25.06.2020

Неорганическая химия кскц сложных веществ. Относительность классификаций веществ. неорганические вещества. Примеры формул и названий основных гидроксидов

Ежедневно человек взаимодействует с большим количеством предметов. Они изготовлены из разных материалов, имеют свою структуру и состав. Все, что окружает человека можно разделить на органическое и неорганическое. В статье рассмотрим, что представляют собой такие вещества, приведем примеры. Также определим, какие встречаются неорганические вещества в биологии.

Описание

Неорганическими называются такие вещества, в составе которых нет углерода. Они противоположны органическим. Также к этой группе относят несколько углеродосодержащих соединений, например:

цианиды;
оксиды углерода;
карбонаты;
карбиды и другие.

вода;
разные кислоты (соляная, азотная, серная);
соль;
аммиак;
углекислый газ;
металлы и неметаллы.

Неорганическая группа отличается отсутствием углеродного скелета, который характерен для органических веществ. по составу принято делить на простые и сложные. Простые вещества составляют немногочисленную группу. Всего их насчитывается примерно 400.

Простые неорганические соединения: металлы

Металлы - простые атомов которых основывается на металлической связи. Эти элементы имеют характерные металлические свойства: теплопроводность, электропроводность, пластичность, блеск и другие. Всего в этой группе выделяют 96 элементов. К ним относятся:

щелочные металлы: литий, натрий, калий;
щелочноземельные металлы: магний, стронций, кальций;
медь, серебро, золото;
легкие металлы: алюминий, олово, свинец;
полуметаллы: полоний, московий, нихоний;
лантаноиды и лантан: скандий, иттрий;
актиноиды и актиний: уран, нептуний, плутоний.

В основном в природе металлы встречаются в виде руды и соединений. Чтобы получить чистый металл без примесей, проводится его очистка. При необходимости возможно проведение легирования или другой обработки. Этим занимается специальная наука - металлургия. Она подразделяется на черную и цветную.

Простые неорганические соединения: неметаллы

Неметаллы - химические элементы, которые не обладают металлическими свойствами. Примеры неорганических веществ:

вода;
азот;
сера;
кислород и другие.

Неметаллы отличаются большим числом электронов на их атома. Это обуславливает некоторые свойства: повышается способность присоединять дополнительные электроны, проявляется более высокая окислительная активность.

В природе можно встретить неметаллы в свободном состоянии: кислород, хлор, А также твердые формы: йод, фосфор, кремний, селен.

Некоторые неметаллы имеют отличительное свойство - аллотропию. То есть они могут существовать в различных модификациях и формах. Например:

газообразный кислород имеет модификации: кислород и озон;
твердый углерод может существовать в таких формах: алмаз, графит, стеклоуглерод и другие.

Сложные неорганические соединения

Эта группа веществ более многочисленна. Сложные соединения отличаются наличием в составе вещества нескольких химических элементов.

Рассмотрим подробнее сложные неорганические вещества. Примеры и классификация их представлены ниже в статье.

1. Оксиды - соединения, одним их элементов которых является кислород. В группу входят:

несолеобразующие (например, азота);
солеобразующие оксиды (например, оксид натрия, оксид цинка).

2. Кислоты - вещества, в состав которых входят ионы водорода и кислотные остатки. Например, азотная сероводород.

3. Гидроксиды - соединения, в составе которых присутствует группа -ОН. Классификация:

основания - растворимые и нерастворимые щелочи - гидроксид меди, гидроксид натрия;
кислородосодержащие кислоты - диводород триоксокарбонат, водород триоксонитрат;
амфотерные - гидроксид хрома, гидроксид меди.

4. Соли - вещества, в составе которых есть ионы металла и кислотные остатки. Классификация:

средние: хлорид натрия, сульфид железа;
кислые: гидрокарбонат натрия, гидросульфаты;
основные: нитрат дигидроксохрома, нитрат гидроксохрома;
комплексные: тетрагидроксоцинкат натрия, тетрахлороплатинат калия;
двойные: алюмокалиевые квасцы;
смешанные: сульфат алюминия калия, хлорид меди калия.

5. Бинарные соединения - вещества, состоящие из двух химических элементов:

бескислородные кислоты;
бескислородные соли и другие.

Неорганические соединения, содержащие углерод

Такие вещества традиционно относятся к группе неорганических. Примеры веществ:

Карбонаты - эфиры и соли угольной кислоты - кальцит, доломит.
Карбиды - соединения неметаллов и металлов с углеродом - карбид бериллия, карбид кальция.
Цианиды - соли цианистоводородной кислоты - цианид натрия.
Оксиды углерода - бинарное соединение углерода и кислорода - угарный и углекислый газы.
Цианаты - являются производными от циановой кислоты - фульминовая кислота, изоциановая кислота.
Карбонильные металлы - комплекс металла и монооксида углерода - карбонил никеля.

Все рассмотренные вещества отличаются индивидуальными химическими и физическими свойствами. В общем виде можно выделить отличительные черты каждого класса неорганических веществ:

1. Простые металлы:

высокая тепло- и электропроводность;
металлический блеск;
отсутствие прозрачности;
прочность и пластичность;
при комнатной температуре сохраняют твердость и форму (кроме ртути).

2. Простые неметаллы:

простые неметаллы могут быть в газообразном состоянии: водород, кислород, хлор;
в жидком состоянии встречается бром;
твердые неметаллы имеют немолекулярное состояние и могут образовывать кристаллы: алмаз, кремний, графит.

3. Сложные вещества:

оксиды: вступают в реакцию с водой, кислотами и кислотными оксидами;
кислоты: вступают в реакцию с водой, и щелочами;
амфотерные оксиды: могут вступать в реакции с кислотными оксидами и основаниями;
гидроксиды: растворяются в воде, имеют широкий диапазон температур плавления, могут менять цвет при взаимодействии с щелочами.

Клетка любого живого организма состоит из множества компонентов. Некоторыми из них являются неорганические соединения:

Вода. Например, количество воды в клетке составляет от 65 до 95%. Она необходима для осуществления химических реакций, перемещения компонентов, процесса терморегуляции. Также именно вода определяет объем клетки и степень ее упругости.
Минеральные соли. Могут присутствовать в организме как в растворенном виде, так и в нерастворенном. Важную роль в процессах клетки играют катионы: калий, натрий, кальций, магний - и анионы: хлор, гидрокарбонаты, суперфосфат. Минералы необходимы для поддержания осмотического равновесия, регуляции биохимических и физических процессов, образования нервных импульсов, поддержания уровня свертываемости крови и многих других реакций.

Для поддержания жизнедеятельности важны не только неорганические вещества клетки. Органические компоненты занимают 20-30 % ее объема.

Классификация:

простые органические вещества: глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты;
сложные органические вещества: белки, нуклеиновые кислоты, липиды, полисахариды.

Органические компоненты необходимы для выполнения защитной, энергетической функции клетки, они служат источником энергии для клеточной активности и запасают питательные вещества, проводят синтез белков, передают наследственную информацию.

В статье были рассмотрены сущность и примеры неорганических веществ, их роль в составе клетки. Можно сказать, что существование живых организмов было бы невозможным без групп органических и неорганических соединений. Они важны в каждой сфере человеческой жизни, а также в существовании каждого организма.

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 и номенклатура неорганических соединений»

Важнейшими классами неорганических соединений являются оксиды, кислоты, основания и соли.

Оксиды – это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород в степени окисления (– 2).

При написании формулы оксида символ элемента, образующего оксид, ставится на первое место, а кислорода – на второе. Общая формула оксидов: ЭхОу.

Особую группу кислородных соединений элементов составляют пероксиды. Обычно их рассматривают как соли пероксида водорода Н2О2, проявляющего слабые кислотные свойства. У пероксидов атомы кислорода химически связаны не только с атомами других элементов, но и между собой (образуют пероксидную группу –О–О–). Например, пероксид натрия Na2O2 (Na–O–O–Na), а оксид натрия Na2O (Na–O–Na). В пероксидах степень окисления кислорода равна (–1). Так, в пероксиде бария BaO2 степень окисления бария равна +2, а кислорода –1.

Названия оксидов

Названия оксидов в соответствии с номенклатурными правилами образуются из слова «оксид» и названия оксидообразующего элемента в родительном падеже , например, СаО – оксид кальция, К2О – оксид калия.

В случае, когда элемент обладает переменной степенью окисления и образует несколько оксидов, после названия этого элемента указывают его степень окисления римской цифрой в скобках, или прибегают к помощи греческих числительных (1-моно, 2-ди, 3-три, 4-тетра, 5-пента, 6-гекса, 7-гепта, 8-окта). Например,

VO – оксид ванадия (II) или монооксид ванадия;

V2O3 – оксид ванадия (III) или триоксид диванадия;

VO2 – оксид ванадия (IV) или диоксид ванадия;

V2O5 – оксид ванадия (V) или пентаоксид диванадия.

Классификация оксидов

По реакционной способности оксиды можно разделить на солеобразующие и несолеобразующие (безразличные). В свою очередь, солеобразующие оксиды подразделяются на основные, кислотные и амфотерные.

Основные оксиды. Получение основных оксидов и их химические свойства

Основными называются такие оксиды, которым соответствуют основания. Например, Na2O, CaO являются основными оксидами, так как им соответствуют основания NaOH, Ca(OH)2.

Получение основных оксидов

1. Взаимодействие металла с кислородом. Например: 4 Li + O2 → 2 Li2O.

2. Разложение при нагревании кислородных соединений: карбонатов, нитратов, оснований. Например:

Химические свойства основных оксидов

1. Взаимодействие с водой. По отношению к воде основные оксиды делятся на растворимые и нерастворимые. Растворимые – это оксиды щелочных металлов () и щелочноземельных металлов (). Растворяясь в воде, оксиды щелочных и щелочноземельных металлов образуют растворимые в воде основания, называемые щелочами. К нерастворимым в воде относятся оксиды остальных металлов. Например:

Na2O + H2O → 2NaOH;

CaO + H2O → Ca(OH)2.

2. Основные оксиды взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду. Например:

CaO + H2SO4 → CaSO4 + H2O

3. Основные оксиды взаимодействуют с кислотными, образуя при этом соль. Например:

СаO + SO3 → CaSO4

Кислотные оксиды. Получение кислотных оксидов

и их химические свойства

Кислотными называются такие оксиды, которым соответствуют кислоты. Например, CO2, P2O5, SO3 являются кислотными оксидами, так как им соответствуют кислоты H2CO3, H3PO4, H2SO4.

Получение кислотных оксидов

1. Горение неметалла. Например: S + O2 → SO2;

2. Горение сложных веществ. Например: СН4 + 2О2 → СО2 + 2 Н2О;

3. Разложение при нагревании кислородных соединений: карбонатов, нитратов, гидроксидов. Например:

;

Химические свойства кислотных оксидов

1. Взаимодействие с водой. Большинство кислотных оксидов непосредственно реагируют с водой, образуя при этом кислоту. Исключения составляют лишь оксиды кремния (SiO2), теллура (TeO2, TeO3), молибдена и вольфрама (MoO3, WO3). Например:

СO2 + H2O ↔ Н2СО3

2. Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями, образуя соль и воду. Например:

SO3 + 2 NaOH → Na2SO4 + H2O

3. Кислотные оксиды взаимодействуют с основными, образуя при этом соль. Например:

3CaO + P2O5 → Ca3(PO4)2

4. Летучие кислотные оксиды способны вытеснять более летучие из их солей. Например, нелетучий кислотный оксид кремния (IV) вытесняет летучий кислотный оксид СО2 из его соли СaCO3 + SiO2 → CaSiO3 + CO2.

Амфотерные оксиды

Амфотерными называются такие оксиды, которые в зависимости от условий проявляют основные или кислотные свойства, то есть обладают двойственными свойствами.

1. Амфотерные оксиды не взаимодействуют с водой.

2. Амфотерные оксиды взаимодействуют с кислотами. Например:

Al2O3 + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2O

3. Амфотерные оксиды взаимодействуют с основаниями. Например:

Al2O3 + 2 NaOH 2 NaAlO2 + H2O

4. Амфотерные оксиды взаимодействуют с основными и кислотными оксидами.

Al2O3 + 3 SO3 https://pandia.ru/text/78/037/images/image008_73.gif" width="43" height="29 src="> 2 NaAlO2

Гидроксиды – это сложные многоэлементные химические соединения, в состав которых входят атомы какого-либо элемента, кислорода и водорода. Химический характер гидроксидов определяется свойствами соответствующих им оксидов. Поэтому гидроксиды делятся на три большие группы:

1. Гидраты кислотных оксидов, называемые кислотами, например, H2SO4.

2. Гидраты основных оксидов, называемые основаниями, например, Ba(OH)2.

3. Гидраты амфотерных оксидов, называемые амфотерными гидроксидами, например, Be(OH)2.

Основания

Основания – это электролиты, диссоцирующие в водном растворе с образованием катиона металла (или иона аммония NH4+) и гидроксогруппы ОН–.

Названия оснований

Общая формула оснований: Мe(ОН)n. Согласно международной номенклатуре названия оснований составляются из слова гидроксид и названия металла. Например, NaOH – гидроксид натрия, Ca(OH)2 – гидроксид кальция. Если элемент образует несколько оснований, то в названии указывается степень его окисления римской цифрой в скобках: Fe(OH)2 – гидроксид железа (II), Fe(OH)3 – гидроксид железа (III).

Помимо этих названий для некоторых наиболее важных оснований применяются и другие, в основном традиционные русские названия. Например, гидроксид натрия NaOH называют едким натром, гидроксид кальция Ca(OH)2 – гашеной известью, КОН – едким кали.

Число ОН– -групп, содержащихся в молекуле основания, определяет его кислотность. По этому признаку основания делятся на однокислотные (КОН), двухкислотные (Cu(OH)2), трехкислотные (Cr(OH)3).

Гидроксиды, растворимые в воде, называют щелочами. Это гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов: NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2, Sr(OH)2.

Способы получения щелочей и оснований

1. Растворимые в воде основания (щелочи) получают при взаимодействии щелочных и щелочно-земельных металлов с водой.

2Na + 2Н2O → 2NaOH + H2

2. Растворимые в воде основания (щелочи) получают при взаимодействии оксидов щелочных и щелочно-земельных металлов с водой.

Na2O + H2O → 2NaOH

3. Щелочи можно получить электролизом водных растворов соответствующих солей (Например, гидроксид натрия можно получить электролизом раствора соли NaCl).

2 NaCl + 2 H2O → 2 NaOH + H2 + Cl2

Катод: 2 H2O + 2e– → H2 + 2 OH–

Анод: 2 Cl– – 2e– → Cl2

4. Малорастворимые или нерастворимые в воде основания получают путем взаимодействия растворов соответствующих солей с растворами щелочей. Например:

Химические свойства оснований

Основания в большинстве случаев представляют собой твердые вещества. По отношению к воде их модно разделить на две группы: растворимые в воде – щелочи и нерастворимые в воде. Растворы щелочей мыльные на ощупь. Изменяют окраску индикаторов: лакмуса в синий цвет, фенолфталеина – в малиновый, метилового оранжевого – в желтый цвет.

1. Электролитические свойства оснований. Одно из наиболее характерных свойств оснований – электролитическая способность к диссоциации в жидком состоянии. При диссоциации основания образуется гидроксогруппа ОН– и основной остаток – катион.

Диссоциация оснований, содержащих одну гидроксогруппу ОН–, протекает в одну ступень:

КОН ↔ К+ + ОН–.

Основания, содержащие несколько гидроксогрупп в молекуле, диссоциируют ступенчато, с постепенным отщеплением ионов OH–.

Катион, образующийся после отщепления от молекулы гидроксида одной или несколько гидроксид-ионов, называется основным остатком. Количество основных остатков, соответствующих данному гидроксиду, равно числу гидроксогрупп OH– в составе молекулы гидроксида.

Название основного остатка образуется из русского названия металла в составе остатка с добавлением слова «ион». Если остатки содержат одну или две гидроксогруппы, к названию металла добавляются приставки «гидроксо» или «дигидроксо».

Например: Fe(OH)3 « OH– + Fe(OH)2+ дигидроксожелезо (III)-ион

Fe(OH)2+ « OH– + FeOH2+ гидроксожелезо (III)-ион

FeOH2+ « OH– + Fe3+ железо (III)-ион

С точки зрения теории электролитической диссоциации все общие свойства оснований (мыльность на ощупь, изменение цвета индикаторов, взаимодействие с кислотами, кислотными оксидами, солями) обусловлены наличием гидроксид-ионов в их составе.

2. Взаимодействие с кислотами. Это реакция нейтрализации, приводящая к образованию соли и воды:

2 NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2O.

3. Щелочи взаимодействуют с кислотными оксидами:

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O.

4. Щелочи взаимодействуют с растворами солей. Данное взаимодействие осуществляется, если после реакции образуются труднорастворимые или слабые основания. Например:

2 КОН + CuSO4 → Cu(OH)2¯ + K2SO4.

5. При нагревании нерастворимые основания разлагаются на оксид и воду. Например:

2 Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O.

Амфотерные гидроксиды

Амфотерность гидроксидов понимается как способность плохо растворимых гидроксидов металлов проявлять кислотные или основные свойства в зависимости от характера кислотно-основного взаимодействия. Амфотерными являются следующие гидроксиды: Al(OH)3, Zn(OH)2, Cr(OH)3, Be(OH)2, Ge(OH)2, Sn(OH)4, Pb(OH)2 и др.

Формула амфотерного гидроксида, как правило, записывается по формуле основания Ме(ОН)n, но ее можно представить и в виде кислоты НnMеOm. Например, Zn(OH)2 – гидроксид цинка или H2ZnO2 – цинковая кислота; Al(OH)3 – гидроксид алюминия или НAlO2 – метаалюминиевая кислота (Н3AlO3 – ортоалюминиевая кислота).

Химические свойства амфотерных гидроксидов

В силу своей двойственности амфотерные гидроксиды способны реагировать как с кислотами, так и со щелочами.

1. При взаимодействии с сильными кислотами образуются соль и вода; при этом амфотерный гидроксид проявляет основные свойства.

2. При взаимодействии с сильными основаниями (щелочами) образуются соль и вода; при этом амфотерный гидроксид проявляет кислотные свойства и в уравнении должна быть использована его кислотная форма.

H2ZnO2 + 2 NaOH → Na2ZnO2 + 2 H2O

цинкат натрия

НAlO2 + NaOH NaAlO2 + H2O (сплавление)

метаалюминат натрия

3. С водными растворами щелочей амфотерные гидроксиды образуют комплексные соединения:

Zn(OH)2 + 2 NaOH → Na2

Амфотерные гидроксиды – нерастворимые соединения. Получение амфотерных гидроксидов возможно лишь косвенно – путем взаимодействия щелочей с солями соответствующих металлов.

CuSO4 + 2 NaOH → Cu(OH)2¯ + Na2SO4

Кислоты

Кислоты – это электролиты, диссоцирующие в водном растворе с образованием катиона водорода Н+ и аниона кислотного остатка.

Названия кислот

В общем виде формула кислоты записывается как НmЭ или НmЭОn, где Э – кислотообразующий элемент.

По химическому составу, а именно по отсутствию или наличию атомов кислорода в молекулах, кислоты делятся на кислородсодержашие (H2SO4, HNO3) и бескислородные (H2S, HF, HCl).

Кислоты имеют традиционные и систематические названия, составляемые по номенклатурным правилам ИЮПАК для сложных соединений.

Традиционное название кислоты складывается из двух слов. Первое слово – прилагательное с корнем от русского названия кислотообразующего элемента, второе – слово «кислота», например, серная кислота, азотная кислота. В названиях кислородосодержащих кислот для обозначения степени окисления кислотообразующего элемента используются следующие суффиксы:

–н, –ов, –ев – (высшая или любая единственная степень окисления), как HClO4 – хлорная, H2SO4 – серная, HMnO4 – марганцовая кислота; H2SiO3 – метакремниевая кислота.

–новат – (промежуточная степень окисления +5), как HClO3 – хлорноватая, HIO3 – йодноватая, H2MnO4 – марганцоватая кислота.

–овист, –ист – (промежуточная степень окисления +3, +4), как H3AsO3 – ортомышьяковистая кислота; HClO2 – хлористая; HNO2 – азотистая.

–новатист – (низшая положительная степень +1), как HClO – хлорноватистая.

Если элемент в одной и той же степени окисления образует несколько кислородосодержащих кислот, то к названию кислоты с меньшим содержанием кислородных атомов добавляют префикс «мета», при наибольшем числе – префикс «орто»: НРО3 – метафосфорная кислота, Н3РО4 – ортофосфорная кислота (степень окисления фосфора равна +5).

Названия бескислородных кислот производятся от названия неметалла с окончанием «о» и прибавлением слова водородная:

HF – фтороводородная или плавиковая кислота

HCl – хлороводородная или соляная кислота

Названия кислот и кислотных остатков

Название кислоты	Кислотный остаток	Название
Азотистая		Нитрит-ион
		Нитрат-ион
Ортоборная		Ортоборат-ион
Метакремниевая		Метасиликат-ион
Марганцовая		Перманганат-ион
Ортомышьяковая		Ортоарсенат-ион
Ортомышьяковистая		Ортоарсенит-ион
		Сульфат-ион
Сернистая		Сульфит-ион
Сероводородная		Сульфид-ион
Тиосерная		Тиосульфат-ион
Угольная		Карбонат-ион
Метафосфорная		Метафосфат-ион
Ортофосфорная		Ортофосфат-ион
Двуфосфорная (пирофосфорная)		Дифосфат (пирофосфат)

Фосфористая		Фосфит-ион
		Перхлорат-ион
Хлористая		Хлорит-ион
Хромовая		Хромат-ион
Хлороводородная		Хлорид-ион
Бромоводородная		Бромид-ион
Иодоводородная		Иодид-ион
Уксусная		Ацетат-ион
Циановодородая		Цианид-ион

Способы получения кислот

1. Взаимодействие кислотного оксида с водой. Например:

SO2 + H2O → H2SO3

Исключение составляют SiO2, TeO2, TeO3, MoO3, WO3, которые с водой не взаимодействуют.

2. Если кислотный оксид не растворим в воде, то соответствующие им кислоты получают косвенным путем, а именно, действием другой кислоты на соответствующую соль. Например:

Na2SiO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2SiO3¯

3. Бескислородные кислоты получают путем взаимодействия неметаллов с водородом с последующим растворением продуктов в воде. Например:

Н2(г) + Cl2(г) → 2 HCl(г)

Химические свойства кислот

Кислоты представляют собой жидкости (Н2SO4, HNO3) или твердые вещества (H3PO4). Многие кислоты хорошо растворимы в воде. Водные растворы кислот имеют кислый вкус и изменяют цвет индикаторов: лакмусу придают красный цвет, метиловому оранжевому – розовый.

1. Электролитические свойства кислот. Согласно теории электролитической диссоциации кислотами называют вещества, диссоцирующие в водных растворах с образованием ионов водорода Н+, которыми обусловлены все общие свойства кислот (кислый вкус растворов, окрашивание лакмуса в красный цвет, взаимодействие с металлами и т. д.).

Число ионов водорода кислоты, способных замещаться на катионы металлов, определяет основность этой кислоты и число ступеней диссоциации. Так HCl, H2SO4, H3PO4 – пример одно-, двух - и трехосновных кислот.

Диссоциация одноосновной хлороводородной кислоты HCl происходит в одну ступень:

HCl « H+ + Cl–

Ей соответствует один кислотный остаток – хлорид-ион Cl–.

Угольная кислота, являясь двухосновной кислотой, диссоциирует в две ступени с образованием кислотных остатков:

Н2СО3 « Н+ + НСО3– гидрокарбонат-ион

НСО3– « Н+ + СО32– карбонат-ион

Ортофосфорная кислота Н3РО4 диссоциирует в три ступени с образованием трех кислотных остатков:

Н3РО4 « Н+ + Н2РО4– дигидроортофосфат-ион

Н2РО4– « Н+ + НРО42– гидроортофосфат-ион

НРО42–« Н+ + РО43– ортофосфат-ион

Если кислотный остаток содержит один водород-ион, то к его названию прибавляется приставка «гидро», если два водородных иона– «дигидро».

2. Взаимодействие с основаниями, в результате образуется соль и вода.

HCl + NaOH → NaCl + H2O

3. Взаимодействие с основными оксидами.

2 HCl + CaO → CaCl2 + H2O

4. Взаимодействие с солями. Кислоты вступают в реакцию с солями, если в результате ее образуется более слабая кислота, малорастворимое или летучее соединение.

H2SO4 + BaCl2 → BaSO4¯ + 2 HCl

4. Взаимодействие кислот с металлами (с образованием соли и выделением водорода).

2 HCl + Fe → FeCl2 + H2

Металлы, имеющие стандартный электродный потенциал больше водорода, с кислотами не взаимодействуют. При взаимодействии металлов с концентрированной серной кислотой, концентрированной и разбавленной азотной кислотой водород не выделяется.

Соли

Соли – это электролиты, диссоцирующие в водном растворе с образованием катионов основных остатков и анионов кислотных остатков.

Формулы и названия солей

Состав соли описывается формулой, в которой на первое место ставится формула катиона, а на второе – формула аниона. Названия солей образуются от названия кислотного остатка (в именительном падеже) и названия основного остатка (в родительном падеже), входящих в состав соли. Степень окисления металла, образующего катион, указывается римскими цифрами в скобках, если это необходимо. Например, K2S – сульфид калия, FeSO4 – сульфат железа (II), Fe2(SO4)3 – сульфат железа (III).

Анион бескислородной кислоты имеет окончание «ид». Например, FeCl3 – хлорид железа (III).

Названия кислых солей образуются также, как и средних, но при этом к названию аниона добавляют приставку «гидро», указывающую на наличие атомов водорода, число которых обозначается греческими числительными: ди, три и. т.д. Например: Fe(HSO4)3 – гидросульфат железа (III), NaH2PO4 – дигидрофосфат натрия.

Названия основных солей образуются также, как и средних, но при этом к названию катиона добавляют приставку «гидроксо», указывающую на наличие гидроксогрупп, число которых обозначается греческими числительными: ди, три и. т.д. Например: (CuOH)2CO3 – карбонат гидроксомеди (II), Fe(OH)2Cl – хлорид дигидроксожелеза (III).

Соли подразделяются на средние, кислые и основные.

Средние (нормальные) соли не содержат в молекуле ни атомов водорода, ни гидроксогрупп. Они диссоциируют практически полностью (не ступенчато), образуя катионы металла и анионы кислотного остатка:

K2S « 2 K+ + S2–

AlCl3 « Al3+ + 3 Cl–

Средние соли можно получить при полном замещении атомов водорода в молекулах кислот атомами металлов или при полном замещении гидроксогрупп в основаниях на кислотные остатки. Например:

Zn(OH)2 + H2SO4 → ZnSO4 + 2 H2O

Кислые соли – это соли, кислотный остаток которых содержит в своем составе водород, например, KHS, Fe(HSO4)3. Такие соли диссоциируют ступенчато. Вначале (по I ступени) происходит полная диссоциация соли на катионы металла и анионы кислотного остатка:

KHS « K+ + HS– (полная диссоциация)

Затем кислотный остаток диссоциирует в меньшей степени (частично), ступенчато отщепляя катионы водорода:

HS– « H+ + S2– (частичная диссоциация)

По своим свойствам кислые соли являются промежуточными соединениями межу средними солями и кислотами. Так же, как кислоты, они обычно хорошо растворимы в воде и способны к реакции нейтрализации.

Кислые соли образуются только многоосновными кислотами в случае неполного замещения атомов водорода в кислоте на атомы металла (избыток кислоты). Например:

NaOH + H2SO4 → NaHSO4 + H2O

гидросульфат натрия

Одноосновные кислоты (HCl, HNO3) кислых солей не образуют.

Основные соли – это соли, катионы которых содержат одну или несколько гидроксогрупп, например, (CuOH)2CO3, (FeOH)Cl2.

Основные соли так же, как и кислые, диссоциируют ступенчато. По I ступени идет полная диссоциация на катионы основного остатка и анионы кислотного, а затем идет частичная диссоциация основного остатка. Например, карбонат гидроксомеди (II) полностью диссоциирует по первой ступени:

(CuOH)2CO3 « 2 CuOH+ + CO32–, (полная диссоциация)

затем основный остаток частично диссоциирует как слабый электролит на ионы:

CuOH+ « Cu2+ + OH– (частичная диссоциация)

Как правило, основные соли малорастворимы и при нагревании разлагаются с выделением воды.

Основные соли образуются только многокислотными основаниями в случае неполного замещения гидроксогрупп основания на кислотные остатки (избыток основания). Например:

Mg(OH)2 + HCl → MgOHCl + H2O

хлорид гидроксомагния

Получение солей

Средние соли могут быть получены при взаимодействии веществ:

1. металла с неметаллом. Например:

2. металла с кислотой. Например:

Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2

3 Zn + 4 H2SO4(конц.) → 3 ZnSO4 + S + 4 H2O

3. основного оксида с кислотой. Например:

CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O

4. кислотного оксида с основаниями. Например:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

5. основания с кислотой (реакция нейтрализации). Например:

Ca(OH)2 + 2 HCl → CaCl2 + 2 H2O

6. двух различных солей. Например:

Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4¯ + 2 NaCl

7. щелочей с солями. Например:

3 KOH + FeCl3 → 3 KCl + Fe(OH)3¯

8. вытеснение пассивного металла из раствора его соли более активным металлом (в соответствии с рядом напряжений металлов). Например:

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

9. взаимодействием кислотного оксида с основным. Например:

CaO + SiO2 → CaSiO3

Кислые соли могут быть получены:

1. при взаимодействии снования с избытком кислоты или кислотного оксида. Например:

Pb(OH)2 + 2 H2SO4 → Pb(HSO4)2 + 2 H2O

Ca(OH)2 + 2 CO2 → Ca(HCO3)2

2. при взаимодействии средней соли с кислотой, кислотный остаток которой входит в состав этой соли. Например:

PbSO4 + H2SO4 → Pb(HSO4)2

Основные соли получаются:

При взаимодействии кислоты с избытком основания. Например:

HCl + Mg(OH)2 → MgOHCl + H2O

При взаимодействии средней соли со щелочью:

Bi(NO3)3 + 2 NaOH → Bi(OH)2NO3 + 2 NaNO3

Кислые или основные соли образуются при гидролизе средних солей:

Na2CO3 + H2O → NaHCO3 + NaOH

Al2(SO4)3 + H2O → 2 AlOHSO4 + H2SO4

Химические свойства солей

1. В ряду стандартных электродных потенциалов каждый предыдущий металл вытесняет последующие из растворов их солей. Например:

Zn + Hg(NO3)2 → Zn(NO3)2 + Hg

Соли взаимодействуют со щелочами. Например:

CuSO4 + 2 NaOH → Cu(OH)2¯ + Na2SO4

Соли взаимодействуют с кислотами:

CuSO4 + H2S → CuS¯ + H2SO4

Многие соли взаимодействуют между собой:

CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3¯ + 2 NaCl

При составлении химический уравнений реакций нужно помнить, что реакция протекает, если один из образующихся продуктов выпадает в виде осадка, выделяется виде газа или представляет собой малодиссоциированное соединение.

Превращение кислых и основных солей в средние

1. Взаимодействие кислой соли с гидроксидом того же металла:

KHSO4 + KOH → K2SO4 + H2O

2. Взаимодействие кислой соли с солью того же металла, но другой кислоты:

KHSO4 + KСl → K2SO4 + HCl

3. Термическое разложение кислых солей:

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O

4. Взаимодействие основной соли с соответствующей кислотой:

2 FeOHSO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 2 H2O

Степень окисления

При классификации различных веществ, составления формул химических соединений и описании их свойств используется характеристика состояния атомов элементов – степень окисления. Степень окисления – это количественная характеристика состояния атома элемента в соединении.

Степень окисления – это условный заряд атома в молекуле химического соединения, вычисленный исходя из предположения, что все молекулы химического соединения состоят из ионов, то есть общие электронные пары переходят к наиболее электроотрицательному элементу.

Степень окисления может быть отрицательным, положительным числом или равняться нулю. Степень окисления обозначают арабскими цифрами со знаком (+) или (–) пред цифрой, и записывают над символом элемента в формуле химического соединения.

Отрицательное значение степени окисления приписывается атому, притянувшему к себе электроны, и его величина, равная числу притянутых электронов, отмечается знаком (–).

Положительное значение степени окисления определяется числом электронов оттянутых от данного атома, и отмечается знаком (+).

При вычислении степеней окисления атомов используется следующая совокупность правил:

1) в молекулах простых веществ степень окисления атома равна нулю;

2) водород в соединениях с неметаллами имеет степень окисления (+1), исключение составляют гидриды, в которых степень окисления водорода равна (–1);

3) кислород во всех сложных соединениях имеет степень окисления (–2), кроме OF2 и различных перекисных соединений.

4) фтор, как наиболее электроотрицательный элемент, во всех соединениях имеет степень окисления (–1);

5) галогены в соединениях с водородом и металлами проявляют отрицательную степень окисления (–1), а с кислородом – положительную, за исключением фтора.

6) все металла в своих соединениях характеризуются только положительными степенями окисления, в том числе щелочные металлы имеют степень окисления (+1), а щелочно-земельные – (+2);

7) сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю, сумма степеней окисления всех атомов в сложном ионе равна заряду этого иона.

В химии все многообразие неорганических веществ: принято разделять на две группы – простые и сложные. Простые вещества подразделяются на металлы и неметаллы. А сложные – на производные от простых, образованные путем их взаимодействия с кислородом, водой и между собой. Эту классификацию неорганических веществ в виде схемы изображают следующим образом:

Рис. 2.1. Классификация неорганических соединений.

Классификация реакций в неорганической химии. В неорганической химии различают реакции: 1)соединения, 2)разложения (и те и другие могут быть окислительно-восстановительными реакциями, а могут и не быть таковыми), 3)обмена, 4)замещения, которые всегда являются окислительно-восстановительными. Схемы реакций и примеры даны в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Классификация реакций

Рассмотрим получение и свойства наиболее важных классов неорганических соединений.

ОКСИДЫ (окислы) - сложные вещества, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород в степени окисления, равной -2. Общая формула любого оксида - Э х О у -2 . Различают солеобразующие (основные : Li 2 O, CaO, MgO ,FeO; амфотерные : ZnO, Al 2 O 3 , SnO 2 , Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 ; кислотные : B 2 O 3 , SO 3 , CO 2 , P 2 O 5 Mn 2 O 7) и несолеобразующие : N 2 O, NO, CO оксиды. Элементы с переменной степенью окисления образуют несколько оксидов (MnO, MnO 2 , Mn 2 O 7 , NO, N 2 O 3 , NO 2 , N 2 O 5). В высшем оксиде, как правило, элемент находится в степени окисления, равной номеру группы.

По современной международной номенклатуре названия оксидов составляют следующим образом: слово «оксид», далее русское название элемента в родительном падеже, степень окисления элемента (если она переменна). Например: FeO – оксид железа (II), P 2 O 5 – оксид фосфора (V).

Основные оксиды это те, которым соответствуют гидроксиды – основания. Основными называют оксиды, взаимодействующие с кислотами с образованием соли и воды. Основные оксиды образуются только металлами в степени окисления +1,+2 (иногда +3), например: BaO, SrO, FeO, MnO, CrO, Li 2 O, Bi 2 O 3 , Ag 2 O.

Получение основных оксидов :

1) Окисление металлов при нагревании в атмосфере кислорода:

Этот метод практически неприменим для щелочных металлов, которые при окислении обычно дают пероксиды, поэтому оксиды Na 2 O, K 2 O крайне труднодоступны.

2) Обжиг сульфидов:

2СuS+3O 2 =2CuO+2SO 2 ;

4FeS 2 +11O 2 =2Fe 2 O 3 +8SO 2 .

3) Разложение гидроксидов:

Cu(OH) 2 =CuO+H 2 O.

Этим методом нельзя получить оксиды щелочных металлов.

4) Разложение солей некоторых кислородсодержащих кислот:

BaCO 3 =BaO+CO 2 ,

2Pb(NO 3) 2 =2PbO+4NO 2 +O 2

Свойства основных оксидов . Большинство основных оксидов представляет собой твердые кристаллические вещества ионного характера; в узлах кристаллической решетки расположены ионы металлов, достаточно прочно связанные с ионами O 2- , поэтому оксиды типичных металлов обладают высокими температурами плавления и кипения.

Отметим одну характерную для оксидов особенность. Близость ионных радиусов многих ионов металлов приводит к тому, что в кристаллической решетке оксидов часть ионов одного металла может быть заменена на ионы другого металла. Это приводит к тому, что для оксидов часто не выполняется закон постоянства состава, и могут существовать смешанные оксиды переменного состава.

1) Отношение к воде.

Процесс присоединения воды называется гидратацией, а образующееся вещество – гидроксидом. Из основных оксидов с водой взаимодействуют только оксиды щелочных (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) и щелочноземельных металлов (Ca, Sr, Ba, Ra).

Li 2 O+H 2 O=2LiOH;

BaO+H 2 O=Ba(OH) 2 .

Большинство же основных оксидов в воде не растворяются и не взаимодействуют с ней. Соответствующие их гидроксиды получают косвенным путем – действием щелочей на соли (см. ниже).

2) Отношение к кислотам.

CaO+H 2 SO 4 =CaSO 4 +H 2 O;

FeO+2HCl=FeCl 2 +H 2 O.

3) Отношение к кислотным и амфотерным оксидам.

Основные оксиды щелочных и щелочноземельных металлов при сплавлении взаимодействуют с твердыми кислотными и амфотерными оксидами, а также с газообразными кислотными оксидами при обычных условиях.

CaO+CO 2 =CaCO 3;

3BaO+P 2 O 5 =Ba 3 (PO 4) 2 ;

сплавление

Li 2 O+Al 2 O 3 =2LiAlO 2 .

сплавление

Основные оксиды менее активных металлов взаимодействуют только с твердыми кислотными оксидами при сплавлении.

Кислотные оксиды - оксиды, которые при взаимодействии с основаниями образуют соль и воду. Кислотным оксидам соответствуют гидроксиды – кислоты. Кислотные оксиды – это оксиды неметаллов в различных степенях окисления, либо оксиды металлов в высокой степени окисления (+4 и выше). Примеры: SO 2 , SO 3 , Cl 2 O 7 , Mn 2 O 7 , CrO 3 .

Химическая связь в кислотных оксидах – ковалентная полярная. При обычных условиях кислотные оксиды неметаллов могут быть газообразными (CO 2 , SO 2), жидкими (N 2 O 3 , Cl 2 O 7), твердыми (P 2 O 5 , SiO 2).

Получение кислотных оксидов .

1) Окисление неметаллов:

2) Окисление сульфидов:

2ZnS+3O 2 =2ZnO+2SO 2 

3) Вытеснение непрочных слабых кислот из их солей:

CaCO 3 +2HCl=CaCl 2 +CO 2 +H 2 O.

Свойства кислотных оксидов .

1) Отношение к воде.

Большинство кислотных оксидов растворяются в воде, вступая с ней в химическое взаимодействие и образуя кислоты:

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

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

2) Отношение к основаниям.

Кислотные оксиды взаимодействуют с растворимыми основаниями – щелочами, образуя соль и воду.

SO 2 +2NaOH=Na 2 SO 3 +H 2 O;

P 2 O 5 +6NaOH=2Na 3 PO 4 +3H 2 O

сплавление

3) Отношение к основным и амфотерным оксидам.

Твердые кислотные оксиды взаимодействуют с основными и амфотерными оксидами при сплавлении. Жидкие и газообразные оксиды взаимодействуют с оксидами щелочных и щелочноземельных металлов при обычных условиях.

P 2 O 5 +3CuO=Cu 3 (PO 4) 2 ;

сплавление

3SiO 2 +Al 2 O 3 =Al 2 (SiO 3) 3

сплавление

Амфотерные оксиды взаимодействуют и с кислотами и со щелочами, проявляя свойства кислотных и основных оксидов. Им соответствуют амфотерные гидроксиды. Все они твердые вещества, нерастворимые в воде. Примеры амфотерных оксидов: ZnO, BeO, SnO, PbO, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , Sb 2 O 3 , MnO 2 .

Свойства амфотерных оксидов .

Амфотерные оксиды реагируют с кислотами как основные:

Al 2 O 3 +6HCl=2AlCl 3 +3H 2 O,

а со щелочами – как кислотные. Состав продуктов реакции зависит от условий. При сплавлении:

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

Цинкат натрия

В растворе щелочи образуется растворимая комплексная соль, содержащая гидроксокомплексный ион:

ZnO+2NaOH+H 2 O=Na 2

Тетрагидроксоцинкат натрия

Несолеобразующие оксиды – это оксиды неметаллов, которым не соответствуют гидроксиды и соли. Примеры: CO, N 2 O, NO, SiO.

Оксиды широко распространены в природе. Так вода – самый распространенный оксид покрывает 71% поверхности планеты. Оксид кремния (IV) в виде 400 разновидностей кварца составляет 12% от массы земной коры. Оксид углерода (IV) (углекислый газ) содержится в атмосфере - 0,03% по объему, а также в природных водах. Важнейшие руды: гематит, магнетит, бурый железняк состоят из различных оксидов железа. Бокситы содержат оксид алюминия, и т.д.

ОСНОВАНИЯ – сложные вещества, в которых на атом металла приходится одна или несколько гидроксогрупп ОН - . Степень окисления атомов металла обычно +1, +2 (реже +3). Общая формула оснований Ме(ОН) х, где х – число гидроксогрупп – кислотность основания. (МеОН – однокислотное, Ме(ОН) 2 – двухкислотное, Ме(ОН) 3 – трехкислотное основание).

Названия основаниям дают следующим образом: «гидроксид», затем русское название металла в родительном падеже, а в скобках римскими цифрами – степень окисления, если она переменная. Например: KOH –гидроксид калия, Ni(OH) 2 – гидроксид никеля(II).

При обычных условиях основания – твердые вещества, кроме гидроксида аммония – водного раствора аммиака NH 4 OH (NH 4 + - ион аммония, входящий в состав солей аммония).

Классификация оснований. В зависимости от отношения к воде основания делятся на растворимые (щелочи) и нерастворимые. К растворимым основаниям - щелочам относятся только гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов (LiOH, NaOH, KOH, CsOH, RbOH, FrOH, Ca(OH) 2 , Sr(OH) 2 , Ba(OH) 2 , Ra(OH) 2) а также водный раствор аммиака. Все остальные основания практически нерастворимы в воде.

С точки зрения теории электролитической диссоциации основания – электролиты, диссоциирующие в водном растворе с образованием в качестве анионов только гидроксид-ионов:

Ме(ОН) х  Ме х+ + хОН - .

Наличие в растворе ионов гидроксида определяют с помощью индикаторов: лакмуса (синий), фенолфталеина (малиновый), метилоранжа (желтый). Нерастворимые основания не меняют окраски индикаторов.

Философская истина: все в нашем мире относительно, – справедлива и для классификации веществ и их свойств. Великое многообразие веществ во Вселеннойи на нашей планете состоит всего лишь из 90 химических элементов. В природе встречаются вещества, построенные элементами с порядковыми номерами с 1 по 91 включительно. Элемент 43 – технеций, в настоящее время на Земле в природе не обнаружен, т.к. этот элемент не имеет стабильных изотопов. Он был получен искусственно в результате ядерной реакции. Отсюда и название элемента – от греч. téhnos – искусственный.
Все земные природные химические вещества, построенные из 90 элементов, можно разделить на два больших типа – неорганические и органические.
Органическими веществами называют соединения углерода за исключением простейших: оксидов углерода, карбидов металлов, угольной кислоты и ее солей. Все остальные вещества относятся к неорганическим.
Органических веществ насчитывается более 27 млн – гораздо больше, чем неорганических, число которых по самым оптимистическим подсчетам не превышает 400 тыс. О причинах многообразия органических соединений мы поговорим чуть позже, а пока отметим, что резкой границы между двумя этими группами веществ не существует. Например, соль изоцианат аммония NH4NCO считается неорганическим соединением, а мочевина (NH2)2CO, имеющая точно такой же элементный состав N2H4CO, – вещество органическое.
Вещества, имеющие одинаковую молекулярную формулу, но разное химическое строение, называются изомерами.
Неорганические вещества принято делить на два подтипа – простые и сложные (схема 1). Как вы уже знаете, простыми называют вещества, состоящие из атомов одного химического элемента, а сложные – из двух и более химических элементов.
Схема 1

Классификация неорганических веществ

Казалось бы, число простых веществ должно совпадать с числом химических элементов. Однако это не так. Дело в том, что атомы одного и того же химического элемента могут образовывать не одно, а несколько различных простых веществ. Такое явление, как вы знаете, называют аллотропией. Причинами аллотропии может быть разное число атомов в молекуле (например, аллотропные модификации элемента кислорода – кислород О2 и озон О3), а также различное строение кристаллической решетки твердого вещества (например, уже знакомые вам аллотропные видоизменения углерода – алмаз и графит).
В подтипе простых веществ выделяют металлы, неметаллы и благородные газы, причем последние часто относят к неметаллам. В основе такой классификации лежат свойства простых веществ, обусловленные строением атомов химических элементов, из которых эти вещества образованы, и типом кристаллической решетки. Всем известно, что металлы проводят электрический ток, теплопроводны, пластичны, обладают металлическим блеском. Неметаллы, как правило, такими свойствами не обладают. Наша оговорка «как правило» не случайна, и она еще раз подчеркивает относительность классификации простых веществ. Некоторые металлы по свойствам напоминают неметаллы (например, аллотропная модификация олова – серое олово – порошок серого цвета, не проводит электрический ток, лишено блеска и пластичности, тогда как белое олово, другая аллотропная модификация, – типичный металл). Напротив, неметалл графит, аллотропная модификация углерода, весьма электропроводен и обладает характерным металлическим блеском.
Самая общая классификация сложных неорганических веществ хорошо вам знакома из курса химии основной школы. Здесь выделяют четыре класса соединений: оксиды, основания, кислоты и соли.
Деление неорганических веществ на классы проводят на основании их состава, который, в свою очередь, отражается на свойствах соединений. Напомним определения представителей каждого класса.
Оксиды – сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых – кислород в степени окисления –2 (например, Н2О, СО2, CuO).
Основания – это сложные вещества, состоящие из атома металла и одной или нескольких гидроксигрупп (например, NaOH, Ca(OH)2).
Кислоты – это сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка (например, HCl, HNO3, H2SO4, H3PO4).
Соли – это сложные вещества, состоящие из атомов металла и кислотных остатков (например, NaNO3, K2SO4, AlCl3).
Подобная классификация и определения также весьма относительны. Во-первых, роль металла в основаниях и солях могут выполнять сложные частицы наподобие знакомоговам катиона аммония NH4+, состоящего только из элементов неметаллов. Во-вторых, существует достаточно многочисленная группа веществ, которые пформальным признакам (по составу) являются основаниями, а по свойствам относятся к амфотерным гидроксидам, т.е. сочетают свойства оснований и кислот. Например, гидроксид алюминия Al(OH)3 при взаимодействии с кислотой ведет себя как основание:
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O,
а при сплавлении со щелочами проявляет свойства кислоты:
H3AlO3 + NaOH = NaAlO2 + H2O.
В-третьих, в приведенную выше классификацию сложных неорганических веществ не попадает большое число соединений, которые нельзя отнести ни к одному из перечисленных классов. Это, например, соединения, образованные двумя или более элементами-неметаллами (хлорид фосфора(V) PCl5, сульфид углерода CS2, фосген COCl2).
? 1. Какие вещества называются неорганическими, а какие – органическими? Приведите примеры. Докажите относительность такой классификации веществ.
2. Какие вещества называются простыми, а какие – сложными? Почему число простых веществ превышает число химических элементов?
3. Какова классификация простых веществ? Приведите примеры веществ каждого типа. Благородные газы являются веществами атомного или молекулярного строения? Приведите аргументы в пользу той и другой точек зрения.
4. Какие неорганические вещества называются оксидами, основаниями, кислотами, солями? Приведите примеры веществ каждого класса, проиллюстрируйте их свойства двумя-тремя уравнениями химических реакций.
5. С помощью уравнений химических реакций докажите, что амфотерные гидроксиды проявляют свойства как кислот, так и оснований.
6. Карбонат кальция (мел, мрамор, известняк) вдохновлял скульпторов, художников, поэтов. Например:

Рейтинг: