تحلل الأملاح الحمضية. أسس
الخواص الكيميائية للأملاح
يجب اعتبار الأملاح نتاج تفاعل حمض وقاعدة. نتيجة لذلك ، يمكنهم تكوين:
- عادي (متوسط) - تتشكل عندما تكون كمية الحمض والقاعدة كافية للتفاعل الكامل. أسماء الأملاح العاديةوتتكون من جزأين. أولاً ، يسمى الأنيون (بقايا الحمض) ، ثم الكاتيون.
- حامِض - تتشكل مع فائض من الحمض وكمية غير كافية من القلويات ، لأنه في هذه الحالة لا توجد كاتيونات معدنية كافية لتحل محل جميع كاتيونات الهيدروجين الموجودة في جزيء الحمض. كجزء من البقايا الحمضية لهذا النوع من الملح ، سترى دائمًا الهيدروجين. تتشكل الأملاح الحمضية فقط من الأحماض متعددة الأسس وتعرض خصائص كل من الأملاح والأحماض. في اسماء الاملاح الحمضيةيتم وضع البادئة هيدرو-إلى الأنيون.
- أملاح أساسية - تتشكل مع فائض من القاعدة وكمية غير كافية من الحمض ، لأنه في هذه الحالة لا تكفي أنيونات بقايا الحمض لاستبدال مجموعات الهيدروكسو الموجودة في القاعدة تمامًا. تحتوي الأملاح الأساسية في تكوين الكاتيونات على مجموعات هيدروكسو. الأملاح الأساسية ممكنة لقواعد عديد الأحماض ، ولكن ليس للقواعد الأحادية. بعض الأملاح الأساسية قادرة على التحلل من تلقاء نفسها ، مع إطلاق الماء ، وتشكيل oxosalts ، التي لها خصائص الأملاح الأساسية. اسم الأملاح الأساسيةيتم إنشاؤه على النحو التالي: يتم إضافة البادئة إلى الأنيون هيدروكسو-.
ردود الفعل النموذجية للأملاح العادية
- تتفاعل بشكل جيد مع المعادن. في الوقت نفسه ، تحل المعادن الأكثر نشاطًا محل المعادن الأقل نشاطًا من محاليل أملاحها.
- مع الأحماض والقلويات والأملاح الأخرى ، تكتمل التفاعلات ، بشرط أن يتم تكوين راسب ، أو غاز ، أو مركبات ضعيفة التفكك.
- في تفاعلات الأملاح مع القلويات ، تتشكل مواد مثل النيكل (II) هيدروكسيد Ni (OH) 2 - راسب ؛ الأمونيا NH 3 - غاز ؛ الماء H 2 O هو إلكتروليت ضعيف ، مركب منخفض التفكك:
- تتفاعل الأملاح مع بعضها البعض في حالة تكوين راسب أو في حالة تكوين مركب أكثر استقرارًا.
- تتحلل العديد من الأملاح العادية عند تسخينها لتكوين أكاسدين ، حمضي وقاعدي.
- تتحلل النترات بطريقة مختلفة عن الأملاح العادية الأخرى. عند تسخينها ، تطلق نترات فلز الأرض القلوية والقلوية الأكسجين وتتحول إلى نيتريت:
- تتحلل نترات جميع المعادن الأخرى تقريبًا إلى أكاسيد:
- تتحلل نترات بعض المعادن الثقيلة (الفضة ، الزئبق ، إلخ) عند تسخينها إلى معادن:
التفاعلات النموذجية للأملاح الحمضية
- يدخلون في كل تلك التفاعلات التي تدخل فيها الأحماض. تتفاعل مع القلويات ، إذا كان الملح الحمضي والقلوي يحتويان على نفس المعدن ، فإن الملح الطبيعي يتكون نتيجة لذلك.
- إذا كان القلوي يحتوي على معدن آخر ، فإن الأملاح المزدوجة تتشكل.
ردود الفعل النموذجية للأملاح الأساسية
- تخضع هذه الأملاح لنفس ردود الفعل مثل القواعد. تتفاعل مع الأحماض ، إذا كان الملح الأساسي والحمض يحتويان على نفس بقايا الحمض ، فإن الملح الطبيعي يتشكل نتيجة لذلك.
- إذا كان الحمض يحتوي على بقايا حمضية أخرى ، يتم تكوين أملاح مزدوجة.
أملاح معقدة- مركب ، في عقد الشبكة البلورية التي تحتوي على أيونات معقدة.
1. الأملاح إلكتروليتات.
في المحاليل المائية ، تنفصل الأملاح إلى أيونات معدنية موجبة الشحنة (كاتيونات) وأيونات سالبة الشحنة (الأنيونات) من بقايا الحمض.
فمثلا، عندما تذوب بلورات كلوريد الصوديوم في الماء ، تدخل أيونات الصوديوم موجبة الشحنة وأيونات الكلوريد سالبة الشحنة ، والتي تتكون منها الشبكة البلورية لهذه المادة ، في المحلول:
NaCl → NaCl -.
أثناء التفكك الإلكتروليتي لكبريتات الألومنيوم ، تتشكل أيونات الألومنيوم موجبة الشحنة وأيونات الكبريتات سالبة الشحنة:
Al 2 SO 4 3 → 2 Al 3 3 SO 4 2 -.
2. يمكن أن تتفاعل الأملاح مع المعادن.
في سياق تفاعل الاستبدال الذي يحدث في محلول مائي ، يحل المعدن الأكثر نشاطًا كيميائيًا محل المعدن الأقل نشاطًا.
فمثلا، إذا تم وضع قطعة من الحديد في محلول من كبريتات النحاس ، يتم تغطيتها بترسيب من النحاس الأحمر والبني. يتغير لون المحلول تدريجيًا من اللون الأزرق إلى الأخضر الباهت مع تكوين ملح الحديد (\ (II \)):
Fe Cu SO 4 → Fe SO 4 Cu ↓.
مقطع فيديو:
عندما يتفاعل كلوريد النحاس (\ (II \)) مع الألومنيوم ، يتشكل كلوريد الألومنيوم والنحاس:
2 Al 3Cu Cl 2 → 2Al Cl 3 3 Cu ↓.
3. يمكن أن تتفاعل الأملاح مع الأحماض.
يحدث تفاعل التبادل ، حيث يقوم حمض أكثر نشاطًا كيميائيًا بإزاحة حمض أقل نشاطًا.
فمثلا، عندما يتفاعل محلول كلوريد الباريوم مع حمض الكبريتيك ، يتشكل راسب من كبريتات الباريوم ، ويبقى حمض الهيدروكلوريك في المحلول:
BaCl 2 H 2 SO 4 → Ba SO 4 ↓ 2 HCl.
عندما تتفاعل كربونات الكالسيوم مع حمض الهيدروكلوريك ، يتشكل كلوريد الكالسيوم وحمض الكربونيك ، والتي تتحلل على الفور إلى ثاني أكسيد الكربون والماء:
كربونات الكالسيوم CaCO 3 2 HCl → CaCl 2 H 2 O CO 2 H 2 CO 3.
مقطع فيديو:
4. يمكن أن تتفاعل الأملاح القابلة للذوبان في الماء مع القلويات.
يكون تفاعل التبادل ممكنًا إذا كان ، نتيجة لذلك ، واحدًا على الأقل من المنتجات غير قابل للذوبان عمليًا (رواسب).
فمثلا، عندما تتفاعل نترات النيكل (\ (II \)) مع هيدروكسيد الصوديوم ونترات الصوديوم وهيدروكسيد النيكل غير القابل للذوبان عملياً (\ (II \)) تتشكل:
Ni NO 3 2 2 NaOH → Ni OH 2 2Na NO 3.
مقطع فيديو:
عندما تتفاعل كربونات الصوديوم (الصودا) مع هيدروكسيد الكالسيوم (الجير المطفأ) ، يتشكل هيدروكسيد الصوديوم وكربونات الكالسيوم غير القابلة للذوبان عمليًا:
Na 2 CO 3 CaOH 2 → 2NaOH CaCO 3 ↓.
5. يمكن للأملاح القابلة للذوبان في الماء أن تدخل في تفاعل تبادلي مع أملاح أخرى قابلة للذوبان في الماء إذا تم تكوين مادة واحدة على الأقل غير قابلة للذوبان عمليا نتيجة لذلك.
فمثلا، عندما يتفاعل كبريتيد الصوديوم مع نترات الفضة ، تتشكل نترات الصوديوم وكبريتيد الفضة غير القابل للذوبان عمليًا:
Na 2 S 2Ag NO 3 → Na NO 3 Ag 2 S.
مقطع فيديو:
عندما تتفاعل نترات الباريوم مع كبريتات البوتاسيوم ، تتشكل نترات البوتاسيوم وكبريتات الباريوم غير القابلة للذوبان عمليًا:
Ba NO 3 2 K 2 SO 4 → 2 KNO 3 BaSO 4 ↓.
6. تتحلل بعض الأملاح عند تسخينها.
علاوة على ذلك ، يمكن تقسيم التفاعلات الكيميائية التي تحدث في هذه الحالة إلى مجموعتين:
- التفاعلات التي لا تغير فيها العناصر حالة الأكسدة
- تفاعلات الأكسدة والاختزال.
أ.تفاعلات تحلل الملح التي تحدث دون تغيير حالة أكسدة العناصر.
كأمثلة على ذلك تفاعلات كيميائيةدعونا نفكر في كيفية استمرار تحلل الكربونات.
عند تسخينها بقوة ، تتحلل كربونات الكالسيوم (الطباشير ، الحجر الجيري ، الرخام) مكونة أكسيد الكالسيوم (الجير المحترق) وثاني أكسيد الكربون:
كربونات الكالسيوم 3 طن CaO CO 2.
مقطع فيديو:
بيكربونات الصوديوم ( صودا الخبز) مع تسخين طفيف يتحلل إلى كربونات الصوديوم (الصودا) والماء وثاني أكسيد الكربون:
2 NaHCO 3 t ° Na 2 CO 3 H 2 O CO 2.
مقطع فيديو:
تفقد هيدرات الأملاح البلورية الماء عند تسخينها. على سبيل المثال ، كبريتات النحاس بينتاهيدراتي (\ (II \)) (كبريتات النحاس) ، التي تفقد الماء تدريجيًا ، تتحول إلى كبريتات النحاس اللامائية (\ (II \)):
CuSO 4 ⋅ 5 H 2 O → t ° CuSO 4 5 H 2 O.
في ظل الظروف العادية ، يمكن تحويل كبريتات النحاس اللامائية المتكونة إلى هيدرات بلورية:
CuSO 4 5 H 2 O → CuSO 4 ⋅ 5 H 2 O
مقطع فيديو:
تدمير وتشكيل كبريتات النحاس |
كل يوم نواجه الأملاح ولا نفكر حتى في الدور الذي تلعبه في حياتنا. لكن بدونهم ، لن يكون الماء لذيذًا جدًا ، ولن يجلب الطعام المتعة ، ولن تنمو النباتات ، ولا يمكن أن توجد الحياة على الأرض لولا الملح في عالمنا. إذن ما هي هذه المواد وما هي خصائص الأملاح التي تجعلها لا غنى عنها؟
ما هي الأملاح
في تكوينها ، هذه هي الفئة الأكثر عددًا التي تتميز بالتنوع. في القرن التاسع عشر ، عرّف الكيميائي J. Verzelius الملح بأنه نتاج تفاعل بين حمض وقاعدة ، حيث يتم استبدال ذرة الهيدروجين بآخر معدني. في الماء ، تنفصل الأملاح عادة إلى معدن أو أمونيوم (كاتيون) وبقايا حمض (أنيون).
يمكنك الحصول على الملح بالطرق التالية:
- من خلال تفاعل المعادن وغير المعدنية ، في هذه الحالة ستكون خالية من الأكسجين ؛
- عندما يتفاعل معدن مع حمض ، يتم الحصول على ملح ويتم إطلاق الهيدروجين ؛
- يمكن للمعدن أن يحل محل معدن آخر من المحلول ؛
- عندما يتفاعل اثنان من الأكاسيد - الحمضية والقاعدية (يطلق عليهم أيضًا أكسيد غير معدني وأكسيد فلز ، على التوالي) ؛
- تفاعل أكسيد الفلز والحمض ينتج الملح والماء ؛
- ينتج عن التفاعل بين قاعدة وأكسيد غير فلزي ملح وماء ؛
- باستخدام تفاعل التبادل الأيوني ، يمكن أن تتفاعل العديد من المواد القابلة للذوبان في الماء (القواعد والأحماض والأملاح) ، ولكن التفاعل سيستمر إذا تم تكوين غاز أو ماء أو أملاح قابلة للذوبان بشكل طفيف (غير قابلة للذوبان) في الماء.
تعتمد خصائص الأملاح فقط على التركيب الكيميائي. لكن أولاً ، دعونا نلقي نظرة على فصولهم الدراسية.
تصنيف
اعتمادًا على التكوين ، يتم تمييز فئات الأملاح التالية:
- عن طريق محتوى الأكسجين (المحتوي على الأكسجين ونقص الأكسجين) ؛
- بالتفاعل مع الماء (قابل للذوبان ، قليل الذوبان وغير قابل للذوبان).
هذا التصنيف لا يعكس تماما تنوع المواد. يتم عرض التصنيف الحديث والأكثر اكتمالاً ، الذي لا يعكس فقط التكوين ، ولكن أيضًا خصائص الأملاح ، في الجدول التالي.
| ملح | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| طبيعي | حامِض | رئيسي | مزدوج | مختلط | معقد |
| يتم استبدال الهيدروجين بالكامل | لا يتم استبدال ذرات الهيدروجين بالكامل بالمعدن | لا يتم استبدال المجموعات القاعدية بالكامل ببقايا الحمض | يتألف من معدنين وبقايا حمض | معدن واحد واثنان من بقايا الحمض | مواد مركبة تتكون من كاتيون معقد وأنيون أو كاتيون وأنيون معقد |
| كلوريد الصوديوم | KHSO 4 | FeOHSO3 | KNaSO 4 | كاكلبر | SO 4 |
الخصائص الفيزيائية
بغض النظر عن مدى اتساع فئة هذه المواد ، لكنها شائعة الخصائص الفيزيائيةيمكن عزل الأملاح. هذه مواد ذات بنية غير جزيئية ، مع شبكة بلورية أيونية.
نقاط انصهار وغليان عالية جدًا. في الظروف العادية ، جميع الأملاح لا توصل الكهرباء ، ولكن في المحلول ، معظمها توصل الكهرباء بشكل مثالي.
يمكن أن يكون اللون مختلفًا جدًا ، ويعتمد ذلك على أيون المعدن الذي هو جزء منه. سلفات الحديدوز (FeSO 4) أخضر ، وكلوريد الحديدوز (FeCl 3) أحمر غامق ، وكرومات البوتاسيوم (K 2 CrO 4) أصفر لامع جميل. لكن معظم الأملاح لا تزال عديمة اللون أو بيضاء.
تختلف قابلية الذوبان في الماء أيضًا وتعتمد على تكوين الأيونات. من حيث المبدأ ، جميع الخصائص الفيزيائية للأملاح لها تفرُّد. وهي تعتمد على أيون معدني وأي بقايا حمضية متضمنة في التركيبة. دعونا نستمر في الأملاح.
الخواص الكيميائية للأملاح
هنا ، أيضًا ، هناك ميزة مهمة. تعتمد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للأملاح على تركيبها. وأيضًا إلى أي فئة ينتمون.
ولكن الخصائص العامةلا يزال من الممكن تمييز الأملاح:
- يتحلل الكثير منها عند تسخينها بتكوين أكاسدين: حمضي وقاعدة ، وخالي من الأكسجين - معدن وغير فلزي ؛
- تتفاعل الأملاح أيضًا مع أحماض أخرى ، ولكن لا يستمر التفاعل إلا إذا احتوى الملح على بقايا حمضية لحمض ضعيف أو متطاير ، أو تم الحصول على ملح غير قابل للذوبان كنتيجة لذلك ؛
- يكون التفاعل مع القلويات ممكنًا إذا كان الكاتيون يشكل قاعدة غير قابلة للذوبان ؛
- يكون التفاعل ممكنًا أيضًا بين أملحين مختلفين ، ولكن فقط إذا كان أحد الأملاح المشكلة حديثًا لا يذوب في الماء ؛
- يمكن أيضًا أن يحدث تفاعل مع معدن ، لكن هذا ممكن فقط إذا أخذنا المعدن الموجود على اليمين في سلسلة الجهد من المعدن الموجود في الملح.
الخواص الكيميائيةتمت مناقشة الأملاح ذات الصلة بالطبيعية أعلاه ، بينما تتفاعل الفئات الأخرى مع المواد بشكل مختلف نوعًا ما. لكن الاختلاف يكمن فقط في منتجات الإخراج. بشكل أساسي ، يتم الحفاظ على جميع الخصائص الكيميائية للأملاح ، وكذلك متطلبات مسار التفاعلات.
أملاحتسمى المواد المعقدة ، والتي تتكون جزيئاتها من ذرات معدنية وبقايا حمضية (في بعض الأحيان قد تحتوي على الهيدروجين). على سبيل المثال ، NaCl هو كلوريد الصوديوم ، CaSO 4 هو كبريتات الكالسيوم ، إلخ.
عمليا جميع الأملاح مركبات أيونيةلذلك ، في الأملاح ، تترابط أيونات المخلفات الحمضية وأيونات المعادن:
Na + Cl - - كلوريد الصوديوم
Ca 2+ SO 4 2– - كبريتات الكالسيوم ، إلخ.
الملح ناتج عن الاستبدال الجزئي أو الكامل لذرات الهيدروجين الحمضية بمعدن. ومن ثم ، يتم تمييز أنواع الأملاح التالية:
1. أملاح متوسطة- يتم استبدال جميع ذرات الهيدروجين في الحمض بمعدن: Na 2 CO 3 ، KNO 3 ، إلخ.
2. الأملاح الحمضية- لا يتم استبدال كل ذرات الهيدروجين في الحمض بمعدن. بالطبع ، يمكن أن تشكل الأملاح الحمضية فقط أحماض ثنائية القاعدة أو متعددة القاعدة. لا يمكن للأحماض أحادية القاعدة أن تعطي الأملاح الحمضية: NaHCO 3 ، NaH 2 PO 4 ، إلخ. د.
3. أملاح مزدوجة- ذرات الهيدروجين من حمض ثنائي القاعدة أو متعدد القاعدة لا يتم استبدالها بمعدن واحد ، ولكن بذرعتين مختلفتين: NaKCO 3 ، KAl (SO 4) 2 ، إلخ.
4. الأملاح الأساسيةيمكن اعتبارها منتجات للاستبدال غير الكامل أو الجزئي لمجموعات قواعد الهيدروكسيل بواسطة المخلفات الحمضية: Al (OH) SO 4 ، Zn (OH) Cl ، إلخ.
وفقًا للتسمية الدولية ، يأتي اسم ملح كل حمض من الاسم اللاتيني للعنصر.على سبيل المثال ، تسمى أملاح حامض الكبريتيك كبريتات: CaSO 4 - كبريتات الكالسيوم ، Mg SO 4 - كبريتات المغنيسيوم ، إلخ ؛ تسمى أملاح حمض الهيدروكلوريك بالكلوريدات: NaCl - كلوريد الصوديوم ، ZnCI 2 - كلوريد الزنك ، إلخ.
يضاف الجسيم "ثنائي" أو "هيدرو" إلى اسم أملاح الأحماض ثنائية القاعدة: Mg (HCl 3) 2 - بيكربونات الماغنسيوم أو بيكربونات.
بشرط أنه في حمض تريباسيك يتم استبدال ذرة هيدروجين واحدة فقط بمعدن ، ثم تتم إضافة البادئة "ثنائي هيدرو": NaH 2 PO 4 - فوسفات ثنائي هيدروجين الصوديوم.
الأملاح عبارة عن مواد صلبة لها مدى واسع من القابلية للذوبان في الماء.
الخواص الكيميائية للأملاح
يتم تحديد الخصائص الكيميائية للأملاح من خلال خصائص الكاتيونات والأنيونات التي تشكل جزءًا من تركيبها.
1. بعض تتحلل الأملاح عند تحميصها:
كربونات الكالسيوم 3 \ u003d CaO + CO 2
2. تفاعل مع الأحماضلتشكيل ملح جديد وحمض جديد. لكي يحدث هذا التفاعل ، من الضروري أن يكون الحمض أقوى من الملح الذي يعمل عليه الحمض:
2NaCl + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + 2HCl.
3. تفاعل مع القواعدوتشكيل ملح جديد وقاعدة جديدة:
Ba (OH) 2 + MgSO 4 → BaSO 4 ↓ + Mg (OH) 2.
4. تتفاعل مع بعضها البعضمع تكوين أملاح جديدة:
كلوريد الصوديوم + AgNO 3 → AgCl + NaNO 3.
5. التفاعل مع المعادن ،التي تقع في نطاق النشاط للمعدن الذي هو جزء من الملح:
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + النحاس ↓.
هل لديك اسئلة؟ هل تريد معرفة المزيد عن الأملاح؟
للحصول على مساعدة من مدرس -.
الدرس الأول مجاني!
blog.site ، مع النسخ الكامل أو الجزئي للمادة ، مطلوب ارتباط بالمصدر.
SALT ، فئة من المركبات الكيميائية. لا يوجد حاليًا تعريف مقبول بشكل عام لمفهوم "الأملاح" ، وكذلك المصطلحات "الأحماض والقواعد" ، ونواتج التفاعل التي توجد بها الأملاح. يمكن اعتبار الأملاح على أنها منتجات لإحلال أيونات فلزية من بروتونات الهيدروجين الحمضية ، NH 4 + ، CH 3 NH 3 + وكاتيونات أخرى أو مجموعات OH لقاعدة الأنيونات الحمضية (على سبيل المثال ، Cl - ، SO 4 2-).
تصنيف
منتجات الاستبدال الكامل هي أملاح متوسطة ، على سبيل المثال. Na 2 SO 4 ، MgCl 2 ، أملاح حمضية أو قاعدية جزئيًا ، على سبيل المثال KHSO 4 ، СuСlOH. هناك أيضًا أملاح بسيطة ، بما في ذلك نوع واحد من الكاتيونات ونوع واحد من الأنيونات (على سبيل المثال ، NaCl) ، أملاح مزدوجة تحتوي على نوعين من الكاتيونات (على سبيل المثال ، KAl (SO 4) 2 12H 2 O) ، أملاح مختلطة ، والتي تشمل نوعان من المخلفات الحمضية (مثل AgClBr). تحتوي الأملاح المعقدة على أيونات معقدة مثل K4.
الخصائص الفيزيائية
الأملاح النموذجية عبارة عن مواد بلورية ذات بنية أيونية ، مثل CsF. وهناك أيضًا أملاح تساهمية ، مثل AlCl 3. في الواقع ، طبيعة الرابطة الكيميائية v للعديد من الأملاح مختلطة.
عن طريق الذوبان في الماء ، تتميز الأملاح القابلة للذوبان والقابلة للذوبان بشكل طفيف وغير القابلة للذوبان عمليًا. تشمل المواد القابلة للذوبان جميع أملاح الصوديوم والبوتاسيوم والأمونيوم تقريبًا والعديد من النترات والأسيتات والكلوريدات ، باستثناء أملاح المعادن متعددة التكافؤ التي تتحلل في الماء ، والعديد من الأملاح الحمضية.
ذوبان الأملاح في الماء عند درجة حرارة الغرفة
| الأنيونات | ||||||||||
| F- | Cl- | ر- | أنا- | S2- | رقم 3 - | ثاني أكسيد الكربون 3 2- | SiO 3 2- | SO 4 2- | ص.ب 4 3- | |
| نا + | ص | ص | ص | ص | ص | ص | ص | ص | ص | ص |
| ك + | ص | ص | ص | ص | ص | ص | ص | ص | ص | ص |
| NH4 + | ص | ص | ص | ص | ص | ص | ص | ص | ص | ص |
| ملغ 2 + | RK | ص | ص | ص | م | ص | ح | RK | ص | RK |
| Ca2 + | NK | ص | ص | ص | م | ص | ح | RK | م | RK |
| ريال 2 + | NK | ص | ص | ص | ص | ص | ح | RK | RK | RK |
| با 2+ | RK | ص | ص | ص | ص | ص | ح | RK | NK | RK |
| sn 2+ | ص | ص | ص | م | RK | ص | ح | ح | ص | ح |
| Pb 2+ | ح | م | م | م | RK | ص | ح | ح | ح | ح |
| آل 3+ | م | ص | ص | ص | جي | ص | جي | NK | ص | RK |
| Cr3 + | ص | ص | ص | ص | جي | ص | جي | ح | ص | RK |
| Mn2 + | ص | ص | ص | ص | ح | ص | ح | ح | ص | ح |
| Fe2 + | م | ص | ص | ص | ح | ص | ح | ح | ص | ح |
| Fe3 + | ص | ص | ص | - | - | ص | جي | ح | ص | RK |
| Co2 + | م | ص | ص | ص | ح | ص | ح | ح | ص | ح |
| Ni2 + | م | ص | ص | ص | RK | ص | ح | ح | ص | ح |
| Cu2 + | م | ص | ص | - | ح | ص | جي | ح | ص | ح |
| Zn2 + | م | ص | ص | ص | RK | ص | ح | ح | ص | ح |
| القرص المضغوط 2+ | ص | ص | ص | ص | RK | ص | ح | ح | ص | ح |
| Hg2 + | ص | ص | م | NK | NK | ص | ح | ح | ص | ح |
| الزئبق 2 2+ | ص | NK | NK | NK | RK | ص | ح | ح | م | ح |
| حج + | ص | NK | NK | NK | NK | ص | ح | ح | م | ح |
عنوان تفسيري:
P - المادة شديدة الذوبان في الماء ؛ م - قابل للذوبان بشكل طفيف ؛ H - غير قابل للذوبان عمليا في الماء ، ولكن قابل للذوبان بسهولة في الأحماض الضعيفة أو المخففة ؛ RK - غير قابل للذوبان في الماء وقابل للذوبان فقط في الأحماض غير العضوية القوية ؛ NK - غير قابل للذوبان لا في الماء ولا في الأحماض ؛ G - يتحلل تمامًا عند الذوبان ولا يوجد عند ملامسته للماء. الشرطة تعني أن هذه المادة غير موجودة على الإطلاق.
في المحاليل المائية ، تتفكك الأملاح كليًا أو جزئيًا في أيونات. تخضع أملاح الأحماض الضعيفة و / أو القواعد الضعيفة للتحلل المائي. تحتوي محاليل الملح المائي على أيونات رطبة ، وأزواج أيونات ، وأشكال كيميائية أكثر تعقيدًا ، بما في ذلك منتجات التحلل المائي ، وما إلى ذلك. كما أن عددًا من الأملاح قابلة للذوبان في الكحوليات ، والأسيتون ، والأميدات الحمضية ، والمذيبات العضوية الأخرى.
من المحاليل المائية ، يمكن أن تتبلور الأملاح في شكل هيدرات بلورية ، من محاليل غير مائية - في شكل مذيبات بلورية ، على سبيل المثال CaBr 2 3C 2 H 5 OH.
يمكن الحصول على بيانات عن العمليات المختلفة التي تحدث في أنظمة الماء والملح ، حول قابلية ذوبان الأملاح في وجودها المشترك اعتمادًا على درجة الحرارة والضغط والتركيز ، على تكوين الأطوار الصلبة والسائلة من خلال دراسة مخططات الذوبان في أنظمة الماء والملح.
الطرق العامة لتركيب الأملاح.
1. الحصول على أملاح متوسطة:
1) معدن مع غير معدني: 2Na + Cl 2 = 2NaCl
2) المعدن بالحمض: Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2
3) معدن بمحلول ملح من معدن أقل نشاطًا Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu
4) أكسيد قاعدي مع أكسيد حامض: MgO + CO 2 = MgCO 3
5) أكسيد قاعدي مع حمض CuO + H 2 SO 4 \ u003d CuSO 4 + H 2 O
6) قواعد مع أكسيد حمضي Ba (OH) 2 + CO 2 = BaCO 3 + H 2 O
7) القواعد بالحمض: Ca (OH) 2 + 2HCl \ u003d CaCl 2 + 2H 2 O
8) الأملاح الحمضية: MgCO 3 + 2HCl = MgCl 2 + H 2 O + CO 2
BaCl 2 + H 2 SO 4 \ u003d BaSO 4 + 2HCl
9) محلول أساسي بمحلول ملح: Ba (OH) 2 + Na 2 SO 4 \ u003d 2NaOH + BaSO 4
10) محلول من أملاحين 3CaCl 2 + 2Na 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 + 6NaCl
2. الحصول على الأملاح الحمضية:
1. تفاعل حمض مع عدم وجود قاعدة. KOH + H 2 SO 4 \ u003d KHSO 4 + H 2 O
2. تفاعل قاعدة مع فائض من أكسيد الحمض
Ca (OH) 2 + 2CO 2 = Ca (HCO 3) 2
3. تفاعل ملح متوسط مع حمض Ca 3 (PO 4) 2 + 4H 3 PO 4 \ u003d 3Ca (H 2 PO 4) 2
3. الحصول على الأملاح الأساسية:
1. التحلل المائي للأملاح المتكونة من قاعدة ضعيفة وحمض قوي
ZnCl 2 + H 2 O \ u003d Cl + HCl
2. إضافة (قطرة قطرة) كميات صغيرة من القلويات إلى محاليل الأملاح المعدنية المتوسطة AlCl 3 + 2NaOH = Cl + 2NaCl
3. تفاعل أملاح الأحماض الضعيفة مع الأملاح المتوسطة
2MgCl 2 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O \ u003d 2 CO 3 + CO 2 + 4NaCl
4. الحصول على أملاح معقدة:
1. تفاعلات الأملاح مع الروابط: AgCl + 2NH 3 = Cl
FeCl 3 + 6KCN] = K 3 + 3KCl
5. الحصول على أملاح مزدوجة:
1. تبلور المفصل من أملاحين:
Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 24H 2 O \ u003d 2 + NaCl
4. تفاعلات الأكسدة والاختزال بسبب خصائص الكاتيون أو الأنيون. 2KMnO 4 + 16HCl = 2MnCl 2 + 2KCl + 5Cl 2 + 8H 2 O
2. الخواص الكيميائية للأملاح الحمضية:
التحلل الحراري لملح متوسط
Ca (HCO 3) 2 \ u003d CaCO 3 + CO 2 + H 2 O
التفاعل مع القلويات. الحصول على ملح متوسط.
با (HCO 3) 2 + Ba (OH) 2 = 2 باكو 3 + 2 س 2 س
3. الخواص الكيميائية للأملاح الأساسية:
التحلل الحراري. 2 CO 3 \ u003d 2CuO + CO 2 + H 2 O
التفاعل مع الحمض: تكوين ملح متوسط.
Sn (OH) Cl + HCl = SnCl 2 + H 2 O
4. الخواص الكيميائية للأملاح المركبة:
1. تدمير المجمعات بسبب تكوين مركبات ضعيفة الذوبان:
2Cl + K 2 S \ u003d CuS + 2KCl + 4NH 3
2. تبادل الروابط بين المجالات الخارجية والداخلية.
K 2 + 6H 2 O \ u003d Cl 2 + 2KCl
5. الخواص الكيميائية للأملاح المزدوجة:
التفاعل مع المحاليل القلوية: KCr (SO 4) 2 + 3KOH = Cr (OH) 3 + 2K 2 SO 4
2. الاسترداد: KCr (SO 4) 2 + 2H ° (Zn ، مخفف H 2 SO 4) \ u003d 2CrSO 4 + H 2 SO 4 + K 2 SO 4
المواد الخام للإنتاج الصناعي لعدد من أملاح الكلوريد ، والكبريتات ، والكربونات ، وبورات الصوديوم ، والبوتاسيوم ، والكالسيوم ، والمغنيسيوم هي مياه البحر والمحيطات ، والمحاليل الملحية الطبيعية التي تشكلت أثناء التبخر ، والترسبات الصلبة للأملاح. بالنسبة لمجموعة المعادن التي تشكل رواسب ملح رسوبية (كبريتات وكلوريدات Na و K و Mg) ، يتم استخدام الاسم الرمزي "الأملاح الطبيعية". توجد أكبر رواسب أملاح البوتاسيوم في روسيا (سوليكامسك) وكندا وألمانيا ، ورواسب قوية من خامات الفوسفات - في شمال إفريقيا وروسيا وكازاخستان ، NaNO3 - في تشيلي.
تستخدم الأملاح في المواد الغذائية والكيميائية والمعدنية والزجاج والجلود والصناعات النسيجية والزراعة والطب ، إلخ.
الأنواع الرئيسية للأملاح
1. بورات(أوكسوبورات) ، أملاح أحماض البوريك: ميتابوريك HBO 2 ، orthoboric H 3 BO 3 وأحماض بولي بوريك غير معزولة في الحالة الحرة. وفقًا لعدد ذرات البورون في الجزيء ، يتم تقسيمها إلى أحادي ، ثنائي ، رباعي ، سداسي ، إلخ. يُطلق على البورات أيضًا وفقًا للأحماض التي تشكلها ووفقًا لعدد مولات B 2 O 3 لكل 1 مول من الأكسيد الأساسي. لذلك يمكن تسمية الميتابورات المختلفة أحاديات إذا كانت تحتوي على أنيون B (OH) 4 أو أنيون السلسلة (BO 2) n n-diborates - إذا كانت تحتوي على أنيون مزدوج السلسلة (B 2 O 3 (OH) 2) n 2n- القبائل - إذا كانت تحتوي على الأنيون الحلقي (ب 3 س 6) 3-.
تشتمل تراكيب البورات على مجموعات البورون والأكسجين - "كتل" تحتوي على 1 إلى 6 ، وأحيانًا 9 ذرات بورون ، على سبيل المثال:
عدد ذرات البورون التنسيقي هو 3 (مجموعات مثلثة من البورون والأكسجين) أو 4 (مجموعات رباعية السطوح). مجموعات البورون والأكسجين هي الأساس ليس فقط للجزيرة ، ولكن أيضًا الهياكل الأكثر تعقيدًا - السلسلة ، والطبقات ، والإطار المبلمر. تتشكل الأخيرة نتيجة للتخلص من الماء في جزيئات البورات المائية وظهور روابط جسرية من خلال ذرات الأكسجين ؛ تترافق العملية أحيانًا مع كسر رابطة B-O داخل polyanions. يمكن أن تعلق Polyanions مجموعات جانبية - رباعي أوجه البورون الأكسجين أو مثلثات ، ثنائياتها أو الأنيونات الدخيلة.
غالبًا ما تشكل الأمونيوم والقلويات والمعادن الأخرى في حالة الأكسدة +1 مركبات ميتابورات رطبة ولامائية من نوع MBO 2 ، و M 2 B 4 O 7 ، و MB 5 O 8 pentaborates ، وأيضًا M 4 B 10 O 17 يقوم nH 2 بفك ارتباط O. التراب القلوي والمعادن الأخرى في حالة الأكسدة + 2 عادةً ما يعطي metaborates مرطبًا ، و M 2 B 6 O 11 Triborates و MB 6 O 10 hexaborates. وكذلك الفوقية اللامائية ، والأورثو ، والرباعية. تتميز المعادن في حالة الأكسدة + 3 بوجود orthoborates رطب ولا مائي.
البورات عبارة عن مواد أو بلورات غير متبلورة عديمة اللون (بشكل أساسي ذات بنية منخفضة التماثل - أحادية الميل أو معينية). بالنسبة للبورات اللامائية ، تتراوح نقاط الانصهار من 500 إلى 2000 درجة مئوية ؛ أكثر الميتابوراتس ذوبانًا هي القلويات و ortho- و metaborates من معادن الأرض القلوية. تشكل معظم البورات الكؤوس بسهولة عند تبريدها. صلابة البورات المائية على مقياس موس هي 2-5 ، لا مائي - حتى 9.
تفقد الأحاديات الرطبة الماء من التبلور حتى 180 درجة مئوية ، والبورات - عند 300-500 درجة مئوية ؛ يحدث التخلص من الماء بسبب مجموعات OH المنسقة حول ذرات البورون حتى 750 درجة مئوية. مع التجفاف الكامل ، تتشكل المواد غير المتبلورة ، والتي تخضع في معظم الحالات "لإعادة ترتيب البورات" عند درجة حرارة 500-800 درجة مئوية - تبلور ، مصحوبًا (بالنسبة للبورات المتعددة) بالتحلل الجزئي مع إطلاق B 2 O 3.
بورات من الفلزات القلوية والأمونيوم و T1 (I) قابلة للذوبان في الماء (خاصة الفوقية والخماسية) ، وتتحلل في المحاليل المائية (المحاليل لها تفاعل قلوي). تتحلل معظم البورات بسهولة بواسطة الأحماض ، وفي بعض الحالات بفعل ثاني أكسيد الكربون ؛ وثاني أكسيد الكبريت 2 ؛. تتفاعل بورات من التربة القلوية والمعادن الثقيلة مع محاليل القلويات والكربونات وبيكربونات الفلزات القلوية. البورات اللامائية أكثر استقرارًا كيميائيًا من البورات الرطبة. مع بعض الكحوليات ، وخاصة مع الجلسرين ، تشكل البورات مجمعات قابلة للذوبان في الماء. تحت تأثير العوامل المؤكسدة القوية ، ولا سيما H 2 O 2 ، أو أثناء الأكسدة الكهروكيميائية ، يتم تحويل البورات إلى بيروكسوبورات.
يُعرف حوالي 100 بورات طبيعية ، وهي بشكل أساسي أملاح Na و Mg و Ca و Fe.
يتم الحصول على البورات المميعة عن طريق: معادلة H 3 BO 3 بأكاسيد المعادن أو الهيدروكسيدات أو الكربونات ؛ تبادل تفاعلات بورات الفلزات القلوية ، غالبًا Na ، مع أملاح المعادن الأخرى ؛ تفاعل التحول المتبادل للبورات قليلة الذوبان مع المحاليل المائية لبورات الفلزات القلوية ؛ العمليات الحرارية المائية باستخدام هاليدات الفلزات القلوية كمواد مضافة للتمعدن. يتم الحصول على البورات اللامائية عن طريق اندماج أو تلبيد B 2 O 3 مع أكاسيد معدنية أو كربونات أو عن طريق تجفيف الهيدرات ؛ تزرع البلورات المفردة في محاليل البورات في أكاسيد منصهرة ، على سبيل المثال Bi 2 O 3.
يستخدم البورات: للحصول على مركبات البورون الأخرى ؛ كمكونات لشحنة إنتاج الزجاج ، والزجاج ، والمينا ، والسيراميك ؛ للطلاءات المقاومة للحريق والتشريب ؛ كمكونات لتدفقات لتكرير المعادن ولحامها ولحامها "؛ كأصباغ ومواد مالئة للدهانات والورنيشات ؛ كمواد في الصباغة ، مثبطات التآكل ، مكونات الإلكتروليت ، الفوسفور ، إلخ. يستخدم البوراكس وبورات الكالسيوم على نطاق واسع.
2. هاليدات، مركبات الهالوجينات الكيميائية مع عناصر أخرى. تشتمل الهاليدات عادة على مركبات تكون فيها ذرات الهالوجين ذات كهرسلبية أعلى من العناصر الأخرى. الهاليدات لا تشكل هو ، وني ، وآر. الهاليدات البسيطة ، أو الثنائية ، EXn (غالبًا ما تكون n عددًا صحيحًا من 1 للهاليدات الأحادية إلى 7 لـ IF 7 ، و ReF 7 ، ولكن يمكن أيضًا أن تكون كسرية ، على سبيل المثال ، 7/6 لـ Bi 6 Cl 7) تشمل ، في على وجه الخصوص ، أملاح الأحماض المائية ؛ ومركبات الهالوجين (على سبيل المثال ، الهالوفلوريدات). هناك أيضًا هاليدات مختلطة ، بولي هاليدات ، هيدروهيدات ، أوكسوهاليد ، أوكسي هاليدات ، هيدروكسوهاليد ، ثيو هاليدات ، وهاليدات معقدة. عادة ما تكون حالة أكسدة الهالوجينات في الهاليدات -1.
وفقًا لطبيعة رابطة عنصر الهالوجين ، تنقسم الهاليدات البسيطة إلى أيوني وتساهمي. في الواقع ، العلاقات ذات طبيعة مختلطة مع غلبة مساهمة هذا المكون أو ذاك. هاليدات الفلزات القلوية والقلوية الترابية ، وكذلك العديد من أحادي وهاليدات المعادن الأخرى ، هي أملاح نموذجية تسود فيها الطبيعة الأيونية للرابطة. معظمها مقاوم للحرارة نسبيًا وقليل التطاير وقابل للذوبان في الماء ؛ في المحاليل المائية ، تنفصل تمامًا تقريبًا إلى أيونات. تمتلك خصائص الأملاح أيضًا ثلاثي هاليدات العناصر الأرضية النادرة. تقل قابلية الذوبان في الماء للهاليدات الأيونية بشكل عام من اليود إلى الفلوريدات. الكلوريدات والبروميدات واليوديد Ag + و Сu + و Hg + و Pb 2+ ضعيفة الذوبان في الماء.
تؤدي زيادة عدد ذرات الهالوجين في هاليدات المعدن أو نسبة شحنة المعدن إلى نصف قطر أيونها إلى زيادة المكون التساهمي للرابطة ، وانخفاض قابلية الذوبان في الماء والاستقرار الحراري للهاليدات ، وزيادة في تقلب ، زيادة في الأكسدة والقدرة والميل إلى التحلل المائي. لوحظت هذه التبعيات بالنسبة للهاليدات المعدنية لنفس الفترة وفي سلسلة هاليدات نفس المعدن. من السهل تتبعها على مثال الخصائص الحرارية. على سبيل المثال ، بالنسبة للهاليدات المعدنية للفترة الرابعة ، تكون نقاط الانصهار والغليان على التوالي 771 و 1430 درجة مئوية لـ KC1 و 772 و 1960 درجة مئوية لـ CaCl 2 و 967 و 975 درجة مئوية لـ ScCl 3 و -24.1 و 136 درجة مئوية ل TiCl4. بالنسبة لـ UF 3 ، تكون نقطة الانصهار 1500 درجة مئوية ، UF 4 1036 درجة مئوية ، UF 5348 درجة مئوية ، UF 6 64.0 درجة مئوية. في سلسلة مركبات EHn عند ثابت n ، تزداد تساهمية الرابطة عادةً مع الانتقال من الفلوريدات إلى الكلوريدات وتنخفض عند الانتقال من الأخير إلى البروميدات واليود. لذلك ، بالنسبة لـ AlF 3 ، تكون درجة حرارة التسامي 1280 درجة مئوية ، A1C1 3180 درجة مئوية ، نقطة غليان A1Br 3 هي 254.8 درجة مئوية ، AlI 3407 درجة مئوية. في سلسلة ZrF 4 و ZrCl 4 ZrBr 4 و ZrI 4 تكون درجة حرارة التسامي 906 و 334 و 355 و 418 درجة مئوية على التوالي. في السلسلة MFn و MC1n حيث M عبارة عن فلز من مجموعة فرعية واحدة ، يتناقص تكافؤ الرابطة مع زيادة الكتلة الذرية للمعدن. يوجد عدد قليل من الفلورايدات والكلوريدات المعدنية بنفس مساهمة مكونات الرابطة الأيونية والتساهمية.
يتناقص متوسط طاقة رابطة عنصر الهالوجين مع الانتقال من الفلوريدات إلى اليود ومع زيادة في n (انظر الجدول).
العديد من هاليدات المعادن التي تحتوي على ذرات O معزولة أو جسرية (على التوالي ، oxo- و Oxyhalides) ، على سبيل المثال ، فاناديوم oxotrifluoride VOF 3 ، niobium dioxyfluoride NbO 2 F ، tungsten dioxodiiodide WO 2 I 2.
تحتوي الهاليدات المعقدة (هالوجين ميتالات) على الأنيونات المعقدة التي تكون فيها ذرات الهالوجين عبارة عن روابط ، على سبيل المثال ، سداسي كلورو بلاتينات البوتاسيوم (IV) K 2 ، و heptafluorotantalate (V) Na ، و hexafluoroarsenate الليثيوم (V) Li. فلورو- ، أوكسوفلورو- وكلورو ميتالات لديها أعلى استقرار حراري. وفقًا لطبيعة الروابط ، فإن المركبات الأيونية ذات الكاتيونات NF 4 + و N 2 F 3 + و C1F 2 + و XeF + وغيرها قريبة من هاليدات معقدة.
تتميز العديد من الهاليدات بالارتباط والبلمرة في المراحل السائلة والغازية مع تكوين روابط جسرية. الأكثر عرضة لذلك هي هاليدات معادن المجموعتين الأولى والثانية ، AlCl 3 ، خماسي فلوريد Sb والمعادن الانتقالية ، أوكسوفلوريدات من تكوين MOF 4. الهاليدات المعروفة برابطة معدنية-معدنية ، على سبيل المثال. Cl-Hg-Hg-Cl.
تختلف الفلوريدات اختلافًا كبيرًا في خصائصها عن الهاليدات الأخرى. ومع ذلك ، في الهاليدات البسيطة ، تكون هذه الاختلافات أقل وضوحًا مما هي عليه في الهالوجينات نفسها ، وفي الهاليدات المعقدة ، تكون أقل وضوحًا من تلك الموجودة في الهالوجينات البسيطة.
العديد من هاليدات التساهمية (خاصة الفلوريدات) عبارة عن أحماض لويس قوية ، على سبيل المثال AsF 5 ، SbF 5 ، BF 3 ، A1C1 3. الفلوريدات جزء من الحموضة الفائقة. يتم تقليل الهاليدات المرتفعة بواسطة المعادن والهيدروجين ، على سبيل المثال:
5WF 6 + W = 6WF5
TiCl 4 + 2Mg \ u003d Ti + 2MgCl 2
UF 6 + H 2 \ u003d UF 4 + 2HF
يتم تقليل هاليدات المعادن من المجموعات V-VIII ، باستثناء Cr و Mn ، بواسطة H 2 إلى معادن ، على سبيل المثال:
WF 6 + ZN 2 = W + 6HF
تتفاعل العديد من هاليدات المعادن التساهمية والأيونية مع بعضها البعض لتكوين هاليدات معقدة ، على سبيل المثال:
KC1 + TaCl 5 = K.
يمكن للهالوجينات الأخف أن تحل محل الأثقل من الهاليدات. يمكن للأكسجين أكسدة الهاليدات بإطلاق C1 2 و Br 2 و I 2. أحد التفاعلات المميزة للهاليدات التساهمية هو التفاعل مع الماء (التحلل المائي) أو أبخرته عند تسخينه (الانحلال المائي الحراري) ، مما يؤدي إلى تكوين أكاسيد ، أو أكسجين أو هاليدات أكسجين ، هيدروكسيدات وهاليدات الهيدروجين.
يتم الحصول على الهاليدات مباشرة من العناصر ، عن طريق تفاعل هاليدات الهيدروجين أو الأحماض المائية مع العناصر ، أو الأكاسيد ، أو الهيدروكسيدات ، أو الأملاح ، وكذلك عن طريق تفاعلات التبادل.
تستخدم الهاليدات على نطاق واسع في الهندسة كمواد أولية لإنتاج الهالوجينات والمعادن الأرضية القلوية والقلوية ، وكمكونات للزجاج والمواد غير العضوية الأخرى ؛ إنها منتجات وسيطة في إنتاج المعادن النادرة وبعض المعادن غير الحديدية ، U ، Si ، Ge ، إلخ.
في الطبيعة ، تشكل الهاليدات فئات منفصلة من المعادن ، والتي تشمل الفلورايد (على سبيل المثال ، الفلورايت الفلوريت والكريوليت) والكلوريدات (سيلفيت ، كارناليت). البروم واليود موجودان في بعض المعادن كشوائب متشابهة. توجد كميات كبيرة من الهاليدات في مياه البحار والمحيطات ، في الملح وفي المحاليل الملحية الجوفية. بعض الهاليدات ، مثل NaCl و KC1 و CaCl 2 ، هي جزء من الكائنات الحية.
3. كربونات(من lat. carbo ، حالة جنس الكربونيز الفحم) ، أملاح حمض الكربونيك. توجد كربونات متوسطة مع أنيون ثاني أكسيد الكربون وحمضيات أو بيكربونات (بيكربونات عفا عليها الزمن) مع HCO3 - الأنيون. الكربونات هي مواد بلورية. تتبلور معظم الأملاح المعدنية المتوسطة في حالة الأكسدة + 2 في شكل سداسي. نوع شعرية من الكالسيت أو نوع معين من الأراجونيت.
من الكربونات المتوسطة ، فقط أملاح الفلزات القلوية والأمونيوم و Tl (I) تذوب في الماء. نتيجة للتحلل المائي الكبير ، يكون لمحاليلهم تفاعل قلوي. أصعب كربونات المعادن القابلة للذوبان في حالة الأكسدة + 2. على العكس من ذلك ، فإن جميع البيكربونات عالية الذوبان في الماء. أثناء تفاعلات التبادل في المحاليل المائية بين الأملاح المعدنية و Na 2 CO 3 ، تتشكل رواسب الكربونات المتوسطة في الحالات التي تكون فيها قابليتها للذوبان أقل بكثير من تلك الخاصة بالهيدروكسيدات المقابلة. هذا هو الحال بالنسبة لـ Ca و Sr ونظائرها ، lanthanides ، Ag (I) ، Mn (II) ، Pb (II) ، و Cd (II). الكاتيونات المتبقية ، عند التفاعل مع الكربونات الذائبة نتيجة للتحلل المائي ، لا يمكن أن تعطي متوسطًا ، بل كربونات أساسية أو حتى هيدروكسيدات. يمكن أحيانًا ترسيب الكربونات المتوسطة المحتوية على كاتيونات متعددة الشحنة من المحاليل المائية في وجود فائض كبير من ثاني أكسيد الكربون.
تعود الخواص الكيميائية للكربونات إلى انتمائها إلى فئة الأملاح غير العضوية للأحماض الضعيفة. ترتبط السمات المميزة للكربونات بقابلية ذوبانها الضعيفة ، فضلاً عن عدم الاستقرار الحراري لكل من السرطانات نفسها و H 2 CO 3. تُستخدم هذه الخصائص في تحليل الكرابونات ، بناءً على تحللها بواسطة الأحماض القوية والامتصاص الكمي لثاني أكسيد الكربون المنطلق في هذه الحالة بواسطة محلول قلوي ، أو على ترسيب أيون ثاني أكسيد الكربون من المحلول في شكل ВаСО 3. تحت تأثير فائض من ثاني أكسيد الكربون على راسب متوسط الكربونات في محلول ، يتم تكوين بيكربونات ، على سبيل المثال: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 \ u003d Ca (HCO 3) 2. إن وجود البيكربونات في المياه الطبيعية يحدد صلابتها المؤقتة. البيكربونات مع تسخين خفيف بالفعل درجات الحرارة المنخفضةتتحول مرة أخرى إلى كربونات متوسطة ، والتي ، عند تسخينها ، تتحلل إلى أكسيد وثاني أكسيد الكربون. كلما زاد نشاط المعدن ، زادت درجة حرارة تحلل كربوناته. لذلك ، يذوب Na 2 CO 3 بدون تحلل عند 857 درجة مئوية ، وبالنسبة للكربونات Ca و Mg و Al ، تصل ضغوط تحلل التوازن إلى 0.1 ميجا باسكال عند درجات حرارة 820 و 350 و 100 درجة مئوية على التوالي.
تنتشر الكربونات بشكل كبير في الطبيعة ، ويرجع ذلك إلى مشاركة ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الهيدروجين في عمليات تكوين المعادن. تلعب الكربونات دورًا كبيرًا في التوازن العالمي بين غاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وثاني أكسيد الكربون المذاب ؛ و HCO 3 - و CO 3 2- أيونات في الغلاف المائي والأملاح الصلبة في الغلاف الصخري. أهم المعادن هي CaCO 3 الكالسيت ، MgCO 3 مغنسيت ، FeCO 3 siderite ، ZnCO 3 سميثسونايت وبعض المعادن الأخرى. يتكون الحجر الجيري بشكل أساسي من بقايا هيكل عظمي من الكالسيت أو الكالسيت للكائنات ، نادرًا من الأراجونيت. الكربونات المميهة الطبيعية من الفلزات القلوية والمغنيسيوم معروفة أيضًا (على سبيل المثال ، MgCO 3 ZH 2 O ، Na 2 CO 3 10H 2 O) ، الكربونات المزدوجة [على سبيل المثال ، الدولوميت CaMg (CO 3) 2 ، العرش Na 2 CO 3 NaHCO 3 2H 2 O] وقاعدة [الملكيت CuCO 3 Cu (OH) 2 ، هيدروكسيروسيت 2РbСО 3 Pb (OH) 2].
أهمها كربونات البوتاسيوم وكربونات الكالسيوم وكربونات الصوديوم. العديد من الكربونات الطبيعية عبارة عن خامات معدنية ذات قيمة عالية (على سبيل المثال ، كربونات الزنك والحديد والمنغنيز والرصاص والنحاس). تلعب البيكربونات دورًا فسيولوجيًا مهمًا ، فهي مواد عازلة تنظم ثبات درجة الحموضة في الدم.
4. النترات، أملاح حمض النيتريك HNO 3. معروف لجميع المعادن تقريبًا ؛ توجد في شكل أملاح لا مائية M (NO 3) n (n هي حالة أكسدة المعدن M) ، وفي شكل هيدرات بلورية M (NO 3) n xH 2 O (x \ u003d 1-9) . من المحاليل المائية عند درجة حرارة قريبة من درجة حرارة الغرفة ، تتبلور نترات الفلزات القلوية فقط اللامائية ، والباقي - في شكل هيدرات بلورية. يمكن أن تكون الخصائص الفيزيائية والكيميائية للنترات اللامائية والمرطبة لنفس المعدن مختلفة تمامًا.
يتم تلوين المركبات البلورية اللامائية لنترات عنصر d. تقليديا ، يمكن تقسيم النترات إلى مركبات ذات نوع رابطة تساهمية في الغالب (أملاح Be ، Cr ، Zn ، Fe ، ومعادن انتقالية أخرى) وبنوع من الروابط الأيونية في الغالب (أملاح الفلزات القلوية والقلوية الأرضية). تتميز النترات الأيونية باستقرار حراري أعلى ، وهيمنة الهياكل البلورية ذات التناظر العالي (مكعب) وغياب انقسام نطاقات أيونات النترات في أطياف الأشعة تحت الحمراء. النترات التساهمية لها قابلية ذوبان أعلى في المذيبات العضوية ، واستقرار حراري أقل ، وأطياف الأشعة تحت الحمراء الخاصة بها أكثر تعقيدًا ؛ تتطاير بعض النترات التساهمية في درجة حرارة الغرفة ، وعندما تذوب في الماء ، فإنها تتحلل جزئيًا مع إطلاق أكاسيد النيتروجين.
تظهر جميع النترات اللامائية خصائص مؤكسدة قوية بسبب وجود أيون NO 3 ، بينما تزداد قدرتها على التأكسد عند الانتقال من النترات الأيونية إلى النترات التساهمية. يتحلل الأخير في حدود 100-300 درجة مئوية ، أيوني - عند 400-600 درجة مئوية (NaNO 3 ، KNO 3 وبعضها الآخر يذوب عند تسخينه). نواتج التحلل في المراحل الصلبة والسائلة. هي نتريت وأكاسيد وأكاسيد بشكل تسلسلي ، وأحيانًا تكون معادن خالية (عندما يكون الأكسيد غير مستقر ، على سبيل المثال Ag 2 O) ، وفي الطور الغازي - NO ، NO 2 ، O 2 و N 2. يعتمد تكوين نواتج التحلل على طبيعة المعدن ودرجة تأكسده ، ومعدل التسخين ، ودرجة الحرارة ، وتكوين الوسط الغازي ، وظروف أخرى. ينفجر NH4 NO 3 ، وعند تسخينه بسرعة يمكن أن يتحلل بانفجار ، وفي هذه الحالة يتكون N 2 و O 2 و H 2 O ؛ عند تسخينه ببطء ، يتحلل إلى N 2 O و H 2 O.
يحتوي أيون NO 3 الحر في الطور الغازي على بنية هندسية لمثلث متساوي الأضلاع مع وجود ذرة N في المركز وزوايا ONO ~ 120 درجة وأطوال روابط N-O تبلغ 0.121 نانومتر. في النترات البلورية والغازية ، يحتفظ أيون NO 3 بشكله وحجمه ، مما يحدد مساحة النترات وهيكلها. أيون NO 3 - يمكن أن يكون بمثابة ليجند أحادي أو ثنائي أو ثلاثي أو ثلاثي أو جسر ، لذلك تتميز النترات بمجموعة متنوعة من أنواع الهياكل البلورية.
المعادن الانتقالية في حالات الأكسدة العالية بسبب الفراغ. لا يمكن أن تشكل الصعوبات نترات لا مائية ، وتتميز بأوكسونات ، على سبيل المثال UO 2 (NO 3) 2 ، NbO (NO 3) 3. تشكل النترات عددًا كبيرًا من الأملاح المزدوجة والمعقدة مع أيون NO 3 - في الكرة الداخلية. في الوسط المائي ، نتيجة للتحلل المائي ، تشكل الكاتيونات المعدنية الانتقالية هيدروكسونيترات (نترات قاعدية) ذات تركيبة متغيرة ، والتي يمكن أيضًا عزلها في الحالة الصلبة.
تختلف النترات المميهة عن تلك اللامائية من حيث أن أيون المعدن في هياكلها البلورية يرتبط في معظم الحالات بجزيئات الماء ، وليس مع أيون NO 3. لذلك ، فإنها تذوب بشكل أفضل من النترات اللامائية في الماء ، ولكن الأسوأ - في المذيبات العضوية ، تذوب العوامل المؤكسدة الأضعف بشكل غير متناسق في ماء التبلور في نطاق 25-100 درجة مئوية. عندما يتم تسخين النترات المميهة ، كقاعدة عامة ، لا تتشكل النترات اللامائية ، ولكن يحدث التحلل الحراري مع تكوين هيدروكسونيترات ثم أكسونات وأكاسيد المعادن.
تشبه النترات في العديد من خواصها الكيميائية الأملاح غير العضوية الأخرى. ترجع السمات المميزة للنترات إلى قابليتها العالية للذوبان في الماء ، والاستقرار الحراري المنخفض والقدرة على أكسدة المركبات العضوية وغير العضوية. أثناء اختزال النترات ، يتم تكوين خليط من المنتجات المحتوية على النيتروجين NO 2 أو NO أو N 2 O أو N 2 أو NH 3 مع غلبة أحدها اعتمادًا على نوع عامل الاختزال ودرجة الحرارة وتفاعل الوسط ، وعوامل أخرى.
تعتمد الطرق الصناعية لإنتاج النترات على امتصاص NH 3 بواسطة محاليل HNO 3 (لـ NH 4 NO 3) أو امتصاص غازات النيتروز (NO + NO 2) بواسطة محاليل قلوية أو كربونية (لنترات الفلزات القلوية ، Ca ، Mg ، Ba) ، وكذلك على تفاعلات التبادل المختلفة للأملاح المعدنية مع HNO 3 أو نترات الفلزات القلوية. في المختبر ، للحصول على النترات اللامائية ، يتم استخدام تفاعلات المعادن الانتقالية أو مركباتها مع سائل N 2 O 4 ومخاليطه مع المذيبات العضوية أو التفاعلات مع N 2 O 5.
تم العثور على النترات Na ، K (نترات الصوديوم والبوتاسيوم) في شكل رواسب طبيعية.
تستخدم النترات في العديد من الصناعات. نتريت الأمونيوم (نترات الأمونيوم) - الأسمدة الرئيسية المحتوية على النيتروجين ؛ تستخدم نترات الفلزات القلوية و Ca أيضًا كأسمدة. النترات - مكونات وقود الصواريخ ، والتركيبات النارية ، ومحاليل التخليل لصباغة الأقمشة ؛ يتم استخدامها لتقسية المعادن وحفظ الأغذية ، أدويةولإنتاج أكاسيد الفلزات.
النترات سامة. تسبب الوذمة الرئوية ، والسعال ، والقيء ، وقصور القلب والأوعية الدموية الحاد ، وما إلى ذلك. والجرعة المميتة من النترات للإنسان هي 8-15 جم ، والمتناول اليومي المسموح به هو 5 مجم / كجم. لمجموع Na ، K ، Ca ، NH3 نترات MPC: في الماء 45 مجم / لتر "، في التربة 130 مجم / كجم (فئة الخطر 3) ؛ في الخضروات والفواكه (مجم / كجم) - البطاطس 250 ، الملفوف الأبيض المتأخر 500 ، جزر متأخر 250 ، بنجر 1400 ، بصل 80 ، كوسة 400 ، شمام 90 ، بطيخ ، عنب ، تفاح ، إجاص 60. عدم الامتثال للتوصيات الزراعية ، التسميد المفرط يزيد بشكل كبير من محتوى النترات في المنتجات الزراعية ، الجريان السطحي من الحقول (40-5500 ملجم / لتر) مياه جوفية.
5. النتريت، أملاح حمض النيتروز НNO 2. بادئ ذي بدء ، يتم استخدام نترات الفلزات القلوية والأمونيوم ، وأقل - قلوية الأرض ومعادن Zd ، Pb و Ag. لا يوجد سوى معلومات مجزأة حول نترات المعادن الأخرى.
تشكل النتريتات المعدنية في حالة الأكسدة +2 هيدرات بلورية مع جزيء واحد أو اثنين أو أربعة جزيئات ماء. تشكل النتريت أملاحًا مزدوجة وثلاثية ، على سبيل المثال. CsNO 2 AgNO 2 أو Ba (NO 2) 2 Ni (NO 2) 2 2KNO 2 ، وكذلك المركبات المعقدة ، مثل Na 3.
لا تُعرف الهياكل البلورية إلا بعدد قليل من النيتريت اللامائي. يحتوي أنيون NO 2 على تكوين غير خطي ؛ زاوية ONO 115 درجة ، طول رابطة H-O 0.115 نانومتر ؛ نوع الاتصال M-NO 2 هو أيوني تساهمي.
K ، Na ، Ba nitrites قابلة للذوبان جيدًا في الماء ، Ag ، Hg ، نيتريت النحاس قابلة للذوبان بشكل سيئ. مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد قابلية ذوبان النيتريت. تكون جميع النتريت تقريبًا ضعيفة الذوبان في الكحول والإيثرات والمذيبات منخفضة القطبية.
النتريت غير مستقر حراريا. تذوب بدون تحلل فقط نيتريت الفلزات القلوية ، وتتحلل نيتريت المعادن الأخرى عند 25-300 درجة مئوية. آلية تحلل النتريت معقدة وتتضمن عددًا من التفاعلات المتسلسلة المتوازية. منتجات التحلل الغازي الرئيسية هي NO و NO 2 و N 2 و O 2 ، والمنتجات الصلبة هي أكسيد فلز أو عنصر فلز. اختيار عدد كبيرتسبب الغازات تحللًا انفجاريًا لبعض النيتريت ، على سبيل المثال NH 4 NO 2 ، والذي يتحلل إلى N 2 و H 2 O.
ترتبط السمات المميزة للنتريت بعدم استقرارها الحراري وقدرة أيون النتريت على أن يكون عامل مؤكسد وعامل اختزال ، اعتمادًا على وسيط وطبيعة الكواشف. في بيئة محايدة ، عادة ما يتم تقليل النيتريت إلى NO ، وفي بيئة حمضية تتأكسد إلى نترات. لا يتفاعل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون مع النتريت الصلب ومحاليلهما المائية. يساهم النتريت في تحلل المحتوي على النيتروجين المواد العضوية، على وجه الخصوص الأمينات ، الأميدات ، إلخ. مع الهاليدات العضوية RXH. تتفاعل لتكوين نيتريت RONO ومركبات RNO 2 nitro.
يعتمد الإنتاج الصناعي للنتريت على امتصاص غاز النيتروز (خليط من NO + NO 2) مع محاليل Na 2 CO 3 أو NaOH مع التبلور المتتالي لـ NaNO 2 ؛ يتم الحصول على نترات المعادن الأخرى في الصناعة والمختبرات من خلال تفاعل تبادل الأملاح المعدنية مع NaNO 2 أو عن طريق تقليل نترات هذه المعادن.
تستخدم النتريت لتخليق أصباغ الآزو ، في إنتاج الكابرولاكتام ، كعوامل مؤكسدة ومختزلة في صناعات المطاط والنسيج وتشغيل المعادن ، كمواد حافظة للأغذية. النتريتات مثل NaNO 2 و KNO 2 سامة ، تسبب الصداع والقيء وتثبيط الجهاز التنفسي ، إلخ. عندما يتم تسمم NaNO 2 ، يتشكل الميثيموغلوبين في الدم ، وتتلف أغشية كرات الدم الحمراء. ربما يكون تكوين النيتروسامين من NaNO 2 والأمينات مباشرة في الجهاز الهضمي.
6. كبريتاتوأملاح حامض الكبريتيك. الكبريتات المتوسطة مع الأنيون SO 4 2- معروفة ، حمضية ، أو كبريتات مائية ، مع أنيون HSO 4 - ، قاعدي ، يحتوي مع أنيون SO 4 2- - مجموعات OH ، على سبيل المثال Zn 2 (OH) 2 SO 4. هناك أيضًا كبريتات مزدوجة ، والتي تحتوي على نوعين من الكاتيونات المختلفة. وتشمل هذه مجموعتين كبيرتين من الكبريتات - الشب ، وكذلك الكينيت M 2 E (SO 4) 2 6H 2 O ، حيث M عبارة عن كاتيون مشحون منفردًا ، E هو Mg ، Zn وكاتيونات أخرى مشحونة بشكل مزدوج. الكبريتات الثلاثية المعروفة K 2 SO 4 MgSO 4 2CaSO 4 2H 2 O (متعدد الهاليت المعدني) ، كبريتات قاعدية مزدوجة ، على سبيل المثال ، معادن مجموعتي الألونيت والجاروسيت M 2 SO 4 Al 2 (SO 4) 3 4Al (OH 3 and M 2 SO 4 Fe 2 (SO 4) 3 4Fe (OH) 3 ، حيث M عبارة عن كاتيون مشحون بمفرده. يمكن أن تكون الكبريتات جزءًا من أملاح مختلطة ، على سبيل المثال 2Na 2 SO 4 Na 2 CO 3 (البركيت المعدني) ، MgSO 4 KCl 3H 2 O (كينيت).
الكبريتات عبارة عن مواد بلورية ، متوسطة وحمضية ، وفي معظم الحالات تكون عالية الذوبان في الماء. كبريتات الكالسيوم والسترونشيوم والرصاص وبعض الأنواع الأخرى القابلة للذوبان بشكل طفيف ، غير قابلة للذوبان عمليا BaSO 4 ، RaSO 4. عادة ما تكون الكبريتات الأساسية قابلة للذوبان بشكل ضئيل أو غير قابلة للذوبان عمليًا ، أو تتحلل بالماء. يمكن أن تتبلور الكبريتات من المحاليل المائية على شكل هيدرات بلورية. تسمى الهيدرات البلورية لبعض المعادن الثقيلة بالزجاج ؛ كبريتات النحاس СuSO 4 5H 2 O ، كبريتات الحديدوز FeSO 4 7H 2 O.
كبريتات المعادن القلوية المتوسطة مستقرة حرارياً ، بينما تتحلل كبريتات الحمض عند تسخينها ، وتتحول إلى بيروسلفات: 2KHSO 4 \ u003d H 2 O + K 2 S 2 O 7. يتحلل متوسط الكبريتات من المعادن الأخرى ، وكذلك الكبريتات الأساسية ، عند تسخينها إلى درجات حرارة عالية بما فيه الكفاية ، مع تكوين أكاسيد المعادن وإطلاق SO 3.
الكبريتات منتشرة على نطاق واسع في الطبيعة. توجد في شكل معادن ، مثل الجبس CaSO 4 H 2 O ، mirabilite Na 2 SO 4 10H 2 O ، وهي أيضًا جزء من مياه البحر والأنهار.
يمكن الحصول على العديد من الكبريتات عن طريق تفاعل H 2 SO 4 مع المعادن وأكاسيدها وهيدروكسيداتها ، وكذلك تحلل أملاح الأحماض المتطايرة مع حامض الكبريتيك.
تستخدم الكبريتات غير العضوية على نطاق واسع. على سبيل المثال ، كبريتات الأمونيوم عبارة عن سماد نيتروجين ، وتستخدم كبريتات الصوديوم في الزجاج ، وصناعة الورق ، وإنتاج الفسكوز ، وما إلى ذلك. معادن الكبريتات الطبيعية هي مواد خام للإنتاج الصناعي لمركبات من معادن مختلفة ، ومواد بناء ، إلخ.
7. كبريتيت، أملاح حامض الكبريتيك H 2 SO 3. توجد كبريتات متوسطة مع الأنيون SO 3 2- وحمضية (hydrosulfites) مع الأنيون H SO 3 -. الكبريتيت المتوسطة عبارة عن مواد بلورية. الأمونيوم وكبريتات الفلزات القلوية عالية الذوبان في الماء ؛ الذوبان (جم في 100 جم): (NH 4) 2 SO 3 40.0 (13 درجة مئوية) ، K 2 SO 3 106.7 (20 درجة مئوية). في المحاليل المائية تشكل هيدروسلفيت. كبريتات الأرض القلوية وبعض المعادن الأخرى غير قابلة للذوبان عمليا في الماء ؛ قابلية ذوبان MgSO 3 1 جم في 100 جم (40 درجة مئوية). الهيدرات البلورية المعروفة (NH 4) 2 SO 3 H 2 O ، Na 2 SO 3 7H 2 O ، K 2 SO 3 2H 2 O ، MgSO 3 6H 2 O ، إلخ.
عندما يتم تسخين الكبريتات اللامائية دون الوصول إلى الهواء في أوعية محكمة الغلق ، فإنها تتفاوت في الكبريتيدات والكبريتات ، وعند تسخينها في تيار من N 2 تفقد SO 2 ، وعند تسخينها في الهواء ، تتأكسد بسهولة إلى كبريتات. مع SO 2 في البيئة المائية ، تشكل الكبريتات المتوسطة hydrosulfites. الكبريتيت هي عوامل اختزال قوية نسبيًا ؛ تتأكسد في محاليل تحتوي على الكلور ، البروم ، H 2 O 2 ، إلخ إلى الكبريتات. تتحلل بواسطة الأحماض القوية (على سبيل المثال ، HC1) مع إطلاق SO 2.
تعرف هيدروسلفيتات البلورية بـ K ، Rb ، Cs ، NH 4 + ، فهي غير مستقرة. توجد هيدروسلفيتات أخرى فقط في المحاليل المائية. الكثافة NH 4 HSO 3 2.03 جم / سم 3 ؛ الذوبان في الماء (جم لكل 100 جم): NH 4 HSO 3 71.8 (0 درجة مئوية) ، KHSO 3 49 (20 درجة مئوية).
عندما يتم تسخين هيدروسلفيتات بلورية Na أو K ، أو عندما يكون محلول ملاط اللب M 2 SO 3 مشبعًا بـ SO 2 ، تتشكل البيرو كبريتات (عفا عليها الزمن - ميتابيسلفيتات) M 2 S 2 O 5 - أملاح حمض الكبريت البيروفلوري غير معروفة في المنطقة الحرة الحالة H 2 S 2 O 5 ؛ بلورات غير مستقرة. الكثافة (جم / سم 3): Na 2 S 2 O 5 1.48، K 2 S 2 O 5 2.34 ؛ فوق 160 درجة مئوية تتحلل مع إطلاق SO 2 ؛ تذوب في الماء (مع التحلل إلى H SO 3 -) ، الذوبان (جم لكل 100 جم): Na 2 S 2 O 5 64.4 ، K 2 S 2 O 5 44.7 ؛ شكل هيدرات Na 2 S 2 O 5 7H 2 O و ZK 2 S 2 O 5 2H 2 O ؛ تقليل الوكلاء.
يتم الحصول على كبريتات الفلزات القلوية المتوسطة عن طريق تفاعل محلول مائي من M 2 CO 3 (أو MOH) مع SO 2 ، و MSO 3 بتمرير SO 2 عبر معلق مائي من MCO 3 ؛ يستخدم SO 2 بشكل أساسي من الغازات المنبعثة من إنتاج حامض الكبريتيك. تستخدم الكبريتات في تبييض وصباغة وطباعة الأقمشة والألياف والجلود لحفظ الحبوب والأعلاف الخضراء ونفايات الأعلاف الصناعية (NaHSO 3 ،
Na 2 S 2 O 5). CaSO 3 and Ca (HSO 3) 2 - المطهرات في صناعة النبيذ وصناعة السكر. NaНSO 3 ، MgSO 3 ، NH 4 НSO3 - مكونات سائل الكبريتيت أثناء عملية فصل الألياف ؛ (NH 4) 2 SO 3 - SO 2 ممتص ؛ NaHSO 3 هو ماص H 2 S من غازات عادم الإنتاج ، وهو عامل اختزال في إنتاج الأصباغ الكبريتية. K 2 S 2 O 5 - مكون المثبتات الحمضية في التصوير الفوتوغرافي ، مضاد للأكسدة ، مطهر.
طرق فصل الخليط
1. الترشيح وفصل الأنظمة غير المتجانسة السائل - الجسيمات الصلبة (المعلقات) والغاز - الجسيمات الصلبة باستخدام أقسام الترشيح المسامية (FP) التي تسمح بمرور السائل أو الغاز ، مع الاحتفاظ بالجسيمات الصلبة. القوة الدافعة للعملية هي فرق الضغط على جانبي FP.
عند فصل المعلقات ، عادةً ما تشكل الجسيمات الصلبة طبقة من الرواسب الرطبة على FP ، والتي ، إذا لزم الأمر ، يتم غسلها بالماء أو سائل آخر ، ويتم تجفيفها أيضًا عن طريق نفخ الهواء أو الغازات الأخرى من خلاله. يتم إجراء الترشيح عند فرق ضغط ثابت أو بسرعة ثابتة للعملية ث (كمية الترشيح بالمتر 3 التي تمر عبر 1 م 2 من سطح FP لكل وحدة زمنية). عند اختلاف ضغط ثابت ، يتم تغذية المعلق إلى المرشح في ظل فراغ أو ضغط زائد ، وكذلك بواسطة مضخة مكبس ؛ عند استخدام مضخة طرد مركزي ، يزداد فرق الضغط وتنخفض سرعة العملية.
اعتمادًا على تركيز المعلقات ، يتم تمييز عدة أنواع من الترشيح. بتركيز يزيد عن 1٪ ، يحدث الترشيح مع تكوين راسب ، وبتركيز أقل من 0.1٪ ، مع انسداد مسام FP (توضيح السوائل). إذا لم يتم تكوين طبقة رسوبية كثيفة بدرجة كافية على FP ودخلت الجسيمات الصلبة في المرشح ، يتم ترشيحها باستخدام مواد مساعدة مشتتة بدقة (دياتومايت ، بيرلايت) ، والتي سبق تطبيقها على FP أو إضافتها إلى التعليق. عند تركيز أولي أقل من 10٪ ، يمكن الفصل الجزئي وتثخين المعلقات.
يتم التمييز بين المرشحات المستمرة والمتقطعة. بالنسبة لهذا الأخير ، فإن المراحل الرئيسية للعمل هي الترشيح وغسل الرواسب وتجفيفها وتفريغها. في نفس الوقت ، التحسين قابل للتطبيق وفقًا لمعايير أعلى إنتاجية وأقل تكلفة. إذا لم يتم إجراء الغسيل والتجفيف ، ويمكن إهمال المقاومة الهيدروليكية للقسم ، عندئذٍ تتحقق أعلى إنتاجية عندما يكون وقت الترشيح مساويًا لمدة العمليات الإضافية.
FP مرن قابل للتطبيق مصنوع من القطن والصوف والأقمشة الاصطناعية والزجاجية ، بالإضافة إلى FP غير المنسوج المصنوع من الألياف الطبيعية والاصطناعية وغير المرنة - السيراميك والسيرميت والبلاستيك الرغوي. يمكن أن تكون اتجاهات حركة المرشح وحركة الجاذبية معاكسة أو متطابقة أو متعامدة بشكل متبادل.
تصميمات المرشح متنوعة. أحد أكثرها شيوعًا هو مرشح فراغ الأسطوانة الدوارة (انظر الشكل) للعمل المستمر ، حيث تكون اتجاهات حركة المرشح وعمل الجاذبية متعاكسين. يربط قسم المفاتيح بين المنطقتين الأولى والثانية بمصدر الفراغ والمنطقة الثالثة والرابعة بمصدر الهواء المضغوط. يدخل سائل الترشيح والغسيل من المناطق الأولى والثانية إلى مستقبلات منفصلة. إن مكبس الترشيح المتقطع الأوتوماتيكي المزود بحجرات أفقية وقطعة قماش الترشيح على شكل حزام لا نهاية له وأغشية مرنة لنزح المياه من الحمأة عن طريق الضغط أصبح منتشرًا أيضًا. يقوم بعمليات متناوبة لملء الغرف بالمعلق ، والترشيح ، وغسل وتجفيف الرواسب ، وفصل الغرف المجاورة وإزالة الرواسب.
2. التبلور الجزئي
هناك الأنواع التالية من التبلور الجزئي: الكتلة ، على الأسطح المبردة ، الاتجاهي ، ذوبان المنطقة.
التبلور الشامل. تتمثل الطريقة في الحصول المتزامن على عدد كبير من البلورات في الحجم الكامل للجهاز. نفذت الصناعة عدة خيارات لبلورة الكتلة ، والتي تتم في أجهزة تعمل بشكل دوري أو مستمر: بالسعة ، ومجهزة بسترات تبريد خارجية أو ملفات داخلية وغالبًا أجهزة خلط ؛ أنبوبي ، مكشطة ، قرص ، لولب ، إلخ. نظرًا لعدم وجود طريقة حساب ، تم العثور على المعلمة ae ، أثناء التبلور الشامل ، تجريبيًا.
تبلور مع انتقال الحرارة عبر الجدار. في حالة الذوبان ، تتم العملية عن طريق تبريدها. أثناء تبلور المحاليل ، يتم تحديد اختيار طريقة العملية بشكل أساسي من خلال طبيعة اعتماد قابلية ذوبان المواد على درجة الحرارة. إذا تغيرت قابلية ذوبان مادة ما قليلاً مع درجة الحرارة (مثل NaCI في الماء) ، يتم إجراء التبلور عن طريق التبخر الجزئي أو شبه الكامل لمحلول مشبع عند درجة حرارة ثابتة (التبلور متساوي الحرارة). تتبلور المواد التي تعتمد قابليتها للذوبان بشدة على درجة الحرارة (على سبيل المثال ، KNO 3 في الماء) عن طريق تبريد المحاليل الساخنة ، بينما لا تتغير الكمية الأولية للمذيب الموجود في السائل الأم في النظام (تبلور متساوي الهيدروجين). البلورات الناتجة ، اعتمادًا على خصائصها وشكلها وظروف العملية ، تلتقط كميات مختلفة من السائل الأم. يعتمد محتواه في المرحلة الصلبة على شكل شوائب في المسام والشقوق والتجاويف بشكل كبير على طريقة فصل البلورات عن السائل الأم. لذلك ، عند فصل البلورات على مرشح فراغ أسطواني ، يكون تركيز المحلول الأم فيها 10-30٪ ، على جهاز طرد مركزي للترشيح - 3-10٪.
المزايا الرئيسية للعملية: إنتاجية عالية ، عدم وجود اتصال بين الخليط المراد فصله والمبرد ، بساطة الأجهزة ؛ العيوب: معامل انتقال حرارة منخفض نسبيًا ، ترصيع أسطح التبريد ، التقاط كبير للسائل الأم بواسطة البلورات ، الحاجة إلى تركيب معدات إضافية لفصل الأطوار الصلبة والسائلة ، إنتاجية عالية غير كافية لمنتج بلوري. أمثلة للتطبيق: تحضير كلوريدات K و Na من السيلفينيت ، وفصل أيزومرات الزيلين.
3. التبخير الذي يتم لتركيز المحلول أو عزل المذاب أو الحصول على مذيب نقي. يتم تطبيق التبخير بشكل أساسي على المحاليل المائية. غالبًا ما يكون المبرد بخار الماء (ضغط 1.0-1.2 ميجا باسكال) ، وهو ما يسمى بالتسخين أو الأولي ؛ يتشكل البخار عندما يغلي المحلول يسمى ثانوي. القوة الدافعة للتبخر - يسمى فرق درجة الحرارة بين بخار التسخين ومحلول الغليان مفيدًا. دائمًا ما يكون أقل من فرق درجة الحرارة بين البخار الأولي والثانوي. هذا يرجع إلى حقيقة أن المحلول يغلي عند درجة حرارة أعلى من المذيب النقي (فيزيائي-كيميائي أو اكتئاب التركيز). بالإضافة إلى ذلك ، ترتفع درجة غليان المحلول بسبب المزيد ضغط مرتفعفي المحلول منه في الفضاء البخاري. أسباب زيادة الضغط: الضغط الهيدروستاتيكي للمحلول ؛ المقاومة الهيدروليكية أثناء حركة خليط الغليان (بخار السائل) ؛ زيادة سرعة حركة هذا الخليط بسبب حقيقة أنه يحتل حجمًا أكبر بكثير من المحلول الأصلي (على التوالي ، الضغط الهيدروستاتيكي ، والاكتئاب الهيدروليكي والقصور الذاتي).
للتبخر ، يتم استخدام أجهزة تعمل تحت الضغط أو الفراغ. عناصرها الرئيسية هي: غرفة التدفئة. فاصل لفصل خليط البخار والسائل في اختيار محلول مركز ؛ أنبوب الدوران ، والذي من خلاله يتم إرجاع المحلول من الفاصل إلى الغرفة (مع التبخر المتعدد). يتم تحديد تصميم الجهاز بشكل أساسي من خلال التركيب والخصائص الفيزيائية والكيميائية ودرجة تركيز المحاليل المطلوبة وميلها لتشكيل المقياس والرغوة (يقلل المقياس بشكل حاد من معامل نقل الحرارة ، ويعطل دوران المحلول ويمكن أن يسبب التآكل في الوصلات الملحومة ، والتسعير الغزير يزيد من ترحيل الحل عن طريق العبارة الثانوية).
الأكثر شيوعًا هي الأجهزة الرأسية بغرف تسخين أنبوبية ، يصل سطح تسخينها إلى 1250 م 2. في مثل هذه الأجهزة ، يكون المحلول في الأنبوب ، ويكون بخار التسخين في حلقة الحجرة. يمكن أن يكون دوران المحلول فيها طبيعيًا أو قسريًا ، ويتم إنشاؤه بواسطة مضخة خاصة.
تبخر المحاليل غير المشبعة للأملاح عالية الذوبان التي لا تترسب أثناء التركيز (على سبيل المثال ، NaNO 2 ، NaNO 3 ، NH 4 NO 3 ، KC1) تبخر اللزوجة المنخفضة (لتر حتى 6-8 مللي باسكال) ولا تشكل مقياسًا ، يتم إجراؤه عادةً في مبخرات ذات دوران طبيعي ، في أنابيب التسخين التي لا يسخن المحلول منها فحسب ، بل يغلي أيضًا. لتبخير محاليل المواد ضعيفة الذوبان التي تترسب أثناء التركيز [على سبيل المثال ، CaCO 3 ، CaSO 4 ، Mg (OH) 2 ، Na aluminosilicate] ، وكذلك لتحلية مياه البحر ، يتم استخدام الأجهزة فوق غرفة التسخين منها أنبوب دوران رفع إضافي يوفر معدل دوران طبيعي مرتفع. لتبخير المنتجات ذات الرغوة العالية والحساسية للحرارة ، على سبيل المثال ، في إنتاج الخميرة والإنزيمات والمضادات الحيوية وعصائر الفاكهة والقهوة سريعة الذوبان ، يتم استخدام المبخرات الغشائية العمودية ، حيث يحدث التركيز نتيجة حركة واحدة من طبقة رقيقة (فيلم) من المحلول مع بخار ثانوي على طول أنابيب بطول 6-8 م (سطح تسخين حتى 2200 م 2). مزايا هذه الأجهزة: لا يوجد تأثير هيدروستاتيكي ، مقاومة هيدروليكية منخفضة ، معامل نقل حرارة مرتفع ، أداء عالي بأحجام صغيرة نسبيًا
4. الطرد المركزي ، وفصل المستحلبات ، والمستحلبات والأنظمة ثلاثية المكونات (المستحلبات التي تحتوي على مرحلة صلبة) تحت تأثير قوى الطرد المركزي. يتم استخدامه لعزل الكسور من المعلقات والمستحلبات ، وكذلك لتحديد الأوزان الجزيئية للبوليمرات ، وتحليل التشتت.
يتم تنفيذ الطرد المركزي باستخدام آلات خاصة - أجهزة طرد مركزي ، الجزء الرئيسي منها عبارة عن دوار (أسطوانة) تدور بسرعة عالية حول محورها ، مما يخلق مجالًا لقوى الطرد المركزي تصل إلى 20000 جرام في أجهزة الطرد المركزي الصناعية وما يصل إلى 350.000 جرام في المختبر (ز - تسارع السقوط الحر). يمكن إجراء الطرد المركزي وفقًا لمبادئ الترسيب أو الترشيح ، على التوالي ، في أجهزة الطرد المركزي ذات الدوار الصلب أو المثقب المغطى بمادة الترشيح. هناك نوعان من الرواسب ، أجهزة الطرد المركزي: 1) إجراء دوري ، يتم فيه إدخال المعلق في المركز ، وهو جزء من العضو الدوار المجوف أثناء دورانه ؛ تستقر الجسيمات الصلبة على السطح الداخلي للعضو الدوار ويتم تفريغها من خلال جهاز خاص. الفتحات أو من خلال فتحات الفتح بشكل دوري ، يتم تفريغ السائل المصفى (المركز) من الجزء العلوي من الجزء الخاص به ؛ 2) العمل المستمر ، حيث يتم تغذية التعليق على طول محور الدوار المجوف ، ويتم تفريغ الرواسب الناتجة باستخدام المسمار الذي يدور داخل الدوار بسرعة مختلفة قليلاً عن الدوار (الشكل 1).
غالبًا ما يستخدم الطرد المركزي وفقًا لمبدأ الترشيح لفصل المعلقات والحمأة ذات المحتوى الطور السائل المنخفض نسبيًا ويتم إجراؤه في آلات دورية. يتم تغذية المعلق في الجزء الدوار المستمر في أجزاء ؛ بعد ملء جزء الدوار بالرواسب ، يتم إيقاف إمداد التعليق ، ويتم ضغط الطور السائل ، ويتم قطع الرواسب بسكين وإزالتها. تستخدم أجهزة الطرد المركزي أيضًا مع تفريغ الحمأة النابض باستخدام دافع (مكبس اهتزازي ، بمكبس نابض) ، وكذلك مع التفريغ الهيدروليكي ، عند إزالة المرحلة الصلبة المكثفة من الدوار المجهز بحزمة من الألواح المخروطية عبر الفتحات.
فهرس
الفصل محرر I.L. Knunyants. كبير قاموس موسوعيكيمياء. موسكو 1998
الفصل محرر I.L. Knunyants. موسوعة كيميائية. موسكو 1998
N. Ya. Loginov ، A.G Voskresensky ، I. S. Solodin. الكيمياء التحليلية. موسكو 1979
ر.أ. كتيب الكيمياء العامة وغير العضوية. موسكو 1997
R.A Lidin ، V. A. Molochko ، L.L Andreeva. الخواص الكيميائية للمواد غير العضوية. موسكو 1997
A. V. Suvorov ، A. A. Kartsafa et al. عالم رائع من التحولات الكيميائية. سانت بطرسبرغ 1998
إي في باركوفسكي. مقدمة في كيمياء العناصر الحيوية والتحليل الكيميائي. مينسك 1997
