Elbette okuyucuların her biri "plazma" gibi "katyonlar ve anyonlar" gibi kelimeleri duymuştur, bu oldukça ilginç konu son zamanlarda oldukça sağlam bir şekilde yerleşmiş olan çalışma için günlük hayat. Böylece, sözde plazma ekranlar günlük yaşamda yaygınlaştı ve telefonlardan televizyonlara kadar çeşitli dijital cihazlarda nişlerini sıkı bir şekilde işgal ettiler. Peki plazma nedir ve hangi uygulamalara sahiptir? modern dünya? Bu soruyu cevaplamaya çalışalım.

Küçük yaşlardan itibaren, ilkokul Maddenin üç hali olduğunu öğretti: katı, sıvı ve gaz. Günlük deneyimler durumun gerçekten de böyle olduğunu gösteriyor. Biraz buz alıp eritebilir ve sonra buharlaştırabiliriz; bunların hepsi oldukça mantıklı.

Önemli! Maddenin plazma adı verilen dördüncü bir temel hali vardır.

Ancak nedir sorusunu cevaplamadan önce okuldaki fizik dersini hatırlayalım ve atomun yapısını ele alalım.

1911'de fizikçi Ernst Rutherford, birçok araştırmadan sonra atomun sözde gezegen modelini önerdi. Neye benziyor?

Alfa parçacıklarıyla yaptığı deneylerin sonuçlarına göre atomun bir tür analog olduğu anlaşıldı. Güneş Sistemi Daha önce bilinen elektronların atom çekirdeğinin etrafında dönen “gezegenler” rolünü oynadığı yer.

Bu teori fizikteki en önemli keşiflerden biri haline geldi temel parçacıklar. Ancak bugün artık geçerliliğini yitirdiği düşünülüyor ve onun yerine Niels Bohr tarafından önerilen daha gelişmiş başka bir yöntem benimsendi. Daha sonraları kuantum fiziği adı verilen yeni bir bilim dalının ortaya çıkışıyla dalga-parçacık ikiliği teorisi kabul edildi.

Buna göre parçacıkların çoğu aynı anda yalnızca parçacık değil, aynı zamanda elektromanyetik dalga. Dolayısıyla bir elektronun belirli bir anda nerede bulunduğunu %100 doğru olarak belirlemek mümkün değildir. Nerede olabileceğini ancak tahmin edebiliriz. Bu tür "kabul edilebilir" sınırlara daha sonra yörüngeler adı verildi.

Bildiğiniz gibi elektron negatif yüke sahipken, çekirdekteki protonlar pozitif yüke sahiptir. Elektron ve proton sayıları eşit olduğundan atomun yükü sıfırdır veya elektriksel olarak nötrdür.

Farklı olarak dış etkiler Atom, yükünü pozitif veya negatif olarak değiştirerek iyon haline gelirken hem elektron kaybetme hem de kazanma fırsatı bulur. Dolayısıyla iyonlar sıfır olmayan yüke sahip parçacıklardır (atom çekirdeği veya ayrılmış elektronlar). Pozitif veya negatif yüklerine bağlı olarak iyonlara sırasıyla katyon ve anyon adı verilir.

Hangi etkiler bir maddenin iyonlaşmasına yol açabilir? Örneğin bu ısı kullanılarak sağlanabilir. Ancak bunu laboratuvar koşullarında yapmak neredeyse imkansızdır - ekipman bu kadar yüksek sıcaklıklara dayanmayacaktır.

Kozmik bulutsularda da aynı derecede ilginç bir etki gözlemlenebilir. Bu tür nesneler çoğunlukla gazdan oluşur. Yakınlarda bir yıldız varsa, radyasyonu bulutsunun malzemesini iyonize edebilir ve bunun sonucunda bağımsız olarak ışık yaymaya başlar.

Bu örneklere bakarak plazma nedir sorusuna cevap verebiliriz. Yani belirli bir hacimdeki maddeyi iyonize ederek atomları elektronlarından vazgeçip pozitif yük kazanmaya zorlarız. Negatif yüke sahip serbest elektronlar ya serbest kalabilir ya da başka bir atoma katılarak yükünü pozitife çevirebilir. Yani madde hiçbir yere gitmiyor ve proton ve elektronların sayısı eşit kalıyor, plazma elektriksel olarak nötr kalıyor.

İyonlaşmanın kimyadaki rolü

Kimyanın özünde uygulamalı fizik olduğunu söylemek güvenlidir. Ve bu bilimler tamamen farklı konuları incelemesine rağmen, hiç kimse kimyada maddenin etkileşim yasalarını iptal etmedi.

Yukarıda açıklandığı gibi, elektronların kendi kesin olarak tanımlanmış yerleri vardır - yörüngeler. Atomlar bir madde oluşturduğunda, bir grup halinde birleşerek elektronlarını komşularıyla da “paylaşırlar”. Molekül elektriksel olarak nötr kalsa da, bir kısmı anyon, diğeri ise katyon olabilir.

Örnek için çok uzaklara bakmanıza gerek yok. Netlik sağlamak için, hidrojen klorür - HCL olarak da bilinen iyi bilinen hidroklorik asidi alabilirsiniz. Hidrojen bu durumda pozitif yüke sahip olacaktır. Klor var bu bağlantı bir kalıntıdır ve klorür olarak adlandırılır - burada negatif bir yüke sahiptir.

Bir notta! Belirli anyonların hangi özelliklere sahip olduğunu bulmak oldukça kolaydır.

Çözünürlük tablosu hangi maddenin iyi çözündüğünü ve hangisinin suyla hemen reaksiyona girdiğini gösterecektir.

Faydalı video: katyonlar ve anyonlar

Çözüm

İyonlaşmış maddenin ne olduğunu, hangi yasalara uyduğunu ve arkasında hangi süreçlerin olduğunu öğrendik.

Kimyanın büyülü dünyasında her türlü dönüşüm mümkündür. Örneğin günlük yaşamda sıklıkla kullanılan güvenli bir maddeyi birçok tehlikeli maddeden elde edebilirsiniz. Tüm reaksiyona giren maddelerin moleküllere, atomlara ve iyonlara parçalandığı homojen bir sistemle sonuçlanan böyle bir element etkileşimine çözünürlük denir. Maddelerin etkileşim mekanizmasını anlamak için dikkat etmeye değer. çözünürlük tablosu.

Çözünürlük derecesini gösteren bir tablo kimya çalışmalarına yardımcı olanlardan biridir. Bilim öğrenenler belirli maddelerin nasıl çözündüğünü her zaman hatırlayamayabilirler, bu nedenle her zaman el altında bir masa bulundurmalısınız.

Karar vermede yardımcı olur kimyasal denklemler iyonik reaksiyonların söz konusu olduğu yer. Sonuç çözünmeyen bir madde ise reaksiyon mümkündür. Birkaç seçenek var:

Bu madde oldukça çözünürdür;
Az çözünür;
Pratik olarak çözünmez;
Çözünmez;
Hidratlaşır ve su ile temas halinde bulunmaz;
Bulunmuyor.

Elektrolitler

Bunlar iletken çözeltiler veya alaşımlardır. elektrik. Elektriksel iletkenlikleri iyonların hareketliliği ile açıklanmaktadır. Elektrolitler ikiye ayrılabilir 2 grup:

Güçlü. Çözeltinin konsantrasyon derecesine bakılmaksızın tamamen çözünürler.
Zayıf. Ayrışma kısmidir ve konsantrasyona bağlıdır. Yüksek konsantrasyonlarda azalır.

Çözünme sırasında elektrolitler farklı yüklere sahip iyonlara ayrışır: pozitif ve negatif. Akıma maruz kaldığında pozitif iyonlar katoda, negatif iyonlar ise anoda doğru yönlendirilir. Katot pozitif yük, anot ise negatif yüktür. Bunun sonucunda iyon hareketi meydana gelir.

Ayrışma ile eş zamanlı olarak zıt süreç gerçekleşir - iyonların moleküller halinde birleşimi. Asitler, ayrışması bir katyon (bir hidrojen iyonu) üreten elektrolitlerdir. Bazlar - anyonlar - hidroksit iyonlarıdır. Alkaliler suda çözünen bazlardır. Hem katyon hem de anyon oluşturabilen elektrolitlere amfoterik denir.

iyonlar

Bu, içinde daha fazla proton veya elektron bulunan bir parçacıktır; hangisinin daha fazla olduğuna bağlı olarak anyon veya katyon olarak adlandırılacaktır: proton veya elektron. Bağımsız parçacıklar olarak birçok yerde bulunurlar. toplanma durumları: Gazlar, sıvılar, kristaller ve plazma. Konsept ve isim 1834'te Michael Faraday tarafından kullanıma sunuldu. Elektriğin asit, alkali ve tuz çözeltileri üzerindeki etkisini inceledi.

Basit iyonlar çekirdek ve elektron taşır. Çekirdek atom kütlesinin neredeyse tamamını oluşturur ve proton ve nötronlardan oluşur. Proton sayısı atom numarasına eşittir periyodik tablo ve nükleer yük. Elektronların dalga hareketi nedeniyle iyonun kesin sınırları yoktur, dolayısıyla boyutlarını ölçmek imkansızdır.

Bir atomdan bir elektronun çıkarılması enerji harcamasını gerektirir. İyonlaşma enerjisi denir. Bir elektron eklendiğinde enerji açığa çıkar.

Katyonlar

Bunlar pozitif yük taşıyan parçacıklardır. Sahip olabilmek farklı boyutlar yük, örneğin: Ca2+ çift yüklü bir katyondur, Na+ ise tek yüklü bir katyondur. Negatif katoda geçiş Elektrik alanı.

Anyonlar

Bunlar negatif yüklü elementlerdir. Aynı zamanda farklı yük miktarlarına da sahiptir; örneğin, CL- tek yüklü bir iyondur, SO42- ise çift yüklü bir iyondur. Bu tür elementler iyonik kristal kafese sahip maddelerin bir parçasıdır. sofra tuzu ve birçok organik bileşikler.

Sodyum. Alkali metal. Dış enerji seviyesinde bulunan bir elektrondan vazgeçildiğinde atom pozitif katyona dönüşecektir.
Klor. Bu elementin bir atomu bir elektronunu son enerji düzeyine çıkararak negatif klorür anyonuna dönüşecektir.
Tuz. Sodyum atomu klora bir elektron verir, bunun sonucunda kristal kafeste sodyum katyonu altı klor anyonuyla çevrelenir ve bunun tersi de geçerlidir. Bu reaksiyonun sonucunda bir sodyum katyonu ve bir klor anyonu oluşur. Karşılıklı çekim nedeniyle sodyum klorür oluşur. Aralarında güçlü bir iyonik bağ oluşur. Tuzlar iyonik bağlara sahip kristal bileşiklerdir.
Asit kalıntısı. Karmaşık bir inorganik bileşikte bulunan negatif yüklü bir iyondur. Asit ve tuz formüllerinde bulunur ve genellikle katyondan sonra ortaya çıkar. Bu tür artıkların hemen hemen hepsinin kendi asitleri vardır, örneğin sülfürik asitten SO4. Bazı kalıntıların asitleri mevcut değildir ve resmi olarak yazılmıştır, ancak tuzlar oluştururlar: fosfit iyonu.

Kimya hemen hemen her mucizenin yaratılabileceği bir bilimdir.

Katyon ve anyonların sınıflandırılması.

Analiz yöntemleri.

Analitik kimya - belirleme bilimi kimyasal bileşim maddeler.

Analitik kimya ve yöntemleri işletmelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. yemek servisi Ve Gıda endüstrisi hammaddelerin, yarı mamullerin, bitmiş ürünlerin kalite kontrolünü yapmak; Ürünlerin satış zamanlamasının ve saklama koşullarının belirlenmesi.

Analitik kimyada var nicel Ve nitel analiz. Görev niceliksel analiz- Bileşiklerdeki elementlerin veya karışımlardaki kimyasal bileşiklerin bağıl miktarlarının belirlenmesi; görev nitel analiz- Bileşiklerdeki elementlerin veya karışımlardaki kimyasal bileşiklerin varlığını tespit etmek.

Analitik kimyanın gelişim tarihi.

Başlangıçta kullanma nitel analiz Bazı minerallerin özelliklerini belirledi. İLE nicel analiz testte kullanıldı (asil metallerin belirlenmesi) - Antik Yunan, Mısır. 9. ve 10. yüzyıllarda Kiev Rus'unda değerli metallerin belirlenmesi için tahlil yöntemleri kullanıldı.

Analitik kimya bir bilim olarak 17. yüzyılın ortalarında gelişmeye başladı.

İlk defa, nitel analizin temelleri, aynı zamanda "kimyasal analiz" terimini de icat eden İngiliz bilim adamı R. Boyle tarafından özetlendi. R. Boyle, bilimsel analitik kimyanın kurucusu olarak kabul edilir.

Nicel analiz yasalarının ana hatları 17. yüzyılın ortalarında Lomonosov tarafından çizilmiştir. Lomonosov, başlangıç maddelerinin ve reaksiyon ürünlerinin tartılmasını kullanan ilk kişiydi.

19. yüzyılın ortalarına gelindiğinde titrimetrik ve gravimetrik analiz yöntemleri ve gaz analiz yöntemleri şekillendi.

Analitik kimya üzerine ilk ders kitabı 1871'de Rusya'da yayınlandı. Bu ders kitabının yazarı Rus kimyager N.A. Menshutkin.

Yirminci yüzyılın ikinci yarısında birçok yeni analiz yöntemi ortaya çıktı: X-ışını, kütle spektral vb.

Analitik kimyada kullanılan analiz yöntemlerinin sınıflandırılması.

Analitik kimya iki ana bölümden oluşur: niceliksel analiz Ve niteliksel analiz.

Kalitatif analiz yöntemleri:

Ø Kimyasal

Ø Fiziko-kimyasal

Ø Fiziksel

Kimyasal analiz:

Ø “kuru” yol

Ø “ıslak” yol

"Kuru" yol - kimyasal reaksiyonlar alevin akkorlaşması, kaynaşması ve renklenmesi sırasında meydana gelir.

Örnek : alevin, tuzların elektrolitik ayrışması sırasında oluşan metal katyonları (sodyum - sarı, potasyum - pembe-mor, kalsiyum - turuncu-kırmızı, bakır - yeşil vb.) ile renklendirilmesi:

NaCl → Na++ Cl -

K 2 CO 3 → 2K+ + CO3 2-

“Islak” yol – elektrolit çözeltilerindeki kimyasal reaksiyonlar.

Ayrıca nitel analizde, incelenen maddenin miktarına, çözeltinin hacmine ve uygulama tekniğine bağlı olarak aşağıdakiler ayırt edilir:

1) makro yöntem: nispeten büyük numuneler (0,1 g veya daha fazla) veya test maddesinin büyük hacimli çözeltileri (10 ml veya daha fazla). Bu yöntem belirlenmesi en uygun olanıdır.

2) mikro yöntem: 10 ila 50 mg arası örnekler ve birkaç ml'ye kadar çözelti hacimleri.

3) yarı mikro yöntem: 1-10 mg'lık tartılmış porsiyonlar ve yaklaşık 0,1 - 1 ml'lik çözelti hacimleri.

Mikro yöntem ve yarı mikro yöntemin şüphesiz iki avantajı vardır:

1. Yüksek analiz hızı

2. Az miktarda analite ihtiyaç vardır.

Fiziko-kimyasal analiz yöntemleri:

Ø kolorimetrik (iki çözeltinin renginin karşılaştırılması)

Ø nefelometrik (bazı reaktiflerin etkisine bağlı olarak test çözeltisinin bulanıklığı)

Ø elektrokimyasal (reaksiyonun tamamlanma anı, çözeltinin elektriksel iletkenliğindeki değişiklik ve test çözeltisindeki elektrotların potansiyeli ile belirlenir)

Ø refraktometrik (kırılma indeksini belirleyin)

Fiziksel analiz yöntemleri:

Ø spektral analiz (emisyon veya absorpsiyon spektrumlarının incelenmesi)

Ø ışıldayan (UV etkisi altında bir maddenin parıltısının doğasını incelemek)

Ø kütle spektrometrik

Ø refraktometrik

Analitik kimyada çözeltilerdeki iyonları tespit etmek için analitik reaksiyonlar kullanılır.

Analitik reaksiyon, incelenen maddenin karakteristik özelliğe sahip yeni bir bileşiğe dönüştürüldüğü kimyasal bir dönüşümdür.

Analitik reaksiyonun belirtileri:

Ø Sedimantasyon

Ø Sedimentin çözünmesi

Ø Renk değişimi

Ø Seçim gaz halindeki madde

Analitik reaksiyon koşulları:

Ø Hızlı akış

Ø Özgüllük

Ø Hassasiyet

Hassas bir reaksiyon, bir maddenin en küçük miktarını, en küçük miktardaki çözeltiden tespit edebilen bir reaksiyondur.

Hassas bir reaksiyon şu şekilde karakterize edilir:

1. Minimum açılış(belirli bir reaksiyonla tespit edilebilecek en küçük madde miktarı)

2. Minimum konsantrasyon(analitin kütlesinin çözücünün kütlesine veya hacmine oranı).

Bir iyonun diğer iyonların varlığında belirli bir renk değişimi, karakteristik bir çökeltinin oluşumu, gaz salınımı vb. ile açılabileceği bir reaksiyona spesifik denir.

Örnek: baryum iyonu potasyum kromat K2CrO4 ile tespit edilir (parlak sarı bir çökelti oluşur).

Adı geçen bir analiz kesirli. Kesirli analiz ile iyonlar belirli reaksiyonlar kullanılarak herhangi bir sırayla keşfedilebilir.

Bununla birlikte, çok az spesifik reaksiyon bilinmektedir; daha sıklıkla reaktifler birkaç iyonla etkileşime girer. Bu tür reaksiyonlara ve reaktiflere denir genel. Bu durumda uygula sistematik analiz. Sistematik analiz- karışımda bulunan iyonların belirli bir tespit dizisi. Karışımı oluşturan iyonlar ayrı gruplara ayrılır, her iyon bu gruplardan kesin olarak tanımlanmış bir sırayla izole edilir ve daha sonra bu iyon en karakteristik reaksiyonla keşfedilir. Bir iyonun karakteristik reaksiyonlarına denir özel.

Katyon ve anyonların sınıflandırılması.

Analitik kimyada iyonların sınıflandırılması, oluşturdukları tuzların ve hidroksitlerin çözünürlüklerindeki farklılığa dayanmaktadır.

Analitik grup, bir reaktifle benzer analitik reaksiyonlar veren bir katyon veya anyon grubudur.

Katyon sınıflandırmaları:

Ø sülfür veya hidrojen sülfür, N.A. Menshutkin tarafından geliştirilen bir klasiktir;

Ø asit-baz vb.

Katyonların sülfit sınıflandırması, katyonların sülfit iyonuna oranına dayanmaktadır:

1) Sülfür iyonu tarafından çökeltilen katyonlar

2) Sülfür iyonu tarafından çökeltilmeyen katyonlar.

Her grubun kendine ait grup reaktifi– bir iyon grubunu açmak ve bu grubun iyonlarıyla bir çökelti oluşturmak için kullanılan bir reaktif (Ba 2+ + SO 4 2- → BaSO 4 ↓)

Katyonların belirlenmesi gerçekleştirilir sistematik analiz.

Kimya “sihirli” bir bilimdir. İki tehlikeli maddeyi birleştirerek güvenli bir maddeyi başka nereden elde edebilirsiniz? Hakkında sıradan sofra tuzu hakkında - NaCl. Atomun yapısı hakkında önceden edinilmiş bilgilere dayanarak her bir elemente daha yakından bakalım.

Sodyum - Na, alkali metal (grup IA).
Elektronik konfigürasyon: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1

Görebildiğimiz gibi sodyumun, enerji seviyelerinin tamamlanması için vazgeçmeyi “kabul ettiği” bir değerlik elektronu vardır.

Klor - Cl, halojen (grup VIIA).
Elektronik konfigürasyon: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5

Gördüğünüz gibi klorun 7 değerlik elektronu vardır ve enerji seviyelerinin tamamlanması için bir elektronu “eksiktir”.

Şimdi klor ve sodyum atomlarının neden bu kadar "dost" olduğunu tahmin edebilir misiniz?

Daha önce inert gazların (grup VIIIA) enerji seviyelerinin tamamen "tamamlanmış" olduğu, dış s ve p yörüngelerinin tamamen dolu olduğu söylenmişti. Diğer elementlerle kimyasal reaksiyonlara bu kadar zayıf girmelerinin nedeni budur (“elektron vermek veya kabul etmek istemedikleri” için kimseyle “arkadaş” olmalarına gerek yoktur).

Değerlik enerji seviyesi dolduğunda element haline gelir. stabil veya zengin.

İnert gazlar "şanslıdır", peki ya diğer elementler? periyodik tablo? Tabii ki, bir eş "aramak" gibi kapı kilidi ve bir anahtar - belirli bir kilidin kendi anahtarı vardır. Evet ve kimyasal elementler Dış enerji seviyelerini doldurmaya çalışırken diğer elementlerle reaksiyona girerek kararlı bileşikler oluştururlar. Çünkü Dıştaki s (2 elektron) ve p (6 elektron) yörüngeleri dolduğunda bu işleme denir. "sekizli kural"(sekizli = 8)

Sodyum: Na

Sodyum atomunun dış enerji seviyesi bir elektron içerir. Kararlı bir duruma girmek için sodyumun ya bu elektrondan vazgeçmesi ya da yedi yenisini kabul etmesi gerekir. Yukarıdakilere dayanarak, sodyum bir elektron bağışlayacaktır. Bu durumda 3'lü yörünge "kaybolur" ve proton sayısı (11), elektron sayısından (10) bir fazla olacaktır. Bu nedenle nötr sodyum atomu pozitif yüklü bir iyona dönüşecektir. katyon.

Sodyum katyonunun elektronik konfigürasyonu: Na+ 1s 2 2s 2 2p 6

Özellikle dikkatli okuyucular haklı olarak neonun (Ne) aynı elektronik konfigürasyona sahip olduğunu söyleyecektir. Peki sodyum neona mı dönüştü? Hiç de değil - protonları unutmayın! Hâlâ varlar; sodyum için - 11; neonda 10 tane var. Sodyum katyonunun olduğunu söylüyorlar izoelektronik neon (elektronik konfigürasyonları aynı olduğundan).

Özetle:

sodyum atomu ve katyonu bir elektron kadar farklılık gösterir;
sodyum katyonunun boyutu daha küçüktür çünkü dış enerji seviyesini kaybeder.

Klor: Cl

Klor için durum tam tersidir; dış enerji seviyesinde yedi değerlik elektronu vardır ve kararlı hale gelebilmesi için bir elektronu kabul etmesi gerekir. Aşağıdaki süreçler gerçekleşecektir:

Klor atomu bir elektron alacak ve negatif yüklenecektir. anyon(17 proton ve 18 elektron);
Klorun elektron konfigürasyonu: Cl- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
Klor anyonu argon (Ar) ile izoelektroniktir;
Klorun dış enerji seviyesi "tamamlandığından", klor katyonunun yarıçapı "saf" klor atomununkinden biraz daha büyük olacaktır.

Sofra tuzu (sodyum klorür): NaCl

Yukarıdakilere dayanarak, sodyumdan vazgeçen elektronun, klor alan elektrona dönüştüğü görülebilir.

İÇİNDE kristal kafes sodyum klorür, her bir sodyum katyonu altı klor anyonuyla çevrilidir. Tersine, her bir klor anyonu altı sodyum katyonuyla çevrilidir.

Bir elektronun hareketi sonucunda iyonlar oluşur: sodyum katyonu(Na+) ve klor anyonu(Cl-). Zıt yükler birbirini çektiğinden kararlı bir bileşik oluşur NaCl (sodyum klorür) - sofra tuzu.

Zıt yüklü iyonların karşılıklı çekimi sonucu, iyonik bağ- kararlı kimyasal bileşik.

İyonik bağ içeren bileşiklere denir tuzlar. Katı haldeki tüm iyonik bileşikler kristal maddelerdir.

İyonik bağ kavramının oldukça göreceli olduğu anlaşılmalıdır; kesin olarak konuşursak, yalnızca iyonik bağı oluşturan atomların elektronegatiflik farkının 3'e eşit veya daha fazla olduğu maddeler "saf" olarak sınıflandırılabilir. İyonik bileşikler Bu nedenle doğada yalnızca bir düzine mevcut olan saf iyonik bileşikler, alkali ve alkalin toprak metallerinin florürleridir (örneğin, LiF; bağıl elektronegatiflik Li=1; F=4).

İyonik bileşikleri “rahatsız etmemek” için kimyagerler şunu varsaymayı kabul ettiler: Kimyasal bağ Bir maddenin molekülünü oluşturan atomların elektronegatiflik farkı 2'ye eşit veya daha fazla ise iyoniktir (elektronegatiflik kavramına bakın).

Katyonlar ve anyonlar

Diğer tuzlar, sodyum klorüre benzer bir prensibe göre oluşturulur. Metal elektronları verir ve metal olmayan onları alır. Periyodik tablodan şunu açıkça görüyoruz:

Grup IA elementleri (alkali metaller) bir elektron verir ve 1+ yüklü bir katyon oluşturur;
Grup IIA elementleri (toprak alkali metaller) iki elektron verir ve 2+ yüklü bir katyon oluşturur;
Grup IIIA elementleri üç elektron verir ve 3+ yüklü bir katyon oluşturur;
Grup VIIA elementleri (halojenler) bir elektron kabul eder ve 1 - yüküne sahip bir anyon oluşturur;
Grup VIA elemanları iki elektron kabul eder ve 2- yüküne sahip bir anyon oluşturur;
VA grubunun elemanları üç elektron kabul eder ve 3- yüklü bir anyon oluşturur;

Ortak monoatomik katyonlar

Yaygın monoatomik anyonlar

Farklı sayıda elektron vererek farklı yüklere sahip iki (veya daha fazla) katyon oluşturabilen geçiş metalleri (B grubu) ile her şey o kadar basit değildir. Örneğin:

Cr2+ - iki değerlikli krom iyonu; krom(II)
Mn 3+ - üç değerlikli manganez iyonu; manganez(III)
Hg 2 2+ - diatomik iki değerlikli cıva iyonu; cıva(I)
Pb 4+ - dört değerlikli kurşun iyonu; kurşun(IV)

Birçok geçiş metali iyonu farklı oksidasyon durumlarına sahip olabilir.

İyonlar her zaman tek atomlu değildir; bir grup atomdan oluşabilirler. Poliatomik iyonlar. Örneğin, diatomik iki değerlikli cıva iyonu Hg 2 2+: iki cıva atomu bir iyon halinde bağlanır ve net yükü 2+'dir (her katyonun yükü 1+'dir).

Çok atomlu iyon örnekleri:

SO 4 2- - sülfat
SO 3 2- - sülfit
NO 3 - - nitrat
NO 2 - - nitrit
NH 4 + - amonyum
PO 4 3+ - fosfat

Anyonlar çift, birleşik, orta, asidik ve bazik tuzların bileşenleridir. Niteliksel analizde bunların her biri belirli bir reaktif kullanılarak belirlenebilir. Kullanılan anyonlara verilen niteliksel reaksiyonları ele alalım. inorganik kimya.

Analizin özellikleri

İnorganik kimyada yaygın olarak kullanılan maddelerin tanımlanmasında en önemli seçeneklerden biridir. Analizin iki bileşene bölünmesi vardır: niteliksel, niceliksel.

Anyonlara verilen tüm niteliksel reaksiyonlar, bir maddenin tanımlanmasını ve içinde belirli safsızlıkların varlığının tespit edilmesini içerir.

Kantitatif analiz, safsızlıkların ve temel maddenin net içeriğini belirler.

Anyonların niteliksel tespitinin özellikleri

Etkileşimlerin tümü nitel analizde kullanılamaz. Karakteristik bir reaksiyon, çözeltinin renginde bir değişikliğe, bir çökelti oluşumuna, çözünmesine ve gaz halindeki bir maddenin salınmasına yol açan reaksiyondur.

Anyon grupları, karışımdaki yalnızca belirli anyonların tespit edilebildiği seçici bir reaksiyonla belirlenir.

Hassasiyet, belirlenen anyonun ön işleme gerek kalmadan tespit edilebildiği en düşük çözelti konsantrasyonudur.

Grup reaksiyonları

Böyle var kimyasal maddeler Farklı anyonlarla etkileşime girdiğinde benzer sonuçlar üretebilenler. Grup reaktifinin kullanılması sayesinde farklı anyon gruplarının çökeltilmesi sağlanarak izole edilmesi mümkündür.

İnorganik maddelerin kimyasal analizini yaparken, esas olarak tuzların ayrışmış formda bulunduğu sulu çözeltileri incelerler.

Bu nedenle tuz anyonları, bir maddenin çözeltisinde bulunmalarıyla belirlenir.

Analitik gruplar

Asit-baz yönteminde, üç analitik anyon grubunu ayırt etmek gelenekseldir.

Belirli reaktifler kullanılarak hangi anyonların belirlenebileceğini analiz edelim.

sülfatlar

Kalitatif analizde bunları bir tuz karışımında tanımlamak için çözünür baryum tuzları kullanılır. Sülfat anyonlarının SO4 olduğu dikkate alındığında, gerçekleşen reaksiyonun kısa iyon denklemi şöyledir:

Ba 2 + + (SO 4) 2- = BaSO4

Elde edilen baryum sülfat Beyaz renk, çözünmeyen bir maddedir.

Halojenürler

Tuzlardaki klor anyonlarını belirlerken reaktif olarak çözünür gümüş tuzları kullanılır, çünkü çözünmeyen beyaz bir çökelti veren bu asil metalin katyonudur, bu nedenle klorür anyonları bu şekilde belirlenir. Bu uzak tam liste Analitik kimyada kullanılan niteliksel etkileşimler.

Bir karışımdaki iyodür ve bromitlerin varlığını tespit etmek için klorürlere ek olarak gümüş tuzları da kullanılır. Halojenür ile bileşik oluşturan gümüş tuzlarının her birinin kendine özgü bir rengi vardır.

Örneğin AgI sarıdır.

1. analitik grubun anyonlarına kalitatif reaksiyonlar

Öncelikle hangi anyonları içerdiğine bakalım. Bunlar karbonatlar, sülfatlar, fosfatlardır.

Analitik kimyada en yaygın reaksiyon sülfat iyonlarının belirlenmesidir.

Bunu gerçekleştirmek için potasyum sülfat ve baryum klorür çözeltilerini kullanabilirsiniz. Bu bileşikler birbirine karıştırıldığında beyaz bir baryum sülfat çökeltisi oluşur.

Analitik kimyada önkoşul belirli bir grubun anyonlarını tanımlamak için gerçekleştirilen işlemlerin moleküler ve iyonik denklemlerinin yazılmasıdır.

Bu proses için tam ve kısaltılmış iyonik denklemin yazılmasıyla, çözünmeyen BaSO4 tuzunun (baryum sülfat) oluşumu doğrulanabilir.

Bir tuz karışımındaki bir karbonat iyonunu tanımlarken, gazlı bir bileşiğin salınmasıyla birlikte inorganik asitlerle niteliksel bir reaksiyon kullanılır - karbon dioksit. Ayrıca analitik kimyada karbonatın tanımlanmasında baryum klorür ile reaksiyon da kullanılır. İyon değişiminin bir sonucu olarak, beyaz bir baryum karbonat çökeltisi çöker.

Sürecin kısaltılmış iyonik denklemi şemada açıklanmıştır.

Baryum klorür, karbonat iyonlarını beyaz bir çökelti halinde çökeltir; bu, birincinin anyonlarının niteliksel analizinde kullanılır. analitik grup. Diğer katyonlar böyle bir sonuç vermediğinden tayine uygun değildir.

Karbonat asitlerle reaksiyona girdiğinde kısa iyon denklemi aşağıdaki gibidir:

2H + +CO3 - =CO2 +H2O

Karışımdaki fosfat iyonlarını tanımlarken çözünebilir bir baryum tuzu da kullanılır. Sodyum fosfat çözeltisinin baryum klorür ile karıştırılması, çözünmeyen baryum fosfatın oluşmasına neden olur.

Böylece baryum klorürün evrensel olduğu ve birinci analitik grubun anyonlarını belirlemek için kullanılabileceği sonucuna varabiliriz.

İkinci analitik grubun anyonlarına kalitatif reaksiyonlar

Gümüş nitrat çözeltisiyle reaksiyona girdiğinde klorür anyonları tespit edilebilir. İyon değişiminin bir sonucu olarak, peynirimsi beyaz bir gümüş klorür (1) çökeltisi oluşur.

Bu metalin bromürü sarımsı bir renge, iyodür ise zengin sarı bir renge sahiptir.

Sodyum klorürün gümüş nitratla moleküler etkileşimi aşağıdaki gibidir:

NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3

Bir karışımdaki iyodür iyonlarını belirlerken kullanılabilecek spesifik reaktifler arasında bakır katyonlarını vurguluyoruz.

KI + CuSO 4 = I 2 + K 2 SO 4 + CuI

Bu redoks süreci, niteliksel analizde kullanılan serbest iyotun oluşumuyla karakterize edilir.

Silikat iyonları

Bu iyonları tespit etmek için konsantre mineral asitler kullanılır. Örneğin, sodyum silikata konsantre hidroklorik asit eklendiğinde jel benzeri bir görünüme sahip bir silisik asit çökeltisi oluşur.

Moleküler formda bu süreç:

Na2Si03 + 2HCl = NaCl+ H2Si03

Hidroliz

Analitik kimyada anyonla hidroliz, bir ortamın tuz çözeltilerindeki reaksiyonunu belirlemenin yollarından biridir. Oluşan hidrolizin tipini doğru bir şekilde belirlemek için tuzun hangi asit ve bazdan elde edildiğini bulmak gerekir.

Örneğin alüminyum sülfür, çözünmeyen alüminyum hidroksit ve zayıf hidrosülfit asitten oluşur. Bu tuzun sulu çözeltisinde anyon ve katyonda hidroliz meydana gelir, dolayısıyla ortam nötrdür. Göstergelerin hiçbiri rengini değiştirmeyecek, bu nedenle belirli bir bileşiğin bileşimini hidroliz yoluyla belirlemek zor olacaktır.

Çözüm

Analitik kimyada anyonların belirlenmesi için kullanılan kalitatif reaksiyonlar, bazı tuzların çökeltme şeklinde elde edilmesini mümkün kılar. Hangi analitik grup anyonlarının tanımlanması gerektiğine bağlı olarak deney için belirli bir grup reaktifi seçilir.

Kaliteyi belirlemek için kullanılan yöntem budur içme suyu Klor, sülfat, karbonat anyonlarının kantitatif içeriğinin, sıhhi ve hijyenik gereklilikler tarafından belirlenen izin verilen maksimum konsantrasyonları aşıp aşmadığını belirlemek.

Bir okul laboratuvarında anyonların belirlenmesine ilişkin deneyler, okuldaki araştırma görevleri için seçeneklerden biridir. pratik iş. Deney sırasında okul çocukları yalnızca ortaya çıkan yağışın renklerini analiz etmekle kalmıyor, aynı zamanda reaksiyon denklemleri de oluşturuyor.

Ek olarak, kimya final testlerinde mezunlara niteliksel analiz unsurları sunulur; bunlar geleceğin kimyagerlerinin ve mühendislerinin moleküler, tam ve kısaltılmış iyonik denklemler konusundaki yeterlilik seviyelerinin belirlenmesine yardımcı olur.