Основные классы неорганических соединений. Класс неорганических соединений


Основные классы неорганических соединений

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

Тип реакции

Схема реакции

Примеры реакций

Соединение

А +В = АВ

1) Ca0 + Cl20= Ca2+Cl2- (ОВР)

2) CaO + CO2 = CaCO3

Разложение

АВ = А + В

1) 2Ag2O = 4Ag +O2 (ОВР)

2) Cu(OH)2 = CuO + h3O

Обмен

AB +CD=AD + CB

BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4↓ +2NaCl

Замещение

AB + C = CB + A

Zn + Pb(NO3)2 = Pb + Zn(NO3)2 (ОВР)

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 - ЭхОу-2. Различают солеобразующие (основные: Li2O, CaO, MgO ,FeO; амфотерные: ZnO, Al2O3, SnO2, Cr2O3, Fe2O3; кислотные: B2O3 , SO3 , CO2, P2O5 Mn2O7) и несолеобразующие: N2O, NO, CO оксиды. Элементы с переменной степенью окисления образуют несколько оксидов (MnO, MnO2, Mn2O7, NO, N2O3, NO2, N2O5). 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), P2O5 – 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, Li2O, Bi2O3, Ag2O.

Получение основных оксидов:

1) Окисление металлов при нагревании в атмосфере кислорода:

2Mg+O2=2MgO;

2Cu+O2=2CuO.

Этот метод практически неприменим для щелочных металлов, которые при окислении обычно дают пероксиды, поэтому оксиды Na2O, K2O крайне труднодоступны.

2) Обжиг сульфидов:

2СuS+3O2=2CuO+2SO2;

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2.

3) Разложение гидроксидов:

Cu(OH)2=CuO+h3O.

Этим методом нельзя получить оксиды щелочных металлов.

4) Разложение солей некоторых кислородсодержащих кислот:

t

BaCO3=BaO+CO2,

t

2Pb(NO3)2=2PbO+4NO2+O2

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 O2-, 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).

Li2O+h3O=2LiOH;

BaO+h3O=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+h3SO4=CaSO4+h3O;

FeO+2HCl=FeCl2+h3O.

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+CO2=CaCO3;

3BaO+P2O5=Ba3(PO4)2;

сплавление

Li2O+Al2O3=2LiAlO2.

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: SO2, SO3, Cl2O7, Mn2O7, CrO3.

Химическая связь в кислотных оксидах – ковалентная полярная. При обычных условиях кислотные оксиды неметаллов могут быть газообразными (CO2, SO2), жидкими (N2O3, Cl2O7), твердыми (P2O5, SiO2).

Получение кислотных оксидов.

1) Окисление неметаллов:

S+O2=SO2 

2) Окисление сульфидов:

2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2 

3) Вытеснение непрочных слабых кислот из их солей:

CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2 +h3O.

Свойства кислотных оксидов.

1) Отношение к воде.

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

SO3+h3O=h3SO4,

CO2+h3O=h3CO3.

2) Отношение к основаниям.

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

SO2+2NaOH=Na2SO3+h3O;

P2O5+6NaOH=2Na3PO4+3h3O

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.

P2O5+3CuO=Cu3(PO4)2;

сплавление

3SiO2+Al2O3=Al2(SiO3)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, Al2O3, Cr2O3, Sb2O3, MnO2.

Свойства амфотерных оксидов.

Амфотерные оксиды реагируют с кислотами как основные:

Al2O3+6HCl=2AlCl3+3h3O,

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

ZnO+2NaOH=Na2ZnO2+h3O;

Цинкат натрия

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

ZnO+2NaOH+h3O=Na2[Zn(OH)4]

Тетрагидроксоцинкат натрия

Несолеобразующие оксиды – это оксиды неметаллов, которым не соответствуют гидроксиды и соли. Примеры: CO, N2O, 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 Nh5OH (Nh5+ - 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  Мех+ + хОН-.

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

studfiles.net

Основные классы неорганических соединений :: SYL.ru

К неорганическим соединениям относят все сочетания химических элементов, которые не содержат углерод. Большинство известных соединений являются органическими, однако известно около 20 миллионов тех, которые принадлежат к классу неорганических. Огромное количество вызывает необходимость их классификации, то есть деления на группы.

Каждое из этих веществ обладает своими характеристиками, и поэтому можно выделить основные классы неорганических соединений. Для любого из них характерны различные способности взаимодействия с другими веществами, свои свойства. Химия, классы неорганических соединений в которой занимают важное место, рассматривает их классификацию с нескольких точек зрения.

Классификация неорганических веществ

Можно выделить несколько категорий, по которым подразделяются классы неорганических соединений. В соответствии со своим строением они могут быть простого и сложного состава. Простые вещества состоят из атомов одного вида. Они могут быть металлами и неметаллами. В некоторых источниках можно встретить информацию, что к простым веществам относят также благородные газы и амфотерные простые вещества.

Характеристика металлов

Атомы металлических соединений связаны между собой при помощи особой металлической связи, образуя кристаллическую сеть. Ионы металлов связываются между собой, образуя электронное облако.

Кристаллическая сеть создается всеми металлами, и этим обусловлены общие свойства большинства этих простых неорганических веществ. Например, такими свойствами являются высокая теплопроводность, пластичность, прочность, непрозрачность, высокая электропроводность.

Неметаллы

Неорганические соединения неметаллической природы отличаются большим многообразием. В этой группе можно встретить вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии. Примером твердого неметалла может служить сера, фосфор и т. д.; газообразного – водород, хлор; жидкого – бром.

Газообразные неметаллы обычно существуют в природе в виде двухатомных молекул, кроме благородных газов, которые существуют в виде одноатомных. Жидкие неметаллы также часто имеют молекулярное строение. Твердые вещества чаще всего образуют кристаллическую сеть, то есть обладают немолекулярным строением.

Сложные неорганические вещества

Чаще всего можно встретить классификацию сложных веществ по строению. Поэтому важнейшие классы неорганических соединений выглядят следующим образом:

1. Оксиды.

2. Гидроксиды:

  • кислоты;
  • основания;
  • амфотерные гидроксиды.

3. Соли.

Некоторые источники выделяют кислоты, основания и амфотерные гидроксиды как самостоятельные пункты классификации, однако в связи с тем, что и первые, и вторые, и третьи являются результатом взаимодействия оксидов с водой, все эти категории относят к гидроксидам.

Оксиды

Оксиды являются веществами, которые имеют в своем составе 2 элемента (или более), причем один из них - это обязательно кислород. Общая формула оксидов имеет вид ЭхОу.

В зависимости от того, как взаимодействуют оксиды с другими веществами, их подразделяют на 3 категории: амфотерные, кислотные и основные.

Свойства классов неорганических соединений имеют значение при определении возможных реакций с их участием. Так, амфотерными являются те оксиды, которые при вступлении в реакцию с кислотами и основаниями образуют соли и воду. При вступлении в реакцию с водой данные соединения могут обладать кислотными и основными свойствами, то есть образовывать как кислоты, так и основания. К амфотерным относят соединения алюминия, хрома III, бериллия, железа III, цинка. Кислотные оксиды вступают в реакцию с водой и образуют кислоту, а при взаимодействии с основаниями - соли. Основные оксиды в реакции с водой образуют основания, а с основаниями – тоже соли.

В соответствии с другой классификацией, оксиды также делят по способности образовывать соли на солеобразующие и несолеобразующие. Несолетворные оксиды образуют кислоты, и для них невозможны реакции с образованием солей.

Гидроксиды

Эти соединения получают путем присоединения воды к оксидам либо косвенно в процессе ряда реакций. Те гидроксиды, что образованы основными оксидами, называют основаниями, а те, что образуются из амфотерных оксидов, – амфотерными гидроксидами.

Кислоты

Эти сложные вещества входят в основные классы неорганических соединений, состоят из водорода и кислотного остатка. Наименование последнего позволяет дать название той или иной кислоте.

Кислоты как классы неорганических соединений могут быть одно-, двух- и трехосновными, что зависит от количества атомов водорода в их составе. Примером одноосновной кислоты служит соляная кислота (HCl), двухосновной – серная (h3SO4), а трехосновной – фосфорная (h4PO4).

Кислотные остатки также имеют свою классификацию, могут быть кислородсодержащими и бескислородными.

Атомы металлов способны замещать водород в кислотах, в таком случае получаются соли.

Понятие о солях

В основные классы неорганических соединений входят также соли. Это продукт замещения атомами металла водорода в кислотах или гидроксильных групп оснований на кислотные остатки. Соли образуются тогда, когда различные классы неорганических соединений взаимодействуют между собой.

В зависимости от степени замещения атомов различают средние, кислые и основные соли. Если происходит полное замещение атомов, то образовавшаяся соль средняя, если частичное, то, соответственно, кислая или основная. В том случае, когда состава реагентов достаточно для полного замещения, образуется средняя соль.

Когда при взаимодействии не хватает кислоты для получения средней соли, говорят о получении основной соли.

При вступлении в реакцию металлов с неметаллами образуется бескислородная соль, а когда в реакцию вступает кислотный и основный оксид, получают кислородсодержащую соль.

Понятие о связи между классами неорганических соединений

Выше мы упоминали о том, что некоторые вещества получают только косвенным путем, посредством нескольких реакций. Существует связь между классами неорганических соединений, о которой можно говорить в связи с тем, что различные сложные элементы вступают в реакции между собой, образуя новые вещества. Например, соль образуется при взаимодействии кислот с основаниями. Это так называемая генетическая связь классов неорганических соединений, суть которой в том, что взаимодействие происходит между разными классами неорганических веществ. Так, в реакции вступают основные и кислотные оксиды, основания и кислоты, металлы и неметаллы и т. д. Основные классы неорганических соединений, взаимодействуя, обеспечивают химические свойства этих групп веществ.

Вот некоторые из примеров, подтверждающих генетическую связь между разными классами соединений:

  • Металлы при взаимодействии с неметаллами образуют соли.
  • Металлы при взаимодействии с кислородом образуют оксиды.
  • Неметаллы, соответственно, образуют в реакции с кислородом оксиды неметаллов.
  • Основные и амфотерные оксиды, вступая в реакцию с кислотами или кислотными оксидами, образуют соли.
  • Кислотные оксиды образуют соли при реакции с основаниями или основными оксидами.
  • Кислотные оксиды вступают в реакцию с водой и образуют кислоты.
  • Основания, вступая в реакцию с амфотерными гидроксидами, образуют соли.

Таким образом, деление на классы неорганических соединений позволяет сгруппировать их огромное количество и определить принципы их взаимодействия между собой и другими веществами. Кроме того, подобная группировка способствует более легкому усвоению и запоминанию свойств различных неорганических соединений.

www.syl.ru

Классы неорганических соединений

Логическим продолжением периодического закона является классификация неорганических соединений. Как и классификация самих элементов, классификация химических соединений визуально отражена в периодической системе и является, таким образом, объективно закономерной и научно обоснованной.

Важнейшие классы неорганических соединений: соли, оксиды, кислоты, основания (гидроксиды).

Классификация веществ значительно облегчает процесс их изучения. Довольно-таки просто охарактеризовать свойства отдельных представителей тех или иных классов, если известны типичные химические свойства анализируемого класса.

Классы неорганических соединений: оксиды

Оксиды – соединения элементов с Оксигеном, в которых последний присоединяется к атому элемента. Фактически все элементы за исключением трех инертных – Аргон, Гелий, Неон - образуют оксиды.

Классы неорганических соединений: гидраты оксидов

Подавляющее большинство оксидов прямо или непосредственно образуют соединения с водой, которые называют гидратами оксидов или гидроксидами. Состав гидрокисида выражают общей формулой Е(ОН)х, где Е – элемент, который образует гидроксид, х – указывает степень окисления в соответственному оксиду.

В зависимости от химической природы элемента гидроксиды разделяются на гидраты основных оксидов (основания), гидраты амфотерных оксидов (амфотерные гидроксиды), гидраты кислотных оксидов (кислоты). Принадлежность гидроксида к определенному классу соединений определяется местом размещения элемента в периодической системе, что обуславливает относительную стойкость связей между элементом и Оксигеном - с одной стороны, и между Оксигеном и Гидрогеном – с другой.

Классы неорганических соединений: кислоты

К кислотам относят химические соединения, состоящие из нескольких атомов Гидрогена, который способен смещаться на металл с образованием солей. Группа атомов, которая осталась после отщепления от молекулы кислоты атомов Гидрогена, называется кислотным остатком.

Классы неорганических соединений: соли

Соли рассматривают как продукты частичного или же полного замещения атомов Гидрогена на атомы металлов или ОН групп оснований на кислотные остатки. В некоторых случаях Гидроген в кислотах может замещаться не только металлом, а и другой группой атомов, которые имеют позитивный заряд (катион). В зависимости от состава и свойств соли разделяют на такие типы: кислые, основные, средние, комплексные.

Средние (нормальные) соли образуются вследствие полного замещения атомов Гидрогена кислот на металл (катион), или гидроксильных групп в основаниях на кислые остатки. Степень окисления металла и заряд кислотного остатка необходимо знать для того, чтобы уметь правильно составить формулу средней соли. Соединяются они между собой в таких соотношениях, чтобы соль была электронейтральной.

Кислые соли получают при неполном замещении атомов Гидрогена в кислотах на металл. Кислые соли образуют только многоосновные кислоты. Процесс составления формул кислых солей остается таким, как и для средних солей: определяется заряд катиона и кислотного остатка и эти частицы соединяются между собой в соотношении, которое не нарушает принцип электронейтральности молекул.

Основные соли получают в результате неполного замещения ОН групп оснований или амфотерных гидроксидов на кислотные остатки. Формулы основных солей состоят из остатков многокислотных оснований или амфотерных гидроксидов, которые частично потеряли гидроксильные группы, и кислотных остатков. Как и во всех предыдущих вариантах необходимо обязательно придерживаться принципа электронейтральности.

fb.ru

1. Основные классы неорганических соединений

Сложные неорганические вещества в свою очередь подразделяются на следующие основные классы: оксиды, основания, кислоты и соли.

Рис.2 Схема классификации неорганических веществ.

Основания и кислородсодержащие кислоты можно рассматривать как один класс - гидроксиды.

Ряд сложных неорганических соединений рассматривается как не основные классы неорганических соединений (см. раздел 2).

    1. Оксиды

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

Примером оксидов могут служить соединения:

Na2O, ZnO, P2O5, Mn2O7.

Большинство элементов периодической системы образуют соединения с кислородом, являющиеся оксидами.

1.1.1. Классификация оксидов

Оксиды подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие (безразличные).

Солеобразующими называют такие оксиды, которые в результате химических реакций способны образовывать соли.

Несолеобразующие оксиды такой способностью не обладают. Примером несолеобразующих оксидов могут служить следующие вещества: СО, SiO, N2O, NO.

Солеобразующие оксиды, в свою очередь, подразделяются на основные, кислотные и амфотерные.

Рис.3 Схема классификации оксидов

Основными оксидами называются такие оксиды, которым в качестве гидратов (продуктов присоединения воды) соответствуют основания.

Например:

Na2O +h3O = 2NaOH

Формула основного оксида

Соответствующая гидратная форма (основание)

Na2O

NaOH

BaO

Ba(OH)2

CaO

Ca(OH)2

FeO

Fe(OH)2

Основные оксиды образуются металлами при проявлении ими невысокой валентности (обычно I или II).

Оксиды таких металлов, как Li, Na, К, Rb, Сs, Fr, Са, Sr, Ва непосредственно взаимодействуют с водой с образованием растворимых в воде оснований - щелочей.

Другие основные оксиды непосредственно с водой не взаимодействуют, а соответствующие им основания получают из солей (косвенным путем).

Кислотными оксидами называются такие оксиды, которым в качестве гидратов соответствуют кислоты. Кислотные оксиды называют также ангидридами кислот.

Например:

SO3 + h3O = h3SO4

Формула кислотного оксида

Соответствующая гидратная форма (кислота)

SO2

h3SO3

SO3

h3SO4

P2O5

h4PO4

CrO3

h3CrO4

Mn2O7

HMnO4

V2O5

HVO3

Кислотные оксиды образуются при окислении неметаллов и металлов, если последние имеют в полученном оксиде высокое значение валентности. Например, оксид марганца (VII) - кислотный оксид, так как это оксид металла с высокой валентностью (VII). В качестве гидрата этому оксиду будет соответствовать кислота - НMnО4.

Большинство кислотных оксидов могут непосредственно взаимодействовать с водой и при этом образовывать кислоты.

Например:

СО2 + Н2О = Н2СО3

P2O5 +3Н2О = 2Н3РO4

SO3 + Н2О = Н2SО4

Некоторые оксиды непосредственно с водой не взаимодействуют. Такого типа оксиды сами могут быть получены из кислот.

Например:

SiO2 + h3O  реакция не идет

h3SiO3 SiO2 + h3O

Это подтверждает названия кислотных оксидов - ангидриды, то есть "не содержащие воду". Одно из названий SiO2– ангидрид кремниевой кислоты.

Амфотерные оксиды представляют собой оксиды, которые в зависимости от условий проявляют свойства как основных (в кислой среде), так и кислотных (в щелочной среде) оксидов.

К амфотерным оксидам относятся оксиды некоторых металлов. Например:

BeO, Al2O3, PbO, SnO, ZnO, PbO2, SnO2, Cr2O3.

При реакциях с кислотами амфотерные оксиды проявляют свойства основных оксидов:

РbО + 2НNО3 = Рb(NО3)2 + Н2О

При реакциях со щелочами амфотерные оксиды проявляют свойства кислотных оксидов:

РbО +2NaOН Na2PbO2 + Н2О

Амфотерные оксиды с водой непосредственно не взаимодействуют, следовательно, их гидратные формы получают косвенно - из солей.

Несолеобразующие (индифферентные, или безразличные) оксиды - небольшая группа оксидов, которые не вступают в химические реакции с образованием солей.

К несолеобразующим оксидам относятся, например, СО, N2O, NO, SiO.

studfiles.net

Классы неорганических соединений.

Простые вещества.

Элементарными или простыми веществаминазываются вещества, построенные из атомоводного химического элемента.Их называют гомоядерными соединениями. Они являются формой существования химических элементов в свободном виде; свойства элементарных веществ соответствуют химической природе элементов. Элементарные вещества делятся на несколько классов,основные из них: элементарные восстановители (металлы:Na, К, Мg,Fe,Ni) и элементарные окислители (О2,Cl2,S,Br2).Элементарные металлыпроявляют восстановительные свойства, при этом процесс отторжения электронов от атомов металлических элементов приводит к образованию элементарных положительно заряженных ионов (катионов). Самыми энергичными восстановителями являются щелочные металлы. К элементарным металлам относятся всеS- элементы (кроме Н и Не), находящиеся вIAиIIAгруппах периодической системы, всеd- элементы (IB–YIIIBгруппы) и часть р- элементов. Окислительные свойства веществ обусловлены способностью их атомов притягивать к себе электроны извне, образуя при этом элементарные отрицательно заряженные ионы (анионы). Из окислительных элементов самыми энергичными окислителями являютсяF2, О2,Cl2,Br2. Окислительные элементы располагаются вYA–YIIAгруппах. При взаимодействии элементарных восстановителей с элементарными окислителями, атомы последних восстанавливаются, а атомы восстановителей – окисляются.

Например: 4Na+O2= 2Na2O

Nao– 1e=Na+процесс окисления

О + 2 е = О2- процесс восстановления

2 Nao+O= 2Na+ +O2-

Na– восстановитель, О – окислитель.

Сложные вещества.

Сложные веществасостоят из атомовразных химических элементов.

Из всего многообразия сложных неорганических веществ можно выделить следующие основные классы: оксиды, основания, кислоты и соли.

Оксиды.Вещества, бинарные соединения, молекулы которых состоят из атомов кислорода и какого-либо элемента, называются оксидами. Оксиды подразделяются наосновные, кислотные, амфотерные и несолеобразующие.

1.Основные оксиды - это непосредственные соединения кислорода с металлами. Им соответствуют основания. Если в молекуле оксидов атомы кислорода связаны друг с другом в анион О2-2илиО - О2-, то такие соединения называются пероксидами.

Например: Na2O2– пероксид натрия

К2О2(К – О – О – К) пероксид калия.

Супероксиды – оксиды, в молекулах которых атомы кислорода связаны друг с другом в анион О-2 илиО - О-. Примеры оксидов и соответствующих им оснований:

основные оксиды : основания:

Na2Oоксид натрияNaOHгидроксид натрия

FeOоксид железа (II)Fe(OH)2 гидроксид железа (II)

Fe2O3оксид железа (III)Fe(OH)3 гидроксид железа (III)

Если металл проявляет переменную валентность, то при названии оксида в скобках указывается валентность металла (примеры с оксидами и гидроксидами железа ).

Наиболее типичными реакциямиосновных оксидов являются реакции взаимодействия их с кислотными оксидами и кислотами, ведущими к образованию солей. Например:

СаО + СО2= СаСО3

СаО + 2НСl= СаСl2+ Н2О

Поскольку реакция протекает в растворе, то правильнее выразить ее ионно - молекулярными уравнениями:

полное уравнения СаО + 2Н++ 2Сl-= Са2++ 2Сl-+ Н2О

окончательно СаО + 2Н+= Са2++ Н2О

Основные оксиды обычно образуют металлы в низкой степени окисления ( С.О.,обычно +1, +2 и реже +3).

2.Кислотные оксиды(или ангидриды кислот) – это соединения кислорода с неметаллами и металлами побоных подгрупп,находящимися в высшей (или близкой к высшей) степениокисления(С.О. > +4) .Этим оксидам соответствуют кислоты. Например:

оксидсоответствующая оксиду кислота

SO2 - оксид серы (IV) Н2SO3- сернистая кислота

сернистый ангидрид

SO3- оксид серы (VI) Н2SO4-cерная кислота

серный ангидрид

Mn2O7- оксид марганца (VII)HMnO4 - марганцевая кислота

марганцевый ангидрид

Наиболее характерные реакциикислотных оксидов – реакции взаимодействия с основными оксидами и основаниями.

Например: SO3 + CaO = CaSO4

SO3 + 2 NaOH = Na2SO4 + h3O

SO3 + 2OH- =SO42-+h3O

3.Амфотерные – это оксиды металлов, которые могут проявлять свойства кислотных и основных оксидов. Амфотерный характер имеют оксиды некоторых металловII,III,IVи некоторых других групп периодической системы элементов.

Например: ZnO– оксид цинка,Al2O3– оксид алюминия, ВеО – оксид бериллия,Cr2O3– оксид хрома (III).

ВеО + 2НСl = BeCl2 + h3O

BeO + 2H+ = Be2+ + h3O

BeO + 2Na-OH = Na2BeO2 + h3O

бериллат натрия

В водных растворах щелочей такие оксиды, как правило, дают комплексные соединения:

BeO+ 2NaOH+h3O=Na2 Be(OH)4тетрагидроксобериллат натрия

BeO + 2OH- + h3O = Be (OH)42-

Для поливалентных металлов, образующих оксиды различного состава, характер оксидовменяется, в зависимости от степени окисления металла, следующим образом:

+2 +3 +6

CrOCr2O3 CrO3

основной ( низшая амфотерный (промежу- кислотный (высшая

степень окисления) точная степень степень окисления)

окисления)

Гидроксиды.Гидроксиды можно рассматривать как соединения оксидов с водой, полученные прямым или косвенным способом. К гидроксидамотносятся основания, амфотерные гидроксиды, кислоты.

1.Основания – гидроксиды, молекулы которых состоят из атомов металла и гидроксильных групп ОН-.Число гидроксидов в основаниях соответствует валентности металла. Если металл проявляет переменную валентность, то она указывается в скобках при названии гидроксида.

Например: NaOH- гидроксид натрия

Fe(OH)2- гидроксид железа (II)

Fe(OH)3- гидроксид железа (III)

При диссоциации гидроксидов в водном растворе из отрицательных ионов образуется только гидроксид-ион (OH-).

Растворимые в воде основания называются щелочами,их образуют металлы, расположенные вIА (щелочные) иIIА группах (щелочно-земельные) периодической системы (LiOH,NaOH, Ва(ОН)2и др.). Их диссоциация происходит полностью следующим образом:

КОН = К++ ОН-

Подобные основания относятся к сильным электролитам.

Труднорастворимые основания диссоциируют ступенчато и относятся к слабым электролитам.

Например: Cu(OH)2CuOH+ +OH- Icтупень диссоциации

CuOH+ Cu2++OH-IIступень диссоциации

О силе основания можно судить по концентрации в растворе ионов ОН-. Это можно сделать с помощью индикаторов – веществ, которые меняют свою окраску при изменении концентрации ионов ОН-. Т.к. в любом водном растворе концентрация ионов ОН-и ионов Н+связаны соотношением:ОН-•Н+= 10-14, принято для характеристики концентрации этих ионов пользоваться величиной рН (водородного показателя). рН = -lgH+.

Характерными реакциямиоснований являются реакции взаимодействия с кислотными оксидами и кислотами.

Например: Ba (OH)2 + CO2 = BaCO3 + h3O

Ni (OH)2 + 2 HNO3 = Ni (NO3)2 + 2h3O

Ni(OH)2+ 2H+=Ni2++ 2h3O

2.Амфотерные гидроксиды– это гидроксиды, которые проявляют свойства и оснований и кислот.

Например: Sn(OH)2 + 2HCl=SnCl2+ 2h3O

хлорид олова

Sn(OH)2 + 2H+=Sn2++ 2h3O

В водных растворах щелочей амфотерные гидроксиды чаще всего образуют комплексные соли.

Sn(OH)2 + 2NaOH=Na2Sn(OH)4тетра гидроксостаннит натрия

Sn (OH)2 + 2OH- = Sn (OH)42-

Для поливалентных металлов характер гидроксидов изменяется аналогично изменению характера оксидов.

Например: +2 +3 +6

Cr(OH)2Cr(OH)3 h3CrO4

основание (низшая амфолит (промежуточ- кислота (высшая

степень окисления) ная степень окисления) степень окисления)

3.Кислоты– вещества, состоящие из атомов водорода, способных замещаться на другие атомы или группы атомов. При диссоциации кислоты в водных растворах из положительных ионов образуется только ион водорода (ион гидроксония):

HNO3 = H+ + NO3- H+ + h3O = h4O+

гидроксоний-ион

По числу атомов водорода, способных замещаться на металл, определяют основность кислоты:

HCl,HNO3, HBr- одноосновные кислоты

h3SO4,h3CO3- двухосновные кислоты

Н3РО4, Н3АSO4- трехосновные кислоты

По химическому составу кислоты делятся на кислородсодержащие:h3SO3,HNO3и т.д. ибескислородныеHCl,HCN,h3Sи др.

О силе кислот судят по степени их диссоциации. Сильные кислоты диссоциируют по схеме: HCl=H++Cl-, слабыеHCNH++CN-, причем многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато:

h3SH++HS--Iступень диссоциации

HS-H++S2--IIступень диссоциации

Для определения относительной силы кислоты определяют рН раствора. С повышением степени окисления кислотообразующего элемента сила кислоты увеличивается.

Например: HClO___HClO2____HClO3____HClO4______

усиление кислотных свойств →

Наиболее характерными реакциямидля кислот являются реакции взаимодействия с металлами, основными оксидами, основаниями, солями.

Например: Са + Н2SO4 =CaSO4 +h3

CdO+ 2HCl=CdCl2 +h3O

Fe (OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3h3O

BaCl2 + h3SO4 = BaSO4 + 2HCl

studfiles.net

Основные классы неорганических соединений

6

ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Неорганические соединения можно классифицировать по составу либо по свойствам. По составу они подразделяются на бинарные (двухэлементные) и многоэлементные.

К бинарным соединениям относятся соединения элементов с кислородом (оксиды), галогенами (галиды), серой (сульфиды), азотом (нитриды), фосфором (фосфиды), углеродом (карбиды), соединения активных металлов с водородом (гидриды) и т.д. Названия бинарных соединений образуются от латинского корня названия более электроотрицательного элемента суффиксом - ид и русского названия более электроположительного элемента в родительном падеже.

Например: Al2O3 - оксид алюминия, но OF2 - фторид кислорода, т.к. фтор - более электроотрицательный элемент, чем кислород. Есть более электроположительный элемент может находиться в различных степенях окисления, то в скобках римскими цифрами указывается его степень окисления.

Например, FeCl3 - хлорид железа (III), FeCl2- хлорид железа (II) и т.д.

Вместо степени окисления более электроположительного элемента в названии бинарного соединения можно указать греческими числительными число атомов более электроотрицательного элемента, входящих в состав соединения.

Например: СО - монооксид углерода, СО2 - диоксид углерода, SO3 - триоксид серы, ССI4 - тетрахлорид углерода, РСI5- пентахлорид фосфора, SF6 - гексафторид серы.

Среди многоэлементных соединений большую группу составляют гидроксиды, т.е. вещества, содержащие в своем составе гидроксильную группу ОН- . Гидроксиды можно рассматривать как продукты прямого либо косвенного взаимодействия оксидов с водой.

К гидроксидам относятся основания (основные гидроксиды) - NaOH, KOH и др.; кислоты (кислотные гидроксиды) - h3SO4, HNO3 и др., а также вещества, способные проявлять свойства и кислот, и оснований (амфотерные гидроксиды) - Zn(OH)2, Al(OH)3 и др.

К многоэлементным соединениям относятся и соли.

По свойствам неорганические соединения можно разделить на оксиды.

1 Оксиды

Оксидами называются бинарные соединения, в состав которых входит кислород в степени окисления - 2.

1.1 КЛАССИФИКАЦИЯ ОКСИДОВ

Оксиды подразделяются на несолеобразующие (безразличные) и солеобразующие. Последние, в свою очередь, делятся на основные, кислотные и амфотерные.

Несолеобразующие оксиды образованы некоторыми неметаллами в промежуточной степени окисления, например: NO, CO. Они не взаимодействуют ни с кислотами, ни со щелочами.

Основными называются оксиды, которые образуют соли при взаимодействии с кислотами либо кислотными оксидами. Основные оксиды - это оксиды металлов с низкой степенью окисления +1 либо +2. Примеры: Na2O, Ag2O, CaO, FeO, BaO (кроме ВеО, ZnO, SnO и PbO).

Кислотными называются оксиды, которые образуют соли при взаимодействии с основаниями и основными оксидами. Кислотные оксиды - это оксиды неметаллов и оксиды металлов с высокой степенью окисления(> +4). Например: P2O5, SO3, SO2,CO2, CrO3, MnO3, V2O5, Cl2O.

Амфотерными называют оксиды, которые образуют соли при взаимодействии как с кислотами, так и с основаниями. К ним относятся оксиды некоторых металлов в степенях окисления +2, +3, +4. Например: ZnO, BeO, SnO, PbO, Al2O3, TiO2, VO2, SnO2.

1.2 НОМЕНКЛАТУРА ОКСИДОВ

В русской терминалогии слово оксид стоит на первом месте, а название элемента употребляется в родительном падеже. Если элемент, образующий оксид, может находиться в различных степенях окисления, то в скобках римскими цифрами указывается его степень окисления.

Например: СО2 - оксид углерода (1V), SO3 - оксид серы (1V), P2O5 - оксид фосфора (V), Na2O - оксид натрия.

1.3 ПОЛУЧЕНИЕ ОКСИДОВ

Почти все элементы образуют соединения с кислородом (кроме гелия, неона и аргона). В одних случаях оксиды образуются при непосредственном соединении простых веществ с кислородом:

4Р + 5О2 = 2Р2О5

S + О2 = SО2

2Mg + О2 = 2MgО

в других - их получают косвенным путем: при разложении солей, оснований, кислот:

СаСО3 = СаО + СО2

Сu(OH)2 = CuO + h3O

2h4BO3 = B2O3 + 3 h3O

либо при горении сложных веществ

СН4 + 2О2 = СО2 + 2h3O

1.4 ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОКСИДОВ

Основным оксидом в качестве гидратов соответствуют основания, которые образуются либо при непосредственном взаимодействии основных оксидов с водой, либо косвенным путем. При непосредственном взаимодествии оксидов с водой образуются растворимые основания (щелочи).

Na2O + h3O = 2 NaOH

СаО + h3O = Ca(OH)2

Большинство оснований являются нерастворимыми и получаются косвенным путем. Основные оксиды взаимодействуют с кислотами и кислотными оксидами:

СаО + h3 SO4 = CaSO4 + h3O

Ag2O + 2НNO3 = 2 AgNO3 + h3O

Na2O + SO3 = Na2 SO4

СаО + CO2 = CaCO3

Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями и основными оксидами:

///

Таблица 1

Важнейшие кислоты и кислотные остатки

Кислота

Кислотный остаток

Формула

Название

Формула

Название

HMnO4

Марганцовая

MnO4-

Перманганат

HNO3

Азотная

NO3-

Нитрат

HNO2

Азотистая

NO2-

Нитрит

h4 РO4

Фосфорная

РO43-

Фосфат

h4 РO3

Фосфористая

РO33-

Фосфит

h3SO4

Серная

SO42-

Сульфат

h3SO3

Сернистая

SO32-

Сульфит

h3S

Сероводородная

S2-

Сульфид

HSCN

Родановодородная

SCN-

Роданид

HVO3

Ванадиевая

VO3-

Ванадат

h3CO3

Угольная

CO32-

Карбонат

h3SiO3

Кремниевая

CO32-

Силикат

CH 3COOH

Уксусная

CH 3COO-

Ацетат

HCl

Хлороводородная

(соляная)

Cl-

Хлорид

HF

Фтороводородная

(плавиковая)

F-

Фторид

HBr

Бромоводородная

Br-

Бромид

HI

Иодоводородная

I-

Иодид

Названия кислых солей образуют так же, как и средних, но при этом к аниону добавляют приставку "гидро", указывающую на наличие незамещенных атомов водорода, число которых обозначают греческими числительными (ди, три и т.д.) Например, Ва(НСО3)2 - гидрокарбонат бария, Nah3PO4 - дигидрофосфат натрия, LiHS - гидросульфит лития.

Названия основных солей тоже образуют подобно названиям средних солей, но при этом к катиону добавляют приставку "гидроксо", указывающую на наличие незамещенных гидроксогрупп.

Например, FeOHCl - хлорид гидроксожелеза (II), (NiOH)2SO4 - cульфат гидроксоникеля (II), AL(OH)2NO3 - нитрат дигидроксоалюминия.

3.3 Получение солей

Соли могут быть получены разными способами. Отметим некоторые из них.

3.3.1 Взаимодействие металлов с неметаллами

2Al + 3S = Al2S3

3.3.2 Взаимодействие основных оксидов или их растворимых гидроксидов с кислотными оксидами или кислотами.

CaO + CO2 = CaCO3

2KOH + CO2 = KCO3 + h3O

Ca(OH)2 + h3SO4 = CaSO4 + 2h3O

Na2O + 2HCl = 2NaCl + h3O

3.3.3 Взаимодействие кислот с солями

Н2SO4 + Ba(NO3)2 = BaSO4 + 2HNO3

3.3.4 Взаимодействие растворимых гидроксидов с солями

2NaOH + Cu(NO3)2 = Cu(OH)2 + 2 NaNO3

3.3.5 Взаимодействие металлов с кислотами или солями

Zn + h3SO4 = Zn SO4 + h3

Zn + CuSO4 = Zn SO4 + Cu

3.3.6 Взаимодействие двух солей между собой

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNo3

4 Вопросы и упражнения для самопроверки

4.1 Охарактеризуйте основные классы неорганических соединений.

4.2 Охарактеризуйте химические свойства основных, кислотных и амфотерных оксидов.

4.3 Какие из перечисленных ниже оксидов способны взаимодействовать с кислотами : СаО, MgO, Fe2O3, Al2O3, Cr2O3, ZnO, N2O, P2O5 , CO2, SiO2 ?

Составьте соответствующие уравнения реакций их взаимодействимя с серной кислотой.

4.4 Какие из перечисленных ниже оксидов взаимодействуют со щелочами: NiO, BaO, ZnO, BeO, SO3, CrO3, P2O5, SiO2 ?

Составьте соответствующие уравнения реакций их взаимодействия с гидроксидом натрия.

4.5 Составьте уравнения реакций взаимодействия с водой следующих оксидов: P2O5, Na2O,

studfiles.net

Классификация неорганических соединений

Классификация неорганических соединений. Оксиды, их состав, названия. Класификация оксидов. Оксиды в природе

Под классификацией понимают объединение разнообразных и многочисленных соединений в определенные группы или классы, которые имеют подобные свойства.

Неорганические соединения — это соединения, которые образуются всеми химическими элементами (кроме большинства органических соединений углерода). По химическому составу неорганические вещества делятся на простые и сложные. Простые вещества (образованные атомами одного химического элемента) по химическим свойствам делятся на металлы и неметаллы. Сложные вещества (образованные атомами различных химических элементов) по составу и химическим свойствам делятся на оксиды, основания, кислоты и соли. Теперь рассмотрим более подробно такой класс сложных неорганических соединений как оксиды.

Оксиды — это сложные вещества, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород. По современным научным украинские номенклатуре при построении названия оксида сначала называют катион, а затем добавляют название аниона — оксид. Если элемент образует оксид, проявляет переменную валентность, то ее обязательно указывают в названии оксида. Атомы таких химических элементов водорода, лития, натрия, калия, рубидия, цезия, фтора проявляют постоянную валентность один. Атомы Бериллия, магния, кальция, стронция, бария, цинка проявляют постоянную валентность два. Атомы алюминия и Бора проявляют постоянную валентность три. Атомы других химических элементов проявляют переменную валентность.

Оксиды делят на две группы: солетворни и несолетворни. Несолетворнимы называют оксиды неметаллов, которым соответствуют кислоты, и которые не вступают в химические реакции, сопровождающиеся образованием солей. Например, карбон (II) оксид, CO, оксид (II) оксид NO, оксид (I) оксид N2O.

Солетворни оксиды делят на три группы: основные, кислотные и амфотерные.К основным относятся оксиды типичных металлов, им соответствуют гидроксиды, которые проявляют свойства оснований. Например, магний оксид, MgO, натрий оксид Na2O, барий оксид BaO. Кислотных относятся оксиды неметаллов, им соответствуют гидроксиды, которые проявляют свойства кислот.Например, карбон (IVоксид CO2, фосфор (V) оксид P2O5, серы (VI) оксид SO3.Амфотерными называют оксиды, которые имеют двойственную природу: они одновременно способны к химическим реакциям, в которые вступают как кислотные, так и основные оксиды. В амфотерных оксидов относятся алюминий оксид Al2O3, окись цинка ZnO, бериллий оксид BeO, хром (III) оксид Cr2O3, феррум (III) оксид Fe2O3 и ряд других.

Оксиды широко распространены в природе. В огромных количествах встречаются водород оксид (вода) h3O и кремний (IV) оксид (кремнезем) SiO2. В природе кремнезем встречается в виде минерала кварца и многих его разновидностей (кварцевый песок, горный хрусталь, кремень, яшма, агат, опал и др.). Многие из минералов являются оксидами. Например, гематит Fe2O3, магнетит Fe3O4, касситерит SnO2 и многие другие.

 

xn----7sbfhivhrke5c.xn--p1ai