Chemia nieorganiczna. Tom 2

Opis

Chemia nieorganiczna zapewnia liczne funkcje edukacyjne, które pomogą Ci opanować ten obszerny przedmiot. Ponadto książka została zaprojektowana tak, abyś mógł przeglądać rozdziały chronologicznie lub zagłębić się w tekst odpowiedni do etapu Twojej edukacji. Materiał zawarty w tej książce został logicznie i systematycznie podzielony na trzy odrębne tomy:

W tomie 1., Fundamenty, przedstawiono podstawowe zasady chemii nieorganicznej. W tomie 2., Pierwiastki i ich związki, podzielono przedstawione treści na „podstawy” i „szczegóły”, umożliwiając łatwe wyciągnięcie kluczowych zasad leżących u podstaw reakcji przed ich dogłębnym zbadaniem. W tomie 3. Poszerzanie horyzontów, wprowadzono zajmujące interdyscyplinarne najnowsze badania z chemii nieorganicznej.

TOM 2. PIERWIASTKI I ICH ZWIĄZKI

W tej części książki opisano właściwości fizyczne i chemiczne pierwiastków zawartych w układzie okresowym. Ta „opisowa chemia” pierwiastków ukazuje bogaty zbiór schematów, z których wiele można zracjonalizować i wyjaśnić przez zastosowanie koncepcji omówionych w tomie 1.

W pierwszym rozdziale tej części książki, rozdziale 9., podsumowujemy trendy i prawidłowości we właściwościach pierwiastków i ich związków w kontekście układu okresowego i zasad opisanych w Części 1. Trendy opisane w tym rozdziale zostały zilustrowane w kolejnych rozdziałach. Rozdział 10. dotyczy chemii wyjątkowego pierwiastka, jakim jest wodór. W kolejnych ośmiu rozdziałach (rozdziałach 11–18) systematycznie omawiane są grupy pierwiastków bloku s i p układu okresowego. Pierwiastki należące do tych grup ukazują różnorodność, złożoność i fascynującą naturę chemii nieorganicznej.

Właściwości chemiczne pierwiastków bloku d są tak zróżnicowane i obszerne, że poświęcono im kolejne cztery rozdziały tej części. W rozdziale 19. dokonano przeglądu chemii opisowej trzech szeregów pierwiastków bloku d. W rozdziale 20. opisano, w jaki sposób struktura elektronowa wpływa na właściwości chemiczne i fizyczne kompleksów metali bloku d, a w rozdziale 21. przedstawiono ich reakcje w roztworze. Rozdział 22. dotyczy związków metaloorganicznych bloku d o znaczeniu przemysłowym. Nasza podróż po układzie okresowym dobiega końca w rozdziale 23., w którym opisano ważne i niezwykłe właściwości pierwiastków bloku f.

Wszystkie rozdziały zawierają Ramki, które rzucają światło na ekscytującą, współczesną chemię i zastosowania pierwiastków z omawianej grupy.

Kluczowe punkty

Kluczowe punkty przedstawiają główne przesłania zawarte w podrozdziale. Pomogą one skupić się na głównych ideach przedstawionych w tekście.

Ramki kontekstowe

Ramki kontekstowe pokazują różnorodność chemii nieorganicznej i jej szerokie zastosowania, na przykład w zaawansowanych materiałach, procesach przemysłowych, chemii środowiska i życiu codziennym.

Dobre rady

W niektórych obszarach chemii nieorganicznej powszechnie stosowana nomenklatura może być myląca lub archaiczna. Aby rozwiązać ten problem, zamieściliśmy krótkie notatki dotyczące dobrych rad, które pomogą Ci uniknąć popełniania typowych błędów.

Literatura dodatkowa

W każdym rozdziale zestawiono źródła literaturowe, w których można znaleźć dalsze informacje. Staraliśmy się zapewnić łatwą dostępność tych źródeł i wskazaliśmy, jakiego rodzaju informacji dostarczy każde z nich.

Dodatki

Na końcu książki znajdują się obszerne Dodatki, w tym obszerna sekcja danych oraz informacje dotyczące teorii grup i spektroskopii.

Krótkie podsumowanie

Krótkie podsumowanie pokazuje, jak używać równań lub pojęć wprowadzonych w tekście głównym i pomaga zrozumieć, jak prawidłowo posługiwać się danymi.

Praktyczne przykłady i Sprawdź, czy umiesz

Liczne praktyczne Przykłady zapewniają bardziej szczegółową ilustrację zastosowania omawianego materiału. Każdy z nich ukazuje ważny aspekt omawianego tematu lub zapewnia praktykę w postaci obliczeń i zadań. Po każdym Przykładzie następuje Sprawdź czy umiesz, które ma pomóc monitorować postępy nauki.

Zadania

Na końcu każdego rozdziału znajduje się wiele krótkich Zadań. Odpowiedzi można znaleźć w Internecie.

Zadania seminaryjne

Zadania seminaryjne są bardziej wymagające pod względem treści i stylu niż Zadania i często opierają się na artykule naukowym lub innym dodatkowym źródle informacji. Zadania seminaryjne zazwyczaj wymagają pewnej dyskusji i może nie być w nich jednej poprawnej odpowiedzi. Można ich używać jako zadań typu eseju lub do dyskusji w czasie zajęć.

Zasoby online

Zasoby internetowe dołączone do tej książki zawierają szereg przydatnych materiałów do nauczania i uczenia się, które wzbogacają drukowaną książkę i są bezpłatne.

Spis treści

TOM 2. Pierwiastki i ich związki / 301

9. Zmiany w układzie okresowym / 303
Właściwości okresowe pierwiastków / 303
9.1 Konfiguracje elektronów walencyjnych / 304
9.2 Parametry atomowe / 304
9.3 Występowanie / 309
9.4 Charakter metaliczny / 310
9.5 Stopnie utlenienia / 311
Charakterystyka okresowa związków chemicznych / 314
9.6 Obecność niesparowanych elektronów / 314
9.7 Liczby koordynacyjne / 315
9.8 Kierunki zmian entalpii wiązań / 315
9.9 Związki dwuskładnikowe / 316
9.10 Szersze aspekty okresowości / 319
9.11 Nietypowy charakter pierwszego pierwiastka każdej grupy / 322
LITERATURA DODATKOWA / 323
ZADANIA / 323
ZADANIA SEMINARYJNE / 324

10. Wodór / 325
CZĘŚĆ A: Podstawy / 326
10.1 Pierwiastek / 327
10.2 Proste związki / 329
CZĘŚĆ B: Szczegóły / 331
10.3 Właściwości jądrowe / 331
10.4 Produkcja diwodoru / 333
10.5 Reakcje diwodoru / 336
10.6 Związki wodoru / 337
10.7 Podstawowe metody syntezy dwuskładnikowych związków wodoru / 347
LITERATURA DODATKOWA / 348
ZADANIA / 349
ZADANIA SEMINARYJNE / 350

11. Pierwiastki 1. grupy / 351
Część A: Podstawy / 351
11.1 Pierwiastki / 352
11.2 Proste związki / 353
11.3 Nietypowe właściwości litu / 355
Część B: Szczegóły / 355
11.4 Występowanie oraz otrzymywanie / 355
11.5 Zastosowanie pierwiastków i ich związków / 356
11.6 Wodorki / 359
11.7 Halogenki / 360
11.8 Tlenki i związki pokrewne / 362
11.9 Siarczki, selenki i tellurki / 363
11.10 Wodorotlenki / 364
11.11 Związki oksokwasów / 364
11.12 Azotki i węgliki / 366
11.13 Rozpuszczalność oraz hydratacja / 367
11.14 Roztwory w ciekłym amoniaku / 368
11.15 Fazy Zintla zawierające litowce / 368
11.16 Związki koordynacyjne / 369
11.17 Związki metaloorganiczne / 370
LITERATURA DODATKOWA / 371
ZADANIA / 372
ZADANIA SEMINARYJNE / 372

12. Pierwiastki 2. grupy / 375
Część A: Podstawy / 376
12.1 Pierwiastki / 376
12.2 Proste związki / 377
12.3 Nietypowe właściwości berylu / 378
Część B: Szczegóły / 379
12.4 Występowanie oraz otrzymywanie / 379
12.5 Zastosowanie pierwiastków i ich związków / 380
12.6 Wodorki / 381
12.7 Halogenki / 383
12.8 Tlenki, siarczki i wodorotlenki / 385
12.9 Azotki i węgliki / 387
12.10 Sole oksokwasów / 388
12.11 Rozpuszczalność, hydratacja i berylany / 392
12.12 Związki koordynacyjne / 392
12.13 Związki metaloorganiczne / 393
12.14 Związki pierwiastków grupy 2. na niższym stopniu utlenienia / 395
LITERATURA DODATKOWA / 396
ZADANIA / 396
ZADANIA SEMINARYJNE / 397

13. Pierwiastki 13. grupy / 399
Część A: Podstawy / 400
13.1 Pierwiastki / 400
13.2 Proste związki / 401
13.3 Klastery boru i borki / 404
Część B: Szczegóły / 406
13.4 Występowanie oraz otrzymywanie / 406
13.5 Zastosowanie pierwiastków i ich związków / 406
13.6 Proste związki boru z wodorem / 407
13.7 Trihalogenki boru / 411
13.8 Związki boru z tlenem / 412
13.9 Związki boru z azotem / 413
13.10 Borki metali / 415
13.11 Wyższe borany i hydrydoborany / 416
13.12 Metalaborany i karbaborany / 422
13.14 Trihalogenki glinu, galu, indu i talu / 424
13.15 Halogenki glinu, galu, indu i talu na niższym stopniu utlenienia / 425
13.16 Tlenki glinu, galu, indu i talu / 426
13.17 Siarczki galu, indu i talu / 427
13.18 Związki z pierwiastkami 15. grupy / 427
13.19 Fazy Zintla / 427
13.20 Związki metaloorganiczne / 428
LITERATURA DODATKOWA / 429
ZADANIA / 429
ZADANIA SEMINARYJNE / 431

14. Pierwiastki 14. grupy / 433
Część A: Podstawy / 434
14.1 Pierwiastki / 434
14.2 Proste związki / 436
14.3 Związki krzemu i tlenu o rozległej sieci / 438
Część B: Szczegóły / 439
14.4 Występowanie i otrzymywanie / 439
14.5 Diament i grafit / 439
14.6 Inne odmiany alotropowe węgla / 441
14.7 Wodorki / 444
14.8 Związki z fluorowca mi / 447
14.9 Związki węgla z tlenem i siarką / 450
14.10 Proste związki krzemu z tlenem / 453
14.11 Tlenki germanu, cyny i ołowiu / 454
14.12 Związki z azotem / 455
14.13 Węgliki / 456
14.14 Krzemki / 458
14.15 Związki krzemu i tlenu o rozległej sieci / 458
14.16 Związki krzemoorganiczne i germanoorganiczne / 462
14.17 Związki metaloorganiczne / 463
LITERATURA DODATKOWA / 464
ZADANIA / 465
ZADANIA SEMINARYJNE / 466

15. Pierwiastki 15. grupy / 467
Część A: Podstawy / 468
15.1 Pierwiastki / 468
15.2 Proste związki / 469
15.3 Tlenki i oksoaniony azotu / 471
Część B: Szczegóły / 472
15.4 Występowanie i otrzymywanie / 472
15.5 Zastosowanie / 473
15.6 Aktywacja azotu / 476
15.7 Azotki i azydki / 476
15.8 Fosforki / 478
15.9 Arsenki, antymonki i bizmutki / 478
15.10 Wodorki / 478
15.11 Halogenki / 481
15.12 Oksohalogenki / 482
15.13 Tlenki i oksoaniony azotu / 483
15.14 Tlenki fosforu, arsenu, antymonu i bizmutu / 488
15.15 Oksoaniony fosforu, arsenu, antymonu i bizmutu / 488
15.16 Fosforany skondensowane / 490
15.17 Fosfazeny / 491
15.18 Związki metaloorganiczne arsenu, antymonu i bizmutu / 492
LITERATURA DODATKOWA / 494
ZADANIA / 495
ZADANIA SEMINARYJNE / 496

16. Pierwiastki 16. grupy / 497
Część A: Podstawy / 498
16.1 Pierwiastki / 498
16.2 Proste związki / 499
16.3 Związki pierścieniowe i klasterowe / 501
Część B: Szczegóły / 502
16.4 Tlen / 502
16.5 Reaktywność tlenu / 504
16.6 Siarka / 505
16.7 Selen, tellur i polon / 507
16.8 Wodorki / 508
16.9 Halogenki / 510
16.10 Tlenki metali / 511
16.11 Siarczki, selenki, tellurki i polonki metali / 512
16.12 Tlenki / 513
16.13 Oksokwasy siarki / 515
16.14 Polianiony siarki, selenu i telluru / 520
16.15 Polikationy siarki, selenu i telluru / 520
16.16 Związki siarki i azotu / 521
LITERATURA DODATKOWA / 522
ZADANIA / 522
ZADANIA SEMINARYJNE / 523

17. Pierwiastki 17. grupy / 525
CZĘŚĆ A: Podstawy / 526
17.1 Pierwiastki / 526
17.2 Związki proste / 527
17.3 Związki międzyhalogenowe / 529
CZĘŚĆ B: Szczegóły / 530
17.4 Występowanie, otrzymywanie i zastosowania / 530
17.5 Struktura cząsteczek i ich właściwości / 534
17.6 Zmienność właściwości chemicznych / 535
17.7 Związki pseudohalogenowe / 536
17.8 Wyjątkowe właściwości związków fluoru / 537
17.9 Cechy strukturalne / 538
17.10 Związki międzyhalogenowe / 539
17.11 Tlenki fluorowców / 542
17.12 Oksokwasy i oksoaniony / 543
17.13 Termodynamiczne aspekty reakcji redoks oksoanionów / 544
17.14 Kierunki zmian szybkości reakcji redoks oksoanionów / 546
17.15 Właściwości redoks związków na poszczególnych stopniach utlenienia / 546
17.16 Fluorowęglowodory / 548
LITERATURA DODATKOWA / 549
ZADANIA / 550
ZADANIA SEMINARYJNE / 551

18. Pierwiastki 18. grupy / 553
Część A: Podstawy / 554
18.1 Pierwiastki / 554
18.2 Związki proste / 554
Część B: Szczegóły / 556
18.3 Występowanie i otrzymywanie / 556
18.4 Zastosowania / 557
18.5 Synteza i struktura fluorków ksenonu / 558
18.6 Reakcje fluorków ksenonu / 558
18.7 Związki ksenonu i tlenu / 559
18.8 Związki insercyjne ksenonu 560
18.9 Związki organiczne ksenonu / 561
18.10 Związki koordynacyjne / 562
18.11 Inne związki gazów szlachetnych / 562
LITERATURA DODATKOWA / 563
ZADANIA / 563
ZADANIA SEMINARYJNE / 564

19. Pierwiastki bloku d / 565
Część A: Podstawy / 566
19.1 Występowanie i otrzymywanie / 566
19.2 Właściwości chemiczne i fizyczne / 567
Część B: Szczegóły / 569
19.3 Grupa 3.: skand, itr i lantan / 569
19.4 Grupa 4.: tytan, cyrkon i hafn / 571
19.5 Grupa 5.: wanad, niob i tantal / 573
19.6 Grupa 6.: chrom, molibden i wolfram / 576
19.7 Grupa 7.: mangan, technet i ren / 582
19.8 Grupa 8.: żelazo, ruten i osm / 583
19.9 Grupa 9.: kobalt, rod i iryd / 586
19.10 Grupa 10.: nikiel, pallad i platyna / 587
19.11 Grupa 11.: miedź, srebro i złoto / 589
19.12 Grupa 12.: cynk, kadm i rtęć / 591
LITERATURA DODATKOWA / 595
ZADANIA / 595
ZADANIA SEMINARYJNE / 595

20. Kompleksy metali bloku d: struktura elektronowa i właściwości / 597
Struktura elektronowa / 597
20.1 Teoria pola krystalicznego / 598
20.2 Teoria pola ligandów / 608
Widma elektronowe / 613
20.3 Widma elektronowe atomów / 613
20.4 Widma elektronowe kompleksów / 617
20.5 Przejścia z przeniesieniem ładunku / 622
20.6 Reguły wyboru i natężenie / 624
20.7 Luminescencja / 626
Magnetyzm / 627
20.8 Magnetyzm kooperatyny / 627
20.9 Kompleksy spin-crossover / 629
LITERATURA DODATKOWA / 630
ZADANIA / 630
ZADANIA SEMINARYJNE / 632

21. Chemia koordynacyjna: reakcje kompleksów / 633
Reakcje substytucji ligandów / 634
21.1 Szybkość reakcji substytucji ligandów / 634
21.2 Klasyfikacja mechanizmów reakcji / 635
Substytucja ligandów w kompleksach płaskich kwadratowych / 639
21.3 Nukleofilowość grupy wchodzącej / 639
21.4 Kształt stanu przejściowego / 640
Substytucja ligandów w kompleksach oktaedrycznych / 643
21.5 Równania kinetyczne reakcji i ich interpretacja / 643
21.6 Aktywacja kompleksów oktedrycznych / 645
21.7 Hydroliza zasadowa / 648
21.8 Stereochemia / 649
21.9 Reakcje izomeryzacji / 650
Reakcje redukcji i utlenienia / 651
21.10 Klasyfikacja reakcji redukcji i utlenienia / 651
21.11 Mechanizm wewnętrznosferowy / 651
21.12 Mechanizm zewnętrznosferowy / 653
Reakcje fotochemiczne / 657
21.13 Reakcje natychmiastowe i opóźnione / 657
21.14 Reakcje z przejściami d-d i z przejściami z przeniesieniem ładunku / 658
21.15 Przejścia w układach z wiązaniami metal-metal / 659
LITERATURA DODATKOWA / 660
ZADANIA / 660
ZADANIA SEMINARYJNE / 661

22. Chemia metaloorganiczna metali bloku d / 663
Sposób wiązania / 665
22.1 Trwałe konfiguracje elektronowe / 665
22.2 Preferencje dotyczące liczby elektronów / 667
22.3 Zliczanie elektronów i stopnie utlenienia / 667
22.4 Nazewnictwo / 669
Ligandy / 670
22.5 Tlenek węgla(II) / 670
22.6 Fosfiny / 672
22.7 Wodorki i kompleksy z diwodorem / 674
22.8 Ligandy η1-alkilowe, -alkenylowe, -alkinylowe i -arylowe / 675
22.9 η2-Alkeny i-alkiny jako ligandy / 675
22.10 Niesprzężone dieny i polieny jako ligandy / 676
22.11 Butadien, cyklobutadien i cyklooktatetraen / 677
22.12 Benzen i inne areny / 679
22.13 Ligand allilowy / 680
22.14 Cyklopentadien i cykloheptatrien / 681
22.15 Karbeny / 682
22.16 Alkany, agostyczne wodory i gazy szlachetne / 683
22.17 Diazotitlenek azotu(II) / 684
Związki / 685
22.18 Karbonylki metali bloku d / 685
22.19 Metaloceny / 691
22.20 Wiązanie metal-metal i klastery metali / 695
Reakcje / 699
22.21 Substytucja ligandów / 699
22.22 Oksydacyjna addycja i redukcyjna eliminacja / 702
22.23 Metateza wiązań σ / 703
22.24 Reakcje migracyjnej insercji 1,1 / 703
22.25 Insercje 1,2 i eliminacja β-wodorku / 704
22.26 Eliminacje α-, γ- i δ-- wodorków oraz cyklometalacje / 705
Kataliza / 705
22.27 Metateza alkenów / 706
22.28 Uwodornienie alkenów / 707
22.29 Hydroformylacja / 709
22.30 Utlenianie alkenów metodą Wackera / 710
22.31 Reakcje tworzenia wiązań C-C katalizowane palladem / 711
22.32 Oligomeryzacja i polimeryzacja / 712
LITERATURA DODATKOWA / 717
ZADANIA / 718
ZADANIA SEMINARYJNE / 719

23. Pierwiastki bloku f / 721
Pierwiastki / 722
23.1 Orbitale walencyjne / 722
23.2 Występowanie i otrzymywanie / 723
23.3 Właściwości fizyczne i zastosowania / 724
Chemia lantanowców / 725
23.4 Ogólne tendencje / 725
23.5 Właściwości optyczne i magnetyczne / 728
23.6 Dwuskładnikowe związki jonowe / 733
23.7 Trójskładnikowe i złożone tlenki / 735
23.8 Związki koordynacyjne / 736
23.9 Związki metaloorganiczne / 738
Chemia aktynowców / 742
23.10 Ogólne tendencje / 742
23.11 Widma elektronowe aktynowców / 745
23.12 Tor i uran / 746
23.13 Neptun, pluton i ameryk / 748
LITERATURA DODATKOWA / 748
ZADANIA / 749
ZADANIA SEMINARYJNE / 749
Skorowidz S-1