Состав и строение простых веществ, способы их получения. Бинарные соединения: твердые растворы металлического типа, интерметаллические соединения, галогениды, оксиды, сульфиды. Строение и свойства гидроксидов различных элементов, неорганических полимеров.
Аннотация к работе
Все простые вещества можно разделить на молекулярные и атомные. Вторые - из атомов, между которыми может быть различный характер связи: а) дисперсионного типа (в таких простых веществах как гелий, неон, аргон и т.д.), б) ковалентный локализованный (алмаз, кремний, бор) и в) ковалентный делокализованный (в простых веществах металлического типа). Например, пластическая сера, красный фосфор и другие простые вещества состоят из макромолекул, образованных различным числом атомов.В ряде случаев используются методы, основанные на физических или физико-химических свойствах простых веществ, входящих в состав смесей или растворов. Из данной диаграммы видно, что Al2O3 не может быть восстановлен до металла ни с помощью углерода, ни с помощью СО вплоть до температуры 2500ОС, так как прямые на диаграмме, относящиеся к ?Go процессов окисления восстановителей, при всех рассматриваемых температурах лежат выше, чем прямая, описывающая изменение ?Go реакции окисления алюминия. Для реакции Н2(г.) ?О2(г.) = Н2О(г.) (?S <0) и, следовательно, с ростом температуры значения ?Go этого процесса увеличиваются (значение ¦?Go¦-уменьшается), т.е. изменения ?Go с температурой для этого процесса аналогичны графику ?Go - Т для взаимодействия СО(г.) ?О2(г.) = СО2(г.) (рис. Это целесообразно только в том случае, когда, либо ?Go298 восстанавливаемых форм имеет очень низкое значение и, следовательно, при использовании ранее рассмотренных восстановителей, невозможно добиться отрицательного значения ?Go реакции синтеза простого вещества в пределах допустимого варьирования параметров состояния системы, либо за счет протекания последовательных или параллельных процессов продукт реакции содержит недопустимую концентрацию примесей (например, углерод, растворенный в целевых продуктах или карбиды различных элементов). Их удаление из системы - длительный и трудоемкий процесс, поэтому использование алюминия в качестве восстановителя соединений переходных элементов оправдано только в том случае, когда использование других восстановителей малоэффективно. в) Одним из способов, обеспечивающих самопроизвольное течение процессов получения простых веществ, является их целенаправленное конструирование, заключающиеся в том, что помимо искомого простого вещества планируется формирование и другие фазы, характеризующиеся низким значением ?Go образования, что и обеспечивает отрицательное значение ?Go суммарного процесса, например: Ca3(PO4)2 5C 3SIO2 = P2^ 3CASIO3 5CO^ в данном случае, помимо низкого значения ?Go образования CASIO3, смещению равновесия вправо способствует значительное повышение энтропии системы при переходе от прекурсоров к продуктам реакции.Температурный интервал существования такой формы для конкретного элемента будет предопределяться стабильностью других форм, образующихся в результате ассоциации атомов. В свою очередь стабильность молекулярных, полимерных, кластерных или кристаллических форм простых веществ данного элемента предопределяется электронным строением его атомов и энергией электронов на их валентном уровне. Жидкая фаза таких веществ состоит из атомных кластеров, из которых при температуре кристаллизации формируются плотноупакованные кристаллические фазы (структура ГЦК или ГПУ, рис 2а). Если энергия межатомного взаимодействия в молекуле превышает энергию межмолекулярного взаимодействия (т.е. отсутствует возможность полимеризации молекул с частичным разрывом в них химических связей), то состоящее из таких молекул газообразное простое вещество при охлаждении будет конденсироваться, за счет межмолекулярного взаимодействия дисперсионного типа. Если же энергия межмолекулярного взаимодействия выше, чем энергия связи между атомами в молекуле, то происходит образование более крупных частиц (молекул или кластеров с ковалентным характером связи между атомами). а) б) в)Нахождение в одной системе атомов двух различных элементов расширяет число возможных путей достижения в ней минимума энергии. Это связано с тем, что атомы каждого элемента индивидуальны и в пределах атомов одного вида могут быть образовано только небольшое количество форм простых веществ, которые были рассмотрены выше. По мере накопления различий между атомами число таких форм будет увеличиваться, так как атомы будут устранять «недостатки» друг друга, связанные с их фиксированным строением.Характерной особенностью твердых растворов с делокализованным характером связи является то, что качественные и количественные характеристики данных фаз изменяются аддитивно при изменении в них соотношения компонентов. Критериями образования непрерывного ряда твердых растворов является близость: а) электронного строения атомов элементов, образующих рассматриваемую фазу; б) кристаллохимического строения исходных простых веществ; в) радиусов атомов, входящих в состав бинарной фазы и их электроотрицательностей. В соответствии с правилом Руайе, радиусы атомов, входящих в состав неограниченного твердого раствора не должны отличаться более чем на 15%, что, с учетом подобия остальных перечис
План
СОДЕРЖАНИЕ
1. Простые вещества
1.1 Способы получения простых веществ
1.2 Состав и строение простых веществ
2. Бинарные соединения
2.1 Твердые растворы металлического типа
2.2 Интерметаллические соединения
2.2.1 Соединения Курнакова
2.2.2 Фазы Лавеса
2.2.3 Соединения Юм - Розери
2.2.4 Фазы внедрения
2.3 Галогениды, оксиды и сульфиды
3. Гидроксиды и неорганические полимеры
3.1 Обзор строения и свойств гидроксидов различных элементов
3.2 Способы синтеза фаз с условной формулой ЭО2•XH2O
3.3 Строение и свойства гидроксидов титана, циркония и олова (IV)
3.4 Ионообменные свойства ЭО2•XH2O
3.5 Неорганические полимеры
Литература
1. ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА
Список литературы
Угай Я.А.: Общая и неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 2004
Ю.М. Коренев, А.Н. Григорьев, Н.Н. Хелиговская, К.М. Дунаева; Под ред. Ю.Д. Третьякова; Рец.: Московская гос. акад. тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова, В.А. Собянин, С.В. Коренев: Задачи и вопросы по общей и неорганической химии с ответами и решениями. - М.: Мир, 2014
Ахметов Н.С.: Общая и неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 2013
Ахметов Н.С.: Общая и неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 2013
Б.Д. Степин, Л.Ю. Аликберова, Н.С. Рукк, Е.В. Савинкина; Под ред. Б.Д. Степина: Демонстрационные опыты по общей и неорганической химии. - М.: ВЛАДОС, 2013
Бабков А.В.: Общая, неограническая и органическая химия. - М.: Дрофа, 2003
Плесков Ю.В.: Электрохимия алмаза. - М.: Едиториал УРСС, 2009
В.И.Фролов, Т.М. Курохтина, З.Н. Дымова и др.; Рец.: А.П. Нечаев: Практикум по общей и неорганической химии. - М.: Дрофа, 2012
Гузей Л.С.: Химия. 8 класс. - М.: Дрофа, 2012
Лидин, Р.А.: Химия для школьников старших классов и поступающих в вузы. Теоретические основы. Вопросы. Задачи. Тесты. - М.: Дрофа, 2007
Павлов Н.Н.: Общая и неорганическая химия. - М.: Дрофа, 2006
Павлов, Н.Н.: Общая и неорганическая химия. - М.: Дрофа, 2010
Рудзитис Г.Е.: Химия : Неорганическая химия. - М.: Просвещение, 2012
УМО по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России; ГОУ Всероссийский учебно-научно-методический Центр по непрерывному медицинскому и фармацевтическому образованию; Н.В. Головина, Н.В. Машнина, В.А. Попков, С.А. Пузаков; Под ред.: В.А.: Химия. - М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2002
Гузей Л.С.: Химия. 10 класс. - М.: Дрофа, 2011
Гузей Л.С.: Химия. 11 класс. - М.: Дрофа, 2011
Зуева М.В.: Контрольные и проверочные работы по химии. 8-9классы. - М.: Дрофа, 2010
Под ред. В.Ю. Баранова; Б.М. Андреев, В.Ю. Баранов, И.А. Белов и др.: Изотопы: свойства, получение, применение. - М.: ИЗДАТ, 2000