Уроки по неорганической химии для подготовки к егэ. Неорганические вещества: примеры и свойства Классификация неорганических соединений и их свойства

Классификация неорганических веществ с примерами соединений

Теперь проанализируем представленную выше классификационную схему более детально.

Как мы видим, прежде всего все неорганические вещества делятся на простые и сложные :

Простыми веществами называют такие вещества, которые образованы атомами только одного химического элемента. Например, простыми веществами являются водород H 2 , кислород O 2 , железо Fe, углерод С и т.д.

Среди простых веществ различают металлы , неметаллы и благородные газы:

Металлы образованы химическими элементами, расположенными ниже диагонали бор-астат, а также всеми элементами, находящимися в побочных группах.

Благородные газы образованы химическими элементами VIIIA группы.

Неметаллы образованы соответственно химическими элементами, расположенными выше диагонали бор-астат, за исключением всех элементов побочных подгрупп и благородных газов, расположенных в VIIIA группе:

Названия простых веществ чаще всего совпадают с названиями химических элементов, атомами которых они образованы. Однако для многих химических элементов широко распространено такое явление, как аллотропия. Аллотропией называют явление, когда один химический элемент способен образовывать несколько простых веществ. Например, в случае химического элемента кислорода возможно существование молекулярных соединений с формулами O 2 и O 3 . Первое вещество принято называть кислородом так же, как и химический элемент, атомами которого оно образовано, а второе вещество (O 3) принято называть озоном. Под простым веществом углеродом может подразумеваться любая из его аллотропных модификаций, например, алмаз, графит или фуллерены. Под простым веществом фосфором могут пониматься такие его аллотропные модификации, как белый фосфор, красный фосфор, черный фосфор.

Сложные вещества

Сложными веществами называют вещества, образованные атомами двух или более химических элементов.

Так, например, сложными веществами являются аммиак NH 3 , серная кислота H 2 SO 4 , гашеная известь Ca(OH) 2 и бесчисленное множество других.

Среди сложных неорганических веществ выделяют 5 основных классов, а именно оксиды, основания, амфотерные гидроксиды, кислоты и соли:

Оксиды — сложные вещества, образованные двумя химическими элементами, один из которых кислород в степени окисления -2.

Общая формула оксидов может быть записана как Э x O y , где Э — символ какого-либо химического элемента.

Номенклатура оксидов

Название оксида химического элемента строится по принципу:

Например:

Fe 2 O 3 — оксид железа (III); CuO — оксид меди (II); N 2 O 5 — оксид азота (V)

Нередко можно встретить информацию о том, что в скобках указывается валентность элемента, однако же это не так. Так, например, степень окисления азота N 2 O 5 равна +5, а валентность, как это ни странно, равна четырем.

В случае, если химический элемент имеет единственную положительную степень окисления в соединениях, в таком случае степень окисления не указывается. Например:

Na 2 O — оксид натрия; H 2 O — оксид водорода; ZnO — оксид цинка.

Классификация оксидов

Оксиды по их способности образовывать соли при взаимодействии с кислотами или основаниями подразделяют соответственно на солеобразующие и несолеобразующие .

Несолеобразующих оксидов немного, все они образованы неметаллами в степени окисления +1 и +2. Список несолеобразующих оксидов следует запомнить: CO, SiO, N 2 O, NO.

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

Основными оксидами называют такие оксиды, которые при взаимодействии с кислотами (или кислотными оксидами) образуют соли. К основным оксидам относят оксиды металлов в степени окисления +1 и +2, за исключением оксидов BeO, ZnO, SnO, PbO.

Кислотными оксидами называют такие оксиды, которые при взаимодействии с основаниями (или основными оксидами) образуют соли. Кислотными оксидами являются практически все оксиды неметаллов за исключением несолеобразующих CO, NO, N 2 O, SiO, а также все оксиды металлов в высоких степенях окисления (+5, +6 и +7).

Амфотерными оксидами называют оксиды, которые могут реагировать как с кислотами, так и основаниями, и в результате этих реакций образуют соли. Такие оксиды проявляют двойственную кислотно-основную природу, то есть могут проявлять свойства как кислотных, так и основных оксидов. К амфотерным оксидам относятся оксиды металлов в степенях окисления +3, +4, а также в качестве исключений оксиды BeO, ZnO, SnO, PbO.

Некоторые металлы могут образовывать все три вида солеобразующих оксидов. Например, хром образует основный оксид CrO, амфотерный оксид Cr 2 O 3 и кислотный оксид CrO 3 .

Как можно видеть, кислотно-основные свойства оксидов металлов напрямую зависят от степени окисления металла в оксиде: чем больше степень окисления, тем сильнее выражены кислотные свойства.

Основания

Основания — соединения с формулой вида Me(OH) x , где x чаще всего равен 1 или 2.

Исключения: Be(OH) 2 , Zn(OH) 2 , Sn(OH) 2 и Pb(OH) 2 не относятся к основаниям, несмотря на степень окисления металла +2. Данные соединения являются амфотерными гидроксидами, которые еще будут рассмотрены в этой главе более подробно.

Классификация оснований

Основания классифицируют по количеству гидроксогрупп в одной структурной единице.

Основания с одной гидроксогруппой, т.е. вида MeOH, называют однокислотными основаниями, с двумя гидроксогруппами, т.е. вида Me(OH) 2 , соответственно, двухкислотными и т.д.

Также основания подразделяют на растворимые (щелочи) и нерастворимые.

К щелочам относятся исключительно гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, а также гидроксид таллия TlOH.

Номенклатура оснований

Название основания строится по нижеследующему принципу:

Например:

Fe(OH) 2 — гидроксид железа (II),

Cu(OH) 2 — гидроксид меди (II).

В тех случаях, когда металл в сложных веществах имеет постоянную степень окисления, указывать её не требуется. Например:

NaOH — гидроксид натрия,

Ca(OH) 2 — гидроксид кальция и т.д.

Кислоты

Кислоты — сложные вещества, молекулы которых содержат атомы водорода, способные замещаться на металл.

Общая формула кислот может быть записана как H x A, где H — атомы водорода, способные замещаться на металл, а A — кислотный остаток.

Например, к кислотам относятся такие соединения, как H 2 SO 4 , HCl, HNO 3 , HNO 2 и т.д.

Классификация кислот

По количеству атомов водорода, способных замещаться на металл, кислоты делятся на:

— одноосновные кислоты : HF, HCl, HBr, HI, HNO 3 ;

— двухосновные кислоты : H 2 SO 4 , H 2 SO 3 , H 2 CO 3 ;

— трехосновные кислоты : H 3 PO 4 , H 3 BO 3 .

Следует отметить, что количество атомов водорода в случае органических кислот чаще всего не отражает их основность. Например, уксусная кислота с формулой CH 3 COOH, несмотря на наличие 4-х атомов водорода в молекуле, является не четырех-, а одноосновной. Основность органических кислот определяется количеством карбоксильных групп (-COOH) в молекуле.

Также по наличию кислорода в молекулах кислоты подразделяют на бескислородные (HF, HCl, HBr и т.д.) и кислородсодержащие (H 2 SO 4 , HNO 3 , H 3 PO 4 и т.д.). Кислородсодержащие кислоты называют также оксокислотами .

Более детально про классификацию кислот можно почитать .

Номенклатура кислот и кислотных остатков

Нижеследующий список названий и формул кислот и кислотных остатков обязательно следует выучить.

В некоторых случаях облегчить запоминание может ряд следующих правил.

Как можно видеть из таблицы выше, построение систематических названий бескислородных кислот выглядит следующим образом:

Например:

HF — фтороводородная кислота;

HCl — хлороводородная кислота;

H 2 S — сероводородная кислота.

Названия кислотных остатков бескислородных кислот строятся по принципу:

Например, Cl — — хлорид, Br — — бромид.

Названия кислородсодержащих кислот получают добавлением к названию кислотообразующего элемента различных суффиксов и окончаний. Например, если кислотообразующий элемент в кислородсодержащей кислоте имеет высшую степень окисления, то название такой кислоты строится следующим образом:

Например, серная кислота H 2 S +6 O 4 , хромовая кислота H 2 Cr +6 O 4 .

Все кислородсодержащие кислоты могут быть также классифицированы как кислотные гидроксиды, поскольку в их молекулах обнаруживаются гидроксогруппы (OH). Например, это видно из нижеследующих графических формул некоторых кислородсодержащих кислот:

Таким образом, серная кислота иначе может быть названа как гидроксид серы (VI), азотная кислота — гидроксид азота (V), фосфорная кислота — гидроксид фосфора (V) и т.д. При этом число в скобках характеризует степень окисления кислотообразующего элемента. Такой вариант названий кислородсодержащих кислот многим может показаться крайне непривычным, однако же изредка такие названия можно встретить в реальных КИМах ЕГЭ по химии в заданиях на классификацию неорганических веществ.

Амфотерные гидроксиды

Амфотерные гидроксиды — гидроксиды металлов, проявляющие двойственную природу, т.е. способные проявлять как свойства кислот, так и свойства оснований.

Амфотерными являются гидроксиды металлов в степенях окисления +3 и +4 (как и оксиды).

Также в качестве исключений к амфотерным гидроксидам относят соединения Be(OH) 2 , Zn(OH) 2 , Sn(OH) 2 и Pb(OH) 2 , несмотря на степень окисления металла в них +2.

Для амфотерных гидроксидов трех- и четырехвалентных металлов возможно существование орто- и мета-форм, отличающихся друг от друга на одну молекулу воды. Например, гидроксид алюминия (III) может существовать в орто-форме Al(OH) 3 или мета-форме AlO(OH) (метагидроксид).

Поскольку, как уже было сказано, амфотерные гидроксиды проявляют как свойства кислот, так и свойства оснований, их формула и название также могут быть записаны по-разному: либо как у основания, либо как у кислоты. Например:

Соли

Соли — это сложные вещества, в состав которых входят катионы металлов и анионы кислотных остатков.

Так, например, к солям относятся такие соединения как KCl, Ca(NO 3) 2 , NaHCO 3 и т.д.

Представленное выше определение описывает состав большинства солей, однако же существуют соли, не попадающие под него. Например, вместо катионов металлов в состав соли могут входить катионы аммония или его органические производные. Т.е. к солям относятся такие соединения, как, например, (NH 4) 2 SO 4 (сульфат аммония), + Cl — (хлорид метиламмония) и т.д.

Также противоречат определению солей выше класс так называемых комплексных солей, которые будут рассмотрены в конце данной темы.

Классификация солей

С другой стороны, соли можно рассматривать как продукты замещения катионов водорода H + в кислоте на другие катионы или же как продукты замещения гидроксид-ионов в основаниях (или амфотерных гидроксидах) на другие анионы.

При полном замещении образуются так называемые средние или нормальные соли. Например, при полном замещении катионов водорода в серной кислоте на катионы натрия образуется средняя (нормальная) соль Na 2 SO 4 , а при полном замещении гидроксид-ионов в основании Ca(OH) 2 на кислотные остатки нитрат-ионы образуется средняя (нормальная) соль Ca(NO 3) 2 .

Соли, получаемые неполным замещением катионов водорода в двухосновной (или более) кислоте на катионы металла, называют кислыми. Так, при неполном замещении катионов водорода в серной кислоте на катионы натрия образуется кислая соль NaHSO 4 .

Соли, которые образуются при неполном замещении гидроксид-ионов в двухкислотных (или более) основаниях, называют осно вными солями. Например, при неполном замещении гидроксид-ионов в основании Ca(OH) 2 на нитрат-ионы образуется осно вная соль Ca(OH)NO 3 .

Соли, состоящие из катионов двух разных металлов и анионов кислотных остатков только одной кислоты, называют двойными солями . Так, например, двойными солями являются KNaCO 3 , KMgCl 3 и т.д.

Если соль образована одним типом катионов и двумя типами кислотных остатков, такие соли называют смешанными. Например, смешанными солями являются соединения Ca(OCl)Cl, CuBrCl и т.д.

Существуют соли, которые не попадают под определение солей как продуктов замещения катионов водорода в кислотах на катионы металлов или продуктов замещения гидроксид-ионов в основаниях на анионы кислотных остатков. Это — комплексные соли. Так, например, комплексными солями являются тетрагидроксоцинкат- и тетрагидроксоалюминат натрия с формулами Na 2 и Na соответственно. Распознать комплексные соли среди прочих чаще всего можно по наличию квадратных скобок в формуле. Однако нужно понимать, что, чтобы вещество можно было отнести к классу солей, в его состав должны входить какие-либо катионы, кроме (или вместо) H + , а из анионов должны быть какие-либо анионы помимо (или вместо) OH — . Так, например, соединение H 2 не относится к классу комплексных солей, поскольку при его диссоциации из катионов в растворе присутствуют только катионы водорода H + . По типу диссоциации данное вещество следует скорее классифицировать как бескислородную комплексную кислоту. Аналогично, к солям не относится соединение OH, т.к. данное соединение состоит из катионов + и гидроксид-ионов OH — , т.е. его следует считать комплексным основанием.

Номенклатура солей

Номенклатура средних и кислых солей

Название средних и кислых солей строится по принципу:

Если степень окисления металла в сложных веществах постоянная, то ее не указывают.

Названия кислотных остатков были даны выше при рассмотрении номенклатуры кислот.

Например,

Na 2 SO 4 — сульфат натрия;

NaHSO 4 — гидросульфат натрия;

CaCO 3 — карбонат кальция;

Ca(HCO 3) 2 — гидрокарбонат кальция и т.д.

Номенклатура основных солей

Названия основных солей строятся по принципу:

Например:

(CuOH) 2 CO 3 — гидроксокарбонат меди (II);

Fe(OH) 2 NO 3 — дигидроксонитрат железа (III).

Номенклатура комплексных солей

Номенклатура комплексных соединений значительно сложнее, и для сдачи ЕГЭ многого знать из номенклатуры комплексных солей не нужно.

Следует уметь называть комплексные соли, получаемые взаимодействием растворов щелочей с амфотерными гидроксидами. Например:

*Одинаковыми цветами в формуле и названии обозначены соответствующие друг другу элементы формулы и названия.

Тривиальные названия неорганических веществ

Под тривиальными названиями понимают названия веществ не связанные, либо слабо связанные с их составом и строением. Тривиальные названия обусловлены, как правило, либо историческими причинами либо физическими или химическими свойствами данных соединений.

Список тривиальных названий неорганических веществ, которые необходимо знать:

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

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

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

Для элементов побочных подгрупп :

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

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

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

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

КЛАССИФИКАЦИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

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

Определение

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

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

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

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

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ СВОЙСТВ ОКСИДОВ

Определение

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

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

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

По агрегатному состоянию оксиды бывают:

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

По химическим свойствам оксиды делятся на несолеобразующие и солеобразующие.

Определение

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

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

КЛАССИФИКАЦИЯ кислот и оснований

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

Определение

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

Определение

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

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

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

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

Классификация кислот

проводится по следующим формальным признакам:

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

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

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

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

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

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

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

Классификация оснований

проводится по следующим формальным признакам: :

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

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

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

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

АМФОТЕРНЫЕ ГИДРОКСИДЫ

Определение

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

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

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

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

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ СВОЙСТВ СОЛЕЙ

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

Определение

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

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

Определение

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

С точки зрения теории электролитической диссоциации (ТЭД):

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

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

Таким образом классификацию солей можно проводить:

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

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

В таблице приведены примеры и определения кислых и основных солей.

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

Определение

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Описание

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

• цианиды;
• оксиды углерода;
• карбонаты;
• карбиды и другие.

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

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

Простые неорганические соединения: металлы

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

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

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

Простые неорганические соединения: неметаллы

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

• вода;
• азот;
• сера;
• кислород и другие.

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

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

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

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

Сложные неорганические соединения

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

• бескислородные кислоты;
• бескислородные соли и другие.

Неорганические соединения, содержащие углерод

Такие вещества традиционно относятся к группе неорганических. Примеры веществ:

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

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

1. Простые металлы:

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

2. Простые неметаллы:

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

3. Сложные вещества:

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

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

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

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

Классификация:

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

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

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

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.

Рис. 3. Список названий кислот.

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

Что мы узнали?

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

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6 . Всего получено оценок: 102.

«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: Эх Оу .

Особую группу кислородных соединений элементов составляют пероксиды. Обычно их рассматривают как соли пероксида водорода Н2 О2 , 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 Na2 O2 (Na–O–O–Na), а оксид натрия Na2 O (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, К2 О – 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;

V2 O3 – оксид ванадия (III) или триоксид диванадия; VO2 – оксид ванадия (IV) или диоксид ванадия; V2 O5 – 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, Na2 O, CaO являются основными оксидами, так как им соответствуют основания NaOH, Ca(OH)2 .

Получение основных оксидов

1. Взаимодействие металла с кислородом. Например: 4 Li + O 2 → 2 Li2 O.

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

MgCO3 ¾¾® MgO + CO2 - ;

2Cu(NO3 )2 ¾¾® 2CuO + 4NO2 - + O2 - ;

Ca(OH)2 ¾¾® CaO + H2 O .

Химические свойства основных оксидов

1. Взаимодействие с водой. По отношению к воде основные оксиды делятся на растворимые и нерастворимые. Растворимые – это оксиды щелочных металлов (Li2 O, Na2 O, K2 O, Rb2 O, Cs2 O) и щелочноземельных металлов (CaO,SrO, BaO). Растворяясь в воде, оксиды щелочных и щелочноземельных металлов образуют растворимые в воде основания, называемые щелочами. К нерастворимым в воде относятся оксиды остальных металлов. Например:

Na2 O + H2 O → 2NaOH;

CaO + H2 O → Ca(OH)2 .

2. Основные оксиды взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду. Например: CaO + H2 SO4 → CaSO4 + H2 O

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 , P2 O5 , SO3 являются кислотными оксидами, так как им соответствуют кислоты H2 CO3 , H3 PO4 , H2 SO4 .

Получение кислотных оксидов

1. Горение неметалла. Например: S + O 2 → SO2 ;

2. Горение сложных веществ. Например: СН 4 + 2О2 → СО2 + 2 Н2 О;

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

CaCO3 ¾¾® CaO + CO2 - ;

2AgNO3 ¾¾® 2Ag + 2NO2 - + O2 - .

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 + H2 O ↔ Н2 СО3

2. Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями, образуя соль и воду. Например: SO3 + 2 NaOH → Na2 SO4 + H2 O

3. Кислотные оксиды взаимодействуют с основными, образуя при этом соль. Например: 3CaO + P2 O5 → 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:

Al2 O3 + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2 O

3. Амфотерные оксиды взаимодействуют с основаниями. Например:

Al2 O3 + 2 NaOH ¾¾® 2 NaAlO2 + H2 O Al2 O3 + 2NaOH + 3H2 O ® 2Na

4. Амфотерные оксиды взаимодействуют с основными и кислотными оксидами.

Al2 O3 + 3 SO3 ¾¾® Al2 (SO4 )3

Al2 O3 + Na2 O ¾¾® 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, H 2 SO4 .

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 + 2Н2 O → 2NaOH + H2 -

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

Na2 O + H2 O → 2NaOH

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

2 NaCl + 2 H2 O → 2 NaOH + H2 - + Cl2 - Катод: 2 H2 O + 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:

CuSO4 + 2 NaOH → Cu(OH)2 ¯ + Na2 SO4

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».

(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 + H 2 SO4 → Na2 SO4 + H2 O.

3. Щелочи взаимодействуют с кислотными оксидами:

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2 O.

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

2 КОН + CuSO 4 → Cu(OH)2 ¯ + K2 SO4 .

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

2 Fe(OH)3 ¾¾® Fe2 O3 + 3 H2 O.

Амфотерные гидроксиды

Амфотерность гидроксидов понимается как способность плохо растворимых гидроксидов металлов проявлять кислотные или основные свойства в зависимости от характера кислотноосновного 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 Нn MеOm . Например, Zn(OH)2 – гидроксид цинка или H2 ZnO2 – цинковая кислота; Al(OH)3 – гидроксид алюминия или НAlO2 – метаалюминиевая кислота (Н3 AlO3 – 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.

H2 ZnO2 + 2 NaOH → Na2 ZnO2 + 2 H2 O

цинкат натрия

НAlO2 + NaOH ¾¾® NaAlO2 + H2 O (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.

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 Нm Э или Нm ЭОn , где Э – кислотообразующий элемент.

По химическому составу, а именно по отсутствию или наличию атомов кислорода в молекулах, кислоты делятся на кислородсодержашие (H2 SO4 , HNO3 ) и бескислородные (H2 S, 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, H2 SO4 – серная, HMnO4 – марганцовая кислота; H2 SiO3 – метакремниевая кислота.

– новат – (промежуточная степень окисления +5), как HClO 3 – хлорноватая, HIO3 – йодноватая, H2 MnO4 – марганцоватая кислота.

– овист, – ист – (промежуточная степень окисления +3, +4), как H 3 AsO3 – 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, Н3 РО4 – ортофосфорная кислота (степень окисления фосфора равна +5).

Способы получения кислот

1. Взаимодействие кислотного оксида с водой. Например: SO2 + H2 O → H2 SO3

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:

Na2 SiO3 + H2 SO4 → Na2 SO4 + H2 SiO3 ↓

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

Н 2(г) + Cl 2(г) → 2 HCl (г)

Химические свойства кислот

Кислоты представляют собой жидкости (Н2 SO4 , HNO3 ) или твердые вещества (H3 PO4 ). 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, H2 SO4 , H3 PO4 – 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:

Ортофосфорная кислота Н3 РО4 диссоциирует в три ступени с образованием трех кислотных

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 + H2 O

3. Взаимодействие с основными оксидами.

2 HCl + CaO → CaCl 2 + H2 O

4. Взаимодействие с солями. Кислоты вступают в реакцию с солями, если в результате ее

образуется более слабая кислота, малорастворимое или летучее соединение.

H2 SO4 + 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, K2 S – 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), NaH2 PO4 – 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)2 CO3 – карбонат гидроксомеди (II), Fe(OH)2 Cl – 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:

K2 S ↔ 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 + H2 SO4 → ZnSO4 + 2 H2 O

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 + H2 SO4 → NaHSO4 + H2 O

гидросульфат натрия

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

Основные соли – это соли, катионы которых содержат одну или несколько гидроксогрупп,

например, (CuOH)2 CO3 , (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)2 CO3 ↔ 2 CuOH+ + CO3 2– , (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 + H2 O

хлорид гидроксомагния

Получение солей

Средние соли могут быть получены при взаимодействии веществ:

1. металла с неметаллом. Например: Fe + S → FeS

2. металла с кислотой. Например:

Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 −

3 Zn + 4 H2 SO4(конц.) → 3 ZnSO4 + S + 4 H2 O

3. основного оксида с кислотой. Например: CuO + H2 SO4 → CuSO4 + H2 O

4. кислотного оксида с основаниями. Например: CO 2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2 O

5. основания с кислотой (реакция нейтрализации). Например: Ca(OH) 2 + 2 HCl → CaCl2 + 2 H2 O

6. двух различных солей. Например:

Na2 SO4 + BaCl2 → BaSO4 ↓ + 2 NaCl

7. щелочей с солями. Например: 3 KOH + FeCl 3 → 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 H2 SO4 → Pb(HSO4 )2 + 2 H2 O

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 + H2 SO4 → Pb(HSO4 )2

Основные соли получаются:

1. при взаимодействии кислоты с избытком основания. Например: HCl + Mg(OH) 2 → MgOHCl + H2 O

2. при взаимодействии средней соли со щелочью:

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

Кислые или основные соли образуются при гидролизе средних солей: Na2 CO3 + H2 O → NaHCO3 + NaOH

Al2 (SO4 )3 + H2 O → 2 AlOHSO4 + H2 SO4

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

2. Соли взаимодействуют со щелочами. Например:

CuSO4 + 2 NaOH → Cu(OH)2 ↓ + Na2 SO4

3. Соли взаимодействуют с кислотами: CuSO 4 + H2 S → CuS↓ + H2 SO4

4. Многие соли взаимодействуют между собой:

CaCl2 + Na2 CO3 → 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 → K2 SO4 + H2 O

2. Взаимодействие кислой соли с солью того же металла, но другой кислоты: KHSO4 + KСl → K2 SO4 + HCl

3. Термическое разложение кислых солей:

Ca(HCO3 )2 → CaCO3 + CO2 − + H2 O

4. Взаимодействие основной соли с соответствующей кислотой: 2 FeOHSO4 + H2 SO4 → Fe2 (SO4 )3 + 2 H2 O

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 –

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