вают анион (его йазвание ставят в именительном падеже), а затем-катион (его название-в родительном падеже):
КС1-хлорид калия |
(1МН4)2804-сульфат аммония |
Ва804-сульфат бария |
РеР04ортофосфат железа(Ш) |
А§1403нитрат серебра® |
Ре3(Р04)2 - ортофосфат железа(П) |
ИаОН-гидроксид натрия |
Сг2Оэ-оксид хрома(Ш) |
Соотношение катионов и анионов в ионных соединениях всегда таково, что выполняется закон сохранения заряда (число положительных зарядов равно числу отрицательных зарядов),, следовательно, само соединение электронейтрально. Условные нейтральные частицы ионных соединений (иначе-ионных кристаллов) называются формульными еди ницами.'Как уже указывалось в разд. 1, щ состав также передается молекулярными формулами (КС1, Ва804), как
исостав молекулярных веществ (Н20, 8 0 2, РС13). Конечно, ионные вещества не содержат в своем составе молекул КС1, Ва804 и т. п., а только соответствующие катионы (К+, Ва2+)
ианионы (СП, 801” ). Таким образом* формульная единица (иначе-условная молекула, структурная единица)-это такйя же характеристика ионных соединений, какой является моле кула для молекулярных соединений. Вот почему все фор мулы,-отражающие качественный ц количественный состав веществ, условно называют молекулярные формулы. •
Химические формулы м о л е к у л я р н ы х |
веществ также |
можно мысленно разделить на формулы |
у сл овн ы х ка |
тионов и анионов, например РС13-н а один условный катион Р3+*и три условных аниона С П , Н28 0 4-н а два условных катиона 7Н + и один условный анион 8 0 4“ . Термин «услов ный» означает, что в молекулярных веществах указанных йодов в реальности нет (вещества состоят из молекул РС13, Н280 4), чем они и отличаются от ионных веществ. Отметим* что некоторые ионы могут быть как реальными, так и услов ными в зависимости от типа соединения (ионное, молеку лярное), например анионы СП и 80 4“ .
В двухэлементных веществах с молекулярным или ион ным строением абсолютные значения зарядов ионов отве чают стехиометрической валентности атомов, например, для Ка20 - К а ! и О11, для РС13- Р Ши С11. Одновременно знак и значение зарядов ионов отвечают соответствующим (поло жительным или отрицательным) степеням окисления эле ментов, например:
Н2,0 -и |
. Р+ШС\;1 |
Ре+пС171 |
Н^ОГ1 |
Р+уС15-1 |
|
15
1
Следует |
запомнить, что заряд ионов обозначается |
|
|||||||
а р а б с к о й |
цифрой с последующим знаком (Ре2+, |
Р3+,_ |
|
||||||
82_),_ степень |
окисления |
элемента - р и м с к о й |
цифрой с |
|
|||||
предшествующим зраком, причем знак «плюс» обычно опус |
, |
||||||||
кается, но подразумевается (Ре+П или Реп,.Р +ш или Рш, но |
|||||||||
Названия |
|
м о л е к у л я р н ы х |
двухэлементных веществ |
|
|||||
строятся из двух слов-наименования условного аниона (в |
^ |
||||||||
именительном падеже) и наименования условного катиона (в |
| |
||||||||
родительном падеже), при этом либо указывают соотноше- |
I |
||||||||
ние катионов, и анионов |
с помощью числовых приставок |
|
|||||||
(1-моно, 2-ди, 3-три, 4-тетра, 5-пента, 6-гекса), либо- |
|
||||||||
степень окисления катиона (степень окисления аниона счи |
|
||||||||
тается известной). |
|
|
|
|
|
|
|
||
Примеры: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СО-монооксид углеродна, или оксид углерода(11) |
|
|
|
||||||
С02 -диоксид углерода, или оксид углербда(ГУ) |
|
|
^ |
I |
|||||
РС13 - трихлорид фосфора, или хлорид фосфора(П1) |
|
|
|||||||
РС15 - пентахлорид фосфора, или хлорид фосфора(У). |
' |
|
' ! |
||||||
. |
|
|
|
* |
|
|
’ |
|
\ |
Некоторые вещества в жидком и газообразно^ состоя-' |
\ |
||||||||
ниях* могут образовывать ассоциащы молекул-реальные |
| |
||||||||
частицы. вещества в (конкретных |
физических условиях, на |
|
|||||||
пример, оксид фосфора(У) Р20 5 может существовать в виде |
| |
||||||||
(Р20 5)2, или |
Р4О10, хлорид железа(Ш) |
РеС13- в |
виде |
||||||
(РеС13)2, или-Ре2С16, и т.п. В таком случае формулы.Р20 5 |
Ч |
||||||||
и РеС13- м 0 л е к у л я р н ы е |
формулы, а |
формулы Р4О10. |
|||||||
и Ре2С16- и с т и н н ы е формулы ассоциатов молекул данных |
|
||||||||
" веществ. |
|
. |
. |
. |
|
|
|
|
|
Для любого сложного вещества, находится ли оно в мо- |
|
||||||||
номолекулярном или ассоциированном виде, можно опреде- - |
|||||||||
лить количественный состав, т.е: содержание отдельных |
|
||||||||
элементов, входящих в это вещество. Количественный состав |
I |
||||||||
сложного вещества, с одной стороны, передается отноше- " |
|||||||||
нием числа атомов элементов в молекуле (например, 1 Ре:3 С1 |
|
||||||||
для РеС13 и Ре2С16), а с другой спороны, массовой долей |
|
||||||||
элемента Э в этом веществе (№э)-отношением массы данного |
|
||||||||
элемента Э |
(т э) во взятой |
порции вещества к |
массе |
этой |
|
||||
порции (твещ): |
|
|
|
|
|
|
(7) |
|
|
и>э _= т э /т ^ . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Массовая доля элемента в сложном веществе-безраз- |
\ |
||||||||
мерная величина, она всегда-меньше единицы (1уэ < 1). |
\ |
||||||||
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
1
Ючевидно, что сумма массовых долей всех элементов, входящих в данное вещество, равна единице; так, для двух элементного вещества АхВу имеем:
'И'а + "Ъ = |
1- |
(8) |
Например, |
для воды Н20 |
и>н = 0,11 м и>0 = 0,89, откуда |
^ + ^ 0 = ^ 1 1 + 0 ,8 9 = 1 . |
|
|
Обычно для расчета и>э по уравнению (7) порцию ве |
|
||||||
щества берут равной молярной массе этого вещества,' тогда |
|
||||||
масса Данного элемента в этой порции будет равна его |
|
||||||
молярной массе |
(т. е. его относительной атомной |
массе, |
|
||||
выраженной в г/моль), умноженной на число атомов данного |
|
||||||
элемента в молекуле. Так, для вещества АхВу имеем: |
|
|
|||||
тА |
хМА |
|
тпж> |
уМ» |
|
|
|
"А = — |
= ТГ*- |
и |
^вещ |
= Т Г ^ ' |
_ |
(9) |
|
^вещ |
вещ |
|
' ^вещ |
|
|
||
Чаще массовую долю элемента в веществе выражают не |
|
||||||
в долях единицы, а в процентах: |
|
|
|
||||
и>э% = 100и>э. |
|
|
|
|
(10) |
' |
|
Очевидно, что для двухэлементного вещества АхВу:
^а % + ^в% = 100%. |
" (11) |
Иногда в сложных веществах рассчитывают массовую долю не отдельных элементов, а их комбинаций (соединений между, элементами), хотя эти комбинации в веществе реаль но могут и не содержаться. Так, ортофосфррную кислоту
Н3Р 0 4 условно |
можно представить |
как Р20 5• ЗН20 , или |
(Р20 5)1 (Н20)3, |
и по уравнению (9) |
определить массовую/ |
долю каждой комбинации (н>Р 0 , и>н 0). В данном случае они
равны: . |
2 5 . |
2 |
||
|
, |
1:МР 0 |
1/142. |
|
|
2 5 |
2МНзР04 |
2-98 |
|
^ |
0 = 1 - ^ 03= 1 -0,725 = 0,275. |
|
||
|
Для нахождения отношения х:у для вещества АхВу необ |
|||
ходимо пользоваться уравнениями: |
- |
|||
х |
кАМв ^ шАМв |
^ |
||
уи?ВМА швМА’
х/у = К % )М в/К % )М А. " |
(13) |
Следует помнить, что значения х и у являются целы ми числами. Например, для НхОу с и>н = 0,11 и и>0 = 0,89
17
имеем: |
|
|
|
х = \УцМ0 = 0,11 16 = . |
^ 2 |
|
|
у и-0 Мн |
0,89-1 |
\ ~ 1 |
|
и формулой вещества будет Н20 |
(вода). |
||
Дл^ трехэлементных веществ Ах ВуС2 составляют отно |
|||
шение: |
уув уус ^ т А |
тв тс |
. |
.. ^ |
|||
х 'у '2 МА МВ МС МА МВ МС
и находят ху у и 2 в виде простых целых чисел. Например, для |НхСу0 2 С 1УН = 0,032, и>с = 0,194 и и>0 = 0,774 имеем:
х:у:2 = 0,032 0,194 0,774 = 0,032:0,016:0,048 = 32:16:48 = 2:1:3
1 |
12 |
16 |
иформулой вещества будет Н2СОэ (вольная кислота). Аналогично можно найти соотношение между комбина
циями элементов в сложном веществе. Таку для ортофосфорнои кислоты, представленной в виде (Р20 5)х(Н20)у с
= 0,725 и и ^ о = 0,275, имеем:
х н^р7о, Мн,о |
0,725 -18. |
13,05 |
_ 1 |
~у ~ н^н2оМр2о5 |
“ 0,275-142 “ |
39,05 |
|
а значит, формула ортофосфорной кислоты будет (^2 ^ 5)1 (Н20 )3, или Н3Р 0 4 .
Для веществ в ассоциированном состоянии истинные формулы типа (АхВу)2 м о ж н о составить, если вначале опре делить х и у (как описано выше для АхВу), а затем найти значение 2, используя уравнение:
г = М(АхВу)г/МАхВу- - “ (15)
Молярную массу ассоциата в газовом состоянии обычно
находят по уравнениям (5) и (6), где Мв = М(А в >•
X у 2
Упражнения
2.1.Учащийся провел в химической лаборатории такой опыт.
Втигель массой 44,7 г он поместил нелетучие реагенты массой 8,6 г и тигель нагрел. После окончания реакции и охлаждения масса тигля
снелетучими продуктами составила 53,3 г. Какой стехиометричес кий закон подтвердил учащийся этим, опытом? *
2.2.Для подтверждения закона постоянства состава учащийся выбрал два способа получения питьевой соды ИаНС03. В первом
опыте он получил вещество с атомным отношением 0,5:0,49:0,51: :1,48, а во втором опыте образовалось вещество с и^а = 0,274, и>н = 0,012, и>с = 0,143 и и>0 = 0,571. Подтвердился ли данный закон?
18
2.3г Укажите, одинаковыми или разными являются продукты двух реакций с общей формулой ИахНу РгОр, если у первого продукта отношение х:у:г:р равно 1:2:1:4, а у второго-2:1:1:4.
2.4. Пользуясь сводкой катионов и анионов, данной в начале этого раздела, составьте молекулярные формулы следующих ве ществ:
а) фторид натрия, гидроксид кальция, оксид алюминия, суль- . фит калия, ортофосфат серебра®, карбонат бария, хлорид хрома(Ш);
б) хлорид калия, нитрит магния, оксид хрома(1П), сульфат серебра®, перманганат натрия, нитрат аммония, гидроксид же леза®);
в) бромид аммония, гидроксид свинца®), сульфид железа®), сульфат марганца(П), карбонат калия, нитрат цинка®),* ортоси ликат кальция;
г) иодид серебра®, нитрат бария, оксид железа(Ш), сульфат свинца®), карбонат натрия, бромид меди®), ортофосфат стронция.~ 2.5. Пользуясь сводкой катионов и анионов, назовите следую
щие вещества:
а) А1С13, 2л (ОН)2, Ва(Ж)2)2, ИН4Ж )3 , А§20, Ка2803, К3Р04 б) СгР3, Си(ОН)2, Са(М03)2, Иа20, А1283, К2СОэ, Ка48Ю4, РеС12 в) РеВг3, Мп(ОН)2, М§(М03)2, К20, Сг283, СазСРО^, А§2803 г) Ре12, РЬ(ОН)2, МН4№ )2, А§Ы03, Ре2Оэ, КМпО* Са28Ю4.
2.6. Составьте названия следующих молекулярных двухэле ментных веществ, используя как числовые приставки, так и степени окисления условных катионов:
а) С120, ОР2, Мп20 7, Н1, 803; |
в) СЮ3, 81С, Аз285, Н28, 802; |
б) СЮ2, 120 5, СгР6, НВг, ВС13; , |
г) С120 7,Се82,81Р4,НС1,Н20 5. |
2.7. Составьте формулы следующих молекулярных веществ: а) тетрабромид кремния, пентаоксид дифосфора, сульфид мышья ка®!); б) трифторид фосфора, диоксид серы, бромид кремния(ГУ);
в) трииодид бора, диоксид селена, фторид фосфора(У); г) тетраиодид кремния, триоксид диазота, сульфид мышьяка(У);
д) тетрахлорид углерода, оксид мышьяка(У), оксид серы(У1).
2.8. Не прибегая к вычислениям, укажите, одинаковое или разное число молекул содержится в 1 л 0 2, 1 л Оэ, 1 л Н2 и 1 л С02 (при н.у.). Ответ обоснуйте.,
2.9. Не прибегая к вычислениям, укажите, какой объем-одина ковый или разный (при н.у.) будут иметь 2,24 моль С12 и 2,24,моль ИН3. Ответ обоснуйте.
2.10. Получено (отдельно) 11,2 г И2 и 11,2 г СО. Не прибегая к вычислениям, укажите, какой объем-одинаковый илц разный (при н.у.) занимают эти газы. Ответ обоснуйте.
2.11. Составьте выражения, аналогичные уравнениям (5) и (6), используя плотность некоторого газа В: а) по неону, б) по озону.
2.12. Плотность некоторого газа по вод9роду равна 29. Не прибегая к вычислениям, укажите, чему равна плотность того же газа по воздуху.
19