Химия, полный курс для 11 класса
Ребята, сегодня мы разберём одну из самых практичных тем. Откройте свои учебники на параграфе, посвящённом соединениям неметаллов. Мы с вами живём в мире, состоящем из этих соединений. Воздух, который мы вдыхаем, газировка, которую мы пьём, и даже стекло в окне – всё это творения неметаллов. Давайте же заглянем в их удивительный мир.
Начнём с летучих водородных соединений. Что это такое? Самый простой пример – это аммиак. Вы все чувствовали его резкий запах, когда пользовались нашатырным спиртом. Его формула – NH₃. Когда он растворяется в воде, образуется щелочная среда. Почему? Потому что происходит реакция: NH₃ + H₂O ⇄ NH₄⁺ + OH⁻. Видите, появляются гидроксид-ионы OH⁻, которые и дают щёлочь. Именно поэтому нашатырный спирт может нейтрализовать кислоту, например, при укусе комара.
А теперь представьте другой знакомый запах – запах тухлых яиц. Это сероводород, H₂S. Или вкус соляной кислоты в нашем желудке – это хлороводород, HCl. Их водные растворы уже имеют кислую реакцию. Почему так? Всё зависит от электроотрицательности неметалла. Чем она выше, тем легче молекула отрывает протон в воде, создавая кислую среду. Так, в периоде слева направо мы переходим от основных соединений, как аммиак, к кислотным, как хлороводород.
Теперь поговорим о кислородсодержащих кислотах хлора. Да, хлор образует не одну, а целый ряд кислот. Самая известная из них – хлорноватистая кислота, HClO. Именно она – активный компонент в обычной «Белизне» и в хлорированной воде бассейнов. Она не только кислота, но и очень сильный окислитель, который разрушает красители и убивает бактерии. Есть и другие: хлорноватая HClO₃ и знаменитая хлорная HClO₄ – одна из самых сильных известных нам кислот. Их сила растёт с увеличением степени окисления хлора.
Перейдём к двум кислотам, которые постоянно встречаются в природе. Первая – угольная кислота, H₂CO₃. Вы с ней сталкиваетесь каждый раз, когда пьёте газировку. Пузырьки – это углекислый газ CO₂, который при растворении в воде как раз и образует угольную кислоту: CO₂ + H₂O ⇄ H₂CO₃. Она очень слабая и неустойчивая, поэтому шипит и быстро разлагается обратно. Её соли – это всем известные карбонаты. CaCO₃ – это мел, мрамор, известняк. А NaHCO₃ – это питьевая сода, которую используют в выпечке.
Вторая кислота – кремниевая, H₂SiO₃. Она настолько слабая, что не растворяется в воде, образуя гель. Но её соли – силикаты – окружают нас повсюду. Na₂SiO₃ – это силикатный клей, или «жидкое стекло». А природные силикаты – это песок, глина, асбест. Именно из них состоит большая часть земной коры.
И, наконец, короли окислителей – азотная и серная кислоты. Почему короли? Потому что они окисляют не за счёт ионов водорода, а за счёт своих центральных атомов – азота N⁺⁵ и серы S⁺⁶.
Азотная кислота, HNO₃, в любой концентрации – сильный окислитель. Она растворяет даже металлы, которые не вытесняют водород из кислот. Помните, как на производстве травят металлы? Часто используют азотную кислоту. Например, медь с концентрированной кислотой даёт ядовитый бурый газ диоксид азота:
Cu + 4HNO₃(конц.) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O.
А с разбавленной кислотой реакция идёт иначе, выделяется бесцветный газ NO. Она также окисляет и неметаллы, и органические вещества. Капля азотной кислоты оставляет жёлтое пятно на коже – это результат её окислительного действия.
Концентрированная серная кислота, H₂SO₄, – это особая история. Она не только кислота, но и мощный водоотнимающий агент. Если вы добавите её к сахару, она обуглит его, отняв воду. А её окислительные свойства впечатляют. Она пассивирует железо, создавая на нём защитную плёнку, поэтому её перевозят в стальных цистернах. Но при нагревании она реагирует почти со всеми металлами. Медь, которая стоит в ряду напряжений после водорода, бурно реагирует с ней:
Cu + 2H₂SO₄(конц.) → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O.
Она окисляет даже уголь до углекислого газа.
Вот такие они, соединения неметаллов – от привычной соды в пирогах до мощных кислот на заводах. Понимание их свойств – это ключ к пониманию химии мира вокруг нас.
На этом наш урок окончен. До свидания, ребята