- •Черепкова и. А.. Химико-технологические системы
- •Содержание
- •Введение
- •Тема 1. Химико-технологические процессы и химико-технологические системы
- •1. 1. Классификация химических веществ.
- •Номенклатура химических соединений
- •1. 1. Основные классы неорганических соединений
- •1. 1. 2. Основы номенклатуры неорганических веществ
- •1. 1. 2. 1. Общие положения
- •1. 1. 2. 2. Номенклатура простых веществ
- •1. 1. 2. 3. Номенклатура сложных веществ
- •1. 1. 2. 3. 1. Бинарные соединения
- •1. 1. 2. 3. 2. Многоэлементные соединения
- •1. 1. 2. 4. Тривиальные названия веществ и смесей
- •Тривиальные названия индивидуальных веществ
- •Тривиальные названия смесей и растворов
- •Тема 2. Химическая термодинамика
- •2. 1. Расчет тепловых эффектов химических реакций с использованием стандартных термодинамических функций.
- •2. 2. Расчет изменения энтропии и энергии Гиббса в химических процессах
- •3. Термодинамический анализ возможности протекания химического процесса
- •Тема 3. Химическое равновесие
- •3. 1. Расчет термодинамических и практических констант равновесия
- •2. Расчет глубины и степени превращения исходных веществ, выхода продукта и равновесного состава.
- •3. 3. Влияние концентрации реагентов, внешнего давления и температуры на химическое равновесие.
- •Тема 4. Фазовые равновесия
- •4. 1. Построение и анализ диаграмм температура – состав
- •4. 1. 1. Метод физико-химического анализа. Диаграммы состав – свойство
- •4. 1. 2. Диаграммы температура – состав для идеальных и растворов
- •4. 1. 3. Диаграммы температура – состав для неидеальных растворов
- •4. 1. 4. Правило рычага
- •4. 1.5. Разделение бинарных растворов
- •5. Многовариантные расчетные задания
- •Библиографический список
1. 1. 2. 3. 2. Многоэлементные соединения
Гидроксиды
Гидроксидами называются сложные вещества, содержащие гидроксогруппы OH.
Систематические названия гидроксидов составляются по обычным номенклатурным правилам (см. разд. 1. 2. 3.), причем чаще используется метод Штока.
Примеры систематических названий гидроксидов: NaOH – гидроксид натрия; V(OH)3 – гидроксид ванадия (III), тригидроксид ванадия; MgCl(OH) – гидроксид-хлорид магния.
Если в гидроксиде электроотрицательная составляющая включает оксидные и гидроксидные анионы одновременно, то в систематических названиях используются числовые приставки: MoO(OH)2 – дигидроксид-оксид молибдена; V3O5(OH)4 – тетрагидроксид-пентаоксид триванадия. Для соединений, содержащих группу O(OH), можно использовать также традиционные названия с приставкой мета-: AlO(OH) – метагидроксид алюминия; FeO(OH) – метагидроксид железа (III).
Следует обратить внимание на соединение NH3∙H2O – гидрат аммиака, которое в водном растворе проявляет свойство гидроксида. Это соединение часто записывают как NH4OH и называют гидроксид аммония.
Кислоты
Кислотами называются сложные вещества, которые в водном растворе диссоциируют с образованием ионов водорода H+, который в водном растворе находится в гидратированном состоянии в виде H3O+. Различают кислородные и бескислородные кислоты.
Названия бескислородных кислот образуются от названия неметалла с окончанием -о и прибавлением слова водородная: HF – фтороводородная кислота (плавиковая кислота); НС1 – хлороводородная кислота (соляная .кислота); НВr – бромоводородная кислота; HI – йодоводороднал кислота; H2S – сероводородная кислота; HCN – циановодородная кислота.
При построении систематических названий кислот название электроположительной части (катиона) остается без изменений, а название электроотрицательной части (аниона) получает окончание -ат независимо от степени окисления кислотообразующего соединения (центрального атома). Это окончание присоединяется к соответствующему названию центрального атома (табл. 7). Примеры систематических названий кислот: HAuCl4 – тетрахлароаурат (III) водорода; Н2ТеО3 – триоксотеллурат (IV) диводорода.
Но было бы неправильно совсем отвергнуть укоренившиеся в русском химическом языке и широко распространенные названия (соляная кислота, азотная кислота и др.), хотя такие традиционные названия полностью и не отражают состава молекулы кислоты. Поэтому традиционные названия можно использовать только для ограниченного числа распространенных кислот, а в остальных случаях следует применять систематические названия. Традиционное название кислородсодержащих кислот (оксокислот) складывается из двух слов: собственно названия данной кислоты, выраженного прилагательным, и группового слова кислота. Например, серная кислота, азотная кислота. В собственно названиях оксокислот для обозначения степени окисления элемента применяют следующие суффиксы:
-н-, -ов- или -ев- (высшая или любая единственная степень окисления), например: HNO3 – азотная кислота; НС1О4 – хлорная кислота; НМnО4 – марганцовая кислота; Н3АsО4 – мышьяковая кислота.
-новат-, -(ов)ист- (промежуточная степень окисления), например: HNO2 – азтистая кислота; НСlO3 – хлорноватая кислота; H3AsO3 – ортомышьяковистая кислота; НСlO2 – хлористая кислота.
-новатист- (низшая положительная степень окисле-ния): НС1О — хлорноватистая кислота; H2N2O2 – азотнова--тистая кислота.
Ее ли элемент в одной и той же степени окисления образует несколько оксокислот, то к названию кислоты с меньшим содержанием кислородных атомов добавляется приставка мета-, а для названия кислоты с большим числом атомов кислорода используют приставку орто-: HAsO2 – метамышьяковистая кислота; Н3АsО3 – ортомышьяковистая кислота.
По традиции кислоту НзРО4 называют фосфорной, опуская приставку орто-. Названия кислот с приставкой пиро- более не употребляются.
Соли
Соли обычно рассматривают как продукты замещения атома водорода в кислотах на атомы металлов или гидроксильных групп в гидроксидах на кислотные остатки. При растворении в воде (или при плавлении) соли дают в растворе катионы металлов и анионы кислот. Соли тесно связаны со всеми остальными классами неорганических соединений и могут быть получены практически из любого другого класса соединений. Соли принято делить на три группы: нормальные (средние), кислые, основные.
В нормальных солях все атомы водорода кислоты полностью заменены на атомы металла: Na2SO4, KNO3, Mg3(PO4)2. При диссоциации нормальной соли образуются только катионы металла и аиионы кислоты.
В кислых солях замена атома водорода кислоты проведена не полностью и при их диссоциации образуются ионы водорода. Кислые соли образуют многоосновные кислоты (H2S, H2S04, H3P04).
Основные соли являются продуктами частичного замещения гидроксильных групп в молекулах гидроксидов на кислотные остатки: А1(ОН)2С1, А1(ОН)С12. При диссоциации основных солей в растворе образуются гидроксид-ионы.
Двойные соли состоят из ионов двух разных металлов и кислотного остатка, например, KA1(SO4)2. При диссоциации таких солей происходит образование ионов двух металлов.
Названия солей тесно связаны с номенклатурой неорганических кислот. Для солей распространенных кислот рекомендуется применять их традиционные названия, а в остальных случаях использовать только систематические названия. В общем случае систематические названия, составляются по универсальным номенклатурным правилам с применением числовых приставок. Для многих соединений может быть использован и способ Штока, с указанием степени окисления элемента в электроположительной составляющей.
Примеры систематических названий бескислородных солей: CoF2 – фторид кобальта (II) или дифторид кобальта; NaBr – бромид натрия; SnI2 – йодид олова (II) или дийодид олова; AgSCN – тиоцианат серебра (I); Fe(CN)2 – цианид железа (II) или дицианид железа.
Примеры систематических названий кислородсодержащих солей: BaSO4 – тетраоксосульфат (VI) бария; КВгО – оксобромат (I) калия; СаСО3 – триоксокарбонат (IV) кальция; Ba(ClO2)2 – диоксохлорат (III) бария; Na2Сr2О7 – гептаоксодихромат (VI) натрия.
Традиционные названия соли складываются из названия аниона в именительном падеже и названия катиона в родительном падеже. Если один и тот же металл проявляет различную степень окисления, то ее указывают в скобках римской цифрой: FeSO4 – сульфат железа (II); Fe2(SO4)3 – сульфат железа (III).
Традиционные названия кислых солей имеют приставку гидро- и числовые приставки, если это необходимо; за приставкой гидро- без пробела следует название соответствующего аниона: KHSO4 – гидросульфат калия; Ba(HSO4)2 – гидросульфат бария; Са(Н2РО4)2 – дигидрофосфат кальция.
Названия основных солей образуют, добавляя к наименованию аниона соответствующей средней соли приставку гидроксо-: FeOHNO3 – гидроксонитрат железа (II); (СuОН)2СО3 – гидроксокарбонат меди (II); А1(ОН)2С1 – дигидроксохлорид алюминия.
Если гидроксосоли рассматривают как соли и гидроксиды одновременно, то это должно быть отражено и в формуле, и в названии. Названия строятся с применением числовых приставок: MgCl(OH) – гидроксид-хлорид магния.
В товарной номенклатуре часто встречаются традиционные русские названия солей. Они образованы от традиционных названий соответствующих кислот с суффиксом -кисл-, причем сначала называется металл в именительном падеже. Например: NaCl – натрий хлористый; AgNO3 – серебро азотнокислое; ZnSO4 – цинк сернокислый; FeSO4 – железо сернокислое закисное; Fe2(SO4)3 – железо сернокислое окисное.
В табл. 7 приведены традиционные названия наиболее употребительных кислот и их солей.
Таблица 7
Традиционные названия кислот и их солей
Кислота |
Соли |
||
Формула |
Традиционное название * |
Традиционные названия |
Товарные названия |
HF |
Плавиковая |
Фториды |
Фтористые |
HCl |
Соляная |
Хлориды |
Хлористые |
HNO3 |
Азотная |
Нитраты |
Азотнокислые |
HNO2 |
Азотистая |
Нитриты |
Азотиснокислые |
H2SO4 |
Серная |
Сульфаты |
Сернокислые |
H2SO3 |
Сернистая |
Сульфиты |
Сернистокислые |
H2CO3 |
Угольная |
карбонаты |
Углекислые |
H3BO3 |
Ортоборная |
Ортобораты |
Борнокислые орто |
H2SiO3 |
Метакремниевая |
Метасиликаты |
Метасиликаты |
H3PO4 |
Ортофосфорная |
Ортофосфаты |
Фосфорнокислые |
H4P2O7 |
Дифосфорная |
Дифосфаты |
Фосфорнокислые пиро |
H3PO3 |
Ортофосфористая |
Ортофосфиты |
Фосфористокислые |
H3AsO4 |
Мышьяковая |
Арсенаты |
Мышьяковокислые |
HAsO2 |
Метамышьяковистая |
Метаарсениты |
Мышьяковистокислые мета |
HClO |
Хлорноватистая |
Гипохлориты |
Гипохлориты |
HClO2 |
Хлористая |
Хлориты |
Хлористокислые |
HClO3 |
Хлорноватая |
Хлораты |
Хлорноватокислые |
HClO4 |
Хлорная |
Перхлораты |
Хлорнокислые |
HMnO4 |
Марганцовая |
Перманганаты |
Марганцевокислые |
H2CrO4 |
Хромовая |
Хроматы |
Хромовокислые |
* Добавляется слова «кислота»