Hóa vô cơ liên quan đến tổng hợp và hành vi của các hợp chất vô cơ và cơ kim. Lĩnh vực này bao gồm tất cả các hợp chất hóa học ngoại trừ vô số các hợp chất hữu cơ (hợp chất dựa trên carbon, thường chứa liên kết CH), là các đối tượng của hóa học hữu cơ. Sự khác biệt giữa hai ngành không phải là tuyệt đối, vì có nhiều sự chồng chéo trong phân ngành hóa học cơ kim. Nó có ứng dụng trong mọi khía cạnh của ngành hóa chất, bao gồm xúc tác, khoa học vật liệu, chất màu, chất hoạt động bề mặt, lớp phủ, thuốc, nhiên liệu và nông nghiệp.
Khái niệm chính
2 OCấu trúc của khung ion trong kali oxit, K
Nhiều hợp chất vô cơ là các hợp chất ion, bao gồm các cation và anion được nối bằng liên kết ion. Ví dụ về muối (là hợp chất ion) là magiê chloride MgCl 2, bao gồm các cation magiê Mg2+ và anion chloride Cl-; hoặc natri oxit Na2O, bao gồm các cation natri Na+ và các anion oxit O2−. Trong bất kỳ loại muối nào, tỷ lệ của các ion sẽ làm các ion dương và âm trung hòa, do đó hợp chất khối là trung hòa về điện. Các ion được mô tả bởi trạng thái oxy hóa của chúng và sự dễ hình thành của chúng có thể được suy ra từ tiềm năng ion hóa (đối với cation) hoặc từ ái lực điện tử (anion) của các nguyên tố gốc.
Bạn đang đọc: Hóa vô cơ được hiểu như thế nào?
Hóa vô cơ được hiểu như thế nào?
Các lớp quan trọng của những hợp chất vô cơ là những oxit, cacbonat, sunfat và halide. Nhiều hợp chất vô cơ được đặc trưng bởi những điểm nóng chảy cao. Muối vô cơ thường là chất dẫn kém ở trạng thái rắn. Các tính năng quan trọng khác gồm có điểm nóng chảy cao của chúng và thuận tiện kết tinh. Trong đó một vài ít muối ( ví dụ NaCl ) rất hòa tan trong nước, 1 số ít khác ( ví dụ FeS ) thì không .
Phản ứng vô cơ đơn giản nhất là sự dịch chuyển kép khi trộn hai muối, các ion bị tráo đổi mà không thay đổi trạng thái oxy hóa. Trong các phản ứng oxy hóa khử, một chất phản ứng, chất oxy hóa, làm giảm trạng thái oxy hóa của nó và chất phản ứng khác, chất khử, có trạng thái oxy hóa tăng. Kết quả cuối cùng là sự trao đổi điện tử. Trao đổi điện tử cũng có thể xảy ra gián tiếp, ví dụ trong pin, một khái niệm quan trọng trong điện hóa học.
Khi một chất phản ứng có chứa những nguyên tử hydro, một phản ứng hoàn toàn có thể xảy ra bằng phương pháp trao đổi những proton trong hóa học axit-base. Trong một định nghĩa chung hơn, bất kể phân tử hóa học nào có năng lực link với những cặp electron đều được gọi là axit Lewis ; ngược lại, bất kể phân tử nào có khuynh hướng Tặng Ngay electron đều được gọi là base Lewis. Là một sàng lọc của những tương tác axit-base, kim chỉ nan HSAB tính đến độ phân cực và kích cỡ của những ion .Các hợp chất vô cơ được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng khoáng chất. Đất hoàn toàn có thể chứa sắt sulfide dưới dạng pyrite hoặc calci sulfate dưới dạng thạch cao. Các hợp chất vô cơ cũng được tìm thấy đa nhiệm dưới dạng những phân tử sinh học : dưới dạng điện phân ( natri chloride ), trong dự trữ nguồn năng lượng ( ATP ) hoặc trong thiết kế xây dựng ( xương sống polyphosphate trong DNA ) .Hợp chất vô cơ tự tạo quan trọng tiên phong là ammoni nitrat để bón cho đất trải qua quá trình Haber. Các hợp chất vô cơ được tổng hợp để sử dụng làm chất xúc tác như vanadi ( V ) oxit và titan ( III ) chloride, hoặc làm thuốc thử trong hóa học hữu cơ như nhôm lithi hydride .Phân ngành hóa học vô cơ là hóa học cơ kim, hóa học cụm và hóa học sinh học vô cơ. Những nghành nghề dịch vụ này là nghành nghề dịch vụ nghiên cứu và điều tra tích cực trong hóa học vô cơ, nhằm mục đích vào những chất xúc tác mới, chất siêu dẫn và liệu pháp y học .
Hóa vô cơ công nghiệp
Hóa vô cơ là một nghành nghề dịch vụ thực tiễn cao của khoa học. Theo truyền thống lịch sử, quy mô của nền kinh tế tài chính của một vương quốc hoàn toàn có thể được nhìn nhận bằng hiệu suất axit sunfuric của họ. 20 hóa chất vô cơ số 1 được sản xuất tại Canada, Trung Quốc, Châu u, Ấn Độ, Nhật Bản và Hoa Kỳ ( tài liệu năm 2005 ) : nhôm sunfat, amonia, ammoni nitrat, ammoni sulfat, muội than, clo, axit hydrochloric, hydro, hydro peroxide, axit nitric, nitơ, oxy, axit phosphorric, natri cacbonat, natri clorat, natri hydroxide, natri silicat, natri sunfat, axit sunfuric và titan dioxide .Sản xuất phân bón là một ứng dụng thực tiễn khác của hóa học vô cơ công nghiệp .
Hóa học vô cơ miêu tả
Hóa học vô cơ diễn đạt tập trung chuyên sâu vào việc phân loại những hợp chất dựa trên đặc thù của chúng. Một phần phân loại tập trung chuyên sâu vào vị trí trong bảng tuần hoàn của nguyên tố nặng nhất ( nguyên tố có khối lượng nguyên tử cao nhất ) trong hợp chất, một phần bằng phương pháp nhóm những hợp chất bởi sự tương đương về cấu trúc của chúng .Phân loại hóa học vô cơ :
Hợp chất phối hợp
Các hợp chất phối trí cổ xưa có những sắt kẽm kim loại link với ” những cặp đơn độc ” của những electron nằm trong nhóm nguyên tử chính của những phối tử như H 2 O, NH 3, Cl – và CN -. Trong những hợp chất phối hợp tân tiến, hầu hết những hợp chất hữu cơ và vô cơ hoàn toàn có thể được sử dụng làm phối tử. ” Kim loại ” thường là sắt kẽm kim loại từ những nhóm 3-13, cũng như những nguyên tố lanthan và actini, nhưng từ một góc nhìn nhất định, tổng thể những hợp chất hóa học hoàn toàn có thể được diễn đạt là phức tạp phối hợp .Cấu trúc lập thể của những phức tạp phối hợp hoàn toàn có thể khá đa dạng và phong phú, như được gợi ý bởi sự phân tách của Werner của hai chất đối kháng của [ Co ( ( OH ) 2C o ( NH3 ) 4 ) 3 ] 6 +, một dẫn chứng bắt đầu rằng tính chirality không phải là hợp chất hữu cơ. Một chủ đề trong chuyên ngành này là hóa học phối hợp siêu phân tử.
Ví dụ: [Co (EDTA)] -, [Co (NH3)6] 3+, TiCl 4 (THF) 2.
Hợp chất nhóm chính
4 N 4, là một hợp chất nhóm chính tiếp tục gây tò mò cho các nhà hóa họcTetrasulfur tetranitride, S, là một hợp chất nhóm chính tiếp tục gây tò mò cho các nhà hóa họcNhững hợp chất này có những yếu tố từ những nhóm I, II, III, IV, V, VI, VII, 0 ( không gồm có hydro ) của bảng tuần hoàn. Do năng lực phản ứng thường tựa như nhau, những yếu tố trong nhóm 3 ( Sc, Y và La ) và nhóm 12 ( Zn, Cd và Hg ) cũng thường được gồm có, và đôi lúc cả lanthanide và actinide cũng được đưa vào. Các hợp chất nhóm chính đã được biết đến từ khi khởi đầu hóa học, ví dụ, lưu huỳnh nguyên tố và phosphor trắng chưng cất. Các thí nghiệm về oxy, O2, của Lavoisier và Priestley không chỉ xác lập được một loại khí diatomic quan trọng, mà còn mở đường cho việc diễn đạt những hợp chất và phản ứng theo tỷ suất cân bằng hóa học. Phát hiện tổng hợp amonia thực tiễn sử dụng chất xúc tác sắt của Carl Bosch và Fritz Haber vào đầu những năm 1900 đã tác động ảnh hưởng thâm thúy đến quả đât, chứng tỏ tầm quan trọng của tổng hợp hóa học vô cơ. Các hợp chất nhóm chính nổi bật là SiO2, SnCl4 và N2O. Nhiều hợp chất nhóm chính cũng hoàn toàn có thể được phân loại là nhóm organometallic, vì chúng có chứa những nhóm hữu cơ, ví dụ B ( CH3 ) 3 ). Các hợp chất nhóm chính cũng xảy ra trong tự nhiên, ví dụ, phosphat trong DNA và do đó hoàn toàn có thể được phân loại là chất sinh học. trái lại, những hợp chất hữu cơ thiếu ( nhiều ) phối tử hydro hoàn toàn có thể được phân loại là vô cơ, ví dụ điển hình như fullerene, buckytubes và oxit carbon nhị phân .Ví dụ : tetrasulfur tetranitride S4N4, diborane B2H6, silicones, buckminsterfullerene C60 .
Các hợp chất sắt kẽm kim loại chuyển tiếp
Các hợp chất chứa sắt kẽm kim loại từ nhóm 4 đến 11 được coi là hợp chất sắt kẽm kim loại chuyển tiếp. Các hợp chất với sắt kẽm kim loại từ nhóm 3 hoặc 12 đôi lúc cũng được phối hợp vào nhóm này, nhưng cũng thường được phân loại là hợp chất nhóm chính .Các hợp chất sắt kẽm kim loại chuyển tiếp cho thấy một hóa học phối hợp phong phú và đa dạng, đổi khác từ tứ diện cho titan ( ví dụ TiCl4 ) sang mặt phẳng vuông cho một vài ít phức niken đến bát diện cho phức tạp phối của coban. Một loạt những sắt kẽm kim loại chuyển tiếp hoàn toàn có thể được tìm thấy trong những hợp chất quan trọng về mặt sinh học, ví dụ điển hình như sắt trong hemoglobin .Ví dụ : pentacarbonyl sắt, tetrachloride titan, cisplatin .
Hợp chất cơ kim ( organometallic )
Thông thường, những hợp chất organometallic được coi là có chứa nhóm M-C-H. Kim loại ( M ) trong những loài này hoàn toàn có thể là nguyên tố nhóm chính hoặc sắt kẽm kim loại chuyển tiếp. Về mặt quản lý và vận hành, định nghĩa của một hợp chất organometallic tự do hơn gồm có cả những phức tạp lipophilic cao như carbonyl sắt kẽm kim loại và thậm chí còn cả những sắt kẽm kim loại alkoxit .Các hợp chất organometallic hầu hết được coi là một loại đặc biệt quan trọng vì những phối tử hữu cơ thường nhạy cảm với quy trình thủy phân hoặc oxy hóa, yên cầu hóa học organometallic sử dụng những giải pháp chuẩn bị sẵn sàng chuyên biệt hơn so với truyền thống cuội nguồn trong những phức loại Werner. Phương pháp tổng hợp, đặc biệt quan trọng là năng lực điều khiển và tinh chỉnh những phức trong dung môi có hiệu suất phối hợp thấp, được cho phép mày mò những phối tử rất yếu như hydrocarbon, H2 và N2. Bởi vì những phối tử là hóa dầu trong một vài ít ý nghĩa, nghành hóa học cơ kim đã được hưởng lợi rất nhiều từ sự tương quan của nó với ngành công nghiệp .Ví dụ : Cyclopentadienyliron dicarbonyl dimer ( C5H5 ) Fe ( CO ) 2CH3, Ferrocene Fe ( C5H5 ) 2, Molybdenum hexacarbonyl Mo ( CO ) 6, Diborane B2H6, Tetrakis ( triphenyl ) ) Pd [ P. ( C6H5 ) 3 ] 4
Phân loại phản ứng hóa học trong hóa vô cơ
Có thể chia những phản ứng hóa học trong hóa vô cơ thành hai loại là phản ứng không có sự đổi khác số oxy hóa và phản ứng có sự biến hóa số oxy hóa .
Phản ứng không biến hóa số oxy hóa
Phản ứng hóa hợp là phản ứng tạo thành một chất mới từ hai chất khác nhau. Ví dụ: CaO + CO2 → CaCO3Phản ứng phân hủy là trong đó 1 chất bị phân tích thành 2 hay nhiều chất khác nhau. Ví dụ: CaCO3 → CaO + CO2Phản ứng thế là phản ứng giữa một kim loại mạnh với một muối của kim loại yếu hơn, trong đó nguyên tử kim loại mạnh này thay thế kim loại yếu. Ví dụ: Fe + CuCl2 → FeCl2 + CuPhản ứng trao đổi trong dung dịch các chất điện ly là phản ứng giữa các ion dương (cation) với các ion âm (anion) tạo thành các chất kết tủa, chất dễ bay hơi và các chất điện ly yếu. Ví dụ: AgNO3 + NaCl → NaNO3 + AgCl
Phản ứng trao đổi gồm có những phản ứng sau :
Phản ứng trung hòa giữa axit và base. Ví dụ: NaOH + HCl ⟶ { \ displaystyle \ longrightarrow }
2OPhản ứng thủy phân là phản ứng của một muối (trong thành phần có gốc axit yếu hay base yếu) với nước trong đó gốc axit yếu kết hợp với ion H+ tạo thành axit yếu này và gốc base yếu kết hợp với ion OH- tạo thành base yếu này.
Phản ứng có biến hóa số oxy hóa
Phản ứng oxy hóa – khử là phản ứng trong đó có sự trao đổi electron giữa một chất khử (chất cho electron) với một chất oxy hóa (chất nhận electron).
Ví dụ 1: 2H2 + O2 → 2H2O
Xem thêm: Rèn luyện kỹ năng hòa đồng trong giao tiếp
Ví dụ 2 : Fe + 6HNO3 → Fe ( NO3 ) 3 + 3H2 O + 3NO2
Các nhánh của hóa vô cơ
Các nhánh chính của hóa vô cơ gồm có :