Līdz ķīmijas eksāmenam ir palicis pavisam nedaudz laika, bet neesi vēl sācis gatavoties? Nesaproti, kas jāzina, lai veiksmīgi nokārtotu? Tu esi īstajā vietnē. Zināšanu indikatori, kuriem piesaistīta vajadzīgā teorija, tematiskie uzdevumi, kā arī interesanti video un noderīgas saites – šo visu atradīsi ĶCE mājaslapā!
Daži sāļi maina vides pH vērtību. Indikatora krāsas maiņa un pH maiņa ir ķīmiskās reakcijas pazīme. Sāļu mijiedarbību ar ūdeni sauc par hidrolīzi.
Šķīdinot sāļus ūdenī, ir iespējama pozitīvo metāla jonu vai negatīvo skābes atlikumu iedarbība ar ūdens molekulām. Šīs iedarbības rezultātā var veidoties brīvi ūdeņražjoni vai brīvi hidroksīdjoni. Šādu procesu sauc par sāļu hidrolīzi.
Atkarībā no sāls sastāva, sāļu ūdens šķīdumiem ir atšķirīgas vides reakcijas.
Sāļu hidrolīze jeb sāļu mijiedarbība ar ūdeni var izraisīt vides skābuma izmaiņas, jo mainās H+ un OH− jonu attiecība ūdens šķīdumā.
Elektrolīze ir oksidēšanās – reducēšanās process, kas noris uz elektrodiem, ja caur elektrolīta šķīdumu vai kausējumu no ārēja strāvas avota plūst līdzstrāva.
Elektrometalurģijā metālu iegūšanai izmanto elektrolīzi. Elektrolīzes procesos par elektrolītiem lieto izejvielas, no kurām jāiegūst metāls. Visbiežāk tie ir sāļi (NaCl, MgCl2, ZnSO4), retāk sārmi (KOH) un oksīdi (Al2O3).Rūpnieciskos apstākļos elektrolīzi izdara iekārtās, ko sauc par elektrolīzeriem. To konstrukcija var būt dažāda, taču elektrolīzes iekārtu principiālā uzbūves shēma ir vienāda. Elektrolīzers sastāv no ķīmiski izturīga trauka jeb rezervuāra, kas piepildīts ar elektrolītu. Elektrolītā ir iegremdēti ar līdzstrāvas avotu savienoti elektrodi. Elektrodu, kas savienots ar līdzstrāvas avota negatīvo polu, sauc par katodu (K), bet anods (A) ir elektrods, kas ir pievienots strāvas avota pozitīvajam polam.
Ja elektrolīzes procesos izdalās arī gāzes, tad elektrolīzeros izveido katodtelpu un anodtelpu, kas nodrošina gāzu izolāciju un aizvadīšanu. To panāk ar puscaurlaidīgām starpsienām – membrānām, kā arī izveidojot speciālas konstrukcijas iekārtas.Elektrolīzes process ir atkarīgs no daudziem faktoriem – no metāla vietas elektroķīmisko spriegumu rindā, no skābju atlikuma sastāva, no elektrodu materiāla utt. Elektrolīzes procesos noteiktos apstākļos piedalās arī ūdens. Šādā gadījumā pie katoda var izdalīties ūdeņradis, bet pie anoda – skābeklis.
Katjoni
Katjonu reducēšanas spēja ūdens šķīdumos uz katoda atbilst secībai, kādā tie sakārtoti elektroķīmisko spriegumu rindā, tikai tā ir pretēja metālu oksidēšanās spējai: visaktīvāk reducējas neaktīvo metālu joni, bet visneaktīvāk – aktīvo metālu joni.
Li Rb K Cs Ba Sr Ca Na Mg Be Al Mn Cr Zn Fe Cd Co Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au
Metālu katjonus pēc to reducēšanās spējas ūdens šķīdumos iedala trijās grupās.
1. Neaktīvo metālu katjoni (Cu2+, Hg2+, Ag+, Pt2+, Au3+) Šo metālu sāļu ūdens šķīdumu elektrolīzes procesā uz katoda reducējas visi metāla katjoni, un tāpēc iegūtā metāla praktiskais iznākums ir aptuveni 100 %.
2. Vidēji aktīvo metālu katjoni (Mn2+, Zn2+, Cr3+, Fe2+, Cd2+, Co2+, Ni2+, Sn2+, Pb2+) Šo metālu sāļu ūdens šķīdumu elektrolīzes procesā uz katoda reducējas gan metālu katjoni, gan ūdens, un šādā gadījumā pie katoda izdalās metāls un ūdeņradis. Iegūtā metāla praktiskais iznākums ir mazāks par 100 %.
3. Aktīvo metālu katjoni (Li+, K+, Ba2+, Sr2+, Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+) Elektrolizējot šo metālu sālu ūdens šķīdumus, uz katoda reducējas ūdens, bet metāla praktiskais iznākums ir 0 %.
Anjoni
Anjonus pēc to spējas oksidēties uz anoda ūdens šķīdumos sakārto šādā rindā:
Vērojot anjonu rindu, var secināt, ka visaktīvāk oksidējas anjoni, kas nesatur skābekli (izņēmums ir fluorīdjoni). Pie anoda šie anjoni veido attiecīgos nemetālus.Ja šķīdumā ir skābekli saturoši anjoni vai fluorīdjoni, tad uz anoda oksidējas ūdens.
Elektrolīzes raksturīgākie piemēri
Nātrija sulfāta ūdens šķīduma elektrolīzes procesā sadalās ūdens, bet nātrija sulfāts paliek šķīdumā. Skābekli saturošo aktīvo metālu sāļu ūdens šķīdumu elektrolīzei nav praktiskas nozīmes.
4. Vidēji aktīvo metālu sāļu ūdens šķīdumu elektrolīze. Vidēji aktīvo metālu sāļu ūdens šķīdumu elektrolīzes laikā uz katoda vienlaikus reducējas arī ūdens. Tas pazemina metāla praktisko iznākumu.
Lai palielinātu metāla praktisko iznākumu, jāsamazina ūdeņraža izdalīšanās. To panāk, neitralizējot izdalījušos skābi. Neitrālā vidē uz katoda pārsvarā reducējas cinka katjoni, un process noris šādi:
2ZnSO4 + 2H2O → 2Zn + O2↑ + 2H2SO4
Sāļu šķīdumu elektrolīzi izmanto vidēji aktīvo metālu iegūšanā (Zn, Co, Cd), metālu rafinēšanā (Cu, Ag, Sn, Pb, Ni, Ti), pretkorozijas un dekoratīvo pārklājumu iegūšanā – galvanostēģijā (Cr, Ni, Cu, Ag).
5. Sāļu kausējumu elektrolīze.Sāļu kausējumu elektrolīzē iegūst vieglos, ķīmiski aktīvos metālus. Tie ir sārmu metāli un IIA grupas metāli. Kausējumu elektrolīzei visbiežāk izmanto hlorīdus. Nātrija hlorīda kausējuma elektrolīzes procesā iegūst nātriju un hloru. Katodtelpā izdalās nātrijs, bet anodtelpā – hlors:
Dažas vielas ūdenī šķīst ļoti labi, citas šķīst sliktāk vai nešķīst gandrīz nemaz. Ir vielas, kuras ūdenī sadalās.
Vielas šķīšanas kvantitatīvai raksturošanai lieto lielumu “šķīdība“. Šķīdība ir vielas masa gramos, kas noteiktā temperatūrā spēj izšķīst 100 gramos šķīdinātāja, veidojot piesātinātu šķīdumu. Vielu šķīdība ir atkarīga no temperatūras. To grafiski attēlo, izmantojot sāļu šķīdības līknes…
… un gāzu šķīdības līknes.
Pēc šķīdības līknes iespējams noteikt vielas šķīdību noteiktā temperatūrā. Izmantojot šķīdības līknes, var noteikt šķīduma veidu – piesātināts šķīdums, nepiesātināts šķīdums vai pārsātināts šķīdums.
Dispersā sistēmā viena viela, ko sauc par disperso fāzi, ir sīku daļiņu veidā izkliedēta citā vielā, ko sauc par dispersijas vidi. Katra no šīm vielām var būt jebkurā agregātstāvoklī.
Dispersās sistēmas var klasificēt arī pēc dispersās fāzes daļiņu lieluma.
Dispersās sistēmas iedalījums pēc dispersās fāzes sasmalcinājuma pakāpes
Rupjdispersajās sistēmās daļiņas iespējams saskatīt ar aci vai gaismas mikroskopā.
Tindala efekts
Koloidālie šķīdumi, tāpat kā īstie šķīdumi, ir dzidri, bet tā kā to daļiņas ir lielākas nekā īstajos šķīdumos, tās spēj izkliedēt gaismu. Šo spēju sauc par Tindala efektu. Tindala efekts dod iespēju atšķirt koloidālos šķīdumus no īstajiem šķīdumiem.
Sāļi
| Sāļi veidojas, ja karbonskābes karboksilgrupas ūdeņraža jonu aizvieto ar metāla jonu. |  |
Karbonskābju sāļiem biežāk lieto vēsturiskos nosaukumus. Veidojot sāļu nosaukumus pēc IUPAC nomenklatūras, to nosaukumi beidzas ar izskaņu –oāts.
Karbonskābju sāļu nosaukumi
Esteri.
Esteri ir karbonskābju atvasinājumi, kas veidojas esterificēšanās reakcijās, karbonskābēm reaģējot ar spirtiem.
Esteri plaši sastopami dabā. Ziediem augļiem un ogām aromātu galvenokārt piešķir dažādi esteri. Arī tauki un vaski ir esteri. Mūsu dienās daudzus aromātiskos esterus iegūst rūpnieciskajā sintēzē un izmanto pārtikas un parfimērijas rūpniecībā.
Esteru nosaukumus veido:
a) Triviālos nosaukumus
Karbonskābes triviālais nosaukums + spirta alkilgrupas nosaukums + vārds „esteris”
b) IUPAC nosaukumus
Atvasina no skābes nosaukuma ar izskaņu – oāts.
Esteru iegūšana laboratorijā.
Esteri rodas, skābēm reaģējot ar spirtiem paaugstinātā temperatūrā koncentrētas sērskābes klātbūtnē. Savukārt sārmainā vidē esteri hidrolizējas atpakaļ par spirtu un skābi. Tātad esteru iegūšana un hidrolīze ir apgriezenisks process.
Amīdi.
| Amīdi ir savienojumi, kuru molekulās karboksilgrupas hidroksilgrupa – OH ir aizvietota ar aminogrupu – NH2 |  |
Karbonskābju amīdiem ir nozīme ārstniecības vielu (sulfamīdpreparātu) un sintētisko šķiedru (poliamīdu) ražošanā.
Halogēnkarbonskābes – ūdeņraža atoms karbonskābju ogļūdeņraža atlikumā aizvietots ar halogēna atomu.
Hidroksikarbonskābes – ūdeņraža atoms karbonskābju ogļūdeņraža atlikumā aizvietots ar hidroksilgrupu.
2 – hidroksipropānskābe (pienskābe).
Hidroksiskābes ir izplatītas dabā. Svarīgākās no tām ir pienskābe, vīnskābe un citronskābe.
Dabā sastopama arī salicilskābe – kumelīšu un vīgriežu ziedos. No salicilskābe siegūst pretsāpju un temperatūru pazeminošu ārstniecības vielu – aspirīnu.
Aminoskābes – aizvietotas karbonskābes, kuru molekulās ogļūdeņraža atlikumā viens vai vairāki ūdeņraža atomi aizvietoti ar aminogrupu.
Aminoskābju –COOH grupai ir skābas īpašības, -NH2 grupai bāziskas īpašības
• Ja aminoskābes molekulā karboksilgrupu skaits ir lielāks par aminogrupu skaitu, tad aminoskābes ūdensšķīduma vide ir skāba,
• ja aminogrupu skaits ir lielāks par karboksilgrupu skaitu –bāziska vide,
• ja aminogrupu un karboksilgrupu skaits ir vienāds – neitrāla.
Šķīstot ūdenī, aminoskābes veido bipolārus jonus
Tāpēc aminoskābes reaģē gan ar skābēm, gan bāzēm, veidojot sāļus.
1. NH2CH2CH2COOH + NaOH → NH2CH2CH2COONa + H2O
2. NH2CH2COOH + HCl → [NH3CH2CH2COOH]Cl
Aminoskābju savstarpējās reakcijās veidojas peptīdi:
Ar stiprām bāzēm alkanoli veido sāļus – alkoholātus. Šajā reakcijā tie reaģē kā skābes. Alkanoliem skābes īpašības izteiktas ļoti vāji. Tomēr līdzīgi ūdenim etanols reaģē ar nātriju, veidojas nātrija etilāts un izdalās ūdeņradis:
Pieaugot alkanolu molekulmasai, to skābes īpašības vēl samazinās un augstākie alkanoli nereaģē pat ar kāliju.
Alkanoliem reaģējot ar halogēnūdeņražiem, rodas halogēnalkāni:
3. Dehidratācija (atšķelšanas reakcija)
No etanola var iegūt etēnu. Paaugstinātā temperatūrā koncentrētas sērskābes klātienē no etanola molekulas atšķeļas ūdens. Veidojas C=C divkāršā saite un rodas etēns:
Ja reakcijas maisījuma temperatūra ir zemāka par 140 °C, tad ūdens atšķelšanās notiek citādi: no katrām divām etanola molekulām atšķeļas viena ūdens molekula un veidojas dietilēteris CH3–CH2–O–CH2–CH3.
Pirmējie alkanoli oksidējas līdz alkanāliem (aldehīdiem), kuri savukārt ļoti viegli oksidējas tālāk līdz karbonskābēm:
Uzmanīgi oksidējot, var izdalīt oksidēšanās starpproduktu – alkanālu. Reakcijas gaitā to atdestilē, tā pasargājot no tālākas oksidēšanās. Par oksidētāju visbiežāk lieto kālija dihromāta un sērskābes maisījumu. Oksidējot etanolu, var iegūt etanālu (acetaldehīdu):
Reakcijas gaitā var labi novērot dihromātjonu (Cr2O72-) oranžās krāsas izzušanu un zilganzaļās hroma(III) jonu (Cr3+) krāsas rašanos. Pēc šīs krāsas maiņas var pierādīt pat ļoti niecīgus alkanola daudzumus. Agrāk šo reakciju izmantoja, lai noteiktu alkohola līmeni autobraucējiem.
Metāli ir tādu elementu veidotās vienkāršās vielas vai to sakausējumi, kuriem piemīt metāliskas īpašības (salīdzinoši laba siltumvadītspēja un elektrovadītspēja, metālisks spīdums, plastiskums u.c.).Lielākā daļa metālu brīvā veidā nav stabili un oksidējas (korodē), veidojot stabilākus savienojumus.
Nemetāli ir ķīmiskie elementi, kuriem vienkāršas vielas veidā nepiemīt metālu īpašības, vai arī piemīt tikai dažas no tām. Nemetāliem parasti ir vāja siltumvadītspēja un vāja elektrovadītspēja.
Par bāzēm sauc saliktas vielas, kuras sastāv no metāla, kas sasaistīts ar vienu vai ar vairākām hidroksīdgrupām.
NaOH – nātrija hidroksīds KOH – kālija hidroksīds Fe(OH)2 – Dzelzs (II) hidroksīds
Par skābēm sauc saliktas vielas, kuras sastāv no ūdeņraža, kas spēj aizvietoties ar metāliem un skābes atlikumu.
HCl – sālsskābe, ūdeņraža hlorīda jeb hlorūdeņraža šķīdums ūdenī HNO3 – slāpekļskābe H2SO4- sērskābe H3PO4 – fosforskābe
Par sāļiem sauc savienojumus, kas sastāv no metāla un skābes atlikuma. Tie veidojas, reaģējot skābei ar bāzi.
NaCl- nātrija hlorīds CaCO3 – kalcija karbonāts NaHCO3 – nātrija hidrogēnkarbonāts
Par oksīdiem sauc saliktas vielas, kas sastāv no diviem ķīmiskajiem elementiem, pie tam viens no šiem elementiem ir skābeklis.
H2O – ūdeņraža oksīds jeb ūdens SiO2- silīcija oksīds Al2O3- alumīnija oksīds
Organiskos savienojumus, kas sastāv no elementiem C un H, sauc par ogļūdeņražiem.
Ogļūdeņražus, kuru molekulās starp C atomiem ir tikai vienkāršās saites, sauc par piesātinātiem ogļūdeņražiem jeb alkāniem.
Ogļūdeņražus, kuru molekulās starp C atomiem ir tikai divkāršās un trīskāršās saites, sauc par nepiesātinātiem ogļūdeņražiem.
Alkēnu molekulās ir divkāršā saite.
Alkadiēnu molekulās ir divas divkāršās saites.
Alkīnu molekulās ir trīskāršā saite.
Arēni jeb aromātiskie ogļūdeņraži ir vielas molekulas, kurās ir viens vai vairāki benzola gredzeni.
Ogļūdeņražu hidroksilatvasinājumus iedala spirtos un fenolos.
Spirtu un fenolu funkcionālā grupa ir hidroksilgrupa – OH.
Ogļūdeņražu karbonilatvasinājumi ir organiski savienojumi, kuru molekulās ir karbonilgrupa 
Karbonilsavienojumi ir aldehīdi un ketoni.
Karbonskābes ir ogļūdeņražu atvasinājumi, kuru molekulās ogļūdeņraža atlikums saistīts ar karboksilgrupu.
Karbonskābju vispārīgā formula.
 |  |
Ja aizvietotājs atrodas karboksilgrupā, tad šos savienojumus sauc par karbonskābju funkcionālajiem atvasinājumiem.
Karbonskābes, kuru molekulu ogļūdeņraža atlikumā kāds no ūdeņraža atomiem aizvietots ar cita elementa atomu vai atomu grupu, sauc par aizvietotām karbonskābēm.
Gatavošanās ķīmijas eksāmenam 