8 Основні класи неорганічних сполук

Неорганічні сполуки за схожістю властивостей та будови поді­ляють на певні класи, що визначаються як кількісним і якісним складом, так і природою хімічного зв'язку.

Принципи класифікації неорганічних сполук

Хімічні сполуки розрізняють за відношенням щодо законів стехіометрії (постійного або змінного складу), за ефектом теплоу­творення (екзотермічні та ендотермічні), за кількістю елементів, що входять до їх складу (бінарні, тернарні, тетрарні, пентарні), та за функціональними ознаками (кислоти, основи, солі тощо). Проте жоден з принципів класифікації не може претендувати на доско­налість. Тому розглядаючи властивості, покладені в основу певної класифікації, користуються відповідним принципом.

Взаємозв'язок між найважливішими класами неорганічних ре­човин ілюструє класична схема (рис. 9.1).

Речовини поділяють на прості (гомосполуки) й складні (гете-росполуки). Прості речовини складаються з атомів одного елемента {метали, неметали та металоїди). їх склад завжди постійний. Проте явища алотропії й поліморфізму та наявність дефектів у реальних кристалах роблять залежними властивості простих ре­човин від їх хімічної і кристалохімічної будови. Із 110 відомих хімічних елементів 88 належать до металів і лише 22 — до неметалів. У періодичній системі метали розміщені у лівій нижній частині, причому межа (нечітка) переходить за діагональну лінію, проведену з лівого верхнього кута до правого нижнього. На межі між металами і неметалами розміщені елементи, у яких відсутня повна сукупність властивостей металів (Германій, Арсен, Стибій, Телур та ін.). їх називають напівметалами, або металоїдами.

Складними речовинами називають продукти взаємодії атомів різних елементів. Найпростіші гетеро сполуки, що складаються з атомів двох видів, називають бінарними. Це — проміжні фази в двокомпонентних системах, утворених простими речовинами. Се­ред них зустрічаються сполуки як сталого, так і змінного складу. Сталий склад мають лише сполуки з молекулярною структурою. Сполуки з координаційною структурою завжди змінного складу (дальтоніди і бертоліди).

До бінарних належать сполуки різних елементів з Гідрогеном, Оксигеном, галогенами тощо: гідриди, оксиди, галогеніди (фториди, хлориди, броміди, іодиди, астатиди), халькогеніди (оксиди, сульфі­ди, селеніди, телуриди, полоніди), нітриди, фосфіди, арсеніди, стибіди, бісмутиди, карбіди, силіциди, германіди, бориди тощо. Особливе місце серед бінарних сполук займають сполуки з Окси­геном. За складом і властивостями їх поділяють на субоксиди, оксиди, пероксиди, супероксиди та озоніди.

Оксидами називають бінарні оксигенвмісні сполуки, в яких усі атоми Оксигену безпосередньо зв'язані з атомами більш електро­позитивних елементів. Лише у оксидів співвідношення компонентів відповідає правилам валентності, а Оксиген має ступінь окислення -2. Усі інші сполуки елементів з Оксигеном — пероксиди, в яких ступінь окислення Оксигену дорівнює -1.

За хімічним характером оксиди поділяють на солетворні й несолетворні. Солетвірні оксиди, у свою чергу, відносять до основних, кислотних або амфотерних. Перші є оксидами металів, другі генетично пов'язані з неметалами. Амфотерність оксидів визначається не лише місцем елемента в періодичній системі, але й залежить від його ступеня окислення.

За функціональними ознаками бінарні сполуки поділяють на такі класи:

сольово-оснбвний — сполуки активних металів з неметалами (основні оксиди, сульфіди, галогеніди, нітриди, гідриди);

кислотний — сполуки багатовалентних металів і неметалів з активними неметалами (кислотні оксиди, галоген- і тіоангідриди);

амфотерний (амфотерні оксиди, галогеніди, сульфіди тощо);

ковалентно-оснбвний — сполуки з високою донорною функцією (типу амоніаку, гідразину, води);

елементоводневий (елементоводні НС1, H₂S, HN₃ тощо);

несольовий — координаційно насичені сполуки, що нездатні утворювати солі (ССІ₄, SF₆, OsO₄ тощо);

металідний — сполуки металів з металами та неметалами, які виявляють металічні властивості (інтерметалічні сполуки, бориди, карбіди, силіциди тощо).

Складні гетеросполуки містять три і більше компонентів. Якщо бінарні сполуки є продуктами взаємодії простих речовин, то склад­ні можна розглядати як продукти взаємодії бінарних сполук.

Важливу групу серед складних сполук становлять гідрокси­ди — продукти прямої або посередньої взаємодії оксидів з водою.

За теорією електролітичної дисоціації основи — це електроліти, які у водному розчині дисоціюють з утворенням одного типу аніонів — гідроксид-іонів. Числом гідроксидних груп, здатних за­міщуватись на кислотні залишки з утворенням солей, визначають кислотність основ. Тому основи можуть бути однокислотні, на­приклад КОН, двокислотні — Ва(ОН)₂, трикислотні — La(OH)₃, чотирикислотні — Th(OH)₄.

За складом основи поділяють на прості та складні, або ком­плексні, що містять комплексний катіон. За розчинністю у воді — на розчинні й нерозчинні. Розчини основ називають лугами.

Як електроліти кислоти у водних розчинах дисоціюють, від­щеплюючи лише один вид катіонів — іони Гідрогену.

Солі — це продукти повного чи часткового заміщення атомів Гідрогену у кислотах на атоми металів або гідроксидних груп в основних на кислотні залишки. За властивостями й складом солі поділяють на середні, кислі, основні, подвійні, мішані та комплексні.

Середні солі (нормальні) — це продукти повного заміщення атомів Гідрогену кислот на атоми металу (або групи атомів) чи гідроксогруп основ на кислотні залишки, наприклад K₂SO₄.

Кислі солі (гідросолі) утворюються внаслідок неповного за­міщення атомів Гідрогену багатоосновних кислот на атоми металу, наприклад KHSO₄.

Основні солі (гідроксосолі) розглядають як продукти неповного заміщення гідроксогруп багатокислотних основ кислотними залиш­ками, наприклад Ві(ОН)₂С1. До них відносять і оксосолі, наприклад ВіОСІ, утворені дегідратацією гідроксосолей.

Подвійні солі отримують шляхом заміщення атомів Гідрогену кислот на атоми двох металів, наприклад KNaSO₄.

Мішані солі — продукти заміщення гідроксогруп багатокислот­них основ різними кислотними залишками, наприклад Са(ОС1)С1.