Основные классы неорганических соединений. Классификация неорганических соединений и их свойства Неорганические вещества и их классификация

Для элементов, входящих в периодическую систему (ПС) элементов Д.И. Менделеева разрешено использовать следующие групповые названия, отражающие, как правило, общие свойства элементов и простых веществ. Для элементов главных подгрупп в короткопериодном варианте ПС

или 1-2 и 13-18 групп в длиннопериодном (современном) варианте ПС

  • щелочные металлы (1-ая или IА группа): (H), Li, Na, K, Rb, Cs, Fr;
  • щелочноземельные (кроме Mg) металлы (2-ая или IIАг руппа): Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra;
  • элементы подгруппы бора (13-ая или IIIA группа), металлы (корме бора), не имеют специального названия: B, Al, Ga, In,Ti;
  • элементы подгруппы углерода (14-ая или IVA группа) или кристаллогены : C, Si, Ge, Sn, Pb;
  • элементы подгруппы азота (15-ая или VА группа), устаревшее название пникогены и его производное – пниктиды : N, P, As, Sb, Bi;
  • элементы подгруппы кислорода (16 или VIА группа) или халькогены ,
  • галогены (17-ая или VIIА группа),
  • благородные или инертные газы (18-ая или VIIIА группа)

Для элементов побочных подгрупп :

  • лантаноиды (La – Lu),
  • актиноиды (Ac – Lr) (названия лантаниды и актиниды использовать не рекомендовано);
  • редкоземельные металлы (3-я или IIIВ группа, кроме актиноидов);
  • семейство железа (Fe, Co, Ni);
  • семейство платины или платиновые металлы (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt);
  • благородные металлы (Au, Ag + платиновые: Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt)
  • переходные элементы (d и f-элементы, то есть все элементы побочных подгрупп).

Простые вещества называют, как правило, так же, как и соответствующие элементы. Свои собственные названия имеют только аллотропные модификации углерода (алмаз, графит, карбин, фуллерены) и вторая модификация кислорода (озон). При названиях аллотропных модификаций остальных элементов обычно указывают ее краткую физическую характеристику (белый, красный, черный фосфор, кристаллическая и пластическая сера, серое и белое олово и т. д.).

Элементы кислород, азот, углерод и сера в соединениях с металлами или с менее электроотрицательными неметаллами могут образовывать анионы не только в характерных для них отрицательных степенях окисления ($O^{2-}, S^{2-}, N^{3-}, C^{4-}$, но и ионы, в которых степени окисления элемента зависят от количества атомов в "мостиковых" структурах. Степень окисления углерода в органических соединениях определяется специальными способами (см. тему "Определение степени окисления углерода"). Так, например, элемент кислород может образовывать перекисные и надперекисные ионы, в которых атомы кислорода образуют "кислородные мостики" -O-O- или -O-O-O-. Такие анионы имеют собственные названия: $(O_2)^{2-}$ - пероксид; $(О_2)^-$ - надпероксид; $(О_3)^-$ - озонид; $(N_3)^-$ - азид; $(С_2)^{2-}$ - ацетиленид; $(S_2)^{2-}$ - дисульфид; $(Sn)^{2-}$ - полисульфид.

Названия некоторых стабильных анионов, состоящих из атомов более чем одного элемента, традиционно также имеют окончания -ид: $(OH)^-$ - гидроксид; $(CN)^-$ - цианид; $(CN_2)^{2-}$ - цианамид; $(NH_2)^-$ - амид; $(NH)^{2-}$ - имид; $(SCN)^-$ - роданид.

КЛАССИФИКАЦИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Общие принципы классификации неорганических веществ представлены на схеме. Исходя из данной классификации, все неорганические вещества могут быть подразделены на простые и сложные.

Определение

Простые вещества состоят из атомов одинаковых элементов и подразделяются на металлы, неметаллы и инертные газы.

Сложные вещества состоят из атомов разных элементов, химически связанных друг с другом.

В свою очередь, на основании общности свойств, сложные неорганические вещества можно условно разделить на четыре основных класса: бинарные соединения, оксиды, гидроксиды,соли.

Классификация и номенклатура бинарных соединений подробно рассмотрена в теме "Бинарные соединения".

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ СВОЙСТВ ОКСИДОВ

Определение

Оксидами называются бинарные химические соединения, состоящие из элементов металлов или неметаллов и кислорода. Или, другими словами, оксиды - это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород.

Классификация оксидов основывается на химических свойствах соединений, обусловленных химическим строением (то есть типом образующихся связей и типом кристаллической решетки, строением и электронными характеристиками элементов).

По физическим свойствам оксиды различаются агрегатным состоянием , температурами плавления и кипения, цветом, запахом, растворимостью в воде.

По агрегатному состоянию оксиды бывают:

  • твердыми (все оксиды металлов, оксид кремния, оксид фосфора),
  • жидкими (вода $H_2O$),
  • газообразными (практически все остальные оксиды неметаллов).

По химическим свойствам оксиды делятся на несолеобразующие и солеобразующие.

Определение

Солеобразующими являются оксиды, способные образовывать гидроксиды при соединении с водой.

Последние, в свою очередь могут проявлять свойства кислот, оснований или обладать амфотерными свойствами. Поэтому солеобразующие оксиды принято разделять на основные, кислотные и амфотерные.

КЛАССИФИКАЦИЯ кислот и оснований

Из начального курса химии вам знакомо следующее определение кислот и оснований:

Определение

Кислоты - это сложные вещества, состоящие из атомов водорода, способных замещаться на атомы металла, и кислотных остатков. Общая формула кислот: $H_x(Ac)^{-n}$, где Ac - кислотный остаток (acid - англ. кислота), х - число атомов водорода, n - степень окисления кислотного остатка. В кислотах x=n.

Определение

Основания (гидроксиды) - это сложные вещества, состоящие из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп (-OH). Общая формула оснований: $M^{+n}(OH)_x$, где n - степень окисления металла, х - число гидроксильных групп. n=x.

Следует отметить, что и основания и кислоты относятся к классу гидроксидов, так как содержат гидроксогруппы (-ОН). Поэтому кислоты также называют кислотными гидроксидами, а основания - основными гидроксидами.

Кислотно-основные взаимодействия чрезвычайно распространены в природе и находят широкое применение в научной и производственной практике. Теория кислот и оснований - совокупность фундаментальных физико-химических представлений, описывающих природу и свойства кислот и оснований. Кроме привычного определения 8-го класса существуют другие теории:

Теория Содержание Примеры
Теория электролиической диссоциации Аррениуса

Кислоты - это вещества, образующие в водном растворе ионы - гидратированные катионы водорода $H^+$ (ионы гидроксония $H_3O$) и анионы кислотного остатка, или другими словами, это электролиты, диссоциирующие на катионы водорода и анионы кислотного остатка.

Основания - сложные вещества-электролиты, диссоциирующие с образованием гидроксид-иона и катиона металла.

$NaOH \Leftrightarrow Na^+ + OH^-$ основание

$HNO_3 \Leftrightarrow H^+ + NO_3^-$ кислота

Протолитическая теория Бренстеда

Кислоты - это сложные вещества, которые в результате гетеролитического разрыва отдают частицу с положительным зарядом - протон водорода (кислота Бренстэда)

Основание - это химическое соединение, способное образовывать ковалентную связь с протоном (основание Брёнстеда)

$HCl + NH_3 = NH_4^+ + Cl^-$

к-та осн. к-та осн.

Теория Льюиса

Кислота - молекула либо ион, имеющее вакантные электронные орбитали, являющееся акцептором электронной пары (кислота Льюиса)

Основание - это химическое соединение, способное образовывать ковалентную связь с вакантной орбиталью другого химического соединения

Более подробно эта тема изложена в разделе "Современные понятия о строении и свойствах кислот и оснований".

Классификация кислот

проводится по следующим формальным признакам:

1. по основности, то есть количеству атомов водорода: одно- ($HCl$), двух- ($H_2S$) и трехосновные ($H_3PO_4$);

2. по наличию атомов кислорода : кислородсодержащие ($H_2CO_3$) и бескислородные (HCL);

3. по силе, то есть степени диссоциации: сильные ($HCl, HNO_3, H_2SO_4, HClO_4$ и др.), слабые ($H_2S, H_2CO_3, CH_3COOH$ и др.)

4. по устойчивости: у стойчивые ($H_2SO_4$); неустойчивые ($H_2CO_3$).

5. по принадлежности к классам химических соединений: неорганические (HBr); органические ($HCOOH,CH_3COOH$);

6. по летучести : летучие ($HNO_3,H_2S, HCl$); нелетучие ($H_2SO_4$);

7. по растворимости в воде : растворимые ($H_2SO_4$); нерастворимые ($H_2SiO_3$);

Классификация оснований

проводится по следующим формальным признакам: :

1. по кислотности (количеству гидроксильных групп): однокислотные (NaOH), двукислотные ($Ca(OH)_2$), тркхкислотные ($Al(OH)_3$)

2. по растворимости : щелочи или растворимые основания ($KOH, NaOH$), нерастворимые ($Mg(OH)_2, Cu(OH)_2$)

3. по силе (степени диссоциации): сильные (NaOH), слабые ($Cu(OH)_2$)

** Не следует путать силу основания и его растворимость. Например, гидроксид кальция – сильное основание, хотя его растворимость в воде не велика. В данном случае сильным основанием (щелочью) считают ту часть гидроксида кальция, которая растворена в воде.

АМФОТЕРНЫЕ ГИДРОКСИДЫ

Определение

Амфотерные гидроксиды - это сложные вещества, которые проявляют и свойства кислот, и свойства оснований.

Формулу амфотерных гидроксидов можно записать и в виде кислоты и в виде основания, например: гидроксид алюминия можно записать в форме основания как $Al(OH)_3$. Если сосчитать общее количество атомов водорода и кислорода, то можно записать: $H_3ALO_3$ или простейшую формулу - $HAlO_2$.

Амфотерные оксиды и гидроксиды образуются амфотерными элементами. Запомните! Амфотерные свойства проявляют элементы-металлоиды: Al, Zn, В, Be, Fe(III), Cr (III) и некоторые другие переходные элементы, имеющие различные степени окисления и расположенные на диагонали амфотерности в ПС (см. тему "Периодическая система, как условная запись периодического закона"). Металлы А‑групп, образующие диагональ амфотерности в Периодической системе Be‑Al‑Ge‑Sb‑Po, а также примыкающие к ним металлы (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) не проявляют типично металлических свойств.

Проявление двойственности (амфотерности) свойств, одновременно металлических (основных) и неметаллических, обусловлено характером химической связи.

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ СВОЙСТВ СОЛЕЙ

Определение солей, также как и определение кислот и оснований имеет несколько вариантов. В школьном курсе 8-ого класса определение солей следующее:

Определение

Соли - это сложные вещества, состоящие из катионов металла (иона аммония) и анионов кислотных остатков. Общая формула солей: $M^{+n}_xAc^{m-}_y$, где n, m - степени окисления металла и кислотного остатка, x, y - количество атомов металла и кислотного остатка соответственно. m=x и n=y

Такое определение относится к средним солям, которые образуются в результате реакции нейтрализации между кислотой и основанием, то есть могут быть получены при взаимодействии кислот и оснований с выделением воды. Поэтому более точное определение средних солей:

Определение

Средние соли - это продукты полного замещения атомов водорода в молекуле кислоты атомами металла, или полного замещения гидроксогрупп в молекуле основания - кислотными остатками.

С точки зрения теории электролитической диссоциации (ТЭД):

Соли - это сложные вещества, которые в водных растворах диссоциируют на катионы металлов и анионы кислотных остатков.

Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) определяет соли, как химические соединения, состоящие из катионов и анионов.

Таким образом классификацию солей можно проводить:

1. по растворимости : растворимые, малорастворимые и нерастворимые (определить к какой группе относится соль можно по таблице растворимости)

2. по степени замещения ионов водорода и гидроксильных групп : средние, кислые, основные, двойные, смешанные. Более подробно тема рассмотрена в разделе "Классификация и номенклатура солей".

В таблице приведены примеры и определения кислых и основных солей.

средние кислые основные двойные
Продукт полного замещения водорода кислоты на металл Продукт неполного замещения водорода кислоты на металл (известны только для многоосновных кислот) Продукт неполного замещения гидроксильных групп основания на кислотный остаток (известны только для многокислотных оснований) Продукт полного замещения атомов водорода двух- или многоосновной кислоты двумя различными металлами

Na$_2$SO$_4$ сульфат натрия CuCl$_2$ хлорид меди(II)

$Ca_3(PO_4)_2$ ортофосфат кальция

гидросульфат натрия

CaHPO$_4$ гидроортофосфат кальция

Ca(H$_2$PO$_4$)$_2$ дигидроортофосфат кальция

гидроксохлорид меди (II)

Ca$_5$(PO$_4$)$_3$(OH) гидроксоортофосфат кальция

$NaKCO_3$ карбонат калия-натрия

сульфат алюминия-калия

Отдельный большой класс составляют комплексные соли , которые относятся к комплексным соединениям.

Определение

Комплексные соединения или координационные соединения - частицы (нейтральные молекулы или ионы), которые образуются в результате присоединения к данному иону (или атому), называемому комплексообразователем, нейтральных молекул или других ионов, называемых лигандами .

Внутренняя сфера комплексного соединения - центральный атом со связанными с ним лигандами, то есть, собственно, комплексная частица.

Внешняя сфера комплексного соединения - остальные частицы, связанные с комплексной частицей ионной или межмолекулярными связями, включая водородные.

Например, рассмотрим строение комплексной соли $K_3$ - гексацианоферрат (III) калия.

Внутренняя сфера образована ионом железа (III), поэтому это - комплексообразователь, имеющий степень окисления +3. Вокруг этого иона скоординировано шесть ионов $CN^-$. Это лиганды, кординационное число равно шести. Общий заряд внутренней сферы равен: (+3)+ (-1)х6=(-3).

Внешняя сфера образована катионами калия $K^+$. В соответствии с зарядом внутренней сферы, равному (-3), во внешней сфере должно находится 3 иона калия.

Комплексные соли, имеющие внешнюю сферу, в водном растворе полностью диссоциируют на комплексный малодиссоцирующий катион или анион.

Комплексные соединения без внешней сферы в воде нерастворимы (например, карбонилы металлов).

  • 4. Элементы теории и вопросы для самопроверки по темам курса. Предисловие
  • 1. Химические формулы. Валентность
  • 2. Номенклатура
  • 3. Классификация неорганических соединений
  • Гидроксиды
  • 4. Структурные формулы
  • Тема 1. Атомно-молекулярное учение
  • 1.2. Газовые законы
  • 1.3. Определение молекулярных масс веществ
  • 1.4. Эквивалент. Эквивалентные массы.
  • Тема 1. Атомно-молекулярное учение и стехиометрия
  • Тема 2. Строение атома
  • 2.1. Корпускулярно-волновое описание движения электрона в атоме
  • 2.2 Волновая теория строения атома.
  • 2.3. Квантовые числа
  • 2.5. Периодическая система и изменение свойств элементов
  • 1) При заполнении уровня и подуровня устойчивость электронной конфигурации возрастает и
  • 2) Особой устойчивостью обладают заполненные (s2, p6, d10, f14) и наполовину заполненные (p3, d5, f7) конфигурации.
  • Тема 2. Строение атома
  • Тема 3. Химическая связь
  • 3.1. Метод валентных связей (вс)
  • Приведённым схемам вс соответствуют структурные формулы (сф) (рис. 3.3), на которых связывающие электронные пары изображают чёрточками (валентная черта), а несвязывающие электроны – точками.
  • 3.2. Метод молекулярных орбиталей (мо)
  • 3.3. Теории металлической связи
  • 3.4. Межмолекулярные взаимодействия
  • 3.5. Кристаллические решетки
  • Тема 3. Химическая связь
  • 3.6. Комплексные соединения
  • 3.6.1. Определения, составные части и классификация
  • 3.6.2. Равновесие в растворах комплексных соединений
  • 3.6.3. Изомерия комплексных соединений
  • 3.6.4. Химическая связь в комплексных соединениях
  • Тема 4. Элементы термодинамики
  • 4.1. Основные понятия и определения
  • 4.2. Тепловые эффекты химических реакций
  • 4.2.2. Термохимические расчеты.
  • 4.3. Направление химических реакций
  • 4.3.1. Энтропия
  • 4.3.2 Энтальпийный и энтропийный факторы.
  • Тема 4. Химическая термодинамика
  • Тема 5. Химическое равновесие
  • 5.1. Химическое равновесие
  • 5.2. Константа равновесия
  • Например, для обратимой реакции
  • 5.3. Свободная энергия и константа равновесия
  • 5.4. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье
  • Напоминаем, что в выражение константы равновесия гетерогенной реакции входят только концентрации газообразных веществ, так как концентрации твердых веществ остаются, как правило, постоянными.
  • Тема 5. Химическое равновесие
  • Тема 6. Химическая кинетика
  • 6.1. Основные понятия и представления
  • 6.2. Зависимость скорости химической реакции
  • 6.3. Зависимость скорости от температуры
  • 6.4. Катализ
  • Тема 6. Химическая кинетика
  • Тема 7. Концентрация растворов
  • 7.1. Способы выражения концентрации растворов
  • Тема 7. Концентрация растворов
  • Тема8. Растворы
  • 8.1. Свойства разбавленных растворов неэлектролитов
  • 8.2. Растворы электролитов
  • 8.2.1. Диссоциация кислот, оснований и солей
  • 8.2.2. Свойства разбавленных растворов электролитов
  • 8.2.3. Ионные реакции
  • 8.2.4. Электролитическая диссоциация воды.
  • 8.2.5. Гидролиз солей
  • Тема 8. Свойства растворов
  • Реакции в растворах электролитов
  • Тема 9. Окислительно-восстановительные реакции
  • 9.1. Уравнивание овр
  • 9.2. Типы окислительно-восстановительных реакций
  • 9.3. Эквиваленты окислителя и восстановителя
  • Тема 9. Окислительно-восстановительные реакции
  • Тема 10 .Электрохимические процессы
  • 10.2. Электролиз
  • 10.3. Количественные законы электролиза
  • 2. При прохождении одного и того же количества электричества через раствор или расплав электролита массы (объемы) веществ, выделившихся на электродах, прямо пропорциональны их химическим эквивалентам.
  • 10.4. Коррозия металлов
  • Тема 10. Электрохимические процессы
  • Контрольные задания
  • 1. Закон эквивалентов. Газовые законы
  • 2. Строение атома
  • Периодическое изменение свойств элементов
  • 3. Химическая связь
  • 4. Энергетика химических реакций
  • Свободная энергия, энтропия. Направление химических реакций
  • Химическое равновесие. Смещение химического равновесия
  • 6. Химическая кинетика
  • 7. Концентрация растворов
  • 8. Свойства разбавленных растворов неэлектролитов
  • Обменные реакции в растворах электролитов
  • Гидролиз солей
  • 9. Окислительно-восстановительные реакции
  • 10. Электрохимические процессы
  • Электролиз
  • Коррозия металлов
  • Комплексные соединения
  • Жесткость воды
  • Химия элементов
  • 1. Цели и задачи учебной дисциплины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
  • Тема 2. Строение атома. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .37
  • Тема 3. Химическая связь. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
  • Тема 4. Элементы термодинамики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
  • Тема 5. Химическое равновесие. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 89
  • Тема 6. Химическая кинетика. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .97
  • Тема 7. Концентрация растворов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 104
  • Тема8. Растворы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .108
  • Тема 9. Окислительно-восстановительные реакции. . . . .126
  • Тема 10. Электрохимические процессы. . . . . .. . . . . . . . . . . . . .132
  • 3. Классификация неорганических соединений

    При классификации необходимо строго придерживаться признаков, по которым она проводится. Простейшим признаком является состав – атомный или элементный. По атомному составу можно выделить одно-, двух- и т.д. атомные (Не; N 2 и СО; О 3 и NO 2 и т.д., соответственно). То же по элементному составу: одноэлементные (Не, N 2); двухэлементные (СО, СО 2) и т.д.. Кроме того – по названию (виду) одного из элементов или радикалов, входящих в состав ряда соединений: оксиды, сульфиды, гидроксиды, сульфаты и т.д.

    По функциональным признакам неорганические соединения подразделяются на классы в зависимости от характерных функций, выполняемых ими в химических ре акциях. Например, широко используется кислотно-основная классификация, связанная с теорией кислот и оснований Аррениуса. В этой теории кислотой называют вещество, которое при диссоциации в воде образует ионы Н + и анионы, основанием – вещество, образующее при этом ионы ОН – и катионы, при взаимодействии кислоты и основания образуется соль и вода. Таким образом, в соответствии с этой теорией выделяют три группы веществ.

    В соответствии с этой же теорией любые сложные вещества могут обладать кислотными, основными или амфотерными свойствами.

    Кислотные свойства проявляет вещество, если оно при растворении в воде образует кислоту, а в реакциях с другими веществами отдаёт Н + , образует анион и присоединяет катион.

    Основные свойства – противоположны кислотным.

    Амфотерность – проявление противоположных свойств одним и тем же веществом (в данном случае и кислотных, и основных).

    В качестве примеров приведём классификации оксидов, гидроксидов и фторидов по этому признаку.

    Сложные вещества

    (неорганические)

    Оксиды Основания Кислоты Соли

    Оксиды - это сложные вещества, в состав которых входят атомы кислорода и какого-либо другого элемента (Э Х О Y ). Степень окисления кислорода в оксидах равна - 2. Например, Fe 2 O 3 - оксид железа (Ш); CгO - оксид хрома (II) или оксид хрома (+2).

    По химическим свойствам оксиды различают:

    ОКСИДЫ

    основные амфотерные кислотные

    образуются металлами Al 2 O 3 ,BeO,ZnO,PbO, образуются неметалла-

    (MgO;CrO;CuOи др)Cr 2 O 3 ,SnO,SnO 2 ,GeO, ми и металлами в

    в степ. окисл. +1, +2GeO 2 ,Sb 2 O 3 ,MnO 2 и др. высш. степ. окисления.

    (CO 2 ;P 2 O 5 ;Mn 2 O 7 .)

    Основными оксидами называются такие, которые при взаимодействии с кислотами образуют катион в составе соли и воду. Соединения этих оксидов с водой относят к классу оснований (например, оксиду Na 2 O соответствует основание NaOH).

    Кислотными оксидами называются такие, которые при взаимодействии с основаниями образуют анион в составе соли и воду. Соединения этих оксидов с водой относят к классу кислот (например, оксиду P 2 O 5 соответствует кислота H 3 PO 4 , а оксиду Cl 2 O 7 - кислота HClO 4).

    К амфотерным оксидам относятся такие, которые взаимодействуют с растворами кислот и оснований с образованием соли и воды. Соединения этих оксидов с водой – гидроксиды – могут иметь как кислотные, так и основные свойства (например, амфотерному оксиду ZnO соответствует основание Zn(OH) 2 и кислота H 2 ZnO 2 – изменением порядка записи атомов в формуле часто подчеркивают функцию соединения).

    При взаимодействии кислотных и основных оксидов между собой образуется соль, катион которой принадлежит основному, а анион – кислотному оксиду.

    Таким образом, характерной особенностью оксидов является способность их к образованию солей. Поэтому такие оксиды относятся к солеобразующим. Наряду с солеобразующими существуют и несолеобразующие, или безразличные, оксиды, которые не образуют кислот и солей. Примером могут служить CO, N 2 O, NO, . SiO .

    Если элемент образует оксиды в нескольких степенях окисления , то амфотерные оксиды разделяют основные и кислотные так, что оксиды, соответствующие низшим степеням окисления являются основными, а высшим - кислотными .

    Например, марганец образует оксиды:

    2 +3 +4 +6 +7

    MnO Mn 2 O 3 MnO 2 MnO 3 Mn 2 O 7

    основные оксиды амфотерный кислотные оксиды

    Для хрома характерны степени окисления: +2, +3 и +6.

    Оксиды CrO Cr 2 O 3 CrO 3

    основной амфотерный кислотный

    Химические свойства оксидов

    основные кислотные

    1. Основные оксиды взаимодействуют 1. Кислотные оксиды взаимодействуют

    с кислотами с образованием соли и воды: с растворимыми основаниями (щелочами)

    CuO+H 2 SO 4 =CuSO 4 +H 2 O.cобразованием соли и воды:

    CO 2 + 2NaOH=Na 2 CO 3 +H 2 O.

    2.Оксиды активных металлов взаимо- 2 Кислотные оксиды взаимодействуют

    действуют с водой с образованием водой с образованием кислоты:

    щелочи: Li 2 O + H 2 O = 2LiOH. P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4 .

    3. Основные и кислотные оксиды взаимодействуют между собой

    с образованием соли: CaO + CO 2 = CaCO 3 .

    амфотерные

    Амфотерные оксиды взаимодействуют как с кислотами, так и с основаниями с образованием соли и воды:

    ZnO+ 2HCl=ZnCl 2 +H 2 O;

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

    или ZnO + 2NaOH + H 2 O = Na 2 .

    По отношению к растворению в воде оксиды (и многие другие вещества) подразделяют на растворимые и нерастворимые. Растворимые оксиды и другие вещества, образующие кислоты, называются ангидридами соответствующих кислот (SO 3 - ангидрид серной кислоты Н 2 SO 4 ; Cl 2 О 7 - ангидрид НСlO 4).

    Пример 7. Какие из перечисленных ниже элементов образуют кислотные оксиды:

    Na,Zn,Ba,Ti,B? Составьте формулы этих оксидов.

    Решение. Из перечисленных элементовNa,Baявляются типичными металлами, поэтому образуют основные оксиды-Na 2 O,BaO;

    Znобразует амфотерный оксид формула которого-ZnO;

    Бор относится к неметаллам, следовательно, его оксид B 2 O 3 является кислотным.

    Титан относится к переходным металлам и может проявлять степени окисления +2 и +4, следовательно, в высшей степени окисления +4 титан образует кислотный оксид TiO 2 .

    Пример 8. Для указанных оксидов укажите их характер и напишите формулы соответствующих гидроксидов:CaO,V 2 O 5 ,PbO,Li 2 O.

    Решение. СаО-оксид кальция-образован металлом, поэтому имеет основной характер, следовательно, соответствующий ему гидроксид-Са(ОН) 2 ;

    V 2 O 5 -оксид ванадия (V)-образован переходным металлом в высшей степени окисления, поэтому является кислотным оксидом (ангидридом). Соответствующий гидроксид-ванадиевая кислота-HVO 3 ;

    PbO-оксид свинца-является амфотерным оксидом, поэтому ему соответствует как кислотаH 2 PbO 2 ; так и основание-Pb(OH) 2 .

    Li 2 O– оксид лития-является основным оксидом, так как образован металлом и ему соответствует основаниеLiOH.

    Пример 9. Приведите три примера реакций между оксидом элемента 2-го периода и оксидом элемента 4-го периода.

    Решение. Чтобы прошло взаимодействие между двумя оксидами надо, чтобы один из оксидов был основным (или амфотерным) , а другой-кислотным (или амфотерным). Во втором периодеLi 2 O-основной оксид, ВеО-амфотерный, СО 2 иN 2 O 5 -кислотные. В четвертом периоде К 2 О, СаО,FeO-основные, Сr 2 O 3 -амфотерный,As 2 O 5 ,CrO 3 ,SeO 3 -кислотные оксиды. Уравнения:

    СО 2 + К 2 О = К 2 СО 3 ; ВеО + СаО = СаВеО 2 ; 3N 2 O 5 + Сr 2 O 3 = 2Сr(NO 3) 3 .

    Гидроксиды - сложные вещества, в состав которых входят одна или несколько гидроксильных групп – Э(ОН) n , ЭО m (OH) n и др.. Такая форма записи применяется, если хотят подчеркнуть основные свойства гидроксида (NaOH, AlO(OH), SO 2 (OH) 2). Если нужно подчеркнуть кислотные свойства, то формулу записывают в другом порядке – Н n ЭО m (HAlO 2 , H 2 SO 4). Амфотерные основания называют амфолитами.

    "

    Во-первых, все неорганические вещества делятся на простые и сложные. Простые вещества - это вещества, состоящие из атомов одного химического элемента. Иными словами, это форма существования элементов в свободном виде. Все остальные вещества являются сложными.

    Простые:

    1) Неметаллы: H 2 , O 2 , O 3 , N 2 , F 2 , He и др. Всего в периодической таблице химических элементов присутствуют 22 неметалла. В обычных условиях они могут быть в твердом состоянии (I 2), жидком (Br 2) или газообразном (H 2 , O 2 , F 2 , Cl 2 и другие).
    2) Металлы: Na, Ag, Fe, Be и другие. Единственным жидким металлом является ртуть (Hg).

    Сложные:

    1) Оксиды - соединения, состоящие из двух элементов, один из которых кислород в степени окисления -2.

    • Основные
      Оксиды металлов в степени окисления +1 и +2 за исключением ZnO, BeO, PbO, SnO:
      Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, CaO, MgO, RaO, SrO и др.
    • Амфотерные
      Оксиды металлов в степени окисления +3 и +4, а также ZnO, BeO, PbO, SnO:
      ZnO, BeO, PbO, SnO, Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 , MnO 2 , PbO 2 , SnO 2 и др.
    • Кислотные
      Оксиды металлов в степени окисления +5, +6, +7, а также оксиды всех неметаллов кроме CO, NO, N 2 O и SiO:
      CO 2 , P 2 O 5 , SO 2 , SO 3 , NO 2 , CrO 3 и др.
    • Несолеобразующие
      CO, NO, N 2 O и SiO

    2) Пероксиды - сложные вещества, в которых атомы кислорода соединены друг с другом и находятся в степени окисления -1.

    • H 2 O 2 - пероксид водорода (перекись водорода)
    • Na 2 O 2 - пероксид натрия
    • BaO 2 - пероксид бария

    3) Гидроксиды

    • Основания: растворимые (NaOH, KOH И др.) и нерастворимые (Mg(OH) 2 , Cu(OH) 2 , Fe(OH) 2 , Cr(OH) 2 и др.)
    • Амфотерные гидроксиды (Zn(OH) 2 , Be(OH) 2 , Al(OH) 3 , Fe(OH) 3 , Cr(OH) 3 и др.)
    • Кислородсодержащие кислоты (HNO 3 , H 2 SO 4 , H 2 SO 3 , H 2 CO 3 , H 3 PO 4 и др.)

    4) Соли - сложные вещества, состоящие из катиона(ов) металла (или катиона аммония NH 4 +) и аниона(нов) кислотного остатка.

    • Средние (NaNO 3 , CaSO 4 , Cu(NO 3) 2 и др.)
    • Кислые - содержат H (NaHSO 4 , KHSO 3 , CaHPO 4 и др)
    • Основные - содержат группу OH ((CuOH) 2 CO 3 , MgOHBr, ZnOHCl и др.)
    • Двойные - содержат два типа катионов (KAl(SO 4) 2)
    • Смешанные - содержат два типа анионов (CaClBr)
    • Комплексные - состоят из катиона и комплексного аниона (Na 2 , SO 4 , Cl и др.)

    5) Бинарные неорганические соединения

    • Карбиды (CaC 2 , Al 4 C 3 и др.)
    • Фосфиды (Na 3 P, Ca 3 P 2 и др.)
    • Силициды (Mg 2 Si, Ca 2 Si и др.)

    6) Водородные соединения (также являются бинарными соединениями)

    • Гидриды - соединения щелочных и щелочно-земельных металлов с водородом (NaH, CaH 2 и др.)
    • Летучие водородные соединения - соединения неметаллов с водородом (CH 4 , SiH 4 , NH 3 , PH 3 , H 2 O, H 2 S, HF, HCl, HBr и HI и др.)

    Классификация веществ

    Все вещества делятся на простые (элементарные) и сложные. Простые вещества состоят из одного элемента, сложные – из двух и более элементов. Простые вещества разделяются на металлы и неметаллы.

    Металлы имеют характерный «металлический» блеск, обладают ковкостью, тягучестью, могут прокатываться в листы или вытягиваться в проволоку, обладают хорошей теплопроводностью и электрической проводимостью. При комнатной температуре все металлы (кроме ртути) находятся в твердом состоянии.

    Неметаллы не обладают характерным для металлов блеском, хрупки, очень плохо проводят теплоту и электричество. Некоторые из них при обычных условиях газообразны.

    Сложные вещества делят на органические и неорганические (минеральные). Органическими принято называть соединения углерода, за исключением простейших соединений углерода (CO, CO 2 , H 2 CO 3 , HCN и их солей и др.); все остальные вещества называются неорганическими.

    Сложные неорганические соединения классифицируются как по составу, так и по химическим свойствам (функциональным признакам). По составу они, прежде всего, подразделяются на двухэлементные, или бинарные, соединения (оксиды, сульфиды, галогениды, нитриды, карбиды, гидриды) и многоэлементные соединения; кислородсодержащие, азотсодержащие и т. п.

    По химическим свойствам неорганические соединения подразделяются на четыре основных класса: оксиды, кислоты, основания, соли.

    Оксиды

    Оксидами называются сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород (Cr 2 O 3 , K 2 O, CO 2 и т. д.). Кислород в оксидах всегда двухвалентен и имеет степень окисления, равную -2.

    По химическим свойствам оксиды подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие (безразличные: CO, NO, N 2 O). Солеобразующие оксиды подразделяются на основные, кислотные и амфотерные.

    Основными называются оксиды, взаимодействующие с кислотами или кислотными оксидами, с образованием солей:

    CuO + 2HCl=CuCl 2 + H 2 O,

    MgO + CO 2 = MgCO 3 .

    Образование основных оксидов характерно для металлов с невысокой степенью окисления (+1, +2).

    Оксиды щелочных (Li, Na, K, Rb, Cs) и щелочноземельных металлов (Ca, Sr, Ba, Ra) взаимодействуют с водой, образуя основания. Например:

    Na 2 O + H 2 O = 2NaOH,

    CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 .

    Большая часть основных оксидов с водой не взаимодействует. Основания таких оксидов получают косвенным путем:

    a) CuO + 2HCl=CuCl 2 + H 2 O;

    б) CuCl 2 + 2KOH = Cu(OH) 2 +2KCl.

    Кислотными называются оксиды, взаимодействующие с основаниями или с основными оксидами с образованием солей. Например:

    SO 3 + 2KOH = K 2 SO 4 + H 2 O,

    CaO + CO 2 = CaCO 3 .

    К кислотным оксидам относятся оксиды типичных неметаллов -SO 2 , N 2 O 5 , SiO 2 , CO 2 и др., а также оксиды металлов с высокой степенью окисления (+5,+6,+7, +8) -V 2 O 5 , CrO 3 , Mn 2 O 7 и др.

    Ряд кислотных оксидов (SO 3 , SO 2 , N 2 O 3 , N 2 O 5 , CO 2 и др.) при взаимодействии с водой образуют кислоты:

    SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 ,

    N 2 O 5 + H 2 O = 2HNO 3 .

    Соответствующие кислоты других кислотных оксидов (SiO 2 , TeO 2 , TeO 3 , MoO 3 , WO 3 , и др.) получают косвенным путем. Например:

    а) SiO 2 + 2NaOH = Na 2 SiO 3 + H 2 O

    б) Na 2 SiO 3 +2HCl= H 2 SiO 3 + 2NaCl

    Один из способов получения кислотных оксидов – отнятие воды от соответствующих кислот. Поэтому кислотные оксиды иногда называют ангидридами кислот.

    Амфотерными называют оксиды, образующие соли при взаимодействии, как с кислотами, так и с основаниями, т. е. обладающие двойственными свойствами – свойствами основных и кислотных оксидов. Например:

    SnO + H 2 SO 4 = SnSO 4 + H 2 O,

    SnO + 2KOH + H 2 O = K 2 ,

    ZnO + 2KOH = K 2 ZnO 2 + H 2 O.

    К числу амфотерных оксидов относятся: ZnO, BeO, SnO, PbO, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Sb 2 O 3 , MnO 2 и др.

    Следует отметить, что в соответствии с изменением химической природы элементов в периодической системе элементов (от металлов к неметаллам) закономерно изменяются и химические свойства соединений, в частности, кислотно-основная активность их оксидов. Так, в случае высших оксидов элементов 3 периода в ряду: Na 2 O, MgO, Al 2 O 3 , SiO 2 , P 2 O 5 , SO 3 , Cl 2 O 7 - по мере уменьшения степени полярности связи Э-О (уменьшается DЭО; уменьшается отрицательный эффективный заряд атома кислорода) ослабляются основные и нарастают кислотные свойства оксидов: Na 2 O, MgO - основные оксиды; Al 2 O 3 – амфотерный; SiO 2 , P 2 O 5 , SO 3 , Cl 2 O 7 - кислотные оксиды (слева направо кислотный характер оксидов усиливается).

    Способы получения оксидов:

    1. Взаимодействие простых веществ с кислородом (окисление):

    4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3 ,

    S + O 2 = SO 2 .

    2. Горение сложных веществ:

    CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O,

    2SO 2 + O 2 = 2SO 3 .

    3. Термическое разложение солей, оснований, кислот:

    CaCO 3 ® CaO + CO 2 ,

    Cd(OH) 2 ® CdO + H 2 O,

    H 2 SO 4 ® SO 3 + H 2 O.

    Номенклатура оксидов. Названия оксидов строятся из слова “оксид” и названия элемента в родительном падеже, который соединен с атомами кислорода. Если элемент образует несколько оксидов, то в скобках римскими цифрами указывается его степень окисления (с.о.), при этом знак с. о. не указывается. Например, MnO 2 – оксид марганца (IV), MnO – оксид марганца (II). Если элемент образует один оксид, то его с. о. не приводится: Na 2 O – оксид натрия.

    Иногда в названиях оксидов встречаются приставки ди-, три-, тетра- и т.д. Они обозначают, что в молекуле этого оксида на один атом элемента приходится 2,3,4 и т.д. атома кислорода, например, CO 2 – диоксид углерода и т.д.

    Гидроксиды

    Среди многоэлементных соединений важную группу составляют гидроксиды – сложные вещества, содержащие гидроксогруппы OH. Некоторые из них (основные гидроксиды) проявляют свойства оснований - NaOH, Ba(OH) 2 и т.п.; другие (кислотные гидроксиды) проявляют свойства кислот – HNO 3 , H 3 PO 4 , и др.; существуют и амфотерные гидроксиды, способные в зависимости от условий проявлять как основные, так и кислотные свойства - Zn(OH) 2 , Al(OH) 3 и др.

    Свойства и характер гидроксидов также находятся в зависимости от заряда ядра центрального атома (условное обозначение Э) и его радиуса, т.е. от прочности и полярности связей Э – О и О – Н.

    Если энергия связи E O - H << E Э - О, то диссоциация гидроксида протекает по кислотному типу, т. е. разрушается связь О – Н.

    ЭОН Û ЭО - + H +

    Если E O-H >> E Э – O , то диссоциация гидроксида протекает по основному типу, т. е. разрушается связь Э - O

    ЭOH Û Э + + OH -

    Если энергии связей O – H и Э – О близки или равны, то диссоциация гидроксида может протекать одновременно по обоим направлениям. В этом случае речь идет об амфотерных гидроксидах:

    Э n+ + nOH - Û Э(OH) n = H n ЭO n Û nH + + ЭО n n-

    В соответствии с изменением химической природы элементов в периодической системе элементов закономерно изменяется кислотно-основная активность их гидроксидов: от основных гидроксидов через амфотерные к кислотным. Например, для высших гидроксидов элементов 3 периода:

    NaOH, Mg(OH) 2 – основания (слева направо основные свойства ослабевают);

    Al(OH) 3 – амфотерный гидроксид;

    H 2 SiO 3 , H 3 PO 4 , H 2 SO 4 , HСlO 4 – кислоты (слева направо сила кислот увеличивается).

    Гидроксиды металлов относятся к основаниям. Чем ярче выражены металлические свойства элемента, тем сильнее выражены основные свойства соответствующего гидроксида металла в высшей с.о. Гидроксиды неметаллов проявляют кислотные свойства. Чем ярче выражены неметаллические свойства элемента, тем сильнее кислотные свойства соответствующего гидроксида.

    Кислоты

    Кислоты – это вещества, диссоциирующие в растворах с образованием катионов водорода и анионов кислотного остатка (с позиций теории электролитической диссоциации).

    Кислоты классифицируют по их силе (по способности к электролитической диссоциации – на сильные и слабые), по основности (по числу атомов водорода в молекуле кислоты, способных замещаться атомами металла с образованием соли – на одноосновные, двухосновные, трехосновные), по наличию или отсутствию кислорода в составе кислоты (на кислородсодержащие и бескислородные). Например, азотная кислота HNO 3 – сильная, одноосновная, кислородсодержащая кислота; сероводородная кислота H 2 S – слабая, двухосновная, бескислородная кислота.

    Химические свойства кислот:

    1. Взаимодействие с основаниями с образованием соли и воды (реакция нейтрализации):

    H 2 SO 4 + Cu (OH) 2 = CuSO 4 + 2H 2 O.

    2. Взаимодействие с основными и амфотерными оксидами с образованием солей и воды:

    2HNO 3 + MgO = Mg(NO 3) 2 + H 2 O,

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

    3. Взаимодействие с металлами. Металлы, стоящие в “Ряду напряжений” до водорода, вытесняют водород из растворов кислот (кроме азотной и концентрированной серной кислот); при этом образуется соль:

    Zn + 2HCl =ZnCl 2 + H 2 ­.

    Металлы, находящиеся в “Ряду напряжений” после водорода, водород из растворов кислот не вытесняют

    Взаимодействие металлов с азотной и концентрированной серной кислотами см. в разделе 11.

    4. Некоторые кислоты при нагревании разлагаются:

    H 2 SiO 3 H 2 O + SiO 2 .

    5. Менее летучие кислоты вытесняют более летучие кислоты из их солей:

    H 2 SO 4 конц + NaCl тв = NaHSO 4 + HCl.

    6. Более сильные кислоты вытесняют менее сильные кислоты из растворов их солей:

    2HCl + Na 2 CO 3 = 2NaCl + H 2 O + CO 2

    Номенклатура кислот. Названия бескислородных кислот составляют, добавляя к корню русского названия кислотообразующего элемента (или к названию группы атомов, например, CN – циан, CNS – родан) суффикс -о- , окончание водородная и слово “кислота”. Например, HCl – хлороводородная кислота, H 2 S – сероводородная кислота, HCN – циановодородная кислота.

    Названия кислородосодержащих кислот также образуются от русского названия кислотообразующего элемента с добавлением соответствующих суффиксов, окончаний и слова “кислота”. При этом название кислоты, в которой элемент находится в высшей степени окисления, оканчивается на -ная или -овая ; например, H 2 SO 4 – серная кислота, HClO 4 – хлорная кислота, H 3 AsO 4 – мышьяковая кислота. С понижением степени окисления кислотообразующего элемента окончания изменяются в следующей последовательности: -оватая (HClO 3 - хлорноватая кислота), истая (HClO 2 - хлористая кислота), -оватистая (HClO - хлорноватистая кислота). Если элемент образует кислоты, находясь только в двух степенях окисления, то название кислоты, отвечающее более низкой степени окисления элемента, имеет окончание истая (HNO 3 – азотная кислота, HNO 2 – азотистая кислота).

    В некоторых случаях к одной молекуле оксида может присоединиться различное количество молекул воды (т.е. элемент в одной и той же степени окисления образует несколько кислот, содержащих по одному атому данного элемента). Тогда кислоту с большим содержанием воды обозначают приставкой орто - , а кислоту с меньшим числом молекул воды обозначают приставкой мета - . Например:

    P 2 O 5 + H 2 O = 2HPO 3 - метафосфорная кислота;

    P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4 - ортофосфорная кислота.

    Основания

    Основаниями с позиций теории электролитической диссоциации являются вещества, диссоциирующие в растворах с образованием гидроксид - ионов OH ‾ и ионов металлов (исключение NH 4 OH).

    Основания классифицируют по их силе (по способности к электролитической диссоциации – на сильные и слабые), по кислотности (по количеству гидроксогрупп в молекуле, способных замещаться на кислотные остатки – на однокислотные, двукислотные и т. д.), по растворимости (на растворимые основания – щелочи и нерастворимые). Например: NaOH – сильное, однокислотное основание, растворимое (щелочь); Cu(OH) 2 – слабое, двукислотное, нерастворимое основание. К растворимым основаниям (щелочам) относятся гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов. К сильным основаниям относятся все щелочи.

    Химические свойства оснований:

    1. Взаимодействие с кислотами:

    Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 ¯ + H 2 O.

    2. Взаимодействие с кислотными оксидами:

    3. Взаимодействие с амфотерными оксидами:

    2KOH + Al 2 O 3 = 2KAlO 2 + H 2 O 1,

    2KOH + SnO + H 2 O = K 2 [ Sn(OH) 4 ].

    4. Взаимодействие с амфотерными основаниями:

    2NaOH + Zn(OH) 2 = Na 2 ZnO 2 +2H 2 O2,

    2NaOH + Zn(OH) 2 = Na 2 [ Zn(OH) 4 ]3.

    5. Термическое разложение оснований с образованием оксидов и воды:

    Ca(OH) 2 = CaO + H 2 O.

    Гидроксиды щелочных металлов при нагревании не распадаются.

    6. Взаимодействие с амфотерными металлами (Zn, Al, Pb, Sn, Be):

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

    Амфотерные гидроксиды. Амфотерные гидроксиды (гидраты амфотерных оксидов) способны диссоциировать в водных растворах как по типу кислот, так и по типу оснований. Например:

    ZnO 2 2- + 2H + Û Zn(OH) 2 Û Zn 2+ + 2OH .

    Поэтому они обладают амфотерными свойствами, т.е. могут взаимодействовать как с кислотами, так и с основаниями:

    Zn(OH) 2 + 2HCl = ZnCl 2 + 2H 2 O,

    Sn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 [ Sn(OH) 4 ].

    Номенклатура оснований. Названия оснований строятся из слова “гидроксид ” и названия металла в родительном падеже с указанием в скобках римскими цифрами его степени окисления, если это величина переменная. Иногда к слову гидроксид добавляют префикс из греческого числительного, указывающий на число гидроксогрупп в молекуле основания. Например: KOH - гидроксид калия; Al(OH) 3 - гидроксид алюминия (тригидроксид алюминия); Cr(OH) 2 – гидроксид хрома (II) (дигидроксид хрома).

    Соли

    С точки зрения теории электролитической диссоциации соли - это вещества, диссоциирующие в растворах или в расплавах с образованием положительно заряженных ионов, отличных от ионов водорода, и отрицательно заряженных ионов, отличных от гидроксид – ионов.

    Соли рассматривают обычно как продукты полного или частичного замещения атомов водорода в молекуле кислоты атомами металла или продукты полного или частичного замещения гидроксогрупп в молекуле основания кислотными остатками. При полном замещении получаются средние (или нормальные) соли, диссоциирующие в растворах или в расплавах с образованием катионов металлов и анионов кислотных остатков (исключение – соли аммония). При неполном замещении водорода кислоты получаются кислые соли, при неполном замещении гидроксогрупп основания – основные соли. Диссоциация кислых и основных солей рассматривается в разделе 8. Кислые соли могут быть образованы только многоосновными кислотами (H 2 SO 4 , H 2 SO 3 , H 2 S,H 3 PO 4 и т. д.), а основные соли – многокислотными основаниями (Mg (OH) 2 ,Ca (OH) 2 , Al (OH) 3 и т. д.).

    Примеры образования солей:

    Ca (OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 + 2H 2 O,

    CaSO 4 (сульфат кальция) – нормальная (средняя) соль;

    H 2 SO 4 + NaOH = NaHSO 4 + H 2 O,

    NaHSO 4 (гидросульфат натрия) – кислая соль, полученная в результате недостатка взятого основания;

    Cu (OH) 2 + HCl = CuOHCl + H 2 O,

    CuOHCl (хлорид гидроксомеди (II)) – основная соль, полученная в результате недостатка взятой кислоты.

    Химические свойства солей:

    I. Соли вступают в реакции ионного обмена, если при этом образуется осадок, слабый электролит или выделяется газ:

    с щелочами реагируют соли, катионам металлов которых соответствуют нерастворимые основания:

    CuSO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + Cu (OH) 2 ↓;

    с кислотами взаимодействуют соли:

    а) катионы которых образуют с анионом новой кислоты нерастворимую соль:

    BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HCl;

    б) анионы которой отвечают неустойчивой угольной или какой-либо летучей кислоте (в последнем случае реакция проводится между твердой солью и концентрированной кислотой):

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

    NaCl тв + H 2 SO 4конц = NaHSO 4 + HCl;

    в) анионы которой отвечают малорастворимой кислоте:

    Na 2 SiO 3 + 2HCl = H 2 SiO 3 ↓ + 2NaCl;

    г) анионы которой отвечают слабой кислоте:

    2CH 3 COONa + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2CH 3 COOH;

    cоли взаимодействуют между собой, если одна из образующихся новых солей нерастворима или разлагается (полностью гидролизуется) с выделением газа или осадка:

    AgNO 3 + NaCl = NaNO 3 + AgCl↓,

    2AlCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Al (OH) 3 ↓ + 6NaCl + 3CO 2 .

    II. Соли могут вступать во взаимодействие с металлами, если металл, которому соответствует катион соли, находится в“Ряду напряжений “правее реагирующего свободного металла (более активный металл вытесняет менее активный металл из раствора его соли):

    Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu.

    III. Некоторые соли разлагаются при нагревании:

    CaCO 3 = CaO + CO 2 .

    IV. Некоторые соли способны реагировать с водой и образовывать кристаллогидраты:

    CuSO 4 + 5H 2 O = CuSO 4 ٭ 5H 2 O ΔH<0

    белого цвета сине-голубого цвета

    Выделение теплоты и изменение цвета – признаки химических реакций.

    V. Соли подвергаются гидролизу. Подробно этот процесс будет описан в разделе 8.10.

    VI. Химические свойства кислых и основных солей отличаются от свойств средних солей тем, что кислые соли вступают также во все реакции, характерные для кислот, а основные соли вступают во все реакции, характерные для оснований. Например:

    NaHSO 4 + NaOH= Na 2 SO 4 + H 2 O,

    MgOHCl + HCl = MgCl 2 + H 2 O.

    Получение солей:

    1. Взаимодействие основного оксида с кислотой:

    CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O.

    2. Взаимодействие металла с солью другого металла:

    Mg + ZnCl 2 = MgCl 2 + Zn.

    3. Взаимодействие металла с кислотой:

    Mg + 2HCl = MgCl 2 + H 2 .

    4. Взаимодействие основания с кислотным оксидом:

    Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O.

    5. Взаимодействие основания с кислотой:

    Fe(OH) 3 + 3HCl= FeCl 3 + 3H 2 O.

    6. Взаимодействие соли с основанием:

    FeCl 2 + 2KOH = Fe(OH) 2 ¯ + 2KCl.

    7. Взаимодействие двух солей:

    Ba(NO 3) 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 ¯ + 2KNO 3 .

    8. Взаимодействие металла с неметаллом:

    9. Взаимодействие кислоты с солью:

    CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2 .

    10. Взаимодействие кислотного и основного оксидов:

    CaO + CO 2 = CaCO 3 .

    Номенклатура солей. Согласно международным номенклатурным правилам, названия средних солей образуются из названия кислотного остатка в именительном падеже и названия металла в родительном падеже с указанием в скобках римскими цифрами его степени окисления (если это величина переменная). Название кислотного остатка состоит из корня латинского наименования кислотообразующего элемента, соответствующего окончанияи в некоторых случаях приставки.

    Кислотные остатки бескислородных кислот получают окончание ид . Например: SnS – сульфид олова (II), Na 2 Se – селенид натрия. Окончания названий кислотных остатков кислородсодержащих кислот зависят от степени окисления кислотообразующего элемента. Для высшей его степени окисления (“-ная “ или “-овая “ кислота) применяется окончание -ат . Например, соли азотной кислоты HNO 3 называются нитратами, серной кислоты H 2 SO 4 - сульфатами, хромовой кислоты H 2 CrO 4 – хроматами. Для более низкой степени окисления кислотообразующего элемента (“...истая кислота “) применяется окончание ит. Так, соли азотистой кислоты HNO 2 называются нитритами, сернистой кислоты H 2 SO 3 – сульфитами. Если существует кислота с еще более низкой степенью окисления кислотообразующего элемента (“-оватистая кислота “), ее анион получает приставку гипо- и окончание -ит . Например, соли хлорноватистой кислоты HClО называют гипохлоритами.

    Соли некоторых кислот в соответствии с исторически сложившейся традицией сохранили названия, отличающиеся от систематических. Так, соли марганцовой кислоты HMnO 4 называют перманганатами, хлорной кислоты HClO 4 – перхлоратами, йодной кислоты HIO 4 – периодатами. Соли марганцовистой кислоты H 2 MnO 4 , хлорноватой HClO 3 и йодноватой HIO 3 кислот называют соответственно манганатами, хлоратами и йодатами.

    Названия кислых и основных солей образуются по тем же общим правилам, что и названия средних солей. При этом название аниона кислой соли снабжают приставкой гидро-, указывающей на наличие незамещенных атомов водорода; количество незамещенных атомов водорода указывают греческими числительными приставками. Например, Na 2 HPO 4 – гидроортофосфат натрия, NaH 2 PO 4 – дигидроортофосфат натрия.

    Аналогично катион основной соли получает приставку гидроксо- , указывающую на наличие незамещенных гидроксогрупп. Число гидроксильных групп указывают греческим числительным. Например, Cr(OH) 2 NO 3 – нитрат дигидроксохрома (III).

    Названия важнейших кислот и их кислотных остатков приведены табл. 4.1.

    Таблица 4.1

    Названия и формулы кислот и их кислотных остатков


    Продолжение табл. 4.1

    Классификация неорганических веществ основана на их способности к разложению. Простые вещества, состоящие из атомов только одного химического элемента (O 2 , H 2 , Mg), не распадаются. Легко разлагаются сложные вещества, состоящие из атомов двух и более элементов (CO 2 , H 2 SO 4 , NaOH, KCl).

    Простые

    Классификация классов неорганических веществ включает:

    • металлы - элементы, обладающие тепло- и электропроводностью, высокой пластичностью, ковкостью, металлическим блеском;
    • неметаллы - более хрупкие, чем металлы, элементы, не обладающие электропроводностью и проявляющие окислительные свойства.

    Рис. 1. Схема классификации неорганических веществ.

    Металлы расположены в нижнем левом углу периодической таблицы, неметаллы - в правом верхнем углу и включают благородные газы.

    Рис. 2. Расположение металлов и неметаллов в таблице Менделеева.

    Многие простые химические элементы обладают аллотропией - свойством образовывать несколько простых веществ. Например, при присоединении ещё одного атома к кислороду образуется простое вещество озон (О 3), углерод в зависимости от количества атомов образует графит, уголь или алмаз.

    Сложные

    Сложные вещества классифицируют на следующие классы:

    • оксиды - состоят из двух элементов, один из которых является кислородом;
    • кислоты - состоят из атомов водорода и кислотного остатка;
    • основания - состоят из металла и одной или нескольких гидроксильных групп;
    • соли - состоят из металла и кислотного остатка.

    Отдельно выделяют амфотерные гидроксиды, которые проявляют свойства кислот и оснований. Это твёрдые вещества, являющиеся слабыми электролитами. К ним относятся гидроксиды металлов со степенью окисления +3 и +4. Исключениями являются Be(OH) 2 , Zn(OH) 2 , Sn(OH) 2 , Pb(OH) 2 .

    Более подробная классификация сложных веществ представлена в таблице с примерами.

    Вид

    Номенклатура

    Химические свойства

    Пример

    Оксиды - Е х О у

    Оксид элемента (степень окисления)

    Выделяют основные оксиды, которые при взаимодействии с кислотами образуют соли, и кислотные оксиды, образующие при взаимодействии с основаниями кислоты. Отдельно выделяют амфотерные оксиды, взаимодействующие с кислотами и основаниями (образуется соль)

    Na 2 O - оксид натрия, Fe 2 O 3 - оксид железа (III), N 2 O 5 - оксид азота (V)

    Основания - Ме(ОН) х

    Гидроксид металла (степень окисления)

    В соответствии с растворимостью выделяют щёлочи и нерастворимые в воде основания. Щёлочи взаимодействуют с неметаллами и кислотными оксидами. Нерастворимые основания взаимодействуют с кислотами и способны разлагаться при высоких температурах

    Fe(OH) 2 - гидроксид железа (II), Cu(OH) 2 - гидроксид меди (II), NaOH - гидроксид натрия

    Кислоты - H n Ac

    Читается в зависимости от кислотного остатка

    Взаимодействуют с металлами, стоящими левее водорода в ряде активности, с оксидами, солями. Способны разлагаться при высоких температурах

    H 2 SO 4 - серная кислота, HCl - соляная кислота, HNO 3 - азотная кислота

    Соли - Ме х (Ас) у

    Кислотный остаток металла (степень окисления)

    Реагируют с кислотами, щелочами, металлами и солями

    Na 2 SO 4 - сульфат натрия, CaCO 3 - карбонат кальция, KCl - хлорид калия

    Рис. 3. Список названий кислот.

    Генетические связи между классами основаны на взаимном превращении веществ. При химических реакциях атомы переходят от одного вещества к другому, образуя генетические ряды (ряды превращений). Металл при присоединении кислорода образует оксид, который при взаимодействии с водой превращается в основание. Из неметалла образуется кислотный оксид, который, взаимодействуя с водой, образует кислоту. Любой генетический ряд заканчивается солью.

    Что мы узнали?

    Неорганические вещества включают простые и сложные соединения. Простые вещества состоят из атомов одного и того же элемента. К ним относятся металлы и неметаллы. Сложные соединения включают вещества, состоящие из нескольких элементов. К ним относятся оксиды, кислоты, основания, соли и амфотерные гидроксиды. Все вещества генетически связаны между собой. Из простого вещества можно получить более сложное вещество. Наиболее сложными веществами считаются соли.

    Тест по теме

    Оценка доклада

    Средняя оценка: 4.6 . Всего получено оценок: 102.

    Похожие публикации