Clasificación de sustancias inorgánicas con ejemplos de compuestos.

Ahora analicemos con más detalle el esquema de clasificación presentado anteriormente.

Como vemos, en primer lugar, todas las sustancias inorgánicas se dividen en simple Y complejo:

Sustancias simples Son sustancias que están formadas por átomos de un solo elemento químico. Por ejemplo, las sustancias simples son hidrógeno H2, oxígeno O2, hierro Fe, carbono C, etc.

Entre las sustancias simples se encuentran rieles, no metales Y Gases nobles:

Rieles formado por elementos químicos ubicados debajo de la diagonal boro-astato, así como por todos los elementos ubicados en grupos laterales.

Gases nobles formado por elementos químicos del grupo VIIIA.

No metales están formados respectivamente por elementos químicos ubicados por encima de la diagonal boro-astato, con excepción de todos los elementos de los subgrupos laterales y gases nobles ubicados en el grupo VIIIA:

Los nombres de sustancias simples suelen coincidir con los nombres de los elementos químicos a partir de cuyos átomos se forman. Sin embargo, para muchos elementos químicos el fenómeno de la alotropía está muy extendido. La alotropía es el fenómeno cuando un elemento químico es capaz de formar varias sustancias simples. Por ejemplo, en el caso del elemento químico oxígeno, es posible la existencia de compuestos moleculares con las fórmulas O 2 y O 3. La primera sustancia suele denominarse oxígeno de la misma forma que el elemento químico cuyos átomos lo forman, y la segunda sustancia (O 3) suele denominarse ozono. La sustancia simple carbono puede significar cualquiera de sus modificaciones alotrópicas, por ejemplo, diamante, grafito o fullerenos. La sustancia simple fósforo puede entenderse como sus modificaciones alotrópicas, como fósforo blanco, fósforo rojo y fósforo negro.

Sustancias complejas

Sustancias complejas Son sustancias formadas por átomos de dos o más elementos químicos.

Por ejemplo, las sustancias complejas son el amoníaco NH 3, el ácido sulfúrico H 2 SO 4, la cal apagada Ca (OH) 2 y muchas otras.

Entre las sustancias inorgánicas complejas, existen cinco clases principales: óxidos, bases, hidróxidos anfóteros, ácidos y sales:

Óxidos - sustancias complejas formadas por dos elementos químicos, uno de los cuales es oxígeno en estado de oxidación -2.

La fórmula general de los óxidos se puede escribir como E x O y, donde E es el símbolo de un elemento químico.

Nomenclatura de óxidos

El nombre del óxido de un elemento químico se basa en el principio:

Por ejemplo:

Fe 2 O 3 - óxido de hierro (III); CuO: óxido de cobre (II); N 2 O 5 - óxido nítrico (V)

A menudo se puede encontrar información de que la valencia de un elemento se indica entre paréntesis, pero no es así. Entonces, por ejemplo, el estado de oxidación del nitrógeno N 2 O 5 es +5 y la valencia, curiosamente, es cuatro.

Si un elemento químico tiene un único estado de oxidación positivo en los compuestos, entonces no se indica el estado de oxidación. Por ejemplo:

Na 2 O - óxido de sodio; H 2 O - óxido de hidrógeno; ZnO - óxido de zinc.

Clasificación de óxidos

Los óxidos, según su capacidad para formar sales al interactuar con ácidos o bases, se dividen respectivamente en formador de sal Y no formador de sal.

Hay pocos óxidos que no forman sales, todos están formados por no metales en el estado de oxidación +1 y +2. Conviene recordar la lista de óxidos que no forman sales: CO, SiO, N 2 O, NO.

Los óxidos formadores de sales, a su vez, se dividen en básico, ácido Y anfótero.

Óxidos básicos Se trata de óxidos que, al reaccionar con ácidos (u óxidos ácidos), forman sales. Los óxidos básicos incluyen óxidos metálicos en el estado de oxidación +1 y +2, a excepción de los óxidos BeO, ZnO, SnO, PbO.

Óxidos ácidos Se trata de óxidos que, al reaccionar con bases (u óxidos básicos), forman sales. Los óxidos ácidos son casi todos los óxidos de los no metales, con la excepción del CO, NO, N 2 O, SiO que no forman sales, así como todos los óxidos metálicos en estados de oxidación elevados (+5, +6 y +7).

Óxidos anfóteros Se llaman óxidos que pueden reaccionar tanto con ácidos como con bases, y como resultado de estas reacciones forman sales. Dichos óxidos exhiben una naturaleza dual ácido-base, es decir, pueden exhibir las propiedades de óxidos tanto ácidos como básicos. Los óxidos anfóteros incluyen óxidos metálicos en los estados de oxidación +3, +4, así como los óxidos BeO, ZnO, SnO y PbO como excepciones.

Algunos metales pueden formar los tres tipos de óxidos formadores de sales. Por ejemplo, el cromo forma el óxido básico CrO, el óxido anfótero Cr 2 O 3 y el óxido ácido CrO 3.

Como puede ver, las propiedades ácido-base de los óxidos metálicos dependen directamente del grado de oxidación del metal en el óxido: cuanto mayor es el grado de oxidación, más pronunciadas son las propiedades ácidas.

Jardines

Jardines - compuestos con la fórmula Me(OH) x, donde X la mayoría de las veces es igual a 1 o 2.

Excepciones: Be(OH) 2, Zn(OH) 2, Sn(OH) 2 y Pb(OH) 2 no son bases, a pesar del estado de oxidación del metal +2. Estos compuestos son hidróxidos anfóteros, que se analizarán con más detalle en este capítulo.

Clasificación de bases

Las bases se clasifican según el número de grupos hidroxilo en una unidad estructural.

Bases con un grupo hidroxo, es decir. El tipo MeOH se llama bases monoácidas, con dos grupos hidroxo, es decir tipo Me(OH) 2, respectivamente, diácido etc.

Las bases también se dividen en solubles (álcalis) e insolubles.

Los álcalis incluyen exclusivamente hidróxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos, así como hidróxido de talio TlOH.

Nomenclatura de bases

El nombre de la fundación se basa en el siguiente principio:

Por ejemplo:

Fe(OH) 2 - hidróxido de hierro (II),

Cu(OH) 2 - hidróxido de cobre (II).

En los casos en que el metal en sustancias complejas tenga un estado de oxidación constante, no es necesario indicarlo. Por ejemplo:

NaOH - hidróxido de sodio,

Ca(OH) 2 - hidróxido de calcio, etc.

Ácidos

Ácidos - sustancias complejas cuyas moléculas contienen átomos de hidrógeno que pueden ser reemplazados por un metal.

La fórmula general de los ácidos se puede escribir como H x A, donde H son átomos de hidrógeno que pueden ser reemplazados por un metal y A es el residuo ácido.

Por ejemplo, los ácidos incluyen compuestos como H2SO4, HCl, HNO3, HNO2, etc.

Clasificación de ácidos

Según la cantidad de átomos de hidrógeno que puede sustituir un metal, los ácidos se dividen en:

- Oh ácidos básicos: HF, HCl, HBr, HI, HNO3;

- d ácidos básicos: H2SO4, H2SO3, H2CO3;

- T. ácidos rehobásicos: H3PO4, H3BO3.

Cabe señalar que el número de átomos de hidrógeno en el caso de los ácidos orgánicos a menudo no refleja su basicidad. Por ejemplo, ácido acético con la fórmula CH 3 COOH, a pesar de la presencia de 4 átomos de hidrógeno en la molécula, no es tetra, sino monobásico. La basicidad de los ácidos orgánicos está determinada por el número de grupos carboxilo (-COOH) en la molécula.

Además, según la presencia de oxígeno en las moléculas, los ácidos se dividen en libres de oxígeno (HF, HCl, HBr, etc.) y que contienen oxígeno (H 2 SO 4, HNO 3, H 3 PO 4, etc.) . Los ácidos que contienen oxígeno también se llaman oxoácidos.

Puedes leer más sobre la clasificación de los ácidos.

Nomenclatura de ácidos y residuos ácidos.

Es imprescindible aprender la siguiente lista de nombres y fórmulas de ácidos y residuos ácidos.

En algunos casos, varias de las siguientes reglas pueden facilitar la memorización.

Como puede verse en la tabla anterior, la construcción de nombres sistemáticos de ácidos libres de oxígeno es la siguiente:

Por ejemplo:

HF: ácido fluorhídrico;

HCl: ácido clorhídrico;

H 2 S es ácido hidrosulfuro.

Los nombres de los residuos ácidos de los ácidos libres de oxígeno se basan en el principio:

Por ejemplo, Cl - - cloruro, Br - - bromuro.

Los nombres de los ácidos que contienen oxígeno se obtienen agregando varios sufijos y terminaciones al nombre del elemento formador de ácido. Por ejemplo, si el elemento formador de ácido en un ácido que contiene oxígeno tiene el estado de oxidación más alto, entonces el nombre de dicho ácido se construye de la siguiente manera:

Por ejemplo, ácido sulfúrico H 2 S +6 O 4, ácido crómico H 2 Cr +6 O 4.

Todos los ácidos que contienen oxígeno también pueden clasificarse como hidróxidos de ácido porque contienen grupos hidroxilo (OH). Por ejemplo, esto se puede ver en las siguientes fórmulas gráficas de algunos ácidos que contienen oxígeno:

Por lo tanto, el ácido sulfúrico también puede denominarse hidróxido de azufre (VI), ácido nítrico - hidróxido de nitrógeno (V), ácido fosfórico - hidróxido de fósforo (V), etc. En este caso, el número entre paréntesis caracteriza el grado de oxidación del elemento formador de ácido. Esta versión de los nombres de los ácidos que contienen oxígeno puede parecer extremadamente inusual para muchos, pero ocasionalmente estos nombres se pueden encontrar en KIM reales del Examen Estatal Unificado de Química en tareas de clasificación de sustancias inorgánicas.

Hidróxidos anfóteros

Hidróxidos anfóteros - hidróxidos metálicos que presentan una naturaleza dual, es decir capaz de exhibir tanto las propiedades de los ácidos como las de las bases.

Los hidróxidos metálicos en los estados de oxidación +3 y +4 son anfóteros (al igual que los óxidos).

Además, como excepciones, los hidróxidos anfóteros incluyen los compuestos Be(OH) 2, Zn(OH) 2, Sn(OH) 2 y Pb(OH) 2, a pesar del estado de oxidación del metal en ellos +2.

Para los hidróxidos anfóteros de metales tri y tetravalentes, es posible la existencia de formas orto y meta, que se diferencian entre sí en una molécula de agua. Por ejemplo, el hidróxido de aluminio (III) puede existir en la forma orto Al(OH)3 o en la forma meta AlO(OH) (metahidróxido).

Dado que, como ya se mencionó, los hidróxidos anfóteros presentan tanto las propiedades de los ácidos como las de las bases, su fórmula y nombre también se pueden escribir de manera diferente: como base o como ácido. Por ejemplo:

Sales

Sales - Se trata de sustancias complejas que contienen cationes metálicos y aniones de residuos ácidos.

Por ejemplo, las sales incluyen compuestos como KCl, Ca(NO 3) 2, NaHCO 3, etc.

La definición presentada anteriormente describe la composición de la mayoría de las sales; sin embargo, hay sales que no entran en ella. Por ejemplo, en lugar de cationes metálicos, la sal puede contener cationes de amonio o sus derivados orgánicos. Aquellos. las sales incluyen compuestos como, por ejemplo, (NH 4) 2 SO 4 (sulfato de amonio), + Cl - (cloruro de metilamonio), etc.

También contradice la definición anterior de sales la clase de las llamadas sales complejas, que se analizarán al final de este tema.

Clasificación de sales

Por otro lado, las sales pueden considerarse como productos de la sustitución de cationes hidrógeno H+ en un ácido por otros cationes, o como productos de la sustitución de iones hidróxido en bases (o hidróxidos anfóteros) por otros aniones.

Con reemplazo completo, el llamado promedio o normal sal. Por ejemplo, con el reemplazo completo de los cationes de hidrógeno en el ácido sulfúrico con cationes de sodio, se forma una sal promedio (normal) Na 2 SO 4, y con el reemplazo completo de los iones de hidróxido en la base Ca (OH) 2 con residuos ácidos de iones de nitrato. , se forma una sal promedio (normal) Ca(NO3)2.

Las sales obtenidas por sustitución incompleta de cationes de hidrógeno en un ácido dibásico (o más) por cationes metálicos se denominan ácidas. Así, cuando los cationes de hidrógeno en el ácido sulfúrico se reemplazan de manera incompleta por cationes de sodio, se forma la sal ácida NaHSO 4.

Las sales que se forman mediante la sustitución incompleta de iones hidróxido en bases de dos (o más) ácidos se denominan bases. oh sales fuertes. Por ejemplo, con el reemplazo incompleto de iones hidróxido en la base Ca(OH) 2 con iones nitrato, se forma una base. oh sal clara Ca(OH)NO3.

Las sales que constan de cationes de dos metales diferentes y aniones de residuos ácidos de un solo ácido se denominan sales dobles. Entonces, por ejemplo, las sales dobles son KNaCO 3, KMgCl 3, etc.

Si una sal está formada por un tipo de cationes y dos tipos de residuos ácidos, dichas sales se denominan mixtas. Por ejemplo, las sales mixtas son los compuestos Ca(OCl)Cl, CuBrCl, etc.

Hay sales que no entran en la definición de sales como productos de la sustitución de cationes de hidrógeno en ácidos por cationes metálicos o productos de la sustitución de iones de hidróxido en bases por aniones de residuos ácidos. Estas son sales complejas. Por ejemplo, las sales complejas son tetrahidroxozincato y tetrahidroxoaluminato de sodio con las fórmulas Na 2 y Na, respectivamente. Las sales complejas se pueden reconocer con mayor frecuencia, entre otras cosas, por la presencia de corchetes en la fórmula. Sin embargo, debe comprender que para que una sustancia se clasifique como sal, debe contener algunos cationes distintos (o en lugar de) H +, y los aniones deben contener algunos aniones distintos (o en lugar de) OH - . Por ejemplo, el compuesto H2 no pertenece a la clase de las sales complejas, ya que cuando se disocia de cationes, en la solución solo están presentes cationes de hidrógeno H+. Según el tipo de disociación, esta sustancia debería clasificarse más bien como un ácido complejo libre de oxígeno. Asimismo, el compuesto OH no pertenece a las sales, porque este compuesto consta de cationes + e iones de hidróxido OH -, es decir debe considerarse una base integral.

Nomenclatura de sales

Nomenclatura de sales medias y ácidas.

El nombre de sales medias y ácidas se basa en el principio:

Si el estado de oxidación de un metal en sustancias complejas es constante, entonces no está indicado.

Los nombres de los residuos ácidos se dieron arriba al considerar la nomenclatura de los ácidos.

Por ejemplo,

Na 2 SO 4 - sulfato de sodio;

NaHSO 4 - hidrogenosulfato de sodio;

CaCO 3 - carbonato de calcio;

Ca(HCO 3) 2 - bicarbonato de calcio, etc.

Nomenclatura de sales básicas.

Los nombres de las principales sales se basan en el principio:

Por ejemplo:

(CuOH) 2 CO 3 - hidroxicarbonato de cobre (II);

Fe(OH) 2 NO 3 - dihidroxonitrato de hierro (III).

Nomenclatura de sales complejas.

La nomenclatura de compuestos complejos es mucho más complicada y, por ejemplo, aprobar el examen estatal unificado No es necesario saber mucho sobre la nomenclatura de las sales complejas.

Debería poder nombrar sales complejas obtenidas al hacer reaccionar soluciones alcalinas con hidróxidos anfóteros. Por ejemplo:

*Los mismos colores en la fórmula y el nombre indican los elementos correspondientes de la fórmula y el nombre.

Nombres triviales de sustancias inorgánicas.

Por nombres triviales nos referimos a los nombres de sustancias que no están relacionadas, o están débilmente relacionadas, con su composición y estructura. Los nombres triviales están determinados, por regla general, por razones históricas o por razones físicas o propiedades químicas datos de conexión.

Lista de nombres triviales de sustancias inorgánicas que necesitas saber:

Na 3	criolita
SiO2	cuarzo, sílice
FeS2	pirita, pirita de hierro
CaSO4∙2H2O	yeso
CaC2	carburo de calcio
Al 4 C 3	carburo de aluminio
KOH	potasio cáustico
NaOH	sosa cáustica, sosa cáustica
H2O2	peróxido de hidrógeno
CuSO4∙5H2O	sulfato de cobre
NH4Cl	amoníaco
CaCO3	tiza, mármol, piedra caliza
N2O	gas de la risa
número 2	gas marrón
NaHCO3	bicarbonato de sodio (beber)
Fe3O4	escala de hierro
NH 3 ∙ H 2 O (NH 4 OH)	amoníaco
CO	monóxido de carbono
CO2	dióxido de carbono
Sic	carborundo (carburo de silicio)
PH 3	fosfina
NH3	amoníaco
KClO3	Sal de Bertholet (clorato de potasio)
(CuOH)2CO3	malaquita
cao	cal viva
Ca(OH)2	cal apagada
solución acuosa transparente de Ca(OH)2	Agua de lima
suspensión de Ca(OH)2 sólido en su solución acuosa	leche de lima
K2CO3	potasa
Na2CO3	ceniza de soda
Na2CO3∙10H2O	refresco de cristal
MgO	magnesia

Las propiedades químicas de las sustancias se revelan en una variedad de reacciones químicas.

Las transformaciones de sustancias acompañadas de cambios en su composición y (o) estructura se denominan reacciones químicas. A menudo se encuentra la siguiente definición: reacción química Es el proceso de convertir sustancias de partida (reactivos) en sustancias finales (productos).

Las reacciones químicas se escriben utilizando ecuaciones químicas y diagramas que contienen las fórmulas de las sustancias de partida y los productos de reacción. En las ecuaciones químicas, a diferencia de los diagramas, el número de átomos de cada elemento es el mismo en los lados izquierdo y derecho, lo que refleja la ley de conservación de la masa.

En el lado izquierdo de la ecuación están escritas las fórmulas de las sustancias de partida (reactivos), en el lado derecho, las sustancias obtenidas como resultado de una reacción química (productos de reacción, sustancias finales). El signo igual que conecta los lados izquierdo y derecho indica que el número total de átomos de las sustancias involucradas en la reacción permanece constante. Esto se logra colocando coeficientes estequiométricos enteros delante de las fórmulas, mostrando las relaciones cuantitativas entre los reactivos y los productos de reacción.

Las ecuaciones químicas pueden contener información adicional sobre las características de la reacción. Si una reacción química se produce bajo la influencia de influencias externas (temperatura, presión, radiación, etc.), esto se indica mediante el símbolo correspondiente, normalmente encima (o “debajo”) del signo igual.

Una gran cantidad de reacciones químicas se pueden agrupar en varios tipos de reacciones, que tienen características muy específicas.

Como características de clasificación Se puede seleccionar lo siguiente:

1. El número y composición de sustancias de partida y productos de reacción.

2. Estado de agregación Reactivos y productos de reacción.

3. El número de fases en las que se encuentran los participantes de la reacción.

4. Naturaleza de las partículas transferidas.

5. Posibilidad de que la reacción ocurra en dirección directa e inversa.

6. El signo del efecto térmico divide todas las reacciones en: exotérmico reacciones que ocurren con efecto exo: liberación de energía en forma de calor (Q>0, ∆H<0):

C + O 2 = CO 2 + Q

Y endotérmico reacciones que ocurren con el efecto endo: la absorción de energía en forma de calor (Q<0, ∆H >0):

norte 2 + O 2 = 2NO - Q.

A este tipo de reacciones se les conoce como termoquímico.

Echemos un vistazo más de cerca a cada tipo de reacción.

Clasificación según el número y composición de reactivos y sustancias finales.

1. Reacciones compuestas

Cuando un compuesto reacciona a partir de varias sustancias reactivas de composición relativamente simple, se obtiene una sustancia de composición más compleja:

Como regla general, estas reacciones van acompañadas de la liberación de calor, es decir. conducen a la formación de compuestos más estables y menos ricos en energía.

Las reacciones de compuestos de sustancias simples son siempre de naturaleza redox. Las reacciones compuestas que ocurren entre sustancias complejas pueden ocurrir sin un cambio en la valencia:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2,

y también clasificarse como redox:

2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3.

2. Reacciones de descomposición

Las reacciones de descomposición conducen a la formación de varios compuestos a partir de una sustancia compleja:

A = B + C + D.

Los productos de descomposición de una sustancia compleja pueden ser tanto sustancias simples como complejas.

De las reacciones de descomposición que ocurren sin cambiar los estados de valencia, destaca la descomposición de hidratos cristalinos, bases, ácidos y sales de ácidos que contienen oxígeno:

	a
4HNO3	=	2H 2 O + 4NO 2 O + O 2 O.

2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2,
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.

Las reacciones de descomposición redox son especialmente características de las sales de ácido nítrico.

Las reacciones de descomposición en química orgánica se denominan craqueo:

C18H38 = C9H18 + C9H20,

o deshidrogenación

C4H10 = C4H6 + 2H2.

3. Reacciones de sustitución

En las reacciones de sustitución normalmente una sustancia simple reacciona con una compleja, formando otra sustancia simple y otra compleja:

A + BC = AB + C.

Estas reacciones pertenecen abrumadoramente a reacciones redox:

2Al + Fe 2 O 3 = 2Fe + Al 2 O 3,

Zn + 2HCl = ZnСl 2 + H 2,

2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2,

2KlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Cl 2.

Son extremadamente pocos los ejemplos de reacciones de sustitución que no van acompañadas de un cambio en los estados de valencia de los átomos. Cabe destacar la reacción del dióxido de silicio con sales de ácidos oxigenados, que corresponden a anhídridos gaseosos o volátiles:

CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2,

Ca 3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 \u003d 3СаSiO 3 + P 2 O 5,

En ocasiones estas reacciones se consideran reacciones de intercambio:

CH4 + Cl2 = CH3Cl + HCl.

4. Reacciones de intercambio

Reacciones de intercambio Son reacciones entre dos compuestos que intercambian sus constituyentes entre sí:

AB + CD = AD + CB.

Si durante las reacciones de sustitución se producen procesos redox, las reacciones de intercambio siempre se producen sin cambiar el estado de valencia de los átomos. Este es el grupo más común de reacciones entre sustancias complejas: óxidos, bases, ácidos y sales:

ZnO + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 O,

AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3,

CrCl3 + ZNaON = Cr(OH)3 + ZNaCl.

Un caso especial de estas reacciones de intercambio es reacciones de neutralización:

HCl + KOH = KCl + H2O.

Normalmente, estas reacciones obedecen a las leyes del equilibrio químico y avanzan en la dirección en la que al menos una de las sustancias se elimina de la esfera de reacción en forma de una sustancia gaseosa, volátil, precipitado o compuesto de baja disociación (para soluciones):

NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2,

Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 = 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O,

CH3COONa + H3PO4 = CH3COOH + NaH2PO4.

5. Reacciones de transferencia.

En las reacciones de transferencia, un átomo o grupo de átomos pasa de una unidad estructural a otra:

AB + BC = A + B 2 C,

A 2 B + 2CB 2 = DIA 2 + DIA 3.

Por ejemplo:

2AgCl + SnCl 2 = 2Ag + SnCl 4,

H 2 O + 2NO 2 = HNO 2 + HNO 3.

Clasificación de reacciones según características de fase.

Dependiendo del estado de agregación de las sustancias que reaccionan, se distinguen las siguientes reacciones:

1. Reacciones de gases

H2+Cl2		2HCl.

2. Reacciones en soluciones

NaOH(solución) + HCl(p-p) = NaCl(p-p) + H 2 O(l)

3. Reacciones entre sólidos

	a
CaO(tv) + SiO 2 (tv)	=	CaSiO3 (sol)

Clasificación de reacciones según el número de fases.

Se entiende por fase un conjunto de partes homogéneas de un sistema con las mismas propiedades físicas y químicas y separadas entre sí por una interfaz.

Desde este punto de vista, toda la variedad de reacciones se puede dividir en dos clases:

1. Reacciones homogéneas (monofásicas). Estas incluyen reacciones que ocurren en fase gaseosa y una serie de reacciones que ocurren en soluciones.

2. Reacciones heterogéneas (multifásicas). Estos incluyen reacciones en las que los reactivos y los productos de reacción se encuentran en diferentes fases. Por ejemplo:

reacciones en fase gas-líquido

CO 2 (g) + NaOH (p-p) = NaHCO 3 (p-p).

reacciones gas-sólido

CO 2 (g) + CaO (tv) = CaCO 3 (tv).

reacciones líquido-sólido

Na 2 SO 4 (solución) + BaCl 3 (solución) = BaSO 4 (tv) ↓ + 2NaCl (p-p).

reacciones líquido-gas-fase sólida

Ca(HCO 3) 2 (solución) + H 2 SO 4 (solución) = CO 2 (r) + H 2 O (l) + CaSO 4 (sol)↓.

Clasificación de reacciones según el tipo de partículas transferidas.

1. Reacciones protolíticas.

A reacciones protolíticas incluyen procesos químicos, cuya esencia es la transferencia de un protón de una sustancia reactiva a otra.

Esta clasificación se basa en la teoría protolítica de ácidos y bases, según la cual un ácido es cualquier sustancia que dona un protón y una base es una sustancia que puede aceptar un protón, por ejemplo:

Las reacciones protolíticas incluyen reacciones de neutralización e hidrólisis.

2. Reacciones redox.

Estos incluyen reacciones en las que las sustancias que reaccionan intercambian electrones, cambiando así los estados de oxidación de los átomos de los elementos que componen las sustancias que reaccionan. Por ejemplo:

Zn + 2H + → Zn 2 + + H 2,

FeS 2 + 8HNO 3 (conc) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O,

La gran mayoría de las reacciones químicas son reacciones redox y juegan un papel extremadamente importante.

3. Reacciones de intercambio de ligandos.

Estas incluyen reacciones durante las cuales se produce la transferencia de un par de electrones con la formación de un enlace covalente a través de un mecanismo donante-aceptor. Por ejemplo:

Cu(NO 3) 2 + 4NH 3 = (NO 3) 2,

Fe + 5CO = ,

Al(OH)3 + NaOH = .

Un rasgo característico de las reacciones de intercambio de ligandos es que la formación de nuevos compuestos, llamados complejos, se produce sin cambiar el estado de oxidación.

4. Reacciones de intercambio atómico-molecular.

Este tipo de reacción incluye muchas de las reacciones de sustitución estudiadas en química orgánica que ocurren mediante un mecanismo radicalario, electrofílico o nucleofílico.

Reacciones químicas reversibles e irreversibles.

Los procesos químicos reversibles son aquellos cuyos productos son capaces de reaccionar entre sí en las mismas condiciones en las que se obtuvieron para formar las sustancias de partida.

Para reacciones reversibles, la ecuación suele escribirse de la siguiente manera:

Dos flechas con direcciones opuestas indican que, en las mismas condiciones, se producen simultáneamente reacciones directas e inversas, por ejemplo:

CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O.

Los procesos químicos irreversibles son aquellos cuyos productos no son capaces de reaccionar entre sí para formar las sustancias de partida. Ejemplos de reacciones irreversibles incluyen la descomposición de la sal de Berthollet cuando se calienta:

2КlО 3 → 2Кl + ЗО 2,

u oxidación de la glucosa por el oxígeno atmosférico:

C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 → 6 CO 2 + 6 H 2 O.

Las reacciones químicas deben distinguirse de las reacciones nucleares. Como resultado de reacciones químicas, el número total de átomos de cada elemento químico y su composición isotópica no cambian. Otra cosa son las reacciones nucleares: procesos de transformación de los núcleos atómicos como resultado de su interacción con otros núcleos o partículas elementales, por ejemplo, la transformación del aluminio en magnesio:

27 13 Al + 1 1 H = 24 12 Mg + 4 2 He

La clasificación de las reacciones químicas es multifacética, es decir, puede basarse en diversas características. Pero cualquiera de estas características puede incluir reacciones entre sustancias tanto inorgánicas como orgánicas.

Consideremos la clasificación de reacciones químicas según varios criterios.

I. Según el número y composición de las sustancias reaccionantes.

Reacciones que ocurren sin cambiar la composición de las sustancias.

En química inorgánica, tales reacciones incluyen los procesos de obtención de modificaciones alotrópicas de un elemento químico, por ejemplo:

C (grafito) ↔ C (diamante)
S (orrómbico) ↔ S (monoclínico)
P (blanco) ↔ P (rojo)
Sn (estaño blanco) ↔ Sn (estaño gris)
3O 2 (oxígeno) ↔ 2O 3 (ozono)

En química orgánica, este tipo de reacción puede incluir reacciones de isomerización, que ocurren sin cambiar no solo la composición cualitativa, sino también cuantitativa de las moléculas de sustancias, por ejemplo:

1. Isomerización de alcanos.

La reacción de isomerización de alcanos es de gran importancia práctica, ya que los hidrocarburos de isoestructura tienen una menor capacidad de detonación.

2. Isomerización de alquenos.

3. Isomerización de alquinos (reacción de A.E. Favorsky).

CH3 - CH2 - C= - CH ↔ CH3 - C= - C- CH3

etil acetileno dimetil acetileno

4. Isomerización de haloalcanos (A. E. Favorsky, 1907).

5. Isomerización de cianita de amonio cuando se calienta.

La urea fue sintetizada por primera vez por F. Wöhler en 1828 isomerizando cianato de amonio cuando se calentaba.

Reacciones que ocurren con un cambio en la composición de una sustancia.

Se pueden distinguir cuatro tipos de reacciones de este tipo: combinación, descomposición, sustitución e intercambio.

1. Las reacciones compuestas son reacciones en las que una sustancia compleja se forma a partir de dos o más sustancias.

En química inorgánica, se puede considerar toda la variedad de reacciones compuestas, por ejemplo, utilizando el ejemplo de reacciones para la producción de ácido sulfúrico a partir de azufre:

1. Preparación de óxido de azufre (IV):

S + O 2 = SO - a partir de dos sustancias simples se forma una sustancia compleja.

2. Preparación de óxido de azufre (VI):

SO 2 + 0 2 → 2SO 3: una sustancia compleja se forma a partir de sustancias simples y complejas.

3. Preparación de ácido sulfúrico:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4: una sustancia compleja se forma a partir de dos sustancias complejas.

Un ejemplo de una reacción compuesta en la que se forma una sustancia compleja a partir de más de dos sustancias iniciales es la etapa final de producción de ácido nítrico:

4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3

En química orgánica, las reacciones compuestas se denominan comúnmente "reacciones de adición". Toda la variedad de tales reacciones se puede considerar usando el ejemplo de un bloque de reacciones que caracterizan las propiedades de sustancias insaturadas, por ejemplo el etileno:

1. Reacción de hidrogenación - adición de hidrógeno:

CH2 =CH2 + H2 → H3-CH3

eteno → etano

2. Reacción de hidratación: adición de agua.

3. Reacción de polimerización.

2. Las reacciones de descomposición son reacciones en las que se forman varias sustancias nuevas a partir de una sustancia compleja.

En química inorgánica, toda la variedad de tales reacciones se puede considerar en el bloque de reacciones para producir oxígeno mediante métodos de laboratorio:

1. Descomposición del óxido de mercurio (II): se forman dos simples a partir de una sustancia compleja.

2. Descomposición del nitrato de potasio: a partir de una sustancia compleja se forman una simple y otra compleja.

3. Descomposición del permanganato de potasio: a partir de una sustancia compleja se forman dos sustancias complejas y una simple, es decir, tres sustancias nuevas.

En química orgánica, las reacciones de descomposición se pueden considerar en el bloque de reacciones para la producción de etileno en el laboratorio y en la industria:

1. Reacción de deshidratación (eliminación de agua) del etanol:

C2H5OH → CH2 =CH2 + H2O

2. Reacción de deshidrogenación (eliminación de hidrógeno) del etano:

CH3-CH3 → CH2 =CH2 + H2

o CH 3 -CH 3 → 2C + ZN 2

3. Reacción de craqueo (división) del propano:

CH3-CH2-CH3 → CH2 =CH2 + CH4

3. Las reacciones de sustitución son reacciones en las que los átomos de una sustancia simple reemplazan a los átomos de algún elemento en una sustancia compleja.

En química inorgánica, un ejemplo de tales procesos es un bloque de reacciones que caracterizan las propiedades, por ejemplo, de los metales:

1. Interacción de metales alcalinos o alcalinotérreos con agua:

2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2

2. Interacción de metales con ácidos en solución:

Zn + 2HCl = ZnСl 2 + H 2

3. Interacción de metales con sales en solución:

Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu

4. Metalotermia:

2Al + Cr 2 O 3 → Al 2 O 3 + 2Сr

El tema de estudio de la química orgánica no son las sustancias simples, sino únicamente los compuestos. Por lo tanto, como ejemplo de reacción de sustitución, presentamos la propiedad más característica de los compuestos saturados, en particular el metano: la capacidad de sus átomos de hidrógeno para ser reemplazados por átomos de halógeno. Otro ejemplo es la bromación de un compuesto aromático (benceno, tolueno, anilina).

C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr

benceno → bromobenceno

Prestemos atención a la peculiaridad de la reacción de sustitución en sustancias orgánicas: como resultado de tales reacciones, no se forma una sustancia simple y una compleja, como en la química inorgánica, sino dos sustancias complejas.

En química orgánica, las reacciones de sustitución también incluyen algunas reacciones entre dos sustancias complejas, por ejemplo, la nitración del benceno. Es formalmente una reacción de intercambio. El hecho de que se trata de una reacción de sustitución queda claro sólo cuando se considera su mecanismo.

4. Las reacciones de intercambio son reacciones en las que dos sustancias complejas intercambian sus componentes.

Estas reacciones caracterizan las propiedades de los electrolitos y en soluciones proceden de acuerdo con la regla de Berthollet, es decir, solo si el resultado es la formación de un precipitado, gas o una sustancia ligeramente disociada (por ejemplo, H 2 O).

En química inorgánica, puede ser un bloque de reacciones que caracterizan, por ejemplo, las propiedades de los álcalis:

1. Reacción de neutralización que se produce con la formación de sal y agua.

2. La reacción entre álcali y sal, que se produce con la formación de gas.

3. La reacción entre álcali y sal, que da como resultado la formación de un precipitado:

CuSO 4 + 2KOH = Cu(OH) 2 + K 2 SO 4

o en forma iónica:

Cu 2+ + 2OH - = Cu(OH) 2

En química orgánica, podemos considerar un bloque de reacciones que caracterizan, por ejemplo, las propiedades del ácido acético:

1. La reacción que ocurre con la formación de un electrolito débil - H 2 O:

CH3COOH + NaOH → Na(CH3COO) + H2O

2. Reacción que se produce con formación de gas:

2CH 3 COOH + CaCO 3 → 2CH 3 COO + Ca 2+ + CO 2 + H 2 O

3. La reacción que se produce con la formación de un precipitado:

2CH 3 COOH + K 2 SO 3 → 2K (CH 3 COO) + H 2 SO 3

2CH3COOH + SiO → 2CH3COO + H2SiO3

II. Cambiando los estados de oxidación de los elementos químicos formando sustancias.

En base a esta característica, se distinguen las siguientes reacciones:

1. Reacciones que ocurren con un cambio en los estados de oxidación de los elementos, o reacciones redox.

Estos incluyen muchas reacciones, incluidas todas las reacciones de sustitución, así como aquellas reacciones de combinación y descomposición en las que interviene al menos una sustancia simple, por ejemplo:

1. Mg 0 + H + 2 SO 4 = Mg +2 SO 4 + H 2

2. 2Mg 0 + O 0 2 = Mg +2 O -2

Las reacciones redox complejas se componen mediante el método del balance electrónico.

2KMn +7 O 4 + 16HCl - = 2KCl - + 2Mn +2 Cl - 2 + 5Cl 0 2 + 8H 2 O

En química orgánica, un ejemplo sorprendente de reacciones redox son las propiedades de los aldehídos.

1. Se reducen a los correspondientes alcoholes:

Los aldequidos se oxidan a los ácidos correspondientes:

2. Reacciones que ocurren sin cambiar los estados de oxidación de los elementos químicos.

Estos incluyen, por ejemplo, todas las reacciones de intercambio iónico, así como muchas reacciones compuestas, muchas reacciones de descomposición y reacciones de esterificación:

HCOOH + CHgOH = HCOOCH3 + H2O

III. Por efecto térmico

Según el efecto térmico, las reacciones se dividen en exotérmicas y endotérmicas.

1. Las reacciones exotérmicas ocurren con la liberación de energía.

Estos incluyen casi todas las reacciones compuestas. Una rara excepción es la reacción endotérmica de la síntesis de óxido nítrico (II) a partir de nitrógeno y oxígeno y la reacción del gas hidrógeno con yodo sólido.

Las reacciones exotérmicas que ocurren con la liberación de luz se clasifican como reacciones de combustión. La hidrogenación de etileno es un ejemplo de reacción exotérmica. Funciona a temperatura ambiente.

2. Las reacciones endotérmicas ocurren con la absorción de energía.

Obviamente, estas incluirán casi todas las reacciones de descomposición, por ejemplo:

1. Cocción de piedra caliza

2. Cracking de butano

La cantidad de energía liberada o absorbida como resultado de una reacción se llama efecto térmico de la reacción, y la ecuación de una reacción química que indica este efecto se llama ecuación termoquímica:

H 2 (g) + C 12 (g) = 2HC 1 (g) + 92,3 kJ

N 2 (g) + O 2 (g) = 2NO (g) - 90,4 kJ

IV. Según el estado de agregación de las sustancias reaccionantes (composición de fases)

Según el estado de agregación de las sustancias reaccionantes, se distinguen:

1. Reacciones heterogéneas: reacciones en las que los reactivos y los productos de reacción se encuentran en diferentes estados de agregación (en diferentes fases).

2. Reacciones homogéneas: reacciones en las que los reactivos y los productos de reacción se encuentran en el mismo estado de agregación (en la misma fase).

V. Por participación catalizadora

Según la participación del catalizador, se distinguen:

1. Reacciones no catalíticas que ocurren sin la participación de un catalizador.

2. Reacciones catalíticas que ocurren con la participación de un catalizador. Dado que todas las reacciones bioquímicas que ocurren en las células de los organismos vivos ocurren con la participación de catalizadores biológicos especiales de naturaleza proteica: las enzimas, todas son catalíticas o, más precisamente, enzimáticas. Cabe señalar que más del 70% de las industrias químicas utilizan catalizadores.

VI. Hacia

Según la dirección se distinguen:

1. Las reacciones irreversibles ocurren en determinadas condiciones en una sola dirección. Estos incluyen todas las reacciones de intercambio acompañadas de la formación de un precipitado, gas o sustancia ligeramente disociada (agua) y todas las reacciones de combustión.

2. Las reacciones reversibles en estas condiciones ocurren simultáneamente en dos direcciones opuestas. La inmensa mayoría de estas reacciones lo son.

En química orgánica, el signo de reversibilidad se refleja en los nombres, antónimos de los procesos:

Hidrogenación - deshidrogenación,

Hidratación - deshidratación,

Polimerización - despolimerización.

Todas las reacciones de esterificación (el proceso opuesto, como saben, se llama hidrólisis) e hidrólisis de proteínas, ésteres, carbohidratos y polinucleótidos son reversibles. La reversibilidad de estos procesos subyace a la propiedad más importante de un organismo vivo: el metabolismo.

VII. Según el mecanismo de flujo se distinguen:

1. Las reacciones radicales ocurren entre los radicales y las moléculas formadas durante la reacción.

Como ya sabes, en todas las reacciones se rompen enlaces químicos antiguos y se forman enlaces químicos nuevos. El método de ruptura del enlace en las moléculas de la sustancia de partida determina el mecanismo (ruta) de la reacción. Si una sustancia está formada por un enlace covalente, entonces puede haber dos formas de romper este enlace: hemolítica y heterolítica. Por ejemplo, para las moléculas Cl 2, CH 4, etc., se realiza una ruptura hemolítica de los enlaces, lo que conducirá a la formación de partículas con electrones desapareados, es decir, radicales libres.

Los radicales se forman con mayor frecuencia cuando se rompen enlaces en los que los pares de electrones compartidos se comparten aproximadamente por igual entre los átomos (enlace covalente no polar), pero muchos enlaces polares también se pueden romper de manera similar, particularmente cuando la reacción tiene lugar en en fase gaseosa y bajo la influencia de la luz, como, por ejemplo, en el caso de los procesos comentados anteriormente -la interacción de C 12 y CH 4 -. Los radicales son muy reactivos porque tienden a completar su capa de electrones tomando un electrón de otro átomo o molécula. Por ejemplo, cuando un radical de cloro choca con una molécula de hidrógeno, hace que el par de electrones compartido que une los átomos de hidrógeno se rompa y forme un enlace covalente con uno de los átomos de hidrógeno. El segundo átomo de hidrógeno, convertido en radical, forma un par de electrones común con el electrón desapareado del átomo de cloro de la molécula de Cl 2 que colapsa, como resultado de lo cual se forma un radical de cloro que ataca a una nueva molécula de hidrógeno, etc.

Las reacciones que representan una cadena de transformaciones sucesivas se denominan reacciones en cadena. Por el desarrollo de la teoría de las reacciones en cadena, dos destacados químicos recibieron el Premio Nobel: nuestro compatriota N. N. Semenov y el inglés S. A. Hinshelwood.
La reacción de sustitución entre cloro y metano se desarrolla de manera similar:

La mayoría de las reacciones de combustión de sustancias orgánicas e inorgánicas, síntesis de agua, amoníaco, polimerización de etileno, cloruro de vinilo, etc., se desarrollan mediante el mecanismo radicalario.

2. Las reacciones iónicas ocurren entre iones que ya están presentes o se formaron durante la reacción.

Las reacciones iónicas típicas son interacciones entre electrolitos en solución. Los iones se forman no solo durante la disociación de electrolitos en soluciones, sino también bajo la acción de descargas eléctricas, calentamiento o radiación. Los rayos γ, por ejemplo, convierten las moléculas de agua y metano en iones moleculares.

Según otro mecanismo iónico, se producen reacciones de adición de haluros de hidrógeno, hidrógeno, halógenos a alquenos, oxidación y deshidratación de alcoholes, sustitución del alcohol hidroxilo por halógeno; reacciones que caracterizan las propiedades de aldehídos y ácidos. En este caso, los iones se forman mediante la escisión heterolítica de enlaces covalentes polares.

VIII. Según el tipo de energía

iniciando la reacción se distinguen:

1. Reacciones fotoquímicas. Son iniciados por la energía luminosa. Además de los procesos fotoquímicos de síntesis de HCl o la reacción del metano con cloro discutidos anteriormente, estos incluyen la producción de ozono en la troposfera como contaminante atmosférico secundario. El papel principal en este caso lo desempeña el óxido nítrico (IV), que bajo la influencia de la luz forma radicales de oxígeno. Estos radicales interactúan con las moléculas de oxígeno, dando como resultado el ozono.

La formación de ozono se produce siempre que haya suficiente luz, ya que el NO puede interactuar con las moléculas de oxígeno para formar el mismo NO 2. La acumulación de ozono y otros contaminantes secundarios del aire puede provocar smog fotoquímico.

Este tipo de reacción también incluye el proceso más importante que ocurre en las células vegetales: la fotosíntesis, cuyo nombre habla por sí solo.

2. Reacciones a la radiación. Se inician mediante radiación de alta energía: rayos X, radiación nuclear (rayos γ, partículas a, He 2+, etc.). Con la ayuda de reacciones de radiación, se llevan a cabo una radiopolimerización muy rápida, radiólisis (descomposición de la radiación), etc.

Por ejemplo, en lugar de producir fenol en dos etapas a partir de benceno, se puede obtener haciendo reaccionar benceno con agua bajo la influencia de radiación. En este caso, los radicales [OH] y [H] se forman a partir de moléculas de agua, con las que el benceno reacciona para formar fenol:

C6H6 + 2[OH] → C6H5OH + H2O

La vulcanización del caucho se puede realizar sin azufre mediante radiovulcanización y el caucho resultante no será peor que el caucho tradicional.

3. Reacciones electroquímicas. Son iniciados por una corriente eléctrica. Además de las conocidas reacciones de electrólisis, también indicaremos reacciones de electrosíntesis, por ejemplo, reacciones para la producción industrial de oxidantes inorgánicos.

4. Reacciones termoquímicas. Son iniciados por energía térmica. Estos incluyen todas las reacciones endotérmicas y muchas reacciones exotérmicas, cuyo inicio requiere un suministro inicial de calor, es decir, el inicio del proceso.

La clasificación de reacciones químicas discutidas anteriormente se refleja en el diagrama.

La clasificación de reacciones químicas, como todas las demás clasificaciones, es condicional. Los científicos acordaron dividir las reacciones en ciertos tipos según las características que identificaron. Pero la mayoría de las transformaciones químicas se pueden clasificar en diferentes tipos. Por ejemplo, caractericemos el proceso de síntesis de amoníaco.

Se trata de una reacción compuesta, redox, exotérmica, reversible, catalítica, heterogénea (más precisamente, heterogénea-catalítica), que se produce con una disminución de la presión en el sistema. Para gestionar con éxito el proceso es necesario tener en cuenta toda la información proporcionada. Una reacción química específica es siempre multicualitativa y se caracteriza por diferentes características.

Y clasificación de aceros.

- calidad;

- composición química;

- objetivo;

- microestructura;

- fortaleza.

Calidad del acero

Por composición química

Aceros al carbono impurezas permanentes

Tabla 1.3.

ACERO CARBONO

aleación elementos aditivos o aditivos

Aceros aleados aleacion baja(hasta 2,5 peso%), aleado(de 2,5 a 10% en peso) y altamente aleado "cromo"

Por propósito acero

Estructural bajo-( o pocos-) Y carbono medio.

Instrumentalalto contenido de carbono.

Y (con propiedades especiales - ).

Y

Y mayor resistencia al calor alta velocidad aceros

Calidad ordinaria

aceros estructurales,

Aceros para herramientas,

6) rodamiento (rodamiento de bolas) convertirse en,

7) aceros rápidos(aceros para herramientas de alta calidad y alta aleación con alto contenido de tungsteno).

8) automático, es decirmayor (o alta) maquinabilidad, convertirse en.

Un análisis de la composición de los grupos de marcado de aceros desarrollados históricamente muestra que los sistemas de marcado utilizados permiten codificar cinco características de clasificación, a saber: calidad, composición química, finalidad, grado de desoxidación, y método de obtención de espacios en blanco(automático o, en casos raros, de fundición). La relación entre los grupos de marcado y las clases de acero se ilustra en la parte inferior del diagrama de bloques de la Fig. 1.

SISTEMA DE GRUPOS DE MARCADO, REGLAS DE MARCADO Y EJEMPLOS DE CALIDADES DE ACERO

CARBÓN	CALIDAD ORDINARIA
	grupo de acero	Garantía de entrega	MARCAS
A	por composición química	St0	St1	St2	StZ	St4	St5	St6
B	por propiedades mecánicas	BSt0	BSt1	BSt2	BStZ	BSt4	Bst5	BSt6
EN	por propiedades mecánicas y composición química.	VSTO	VSt1	VSt2	VStZ	VSt4	VSt5	VSt6
Concentración de carbono, peso. %	0,23	0,06-0,12	0,09-0,15	0,14-0,22	0,18-0,27	0,28-0,37	0,38-0,49
CALIDAD ALTA CALIDAD	ESTRUCTURAL	EJEMPLOS DE MARCAS
Marca: número de dos dígitos de CIENTOS de porcentaje de carbono + indicación del grado de desoxidación	05 08kp 10 15 18kp 20A 25ps ZOA 35 40 45 50 55 ... 80 85 Notas: 1) la ausencia de un indicador del grado de desoxidación significa “sp”; 2) La “A” al final de la marca indica que el acero es de alta calidad.
INSTRUMENTAL	MARCAS
Marca: símbolo “U” + número DÉCIMAS DE POR CIENTO Carbono	U7 U7A U8 UVA U9 U9A U10 U10A U12 U12A
DOPADO	CALIDAD ALTA CALIDAD EXTRA ALTA CALIDAD	ESTRUCTURAL	EJEMPLOS DE MARCAS
Marca: número de dos dígitos de CIENTOS de porcentaje de carbono + símbolo del elemento de aleación + un número entero de su porcentaje	09G2 10KHSND 18G2AFps 20Kh 40G 45KhN 65S2VA 110G13L Notas: 1) el número “1” no se incluye como indicador de concentración ≤ 1% en peso del elemento de aleación; 2) el grado 110G13L es uno de los pocos en los que el número de centésimas de porcentaje de carbono es de tres dígitos
INSTRUMENTAL	EJEMPLOS DE MARCAS
Marca: número de Décimas de un porcentaje de carbono + símbolo del elemento de aleación+ un número entero de su porcentaje	ЗХ2Н2МФ 4ХВ2С 5ХНМ 7X3 9ХВГ X ХВ4 9Х4МЗФ2AGСТ-Ш Notas: 1) el número “10” no se utiliza como indicador de “diez décimos” de % en masa de carbono; 2) “-Ш” al final de la marca indica que el acero es de una calidad particularmente alta, obtenida, por ejemplo, mediante el método electroescoria refundición (pero no solo)

Aceros estructurales al carbono de calidad ordinaria.

Los aceros específicos del grupo de marcado especificado se designan mediante una combinación de dos letras. "Calle" que es clave (formador de sistemas) en el grupo de marcado considerado. Las calidades de acero de este grupo se reconocen inmediatamente por este símbolo.

El símbolo "St" sin espacio va seguido de un número que indica número marcas – de «0» antes "6".

Un aumento en el número de grado corresponde a un aumento en el contenido de carbono en el acero, pero no indica su valor específico. Los límites permitidos de concentración de carbono en aceros de cada grado se muestran en la tabla. 1.5. Contenido de carbono en aceros al carbono de calidad ordinaria no excede el 0,5% en peso. Dichos aceros son hipoeutectoides según el criterio estructural y, por tanto, de finalidad estructural.

El número va seguido de una de tres combinaciones de letras: “kp”, “ps”, “sp”, que indican el grado de desoxidación del acero.

El símbolo "St" puede ir precedido de una letra mayúscula "A", "B" o "C", o puede no tener ningún símbolo. De esta forma se transmite información sobre si el acero pertenece a uno de los llamados “grupos de entrega”: A, B o EN, – dependiendo de cuál de los indicadores de acero estandarizados garantiza el proveedor.

grupo de acero A viene con una garantía de la composición química o los valores permitidos de concentración de carbono e impurezas especificados por GOST. La letra “A” muchas veces no está incluida en los sellos y su ausencia por defecto significa garantía de la composición química. El consumidor de acero, sin información sobre las propiedades mecánicas, puede formarlas mediante un tratamiento térmico adecuado, cuya elección de modos requiere el conocimiento de la composición química.

grupo de acero B viene con garantía de las propiedades mecánicas requeridas. El consumidor de acero puede determinar su uso óptimo en estructuras basándose en características conocidas de propiedades mecánicas sin tratamiento térmico previo.

grupo de acero EN viene con garantía tanto de composición química como de propiedades mecánicas. El consumidor lo utiliza principalmente para crear estructuras soldadas. El conocimiento de las propiedades mecánicas permite predecir el comportamiento de una estructura cargada en zonas alejadas de las soldaduras, y el conocimiento de la composición química permite predecir y, si es necesario, corregir las propiedades mecánicas de las propias soldaduras mediante tratamiento térmico. .

Ejemplos de sellos de grabación. acero al carbono de calidad ordinaria se parece a esto: VSt3ps, BSt6sp, St1kp .

Aceros para rodamientos de bolas

Los aceros para rodamientos tienen sus propias marcas y constituyen un grupo especial según su finalidad prevista. estructural Aceros, aunque en composición y propiedades se acercan a los aceros para herramientas. El término "rodamiento de bolas" define su ámbito de aplicación limitado: los rodamientos (no sólo rodamientos de bolas, sino también rodamientos de rodillos y de agujas). Para marcarlo, se propuso la abreviatura "SHH" - rodamiento de bolas de cromo, – seguido de un número décimas de por ciento concentración promedio cromo. De las marcas anteriormente conocidas ShKh6, ShKh9 y ShKh15, la marca ShKh15 sigue en uso. La diferencia entre el acero para rodamientos de bolas y el acero para herramientas similar radica en los requisitos más estrictos en cuanto al número de inclusiones no metálicas y la distribución uniforme de los carburos en la microestructura.

La mejora del acero ShKh15 mediante la introducción de aditivos de aleación adicionales (silicio y manganeso) se reflejó de manera única en el marcado, extendiéndose a específico sistema de reglas posteriores para designar elementos de aleación en aceros aleados: ShKh15SG, ShKh20SG.

Aceros de alta velocidad

Los aceros rápidos están marcados específicamente con la letra inicial del alfabeto ruso “P”, correspondiente al primer sonido de la palabra inglesa. rápido – rápido, rápido. A esto le sigue un porcentaje entero de tungsteno. Como ya se mencionó, el grado de acero rápido más común hasta ahora era el P18.

Debido a la escasez y el alto coste del tungsteno, se produjo una transición al acero de tungsteno-molibdeno R6M5 sin nitrógeno y R6AM5 con nitrógeno. Al igual que en los aceros para rodamientos, se ha producido una fusión (una especie de “hibridación”) de dos sistemas de marcado. El desarrollo y desarrollo de nuevos aceros rápidos con cobalto y vanadio ha enriquecido el arsenal de grados "híbridos": R6AM5F3, R6M4K8, 11R3AM3F2, y también ha llevado a la aparición de aceros rápidos generalmente libres de tungsteno, que están marcados como en un sistema específico (R0M5F1, R0M2F3) y de una forma completamente nueva: 9Kh6M3F3AGST-Sh, 9Kh4M3F2AGST-Sh.

Clasificación de fundiciones.

Los hierros fundidos son aleaciones de hierro y carbono que contienen más del 2,14% en peso de C.

El hierro fundido se funde para transformarlo en acero (conversión), para producir ferroaleaciones, que actúan como aditivos de aleación, y también como aleaciones de alta tecnología para producir piezas fundidas (fundición).

El carbono puede estar presente en el hierro fundido en forma de dos fases con alto contenido de carbono: cementita (Fe 3 C) y grafito y, a veces, simultáneamente en forma de cementita y grafito. El hierro fundido, en el que sólo está presente cementita, produce una fractura ligera y brillante y por eso se llama blanco. La presencia de grafito confiere a las fracturas de hierro fundido un color gris. Sin embargo, no todo el hierro fundido con grafito pertenece a la clase de los llamados gris hierro fundido Entre la fundición blanca y la gris hay una clase poco entusiasta hierro fundido

Poco entusiasta Los hierros fundidos son hierros fundidos en cuya estructura, a pesar de la grafitización, la cementita de ledeburita se conserva al menos parcialmente y, por lo tanto, está presente la propia ledeburita, un componente estructural eutéctico que tiene una forma específica.

A gris Se incluyen las fundiciones en las que la cementita de ledeburita se ha desintegrado por completo y esta última ya no está presente en la estructura. La fundición gris se compone de inclusiones de grafito Y base metálica. Esta base metálica es acero perlítico (eutectoide), ferrítico-perlítico (hipoeutectoide) o ferrítico (bajo en carbono). La secuencia indicada de tipos de base metálica de fundición gris corresponde a un grado creciente de descomposición de la cementita, que forma parte de la perlita.

Fundición antifricción

Ejemplos de marcas: PPA-1, PPA-2, PPA-3.

Aleación especial resistente al calor, resistente a la corrosión Y resistente al calor hierros fundidos:

EJEMPLOS DE CALIDADES DE FUNDICIONES GRISES ESPECIALES

Clasificación y etiquetado

aleaciones duras metal-cerámicas

Las aleaciones duras metal-cerámica son aleaciones obtenidas mediante pulvimetalurgia (metal-cerámica) y que consisten en carburos de metales refractarios: WC, TiC, TaC, unidos por un aglutinante de metal plástico, generalmente cobalto.

Actualmente, en Rusia se producen aleaciones duras de tres grupos: tungsteno, titanio-tungsteno y titanio-tungsteno, – que contiene como conectivo cobalto.

Debido al alto coste del tungsteno, se han desarrollado aleaciones duras que no contienen carburo de tungsteno en absoluto. Como fase sólida contienen sólo carburo de titanio o carbonitruro de titanio– Ti(NC). El papel de un ligamento plástico lo realiza matriz de níquel-molibdeno. La clasificación de las aleaciones duras se presenta en un diagrama de bloques.

Según las cinco clases de aleaciones duras metalocerámicas, las normas de marcado existentes forman cinco grupos de marcado.

tungsteno ( aveces llamado tungsteno-cobalto) aleaciones duras

Ejemplos: VK3, VK6, VK8, VK10.

Tungsteno de titanio ( aveces llamado aleaciones duras de titanio-tungsteno-cobalto)

Ejemplos: T30K4, T15K6, T5K10, T5K12.

Titanio, tantalio y tungsteno ( aveces llamado aleaciones duras de titanio-tantalio-tungsteno-cobalto

Ejemplos: TT7K12, TT8K6, TT10K8, TT20K9.

En ocasiones, al final de la marca se añaden letras o combinaciones de letras mediante un guión, caracterizando la dispersión de las partículas de carburo en el polvo:

CLASIFICACIÓN DE ALEACIONES CERÁMICAS DURAS

Los análogos extranjeros de algunos grados nacionales de aceros aleados se dan en la Tabla 1.1.

Tabla 1.1.

Análogos extranjeros de varios grados nacionales de aceros aleados.

Rusia, GOST	Alemania, DIN *	EE. UU., ASTM*	Japón, LS *
15X	15Cr3		SCr415
40X	41Сг4		SСг440
30ХМ	25CrMo4		SСМ430,SСМ2
12ХГ3А	14NiCr10**	–	SNC815
20ХГНМ	21NiCrMo2		SNСМ220
08X13	Х7Сr1З**	410S	SUS410S
20X13	Х20Сг13		SUS420J1
12X17	Х8Сг17	430 (51430 ***)	SUS430
12Х18Н9	Х12СгNi8 9		SUS302
08Х18Н10Т	Х10CrNiTi18 9	.321	SUS321
10Х13СУ	Х7CrA133**	405 ** (51405) ***	SUS405**
20Х25Н20С2	Х15CrNiSi25 20	30314,314	SСS18, SUH310**

* DIN (Deutsche Industrienorm), ASTM (Sociedad Americana de Pruebas de Materiales), JIS (Norma industrial japonesa).

** Acero, similar en composición; ***Estándar SAE

Características de las características de clasificación.

Y clasificación de aceros.

Las características modernas de clasificación de los aceros incluyen las siguientes:

- calidad;

- composición química;

- objetivo;

- características metalúrgicas de producción;

- microestructura;

- método tradicional de fortalecimiento;

- método tradicional de obtención de espacios en blanco o piezas;

- fortaleza.

Describamos brevemente cada uno de ellos.

Calidad del acero está determinado principalmente por el contenido de impurezas nocivas (azufre y fósforo) y se caracteriza por 4 categorías (ver Tabla 1.2).

Por composición química Los aceros se dividen convencionalmente en aceros al carbono (no aleados) y aleados.

Aceros al carbono no contienen elementos de aleación especialmente introducidos. Los elementos contenidos en los aceros al carbono, distintos del carbono, se encuentran entre los llamados impurezas permanentes. Su concentración debe estar dentro de los límites determinados por las normas estatales pertinentes (GOST). En la tabla 1.3. Se dan valores de concentración límite promediados de algunos elementos, que permiten clasificar estos elementos como impurezas en lugar de elementos de aleación. Los límites específicos para el contenido de impurezas en los aceros al carbono los establecen las normas GOST.

Tabla 1.3.

LIMITAR LAS CONCENTRACIONES DE ALGUNOS ELEMENTOS QUE PERMITAN SER CONSIDERADOS COMO IMPUREZAS PERMANENTES

ACERO CARBONO

aleación elementos, a veces llamado aleación aditivos o aditivos, se introducen especialmente en el acero para obtener la estructura y propiedades requeridas.

Aceros aleados se dividen según la concentración total de elementos de aleación, excepto el carbono, en aleacion baja(hasta 2,5 peso%), aleado(de 2,5 a 10% en peso) y altamente aleado(más del 10% en peso) con un contenido de hierro en este último de al menos el 45% en peso. Normalmente el elemento de aleación introducido da al acero aleado su nombre correspondiente: "cromo"– aleado con cromo, “silicio” – con silicio, “cromo-silicio” – con cromo y silicio al mismo tiempo, etc.

Además, las aleaciones a base de hierro también se distinguen cuando la composición del material contiene menos del 45% de hierro, pero más que cualquier otro elemento de aleación.

Por propósito acero dividido en estructural e instrumental.

Estructural Se consideran los aceros utilizados para la fabricación de diversas piezas de máquinas, mecanismos y estructuras en ingeniería mecánica, construcción y fabricación de instrumentos. Deben tener la resistencia y tenacidad necesarias, y también, si es necesario, un conjunto de propiedades especiales (resistencia a la corrosión, paramagnetismo, etc.). Normalmente, los aceros estructurales son bajo-( o pocos-) Y carbono medio. La dureza no es para ellos una característica mecánica decisiva.

Instrumental Se denominan aceros utilizados para el procesamiento de materiales mediante corte o prensado, así como para la fabricación de instrumentos de medida. Deben tener alta dureza, resistencia al desgaste, resistencia y otras propiedades específicas, por ejemplo, resistencia al calor. Una condición necesaria para obtener una alta dureza es un mayor contenido de carbono, por lo que los aceros para herramientas, con raras excepciones, siempre son alto contenido de carbono.

Dentro de cada grupo hay una división más detallada según su finalidad. Los aceros estructurales se dividen en Ingeniería en Construcción Y acero para aplicaciones especiales(con propiedades especiales - resistente al calor, resistente al calor, resistente a la corrosión, no magnético).

Los aceros para herramientas se dividen en aceros para herramientas de corte, aceros para troqueles Y Acero para instrumentos de medida.

Una propiedad de rendimiento común de los aceros para herramientas es la alta dureza, que garantiza la resistencia de la herramienta a la deformación y abrasión de su superficie. Al mismo tiempo, los aceros para herramientas de corte están sujetos a un requisito específico: mantener una alta dureza a temperaturas elevadas (hasta 500...600ºС), que se desarrollan en el filo a altas velocidades de corte. La capacidad especificada del acero se llama resistencia al calor (o resistencia roja). Según el criterio especificado, los aceros para herramientas de corte se dividen en no resistente al calor, semirresistente al calor, resistente al calor Y mayor resistencia al calor. Los dos últimos grupos se conocen en tecnología como alta velocidad aceros

Los aceros para troqueles, además de una alta dureza, requieren una alta tenacidad, ya que la herramienta del troquel opera en condiciones de carga de choque. Además, la herramienta para estampación en caliente, en contacto con piezas de metal calentadas, puede calentarse durante un funcionamiento prolongado. Por tanto, los aceros para estampación en caliente también deben ser resistentes al calor.

Los aceros para herramientas de medición, además de una alta resistencia al desgaste, asegurando precisión dimensional durante una larga vida útil, deben garantizar la estabilidad dimensional de las herramientas independientemente de las condiciones de temperatura de funcionamiento. En otras palabras, deben tener un coeficiente de expansión térmica muy pequeño.

PROCESO QUÍMICO-TECNOLÓGICO Y SU CONTENIDO

Un proceso tecnológico químico es un conjunto de operaciones que permiten obtener el producto objetivo a partir de la materia prima original. Todas estas operaciones forman parte de tres etapas principales, características de casi todos los procesos tecnológicos químicos.

En la primera etapa se realizan las operaciones necesarias para preparar los reactivos de partida para la reacción química. Los reactivos se transfieren especialmente al estado más reactivo. Por ejemplo, se sabe que la velocidad de las reacciones químicas depende en gran medida de la temperatura, por lo que los reactivos suelen calentarse antes de que tenga lugar la reacción. Para aumentar la eficiencia del proceso y reducir el tamaño del equipo, las materias primas gaseosas se comprimen a una determinada presión. Para eliminar los efectos secundarios y obtener un producto de alta calidad, las materias primas se purifican de impurezas extrañas mediante métodos basados ​​en diferencias en las propiedades físicas (solubilidad en varios disolventes, densidad, temperaturas de condensación y cristalización, etc.). Al purificar materias primas y mezclas de reacción, se utilizan ampliamente los fenómenos de transferencia de calor y masa y los procesos hidromecánicos. También se pueden utilizar métodos de limpieza químicos, basados ​​en reacciones químicas, como resultado de las cuales las impurezas innecesarias se convierten en sustancias fácilmente separables.

En la siguiente etapa, los reactivos preparados adecuadamente se someten a reacciones químicas, que pueden constar de varias etapas. En los intervalos entre estas etapas, a veces es necesario reutilizar la transferencia de calor y masa y otros procesos físicos. Por ejemplo, en la producción de ácido sulfúrico, el dióxido de azufre se oxida parcialmente a trióxido, luego la mezcla de reacción se enfría, el trióxido de azufre se elimina mediante absorción y se envía nuevamente a oxidación.

Como resultado de reacciones químicas, se obtiene una mezcla de productos (objetivo, subproductos, subproductos) y reactivos que no reaccionaron. Las operaciones finales de la última etapa están asociadas a la separación de esta mezcla, para lo cual se vuelven a utilizar procesos hidromecánicos, de transferencia de calor y de masa, por ejemplo: filtración, centrifugación, rectificación, absorción, extracción, etc. Los productos de la reacción se envían a un almacén de productos terminados o para su posterior procesamiento; Las materias primas que no han reaccionado se vuelven a utilizar en el proceso, organizándose su reciclaje.

En todas las etapas, y especialmente en las finales, también se lleva a cabo la recuperación de recursos materiales y energéticos secundarios. Las corrientes de sustancias gaseosas y líquidas que ingresan al medio ambiente están sujetas a purificación y neutralización de impurezas peligrosas. Los residuos sólidos se envían para su posterior procesamiento o se almacenan en condiciones respetuosas con el medio ambiente.

Por tanto, el proceso tecnológico químico en su conjunto es un sistema complejo que consta de procesos (elementos) individuales interconectados y que interactúan con el medio ambiente.

Los elementos del sistema químico-tecnológico son los procesos antes mencionados de transferencia de calor y masa, hidromecánicos, químicos, etc. Se consideran procesos únicos de tecnología química.

Un subsistema importante de un proceso tecnológico químico complejo es el proceso químico.

Un proceso químico es una o más reacciones químicas acompañadas de fenómenos de transferencia de calor, masa y momento, que influyen entre sí y en el curso de la reacción química.

El análisis de los procesos individuales y su influencia mutua nos permite desarrollar un régimen tecnológico.

Un régimen tecnológico es un conjunto de parámetros tecnológicos (temperatura, presión, concentraciones de reactivos, etc.) que determinan las condiciones de funcionamiento de un aparato o sistema de aparatos (diagrama de flujo del proceso).

Las condiciones óptimas del proceso son una combinación de parámetros básicos (temperatura, presión, composición de la mezcla de reacción inicial, etc.), que permite obtener el mayor rendimiento de producto a alta velocidad o asegurar el menor costo, sujeto a las condiciones de uso racional de materias primas y energía y minimizando posibles daños al medio ambiente.

Los procesos unitarios se llevan a cabo en varios aparatos: reactores químicos, columnas de absorción y destilación, intercambiadores de calor, etc. Los aparatos individuales están conectados en un diagrama de flujo del proceso.

Un esquema tecnológico es un sistema construido racionalmente de dispositivos individuales conectados por varios tipos de conexiones (directa, inversa, secuencial, paralela), que permite obtener un producto determinado de una calidad determinada a partir de materias primas naturales o productos semiacabados.

Los esquemas tecnológicos pueden ser abiertos o cerrados, y pueden contener flujos y reciclajes de derivación (bypass), que permiten aumentar la eficiencia del sistema tecnológico químico en su conjunto.

El desarrollo y construcción de un esquema tecnológico racional es una tarea importante de la tecnología química.

Clasificación de reacciones químicas subyacentes a los procesos tecnológicos químicos industriales.

En la química moderna se conocen una gran cantidad de reacciones químicas diferentes. Muchos de ellos se llevan a cabo en reactores químicos industriales y, por tanto, se convierten en objeto de estudio de la tecnología química.

Para facilitar el estudio de fenómenos de naturaleza similar, es costumbre en la ciencia clasificarlos según características comunes. Dependiendo de las características que se tomen como base, existen varios tipos de clasificación de reacciones químicas.

Un tipo importante de clasificación es la clasificación por Mecanismo de la reacción. Hay reacciones simples (de una sola etapa) y complejas (de varias etapas), en particular paralelas, secuenciales y en serie-paralelas.

Las reacciones que requieren superar una sola barrera energética (una etapa) se denominan simples.

Las reacciones complejas incluyen varias etapas paralelas o secuenciales (reacciones simples).

Las verdaderas reacciones en un solo paso son extremadamente raras. Sin embargo, algunas reacciones complejas que pasan por varias etapas intermedias se consideran convenientemente formalmente simples. Esto es posible en los casos en que no se detectan productos de reacción intermedios en las condiciones del problema en consideración.

Clasificación de reacciones por molecularidad tiene en cuenta cuántas moléculas están involucradas en una reacción elemental; Hay reacciones mono, bi y trimoleculares.

La forma de la ecuación cinética (dependencia de la velocidad de reacción de las concentraciones de los reactivos) permite la clasificación. según el orden de la reacción. El orden de reacción es la suma de los exponentes de las concentraciones de los reactivos en la ecuación cinética. Hay reacciones de primer, segundo, tercer orden y fraccionarios.

También se distinguen reacciones químicas. por efecto térmico. Cuando se producen reacciones exotérmicas, acompañadas de la liberación de calor ( q> 0), la entalpía del sistema de reacción disminuye ( ∆H < 0); при протекании эндотермических реакций, сопровождающихся поглощением теплоты (q< 0), hay un aumento en la entalpía del sistema de reacción ( ∆H> 0).

Para elegir el diseño de un reactor químico y los métodos para controlar el proceso, es fundamental composición de fases sistema de reacción.

Dependiendo de cuántas (una o varias) fases se formen los reactivos iniciales y los productos de reacción, las reacciones químicas se dividen en homofase y heterofase.

Las reacciones en las que los reactivos iniciales, los intermedios estables y los productos de reacción están todos dentro de la misma fase se denominan homofásicas.

Las reacciones en las que los reactivos iniciales, los intermedios estables y los productos de reacción forman más de una fase se denominan heterofásicas.

Dependiendo de zonas de flujo Las reacciones se dividen en reacciones homogéneas y heterogéneas.

Los conceptos de reacciones "homogéneas" y "heterogéneas" no coinciden con los conceptos de procesos "homofásicos" y "heterofásicos". La homogeneidad y heterogeneidad de una reacción refleja, hasta cierto punto, su mecanismo: si la reacción ocurre en la mayor parte de una sola fase o en la interfaz. La naturaleza homofásica y heterofásica del proceso solo nos permite juzgar la composición de fases de los participantes en la reacción.

En el caso de reacciones homogéneas, los reactivos y los productos están en la misma fase (líquida o gaseosa) y la reacción se desarrolla dentro del volumen de esta fase. Por ejemplo, la oxidación del óxido de nitrógeno con el oxígeno atmosférico en la producción de ácido nítrico es una reacción en fase gaseosa, y las reacciones de esterificación (producción de ésteres a partir de ácidos orgánicos y alcoholes) son en fase líquida.

Cuando ocurren reacciones heterogéneas, al menos uno de los reactivos o productos se encuentra en un estado de fase que difiere del estado de fase de los demás participantes, y la interfaz de fase debe tenerse en cuenta al analizarlo. Por ejemplo, la neutralización de un ácido con un álcali es un proceso homofásico homogéneo. La síntesis catalítica de amoníaco es un proceso heterogéneo homofásico. La oxidación de hidrocarburos en fase líquida por oxígeno gaseoso es un proceso heterofásico, pero la reacción química que se produce es homogénea. El apagado de cal CaO + H 2 O Ca (OH) 2, en el que los tres participantes en la reacción forman fases separadas y la reacción ocurre en la interfaz entre el agua y el óxido de calcio, es un proceso heterofásico heterogéneo.

Dependiendo de si se utilizan o no sustancias especiales (catalizadores) para cambiar la velocidad de reacción, se distinguen catalítico Y no catalítico reacciones y, en consecuencia, procesos tecnológicos químicos. La gran mayoría de reacciones químicas en las que se basan los procesos de ingeniería química industrial son reacciones catalíticas.