Неорганические вещества: примеры и свойства. Уроки по неорганической химии для подготовки к егэ Неорганические соединения схема

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 и номенклатура неорганических соединений»

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

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

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

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

Названия оксидов

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

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

VO – оксид ванадия (II) или монооксид ванадия;

V2O3 – оксид ванадия (III) или триоксид диванадия;

VO2 – оксид ванадия (IV) или диоксид ванадия;

V2O5 – оксид ванадия (V) или пентаоксид диванадия.

Классификация оксидов

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

Основные оксиды. Получение основных оксидов и их химические свойства

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

Получение основных оксидов

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

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

.

Химические свойства основных оксидов

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

Na2O + H2O → 2NaOH;

CaO + H2O → Ca(OH)2.

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

CaO + H2SO4 → CaSO4 + H2O

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

СаO + SO3 → CaSO4

Кислотные оксиды. Получение кислотных оксидов

и их химические свойства

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

Получение кислотных оксидов

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

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

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

;

Химические свойства кислотных оксидов

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

СO2 + H2O ↔ Н2СО3

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

SO3 + 2 NaOH → Na2SO4 + H2O

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

3CaO + P2O5 → Ca3(PO4)2

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

Амфотерные оксиды

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

1. Амфотерные оксиды не взаимодействуют с водой.

2. Амфотерные оксиды взаимодействуют с кислотами. Например:

Al2O3 + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2O

3. Амфотерные оксиды взаимодействуют с основаниями. Например:

Al2O3 + 2 NaOH 2 NaAlO2 + H2O

4. Амфотерные оксиды взаимодействуют с основными и кислотными оксидами.

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

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

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

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

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

Основания

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

Названия оснований

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

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

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

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

Способы получения щелочей и оснований

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

2Na + 2Н2O → 2NaOH + H2­

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

Na2O + H2O → 2NaOH

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

2 NaCl + 2 H2O → 2 NaOH + H2­ + Cl2­

Катод: 2 H2O + 2e– → H2 + 2 OH–

Анод: 2 Cl– – 2e– → Cl2

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

Химические свойства оснований

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

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

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

КОН ↔ К+ + ОН–.

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

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

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

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

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

FeOH2+ « OH– + Fe3+ железо (III)-ион

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

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

2 NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2O.

3. Щелочи взаимодействуют с кислотными оксидами:

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O.

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

2 КОН + CuSO4 → Cu(OH)2¯ + K2SO4.

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

2 Fe(OH)3 Fe2O3 + 3 H2O.

Амфотерные гидроксиды

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

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

Химические свойства амфотерных гидроксидов

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

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

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

H2ZnO2 + 2 NaOH → Na2ZnO2 + 2 H2O

цинкат натрия

НAlO2 + NaOH NaAlO2 + H2O (сплавление)

метаалюминат натрия

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

Zn(OH)2 + 2 NaOH → Na2

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

CuSO4 + 2 NaOH → Cu(OH)2¯ + Na2SO4

Кислоты

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

Названия кислот

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

HF – фтороводородная или плавиковая кислота

HCl – хлороводородная или соляная кислота

Названия кислот и кислотных остатков

Способы получения кислот

1. Взаимодействие кислотного оксида с водой. Например:

SO2 + H2O → H2SO3

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

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

Na2SiO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2SiO3¯

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

Н2(г) + Cl2(г) → 2 HCl(г)

Химические свойства кислот

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

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

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

Диссоциация одноосновной хлороводородной кислоты HCl происходит в одну ступень:

HCl « H+ + Cl–

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

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

Н2СО3 « Н+ + НСО3– гидрокарбонат-ион

НСО3– « Н+ + СО32– карбонат-ион

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

Н3РО4 « Н+ + Н2РО4– дигидроортофосфат-ион

Н2РО4– « Н+ + НРО42– гидроортофосфат-ион

НРО42–« Н+ + РО43– ортофосфат-ион

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

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

HCl + NaOH → NaCl + H2O

3. Взаимодействие с основными оксидами.

2 HCl + CaO → CaCl2 + H2O

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

H2SO4 + BaCl2 → BaSO4¯ + 2 HCl

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

2 HCl + Fe → FeCl2 + H2­

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

Соли

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

Формулы и названия солей

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

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

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

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

Соли подразделяются на средние, кислые и основные.

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

K2S « 2 K+ + S2–

AlCl3 « Al3+ + 3 Cl–

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

Zn(OH)2 + H2SO4 → ZnSO4 + 2 H2O

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

KHS « K+ + HS– (полная диссоциация)

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

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

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

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

NaOH + H2SO4 → NaHSO4 + H2O

гидросульфат натрия

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

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

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

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

затем основный остаток частично диссоциирует как слабый электролит на ионы:

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

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

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

Mg(OH)2 + HCl → MgOHCl + H2O

хлорид гидроксомагния

Получение солей

Средние соли могут быть получены при взаимодействии веществ:

1. металла с неметаллом. Например:

2. металла с кислотой. Например:

Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2­

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

3. основного оксида с кислотой. Например:

CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O

4. кислотного оксида с основаниями. Например:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

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

Ca(OH)2 + 2 HCl → CaCl2 + 2 H2O

6. двух различных солей. Например:

Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4¯ + 2 NaCl

7. щелочей с солями. Например:

3 KOH + FeCl3 → 3 KCl + Fe(OH)3¯

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

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

9. взаимодействием кислотного оксида с основным. Например:

CaO + SiO2 → CaSiO3

Кислые соли могут быть получены:

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

Pb(OH)2 + 2 H2SO4 → Pb(HSO4)2 + 2 H2O

Ca(OH)2 + 2 CO2 → Ca(HCO3)2

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

PbSO4 + H2SO4 → Pb(HSO4)2

Основные соли получаются:

При взаимодействии кислоты с избытком основания. Например:

HCl + Mg(OH)2 → MgOHCl + H2O

При взаимодействии средней соли со щелочью:

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

Кислые или основные соли образуются при гидролизе средних солей:

Na2CO3 + H2O → NaHCO3 + NaOH

Al2(SO4)3 + H2O → 2 AlOHSO4 + H2SO4

Химические свойства солей

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

Zn + Hg(NO3)2 → Zn(NO3)2 + Hg

Соли взаимодействуют со щелочами. Например:

CuSO4 + 2 NaOH → Cu(OH)2¯ + Na2SO4

Соли взаимодействуют с кислотами:

CuSO4 + H2S → CuS¯ + H2SO4

Многие соли взаимодействуют между собой:

CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3¯ + 2 NaCl

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

Превращение кислых и основных солей в средние

1. Взаимодействие кислой соли с гидроксидом того же металла:

KHSO4 + KOH → K2SO4 + H2O

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

KHSO4 + KСl → K2SO4 + HCl

3. Термическое разложение кислых солей:

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2­ + H2O

4. Взаимодействие основной соли с соответствующей кислотой:

2 FeOHSO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 2 H2O

Степень окисления

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

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

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

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

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

При вычислении степеней окисления атомов используется следующая совокупность правил:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Явление аллотропии вызывается двумя причинами:

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

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

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

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

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

Химические свойства

ОКСИДЫ

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

Получение

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

Химические свойства

Химия изучает превращения химических веществ, которых на сегодняшний день известно более 20 миллионов. Поэтому важна классификация химических соединений, т. е. объединение их в группы или классы, обладающие сходными свойствами. Данный урок поможет изучить современную классификацию неорганических веществ и познакомит с правилами составления их названий по химическим формулам.

Тема: Основные классы соединений, их свойства и типичные реакции

Урок: Классификация и номенклатура неорганических веществ

Неорганические вещества по составу принято делить на две группы: немногочисленную группу простых веществ (их насчитывается около 400) и очень многочисленную группу сложных веществ. Простые вещества состоят из одного химического элемента, а сложные - из нескольких.

Все простые вещества можно разделить на металлы и неметаллы, поскольку их свойства существенно отличаются. Металлы обладают металлическим блеском, высокой тепло- и электропроводностью, пластичны, проявляют восстановительные свойства. Неметаллы обладают очень разными физическими и химическими свойствами, но, как правило, в твердом состоянии хрупкие, плохо проводят электрический ток и тепло.

Граница между металлами и неметаллами условна. Существуют вещества, обладающие свойствами как металлов, так и неметаллов. Например, серый мышьяк имеет металлический блеск и электрическую проводимость (рис. 1), а другая аллотропная модификация - желтый мышьяк - имеет чисто неметаллические свойства.

Рис. 1. Серый мышьяк

Сложные вещества обычно делят на классы: оксиды, кислоты, основания, амфотерные гидроксиды и соли (Рис. 2). Данная классификация несовершенна, т. к. в ней нет места для аммиака, соединений металлов с фосфором, азотом, углеродом и т. д.

Рис. 2. Классификация неорганических веществ

Оксиды могут быть солеобразующими и несолеобразующими. Солеобразующим оксидам соответствуют гидроксиды и соли с элементом в той же степени окисления, что и в оксиде. Несолеобразующие оксиды не имеют соответствующих гидроксидов и солей. Таких оксидов немного: N 2 O, NO, SiO, CO.

Солеобразующие оксиды в зависимости от кислотно-основного характера делятся на кислотные, амфотерные и основные.

Основные оксиды образованы металлами с небольшими степенями окисления +1, +2. Амфотерные оксиды образованы переходными металлами со степенями окисления +3, +4, а также Be, Zn, Sn, Pb. Кислотные оксиды образованы неметаллами, а также металлами со степенью окисления больше, чем +4. Рис. 3.

Рис. 3. Классификация оксидов

Кислоты - это сложные вещества, состоящие из атомов водорода, способных замещаться на металлы, и кислотных остатков. Кислоты можно разделить на группы по содержанию кислорода: кислородосодержащие (например, HNO 3 , H 2 SO 4 , H 3 PO 4) и бескислородные (HI, H 2 S). Рис. 4.

Рис. 4. Классификация кислот

Основания - это сложные вещества, состоящие из катионов металла и одного или нескольких гидроксид-анионов. В основу классификации оснований могут быть положены разные признаки. Например, их отношение к воде. По данному признаку основания делят на растворимые в воде (щелочи) и нерастворимые в воде. Рис. 5.

Рис. 5. Классификация оснований

Амфотерные гидроксиды - это сложные вещества, которые имеют свойства и кислот, и оснований, и потому их формулы можно записывать в разных формах:

Zn(OH) 2 = H 2 ZnO 2

форма основания форма кислоты

Существует несколько видов солей (рис. 6).

Рис. 6. Виды солей

Средние соли состоят из катионов металла (или аммония) и анионов кислотных остатков. Кислые соли, кроме катионов металла, содержат катионы водорода и анион кислотного остатка. Основные соли в своем составе содержат гидроксид-анионы.

Если соль образована двумя видами катионов металлов и одним анионом, то ее называют двойной. Например, сульфат алюминия-калия KAl(SO 4) 2 .

Соли с двумя разными анионами и одним катионом называют смешанными. Например, Са(OCl)Cl - хлорид-гипохлорит кальция.

В комплексных солях содержится сложный ион, который принято заключать в квадратные скобки.

Список литературы

1. Кузнецова Н.Е., Литвинова Т.Н., Лёвкин А.Н. Химия: 11 класс: учебник для учащихся общеобраз. учрежд. (профильный уровень): в 2-х ч. Ч.2. - М.: Вентана-Граф, 2008. (§55)
2. Радецкий А.М. Химия. Дидактический материал. 10-11 классы. - М.: Просвещение, 2011.
3. Хомченко И.Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. - М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008. (с. 27-30)
4. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред. В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. - М.: Аванта+, 2003. (с. 156-159)

«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.