Главная » Образование » Классификация и свойства сложных неорганических веществ. Взаимосвязь

Классификация и свойства сложных неорганических веществ. Взаимосвязь

Видеоурок: Классы неорганических соединений

Лекция: Классификация неорганических веществ. Номенклатура неорганических веществ (тривиальная и международная)

Начнем с простого деления неорганических веществ на простые и сложные. Молекулы простых состоят из атомов одного элемента, а сложных из атомов нескольких элементов. Простые делятся на металлы и неметаллы. Сложные в свою очередь подразделены на оксиды, гидроксиды, соли.

Оксиды

Оксиды - это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород со степенью окисления -2.

Оксиды подразделяются на солеобразующие (основные, кислотные, амфотерные), несолеобразующие и солеобразные (двойные).

Основные оксиды обладают основными свойствами и способны образовать типичные металлы, имеющие степень окисления +1, +2, (Li 2 O, MgO, CaO, CuO).

Кислотные оксиды обладают кислотными свойствами и способны образовать неметаллы со степенью окисления более +2. Так же образуют металлы со степенью от +5 до +7 (SO 2 , SeO 2 , P 2 O 5 , As 2 O 3 , CO 2 , SiO 2 , CrO 3 , и Mn 2 O 7). Исключение: у оксидов NO 2 и ClO 2 нет соответствующих кислотных гидроксидов. Несмотря на это, их считают кислотными.

Амфортерные оксиды обладают и основными, и кислотными свойствами. Они образованы амфотерными металлами, имеющими степень окисления +2, +3, +4 (Cr 2 O 3 , Al 2 O 3 , GeO 2 , SnO 2 . В данной группе оксидов со степенью окисления +2 всего 4: ZnO, PbO, SnO, BeO.

Несолеобразующие оксиды не обладают ни основными, ни кислотными свойствами. К ним относятся оксиды неметаллов со степенью окисления +1, +2. Их всего 4: CO, NO, N 2 O, SiO.

Солеобразные оксиды образованы двумя элементами с разными степенями окисления. К примеру, магнитный железняк FeO·Fe 2 O 3 , который при взаимодействии с кислотами образует две соли: FeO·Fe 2 O 3 + 4H 2 SO 4 → FeSO 4 + Fe 2 (SO 4) 3 + 4H 2 O

Гидроксиды

Гидроксиды - это сложные вещества, состоящие из оксидов и воды, имеющие гидроксогруппу (OH -).

Они подразделяются на основания, кислородсодержащие кислоты и амфотерные гидроксиды.

Основания – гидроксиды металлов со степенью окисления +1, +2, проявляющие основные свойства и состоящие из ионов металлов и гидроксид – ионов OH - .

К примеру:

гидроксид натрия - Na + OH,
гидроксид кальция - Ca +2 (OH) 2 ,
гидроксид железа - Fe +3 (OH) 3 .

Все основания – твердые вещества. Они делятся на растворимые (щелочи) и нерастворимые. О том, растворимо основание в воде или нет можно узнать из таблицы.

Кислотные гидроксиды (кислородсодержащие кислоты) – гидроксиды неметаллов и металлов со степенью окисления +5, +6, проявляющие кислотные свойства, состоящие из гидроксоний – катионов Н 3 О + и кислотного остатка.

К примеру:

Азотная кислота - HNO 3 ,
Серная кислота - H 2 SO 4.

Амфотерные гидроксиды – гидроксиды металлов со степенью окисления +2, +3, +4, проявляющие и кислотные, и основные свойства. В данной группе гидроксидов со степенью окисления +2 всего 4: Zn(OН) 2 , Pb(OН) 2 , Sn(OН) 2 , Be(OН) 2 .

Соли

Соли - сложные химические вещества, образованные атомами металлов, связанных с кислотными остатками.

К примеру:

Хлорид натрия - NaCl,
Сульфат натрия - Na 2 SO 4 ,
Хлорид кальция - СаCl 2 ,
Сульфат кальция - СаSO 4 .

Существуют следующие виды солей:

Средние соли – соли, содержащие атомы металлов и кислотного остатка. К примеру: нитрат кальция Ca(NO 3) 2 , сульфат свинца PbSO 4 , карбонат натрия Na 2 CO 3 и др.

Кислые соли – соли, содержащие атомы металлов, кислотного остатка и водорода. Атомы металла образуются при нейтрализации основания избытком кислоты. Чтобы образовать название какой - либо кислой соли, необходимо к названию соли добавить приставку гидро - или дигидро -. Приставка зависит от числа атомов водорода, входящих в состав кислой соли. Пример : KHCO 3 – гидрокарбонат калия, КH 2 PO 4 – дигидроортофосфат калия. Так же необходимо помнить, что кислые соли способны образовывать две и более основные кислоты. Ими могут быть как кислородсодержащие, так и бескислородные кислоты.

Основные соли – соли, содержащие атомы металлов, кислотного остатка и гидроксогруппы (OH−). Чтобы определить название основной соли, необходимо к названию обычной соли добавить приставку гидроксо- или дигидроксо. Приставка будет зависеть от количества ОН - групп, входящих в состав соли. К примеру, (CuOH) 2 CO 3 - гидроксокарбонат меди (II). Так же следует знать, что основные соли образуют основания, содержащие в составе две и более гидроксогрупп.

Двойные соли – соли, содержащие катионы двух металлов и кислотный остаток. К примеру, сульфат алюминия - калия KAl(SO 4) 2 ·12H 2 O

Смешанные соли – соли, содержащие анионы двух металлов и кислотный остаток. К примеру, дигидроксокарбонат меди (II) Cu 2 (OH) 2 CO 3 .

Гидратные соли – соли, содержащие молекулы кристаллизационной воды. К примеру, декагидрат сульфата натрия Na 2 SO 4 10H 2 O

Номенклатура неорганических веществ

Построение формул и названий определяются химической тривиальной и международной номенклатурой. Тривиальные названия – это исторически сложившиеся традиционные названия.

Формула	Тривиальные названия	Международные названия
	Поваренная соль	Хлорид натрия
	Едкий натр	Гидроксид натрия
	Сода, кальцинированная сода	Карбонат натрия
	Питьевая сода	Гидрокарбонат натрия
	Жидкое стекло	Силикат натрия
	Негашеная известь	Оксид кальция
	Гашеная известь	Гидроксид кальция
	Известняк, мел, мрамор	Карбонат кальция
		Фторид кальция
	Графит, алмаз
	Угарный газ	Монооксид углерода
	Углекислый газ	Диоксид углерода
	Едкое кали	Гидроксид калия
		Карбонат калия
	Калийная селитра	Нитрат калия
	Бертолетова соль	Хлорат калия
	Желтая кровяная соль	Гексацианоферрат (II) калия
	Красная кровяная соль	Гексацианоферрат (III) калия
	Жженая магнезия Оксид магния	Оксид магния
	Магнезит Карбонат магния	Карбонат магния
		Оксид железа (III)
	Железный колчедан, пирит	Дисульфид железа
Fe 4 3	Берлинская лазурь	Гексацианоферрат (II) железа (III)
	Железный купорос	Гептагидрат сульфата железа (II)
	Медный блеск	Сульфид меди (I)
Cu 2 (OH) 2 CO 3		Карбонат гидроксомеди (II)
	Медный купорос	Пентагидрат сульфата меди (II)

Возник вопрос по теме? Задавайте его репетитору по химии 👉

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

Простые вещества . Молекулы состоят из атомов одного вида (атомов одного элемента). В химических реакциях не могут разлагаться с образованием других веществ.

Сложные вещества (или химические соединения). Молекулы состоят из атомов разного вида (атомов различных химических элементов). В химических реакциях разлагаются с образованием нескольких других веществ.

Резкой границы между металлами и неметаллами нет, т.к. есть простые вещества, проявляющие двойственные свойства.

Аллотропия
Аллотропия - способность некоторых химических элементов образовывать несколько простых веществ, различающихся по строению и свойствам.

С - алмаз, графит, карбин.
O - кислород, озон.
S - ромбическая, моноклинная, пластическая.
P - белый, красный, чёрный.

Явление аллотропии вызывается двумя причинами:

1) различным числом атомов в молекуле, например кислород O 2 и озон O 3

2) образованием различных кристаллических форм, например алмаз и графит.

ОСНОВАНИЯ
Основания - сложные вещества, в которых атомы металлов соединены с одной или несколькими гидроксильными группами (с точки зрения теории электролитической диссоциации, основания - сложные вещества, при диссоциации которых в водном растворе образуются катионы металла (или NH 4 +) и гидроксид - анионы OH -).

Классификация. Растворимые в воде (щёлочи) и нерастворимые . Амфотерные основания проявляют также свойства слабых кислот.

Получение
1. Реакции активных металлов (щелочных и щелочноземельных металлов) с водой:
2Na + 2H 2 O ® 2NaOH + H 2 -
Ca + 2H 2 O ® Ca(OH) 2 + H 2 -
2. Взаимодействие оксидов активных металлов с водой:
BaO + H 2 O ® Ba(OH) 2
3. Электролиз водных растворов солей
2NaCl + 2H 2 O ® 2NaOH + H 2 - + Cl 2 -

Химические свойства

Щёлочи	Нерастворимые основания
1. Действие на индикаторы.
лакмус - синий метилоранж - жёлтый фенолфталеин - малиновый	--
2. Взаимодействие с кислотными оксидами.
2KOH + CO 2 ® K 2 CO 3 + H 2 O KOH + CO 2 ® KHCO 3	--
3. Взаимодействие с кислотами (реакция нейтрализации)
NaOH + HNO 3 ® NaNO 3 + H 2 O	Cu(OH) 2 + 2HCl ® CuCl 2 + 2H 2 O
4. Обменная реакция с солями
Ba(OH) 2 + K 2 SO 4 ® 2KOH + BaSO 4 ¯ 3KOH+Fe(NO 3) 3 ® Fe(OH) 3 ¯ + 3KNO 3	--
5. Термический распад.
--	Cu(OH) 2 - t ° ® CuO + H 2 O

ОКСИДЫ

Классификация
Оксиды - это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород.

ОКСИДЫ
Несолеобразующие	CO, N 2 O, NO
Солеобразующие	Основные -это оксиды металлов, в которых последние проявляют небольшую степень окисления +1, +2 Na 2 O; MgO; CuO
	Амфотерные (обычно для металлов со степенью окисления +3, +4). В качестве гидратов им соответствуют амфотерные гидроксиды ZnO; Al 2 O 3 ; Cr 2 O 3 ; SnO 2
	Кислотные -это оксиды неметаллов и металлов со степенью окисления от +5 до +7 SO 2 ; SO 3 ; P 2 O 5 ; Mn 2 O 7 ; CrO 3
	Основным оксидам соответствуют основания, кислотным - кислоты, амфотерным - и те и другие

Получение

1. Взаимодействие простых и сложных веществ с кислородом:
2Mg + O 2 ® 2MgO
4P + 5O 2 ® 2P 2 O 5
S + O 2 ® SO 2
2CO + O 2 ® 2CO 2
2CuS + 3O 2 ® 2CuO + 2SO 2
CH 4 + 2O 2 ® CO 2 + 2H 2 O
4NH 3 + 5O 2 - кат. ® 4NO + 6H 2 O
2. Разложение некоторых кислородсодержащих веществ (оснований, кислот, солей) при нагревании:
Cu(OH) 2 - t ° ® CuO + H 2 O
(CuOH) 2 CO 3 - t ° ® 2CuO + CO 2 + H 2 O
2Pb(NO 3) 2 - t ° ® 2PbO + 4NO 2 + O 2
2HMnO 4 - t ° ;H 2 SO 4 (конц.) ® Mn 2 O 7 + H 2 O

Химические свойства

Основные оксиды	Кислотные оксиды
1. Взаимодействие с водой
Образуется основание: Na 2 O + H 2 O ® 2NaOH CaO + H 2 O ® Ca(OH) 2	Образуется кислота: SO 3 + H 2 O ® H 2 SO 4 P 2 O 5 + 3H 2 O ® 2H 3 PO 4
2. Взаимодействие с кислотой или основанием:
При реакции с кислотой образуется соль и вода MgO + H 2 SO 4 - t ° ® MgSO 4 + H 2 O CuO + 2HCl - t ° ® CuCl 2 + H 2 O	При реакции с основанием образуется соль и вода CO 2 + Ba(OH) 2 ® BaCO 3 + H 2 O SO 2 + 2NaOH ® Na 2 SO 3 + H 2 O
Амфотерные оксиды взаимодействуют
с кислотами как основные: ZnO + H 2 SO 4 ® ZnSO 4 + H 2 O	с основаниями как кислотные: ZnO + 2NaOH ® Na 2 ZnO 2 + H 2 O (ZnO + 2NaOH + H 2 O ® Na 2 )
3. Взаимодействие основных и кислотных оксидов между собой приводит к солям.
Na 2 O + CO 2 ® Na 2 CO 3
4. Восстановление до простых веществ:
3CuO + 2NH 3 ® 3Cu + N 2 + 3H 2 O P 2 O 5 + 5C ® 2P + 5CO

«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.

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.