Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Основні класи неорганічних сполук

Читайте также:
  1. II. Державна підсумкова атестація в основній школі
  2. II. Класифікація витрат будівельної організації
  3. II. Класифікація витрат проектної організації
  4. III. Основні відомості про емітента
  5. А) Класичні концепції релігії.
  6. Адвокатура в Україні: основні завдання і функції
  7. АДМІНІСТРАТИВНО-УПРАВЛІНСЬКИЙ ПЕРСОНАЛ ШКОЛИ, ЙОГО ОСНОВНІ ОБОВ’ЯЗКИ

Класифікація неорганічних сполук

Усі неорганічні сполуки за складом поділяються на прості та складні. Серед простих речовин розрізняють метали та неметали (рис. 1).

 

 

Рис. 1. Класифікація неорганічних сполук

 

Метали складаються з атомів хімічних елементів – металів (натрій Na, калій К, залізо Fe, магній Mg, срібло Ag тощо). Неметали складаються, як правило, з молекул хімічних елементів – неметалів (хлор Cl2, сірка S8, фосфор P4, кисень О2, азот N2 тощо). Метали та неметали мають різні хімічні властивості, що пояснюється електронною будовою їх атомів. Із властивостями цих простих сполук ми ознайомимося пізніше.

Складні речовини поділяються на такі класи: оксиди, основи, кислоти, солі. Поділ складних речовин на класи заснований на схожості хімічних властивостей.

Оксиди

Оксидами називаються речовини, що складаються з двох елементів, одним з яких є Оксиген зі ступенем окиснення (–2).

В оксидах атоми Оксигену сполучаються з атомами інших елементів і не зв’язані між собою:

C=O, O=C=O, O=B-O-B=O

Сполуки елементів з Оксигеном, у молекулах яких є зв’язок між атомами Оксигену, називають пероксидами (Н2О2 – гідроген пероксид Н-О-О-Н).

Пероксиди металів належать до класу солей, гідроген пероксид виявляє кислотні властивості.

Номенклатура. Загальне правило: у назві будь-якої складної неорганічної сполуки – спочатку вказують катіон, а потім аніон.

Назви оксидів за новою систематичною номенклатурою можна побудувати двома способами:

1)за допомогою числових префіксів (N2O5 – динітроген пентаоксид, Sb2O3 – дистибій триоксид, Na2O – динатрій оксид);

2)вказуючи ступінь окиснення елемента у формі катіона (N2O5 – нітроген(V) оксид, Sb2O3 – стибій(ІІІ) оксид, Na2O – натрій оксид).

Якщо елемент утворює лише один оксид або єдиний оксид у звичайній валентності, то назва його може складатися лише з назви елемента та слова “оксид”: BaO – барій оксид, B2O3 – бор оксид, К2О – калій оксид.

Сполуки Оксигену з більш електронегативним елементом Флуором треба називати флуоридами: OF2 – оксиген флуорид, O2F2 – діоксиген дифлуорид.

За хімічними властивостями оксиди поділяються на солетворні та несолетворні. Оксиди, які не утворюють солі, називаються несолетворними – NO – нітроген(ІІ) оксид, N2O – нітроген (І) оксид, SiO2 – силіцій(ІV) оксид. Несолетворних оксидів мало. Оксиди, які під час хімічних реакцій утворюють солі, є солетворними. До них належить більшість оксидів. Солетворні оксиди поділяються на основні, кислотні та амфотерні.

Основні оксиди. Основними називають оксиди, гідрати яких є основами. До таких належать лише оксиди металів: Магнію, Лантану, лужних (Li, Na, K, Rb, Cs), лужноземельних (Ca, Sr, Ba, Ra), а також усіх інших металів, нижчих ступенів окиснення (Cr(+2), Mn(+2), Pb(+2)).

Кислотні оксиди. Кислотними називаються оксиди, гідрати яких є кислотами. У зв’язку з цим кислотні оксиди ще називаються ангідридами кислот. До них належать оксиди неметалів, а також металів, які проявляють вищі ступені окиснення: SO2, SO3, CO2, CrO3, Mn2O7.

Амфотерні оксиди. Амфотерними називаються оксиди, які залежно від умов виявляють властивості основних і кислотних оксидів. До амфотерних належать оксиди деяких металів головних підгруп (Берилію, Алюмінію), а також оксиди багатьох металів побічних підгруп періодичної системи елементів з проміжними ступенями окиснення: BeO, Al2O3, ZnO, MnO2, Fe2O3.

Характеристика оксидів наведена далі (табл. 2).

Таблиця 2. Фізичні та хімічні властивості оксидів

 

Властивість Основний оксид Кислотний оксид Амфотерний оксид
Агрегатний стан Твердий Твердий, рідкий, газоподібний Твердий
Тип хімічного зв’язку Іонний Ковалентний полярний Іонно-ковалентний
Характер гідроксиду Основа Кислота Виявляє властивості кислоти і основи
Взаємодія: з водою     кислотами   основами оксидами: основними     кислотними амфотерними   Деякі: оксиди лужних та лужноземельних металів CaO+H2O=Ca(OH)2 Усі з утворенням солей Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O Не реагують   Не реагують     СаO+SiO2=CaSiO3 Li2O+Al2O3=2LiAlO2   Більшість оксидів SO3+H2O=H2SO4   Не реагують   З лугами 2NaOH+SiO2= =Na2SiO3+H2O   Взаємодіють з утворенням солей CO2+CaO=CaCO3 Не реагують SO3+Al2O3=Al2(SO4)3   Не реагують     ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O   З лугами ZnO+2NaOH+H2O= =Na2[Zn(OH)4]   ZnO+CaO=CaZnO2     ZnO+SiO2=ZnSiO3 Не реагують

Основи

Основами називають сполуки, які складаються з атома металу чи амонійної групи (NH4) та однієї чи декількох гідроксогруп – ОН -.

З погляду теорії електролітичної дисоціації основи – це електроліти, які під час дисоціації утворюють гідроксид – аніони. Наприклад: NaOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, La(OH)3.

Cлід зазначити, що ОН - - це гідроксид-іон, заряд його дорівнює (–1). Число гідроксид-іонів у основі визначається ступенем окиснення металу.

Номенклатура. Назви основ та амфотерних гідроксидів утворюють з назви катіона і слова “гідроксид”, вказуючи ступінь окиснення елемента або додаючи відповідні числові префікси. Якщо ж метал утворює тільки один гідроксид, то ступінь його окиснення не вказують: Fe(OH)2 – ферум(ІІ) гідроксид, або ферум дигідроксид; Аl(OH)3 – алюміній гідроксид, або алюміній тригідроксид.

Кислотність. Число гідроксогруп, зв’язаних з атомом металу, визначає

кислотність основи. Наприклад LiOH, NaOH – однокислотні основи; Са(OH)2, Ba(OH)2 – двокислотні; Cr(OH)3, Bi(OH)3 – трикислотні.

Фізичні властивості. Основи - це тверді речовини. За розчинністю у воді вони поділяються на дві групи: розчинні (луги) та нерозчинні. Лугами є гідроксиди лужних металів (елементів головної підгрупи І групи) і лужноземельних (елементів головної підгрупи ІІ групи, крім берилію та магнію).

Луги – це іонні сполуки. У вузлах кристалічних ґраток твердих лугів знаходяться іони металів і гідроксид-іони. В інших основах хімічний зв’язок має іонно-ковалентний характер.

Хімічні властивості основ. Характерні для основ хімічні реакції наведені в табл. 3. Лише розчинні у воді основи – луги - як сильні електроліти у водних розчинах практично повністю дисоціюють з утворенням гідроксид-іонів:

NaOH«Na+ + OH-.

Тому вони мають деякі загальні властивості, обумовлені наявністю гідроксид-іонів, наприклад впливають на забарвлення багатьох кислотно-основних індикаторів.

Нерозчинні у воді основи як слабкі електроліти не змінюють колір індикаторів, не взаємодіють з кислотними та амфотерними оксидами, а також солями. Дуже слабко дисоціюють на іони. Невеликої кількості гідроксид-іонів, які містяться в насичених розчинах основ, недостатньо для забезпечення перебігу зазначених реакцій. Нерозчинні у воді основи дають тільки дві реакції.

Амфотерні гідроксиди це гідроксиди, які виявляють основні та кислотні властивості залежно від умов, тобто від природи другого компонента, який бере участь у кислотно-основній взаємодії.

До амфотерних гідроксидів належать гідроксиди деяких металів головних підгруп (Берилію, Алюмінію), а також багатьох металів побічних підгруп періодичної системи елементів проміжних ступенів окиснення: Be(OH)2 , Al(OH)3, Zn(OH)2,Cr(OH)3.

Тип зв’язку між атомами металу та гідроксогрупами – ковалентний. Усі амфотерні гідроксиди – слабкі електроліти. Оскільки полярність ковалентних зв’язків Ме–О і О–Н у їх молекулах близька, амфотерні гідроксиди можуть дисоціювати і як основа, і як кислота:

 

Al(OH)3 «[Al(OH)2]+ + OH- «[Al(OH)]2+ + 2OH- «Al3+ + 3OH-;

 

H3AlO3 «3H+ + AlO «HAlO2 + H2O «H+ + AlO + H2O.

 

Амфотерні гідроксиди не змінюють забарвлення індикаторів.

Кислоти

Кислотами називають сполуки, до складу яких входять атоми Гідрогену, здатні заміщуватися атомами металу.

Згідно з теорією електролітичної дисоціації кислоти це електроліти, які під час дисоціації утворюють тільки один вид позитивно заряджених іонів - катіони Гідрогену.

Номенклатура. Назву кислоти можна визначити за латинською назвою кислотного залишку. До основи назви кислотного залишку додають закінчення: для безоксигенових кислот - ідна чи - идна; для оксигеновмісних кислот - ітна чи - итна (кислотоутворювальний елемент проміжного ступеня окиснення); - атна (кислотоутворювальний елемент вищого ступеня окиснення). Наприклад: HCl – хлоридна, H2S – сульфідна, HNO2 – нітритна, HNO3 – нітратна.

Кислоти класифікують за різними критеріями (рис. 2).

 

Рис. 2. Схема класифікації кислот

 

Оксигеновмісні кислоти є гідратами (продуктами сполучення з водою) оксидів неметалів, а також оксидів деяких металів вищих ступенів окиснення (+5, +6, +7). Наприклад, карбонатна кислота Н2СО3 - продукт сполучення з водою СО2, сульфатна кислота H24 - SO3, хроматна кислота Н2СrО4 - СrО3.

Число атомів Гідрогену кислоти, здатних заміщуватися атомами металу з утворенням солі, визначає основність кислоти. Так, НСl, НВr, HNO3, СН3СООН - одноосновні кислоти; H2S, H2SO4, Н2СO3, Н3РO3 — двохосновні; Н3РО4, H3AsO4 - трьохосновні.

Негативні іони, які утворюються в результаті відриву від молекули кислоти одного або кількох іонів Гідрогену, називаються кислотними залишками. Значення негативного заряду іона кислотного залишку визначається числом іонів Гідрогену, що відірвалися.

Наявність атомів Гідрогену в кислотних залишках позначається словом гідроген-, якщо треба – з відповідним префіксом. Наприклад, HSO4- – гідрогенсульфат, H2PO4- – дигідрогенфосфат.

Фізичні властивості. Кислоти можуть бути твердими (боратна Н3ВО3, силікатна H2SiО3) або рідкими (сульфатна H2SO4, нітратна HNО3). Більшість із них добре розчиняються у воді. Кислотами є також водні розчини газоподібних водневих сполук деяких неметалів (НСl, НВr, H2S, HCN, HCNS). У молекулах кислот атоми Гідрогену зв'язані з кислотними залишками ковалентним полярним зв'язком.

Хімічні властивості.

1. Кислоти у водних розчинах дисоціюють на іони, сильні кислоти - повністю, слабкі - мало:

НСl«Н+ + Сl-;

H2SO4 «Н+ + HSO4-;

Н3РО4 «Н+ + Н2РO4-.

Кислоти мають деякі загальні властивості, обумовлені наявністю іонів Гідрогену Н+. Так, вони змінюють забарвлення багатьох індикаторів (табл. 4).

 

Таблиця 4. Інтервали переходу індикаторів

 

Індикатор Значення рН
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Лакмус Червоний Інтервал переходу Синій
Фенолфталеїн Безбарвний Інтервал переходу Малиновий
Метиловий оранжевий Рожевий Інтервал переходу Жовтий
           

 

 

2. Кислоти реагують з основами. Взаємодія кислоти з основою, в результаті якої утворюється сіль і вода, називається реакцією нейтралізації:

NaOH + HCl ® NaCl + H2O.

Реакції між нерозчинними основами та амфотерними гідроксидами й кислотою теж є реакціями нейтралізації. За цих умов амфотерний гідроксид виявляє основні властивості.

Якщо в реакції нейтралізації беруть участь багатокислотні основи або багатоосновні кислоти, можуть утворюватися середні, кислі та основні солі:

Fе(ОН)3 + НС1 ® Fe(OH)2Cl + H2O;

Fe(OH)3 + 3HCl ® FeCl3 + 3Н2О;

NaOH + H2SO4 ® NaHSO4 + H2O.

3. Кислоти взаємодіють з основними та амфотерними оксидами з утворенням солі та води:

СаО + 2HNO3 ® Ca(NO3)2 + Н2О;

2O3 + 6НNО3 ® 2Fe(NO3)3 + 3Н3O.

4. Кислоти реагують з металами. У результаті реакції утворюється сіль і виділяється водень:

Zn + Н2SO4(розв) ® ZnSO4 + H2­.

Метали, які в ряді стандартних електродних потенціалів знаходяться ліворуч від водню, витісняють його з кислот, а розташовані праворуч (Cu, Hg, Ag, Аu, Pt) — не витісняють.

5. Кислоти взаємодіють із солями. При цьому можуть утворюватися такі сполуки:

а) нова кислота та сіль (середня або кисла):

2NaCl(cyx) + Н2SO4(конц) ® Na2SO4 + 2НС1­;

2NaNO3(cyx) + Н2SO4(конц) ® Na2SO4 + 2HNO3­;

FeS + 2HCl ® FeCl2 + H2S­.

Якщо кислота, яка утворюється, є нестійка, вона може розкладатися з утворенням кислотних оксидів:

Na2CO3 + 2НСl ® 2NaCl + Н2О + СO2­.

б) кисла сіль:

Na2S + H2S ® 2NaHS;

СаСО3 + Н2СО3 ® Са(НСО3)2.

в) кілька солей і вода:

NaA1O2 + 4НСl ® NaCl + АlСl3 + 2Н2O;

2NaAl(OH)4 + 4H2SO4 ® Na2SO4 + A12(SO4)3 + 8H2O.

6. Під час нагрівання оксигеновмісні кислоти розкладаються на воду та кислотний оксид:

H2SO4 2O + SO3;

4НNO3 2O + 4NO2 + O2.

Солі

Солі - це продукти заміщення гідрогену кислоти металом або продуктами обміну гідроксогрупи гідроксидів металів на кислотні залишки:

H2SO4 + Zn = ZnSO4 + Н2;

Кислота Сіль

NaOH + НСl = NaCl + Н2О.

Основа Сіль

З позиції теорії електролітичної дисоціації солі – це електроліти, які під час дисоціації утворюють катіони залишку основи та аніони кислотного залишку.

Номенклатура. Назва солі складається з назви металу в називному відмінку (римською цифрою зазначається валентність металу, якщо він проявляє їх декілька), та назви кислотного залишку. Наприклад, NaCl – натрій хлорид; розчин СaSO4 – розчин кальцій сульфату; Fe(NO3)2 – ферум(ІІ) нітрат.

Фізичні властивості. Солі - це тверді кристалічні речовини. Залишки основ і кислот у солях зв'язані між собою, як правило, іонним зв'язком. Солі мають різний колір і характеризуються неоднаковою розчинністю у воді. Солі бувають середні, кислі, основні (рис. 3).

 

Рис. 3. Класифікація солей

 

Середні солі - це продукти повного заміщення Гідрогену кислоти металом або повного обміну гідроксогруп основи на кислотні залишки, наприклад:

2Na + H2SO4 ® Na2SO4 + Н2­;

Fe(OH)3 + 3НClО4 ® Fе(С1О4)3 + 3Н2O.

Прості солі - це солі, до складу яких входить атоми одного металу. Наприклад, Na2SO4, Ca(NO3)2 тощо.

Якщо атоми Гідрогену в кислоті заміщуються атомами різних металів, такі солі називаються подвійними. Наприклад, KAl(SO4)2.

Коли гідроксогрупи основ обмінюються на різні кислотні залишки, то утворюються змішані солі(наприклад Са(ОСl)Сl).

Комплексні солі - це такі продукти, до складу яких входять комплексні іони: К4[Fе(СN)6], Na[Al(OH)4], Na3[Al(OH)6].

Кислі солі - продукти неповного заміщення Гідрогену багатоосновної кислоти металом, наприклад, NaHSО4, Са(НСО3)2.

Основні солі - це продукти неповного обміну гідроксогруп багатокислотної основи на кислотні залишки, наприклад:

Mg(OH)2 + HCl ® MgOHCl+ Н2O;

А1(ОН)3 + НС1 ® А1(ОН)2С1 + Н2O.


Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 146 | Нарушение авторских прав



mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.022 сек.)