца
Свинцовый
Свинцовая руда состоит из
блеск
сульфида свинца (содержание свинца до 86%)
и получения сернистого газа
Сырье для производства гид-
Калийные со-
Калийные и магниевые мине-
ли
ралы (содержат хлорид калия, хлорид магния, хлорид натрия, сульфат магния)
роксида калия, карбоната калия, других соединений калия
Каменная соли
Хлорид натрия
Производство карбоната и
гидроксида натрия, хлора, соляной кислоты
Кварцевый
Диоксид кремния
Производство стекла, цемента
Красный железняк (гематит)
Оксидная железная руда (содержание железа 35—60%), состоит из оксида железа (111)
Производство чугуна
Магнитный железняк
Оксидная железная руда (содержание железа 50—70%) состоит из оксидов железа
Производство чугуна
Медистые
Битумсодержащий расслаицован-
Производство меди. Сырье
иый мергель (содержание меди
для выделения серебра,. свинца,
от 0,6 до 3%), состоит из сульфидов меди, железа, цинка, свинца, серебра и прочих металлов; содержит ряд других соединений
германия, селена
Мел
Карбонат кальция
Производство оксида и гидро-
ксида кальция
Пирит
Сульфидная железная руда
Производство сернистого газа,
(содержание железа 33—45%, серы — 32—48%), состоит из
чугуна
сульфида железа
Цинковая обманка
Цинковая руда. Состоит из
Производство цинка н серной
сульфидов цинка и железа
КИСЛОТЫ
Вода
нао
Производство гашеной извести, синтез-газа, этилового спирта, ацетилена, для расщепления жнров
Воздух
Основные компоненты:
Сырье для выделения азота,
78,1 об. % азота, 20,9об. %
кислорода, для проведения реак-
кислорода
цнй с кислородом, азотом
Таблица 119. Органическое сырье
Сырье
Состав
Основное применение
Нефть
Смесь углеводородов
Сырье для получения моторных топлив, смазочных масел, кокса, парафинов; основное сырье нефтехимическ чо производства
Природный газ
Смесь газообразных углеводородов (содержание СН4 до 95 об. %)
Горючий бытовой газ, сырье для нефтехимического производства
Уголь (бурый н камен-
Минеральный уголь, со-
Сырье для получения
иый)
держание углерода в буром безводном угле (%) —72, в каменном ~83
кокса и газа. Топливо. При коксовании образуется каменноугольная смола — сырье химического производства
Растительные материа-
Обезвоженная древеси-
Сырье для производства
лы (древесина, хлопко-
на содержит целлюлозу
этилового спирта, древес-
вый пух, солома, торф)
(до 50%) н Другие полисахариды
ного угля, целлюлозы, крахмальных веществ, клеев, щавелевой кислоты
Попутный нефтяной газ
40—85 об. % СН4, 3—20 об. % С2Н0, небольшие количества про- па и-бутана
Сырье для нефтехимических производств
Сланцы
Содержание углерода в органической массе около 75%
Сырье для получения алкнлфенолов
Жиры
Смесь сложных эфиров глицерина и высших (насыщенных и ненасыщенных) карбоновых кислот
Производство мыла, кра сок, косметических средств
сгорания, отнесенная к единице количества вещества, называется удельной теплотой сгорания. В зависимости от выбранной для измерения единицы количества вещества удельную теплоту сгорания обозначают: для твердого и жидкого вещества — кДж/кг, для газообразного — кДж/м3 с указанием условий (температура и давление) замера объема газа.
Различают высшую QB и низшую фа теплоту сгорания. QH меньше QB на то количество тепла, которое затрачивается на испарение влаги, содержащейся в топливе, и воды, образующейся при его сгорании.
По элементному составу твердого топлива, пользуясь формулой Д. И. Менделеева, можно достаточно точно вычислить теплоту сгорания топлива:
QB = 4,18 (81С + 30 ОН — 26 (О — S) ] кДж/кг;
QH = Qb — 4.18 (6 (9Н + IT)] кДж/кг.
Более точно теплоту сгорания определяют сжиганием топлива в калориметрической бомбе, Теплоты сгорания газообразных и жидких топлив приведены в табл. 122, 123, твердых топлив — в табл. 124.
По содержанию влаги твердые топлива классифицируются на рабочее, воздушно-сухое и абсолютно сухое. Рабочее топливо содержит общую влагу Wp, состоящую из внешней влаги, удаляемой при приведении топлива к воздушно-сухому состоянию, и гигроскопической (лабораторной) влаги №гнгр(№л). Воздушно-сухое (лабораторное) топливо содержит только гигроскопическую влагу W™rP. Абсолютно сухое топливо получают сушкой при 105°С до постоянной массы.
Составные части топлива (углерод, водород, кислород, азот, сера, зола и влага) выражаются в масс. % и обозначаются соответственно С, Н, О, N, S, A, W.
Состав рабочего топлива (рабочая масса топлива):
СР + НР + ОР + № + $р + АР + WP = 100%.
Sp = SK + S°, где Sp — общее содержание серы в рабочем топ’ ливе, масс. %; SK — содержание колчеданной серы, масс. %; S0 — содержание органической серы, масс. %; Wp — влага, содержащаяся в топливе на месте потребления; зола и влага (Ар и Wp) — балласт рабочего топлива.
Горючая масса топлива (масс. %): 100 — А₽ — Wp.
Состав воздушно-сухого топлива (аналитическая, лабораторная масса топлива): Сл + Нл + О" + № + 5Л + Ал + W4 = 100%, где \УЛ — влага, находящаяся в равновесии с влагой воздуха в лаборатории.
Состав абсолютно сухого топлива (сухая масса топлива):
Сс + нс + Ос + Мс + 5г + Ас = 100%.
Формулы для пересчета результатов анализа твердого топлива приведены в табл. 125.
Жидкие топлива, используемые в качестве моторного топлива, характеризуются значениями октанового или цетанового числа.
Октановое число — показатель детонационной стойкости моторного топлива. Оно численно равно такому процентному (по объему) содержанию изооктана в смеси с гептаном, при котором детонационная стойкость этой смеси и сравниваемого с ней топлива одинакова. Чем выше октановое число, тем выше стойкость топлива к детонации. Октановое число изооктана принимается за 100, а я-гептана — за 0. Для повышения октанового числа в топливо вводят специальные добавки.
Ниже приведены октановые числа некоторых углеводородов:
н-Гексан40Пиробензол84—91
Циклогексан , ... 80 Бензинот66 и выше
Бензол100 Керосин тракторный40—45
Цетановое число — показатель способности к воспламенению топлива, применяемого в дизелях (двигателях с воспламенением от сжатия). Цетановое число топлива численно равно процентному содержанию (об. %) цетана в такой смеси его с а — метил нафталином, которая
эквивалентна по воспламеняемости испытываемому топливу. Самовоспламеняемость цетана принята за 100, а а-метнлнафталина — за 0.
Таблица 120. Состав и теплотехническая характеристикапромышленных горючих газов (смеси газов)
QCH — низшая теплота сгорания сухого газа, кДж/м3.
Топливо
Средней состав сухого газа, об. %
ос
Способ получения
СО
Н,
N,
со.
сн4
Воздушный газ
33,5
1,0
64,5
0,5
0,5
4550
Взаимодействие углерода с сухим воздухом
Водяной газ
38—40
47—50
5
5—7
0,5— 0,8
10300—
10885
Взаимодействие углерода с водяным паром
Двойной водяной газ
Полуводяной (генераторный) газ:
S3
48
5,5
6
7
12270
Смешение водяного газа, полученного нз коксового остатка битумного топлива и газообразных продуктов сухой перегонки этого же топлива
нз кускового топлива
24—30
13—15
45—52
5—8
1—3
5020—
6490
Взаимодействие углерода со смесью воздуха и водяного пара
нэ мелкозернистого топлива (до 6 мм)
Оксиводяиой пар
20—22
7—11
56—62
7—10
1—2
4190—
4815
То же
Газ доменных печей:
33,5
54
1,7
10
0,5
10425
Взаимодействие углерода со смесыа кислорода и водяного пара
древесно-угсль- ных
27
8
51,4
12
1,6
4860
—
коксовых
28
2,7
58,5
10,5
0,3
3935
—
Газ подземной газификации
10—18
11—15
58—64
10
1,8
3600—
4190
Газ коксовых печей
6,8
57
7,7
2,3
22,5
16750
—
Таблица 121. Теплотехническая характеристика газообразных и жидких топлив
Топливо
Теплота сгорания
Теоретически необходимое отношение воздуха к топливу (по объему газообразных топлив, по массе жидких топлив)
кДж/м8
кДж/кг
Газообразное:
2:1
водород
12 100
141 900
светильный газ
18 400
32 700
4:1
метай
37 700
55 600
9:1
технический пропан
93900
50400
23:1
технический бутан Жидкое:
121 800
49 500
30:1
бензин
47300
14,7:1
керосни
46 500
14,7:1
газойль
45 600
14,7:1
Котельное топливо (остатки от перегонки сырой нефти и крекинга нефтепродуктов)
43 900
14,0:1
Таблица 122. Состав и теплотехническая характеристикатвердых топлив
Обозначения: W"— содержание в топливе гигроскопической влаги, масс. %; Wp— содержание в топливе общей влаги, в том числе гигроскопической, масс. %; Q£— низшая теплота сгорания горючей массы топлива, кДж/кг; QP — низшая теплота сгорания рабочего топлива, кДж/кг.
Топливо
мл
wP
Элементный состав горючей массы, масс. %
«н
QP
С
н
O+N
Дрова
7
35
51
6
43
18 800
11200
Торф
10,5
40—50
56—60
6
34—40
22 900
9 600
Сланцы
1,2—6
10—17
61—75
7,5—9,4
12—18
29 600
13000
Бурые углн
8—15
10—40
66—78
5-6
16—27
26000
12 600
Каменные угли: длиинопламениые (Д)
4—5
12
75—79
5—6
14
30 500
23 000
газовые (Г)
2—5
6—12
77—83
5-6
10—15
32 000
23 500
паровнчио-жириые (ПЖ)
паровично-спекающне-
1,5
5—10
81—87
5-6
7—9
34 000
24 000
1
7
89
4—5
5
35 000
24 600
ся (ПС) гощие (Т)
1
4—5
90
4
4
35000
24 600
антрацит (А)
2
6—9
91—95
2
3-6
34 000
24 000
Таблица 123. Формулы для пересчета результатов анализа топлива
Масса, с которой производится пересчет
Масса, на которую производится пересчет
рабочая
аналитическая
сухая
горючая
Рабочая
Аналитическая
Сухая
Горючая
1
100 _ WP
100 —W"
100 — WP
100
100 —WP —АР
100 _ W”
100 — WP
1
100 — W”
100
100— W1 — Ал
100
100
100 — WP
100
100 —WP-ар
100
100— WJ1
1
100— At
100
100 — W" — Ал
100
100 — Ас
1
100
100
ПРОИЗВОДСТВО МЕТАЛЛОВ
Таблица 124
Металл
Сырье; основные и вспомогательные вещества
Краткое описание процесса
Алюминий
Оксид алюминия, криолит, угольные электроды
Процесс проводится в электролитической ванне. Раствор оксида алюминия в расплавленном криолите подвергается электролитическому разложению:
катод: 2А13+ -|- 6г" ->- 2А1
анод: ЗО3- — бе- 3/2О2
Железо
Окснд железа, порошок алюмииня, воспламеняющиеся (индуцирующие) вещества
Оксид железа, метай
Алюмотермический способ: смесь порошка алюминия с оксидом железа помещают в тигель н поджиганием инициируют реак цню 3F3O4 + 8А1 -► —► 9Fe -}- 4Al20g
Прямое восстановление из руд: обогащенную железную руду (97,2% Ре20з в виде небольших шариков (окатышей) обрабатывают в печи метаном при температуре ниже точки плавления железа: 4Fe2O3 + ЗСН4 -»• 8Fe 4- + 6Н2О + зсо2
Медь
Медистые сланцы, воздух, добавки (кокс, кварц), сульфат меди, серная кислота
Обогащенную руду обжигают в печах и разделяют на шлак и медный штейн, который обрабатывают в барабанных печах. Образующуюся при эгом сырую медь очищают рафинированием (электролиз):
Cu2S -f- ЗО2 -* Сп2О + SO2
2Cu2O + Cu2S ->- 6Cu + SO2
208
Металл
Сырье: основные и вспомогательные вещества
Краткое описание процесса
Натрий
Поваренная (каменная, кухонная) соль, хлорид на грия
Расплавленную соль подвергают электролизу. На катоде выделяется натрий, на аноде—хлоо:
Na+ 4- е~ -»- Na
2С1- — 2е- ->- С12
Сталь
Жидкий чугун (или оксиды железа и металлолом, губчатые окатыши, содержащие 93% железа, полученные прямым вое- становлением из руд), кислород или воздух, добавки и легирующие элементы
Углерод и сопутствующие элементы, содержащиеся в жидком чугуне, окисляют кислородом или воздухом и удаляют с помощью добавок в виде шлака
Цинк
Цинковая обманка, воздух, серная кислота
Процесс обжига цинковой обманки идет с образованием оксида цинка: ZnS + O2 -* ZnO + SO2
Обожженный материал растворяют в серной кислоте:
ZnO + H2SO4 -* ZnSO4 4- Н2О
Полученный сульфат цинка очищают от сопутствующих элементов и подвергают электролизу
Чугуи
Железная руда, кокс, воздух, добавки
Оксид железа восстанавливают оксидом углерода: Fe2O3 + ЗСО -> -Г 2Fe+3CO2
Кокс сгорает до днокенда углерода: С 4* О2 -** СО2
Выделившееся при этом тепло расходуется для проведения реакции и для расплавления железа и шлаков. Диоксид углерода восстанавливается до оксида углерод. Процесс проводят в доменной печн (процесс непрерывный, кроме подачи шихты)
209
Продукт
Сырье: основные н вспомогательные вещества
Краткое описание процесса
Простые вещества
Азот
Водород
Кислород
Сера техническая природная
Воздух
Метай, вода, катализатор (никель с добавлением оксидов магния, алюминия и других металлов)
Воздух
Самородная сера, перегретый пар
Воздух сжижают и ректифицируют (с дополнительной очисткой от кислорода)
Метан обрабатывают смесью водяных паров и диоксида углерода при температуре около 1000“С в присутствии катализатора
Воздух сжижают и ректифицируют (вначале уходит азот, затем — кислород)
Самородную серу обрабатывают через скважины перегретым паром. Расплавленную серу, которая выносится на поверхность, разливают в формы
Сложные неорганические вещества
Аммиак
Азот, водород, катализаторы (металлическое железо с добавками оксида алюминия и оксида калия)
Смесь азота н водорода каталитически реагирует в контактной печи при температуре 500°С и давлении 30 МПа: N2 + ЗН2 ^± 2NH3
Образовавшийся аммиак сжижают при низкой температуре
Азотная кислота (иекоицеи- трированная)
Аммиак, воздух, катализатор (платиновия сетка), вода
Аммиак окисляют на катализаторе при 400°С: NH3 + 5О2 = 4NO + 6Н2О. Оксид азота (И) окисляют до диоксида, который поглощают водой в присутствии избытка кислорода: 2NO2 + О2 = 2NO» 3NO2 + Н2О = 2HNO3 + NO Образуется 40—60%-ная азотная кислота
Азотная кислота (концентрированная)
Разбавленная азотная кислота (40—60%), концентрированная серная кислота
Разбавленную азотную кислоту перегоняют в присутствии концентрированной серной кислоты
Диоксид серы
Сульфидные руды, воздух
СульфнДиые руды окисляют в печах обжига или в печах с кипящим слоем при 600—700°С:
FeSi + 1Ю2 = 2Fe2O3 + 8SO2
Сериал кислота контактная
Диоксид серы, воздух, вода, серная кислота, катализатор
Сухой диоксид серы окисляют над катализатором при 450°С:
2S0j + О2 ^ 2SO3. Триоксид серы пропускают в концентрированную серную кислоту: SO3 4- H2SO4 ->
-»-H2SO4-SO3. Прн последующем добавлении воды к раствору олеума получают серную кислоту
ПРОИЗВОДСТВО ОСНОВНЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ
Таблица 125
Продукт
Сырье: основные и вспомогательные вещества
Краткое описание процесса
Соляная кис- тота
Фосфорная кислота (орто-)
Водород, хлор, вода
Фосфор, воздух, вода
Хлор сжигают в водородном пламени: Н2 + С12 = 2НС1
Образовавшийся хлороводород поглощают водой. Максимальная концентрация соляной кислоты около 40%
Фосфор сжигают в токе кислорода: 4Р + Ю2 = 2Р2О5
Оксид фосфора (V) растворяют в воде: Р2О5 + ЗНО = 2Н3РО4
ПРОИЗВОДСТВО СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ
Материал или изделие
Сырье: основные и вспомогательные вещества
Краткое описание процесса
Таблица 126
Неорганические вяжущие материалы
Воздушные вяжущие материалы
Гипс высокообжиговый
Гипс строительный
Известь строительная
Гипсовый камень состава CaSO4-2H2O или природный ангидрит CaSO4
Гипсовый камень
Чистые и доломитизи- рованные известняки, содержащие небольшие количества глинистых примесей
Обжиг гипсового камня или природного ангидрита при 800—1000°С, помол CaSO4 при обжиге частично разлагается, образуя СаО, который играет в дальнейшем роль катализатора твердения
Термическая обработка гипсового камня при 140—190°С с предварительным или последующим помолом
Обжиг известняков, содержащих не более 6% глинистых примесей: СаСО3 = СаО + СО2
Магнезит MgCO3
Обжиг магнезита при 800—1000’С:
Сырьевая искусственная
MgCO3 = MgO+CO2
Обжиг до спекания (1420—1470°С)
смесь: глина, известняк,
искусственной сырьевой смеси или мер
песок, мергель
геля, тонкий помол полученного клин
Портландцементный
кера или гипса
Совместный тонкий помол портланд-
клинкер, доменный гранулированный шлак
цементного клинкера (не менее 30%
от массы готового продукта) и домен
ного шлака (не более 60 масс.%) или смешение тех же материалов, измельченных отдельно
Магнезиальное вяжущее
Портландцемент
Шлакопорт- ландцемеит
Гидравлические вяжущие материалы
Материал или изделие
Сырье: основные и вспомогательные вещества
Краткое описание процесса
Глиноземис- гый цемент
Сплав или клинкер состава (масс. %):
А12О3 — 35—50
СаО — 35—45
SiO2 — 5—15
Fe2O3 — 5—15
Тонкий помол сплава или клинкера, полученных расплавлением или обжигом до спекания сырьевой массы
Керамические изделия
Кирпич и кровельные материалы
Шихта из глины и песка
Изделия огне
Шихта, состоящая из
упорные (дина
диоксида кремния (93—
совый кирпич)
96 масс.%) и монооксида кальция и глииы (4—7 масс. %)
Фарфор,
Шихта из глины, квар
фаянс, гончарные изделия
ца, полевого шпата
Шихту переводят с помощью воды в пластическое состояние, высушивают ? формуют и прокаливают при 900— 1050°С
Обжиг шихты при 1300— 1400°С
Шихту с помощью воды переводят в пластическое состояние, изделия формуют, высушивают и обжигают. Фарфор обжигается дважды: при 900— 1000°С, затем при 1320—1350сС
Стекло и ситаллы
Стекло (оконное и бутылочное)
Хрусталь
Ситаллы (закристаллизованные стекла)
Шихта из песка, извести и воды
Шихта из песка, поташа и оксида свинца
Искусственная композиция из оксидов и солей: горные породы (базальты, минералы); металлургические и топливные шлаки
Шихту варят, пока масса ие станет жидкой и подвижной, затем ее постепенно охлаждают до вязкого состояния и изготовляют изделия
Шихту варят, а затем изготовляют художественные изделия и бытовую посуду, оптические стекла
В расплавленное стекло вводят затравки (катализаторы). В результате этого в объеме стекла возникают центры кристаллизации, на которых происходит рост кристаллов основной формы. Изделия нз ситаллов производят методами обычной стекольной или керамической технологии
ПРОИЗВОДСТВО ОСНОВНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ
Таблица 127
Продукт
Сырье: основные и вспомо-гательные вещества
Краткое описание процессе
Акриловая кислота
Аиилии
Бензол
Винилхлорид
Дивинил (бутадиен-1-3)
Кислоты синтетические, выс шие жирные (ВЖК)
Ксилолы (о-, М-, П')
Метиловый спирт (мета- иол — яд)
Спирты высшие жирные (ВЖС)
Стирол
Этилен циангидрин, острый пар, серная кислота
Пропилеи, воздух, катализатор (молибдат кобальта)
Нитробензол, водород, катализатор (соли никеля, кобальта, меди)
Каменноугольная смола
Ацетилен, хлороводород, катализатор (соли, ртути)
а) Этиловый спирт, катализатор (смесь оксида и гидросиликата алюминия с оксидами или солями цинка, марганца)
б)я-Бутаи, катализатор (алюмохромовый или кальций- никель-фосфатный)
Парафины (т. кип. 360— 420°С), воздух или технический кислород, катализатор (металлы, их соли, оксиды)
Каменноугольная смола
Оксид углерода (I I), водород, цинк-хромовый катализатор
Жидкие парафины воздух или технический кислород, катализатор (борная кислота)
Этилбензол, водяной пар. катализатор (железо- магнисвын или хромоции- ковый)
Этилеициангидрин обрабатывают острым паром (175°С) в присутствии серной кислоты
Пропилеи окисляется кислородом воздуха (парофазное окисление) при 400°С (давление нормальное) на катализаторе
Нитробензол восстанавливают водородом в присутствии катализатора
Каменноугольную смолу перегонкой разделяют на 5 фракций. Из самой легкокипящей фракции (До 170°С)выде- ляют бензол
Очищенные ацетилен и хлороводород (2—10% избытка по объему) смешивают и разбавляют азотом. Процесс гидрохлорирования осуществляют при температуре 120—220°С иа катализаторе
Этиловый спирт каталитически расщепляется над смешанным дегидрати- рующе-дегидрирующим катализатором при 360—370°С
Процесс идет в две стадии: вначале при 580—600°С образуются «-бутилены, которые затем превращаются в дивинил (бутадиен-1-3)
Парафины окисляют при 130—150°С (давление 0,7—2,0 МПа) в присутствии катализаторов. Кислоты разделяют перегонкой на 6—7 фракций
Выделяют из легкокипящей фракции каменноугольной смолы (до 170°С) методом перегонки. Изомеры ксилола разделяют ступенчатым вымораживанием
Оксид углерода(П) взаимодействует с водородом в присутствии катализатора при 400°С и Давлении 20—30 МПа
Жидкие парафины окисляются воздухом или техническим кислородом в присутствии катализатора при 100— 130°С
Каталитическое дегидрирование этилбензола проводят в токе водяного пара при 500—630°С на катализаторе. Стирол выделяют перегонкой под вакуумом
Продукт
Сырье: основные и вспомогательные вещества
Краткое описание процесса
Фе иол
а) Каменноугольная смола
Фенол выделяют перегонкой нз среднего масла каменноугольной смолы
б) Гидропероксид изопропилбензола , серная кислота
При разложении гндропероксида изопропилбензола серной кислотой образуются два ценных продукта — фенол и ацетон
Этиловый спирт (этанол)
Этилен, вода, сериаи или фосфорная кислота
Более перспективна прямая гидратация этилена фосфорной кислотой (1504:, Р=0,5—1,0 МПа)
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ТОПЛИВА
а>
се
О
Ои
Все виды топлива — ценное химическое сырье. Природный газ, содержащий 85—98% метана, химически перерабатывается в ацетилен, сажу, галогенпроизводные, окисляется до оксида углерода(П). Из попутных нефтяных газов выделяют газовый бензин.
Нефть разделяют перегонкой при обычном давлении. Ниже приведены температурные пределы кипения основных нефтяных фракций.
Фракции
Пределы кипения, °C
фракции
Пределы кипения, °C
Фракции
Пределы кипения, °C
Петролейиый
эфир
40—75
Керосин . .
150—300
Мазут . . . .
>325
Бензин . . . .
40—180
Газойль . .
270—350
Дистилла тные
масла . . . .
<450
Лигроин . , .
140—230
Соляровое
Остаточные
масло . .
300—325
масла . , , ,
>450
<о
р
го
о
8
S’
<0
о
О
го
го со О о к о к
го 0> ю
со го
го X
го со
о Q к о
о к о
го м
о 2 и
с го
5 0>
0>
2 го
У
ГО 2 го К
ГО ^ Я Го « X
5°о ” со Го V
ГО * X
88 го
Схема 2. Схема сухой перегонки каменного угля
Основной способ химической переработки нефтепродуктов — крекинг. Крекинг подразделяется на термический и каталитический. Продуктами крекинга являются газы, содержащие олефины, парафины (табл. 128) и жидкие углеводороды, в состав которых входят ароматические соединения. Основные методы химической переработки нефти и продуктов ее перегонки представлены в табл. 129.
Способы переработки каменного угля: неполное сгорание, гидрирование, сухая перегонка. Продуктом неполного сгорания является оксид углерода(П), входящий в состав генераторного газа, водяного газа и синтез-газа. Гидрирование угля осуществляется при 400—600°С и давлении водорода до 25 МПа (катализатор — оксиды железа). В результате образуется жидкая смесь углеводородов. Сухая перегонка угля приведена на схеме 2, переработка древесины — на схеме 3. 214
Бумага
Простые и сложныеэфиры целлюлозы
Целлюлоза
Сульфитный щелоку
Дубильные вещества^
Сульфитнаяварка
^ Вискозное волокно
^ Талловое масло, скипидар
Сульфатная варка
Этанол (дрожжи) -*
Ванилин
Древесный уголь
Древесина
Сухая перегонка
Скипидар
Подсочка деревьев | фурфурол,
Осахаривая ие гидролизная ^. Этанол, ^ глюкозадрожжи
—^Древесная целлюлоза
^Дубильные вещества
^ Бумага
Древесный уксус
Газ
Деготь
Метанол, ацетон, уксусная кислота, ацетальдегид
Схема 3.
Схема переработки древесины
м
X
П □ я
°
X § я о =■§• 3 8 S
S а
§ 8 я я
Е
= 3-d
в
2 §
2
о
5 *
Е
S 3
о
g X
СЭ
5 5
Е
о"й
to
О> ^
г
т
Т
to
о
ОС
to
О
О J^
о
1 со
СО
to
о
р
1
о
со
О
1
г
г
р
к
о
р
о
JC
От
Таблица 128. Состав промышленных газовых смесей углеводородов (об. %)
Наименование процесса
Условия проведения процесса
Продукты процесса
Пиролиз нефти
Каталитический риформинг (бензиновых и лигроиновых фракций)
Температура 650—700°С, давление нормальное или пониженное
Температура 480—500°С, давление 1,5—4 МПа
Образуются преимущественно газообразные продукты (парафины и олефины). Выход жидкой фракции (смесь ароматических углеводородов) около 15%
Высокосортные высокооктановые бензины, ароматические углеводороды
РАЗДЕЛ 10
СВЕДЕНИЯ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ ПРАКТИКЕ
ОБОРУДОВАНИЕ, ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА И ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫВ ХИМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ
Основное оборудование, которым должна быть укомплектована каждая производственная или исследовательская химическая лаборатория: лабораторные столы, вытяжные шкафы, приточная и вытяжная вентиляция.
Для каждого лаборанта (сотрудника) химической лаборатории должно быть отведено рабочее место с необходимым набором химической посуды и приборов. В зависимости от характера работы таким местом служит лабораторный стол или вытяжной шкаф. К столу должны быть подведены холодная и горячая вода, разводка природного или сжиженного газа. В местах подводки воды находятся раковины или сливные воронки. Лабораторный стол обычно снабжен распределительным щитом, к которому подключен источник электрического тока (220 и 127 В). Стол должен быть хорошо освещен (естественным или искусственным светом).
Конструкция стола может быть произвольной или типовой, но порядок размещения в нем лабораторной посуды, реактивов, приборов и т. п. следует тщательно продумать. От этого во многом зависит производительность труда сотрудников лаборатории.
Химическую посуду лучше поместить в верхние ящики стола. При этом целесообразно отвести для каждого вида посуды отдельные ящики. Например, в одном из них (предпочтительно широком) лучше хранить холодильники и другие длинномерные стеклянные приборы — дефлегматоры, титровальные бюретки и т. д. Отдельный ящик отводится под набор химических колб, в том числе и специальных колб, предназначенных для перегонки. Там же удобно помес-
тить химические стаканы различной емкости. В отдельном ящике размещают капельные и делительные воронки, колбу Бунзена и воронку Бюхнера, простые воронки для фильтрования. Обычно вместе содержат различные стеклянные детали для сборки установок: алонжи, форштосы, стеклянные соединительные трубки, переходы, насадки и другое хрупкое оборудование.
В небольшом ящике (удобнее в нижнем) можно хранить набор различных пробок. Отдельное место отводят термометрам и другим ценным стеклянным приборам. Металлические части приборов (металлические лапки, кольца, зажимы для штативов и т. д.), как правило, помещают в нижних ящиках стола.
На полках над столом можно разместить склянки и колбы с растворами, применяемыми в повседневной работе, штативы для пробирок, промывалку с дистиллированной водой, мерные цилиндры, капельницы с растворами индикаторов.
Рабочее место следует всегда содержать в чистоте и порядке. На столе должно находиться только самое необходимое для работы: химическая посуда и реактивы. Рядом помещается лабораторный журнал, предназначенный для записи всех наблюдений и результатов анализа и расчетов.
Начиная работу, следует убедиться в том, что установка или прибор, собранный для работы, соответствует целям работы, а взятые химические реактивы — методике синтеза или анализа. Особое внимание необходимо обратить на технику безопасности!
Закончив работу, установку или прибор разбирают, моют посуду, сушат и убирают в шкафы или ящики.
ОСНОВНАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ ПОСУДА И ПРИБОРЫ
В химических лабораториях обычно пользуются посудой, изготовленной из специального стекла, которое устойчиво к кислотам, щелочам и большинству химических реагентов (кроме плавиковой кислоты и расплавленных щелочей). Такая посуда прозрачна, хорошо моется и сушится, легко поддается термической обработке. В лабораториях используется также посуда, изготовленная из фарфора и других огнеупорных материалов.
Пробирки используют для проведения многих экспериментов с небольшими количествами реактивов.
Стаканы различной емкости (от 50 до 1000 мл) обычно изготовляются из термостойкого стекла (рис. 9). Их применяют, как правило, для вспомогательных работ (чаще с водными растворами, реже с органическими растворителями).
Колбы (рис. 10) применяют при проведении многих экспериментов по синтезу и анализу. Они бывают круглодонными (а), плоскодонными (б), грушевидными (е) и коническими (д). Плоскодонные и конические колбы чаще используют в качестве приемников при перегонке жидкости, для хранения растворов. Ими нельзя пользоваться при нагревании жидких веществ до высоких температур и при вакуум-перегоике. Для этого используют круглодонные колбы (широкогорлые или узко-
Рис. 9. Набор химических стакановРис. 9. Набор химических стаканова — круглодонная; б — плоскодонная; в — двугорлая; г — трехгорлая; б—коническая: в — грушевиднаяа — круглодонная; б — плоскодонная; в — двугорлая; г — трехгорлая; б—коническая: в — грушевиднаяРис. 10. Колбы:Рис. 10. Колбы:
Рис. 9. Набор химических стаканов
Рис. 9. Набор химических стаканов
а — круглодонная; б — плоскодонная; в — двугорлая; г — трехгорлая; б—коническая: в — грушевидная
а — круглодонная; б — плоскодонная; в — двугорлая; г — трехгорлая; б—коническая: в — грушевидная
Рис. 10. Колбы:
Рис. 10. Колбы:
гордые). Для специальных работ применяют многогорловые колбы. Для перегонки жидкости под атмосферным давлением используют колбы Вюрца, а для перегонки жидкости при уменьшенном давлении— колбу Кляйзена (рис. 11).
форштосы — специальные насадки для колб. Они бывают различных конструкций — со шлифами и без шлифов. Форштосы используют в качестве насадок для одногорлых колб, в которых нужно вести несколько операций одновременно (нагревание с обратным холодильником, перемешивание мешалкой, добавление вещества и т. д.).
Холодильники служат для охлаждения и конденсации паров, об-
Рис. 12. Холодильники:Рис. 12. Холодильники:а —воздушный; б— Либиха; в —обратный шариковый; а— обратный с охлаждаемой спиралью (змеевиковый); д — обратный с охлаждающей спиралью (Димрота); е — обратный с двойным охлаждением (рубашкой и охлаждающей спиралью)а —воздушный; б— Либиха; в —обратный шариковый; а— обратный с охлаждаемой спиралью (змеевиковый); д — обратный с охлаждающей спиралью (Димрота); е — обратный с двойным охлаждением (рубашкой и охлаждающей спиралью)
Рис. 12. Холодильники:
Рис. 12. Холодильники:
а —воздушный; б— Либиха; в —обратный шариковый; а— обратный с охлаждаемой спиралью (змеевиковый); д — обратный с охлаждающей спиралью (Димрота); е — обратный с двойным охлаждением (рубашкой и охлаждающей спиралью)
а —воздушный; б— Либиха; в —обратный шариковый; а— обратный с охлаждаемой спиралью (змеевиковый); д — обратный с охлаждающей спиралью (Димрота); е — обратный с двойным охлаждением (рубашкой и охлаждающей спиралью)
Рис. 13. Дефлегматоры:Рис. 13. Дефлегматоры:а — шариковый; б — елочный; в — с насадкойа — шариковый; б — елочный; в — с насадкой
Рис. 13. Дефлегматоры:
Рис. 13. Дефлегматоры:
а — шариковый; б — елочный; в — с насадкой
а — шариковый; б — елочный; в — с насадкой
разующихся при кипении органической жидкости или воды. Самый простой холодильник (холодильник Либиха) состоит из длинной по лой трубки и муфты («рубашки»), прочно соединенной с трубкой. Муфта имеет два отростка, на которые надевают резиновые трубки. Одну из них присоединяют к водопроводному крану, а другую отводят в раковину или сливную воронку. Воду подают в тот отросток, который находится ближе к концу холодильника (через который выходит конденсат). Холодильники бывают нисходящими и обратными. В качестве обратных используют шариковые и змеевиковые холодильники, охлаждающая способность которых значительно выше, чем холодильника Либиха (рис. 12).
Дефлегматоры применяются для более тщательной фракционной перегонки жидкости. Они бывают различной конструкции (рис. 13).
Рис. 15. Капельные воронки
Рис. 16. Промывалки: а — с резиновой пробкой; б — со шлифом
Алонж (рис. 14) — насадка на конец холодильника (для направления тока конденсата в приемник).
Капельные воронки используют для постепенного приливания жидкого вещества к реакционной смеси. Воронки бывают с цилиндрическими, шарообразными и гру-
Рис 17. Реторта шевидными емкостями для жидкости (рис.
15).
Делительные воронки применяют для разделения несмешивающихся жидкостей и для проведения процесса экстракции. По конструкции они отличаются от капельных воронок только более короткими трубками.
Промывалки — колбы со специальной насадкой для промывания тонкой струей различных осадков. Вместо насадки со специальной системой трубок, впаянных в стеклянную пробку, можно использовать обычную пробку, в отверстия которой продеты тонкие стеклянные трубки, одна из которых заканчивается оттянутым носиком (рис. 16). Иногда пользуются промывалками из полиэтилена.
Реторты — толстостенные сосуды специальной формы, предназначенные для высокотемпературной перегонки при атмосферном давлении (рис. 17).
Хлоркальциевые трубки используют для защиты реакционной смеси или одного вещества от действия атмосферной влаги или углекислого газа, содержащегося в воздухе (рис. 18). В качестве поглотителя влаги применяют хорошо прокаленный хлорид кальция или натронную известь.
Промывные склянки применяют для осушивания, очистки или улавливания некоторых газов. Наиболее часто используют склянки Тищенко и Дрекселя (рис. 19). Обычно их заполняют концентрированной серной кислотой нли щелочью.
Рис. 18. Хлоркальциевая трубка:I — прокаленный хлорид кальция, 2 — ватаРис. 18. Хлоркальциевая трубка:I — прокаленный хлорид кальция, 2 — ватаРис. 19. Промывные склянки: й — склянка Тищенко; б — склянка ДрекселяРис. 19. Промывные склянки: й — склянка Тищенко; б — склянка Дрекселя
Рис. 18. Хлоркальциевая трубка:
I — прокаленный хлорид кальция, 2 — вата
Рис. 18. Хлоркальциевая трубка:
I — прокаленный хлорид кальция, 2 — вата
Рис. 19. Промывные склянки: й — склянка Тищенко; б — склянка Дрекселя
Рис. 19. Промывные склянки: й — склянка Тищенко; б — склянка Дрекселя
Эксикаторы — емкости из толстостенного стекла, предназначенные для высушивания твердых веществ. Применяют обычные и вакуум-эксикаторы (рис. 20). В последних имеется тубус, в который на резиновой пробке вставляют трубку с краном. Эту трубку через манометр н предохранительную склянку соединяют с водоструйным наносом и создают в эксикаторе вакуум. Вещество, которое подвергают сушке, на часовом стекле или чашке Петри ставят на фарфоровую подставку, лежащую на выступающих внутренних бортах средней части эксикатора. В качестве осушающего агента применяют безводный хлорид кальция, сульфат магния, сульфат натрия, натронную известь, гидроксид натрия, оксид фосфора(У) и другие вещества.
Кристаллизаторы служат для охлаждения насыщенных растворов. В этом случае кристаллизатор помещают на лед, снег или в охлаждающую смесь.
Мерные цилиндры и мензурки — приборы, предназначенные для отмеривания жидкостей объемом от 1 до 2000 мл (рис. 21).
а)5)Ь)Рис. 20. Эксикаторы:а — обычный; б, в — вакуум-эксикаторыа)5)Ь)Рис. 20. Эксикаторы:а — обычный; б, в — вакуум-эксикаторыо _5(10 50 1^0100=400 iSOSyp 200g 500 S0g2W5М§2Я Л0 j 150 «8= 100wol гоо _5(10 50 1^0100=400 iSOSyp 200g 500 S0g2W5М§2Я Л0 j 150 «8= 100wol гоРис. 22. Бюретки:Рис. 22. Бюретки:а —с зажимом Мора; б —с краном; в — микробюреткаа —с зажимом Мора; б —с краном; в — микробюреткаРис. 21. Мерные цилиндры (а) и мен-зурка (б)Рис. 21. Мерные цилиндры (а) и мен-зурка (б)
а)5)Ь)
Рис. 20. Эксикаторы:
а — обычный; б, в — вакуум-эксикаторы
а)5)Ь)
Рис. 20. Эксикаторы:
а — обычный; б, в — вакуум-эксикаторы
о _5(10 50 1^0
100=400 iSOSyp 200g 500 S0g2W
5М§2Я Л0 j 150 «8= 100
wol го
о _5(10 50 1^0
100=400 iSOSyp 200g 500 S0g2W
5М§2Я Л0 j 150 «8= 100
wol го
Рис. 22. Бюретки:
Рис. 22. Бюретки:
а —с зажимом Мора; б —с краном; в — микробюретка
а —с зажимом Мора; б —с краном; в — микробюретка
Рис. 21. Мерные цилиндры (а) и мен-зурка (б)
Рис. 21. Мерные цилиндры (а) и мен-зурка (б)
Бюретки (рис. 22) служат для отмеривания точных объемов жидкости (обычно при титровании). С их помощью можно отмерить объем с точностью до 0,03—0,05 мл; микробюретки позволяют отмерить объем еще точнее — до 0,005 мл.
Мерные колбы предназначены для приготовления точных растворов при химическом анализе. Они имеют удлиненную шейку, на которой нанесена кольцевая черта.
Термометры. Чаще всего применяют ртутные термометры, конструкции которых очень разнообразны. Наиболее распространены обыч-
Рис. 24. Водоструйные вакуум-насосы
Рис. 23. Типы уплотняющих затворов для мешалок:Рис. 23. Типы уплотняющих затворов для мешалок:а — с использованием ртути или глицерина; б — с использованием обрезка резинового шланга; / — мешалки; 2 — обрезки резинового шланга; 3—ртуть или глицерин. 4 — стеклянная трубкаа — с использованием ртути или глицерина; б — с использованием обрезка резинового шланга; / — мешалки; 2 — обрезки резинового шланга; 3—ртуть или глицерин. 4 — стеклянная трубканые ртутные термометры (химические) и технические (с длинной прямой или изогнутой ножкой). Используют также и палочковые термометры — толстостенные капилляры, на которые с наружной стороны нанесена градуировка в виде закрашенных в черный (или красный) цвет штрихов. Химические термометры обычного типа позволяют измерять температуру в пределах от —30 до 4-360°С. Наиболее распространены термометры со шкалой 100, 150, 200, 250, 300 и 360°С. Иногда пользуются специальными (газонаполненными) термометрами со шкалой до 550 и даже до 750°С. Для очень точных измерений применяют образцовые («нормальные») термометры с ценой деления О, ГС. Такие термометры служат для определения температур плавления и кипения органических веществ.
Рис. 23. Типы уплотняющих затворов для мешалок:
Рис. 23. Типы уплотняющих затворов для мешалок:
а — с использованием ртути или глицерина; б — с использованием обрезка резинового шланга; / — мешалки; 2 — обрезки резинового шланга; 3—ртуть или глицерин. 4 — стеклянная трубка
а — с использованием ртути или глицерина; б — с использованием обрезка резинового шланга; / — мешалки; 2 — обрезки резинового шланга; 3—ртуть или глицерин. 4 — стеклянная трубка
Устройства для перемешивания. Если перемешивание осуществляется в открытых сосудах, то обычно используют стеклянные мешалки различной конструкции. Стержень мешалки крепят встык с валом мотора с помощью резиновой трубки. Для придания мешалке строго вертикального направления стержень пропускают через отрезок стеклянной трубки или через отверстие пробки, закрепленной с помощью лапки на штативе. Для размешивания реакционной смеси, которую необходимо изолировать от внешней среды, или предотвращения утечки летучих веществ применяют специальные затворы. Одним из них может быть отрезок резинового шлангв. Полная герметичность достигается с помощью ртутного или глицеринового затвора (рис. 23). Скорость перемешивания регулируют о помощью лабораторного автотрансформатора.
Резиновые трубки служат для соединения отдельных частей в приборах и для подвода воды и газа. Иногда применяют трубки из полиэтилена, которые устойчивы к действию большинства органических веществ и агрессивных сред.
Приборы на шлифах. Посуда со стандартными шлифами позволяет быстро соединять друг с другом отдельные части химических установок, добиваясь высокой герметичности. Чаще используют конусообразные шлифы, имеющие стандартные размеры («нормальные» шлифы). Их обозначают номерами, соответствующими верхнему диаметру (мм), например: 10; 10,5; 14,5; 29. Каждый шлиф состоит из двух частей — муфты и керна. Применение посуды со стандартными шлифами позволяет быстро и легко собрать любую установку или прибор.
Водоструйные вакуум-насосы (рис, 24) — приборы, предназначенные для создания в системе вакуума с помощью водяной струи. Насос крепят к водопроводному крану.
НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Газовые горелки бывают в основном двух типов — Бунзена и Теклю. Газ подводится через нижний боковой отвод горелки. Приток воз-
Рио. 25. Газовые горелки: а — горелка Буиаева; б — горелка Тек- дю
Рис. 26. Закрытая электрическая плитка
Рис. 27. Парообразователь:/ — водомерная трубка, 2 — стеклянная трубка, 3 — кор-Рис. 27. Парообразователь:/ — водомерная трубка, 2 — стеклянная трубка, 3 — кор-Рис. 28. Электрический колбоиагревательРис. 28. Электрический колбоиагреватель
Рис. 27. Парообразователь:
/ — водомерная трубка, 2 — стеклянная трубка, 3 — кор-
Рис. 27. Парообразователь:
/ — водомерная трубка, 2 — стеклянная трубка, 3 — кор-
Рис. 28. Электрический колбоиагреватель
Рис. 28. Электрический колбоиагреватель
духа регулируется специальной регулировочной гильзой (горелка Бунзена) или ннжним кольцом (горелка Теклю), находящимся несколько выше бокового отвода. Газовые горелки в зависимости от доступа воздуха дают как светящееся («холодное») пламя — с температурой до 500°С, так и несветящееся («горячее») — до 1500°С (рис. 25). При работе с газовыми горелками необходимо особенно строго соблюдать правила техники безопасности.
Электрические плитки. В лаборатории можно пользоваться только плитками с закрытой электрической спиралью (рис. 26). Такие плитки, с асбестовой нагреваемой поверхностью и выступающими бортиками, могут служить песчаными банями (для этого на асбестовую поверхность тонким слоем насыпают песок).
Бани для нагревания обеспечивают равномерное и безопасное нагревание, предохраняя
в то же время реакционную смесь от перегревания и препятствуя возникновению пожара (в случае поломки стеклянной посуды, содержащей горючее вещество). Нагрев осуществляется закрытой электрической спиралью. Бани бывают водяные, песчаные, воздушные и масляные. Выбор бань определяется свойствами нагреваемого вещества или реакционной смеси, а также температурой, необходимой для их нагревания. Максимальные температуры, которых можно достичь при нагревании: на водяной бане — до 100°С, на масляной — до 150°€, на воздушной — до 250°С, на песчаной — до 400°С.
Парообразователь служит генератором пара для перегонки с водяным паром. Он представляет собой металлическую емкость или стеклянную колбу с предохранительной трубкой, вставленной почти до дна, и отростком для выхода пара (рис. 27).
Рис. 29. Электрические муфельные печи
Рис. 30. Трубчатая печьРис. 30. Трубчатая печьЭлектрические колбонагревате- ли применяют для нагревания круглодонных колб. Они несколько выше обычных электрических плит и имеют конусообразное углубление в середине, куда помещают нагреваемую колбу (рис. 28).
Рис. 30. Трубчатая печь
Рис. 30. Трубчатая печь
Электрические муфельные печи (рис. 29) используют для прокаливания веществ и их плавления. В этих печах можно достичь температуры 1000—1200°С и выше. Обычно муфельные печи снабжают термопарами.
Трубчатые печи (рис. 30) предназначены для обогрева реакционных трубок (стеклянных и метал-
лических) при проведении некоторых органических синтезов (особенно при использовании катализаторов), при элементном органическом анализе и т. д. В этих печах можно получить температуру (при регулировании) от 500 до 1200°С.
ПРАВИЛА ХРАНЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
В каждой химической лаборатории в зависимости от характера выполняемых в ней работ имеется определенный запас химических реактивов. Онн могут быть специфическими для данной лаборатории или общими для любых химических лабораторий (кислоты, щелочи, индикаторы и т. д.).
Все банки с химическими реактивами должны быть снабжены соответствующими этикетками.
Правила хранения химических веществ определяются их свойствами. Не следует хранить рядом или совместно реактивы, способные при взаимодействии возгораться или выделять большое количество тепла. Так, нельзя хранить вместе с огнеопасными веществами металлический натрий, калий, литий, пероксид натрия, белый фосфор. Особую осторожность следует соблюдать при работе с легко воспламеняющимися жидкостями (эфиры, спирты, петролейный эфир, бензол и его гомологи, сероуглерод, ацетон и др.). Они могут храниться в лаборатории в железных ящиках или шкафах в количествах, ие превышающих суточную потребность. С такими веществами следует работать вдали от огня и действующих нагревательных приборов. Исключается совместное хранение окислителей (перманганата калия, бихромата калня) и восстановителей (глицерина, альдегидов).
Некоторые реактивы способны самовоспламеняться (белый и желтый фосфор, металлорганические соединения и др.). Их хранят в специальной таре и в металлических шкафах. Это относится и к таким взрывоопасным веществам, как ацетилениды серебра и меди, ази-
227
ды тяжелых металлов, соли гремучей кислоты, некоторые нитросоединения и др.
Металлические натрий или калий обязательно хранят в сейфе в банке под слоем керосина или ксилола, не содержащих следов влаги. Особая осторожность необходима при хранении брома: он должен находиться в толстостенных банках с притертыми пробками. Метиловый спирт (метанол) следует хранить в сейфе с этикеткой «Метанол — яд». Ртуть хранят в специальных банках с хорошо притертыми пробками. Для устранения разлива ртути все приборы и посуда, содержащие ртуть, должны находиться на бесщелевых подносах с достаточно высокими боковыми стенками. Случайно разлитую ртуть собирают с помощью эмульгированной медной пластинки в специальную толстостенную банку, которую закрывают притертой пробкой. Остатки ртути, которые невозможно собрать (со стола, из щелей пола), обрабатывают 20%-ным водным раствором хлорида железа (III).
Гигроскопические вещества должны храниться в герметизированной таре. Этого можно добиться, если пробки посуды, в которой хранятся такие вещества, тщательно залить парафином или менделеевской замазкой.
Если реактив находится в большой стеклянной бутыли (кислоты, щелочи, аммиачная вода и др.), то при обращении с ней необходимо быть особенно осторожным, чтобы не разбить ее. Поэтому бутыли хранят в специальных металлических стояках или деревянных ящиках, в плетеных корзинах.
Небольшие количества концентрированных кислот содержат в вытяжных шкафах в стеклянных сосудах с притертыми пробками.
Реактивы,способные изменяться под действием света, хранят только в желтых или темных склянках. Если вещество находится в ампуле, то при вскрытии нужно вначале на расстоянии 1 см от конца оттянутой чести ампулы осторожно сделать надрез напильником, после чего обломать надрезанную часть. Если в ампуле остается часть вещества, ее снова запаивают на паяльной горелке.
Рис. 31. Устройство газовых баллонов: а — простого; б — с сифоном; / '-башмак баллона, 2 — вентиль, 3 — колпак, 4 — корпус, 5 —Рис. 31. Устройство газовых баллонов: а — простого; б — с сифоном; / '-башмак баллона, 2 — вентиль, 3 — колпак, 4 — корпус, 5 —При хранении твердых веществ в банках возможно слеживание и комкование реактивов. Поэтому вещество предварительно разрыхляют, ударяя банку ладонью по боку, или, сняв крышку, разрыхляют верхний слой чистым фарфоровым шпателем или толстой стеклянной палочкой.
Рис. 31. Устройство газовых баллонов: а — простого; б — с сифоном; / '-башмак баллона, 2 — вентиль, 3 — колпак, 4 — корпус, 5 —
Рис. 31. Устройство газовых баллонов: а — простого; б — с сифоном; / '-башмак баллона, 2 — вентиль, 3 — колпак, 4 — корпус, 5 —
ГАЗОВЫЕ БАЛЛОНЫ И РАБОТА С НИМИ
Для хранения газов применяют специальные баллоны, имеющие определенную опознавательную окраску (табл. 130).
Таблица 130. Окраска и маркировка баллонов для хранения сжатых и сжиженных газов
Газ
Окраска баллона
Цвет надписи с названием газа
Цвет полосы под подписью
Азот
Черная
Желтый
Коричневый
Аммиак
Желтая
Черный
—-
Аргон:
чистый
Серая
Зеленый
Зеленый
технический
Черная
Синий
Синий
сырой
»
Черный
Белый
Ацетилен
Белая
Красный
—
Бутилен
Красная
Желтый
Черный
Водород
Темно-зелетая
Красный
—
Воздух (сжатый)
Черная
Белый
——
Гелий
Коричневая
»
—•
Закись азота
Серая
Черный
—
Кислород
Голубая
»
—
Метан
Красная
Белый
—
Сероводород
Белая
Красный
Красный
Сернистый ангидрид
Черная
Белый
Желтый
Углекислота
»
Желтый
—
Фосген
Защитная
—
Красный
Фреон 12
Алюминиевая
Черный
—
Фреон 11
»
Синий (одна)
Фреон 13
»
Красный (три)
Фреон 22
Желтый (две)
Хлор
Защитная
—
Зеленый
Циклопропан
Оранжевая
Черный
—
Этилен
Фиолетовая
Красный
—
Другие горючие газы
Красная
Белый
—
Другие негорючие газы
Черная
Желтый
—
По конструкции баллоны бывают двух типов — для газов сжатых и для сжиженных; последние обычно имеют внутри сифонную трубку (рис. 31).
При работе со сжатыми газами необходимо соблюдать особую осторожность, поэтому к работе с ними допускаются только лица, прошедшие специальный инструктаж по технике безопасности.
Ниже приведены основные правила работы с газовыми баллонами:
на баллон в нерабочем состоянии должен быть всегда навинчен колпак;
передвигать баллон следует осторожно, так как толчки или падение могут привести к взрыву; обычно баллоны помещают в специальные стойки или крепят к стене с помощью ремней;
нельзя помещать баллоны в местах, где они могут нагреваться; от нагревательных приборов баллоны должны быть удалены не менее чем на 1 м;
Рис. 32. Редуктор и его крепление к газовому баллону:
/ — баллон. 2 — горловина баллона, 3 —накидная гайка редуктора. 4 — корпус вентиля баллона, 5—маховичок, 6 — манометр высокого давления, 7 — манометр низкого давления, 3 — редукционный вентиль (редуктор), 9 — регулировочный винт, 10 — штуцер
при работе с баллонами сначала открывают редукционный вентиль (редуктор), а затем осторожно — регулировочный (рис. 32); для каждого баллона должен быть свой редуктор;
выпускной (регулировочный) вентиль редуктора должен быть чистым; категорически запрещается смазывание вентилей любым жиром или маслом (это особенно важно для кислородных баллонов);
расходуя газ, никогда не следует снижать его давление в баллоне до атмосферного (остаточное давление должно составлять 1,01-105 Па);
баллоны необходимо периодически испытывать на давление (на заводе);
нельзя работать с неисправными баллонами или баллонами, которые не проверялись в течение длительного времени;
нельзя исправлять вентиль баллона собственными средствами;
отбирая сжатый или жидкий газ в реакционный сосуд, следует предварительно пропустить этот газ через предохранительную склянку;
баллоны со сжиженными газами, имеющие сифонные трубки, при работе следует переворачивать; это предохраняет от выбрасывания из баллона струи сжиженного газа.
МЕТОДЫ ОЧИСТКИ И ВЫДЕЛЕНИЯХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Методы очистки и выделения химических соединений разнообразны и зависят от их свойств и агрегатного состояния. Здесь приведены некоторые общие приемы работ при выделении и очистке соединений.
230
Фильтрование
Фильтрование — процесс отделения твердых компонентов смеси, находящихся в осадке, от маточного раствора (жидких компонентов) с помощью пористой перегородки — фильтра. В качестве фильтра обычно используют фильтровальную бумагу разной пористости, а
также разнообразные ткани, пористое стекло, асбест, обычную и стеклянную вату и т. д. Фильтрующие материалы не должны
Рис. 34. Установка для фильтрования холодных растворов через стеклянную воронкуРис. 34. Установка для фильтрования холодных растворов через стеклянную воронкуРнс. 33. Последовательные стадии изготовления фильтра: а — простого; б — складчатогоРнс. 33. Последовательные стадии изготовления фильтра: а — простого; б — складчатоговзаимодействовать нн с маточным раствором, ни с отделяемым осадком. Существуют два способа фильтрования: при обычном давлении и
Рис. 34. Установка для фильтрования холодных растворов через стеклянную воронку
Рис. 34. Установка для фильтрования холодных растворов через стеклянную воронку
Рнс. 33. Последовательные стадии изготовления фильтра: а — простого; б — складчатого
Рнс. 33. Последовательные стадии изготовления фильтра: а — простого; б — складчатого
под уменьшенным давлением.
Наиболее простой способ фильтрования — фильтрование при обычном давлении. Используемые при этом бумажные фильтры могут быть простыми и складчатыми. Для изготовления простого фильтра
квадратный кусок фильтровальной бумаги складывают вчетверо и обрезают по окружности так, чтобы при расправлении готовый фильтр имел вид конуса. Изготовляя складчатый фильтр, вначале посту-
Рис. 36. Прибор для фильтрования с охлаждением:Рис. 36. Прибор для фильтрования с охлаждением:Рис. 35. Приспособления для обогрева фильтровальной воронки:а — горячей водой; б — электрической спиральюРис. 35. Приспособления для обогрева фильтровальной воронки:а — горячей водой; б — электрической спиралью/ — воронка для фильтрования. 2 — охлаждающая смесь, 3 —сосуд. 4 — теплоизоляционный материал, 5—пробка, 6 — отводная трубка
Рис. 36. Прибор для фильтрования с охлаждением:
Рис. 36. Прибор для фильтрования с охлаждением:
Рис. 35. Приспособления для обогрева фильтровальной воронки:
а — горячей водой; б — электрической спиралью
Рис. 35. Приспособления для обогрева фильтровальной воронки:
а — горячей водой; б — электрической спиралью
Рис. 37. Воронка Бюхнера (/). дырчатое дно воронкн (2) н колба Бунзена (3)Рис. 37. Воронка Бюхнера (/). дырчатое дно воронкн (2) н колба Бунзена (3)пают таким же образом, но затем образовавшиеся четвертушки бумаги разгибают и делают на фильтре сложенные вдвое сгибы («гармошку») (рис. 33). Прибор для фильтрования холодных растворов показан на рис. 34. Для фильтрования горячих растворов применяют специальную воронку, обогреваемую электрической спиралью или водяным паром (рис. 35). При фильтровании веществ с низкой температурой плавления используют воронки с охлаждением (рис. 36).
Рис. 37. Воронка Бюхнера (/). дырчатое дно воронкн (2) н колба Бунзена (3)
Рис. 37. Воронка Бюхнера (/). дырчатое дно воронкн (2) н колба Бунзена (3)
Для ускорения процесса фильтрования применяют фильтрование под уменьшенным давлением. Для этого служат фарфоровая воронка Бюхнера и толстостенная колба Бун
зена, соединенная через предохранительную склянку с водоструйным насосом (рис. 37).
Кристаллизация
Кристаллизация — процесс образования и роста кристаллов вещества из раствора. Этот метод — один из важнейших для очистки твердых веществ. Он основан на различной растворимости вещества и сопутствующих ему примесей в данном растворителе при определенной температуре. Загрязненное примесями вещество растворяют при нагревании в подходящем растворителе, а затем горячий раствор отфильтровывают от нерастворившихся примесей и дают охладиться. Выпавший осадок отфильтровывают и сушат. В качестве растворителей применяют этиловый спирт, ацетон, бензол, хлороформ, диоксан, уксусную кислоту, петролейный эфир, воду и другие вещества.
Растворитель должен хорошо растворять вещество при нагревании и плохо — при охлаждении, он не должен химически взаимодействовать с очищаемым веществом.
Из горячего раствора вначале кристаллизуется вещество, которое труднее растворяется в данном растворителе или присутствует в большем количестве.
При использовании легковоспламеняющихся растворителей (эфир, бензол, этиловый спирт и др.) растворение ведут при осторожном нагревании иа водяной бане в круглодонной колбе с обратным водяным холодильником.
Перегонка
Перегонка — процесс отделения летучих веществ от нелетучих примесей или отделение летучих веществ друг от друга. Это достига- етси путем нагревания жидкости до кипения и последующей конденсации ее паров в виде дистиллята в холодильнике.
В лабораторной практике используют три способа перегонки жидкости: при атмосферном давлении (простая перегонка), при уменьшен- 232
Рис. 38. Схема установки для простой перегонки:I — колба Вюрца. 2 — термометр, 3 — холодильник, 4 —•алонж, 5 — приемникРис. 38. Схема установки для простой перегонки:I — колба Вюрца. 2 — термометр, 3 — холодильник, 4 —•алонж, 5 — приемникном давлении (вакуум-перегонка), с водяным паром.
Рис. 38. Схема установки для простой перегонки:
I — колба Вюрца. 2 — термометр, 3 — холодильник, 4 —•алонж, 5 — приемник
Рис. 38. Схема установки для простой перегонки:
I — колба Вюрца. 2 — термометр, 3 — холодильник, 4 —•алонж, 5 — приемник
Перегонка при атмосферном давлении (простая перегонка1) применяется в том случае, когда разница в температурах кипения веществ, входящих в состав разделяемой смеси, значительна (не менее 80— 100°С) или когда основное вещество необходимо отделить от нелетучих примесей. Прибор для простой перегонки (рис. 38) состоит из колбы Вюрца с термометром, нисходящего холодильника Либиха, алонжа и приемника.
При перегонке индивидуального вещества его температура кипения остается постоянной в течение всей перегонки. Если перегоняется смесь двух веществ, то вначале отгоняется жидкость, имеющая более низкую температуру кипения.
Перегонка при уменьшенном давлении (вакуум-перегонка) применяется в том случае, когда перегоняемые вещества разлагаются при температуре кипения (при атмосферном давлении). Прибор для перегонки при уменьшенном давлении (рис. 39) состоит из колбы Кляйзена с термометром и капилляром, холодильника Либиха, алонжа и приемника.
Перегонка с водяным паром применяется для выделения из смесей веществ, которые кипят при довольно высокой температуре, а поэтому не исключена возможность их разложения. Для перегонки с водяным паром используют прибор, который состоит из парообразователя, пере-
Рис. 39. Схема установки Для перегонки прн умеиь шейном давлении:
J — колба Кляйзена, 2—капилляр. 3 — термометр, 4 — холодильник, 5 — шланг к предохранительной склянке а вакуумному насосу, 6 — манометр, 7 — «паук», 8 — ариемвик
9X3
Рис. 40. Схема установки для перегонки с водяным паром:/ — парообразователь, 2 —тройник, 3 — колба с перегоняемым веществом, 4— холодильник, 5 — алонж, 6 — приемникРис. 40. Схема установки для перегонки с водяным паром:/ — парообразователь, 2 —тройник, 3 — колба с перегоняемым веществом, 4— холодильник, 5 — алонж, 6 — приемниктонной колбы, холодильника, алонжа и приемника (рис. 40). Перегонять с водяным паром можно только такие органические вещества.
Рис. 40. Схема установки для перегонки с водяным паром:
/ — парообразователь, 2 —тройник, 3 — колба с перегоняемым веществом, 4— холодильник, 5 — алонж, 6 — приемник
Рис. 40. Схема установки для перегонки с водяным паром:
/ — парообразователь, 2 —тройник, 3 — колба с перегоняемым веществом, 4— холодильник, 5 — алонж, 6 — приемник
Рис. 41. Прибор для возгонки: / — лист фильтро- вэльной бумаги с проколотыми отверстиями, 2 —ватный тампон, 3 —коническая воронка, 4 — фарфоровая чашкаРис. 41. Прибор для возгонки: / — лист фильтро- вэльной бумаги с проколотыми отверстиями, 2 —ватный тампон, 3 —коническая воронка, 4 — фарфоровая чашкакоторые нерастворимы или труднорастворимы в воде и химически не взаимодействуют с ней.
Рис. 41. Прибор для возгонки: / — лист фильтро- вэльной бумаги с проколотыми отверстиями, 2 —ватный тампон, 3 —коническая воронка, 4 — фарфоровая чашка
Рис. 41. Прибор для возгонки: / — лист фильтро- вэльной бумаги с проколотыми отверстиями, 2 —ватный тампон, 3 —коническая воронка, 4 — фарфоровая чашка
Возгонка (сублимация)
Возгонка (сублимация) — переход вещества, нагретого ниже его температуры плавления, из кристаллического состояния в парообразное (минуя жидкое); при охлаждении пары вновь переходят в твердое состояние. Этим способом хорошо очищаются вещества, летучесть которых заметно отличается от летучести сопутствующих загрязнений. Для возгонки веществ при атмосферном давлении используют фарфоровую чашку, в которую помещают вещество, и стеклянную воронку, которой накрывают чашку. Между чашкой и воронкой помещают фильтровальную бумагу с небольшими отверстиями (рис. 41).
Экстракция
Экстракция, или извлечение, основана на различной растворимости веществ в двух несмешивающихся жидкостях. Чаще всего экстрагированию подвергают водные растворы. С этой целью пользуются делительной воронкой, в которую наливают раствор, содержащий экстрагируемое вещество и экстрагирующую жидкость (экстрагент). Экстрагент должен значительно лучше растворять экстрагируемое вещество, чем растворитель, в котором он содержится, не растворяться в этом растворителе, не взаимодействовать химически с растворителем и экстрагируемым веществом, легко отгоняться от экстрагированного вещества.
Высушивание химических веществ
Твердые вещества обычно сушат на воздухе при комнатной температуре или в сушильном шкафу при повышенной температуре (для органических веществ — не выше их температуры плавления). Для более эффективного высушивания применяют эксикаторы, на дно которых помещают подходящие осушители (оксид фосфора(У), безводные хлорид кальция, сульфат магния и др.). Для ускорения процесса высушивания используют вакуум-эксикаторы.
Жидкость и растворы высушивают с помощью твердых неорганических веществ, способных поглощать воду и образовывать при этом криста ллогидр аты.
Осушители для жидких органических веществ
Высушиваемые вещества Осушители
Алкилгалогениды АльдегидыАмины ГидразиныКетоныКислотыНитрилы Нитросоединеиия СпиртыУглеводороды насыщенные . . Углеводороды ненасыщенные . Фенолы Эфиры простые Эфиры сложныеАлкилгалогениды АльдегидыАмины ГидразиныКетоныКислотыНитрилы Нитросоединеиия СпиртыУглеводороды насыщенные . . Углеводороды ненасыщенные . Фенолы Эфиры простые Эфиры сложныеРА, H2SO4, СаС1а
Алкилгалогениды
Альдегиды
Амины
Гидразины
Кетоны
Кислоты
Нитрилы
Нитросоединеиия
Спирты
Углеводороды насыщенные . . Углеводороды ненасыщенные . Фенолы Эфиры простые
Эфиры сложные
Алкилгалогениды
Альдегиды
Амины
Гидразины
Кетоны
Кислоты
Нитрилы
Нитросоединеиия
Спирты
Углеводороды насыщенные . . Углеводороды ненасыщенные . Фенолы Эфиры простые
Эфиры сложные
СаС12
Na ОН, КОН, К2СО3, СаО, ВаО, натронная известь
К2СО3
К2СО3; для высших кетонов СаС12
Na2SO4, Р2О5
К2СО3
СаС12, Na2SO4
К2СО3, CuSO4, СаО*, Na2SO4, ВаО, Са, натронная известь
РА. H2SO4, Na, СаС12, NaOH, КОН
СаС12, Na, Р2О4
Na2SO4
СаС12, Na, CuSO4, СаО, ВаО, NaOH, КОН, натронная известь
К2СО3, Na2SO4, MgSO4, СаС12, РА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОСТЕЙШИХ ФИЗИЧЕСКИХ КОНСТАНТОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Определение температуры плавления
Температура плавления вещества — это температура, при которой вещество из твердого (кристаллического) состояния переходит в жидкое. Началом плавления считается момент размягчения вещества и переход его в жидкое состояние, а концом — образование прозрачной жидкости.
Если вещество химически чистое, то оно плавится в пределах 0,5—1,0°С. Четкая температура плавления вещества является признаком его чистоты.
Определение температуры плавления проводят обычно в приборе, состоящем из термостойкой круглодонной колбы с длинным горлом и широкой пробирки, вставленной в это горло через корковую пробку. В пробирку помещают термометр, на шарик которого надевают резиновое кольцо для крепления капилляра (рис. 42). В капилляр помещают вещество, температуру которого определяют. Колбу заполняют
концентрированной серной кислотой или силиконовым маслом (или глицерином, дибутилфталатом и другими высококипящими жидкостями). Определять температуру плавления следует в защитных очках (защитной маске).
Определение температуры кипения
Жидкость кипит, когда давление ее паров равно атмосферному
давлению, т. е. температура кипения жидкостидавлению, т. е. температура кипения жидкостизависит отзависит отдавления.давления.Рис. 42. Прибор для определения температуры плавленияРис. 42. Прибор для определения температуры плавленияРис. 43 Крепление капилляра к термометру при определении температуры кипения (по Снволобо- ву)Рис. 43 Крепление капилляра к термометру при определении температуры кипения (по Снволобо- ву)Рис. 44. Пикнометр Оствальда:Рис. 44. Пикнометр Оствальда:1 — шарик. 2 — носик, 3 — проволочная петля, 4 — метка, 5 — хвостик1 — шарик. 2 — носик, 3 — проволочная петля, 4 — метка, 5 — хвостик
давлению, т. е. температура кипения жидкости
давлению, т. е. температура кипения жидкости
зависит от
зависит от
давления.
давления.
Рис. 42. Прибор для определения температуры плавления
Рис. 42. Прибор для определения температуры плавления
Рис. 43 Крепление капилляра к термометру при определении температуры кипения (по Снволобо- ву)
Рис. 43 Крепление капилляра к термометру при определении температуры кипения (по Снволобо- ву)
Рис. 44. Пикнометр Оствальда:
Рис. 44. Пикнометр Оствальда:
1 — шарик. 2 — носик, 3 — проволочная петля, 4 — метка, 5 — хвостик
1 — шарик. 2 — носик, 3 — проволочная петля, 4 — метка, 5 — хвостик
Обычно температуру кипения определяют по методу Сиволобова. В стеклянную трубочку помещают несколько капель исследуемой жидкости. Туда же погружают тонкий капилляр, запаянный с верхнего конца (рис. 43). Трубку с жидкостью и капилляром прикрепляют к термометру (как для определения температуры плавления). Когда при медленном нагревании из тонкого капилляра начинают выделяться пузырьки воздуха, температура кипения жидкости считается достигнутой.
Определение относительной плотности жидкости
Плотность вещества р — это отношение массы т вещества к его объему V: р = m/V*
236
Относительная плотность d определяется отношением плотности данного вещества к плотности другого при определенных условиях. Так, относительную плотность вещества принято определять по отношению к плотности дистиллированной воды при 4°С Величина d зависит от температуры, при которой ее определяют. Поэтому необходимо указывать не только температуру определения, но и температуру воды, объем которой взят за единицу. Стандартная температура, при которой проводят определение, равна 20°С (в СССР). Например, запись d24 означает, что относительная плотность определена при 20°С, а за единицу сравнения взята плотность воды при 4°С.
Для определения относительной плотности часто используются пикнометры, например пикнометр Оствальда (рис. 44). Для быстрого, но менее точного определения относительной плотности можно использовать ареометры.
Определение показателя преломления
Показатель преломления п — отношение синуса угла падения света на поверхность раздела двух сред и синуса угла преломления света: п = sina/sinp.
Показатель преломления зависит от температуры. Для определения показателя преломления используют рефрактометры ИРФ-22 типа Аббе и ИРФ-23 типа Пульфриха.
ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ В ХИМИЧЕСКОЙЛАБОРАТОРИИ. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ
Правила безопасности труда при работев химической лаборатории.
Запрещается работать в лаборатории в одиночку. В исключительных случаях на это необходимо разрешение администрации. Во время работы следует соблюдать тишину, чистоту и порядок в помещении лаборатории и на своем рабочем месте. Запрещается держать в лабораторных столах портфели, сумки и прочие посторонние предметы.
Следует строго соблюдать правила и нормы хранения химических реактивов.
Приступая к выполнению работы, необходимо внимательно ознакомиться со свойствами веществ, с которыми предстоит работать.
Прежде чем отвесить нли отмерить необходимое количество вещества, нужно внимательно прочесть надпись на этикетке, прикрепленной к банке, колбе и т. д., в которой находится вещество.
Нельзя брать химические вещества незащищенными руками. Сыпучие реактивы следует отбирать сухими шпателями или специальными ложками.
При измельчении твердых химических веществ необходимо соблюдать особую осторожность: при дроблении вещество может попасть в
глаза, в лицо. Кроме того, некоторые вещества при механическом воздействии на них могут взорваться.
Категорически запрещается пробовать химические препараты на вкус, всасывать ртом любые жидкие вещества в пипетки. При исследовании запаха жидкости следует осторожно направлять к себе ее пары легким движением руки.
Работать с ядовитыми, раздражающими органы дыхания и сильно пахнущими веществами необходимо только в вытяжном шкафу в резиновых перчатках, а в особых случаях, предусмотренных специальными инструкциями, — в противогазе.
Концентрированные соляную и азотную кислоты переливают только в вытяжном шкафу. При разбавлении серной кислоты водой необходимо прибавлять кислоту к воде (а не наоборот!) осторожно, небольшими порциями. Глаза при этом должны быть защищены очками. Защитные очки следует надевать при работе с кислотами, щелочами, щелочными металлами и другими агрессивными веществами, при перегонке под уменьшенным давлением, работе с вакуум-приборами.
Запрещается нагревать на открытом пламени летучие и легковоспламеняющиеся жидкости и вещества (эфир, петролейный эфир, бензол, бензин, спирт, ацетон, сероуглерод и др.). Для этого следует пользоваться водяной баней или электрической плитой с закрытым нагревательным элементом. При перегонке таких жидкостей обязательно применяют холодильники с водяным охлаждением.
Нельзя близко наклоняться к прибору, в котором идет реакция, нагревание или перемешивание химических веществ.
Запрещается выливать в раковины остатки кислот н щелочей, огнеопасных, ядовитых и сильнопахнущих жидкостей. Их нужно сливать в специальные емкости в вытяжном шкафу или стоящие около раковины.
Если около горячей газовой горелки чувствуется запах газа, нужно немедленно перекрыть газ, поступающий на горелку, затем проверить исправность резинового шланга и самой горелки. При обнаружении запаха газа в лаборатории необходимо выключить газовую магистраль и тщательно проветрить помещение.
В случае воспламенения одежды необходимо немедленно набросить на пострадавшего любую одежду (халат, пиджак нли одеяло). Пострадавший ни в коем случае не должен бежать — это усилит пламя.
В каждой химической лаборатории должны быть основные средства противопожарной безопасности (ящик с песком, асбестовые или войлочные одеяла, огнетушители и т. д.) и аптечка с набором необходимых средств оказания первой медицинской помощи. При отравлении химическими веществами необходимо немедленно отправить пострадавшего в ближайший медицинский пункт, в тяжелых случаях — срочно вызвать врача.
При небольших порезах стеклом нужно осторожно удалить осколки из ран, а затем обработать поврежденный участок йодом н перевязать. При термических ожогах обожженное место присыпают питьевой содой либо прикладывают примочки из свежеприготовленных 9ЧЯ
растворов питьевой соды или перманганата калия. При тяжелых или обширных ожогах пострадавшего необходимо немедленно госпитализировать.
Перед уходом из лаборатории необходимо проверить, выключены ли вода, газ и электроприборы.
В каждой химической лаборатории на видном месте должны быть вывешены инструкция по технике безопасности и противопожарной технике, а также по оказанию первой помощи при ожогах, отравлениях, порезах и пр. Каждого поступающего на работу в лабораторию сотрудника следует подробно ознакомить с инструкцией.
Индивидуальные средства защиты
Для защиты органов дыхания, глаз и кожи лица от воздействия вредных веществ, содержащихся в воздухе в виде паров и аэрозолей (пыли, дыма, тумана), предназначены промышленные фильтрующие противогазы* которые являются средством индивидуального пользования. В комплект такого противогаза входят фильтрующая коробка цилиндрической формы, резиновая маска-шлем с гофрированной трубкой и сумка (для ношения противогаза). Маска-шлем выпускается пяти размеров (0, 1, 2, 3, 4).
Таблица 131. Фильтрующие противогазы и вещества, от которых они защищают
Марка коробки противогаза
Окраска фильтрующей коробки к противогазам
Вредные вещества, от которых защищает противогаз
А
В
Коричневая
Желтая
Пары органических веществ: бензина, керосина, ацетона, бензола, ксилола, сероуглерода, толуола, спиртов, эфиров, анилина, нитросоединений бензола и его гомологов, галогенорганических соединений, тетраэтилсвинца
Кислые газы: сернистый газ, хлор, сероводород, циановодород, оксиды азота, хлороводород, фосген
Г
Е КД СО м*
Желтая с полосой
Черная Серая Белая
Красная
черной
Пары ртути
Мышьяковистый и фосфористый водород
Аммиак и его смесь с сероводородом
Оксид углерода
Кислые газы, мышьяковистый водород, аммиак, смесь сероводорода с аммиаком, оксид углерода (меньшее время защитного действия, чем у противогазов марок В, Е, КД,
Б КФ
Защити ая вертикальной
с белой полосой
Кислые газы и пары органических веществ (с меньшим временем защитного действия, чем коробки марок В и А), мышьяковистый и фосфористый водород, циановодород
• При наличии в воздухе органических веществ пользование коробками марки М запрещается.
Марки коробок промышленных противогазов и перечень вредных веществ, от которых защищают противогазы, приведен в табл. 131.
Противогазы марок А, В, Г, Е, КД, на коробке которых белая вертикальная полоса, защищают одновременно от пыли, дыма, тумана.
Фильтрующие респираторы — небольшие фильтры, расположенные на полумаске, отделяющей от загрязненной атмосферы только органы дыхания.
Респираторы бывают противопылевые, газовые, универсальные. При больших концентрациях пыли наиболее часто используют респираторы типа Ф-62Ш, при средних концентрациях — У-2К, при одноразовом использовании — респиратор типа «Лепесток».
Респиратор Ф-62Ш — резиновая полумаска со съемной пластмассовой коробкой, в которой находятся съемные фильтры. В нижней части полумаски смонтирован выдыхательный клапан.
Респиратор У-2К изготовлен из мягкого фильтрующего материала, покрытого поролоном. Внутренняя часть полумаски изготовлена из полиэтиленовой пленки. Респиратор имеет два вдыхательных и один выдыхательный клапаны.
Респиратор «Лепесток» — кусок мягкого фильтрующего материала с небольшим каркасом из пластмассы (или без него).
Противогазовые респираторы предназначены для защиты органов дыхания от недействующих на глаза паро- и газообразных веществ (при небольшой концентрации в воздухе). Противогазовый респиратор типа РПГ-67 представляет собой резиновую полумаску с двумя резиновыми муфтами по бокам. В муфты вставлены сменные цилиндрические патроны из картона или пластмассы, содержащие сорбенты.
Универсальные респираторы применяют при небольшом содержании вредных газов, паров и пыли в воздухе. Универсальный респиратор РУ-60М представляет собой резиновую полумаску со сменными противогазовыми патронами, содержащими сорбент и аэрозольный фильтр.
Противогазовые и универсальные респираторы снабжены патронами различных марок: А, В, Г, КД. Каждый патрон используется строго по назначению (табл. 132).
Таблица 132. Фильтрующие патроны респиратора РУ-60М и вещества, от которых они защищают
Марка патрона
Надпись в центре крышки патрона
Перечень вредных веществ, от которых защищает респиратор
А
РУ-60М-А
Аэрозоли и пары бензина, хлорэтила, ацетона, бензола и Др
В
РУ-60М-В
Аэрозоли и кислые газы (ангидриды)
КД
РУ-60М-КД
Аэрозоли, аммиак, сероводород
г
РУ-60М-Г
Аэрозоли и парь- ргути
Респираторы запрещается применять для защиты органов дыхания от высокотоксичных веществ (синильная кислота, мышьяковистый и фтористый водород), а также от веществ, которые в паро- и газообразном состоянии могут проникать в организм через кожу.
Предельно допустимые концентрации газови паров в воздухе производственных помещений
Предельно допустимые концентрации газов и паров установлены только для рабочих мест, т. е. пунктов постоянного или периодического пребывания рабочих для проведения производственных процессов и наблюдения за ними.
Наименование веи^вства Предельно допустимая концентрация, M£jM^Азота оксиды (в пересчете на NOJ 5,0Аммиак 20,0Анилин 3,0Ацетон 200,0Бензин-рястворигель (в пересчете на С) 300,0Бензол..5,0Дивинил 100,0Дихлорэтан 10,0Керосин (в пересчете на С)300,0Ксилол 50,0Лигроин 300,0Метилакрилат 20,0Нафталин 20,0Наименование веи^вства Предельно допустимая концентрация, M£jM^Азота оксиды (в пересчете на NOJ 5,0Аммиак 20,0Анилин 3,0Ацетон 200,0Бензин-рястворигель (в пересчете на С) 300,0Бензол..5,0Дивинил 100,0Дихлорэтан 10,0Керосин (в пересчете на С)300,0Ксилол 50,0Лигроин 300,0Метилакрилат 20,0Нафталин 20,0Наименование вещества Предельно допустимая концентрация» мг/м8Пиридин .,.,....5,0Ртуть металлическая . .0,01Сероводород 10,0Стирол 5,0Толуол 50,0Тринитротолуол ....1,0Фенол 5,0Фосген ♦ .0,5Фталевый ангнДрнД . . .1,0Хлорбензол 50,0Циклогексан 80,0Этилацетат ......200,0Этиловый спирт . . . .1000Наименование вещества Предельно допустимая концентрация» мг/м8Пиридин .,.,....5,0Ртуть металлическая . .0,01Сероводород 10,0Стирол 5,0Толуол 50,0Тринитротолуол ....1,0Фенол 5,0Фосген ♦ .0,5Фталевый ангнДрнД . . .1,0Хлорбензол 50,0Циклогексан 80,0Этилацетат ......200,0Этиловый спирт . . . .1000
Наименование веи^вства Предельно допустимая концентрация, M£jM^
Азота оксиды (в пересчете на NOJ 5,0
Аммиак 20,0
Анилин 3,0
Ацетон 200,0
Бензин-рястворигель (в пересчете на С) 300,0
Бензол..5,0
Дивинил 100,0
Дихлорэтан 10,0
Керосин (в пересчете на С)300,0
Ксилол 50,0
Лигроин 300,0
Метилакрилат 20,0
Нафталин 20,0
Наименование веи^вства Предельно допустимая концентрация, M£jM^
Азота оксиды (в пересчете на NOJ 5,0
Аммиак 20,0
Анилин 3,0
Ацетон 200,0
Бензин-рястворигель (в пересчете на С) 300,0
Бензол..5,0
Дивинил 100,0
Дихлорэтан 10,0
Керосин (в пересчете на С)300,0
Ксилол 50,0
Лигроин 300,0
Метилакрилат 20,0
Нафталин 20,0
Наименование вещества Предельно допустимая концентрация» мг/м8
Пиридин .,.,....5,0
Ртуть металлическая . .0,01
Сероводород 10,0
Стирол 5,0
Толуол 50,0
Тринитротолуол ....1,0
Фенол 5,0
Фосген ♦ .0,5
Фталевый ангнДрнД . . .1,0
Хлорбензол 50,0
Циклогексан 80,0
Этилацетат ......200,0
Этиловый спирт . . . .1000
Наименование вещества Предельно допустимая концентрация» мг/м8
Пиридин .,.,....5,0
Ртуть металлическая . .0,01
Сероводород 10,0
Стирол 5,0
Толуол 50,0
Тринитротолуол ....1,0
Фенол 5,0
Фосген ♦ .0,5
Фталевый ангнДрнД . . .1,0
Хлорбензол 50,0
Циклогексан 80,0
Этилацетат ......200,0
Этиловый спирт . . . .1000
СРЕДСТВА ПОЖАРОТУШЕНИЯ
К средствам пожаротушения относятся используемые в химических лабораториях различные типы огнетушителей, огнестойкие накидки (одеяла), песок, вода и др.
Существует несколько типов огнетушителей: пенные (химически- пенный ОХП-10, воздушно-пенные ОВП-10 и ОПК-1,5); газовые (углекислотные ОУ-2, ОУ-5); порошковые («Спутник», «Момент-2», ОП-2Б).
В лаборатории следует иметь огнетушители различных типов, соответствующих характеру работ. Огнетушитель должен находиться в таком месте, чтобы доступ к нему был всегда свободен. Каждый сотрудник лаборатории должен хорошо знать инструкцию по обращению с огнетушителем.
Универсальное средство гашения огня — песок. Он должен быть чистым, сухим, сыпучим и находиться в специально отведенных ящиках.
Для ликвидации небольших очагов пожара (особенно при загорании жидкостей в открытых сосудах) можно использовать огнестойкие
иакидки из войлока или толстой шерстяной ткани (одеяла), пропитанных специальным составом.
Вода — наиболее доступное, дешевое и распространенное средство для тушения пожара. Однако необходимо помнить, что воду нельзя применять для тушения нерастворимых в воде веществ (бензина, бензола, скипидара и др.).
НЕКОТОРЫЕ ПОЛЕЗНЫЕ РЕЦЕПТЫ
Менделеевская замазка. Широко используется в лабораторной практике как средство для создания герметичности. Применяется для скрепления стеклянных, металлических и пластмассовых детален. Замазку готовят по одному из рецептов, смешивая (в частях):
Канифоль ., . . . 100
Воск желтый 25
Мумия (нлн пемза)40
Льняная олифа0,1—1
Канифоль 30
Желтый воск 5
Мумня (или пемза)10
Льняное масло 1
К расплавленному в металлической чашке воску, помешивая, добавляют мелкорастертую канифоль и смесь нагревают при 150— 200°С. Затем добавляют просеянную и прокаленную мумию (или пемзу) и нагревают до ее полного смешения. Приготовлению более мягкой замазки поможет небольшой избыток льняной олифы или масла. Расплавленную замазку переливают в форму и дают остыть. Перед употреблением замазку расплавляют на медленном огне.
Кислотно-щелочеупорная замазка. Смешивают (в частях): сульфат бария — 1, асбестовую муку — 2, растворимое стекло — 2.
Замазка, выдерживающая действие воды, кислот, щелочей и нерастворимая в большинстве органических растворителей. Смешивают 1 ч. безводного глицерина и 10 ч. свинцового глета (предварительно прокаленного при 300°С) в однородную густую массу. Перед применением места, на которые будет наноситься замазка, предварительно смазывают глицерином.
Водоупорная замазка. Гашеную известь (тонко просеянную) смешивают с рыбьим жиром до получения тестообразной массы.
Карандаши для стекла. Черный карандаш готовят сплавлением (в частях): пчелиного воска — 20, спермацета — 40, сала — 30, ламповой сажи — 60; красный: пчелиного воска — 25, спермацета — 100, сала — 15, сурика — 100.
Смазки для шлифов. Смазку для стеклянных и металлических шлифов можно приготовить из глицерина (3 об. ч.) и н-пропилового спирта (1 об. ч.). Эту смазку используют при работе, связанной с низкой 242
температурой. Обычную смазку для шлифов готовят сплавлением (в частях): вазелина — 3, пчелиного воска — 1.
Для смазывания шлифов можно использовать мазь, которую готовят сплавлением на водяной бане (в частях): вазелина — 16, чистого каучука — 8, парафина — 1.
Клей для плексигласа (органического стекла). Растворяют в 10 ч. дихлорэтана 1 ч. плексигласа (мелкие куски). Образующаяся клейкая масса может служить клеем для плексигласа.
Клей для целлофана. 6 ч. крахмала растирают с 10 ч. насыщенного раствора хлорида цинка и слегка подогревают на водяной бане. Полученную смесь разбавляют 20 ч. горячей дистиллированной воды.
ЛИТЕРАТУРА
Авраменко В. Г., Клеев Б. В., Суворов Н. Н. Органическая химия. М., 1973.
Алексеев В. Н. Количественный анализ. М., 1972.
Берлин А. Я- Техника лабораторных работ в органической химии. М., 1963.
Воскресенский П. И. Техника лабораторных работ. М., 1962.
Виллебранд В. Ф. и др. Практическое руководство по неорганическому анализу. Пер. с англ. М., 1960.
Глинка Н. Л. Общая химия. Л., 1976.
Государственные стандарты СССР. Издание Госстандарта СССР, указатель, выходит ежегодно.
Климова В. А. Основные мнкрометоды анализа органических соединений.
М., 1967.
Краткая химическая энциклопедия. Т. 1—5. М., 1961 —1967.
Крешков А. П. Основы аналитической химии. Т. I—III. М., 1976.
Лазарев А. И. и др. Справочник химика-аналитика. М., 1976.
Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. М., 1979.
Лурье Ю. Ю., Рыбникова А. И. Химический анализ производственных сточных вод. М., 1974.
Ляликов Ю. С. и др. Организация заводских химических лабораторий. М., 1975.
Мусакин А. П., Рачинский Ф. Ю., Суглобова К. Д. Оборудование химических лабораторий. Л., 1978.
Некрасов Б. В. Учебник общей химии. Т. I—И. М., 1972—1974.
Петров А. А., Бадьян X. В., Трощенко А. Т. Органическая химия. М., 1981.
Руководство по аналитической химии. Пер. с нем. М., 1975.
Соловьев В. В. и др. Охрана труда в химической промышленности. М., 1964.
Свойства элементов. М., 1976.
Справочник химика. Т. II. Изд. 3-е, испр. Л., 1971.
Фундаментальные физические константы. М., 1976.
Фурмер И. Э. Зайцев В. Н. Общая химическая технология. М., 1978.
Шарло Г. Методы аналитической химии. Т. I—II. Пер. с фр. М., 1974.
Энциклопедия полимеров. Т. 1—3. М., 1972—1976.
Эпштейн Д. А. Химия в промышленности. М., 1976.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .. • •3
Раздел 1. Сведения по общей химии 4
Атомные и молекулряиые массы 4
Стехиометрические законы 4
Общие сведения о химических элементах 5
Сведения о строении атома. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева 8
Физические свойства элементов *21
Раздел 2. Неорганические соединения«23
Основные классы неорганических соединений *23
Химические формулы. Природа и виды химической связи. Химические эквиваленты основных классов неорганических соединений. Химические уравнения 26
Номенклатура неорганическихсоединений........31
Способы получения и химические свойства основных классов неорганических соединений 34
Физические константы неорганическихвеществ......37
Технические и часто используемые названия некоторых неорганических веществ 50
Раздел 3. Органические соедииеиия .. . •51
Общая характеристика органических соединений 51
Классификация органических соединений 51
Номенклатура органических соединений 52
Физические константы важнейших органическихсоединений « *57
Углеводороды 73
Алициклические соединения (нафтены) . . 80
Ароматические углеводороды (арены) 81
Кислородсодержащие органические соединения 82
Альдегиды и кетоны . . . . 85
Карбоновые кислоты *88
Углеводы 89
Азотсодержащие органические соедииеиия 92
Гетероциклические соединения 96
Высокомолекулярные соединения (ВМС) .97
Раздел 4. Растворы . . , 101
Дисперсные системы. Истинные растворы 101
Способы выражения концентраций растворов 102
Приготовление раствора заданной процентной концентрации . .103
Растворимость некоторых веществ в воде при различных температурах Ю5
Растворимость неорганических соединений в органических растворителях 106
Взаимная растворимость жидкостей. . . . 108
Плотность водных растворов некоторых неорганических и органических веществ. Плотность олеума 108
Раздел 5. Растворы электролитов. Основы электрохимии . . .120
Степень и константа электролитической диссоциации . . . .120
Константы электролитической диссоциации кислот и оснований в водных растворах 122
Гидролиз солей 124
Растворимость и произведение растворимости некоторых малорастворимых веществ (при 25°С) 127
Водородный показатель. Шкала кислотности растворов . . . .128
Реакции окисления — восстановления. Важнейшие окислители и восстановители 130
Уравнение Нернста 133
Электрохимический ряд напряжений металлов 135
Раздел 6. Химический анализ иеоргаиических веществ.....136
Аналитическая классификация ионов. Систематический ход качественного анализа ♦,..136
Методы количественного анализа ....153
Титриметрический анализ 154
Гравиметрический анализ 177
Раздел 7. Анализ органических соединений 182
Элементный анализ органических соединений 182
Функциональный анализ органических соединений 187
Раздел 8. Технический анализ 190
Техническая документация, регламентирующая качество продукции 190
Отбор средней пробы 192
Ситовой анализ (определение тонины помола) 194
Анализ газов 195
Анализ горных пород, минералов и руд 195
Анализ воды 196
Анализ черных и цветных металлов и сплавов.......197
Диализ твердого топлива, нефти и нефтепродуктов 197
Анализ в производстве неорганических веществ 198
Анализ в производстве органических веществ .......198
Раздел 9. Сведения ио общей химической технологии . . . . .202
Сырье и энергетика химической промышленности 202
Производство металлов 208
Производство основныхиеоргаиических продуктов 210
Производство строительных материалов и изделий . . . .211
Производство основныхорганических продуктов 213
Химическая переработка топлива 214
Раздел Ю. Сведения по лабораторной практике . 218
Оборудование, основные правила и организация работы в химической лаборатории . . . .218
Основная лабораторная посуда и приборы 219
Нагревательные приборы 225
Правила хранения химических веществ 227
Газовые баллоны и работа с ними 229
Методы очистки и выделения химических соединений . . . .230
Определение простейших физическихконстант органических веществ 235
Основные правила техники безопасности в химической лаборатории.
Индивидуальные средствазащиты 237
Средства пожаротушения 241
Некоторые полезные рецепты 242
Литература . . 244
1 См.: Горбачев М. С. Коренной вопрос экономической политики партии: Доклад иа совета, в ЦК КПСС по вопросам ускорения науч.-техи. прогресса 11 июня 1985 г. — М.: 1985.