LABORATORIJAS DARBS

Darba mērķis– iepazīšanās ar svarīgākajām neorganisko savienojumu klasēm: oksīdiem, hidroksīdiem, sāļiem, to iegūšanas metodēm un īpašībām.

TEORĒTISKĀ DAĻA

Līdz šim ir zināmi aptuveni 300 tūkstoši neorganisko savienojumu. Tos var iedalīt trīs galvenajās klasēs: oksīdi, hidroksīdi un sāļi.

OKSĪDI - elementu savienojuma produkti ar skābekli.

Oksīdus var iegūt, reaģējot, savienojot elementu ar skābekli:

2Mg + O 2 \u003d MgO,

4P + 5O 2 \u003d 2 P 2 O 5

vai sarežģītas vielas sadalīšanās reakcija:

CaCO 3 \u003d CaO + CO 2,

2 Zn(NO 3) 2 \u003d 2 ZnO + 4 NO 2 + O 2.

Ir sāli veidojoši un sāli neveidojoši oksīdi, kā arī peroksīdi.

Sāli veidojošie oksīdi iedala bāziskajos, skābajos un amfotēriskajos.

Pamata oksīdi veido sārmu metālus (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), sārmzemju metālus (Mg, Ca, Sr, Ba) un metālus ar mainīgu oksidācijas pakāpi, kas atrodas PTM sānu apakšgrupās savos zemākajos oksidācijas pakāpēs +1 , +2 (piemēram: Zn, Cd, Hg, Cr, Mn utt.). To hidroksīdi ir bāzes.

Bāzes, kas labi šķīst ūdenī sārmu metāli sauc par sārmiem. Tos var iegūt, izšķīdinot atbilstošos oksīdus ūdenī, piemēram:

Na 2 O + H 2 O \u003d 2NaOH

Sārmzemju metālu (Mg, Ca, Sr, Ba) hidroksīdi (bāzes) veidojas arī, atbilstošos oksīdus izšķīdinot ūdenī, tomēr tie visi, izņemot bārija hidroksīdu Ba (OH) 2, ir vāji vai slikti šķīstoši. .

Bāzes oksīdi reaģē ar skābiem oksīdiem un skābēm, veidojot sāļus:

CaO + CO 2 \u003d CaCO 3;

CuO + 2 HCl \u003d CuCl 2 + H 2 O.

Skābes oksīdi veido nemetālus (B, C, N, P, S, Cl u.c.), kā arī metālus ar mainīgu oksidācijas pakāpi, kas atrodas PTM sānu apakšgrupās, to sastāvā. augstākas pakāpes oksidēšana +5, +6, +7 (piemēram: V, Cr, Mn utt.).

Skābju oksīdu hidrāti ir skābes, kuras var iegūt, skābiem oksīdiem reaģējot ar ūdeni:

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4

Skābie oksīdi reaģē ar bāzes oksīdiem un bāzēm:

SO 2 + Na 2 O \u003d Na 2 SO 3;

N 2 O 5 + 2 NaOH \u003d 2 NaNO 3 + H 2 O.

Amfoteriskie oksīdi veido PTM galveno apakšgrupu metālus (piemēram: Al 3+, Sn 2+, Pb 2+ u.c.) un metālus ar mainīgu oksidācijas pakāpi, kas atrodas PTM sānu apakšgrupās, vidējos oksidācijas pakāpēs +3 , +4 (Cr, Mn utt.). To hidroksīdiem (hidrātiem) piemīt gan bāziskas, gan skābas īpašības. Amfoteriskie oksīdi reaģē gan ar skābēm, gan ar bāzēm:

Cr 2 O 3 + 6 HCl = 2 CrCl 3 + 3 H 2 O;

Cr 2 O 3 + 2 NaOH = 2 NaCrO 2 + H 2 O

. Sāli neveidojoši oksīdi nedaudz (piemēram, CO, NO, N 2 O), tie neveido sāļus ne ar skābēm, ne bāzēm.

Peroksīdi - ūdeņraža peroksīda (H 2 O 2) atvasinājumi. Sārmu metālu peroksīdi (Li, Na, K, Rb, Cs) un sārmzemju metāli(Ca, Sr, Ba) attiecas uz ūdeņraža peroksīda sāļiem. Tajos skābekļa atomi ir savstarpēji saistīti ar kovalentu saiti (piemēram, K 2 O 2: K - O - O - K) un viegli sadalās, izvadot atomu skābekli, tāpēc peroksīdi ir spēcīgi oksidētāji.

HIDROKSĪDI - savienojuma produkti ir dzidri hidroksīdi (bāzes), skābie oksīdi ar ūdeni. Ir pamata hidroksīdi (skābes) un amfoteriskie hidroksīdi (amfolīti).

Bāzes hidroksīdi (bāzes)šķīdumā sadalās metālu jonos un hidroksīda jonos:

NaOH ↔ Na + + OH ‾ .

Bāzes skābumu nosaka hidroksīda jonu skaits OH‾, kurus sauc funkcionālās grupas pamatojums. Pēc funkcionālo grupu skaita izšķir vienskābes (piemēram: NaOH), divskābju (piemēram: Ca (OH) 2), trīsskābju (piemēram: Al (OH) 3) bāzes.

Poliskābju bāzes sadalās pa posmiem:

Ca(OH) 2 ↔ (CaOH) + + OH ‾ , (CaOH) + ↔ Ca 2+ + OH ‾ .

Ļoti labi šķīstošu bāzu (sārmu) ūdens šķīdumi maina indikatoru krāsu . Sārmainos šķīdumos violetais lakmuss kļūst zils, bezkrāsains fenolftaleīns kļūst tumši sarkans, bet metiloranžs kļūst dzeltens.

Bāzes reaģē ar skābēm, veidojot sāļus un ūdeni:

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O.

Ja bāzi un skābi ņem ekvimolārās attiecībās, tad barotne kļūst neitrāla, un šādu reakciju sauc par neitralizācijas reakciju.

Daudzas ūdenī nešķīstošās bāzes karsējot sadalās:

Cu (OH) 2 \u003d CuO + H 2 O.

Sārmus iegūst, izšķīdinot oksīdus ūdenī:

K 2 O + H 2 O \u003d 2 KOH.

Ūdenī nešķīstošas ​​bāzes var iegūt, sārmiem iedarbojoties uz šķīstošiem metālu sāļiem:

CuSO 4 + 2 NaOH \u003d Cu (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4.

Skābes hidroksīdi (skābes) sadalās ūdeņraža jonos H + (precīzāk, hidronija jonos H 3 O +) un skābes atlikumā:

HCl ↔ H + + Cl ‾ .

Skābes bāziskumu nosaka ūdeņraža jonu skaits, ko skābei sauc par funkcionālajām grupām, piemēram: HCl ir vienbāzisks, H 2 SO 4 ir divbāzisks, H 3 PO 4 ir trīsbāzisks.

Polibāziskās skābes sadalās pa posmiem:

H 2 SO 3 ↔ H + + HSO 3 ‾; HSO 3 ‾ ↔ H + + SO 3 ‾ .

Ir bezskābekļa skābes(HCl, HI, H 2 S, HCN utt.) un skābekli saturošs (HNO 3, H 2 SO 4, H 2 SO 3, H 3 PO 4 utt.).

Skābju šķīdumos lakmuss kļūst sarkans, metiloranžs kļūst rozā, un fenolftaleīns paliek bezkrāsains.

Skābes iegūst, izšķīdinot skābes oksīdus ūdenī:

P 2 O 5 + 3 H 2 O \u003d 2 H 3 PO 4

vai reaģējot, apmainot sāli ar skābi:

Ca 3 (PO 4) 2 + 3 H 2 SO 4 \u003d 3 CaSO 4 + 2 H 3 PO 4.

Amfoteriskie hidroksīdi(A mfolity) ir hidroksīdi, kuriem reakcijās piemīt gan bāziskas, gan skābas īpašības. Tie ietver Be (OH) 2, Al (OH) 3, Zn (OH) 2, Cr (OH) 3 utt. Amfoteriskie hidroksīdi reaģē ar bāzēm kā skābēm, ar skābēm kā bāzēm:

Cr(OH)3 + 3HCl = CrCl3 + 3H2O;

Cr (OH) 3 + 3 NaOH \u003d Na 3.

Sāļi disociācijas laikā veido metālu jonus (katjonus) (vai amonija jonus NH 4 +) un skābju atlikumu jonus (anjonus):

Na 2 SO 4 ↔ 2 Na + + SO 4 2 ‾ ,

NH 4 NO 3 ↔ NH 4 + + NO 3 ‾ .

Izšķir vidējus, skābos un bāziskos sāļus.

Vidēji sāļi var uzskatīt par ūdeņraža atomu pilnīgas aizstāšanas produktiem skābē ar metāla atomiem vai bāzes hidroksogrupām ar skābiem atlikumiem: NaCl, K 2 SO 4, AlPO 4 .

H2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4 + 2H2O

KOH + HNO 3 \u003d KNO 3 + H 2 O

Vidēji sāļi sadalās metālu katjonos un skābju atlikumu anjonos:

AlPO 4 ↔ Al 3+ + PO 4 3 ‾.

Skābie sāļi(hidrosāļi) ir daudzbāzisku skābju ūdeņraža atomu nepilnīgas aizstāšanas ar metālu atomiem produkti: NaHSO 4, Al (H 2 PO 4) 3, KHCO 3 ^

H 2 SO 4 + NaOH = NaHSO 4 + H 2 O

Skābā sāls disociāciju izsaka ar vienādojumu:

Al(H 2 PO 4) 3 ↔ Al 3+ + 3 (H 2 PO 4) ‾ .

Anjons (H 2 PO 4) ‾ nedaudz tālāk tiek disociēts.

sāļiPamata(hidroksisāļi) ir poliskābju bāzes hidrokso grupu nepilnīgas aizstāšanas produkti ar skābiem atlikumiem: AlOHSO 4 , MgOHCl, (CuOH) 2 SO 4 .

Mg(OH)2 + HCl \u003d MgOHCI + H2O

Bāzes sāls disociāciju izsaka ar vienādojumu:

AlOHSO 4 ↔ (AlOH) 2 + + SO 4 2‾.

Katjons (AlOH) 2+ tiek tālāk nelielā mērā disociēts.

Vidēji sāļi var iegūt vairākos veidos:

metāla un nemetāla kombinācija: 2 Na + Cl 2 = 2 NaCl;

bāzisko un skābo oksīdu kombinācija: CaO + CO 2 \u003d CaCO 3;

aizvietojot ūdeņradi vai mazāk aktīvu metālu ar aktīvo metālu:

Zn + 2 HCl \u003d H 2 + ZnCl 2,

Zn + CuSO 4 \u003d ZnSO 4 + Cu;

neitralizācijas reakcija: NaOH + HCl = NaCl + H 2 O;

apmaiņas reakcija: Ba (NO 3) 2 + Na 2 SO 4 \u003d BaSO 4 + 2 NaNO 3 utt.

Skābie sāļi var iegūt skābā vidē:

NaOH + H2SO4 (pārpalikums) = NaHS04 + H2O;

Na 3 PO 4 + 2 H 3 PO 4 (pārpalikums) = 3 NaH 2 PO 4.

Bāzes sāļi var iegūt in sārmaina vide:

H 2 SO 4 + 2 Cu (OH) 2 (pārpalikums) \u003d (CuOH) 2 SO 4 + Na 2 SO 4,

2 CuSO 4 + 2 NaOH (trūkums) = (CuOH) 2 SO 4 + Na 2 SO 4

Skābie sāļi ar sārmu pārpalikumu un bāzes sāļi ar skābes pārpalikumu pārvēršas par vidējiem sāļiem: NaHSO 4 + NaOH (pārpalikums) \u003d Na 2 SO 4 + H 2 O,

(CuOH) 2 SO 4 + H 2 SO 4 (pārpalikums) = 2 CuSO 4 + 2 H 2 O.

Daudzus metālus raksturo sarežģīti savienojumi, kas šķīdumā disociējas kā spēcīgi elektrolīti, veidojot stabilus kompleksos jonus:

CuSO 4 + 8NH 4 OH (pārpalikums) = (OH) 2 + SO 4 + 8 H 2 O.

Sarežģītu savienojumu disociācijas pakāpe ir nenozīmīga:

(OH) 2 ↔ 2+ + 2OH ‾

SO 4 ↔ 2+ + SO 4 2‾

Kompleksie savienojumi daudzi d - metāli ir krāsoti, kas ļauj tos izmantot analītiskajā praksē metālu jonu noteikšanai.

Ir arī dubultsāļi, ko veido dažādi metāli un viens skābes atlikums (KAl (SO 4) 2) un jaukti, ko veido viens metāls un dažādi skābes atlikumi (CaClOCl).

bāzisks vai skābs.

PRAKTISKĀ DAĻA

OKSĪDU SAGATAVOŠANA UN ĪPAŠĪBAS

Izpētot iepriekšējo punktu materiālu, jūs jau esat iepazinies ar dažām vielām. Tā, piemēram, ūdeņraža gāzes molekula sastāv no diviem ķīmiskā elementa ūdeņraža atomiem -

Vienkāršas vielas ir vielas, kas satur viena veida atomus.

Pie vienkāršām vielām no jums zināmajām vielām pieder: skābeklis, grafīts, sērs, slāpeklis, visi metāli: dzelzs, varš, alumīnijs, zelts utt. Sēru veido tikai ķīmiskā elementa sēra atomi, savukārt grafītu veido ķīmiskā elementa oglekļa atomi. Ir nepieciešams skaidri nošķirt jēdzienus "ķīmiskais elements" Un "vienkārša viela".

Piemēram, dimants un ogleklis nav viens un tas pats.

Ogleklis ir ķīmiskais elements, un dimants ir vienkārša viela, ko veido ķīmiskais elements ogleklis. Šajā gadījumā ķīmisko elementu (oglekli) un vienkāršu vielu (dimantu) sauc atšķirīgi.

Bieži ķīmisko elementu un tam atbilstošu vienkāršu vielu sauc par vienu un to pašu. Piemēram, elements skābeklis atbilst vienkāršai vielai - skābeklim. Ir jāiemācās atšķirt, kur runa ir par elementu, kur par vielu! Piemēram, kad viņi saka, ka skābeklis ir daļa no ūdens, mēs runājam par skābekļa elementu. Kad viņi saka, ka skābeklis ir gāze, kas nepieciešama elpošanai, mēs runājam par vienkāršu vielu, skābekli. Vienkāršas vielas ķīmiskie elementi sadalīts divās grupās - metāli un nemetāli.

Metāli un nemetāli būtiski atšķiras pēc to fizikālajām īpašībām. Visi metāli plkst normāli apstākļi cietās vielas, izņemot dzīvsudrabu - vienīgais šķidrais metāls.

Metāli ir necaurspīdīgi, tiem ir raksturīgs metālisks spīdums. Metāli ir elastīgi un labi vada siltumu elektrība.Nemetāli pēc fizikālajām īpašībām nav līdzīgi viens otram. Tātad ūdeņradis, skābeklis, slāpeklis ir gāzes, silīcijs, sērs, fosfors ir cietas vielas. Vienīgais šķidrais nemetāls - broms - ir brūni sarkans šķidrums Ja novilkt nosacītu līniju no ķīmiskā elementa bora uz ķīmisko elementu astatīnu, tad garajā variantā

Periodiskajā sistēmā virs līnijas ir nemetāliski elementi, un zem tās - metāls. Periodiskās tabulas īsajā versijā nemetāliskie elementi atrodas zem šīs līnijas, un virs tās atrodas gan metāliskie, gan nemetāliskie elementi. Tas nozīmē, ka ir ērtāk noteikt, vai elements ir metālisks vai nemetāls, izmantojot periodiskās sistēmas garo versiju.

Šis sadalījums ir nosacīts, jo visiem elementiem vienā vai otrā veidā ir gan metāliskas, gan nemetāla īpašības, taču vairumā gadījumu šāds sadalījums ir patiess.

Saliktās vielas un to klasifikācija

Ja vienkāršu vielu sastāvā ir tikai viena veida atomi, ir viegli uzminēt, ka sarežģīto vielu sastāvā būs vairāku veidu dažādi atomi, vismaz divi. Sarežģītas vielas piemērs ir ūdens, jūs zināt tā ķīmisko formulu - H2O.

Ūdens molekulas sastāv no divu veidu atomiem: ūdeņradis un skābeklis.

Sarežģītas vielas Vielas, kas sastāv no dažāda veida atomiem

Veiksim šādu eksperimentu. Sajauc sēra un cinka pulverus. Mēs uzliekam maisījumu uz metāla loksnes un aizdedzinām ar koka degli. Maisījums aizdegas un ātri sadeg ar spilgtu liesmu. Pēc pabeigšanas ķīmiskā reakcija izveidojās jauna viela, kurā ietilpst sēra un cinka atomi. Šīs vielas īpašības pilnīgi atšķiras no oriģinālo vielu - sēra un cinka - īpašībām.

Kompleksās vielas parasti iedala divās grupās: Nav organisko vielu un to atvasinājumi un organiskās vielas un to atvasinājumi. Piemēram, akmens sāls ir neorganiska viela, savukārt kartupeļos esošā ciete ir organiska viela.

Vielu struktūras veidi

Pēc daļiņu veida, kas veido vielas, vielas iedala vielās molekulārā un nemolekulārā struktūra. Vielas sastāvā var būt dažādas strukturālas daļiņas, piemēram, atomi, molekulas, joni. Tāpēc ir trīs veidu vielas: atomu, jonu un molekulārās struktūras vielas. Dažāda veida struktūras vielām būs dažādas īpašības.

Atomu struktūras vielas

Vielu piemērs atomu struktūra var būt vielas, ko veido oglekļa elements: grafīts un dimants. Šo vielu sastāvā ir tikai oglekļa atomi, taču šo vielu īpašības ir ļoti atšķirīgas. Grafīts- trausla, viegli pīlinga pelēcīgi melnas krāsas viela. Dimants- caurspīdīgs, viens no cietākajiem minerāliem uz planētas. Kāpēc vielām, kas sastāv no viena veida atomiem, ir dažādas īpašības? Tas viss ir par šo vielu struktūru. Grafīta un dimanta oglekļa atomi savienojas dažādos veidos. Atomu struktūras vielām ir augsta viršanas un kušanas temperatūra, kā likums, tās nešķīst ūdenī, nav gaistošas. Kristāla režģis - ģeometrisks palīgattēls, kas ieviests, lai analizētu kristāla struktūru

Molekulārās struktūras vielas- Tie ir gandrīz visi šķidrumi un lielākā daļa gāzveida vielu. Ir arī kristāliskas vielas, kuru kristāliskā režģa sastāvā ietilpst molekulas. Ūdens ir molekulāras struktūras viela. Ledumam ir arī molekulārā struktūra, taču atšķirībā no šķidrā ūdens tam ir kristāla režģis, kurā visas molekulas ir stingri sakārtotas. Molekulārās struktūras vielām ir zema viršanas un kušanas temperatūra, tās parasti ir trauslas un nevada elektrisko strāvu.

Jonu struktūras vielas

Jonu struktūras vielas ir cietas kristāliskas vielas. Jonu savienojumu vielas piemērs ir galda sāls. Tā ķīmiskā formula ir NaCl. Kā redzat, NaCl sastāv no joniem Na+ un Cl⎺, pārmaiņus noteiktās kristāla režģa vietās (mezglos). Jonu struktūras vielām ir augsta kušanas un viršanas temperatūra, tās parasti ir trauslas, labi šķīst ūdenī un nevada elektrisko strāvu. Nevajadzētu jaukt jēdzienus "atoms", "ķīmiskais elements" un "vienkāršā viela".

• "Atoms"- konkrēts jēdziens, jo atomi patiešām pastāv.
• "Ķīmiskais elements" ir kolektīvs, abstrakts jēdziens; dabā ķīmiskais elements pastāv brīvu vai ķīmiski saistītu atomu veidā, tas ir, vienkāršu un sarežģītu vielu veidā.

Ķīmisko elementu un atbilstošo vienkāršo vielu nosaukumi vairumā gadījumu sakrīt. Kad mēs runājam par maisījuma materiālu vai sastāvdaļu - piemēram, kolba ir piepildīta ar hlora gāzi, ūdens šķīdums broms, ņemsim fosfora gabalu - mēs runājam par vienkāršu vielu. Ja sakām, ka hlora atoms satur 17 elektronus, viela satur fosforu, molekula sastāv no diviem broma atomiem, tad mēs domājam ķīmisko elementu.

Ir nepieciešams nošķirt vienkāršas vielas (daļiņu kopu) īpašības (raksturības) un ķīmiskā elementa (noteikta tipa izolēta atoma) īpašības (raksturības), skatīt tabulu zemāk:

Savienojumi ir jānošķir no maisījumi, kas arī sastāv no dažādiem elementiem. Maisījuma sastāvdaļu kvantitatīvā attiecība var būt mainīga un ķīmiskie savienojumi ir nemainīgs sastāvs. Piemēram, glāzē tējas varat pievienot vienu karoti cukura vai vairākas un saharozes molekulas. С12Н22О11 satur tieši 12 oglekļa atomi, 22 ūdeņraža atomi un 11 skābekļa atomi.

Tādējādi savienojumu sastāvu var raksturot ar vienu ķīmisko formulu un sastāvu maisījums nav. Maisījuma sastāvdaļas saglabā savu fizisko un Ķīmiskās īpašības. Piemēram, ja jūs sajaucat dzelzs pulveri ar sēru, tad veidojas divu vielu maisījums.

Gan sērs, gan dzelzs šajā maisījumā saglabā savas īpašības: dzelzi pievelk magnēts, un sēru nesamitrina ūdens un peld uz tā virsmas. Ja sērs un dzelzs reaģē viens ar otru, veidojas jauns savienojums ar formulu FeS, kam nav ne dzelzs, ne sēra īpašību, bet ir savu īpašību kopums. Kopā FeS dzelzs un sērs ir saistīti kopā, un tos nevar atdalīt ar metodēm, kas atdala maisījumus.

Secinājumi no raksta par tēmu Vienkāršas un sarežģītas vielas

• Vienkāršas vielas- vielas, kas satur viena veida atomus
• Elementi ir sadalīti metālos un nemetālos
• Savienojumi ir vielas, kas satur dažāda veida atomus.
• Savienojumi ir sadalīti organiskās un neorganiskās
• Ir atomu, molekulu un jonu struktūras vielas, to īpašības ir dažādas
• Kristāla šūna ir papildu ģeometrisks attēls, kas ieviests, lai analizētu kristāla struktūru

Ķīmiskie savienojumi un radniecīgās fāzes metālu sakausējumos ir dažādi. Raksturlielumiķīmiskie savienojumi:

1. Kristālrežģis atšķiras no savienojumu veidojošo komponentu režģiem. Atomi ir sakārtoti. Ķīmiskajiem savienojumiem ir nepārtraukts kristāliskais režģis (7. att.).

2. Savienojumā vienmēr tiek saglabāta vienkārša komponentu daudzkārtēja attiecība, kas ļauj tos izteikt ar formulu: A n B m, A un B komponenti; n un m ir pirmskaitļi.

3. Savienojuma īpašības reti atšķiras no tā sastāvdaļu īpašībām. Cu - HB35; Al - HB20; CuAl 2 - HB400.

4. Kušanas (disociācijas) temperatūra ir nemainīga.

5. Ķīmiskā savienojuma veidošanos pavada ievērojams termiskais efekts.

Ķīmiskie savienojumi veidojas starp komponentiem, kuriem ir liela atšķirība elektroniskā struktūra atomi un kristāla režģi.

7. attēls. Kristālu režģi: a, b - NaCl savienojums, c - Cu2MnSn savienojums (šūna sastāv no 8 vara atomiem, 4 mangāna atomiem un 4 alvas atomiem)

Tipisku ķīmisko savienojumu ar normālu valenci piemērs ir Mg savienojumi ar periodiskās sistēmas IV-VI grupas elementiem: Mg 2 Sn, Mg 2 Pb, Mg 2 P 2, Mg 2 Sb 2, Mg 3 Bі 2, MgS utt. Dažu metālu savienojumus ar citiem sauc par intermetāliskiem savienojumiem. ķīmiskā saite intermetālos tas biežāk ir metālisks.

Liels cipars metālu sakausējumos izveidotie ķīmiskie savienojumi dažās pazīmēs atšķiras no tipiskiem ķīmiskiem savienojumiem, jo ​​​​tas neatbilst valences likumiem un tam nav nemainīga sastāva. Apsveriet svarīgākos ķīmiskos savienojumus, kas veidojas sakausējumos.

Īstenošanas fāzes

Pārejas metāli (Fe, Mn, Cr, Mo, Ti, V, W u.c.) veidojas ar nemetāliem C, N, H savienojumi: karbīdi (ar AR), nitrīdi (ar N), borīdi (ar IN), hidrīdi (ar H). Tos bieži sauc par īstenošanas posmiem.

Īstenošanas posmiem ir šāda formula:

M 4 X(Fe 4 N, Mn 4 N utt.),

M 2 X(W 2 C, Mo 2 C, Fe 2 N, Cr 2 N utt.),

MX(WC, TiC, VC, NbC, TiN, VN utt.).

Intersticiālo fāžu kristālisko struktūru nosaka nemetāla (Rx) un metāla (Rm) atomu rādiusu attiecība.

Ja Rx/Rm< 0,59, то атомы металла в этих фазах расположены по типу одной из простых кристаллических решеток: кубической (К8, К12) и гексагональной (Г12), в которую внедряются атомы неметалла, занимая в ней определенные поры.

Intersticiālās fāzes ir mainīga sastāva fāzes, un atbilstošās (ķīmiskās) formulas parasti raksturo maksimālo metālu saturu tajās.

Intersticiālajām fāzēm ir augsta: elektriskā vadītspēja, kušanas temperatūra un augsta cietība.

Intersticiālajām fāzēm kristāla režģis atšķiras no šķīdinātāja metāla režģa.

Pamatojoties uz ieviešanas fāzēm, to ir viegli izveidot cieto šķīdumu atņemšana(VC, TiC, ZrC, NbC), dažu atomu režģa vietās nav.

Elektroniskie savienojumi.

Šie savienojumi veidojas starp monovalentiem (Cu, Ag, Au, Li, Na) metāliem vai pārejas grupu metāliem (Mn, Fe, Co utt.), no vienas puses, un ar vienkāršiem metāliem ar valences vērtību no 2 līdz 5 ( Be, Mg , Zn, Cd, Al utt.), no otras puses.

Šāda veida savienojumiem (to definējis angļu metālfiziķis Hjūms-Roterijs) ir raksturīga noteikta valences elektronu attiecība pret atomu skaitu: 3/2; 21/13; 7/4; katra attiecība atbilst noteiktam kristāla režģim.

Attiecībā 3/2 veidojas bcc režģis (apzīmē? - fāze) (CuBe, CuZn, Cu 3 Al, Cu 5 Sn, CoAl, FeAl).

21/13 viņiem ir sarežģīts kubiskais režģis (52 atomi vienā šūnā) - ? - fāze (Cu 5 Zn 8, Cu 31 Sn 8, Cu 9 Al 4, Cu 31 Si 8).

Pie 7/4 ir cieši saspiests sešstūra režģis, apzīmēts? - fāze (CuZn 3, CuCd 3, Cu 3 Si, Cu 3 Sn, Au 3 Sn, Cu 5 Al 3).

Elektroniskie savienojumi ir sastopami daudzos tehniskos sakausējumos - Cu un Zn, Cu un Sn (alva), Fe un Al, Cu un Si u.c. Parasti sistēmā tiek novērotas visas trīs fāzes (?, ?, ?).

Elektroniskajiem savienojumiem ir noteikta atomu attiecība, kristāla režģis atšķiras no komponentu režģiem - tās ir ķīmiskas vielas pazīmes. savienojumiem. Tomēr savienojumos nav sakārtota atomu izkārtojuma. Ar temperatūras pazemināšanos (pēc karsēšanas) notiek daļēja pasūtīšana, bet ne pilnīga. Elektroniskie savienojumi veidojas ar komponentiem, kas veido cietus šķīdumus plašā koncentrāciju diapazonā.

Tādējādi šāda veida savienojumi jāuzskata par starpproduktiem starp ķīmiskajiem savienojumiem un cietajiem šķīdumiem.

Tabula #1 - Elektroniskie savienojumi

Laves fāzes

Ir formula AB 2 , veidojas, kad komponentu atomu diametru attiecība D A /D IN = 1,2 (parasti 1,1-1,6). Laves fāzēm ir hcp sešstūra režģis (MgZn 2 un MgNi 2, BaMg 2, MoBe 2, TiMn 2) vai fcc (MgCu 2, AgBe 2, Ca Al 2, TiBe 2, TiCr 2). Šīs fāzes notiek kā cietējošas intermetāliskas fāzes supersakausējumos.

• visi metāli;
• daudzi nemetāli (inertas gāzes, C , Si , B , Se , Kā , Te ).

Molekulas sastāv no:

• gandrīz visas organiskās vielas;
• neliels skaits neorganisko: vienkāršu un sarežģītu gāzu ( H2, O2 , O 3, N 2, F2, Cl2, NH3, CO, CO2 , SO 3, SO2, N2O, NĒ, NĒ 2, H2S), un H2O, Br2, es 2 un dažas citas vielas.

Jonus veido:

• visi sāļi;
• daudzi hidroksīdi (bāzes un skābes).

Sastāv no atomiem vai molekulām - no molekulām vai joniem. Vienkāršu vielu molekulas sastāv no vieniem un tiem pašiem atomiem sarežģītu vielu molekulas no dažādiem atomiem.

Sastāva noturības likums

Tika atklāts sastāva noturības likums J. Prusts 1801. gadā:

Jebkurai vielai, neatkarīgi no tās ražošanas metodes, ir nemainīgs kvalitatīvais un kvantitatīvais sastāvs.

Piemēram, oglekļa monoksīds CO 2 var iegūt vairākos veidos:

• C + O 2 \u003d t \u003d CO 2
• MgCO 3 + 2HCl \u003d MgCl 2 + H 2 O + CO 2
• 2CO + O 2 \u003d 2CO 2
• CaCO 3 \u003d t \u003d CaO + CO 2

Tomēr neatkarīgi no sagatavošanas metodes, molekula CO 2 vienmēr ir tas pats savienojums: 1 oglekļa atoms Un 2 skābekļa atomi.

Svarīgi atcerēties:

• Pretējs apgalvojums ir tāds noteikts savienojums atbilst noteiktam sastāvam, nepareizi. Piemēram, dimetilēteris Un etanols tiem ir tāds pats kvalitatīvais un kvantitatīvais sastāvs, kas atspoguļots vienkāršākā formula C2H6O tomēr tās ir dažādas vielas, jo tām ir atšķirīga struktūra. Viņu racionālās formulas daļēji izvērstā veidā būs atšķirīgas:

1. CH 3 - O - CH 3(dimetilēteris);
2. CH 3 - CH 2 - OH(etanols).

• Sastāva noturības likums stingri piemērojams tikai savienojumiem ar molekulāro struktūru ( daltonīdi). Savienojumi ar nemolekulāru struktūru ( bertolīdi) bieži vien ir mainīgs sastāvs.

Sarežģītu vielu un mehānisko maisījumu ķīmiskais sastāvs

Savienojums (ķīmisks savienojums) ir viela, kas sastāv no dažādu ķīmisko vielu atomiem.

Ķīmiskā savienojuma galvenās īpašības:

• Viendabīgums;
• kompozīcijas noturība;
• Fizikālo un ķīmisko īpašību noturība;
• Emisija vai absorbcija veidošanās laikā;
• Neiespējamība sadalīt sastāvdaļās fiziskās metodes.

Dabā nav absolūti tīru vielu. Jebkurā vielā ir vismaz nenozīmīgs piemaisījumu procentuālais daudzums. Tāpēc praksē vienmēr nodarbojas ar mehāniskiem vielu maisījumiem. Taču, ja vienas vielas saturs maisījumā ievērojami pārsniedz visu pārējo saturu, tad nosacīti tiek uzskatīts, ka šāda viela ir individuāls ķīmiskais savienojums.

Pieļaujamais piemaisījumu saturs rūpniecībā ražotajās vielās ir noteikts standartos un ir atkarīgs no vielas markas.

Vispārpieņemts ir šāds vielu marķējums:

• tech - tehniskais (sastāvā var būt līdz 20%; piemaisījumi);
• h - tīrs;
• chda – tīrs analīzei;
• hch - ķīmiski tīrs;
• osch - augsta tīrība (pieļaujamais piemaisījumu daudzums sastāvā - līdz 10 -6 % ).

Vielas, kas veido mehānisku maisījumu, sauc sastāvdaļas.Šajā gadījumā sauc vielas, kuru masa veido lielu daļu no maisījuma masas galvenās sastāvdaļas un visas pārējās vielas, kas veido maisījumu - piemaisījumi.

Atšķirības starp mehānisko maisījumu un ķīmisko savienojumu:

• Jebkuru mehānisko maisījumu var sadalīt tā sastāvdaļās ar fizikālām metodēm, pamatojoties uz atšķirību blīvumi, viršanas punkti Un kušana, šķīdība, magnetizējamība un citi fizikālās īpašības sastāvdaļas, kas veido maisījumu (piemēram, koka un dzelzs šķembu maisījumu var atdalīt, izmantojot H2O vai magnēts)
• Kompozīcijas nekonsekvence;
• Fizikālo un ķīmisko īpašību nepastāvība;
• Heterogenitāte (lai gan gāzu un šķidrumu maisījumi var būt viendabīgi, piemēram, gaiss).
• Mehāniskā maisījuma veidošanās laikā nenotiek enerģijas izdalīšanās un absorbcija.

Starpposma stāvokli starp mehāniskajiem maisījumiem un ķīmiskajiem savienojumiem ieņem risinājumi:

Attiecībā uz ķīmiskajiem savienojumiem šķīdumus raksturo:

• viendabīgums;
• siltuma izdalīšanās vai absorbcija šķīduma veidošanās laikā.

Attiecībā uz mehāniskajiem maisījumiem risinājumus raksturo:

• viegla atdalīšana sākotnējās vielās ar fizikālām metodēm (piemēram, iztvaicējot šķīdumu galda sāls, pieejams atsevišķi H2O Un NaCl);
• sastāva mainīgums - to sastāvs var būt ļoti atšķirīgs.

Ķīmiskais sastāvs pēc masas un tilpuma

Ķīmisko savienojumu sastāvu, kā arī dažādu vielu un šķīdumu maisījumu sastāvu izsaka masas daļās (masas%), bet šķidrumu un gāzu maisījumu sastāvu, turklāt, tilpuma daļās (tilpuma%).

Sarežģītas vielas sastāvu, kas izteikts ķīmisko elementu masas daļās, sauc vielas sastāvs pēc masas.

Piemēram, kompozīcija H2O pēc svara:

Tas ir, tā var teikt ūdens ķīmiskais sastāvs (pēc masas): 11,11% ūdeņraža un 88,89% skābekļa.

Komponenta masas daļa mehāniskajā maisījumā (W)- šis ir skaitlis, kas parāda, kāda maisījuma daļa ir komponenta masa no maisījuma kopējās masas, ņemot vērā vienību vai 100%.

W 1 \u003d m 1 / m (skatīt), m (skatīt) \u003d m 1 + m 2 + .... mn,

Kur m 1 ir pirmās (patvaļīgās) sastāvdaļas masa, n ir maisījuma sastāvdaļu skaits, m 1 … m n ir to komponentu masas, kas veido maisījumu, m (cm.) ir maisījuma masa.

Piemēram, galvenās sastāvdaļas masas daļa :

W (galvenais salikums) =m (galvenais dators) /m (skatīt)

Piemaisījuma masas daļa:

W (aptuveni) \u003d m (aptuveni) / m (sk.)

Visu maisījumu veidojošo komponentu masas daļu summa ir vienāda ar 1 vai 100% .

Tilpuma daļa gāze (vai šķidrums) gāzu (vai šķidrumu) maisījumā ir skaitlis , parāda, kāda tilpuma daļa ir dotās gāzes (vai šķidruma) tilpums no kopējā maisījuma tilpuma, kas ņemts kā 1 vai priekš 100% .

Tiek saukts gāzu vai šķidrumu maisījuma sastāvs, kas izteikts tilpuma daļās maisījuma sastāvs pēc tilpuma.

Piemēram, sausā gaisa maisījuma sastāvs:

• Pēc apjoma:W par ( N2) = 78,1%, W tilp. (O2) = 20,9%
• Pēc svara: W(N2) = 75,5%,W(O2) = 23,1%

Šis piemērs skaidri parāda, ka, lai izvairītos no neskaidrībām, vienmēr ir pareizi norādīt pēc svara vai pēc tilpuma ir norādīts maisījuma sastāvdaļas saturs, jo šie skaitļi vienmēr atšķiras: pēc masas skābekļa gaisa maisījumā, izrādās 23,1 % , un apjoma ziņā - kopā 20,9%.

Risinājumus var apskatīt kā maisījumi no šķīdinātāja un šķīdinātāja. Tāpēc to ķīmisko sastāvu, tāpat kā jebkura maisījuma sastāvu, var izteikt sastāvdaļu masas daļās:

W (šķīdums in-va) \u003d m (izšķīdināt in-va) / m (šķīdums),

Kur

m (šķīdums) \u003d m (šķīdinātājs in-va) + m (šķīdinātājs)

vai

m (p-ra) = lpp(r-ra) V (r-ra)

Šķīduma sastāvs, kas izteikts kā izšķīdušās vielas masas daļa (in % ), tiek saukts procentuālā koncentrācijašo risinājumu.

Šķidrumu šķīdumu sastāvs šķidrumos (piemēram, spirts ūdenī, acetons ūdenī) ir ērtāk izteikts tilpuma daļās:

W aptuveni % (sol. w) \u003d V (sol. w) V (šķīdums) 100%;

Kur

V (r-ra) \u003d m (r-ra) / p (r-ra)

vai aptuveni

V (šķīdums) ≈ V (H2O) + V (šķīdums w)

Piemēram, alkohola saturu vīnā un degvīna produktos norāda nevis masā, bet gan tilpuma daļas(% ) un zvaniet uz šo numuru cietoksnis dzert.

Savienojums risinājumus cietvielasšķidrumos vai gāzes šķidrumos nav izteiktas tilpuma daļās.

Ķīmiskā formula kā ķīmiskā sastāva attēlojums

Vielas kvalitatīvais un kvantitatīvais sastāvs tiek attēlots, izmantojot ķīmiskā formula. Piemēram, kalcija karbonātam ir ķīmiskā formula « CaCO3 » . No šī ieraksta var iegūt šādu informāciju:

• Molekulu skaits – 1 .
• Vielas daudzums – 1 mol.
• Kvalitatīvs sastāvs(kādi ķīmiskie elementi veido vielu) - kalcijs, ogleklis, skābeklis.
• Vielas kvantitatīvais sastāvs:

1. Katra elementa atomu skaits vienā vielas molekulā: Kalcija karbonāta molekula sastāv no 1 kalcija atoms, 1 oglekļa atoms Un 3 skābekļa atomi .
2. Katra elementa molu skaits 1 molā vielas: 1 molā CaCO 3(6,02 10 23 molekulas) satur 1 mol (6,02 10 23 atomi) kalcija , 1 mol (6,02 10 23 atomi) oglekļa Un 3 moli (3 6,02 10 23 atomi) ķīmiskā elementa skābekļa )

• Vielas masas sastāvs:

1. Katra elementa masa 1 molā vielas: 1 mols kalcija karbonāta (100 g) satur ķīmiskos elementus: 40 g kalcija , 12 g oglekļa, 48 g skābekļa.
2. Ķīmisko elementu masas daļas vielā (vielas sastāvs svara procentos):

W (Ca) \u003d (n (Ca) Ar (Ca)) / kungs (CaCO3) \u003d (1 40) / 100 \u003d 0,4 (40%)

W (C) \u003d (n (Ca) Ar (Ca)) / kungs (CaCO3) \u003d (1 12) / 100 \u003d 0,12 (12%)

W (O) \u003d (n (Ca) Ar (Ca)) / kungs (CaCO3) \u003d (3 16) / 100 \u003d 0,48 (48%)

• Vielai ar jonu struktūru (sāļi, skābes, bāzes) - vielas formula sniedz informāciju par jonu skaits katra suga molekulā, to daudzums Un jonu masa 1 molā vielas:

1. Molekula CaCO 3 sastāv no jona Ca 2+ un jonu CO 3 2-
2. 1 mols ( 6.02 10 23 molekulas) CaCO 3 satur 1 mols Ca 2+ jonu Un 1 mols jonu CO 3 2- ;
3. 1 mols (100 g) kalcija karbonāta satur 40 g jonu Ca 2+ Un 60 g jonu CO 3 2- ;

Bibliogrāfija:

Ķīmiskajam savienojumam ir raksturīgas šādas atšķirīgās iezīmes:

1) kristāliskais režģis atšķiras no savienojumu veidojošo komponentu režģiem.

2) Savienojumā vienmēr tiek saglabāta tā sastāvdaļu vienkārša daudzkārtēja attiecība. Tas ļauj to sastāvu izteikt ar vienkāršu formulu A m B n , kur A un B ir atbilstošie elementi, n un m ir pirmskaitļi.

3) Savienojuma īpašības krasi atšķiras no tā sastāvdaļu īpašībām.

4) Kušanas (disociācijas) temperatūra ir nemainīga.

5) Ķīmiskā savienojuma veidošanos pavada ievērojams termiskais efekts.

Ķīmiskie savienojumi veidojas starp komponentiem, kuriem ir liela atšķirība atomu un kristālisko režģu elektroniskajā struktūrā.

Kā tipisku ķīmisko savienojumu piemēru var nosaukt, piemēram, magnija savienojumus ar IV-VI grupas elementiem periodiska sistēma: Mg 2 Sn, Mg 2 Pb, Mg 2 P, Mg 3 Sb, MgS un citi.

Dažu metālu savienojumi ar citiem ir parastais nosaukums intermetāliskie savienojumi vai intermetāliskie savienojumi.

Metāla savienojumiem ar nemetālu (nitrīdiem, oksīdiem, karbīdiem utt.) var būt gan metālisks, gan jonu saite. Savienojumi, kuriem ir metāliska saite sauc par metālu savienojumiem.

Liels skaits ķīmisko savienojumu, kas veidojas metālu sakausējumos, atšķiras no tipiskiem ķīmiskajiem savienojumiem, jo ​​​​tie neievēro valences likumus un tiem nav nemainīga sastāva. Apsveriet svarīgākos ķīmiskos savienojumus, kas veidojas sakausējumos.

7.2.1. Īstenošanas posmi. Pārejas metāli (Fe, Mn, Cr, Mo u.c.) veidojas ar oglekli, slāpekli, boru un ūdeņradi, t.i. ar elementiem ar mazu atomu rādiusu, savienojumi: karbīdi, nitrīdi, borīdi un hidrīdi. Tiem ir kopīga struktūra un īpašības, un tos bieži sauc par iespiešanās fāzēm.

Interkalācijas fāzēm ir formula M 4 X (Fe 4 N, Mn 4 N utt.), M 2 X (W 2 C, Fe 2 N utt.), MX (WC, TiC, TiN utt.).

Intersticiālo fāžu kristālisko struktūru nosaka nemetāla (R x) un metāla (RM) atomu rādiusu attiecība. Ja R x / R M<59, то атомы в этих фазах расположены по типу одной из кристаллических решеток: кубической или гексагональной, в которую внедряются атомы неметалла, занимая в ней определенные поры.

Interkalācijas fāzes ir mainīga sastāva fāzes. Karbīdiem un nitrīdiem ir augsta cietība. Intersticiālo fāžu kristāliskais režģis atšķiras no metāla.

7.2.2. Elektroniskie savienojumi (Hjūma-Roteri fāzes).Šie savienojumi biežāk veidojas starp monovalentiem (Cu, Ag, Au, Li, Na) metāliem vai pārejas grupu metāliem (Fe, Mn, Co u.c.), no vienas puses, un ar vienkāršiem metāliem, kuru valence ir 2 līdz 5 (Esi,

Mg, Zn, Cd, Al utt.), no otras puses. Šāda veida savienojumiem ir noteikta valences elektronu skaita attiecība pret atomu skaitu, t.i. noteikta elektronu koncentrācija. Šīs attiecības, kā parādīja angļu metālfiziķis Hjūms-Roterijs, var būt 3/2, 21/13 un 7/4, un katra attiecība atbilst noteiktam kristālrežģim: uz ķermeni centrēta kubiskā vai sešstūra režģis, komplekss kubiskais režģis. un attiecīgi seju centrētu kubisko režģi.

7.2.3. Laves fāzes. Šīm fāzēm ir formula AB 2, un tās veidojas starp elementiem, kuru atomu diametri ir aptuveni attiecībā 1:1,2. Piemēram, MgZn 2, TiCr 2 u.c.. Laves fāzes rodas kā cietējoši intermetāliski karstumizturīgos sakausējumos.

Cietie risinājumi

Cietie šķīdumi ir fāzes, kurās viens no sakausējuma komponentiem saglabā savu kristālisko režģi, un citu (vai citu) komponentu atomi atrodas pirmās sastāvdaļas (šķīdinātāja) režģī, mainot tā izmēru. Tādējādi cietam šķīdumam, kas sastāv no vairākiem komponentiem, ir viena veida režģis un tas pārstāv vienu fāzi. Turklāt ciets šķīdums nepastāv noteiktā komponentu attiecībā (kā ķīmiskajā savienojumā), bet gan koncentrāciju diapazonā.

Atšķiriet cietos šķīdumus .

Kad veidojas cietie aizvietošanas šķīdumi, izšķīdušās sastāvdaļas atomi aizvieto daļu šķīdinātāja atomu tā kristāliskajā režģī (26. att. b).

Kad veidojas intersticiāls ciets šķīdums (26. att., V) izšķīdušās sastāvdaļas atomi atrodas šķīdinātāja kristāliskā režģa intersticiālos (tukšumos).

26. att. BCC kristāla režģis: A- tīrs metāls b- cietais aizvietošanas šķīdums, V- ciets intersticiāla šķīdums; A - parasto metālu atomi, B - aizvietojošie atomi, C - intersticiālie atomi.

Metāli dažādās pakāpēs var savstarpēji šķīst viens otrā cietā stāvoklī, veidojot aizvietojošus cietus šķīdumus ar ierobežotu vai neierobežotu šķīdību. Cietie šķīdumi ar neierobežotu šķīdību veidojas šādos apstākļos:

1) Sastāvdaļām jābūt vienāda tipa (izomorfām) kristāla režģiem.

2) Komponentu atomu izmēru atšķirībai jābūt nenozīmīgai un nedrīkst pārsniegt 10-15%.

3) Komponentiem ir jāpieder vienai un tai pašai (vai saistītai) elementu periodiskās tabulas grupai.

Dažos sakausējumos (piemēram, Cu-Au, Fe-Al), kas veido aizvietojošos šķīdumus augstās temperatūrās (ar nejaušu komponentu atomu maiņu), atomu pārdales process notiek lēnas dzesēšanas vai ilgstošas ​​karsēšanas laikā noteiktās temperatūrās. Tiek saukti cietie šķīdumi, kas ir stabili salīdzinoši zemā temperatūrā sakārtots cietie šķīdumi vai virsbūves. Sakārtotus cietos šķīdumus var uzskatīt par starpfāzēm starp cietajiem šķīdumiem un ķīmiskajiem savienojumiem. Atšķirībā no ķīmiskajiem savienojumiem sakārtotu cieto šķīdumu kristāliskais režģis ir šķīdinātāja režģis. Sakārtotu cieto šķīdumu veidošanos pavada fizikālo un mehānisko īpašību izmaiņas. Stiprums parasti palielinās un elastība samazinās.

Spēja veidot cietus šķīdumus ir raksturīga ne tikai tīriem elementiem, bet arī ķīmiskiem savienojumiem. Šajos gadījumos ķīmiskā savienojuma kristāliskais režģis tiek saglabāts, bet pārmērīgs vienas komponentes atomu skaits var aizstāt noteiktu skaitu citas sastāvdaļas atomu. Turklāt tajā pašā laikā atsevišķos mezglos var parādīties neaizņemtas vietas - tukšumi. Cietos šķīdumus, kuru pamatā ir ķīmiskie savienojumi, kuru veidošanos pavada tukšu vietu parādīšanās režģa vietās, sauc par atņemšanas risinājumiem.

KOPSAVILKUMS

Zem sakausējums ir viela, kas iegūta, sapludinot divus vai vairākus elementus.

Tiek saukta fāžu kopa, kas atrodas līdzsvarā sistēma. fāze sauc par viendabīgām sistēmas sastāvdaļām, kurām ir vienāds sastāvs, kristāla struktūra un īpašības, vienāds agregācijas stāvoklis un kas ir atdalīti no saskarnes sastāvdaļām. Zem struktūra izprast metālu un sakausējumu fāžu savstarpējās izkārtojuma formu, izmēru un raksturu. Sakausējuma sastāvdaļas var veidot mehāniskus maisījumus, ķīmiskus savienojumus vai cietus šķīdumus.

mehāniskais maisījums divi komponenti veidojas, ja tie nespēj savstarpēji izšķīst cietā stāvoklī un neiesaistās ķīmiskā reakcijā, veidojot savienojumu.

Ķīmiskie savienojumi veidojas starp komponentiem, kuriem ir liela atšķirība atomu elektroniskajā struktūrā un kristāla režģī. Ķīmiskā savienojuma struktūra un īpašības atšķiras no to komponentu struktūras un īpašībām, kas to radīja.

Svarīgākie ķīmiskie savienojumi, kas veidojas sakausējumos, ir:

Īstenošanas fāzes

Elektroniskie savienojumi (Hjūma-Roteri fāzes)

Laves fāzes

cietie šķīdumi sauc par fāzēm, kurās viena no sakausējuma sastāvdaļām saglabā savu kristālisko režģi, bet pārējo (vai citu) komponentu atomi atrodas pirmās sastāvdaļas (šķīdinātāja) režģī, mainot tā izmēru.

Atšķiriet cietos šķīdumus aizstāšana, ievietošana un atņemšana.

Pārskatiet jautājumus

1. Kas ir sakausējums?

2. Definējiet terminus "fāze", "sistēma", "struktūra".

3. Kad sakausējumā veidojas mehānisks komponentu maisījums, un kad veidojas ķīmisks savienojums?

4. Kas ir cietie šķīdumi? Kādus cieto risinājumu veidus jūs zināt?

8. STATUSA DIAGRAMMA

stāvokļa diagramma ir sakausējuma stāvokļa grafisks attēlojums. Stāvokļa diagrammas tiek veidotas līdzsvara apstākļiem vai tiem pietiekami tuviem apstākļiem. Tāpēc stāvokļa diagrammu var saukt arī par līdzsvara diagrammu.

Līdzsvara stāvoklis atbilst brīvās enerģijas minimālajai vērtībai. Šo stāvokli var sasniegt, ja sakausējums nav pārkarsis vai pārāk atdzesēts. Stāvokļa diagramma ir teorētisks gadījums, jo līdzsvara transformācijas (bez pārdzesēšanas vai pārkaršanas) praksē nevar

sya. Parasti praksē tiek izmantotas transformācijas, kas notiek ar zemu apkures vai dzesēšanas ātrumu.

Vispārīgos likumus, kas regulē stabilu fāžu līdzāspastāvēšanu, var matemātiski izteikt kā fāzes noteikumi vai Gibsa likums.

Fāzes noteikums sniedz kvantitatīvu sakarību starp sistēmas brīvības pakāpi un komponentu fāžu skaitu.

Zem brīvības pakāpju skaits (dispersija) sistēmas saprot ārējo un iekšējo faktoru skaitu (temperatūra, spiediens, koncentrācija), kurus var mainīt, nemainot fāžu skaitu sistēmā.

Fāzes noteikums.

C \u003d k - f + 2

AR- brīvības pakāpju skaits, k- sastāvdaļu skaits, f- fāžu skaits, 2 ir ārējo faktoru skaits.

Fāzes noteikums ir spēkā tikai līdzsvara stāvoklim.

Neatkarīgie mainīgie fāzes noteikuma vienādojumā ir koncentrācija, temperatūra un spiediens. Ja pieņemam, ka visas pārvērtības metālā notiek pie nemainīga spiediena, tad mainīgo skaits samazināsies par vienu.

C \u003d k - f + 1

Piemērs. Apskatīsim, kā mainās vienkomponentu sistēmas brīvības pakāpe ( k=1) tīras metāla kristalizācijas gadījumā. Kad metāls atrodas šķidrā stāvoklī, t.i. f=1(viena fāze ir šķidrums), brīvības pakāpju skaits ir 1. Temperatūra šajā gadījumā var mainīties, nemainot agregācijas stāvokli. Kristalizācijas brīdī f=2(divas fāzes - cieta un šķidra), C=0. Tas nozīmē, ka abas fāzes atrodas līdzsvarā stingri noteiktā temperatūrā (kušanas temperatūrā), un to nevar mainīt, kamēr viena fāze nepazūd, t.i. sistēma nekļūs monovarianta ( C=1).