Генетическая связь между веществами неорганических соединений. Генетическая связь между классами неорганических веществ
Родство и взаимосвязь химических превращений подтверждается генетической связью между классами неорганических веществ. Одно простое вещество в зависимости от класса и химических свойств образует цепочку превращений сложных веществ - генетический ряд.
Неорганические вещества
Соединения, не имеющие углеродного скелета, характерного для органических веществ, называются неорганическими или минеральными веществами. Все минеральные соединения классифицируются на две обширные группы:
- простые, состоящие из атомов одного элемента;
- сложные, включающие атомы двух и более элементов.
Рис. 1. Общая классификация веществ.
К простым соединениям относятся:
- металлы (K, Mg, Ca);
- неметаллы (O 2 , S, P);
- инертные газы (Kr, Xe, Rn).
Сложные вещества имеют более разветвлённую классификацию, приведённую в таблице.
Рис. 2. Классификация сложных веществ.
Амфотерные металлы образуют соответствующие оксиды и гидроксиды. Амфотерные соединения проявляют свойства кислот и оснований.
Генетические ряды
Простые вещества - металлы и неметаллы - образуют цепочки превращений, отражающие генетическую связь неорганических веществ. Посредством химических реакций присоединения, замещения и разложения образуются новые более простые или сложные соединения.
Каждое звено цепочки связано с предыдущим наличием простого вещества. Различие между двумя типами генетических рядов заключается в реакции с водой: металлы образуют растворимые и нерастворимые основания, неметаллы - кислоты.
Основные цепочки превращений описаны в таблице.
|
Вещество |
Генетический ряд |
Примеры |
|
Активный металл → основный оксид → щёлочь → соль |
2Са + О 2 → 2CaO; CaO + Н 2 О → Ca(ОН) 2 ; Ca(ОН) 2 + 2HCl → CaCl 2 + 2H 2 O |
|
|
Малоактивный металл → основный оксид → соль → нерастворимое основание → основный оксид → металл |
2Cu + O 2 → 2CuO; CuO + 2HCl → CuCl 2 + H 2 O; CuCl 2 + 2KOH → Cu(OH) 2 + 2KCl; Cu(OH) 2 → CuO + H 2 O; CuO + H 2 → Cu + H 2 O |
|
|
Неметалл |
→ кислотный оксид → растворимая (сильная) кислота → соль |
4P + 5O 2 → 2P 2 O 5 ; P 2 O 5 + 3H 2 O → 2H 3 PO 4 ; H 3 PO 4 + 3NaOH → Na 3 PO 4 + 3H 2 O |
|
→ кислотный оксид → соль → нерастворимая (слабая) кислота → кислотный оксид → неметалл |
Si + O 2 → SiO 2 ; SiO 2 + 2NaOH → Na 2 SiO 3 + H 2 O; Na 2 SiO 3 + 2HCl → H 2 SiO 3 + 2NaCl; H 2 SiO 3 → SiO 2 + H 2 O; SiO 2 + 2Zn → 2ZnO + Si |
Рис. 3. Схема генетической связи между классами.
С помощью цепочки превращения можно получить средние (нормальные) или кислые соли. Комплексные соли могут включать несколько атомов металлов и неметаллов.
Что мы узнали?
Генетическая связь показывает взаимосвязь между классами неорганических веществ. Она характеризуется генетическим рядом - чередой превращений простых веществ. К простым веществам относятся металлы и неметаллы. Металлы образуют растворимые и нерастворимые основания в зависимости от активности. Неметаллы превращаются в сильные или слабые кислоты. Новые сложные вещества ряда образуются реакциями присоединения, замещения и разложения.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.7 . Всего получено оценок: 64.
Генетической связью между веществами называется такая связь, которая основывается на их взаимопревращениях, она отражает единство происхождения веществ, другими словами – генезис.
Обладая знаниями о классах простых веществ, можно выделить два генетических ряда:
1) Генетический ряд металлов
2) Генетический ряд неметаллов.
Генетический ряд металлов раскрывает взаимосвязанность веществ разных классов, в основу которой положен один и тот же металл.
Генетический ряд металлов бывает двух видов.
1. Генетический ряд металлов, которым в качестве гидроксида соответствует щелочь. Такой ряд может быть представлен подобной цепочкой превращений:
металл → основной оксид → основание (щелочь) → соль
Возьмем для примера генетический ряд кальция:
Ca → CaO → Ca(OH) 2 → Ca 3 (PO 4) 2 .
2. Генетический ряд металлов, которым соответствуют нерастворимые основания. В данном ряде больше генетических связей, т.к. он более полно отражает идею прямых и обратных превращений (взаимных). Такой ряд можно изобразить очередной цепочкой превращений:
металл → основной оксид → соль → основание → основной оксид → металл.
Возьмем для примера генетический ряд меди:
Cu → CuO → CuCl 2 → Cu (OH) 2 → CuO → Cu.
Генетический ряд неметаллов раскрывает взаимосвязь веществ различных классов, в основе которых лежит один и тот же неметалл.
Давайте выделим еще две разновидности.
1. Генетический ряд неметаллов, которым в качестве гидроксида соответствует растворимая кислота, может быть изображен в виде следующей линии превращений:
неметалл → кислотный оксид → кислота → соль.
Возьмем для примера генетический ряд фосфора:
P → P 2 O 5 → H 3 PO 4 → Ca 3 (PO 4) 2 .
2. Генетический ряд неметаллов, которым соответствует нерастворимая кислота, может быть изображен очередной цепочкой трансформаций:
неметалл → кислотный оксид → соль → кислота → кислотный оксид → неметалл.
Поскольку из рассмотренных нами кислот нерастворимой является исключительно кремниевая кислота, давайте рассмотрим в качестве примера генетический ряд кремния:
Si → SiO 2 → Na 2 SiO 3 → H 2 SiO 3 → H 2 SiO 3 → SiO 2 → Si.
Итак, давайте подведем итоги и выделим самую основную информацию.
Целосность и разнообразие химических веществ наиболее выражено изображены в генетической связи веществ, которая раскрывается в генетических рядах. Рассмотрим самые важные признаки генетических рядов:
Генетические ряды – это группа органических соединений, у которых равное число атомов углерода в молекуле, различающихся функциональными группами.
Генетическая связь – более общее понятие, в отличие от генетического ряда, который пусть и является достаточно ярким, но в тоже время частным проявлением данной связи, которая может происходить при любых двусторонних превращениях веществ.
сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.
Генетическая связь - это связь между веществами разных классов, основанная на их взаимопревращениях и отражающая единство их происхождения, т. е. генезис веществ. Из простых веществ можно получить сложное вещество.С сложного вещества можно получить простые вещества.
Генетическая связь отражается в генетических рядах.
Характерные признаки генетических рядов:
1. Все вещества этого ряда должны быть образованы одним химическим элементом.
2. Вещества, образованные одним и тем же элементом, должны принадлежать к различным классам, то есть отражать разные формы его существования.
3. Вещества, образующие генетический ряд одного элемента, должны быть связаны взаимопревращениями. По этому признаку можно различать полные и неполные генетические ряды.
Среди металлов можно выделить две разновидности рядов:
1. Генетический ряд, в котором в качестве основания выступает щёлочь. Этот ряд можно представить с помощью следующих превращений:
металл→основный оксид→щёлочь→соль (Например: K→K 2 O→KOH→KCl)
2Генетический ряд металлов, которым соответствуют нерастворимые основания. В данном ряде больше генетических связей, т.к. он более полно отражает идею прямых и обратных превращений (взаимных).
металл → основной оксид → соль → основание → основной оксид → металл.
(Например Cu → CuO → CuCl 2 → Cu (OH) 2 → CuO → Cu.)
Среди неметаллов также можно выделить две разновидности рядов:
1. Генетический ряд неметаллов, где в качестве звена ряда выступает растворимая кислота.
неметалл→кислотный оксид→растворимая кислота→соль
(Например: P→P 2 O 5 →H 3 PO 4 →Са 3 (PO 4) 2)
2. Генетический ряд неметаллов, где в качестве звена ряда выступает нерастворимая кислота:
неметалл→кислотный оксид→соль→кислота→кислотный оксид→неметалл
Например: Si→SiO 2 →Na 2 SiO 3 →H 2 SiO 3 →SiO 2 →Si
(можно рассматривать ряд как с одной, так и с другой стороны)
Квантово - механическая модель атома.уравнения де Бройля и Шредингера, принцип неопределенности Гейзенберга. Атомнаяорбиталь. квантовые числа
В основу КММ положена квантовая теория атома, согласно которой электрон обладает как свойствами частицы, так и свойствами волны. Другими словами, о местоположении электрона в определенной точке можно судить не точно, а с определенной долей вероятности. Поэтому в КММ орбиты Бора заменили орбиталями (эдакие "электронные облака" - области пространства в которых существует вероятность пребывания электрона).
Главное квантовое число n
Описывает:
· среднее расстояние от орбитали до ядра;
· энергетическое состояние электрона в атоме.
Чем больше значение n, тем выше энергия электрона и больше размер электронного облака. Если в атоме несколько электронов с одинаковым n, то они образуют электронные облака одинакового размера - электронные оболочки .
Орбитальное квантовое число l (азимутальное)
Описывает форму орбитали , которая зависит от n.
Орбитальное число l может принимать целочисленные значения в диапазоне от 0 до n-1. Например, при n=2: l=0 l=1
Орбитали, имеющие одинаковое n, но разные l называют энергетическими подуровнями
и обозначают буквами латинского алфавита:
Магнитное квантовое число m
>> Химия: Генетическая связь между классами веществ
Генетической
называется связь между веществами разных классов, основанная на их взаимопревращениях и отражающая единство их происхождения, то есть генезис веществ.
Вначале наши сведения о классификации веществ представим в виде схемы.
Зная классы простых веществ, можно составить два генетических ряда: генетический ряд металловнеметаллов .
Генетический ряд металлов отражает взаимосвязь веществ разных классов, в основу которой положен один и тот же металл.
Различают две разновидности генетического ряда металлов
1. Генетический ряд металлов, которым в качестве гидроксида соответствует щелочь. В общем виде такой ряд может быть представлен следующей цепочкой превращений:
2. Генетический ряд металлов, которым соответствует нерастворимое основание. Этот ряд богаче генетическими связями, так как полнее отражает идею взаимных превращений (прямых и обратных). В общем виде такой ряд может быть представлен следующей цепочкой превращений:
Генетический ряд неметаллов отражает взаимосвязь веществ разных классов, в основу которой положен один и тот же неметалл.
Здесь также можно выделить две разновидности.
1. Генетический ряд неметаллов, которым в качестве гидроксида соответствует растворимая кислота, может быть отражен в виде такой цепочки превращений:
неметалл -> кислотный оксид -> кислота -> соль
Например, генетический ряд фосфора:
2. Генетический ряд неметаллов, которым соответствует нерастворимая кислота , может быть иредставлен с помощью такой цепочки превращений:
неметалл - кислотный оксид - соль - кислота - кислотный оксид - неметалл
Так как из изученных нами кислот нерастворимой является только кремниевая кислота, в качестве примера последнего генетического ряда рассмотрим генетический ряд кремния:
1. Генетическая связь.
2. Генетический ряд металлов и его разновидности.
3. Генетический ряд неметаллов и его разновидности.
Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения, лежащие в основе приведенных генетических рядов металлов н неметаллов. Дайте названия веществ, уравнения реакций с участием электролитов напишите также и в ионной форме.
Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения (сколько стрелок, столько уравнений реакций):
а) Li - Li2O - LiOH - LiNO3
б) S - SO2 - H2SO3 - Na2SO3 - SO2 - CaSO3
Уравнения реакций с участием электролитов запишите также и в ионной форме.
Какие из перечисленных ниже веществ будут взаимодействовать с соляной кислотой: магний, оксид меди (II), гидроксид меди (II), медь, нитрат магния, гидроксид железа (ІІІ), оксид кремния (IV), нитрат серебра, сульфид железа (II)? Запишите уравнения возможных реакций в молекулярной и ионной формах.
Если реакции не могут быть осуществлены, объясните почему.
Какие из перечисленных ниже веществ будут взаимодействовать с гидрокемдом натрия: оксид углерода (IV). гидроксид кальция, оксид меди (II), нитрат меди (II), хлорид аммония, кремниевая кислота, сульфат калия? Запишите уравнения возможных реакций в молекулярной и ионной формах. Если реакции не протекают, объясните почему.
Дайте определения всем классам веществ, приведенных в таблице. На какие группы делится каждый класс веществ?
Урок по химии в 8-м классе по теме: "Генетическая связь между основными классами неорганических соединений"
Девиз урока:
« Ни одна наука не нуждается в эксперименте в такой степени, как химия. Ее основные законы, теории и выводы опираются на факты. Поэтому постоянный контроль опытом необходим».
Майкл Фарадей.
ЦЕЛЬ . На конкретных примерах доказать существование генетической связи между основными классами неорганических веществ.
Задачи:
Обучающие : систематизировать знания учащихся о составе и свойствах основных классов неорганических веществ.
Развивающие : развивать умения ставить проблемы, формулировать гипотезы и проводить их опытную проверку; совершенствовать умения работать с лабораторным оборудованием и реактивами; развивать предметные компетентности и способность к адекватному само- и взаимоконтролю.
Воспитательные : продолжить формирование научного мировоззрения обучающихся; воспитывать наблюдательность, внимание, инициативу.
Методы: проблемный, исследовательский, словесный.
Формы работы : групповая, индивидуальная работа,самопрверка, взаимопроверка результатов самостоятельной работы в группе, выставление отметок.
Оборудование : мультимедиапроектор, экран, презентация, штатив с пробирками, компетентностно-ориентированные задания.
Реактивы : натрий, вода, фенолфталеин, соляная кислота, оксид кальция, сульфат меди, гидроксид натрия.
Ход урока .
I.ОРГАНИЗАЦИОННО - МОТИВАЦИОННЫЙ ЭТАП
1.1 Оргмомент.
1.2 Актуализация знаний
Проводится эвристическая беседа с классом по пройденному материалу.
Какие вещества нас окружают в повседневной жизни? (Простые и сложные)
Какие простые вещества вам известны? (металлы и неметаллы)
Какие сложные вещества? (оксиды, основания, кислоты, соли) Что такое оксид? Какие бывают оксиды? Приведите примеры. Что такое кислота? Какие бывают кислоты? Приведите примеры. Что такое основание? Какие бывают основания? Примеры. Что такое соль? Каких солей мы знаем?
Постановка проблемы. Материальный мир, в котором мы живем и крохотной частичкой которого мы являемся, един и в то же время бесконечно разнообразен. Все в нем находится в непрерывном движении, в непрерывном химическом превращении. Бесконечно из одних веществ получаются другие. Все в нем взаимосвязано и взаимообусловлено. Это всеобщий закон природы.
Я предлагаю вам подтвердить или опровергнуть его.
Вам даны вещества: ВaO, P , NaCl, H 3 PO 4 , Вa(OH) 2 , Ca 3 (PO4) 2, , H 2 SO 4, ВаSO 4 , Вa, P 2 O 5 .
1. Из веществ, формулы которых предложены, выберите те, которые можно объединить в две группы.
Остановимся на том варианте, где учащиеся увидят формулы веществ, содержащих один и тот же элемент.
2. Попробуйте распределить их в два ряда по усложнению состава, начиная с простого вещества. Получили две цепи:
Ba BaO Ba(OH) 2 Ва SO 4
P P 2 O 5 H 3 PO 4 Ca 3 (PO 4 ) 2
Учитель: В каждой цепи есть общее - это химические элементы - Ba и P, они переходят от одного вещества к другому (как бы по наследству).
Учитель: Почему вы похожи на родителей, ваши родители на своих и т.д?
Ученик: Родственники обладают сходными признаками, которые передаются по наследству.
Вопрос: А что является носителем наследственной информации?
Ученик: Ген.
Учитель: Как вы думаете, какой элемент будет являться «геном» для данной цепи?
Ученик: Ва и Р
Учитель: Поэтому цепи или ряды называются генетическими.
Тема нашего урока: «Генетическая связь между основными классами неорганических соединений»
Генетической связью между веществами называется такая связь, которая основывается на их взаимопревращениях, она отражает единство происхождения веществ, другими словами – генезис.
Обладая знаниями о классах простых веществ, можно выделить два генетических ряда:
1) Генетический ряд металлов
2) Генетический ряд неметаллов.
Генетический ряд металлов раскрывает взаимосвязанность веществ разных классов, в основу которой положен один и тот же металл.
Генетический ряд металлов бывает двух видов.
1. Генетический ряд металлов, которым в качестве гидроксида соответствует щелочь. Такой ряд может быть представлен подобной цепочкой превращений:
металл → основной оксид → основание (щелочь) → соль
Возьмем для примера генетический ряд кальция:
Ca → CaO → Ca ( OH ) 2 → C а SO 4 .
2. Генетический ряд металлов, которым соответствуют нерастворимые основания. В данном ряде больше генетических связей, т.к. он более полно отражает идею прямых и обратных превращений (взаимных). Такой ряд можно изобразить очередной цепочкой превращений:
металл → основной оксид → соль → основание → основной оксид → металл.
Возьмем для примера генетический ряд меди:
Cu → CuO → CuCl 2 → Cu (OH) 2 → CuO → Cu.
Генетический ряд неметаллов раскрывает взаимосвязь веществ различных классов, в основе которых лежит один и тот же неметалл.
Давайте выделим еще две разновидности.
1. Генетический ряд неметаллов, которым в качестве гидроксида соответствует растворимая кислота, может быть изображен в виде следующей линии превращений:
неметалл → кислотный оксид → кислота → соль.
Возьмем для примера генетический ряд фосфора:
P → P 2 O 5 → H 3 PO 4 → Ca 3 (PO 4 ) 2 .
2. Генетический ряд неметаллов, которым соответствует нерастворимая кислота, может быть изображен очередной цепочкой трансформаций:
неметалл → кислотный оксид → соль → кислота → кислотный оксид → неметалл.
Поскольку из рассмотренных нами кислот нерастворимой является исключительно кремниевая кислота, давайте рассмотрим в качестве примера генетический ряд кремния:
Si → SiO 2 → Na 2 SiO 3 → H 2 SiO 3 → H 2 SiO 3 → SiO 2 → Si.
Итак, давайте подведем итоги и выделим самую основную информацию.
Опыт №1 Na → NaOH → NaCL берем Na добавляем воду получаем гидроксид Na добавляем индикатор фенофталеин доказываем что это щелочь осторожно добавляем соляную кислоту. Происходить реакция нейтрализации. Раствор обесцвечивается, образуется соль и вода. Давайте напишем уравнения реакции.
Опыт №2 Инструкция1 .(Соблюдайте технику безопасности!)
1. В пробирку берем оксид кальция добавляем воду получаем гидроксид кальция Ca ( OH ) 2 добавляем индикатор фенофталеин осторожно добавьте серную кислоты. Что наблюдаете? Составьте уравнение химической реакции
CaO → Ca ( OH ) 2 → C а SO 4
Опыт №3 CuSO 4 → Cu ( OH ) 2 → CuO
Стимул: В природе все взаимосвязано и все вещества имеют родственные (генетические) связи. Докажите это опытным путем.
ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА
Обучающиеся выполняют задание « Найди родственников»
Задание « Найди родственников»
Из перечня формул составьте генетический ряд.
1 вариант : Ca(OH) 2 , CI 2, Ca, P, CaCO 3 , NaOH, CaO, CO 2.
2 вариант : AI , NaOH, AI(OH) 3 , CaO, CO 2 , AI 2 O 3 , P, AICI 3
3.2. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Формулировка вывода:
Все в природе взаимосвязано, поэтому и в химии все вещества взаимосвязаны друг с другом и из одних можно получить другие .
3.3. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
Повторить тему: «Основные классы неорганических соединений» §, составить уравнения реакций к цепочкам, которые вы составили при выполнении задания «Найди родственников».
