Теоретичний довідник з хімії: 11 клас

Хімічний зв'язок — це взаємодія між атомами, що утримує їх у молекулі чи кристалі.

• Ковалентний зв'язок: утворюється за рахунок спільних електронних пар. Буває неполярним (між атомами з однаковою електронегативністю, напр., H₂, O₂) і полярним (між атомами з різною електронегативністю, напр., HCl, H₂O).
• Йонний зв'язок: утворюється між атомами, що сильно відрізняються за електронегативністю (зазвичай між типовим металом і неметалом), за рахунок притягання протилежно заряджених йонів. Напр., NaCl, K₂O.

Водневий зв'язок — це зв'язок між атомом Гідрогену однієї молекули і дуже електронегативним атомом (O, N, F) іншої молекули. Він слабший за ковалентний, але впливає на властивості речовин (напр., аномально висока температура кипіння води).

Металічний зв'язок — існує в металах та їх сплавах. Утворюється за рахунок притягання позитивних йонів металу та усуспільнених "вільних" електронів.

Це впорядковане розміщення частинок (атомів, йонів, молекул) у кристалічній речовині.

• Атомна (у вузлах — атоми, зв'язок — ковалентний): алмаз, силіцій. Речовини дуже тверді, тугоплавкі.
• Молекулярна (у вузлах — молекули): йод, вода (лід), CO₂ (сухий лід). Речовини леткі, легкоплавкі.
• Йонна (у вузлах — йони): NaCl, KOH. Речовини тверді, крихкі, тугоплавкі.
• Металічна (у вузлах — йони металу): всі метали. Речовини пластичні, електро- і теплопровідні.

Швидкість реакції — це зміна концентрації однієї з речовин (реагенту або продукту) за одиницю часу.

Вимірюється в моль/(л·с).

• Природа реагентів: активніші речовини реагують швидше.
• Концентрація: зі збільшенням концентрації реагентів швидкість зростає.
• Температура: з підвищенням температури на кожні 10°C швидкість більшості реакцій зростає у 2-4 рази (правило Вант-Гоффа).
• Площа поверхні контакту: для твердих речовин, чим більша площа, тим вища швидкість.
• Каталізатор: речовина, що прискорює реакцію, але сама в ній не витрачається.

Хімічна рівновага — це стан оборотної реакції, за якого швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної.

Принцип Ле Шательє: Якщо на систему, що перебуває в стані рівноваги, здійснити зовнішній вплив (змінити температуру, тиск або концентрацію), то рівновага зміститься в напрямку, що послаблює цей вплив.

ОВР — це реакції, що відбуваються зі зміною ступенів окиснення атомів.

Окиснення — процес віддачі електронів (ступінь окиснення підвищується). Речовина, що окиснюється, є відновником.

Відновлення — процес приєднання електронів (ступінь окиснення знижується). Речовина, що відновлюється, є окисником.

Це процес розпаду речовин на йони під час розчинення у воді або плавлення. Речовини, розчини або розплави яких проводять електричний струм, називаються електролітами (солі, кислоти, основи).

Ступінь дисоціації (α) — це відношення кількості молекул, що розпалися на йони, до загальної кількості розчинених молекул.

• Сильні електроліти: практично повністю дисоціюють (α ≈ 1). Це більшість солей, сильні кислоти (H₂SO₄, HCl, HNO₃), луги.
• Слабкі електроліти: дисоціюють незначною мірою (α << 1). Це слабкі кислоти (H₂S, H₂CO₃, CH₃COOH), нерозчинні основи, вода.

Це реакції між електролітами, що відбуваються в розчинах. Вони йдуть до кінця, якщо в результаті утворюється:

• Осад (↓): Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓
• Газ (↑): 2H⁺ + CO₃²⁻ → H₂O + CO₂↑
• Малодисоційована речовина (вода): H⁺ + OH⁻ → H₂O

Гідроліз — це взаємодія йонів солі з водою, що призводить до утворення слабкого електроліту та зміни pH середовища.

• Сіль сильної кислоти і сильної основи (NaCl): гідролізу не піддається, середовище нейтральне.
• Сіль сильної кислоти і слабкої основи (CuCl₂): гідроліз по катіону, середовище кисле.
• Сіль слабкої кислоти і сильної основи (Na₂CO₃): гідроліз по аніону, середовище лужне.
• Сіль слабкої кислоти і слабкої основи (Al₂S₃): повний гідроліз.

Електроліз — це окисно-відновний процес, що відбувається на електродах під час пропускання електричного струму через розчин або розплав електроліту.

На катоді (-) відбувається відновлення, на аноді (+) — окиснення.

F, Cl, Br, I. Дуже активні, сильні окисники. Активність зменшується від F до I. Утворюють прості речовини з двох атомів (F₂, Cl₂).

Оксиген (O) — найпоширеніший елемент на Землі, утворює прості речовини кисень (O₂) та озон (O₃). Сульфур (S) — утворює кислотний оксид SO₃, що відповідає сульфатній кислоті H₂SO₄, одній з найважливіших у промисловості.

Нітроген (N) — основний компонент повітря (N₂). Його сполуки (амоніак NH₃, нітратна кислота HNO₃) є основою для виробництва добрив. Фосфор (P) — входить до складу кісток, зубів, ДНК. Його сполука H₃PO₄ використовується у виробництві добрив та напоїв.

Карбон (C) — основа органічної хімії. Утворює прості речовини: алмаз, графіт. Силіцій (Si) — основа мінералів (пісок SiO₂), напівпровідник, використовується в електроніці.

Li, Na, K та ін. Дуже активні відновники, м'які, легкоплавкі. Бурхливо реагують з водою, утворюючи луг і водень.

Ca, Sr, Ba, (Mg). Активні метали, але менш активні за лужні. Кальцій (Ca) та його сполуки (вапняк CaCO₃, гіпс CaSO₄·2H₂O) є основою будівельних матеріалів.

Алюміній (Al) — легкий, стійкий до корозії завдяки оксидній плівці. Амфотерний: реагує і з кислотами, і з лугами. Широко використовується в авіабудуванні.

Ферум (Fe) — найважливіший конструкційний метал. Утворює сплави — чавун і сталь. У сполуках проявляє ступені окиснення +2 і +3.

Корозія — це самочинне руйнування металів унаслідок хімічної або електрохімічної взаємодії з навколишнім середовищем. Методи захисту: покриття (фарби, лаки, інші метали), легування (створення сплавів).

Хімія забезпечує створення нових матеріалів (пластмаси, сплави), ліків, добрив, засобів гігієни, джерел енергії, а також відіграє ключову роль у вирішенні екологічних проблем.