6. Классификация веществ

Самая простая классификация заключается в том. что все известные вещества делят на неорганические и органические.

К органическим веществам относят углеводороды и их производные. Все остальные вещества — неорганические.

Классификация неорганических веществ

Неорганические вещества по составу делят на простые и сложные.

Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента и подразделяются на металлы, неметаллы, благородные газы. Сложные вещества состоят из атомов разных элементов, химически связанных друг с другом.

Сложные неорганические вещества по составу и свойствам распределяют по следующим важнейшим классам: оксиды, основания, кислоты, амфотерные гндроксиды, соли.

Оксиды — это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых — кислород со степенью окисления (—2),

Общая формула оксидов: ЭmОn, где m — число атомов элемента Э, а n — число атомов кислорода. Оксиды, в свою очередь, классифицируют на солеобразующие и несолеобрадующие. Солеобразующие делятся на основные, амфотерные, кислотные, которым соответствуют основания, амфотерные гидроксиды, кислоты соответственно.

Основания — это сложные вещества, состоящие из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп (-ОН).

Общая формула оснований: М(ОНу, где у — число гидроксогрупп, равное степени окислении металла М (как правило, +1 и +2).

Основания делятся на растворимые (щелочи) и нерастворимые (подробнее в § 21).

Кислоты — это сложные вещества, состоящие из атомов водорода, способных замещаться на атомы металла, и кислотных остатков.

Общая формула кислот: НхАс, где Ас — кислотный остаток (от английского «acid» — кислота), х — число атомов водорода, равное заряду иона кислотного остатка (подробнее см. § 20).

Амфотерные гидроксиды — это сложные вещества, которые проявляют и свойства кислот, и свойства оснований. Поэтому формулы амфотерных гидроксидов можно записывать и в форме кислот, и в форме оснований (см. также § 22).

Соли — это сложные вещества, состоящие из катионов металла и анионов кислотных остатков.

Такое определение относится к средним солям.

Средние соли — это продукты полного замещения ато мое водорода в молекуле кислоты атомами металла или полного замещения гидроксогрупп в молекуле основания кислотными остатками.

Кислые соли — это продукты неполного замещения атомов водорода в молекулах мноеоосновных кислот атомами металла.

Основные соли — это продукты неполно/о замещения гидрокеогрупп в многокислотных основаниях кислотны ми остатками.

Помимо средних, кислых, основных солей вы встречались с солями более сложного строения.

Классификация органических веществ

Соединения, состоящие только из атомов водорода и углерода, называют углеводородами.

В зависимости от строения углеродной цепи органические соединения разделяют ия соединения с открытой цепью — ациклические (алифатические) и циклические — с замкнутой цепью атомов.

Циклические делятся на две группы: карбоциклические соединения и гетероциклические. арбоциклическне соединения, в свою очередь, включают два ряда соединений: алицикяические и ароматические.

Ароматические соединения в основе строения молекул имеют плоские углеродсодержащие циклы с особой замкнутой системой р-олсктронов. образующих общую я-систему (единое п-электронное облако).

Ароматичность характерна и для многих гетероциклических соединений.

Как ациклические (алифатические), так и циклические углеводороды могут содержать кратные (двойные или тройные) связи. Такие углеводороды называют непредельными (ненасыщенными), в отличие от предельных (насыщенных), содержащих только одинарные связи.

Все сказанное о классификации органических веществ в зависимости от строения углеродной цепи с примерами изображено на схеме 8.

Предельные алифатические углеводороды называют алканами, они имеют общую формулу СnН2n + 2, где n — число атомов углерода. Старое их название часто употребляется и в настоящее время — парафины:

К кислородсодержащим органическим веществам относят спирты, фенолы, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты, простые и сложные эфиры.

Спирты — производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены на гидроксильные группы.

Спирты называют одноатомными, если они имеют одну гидроксильную группу, и предельными, если они — производные алканов.

Общая формула предельных олноатомных спиртов:

К—ОН.

Фенолы — производные ароматических углеводородов (ряда бензола), в котором один или несколько атомов водорода в бензольном кольце замещены на гидроксильные группы.

Альдегиды и кетоны — производные углеводородов, содержащие карбонильную группу атомов (карбонил).

В молекулах альдегидов одна связь карбонила идет на соединение с атомом водорода, другая — с углеводородным радикалом.

В случае кетонов карбонильная группа связана с двумя (в общем случае разными) радикалами

Простые эфиры представляют собой органические вещества, содержащие два углеводородных радикала, соединенные атомом кислорода: R=О—R или R—О—R2.

Радикалы могут быть одинаковыми или разными. Состав простых эфиров выражается формулой СnН2n+2O.

Сложные эфиры — соединения, образованные замещением атома водорода карбоксильной группы в карбоновых кислотах на углеводородный радикал.

Нитросоединения — производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены на нитрогруппу —N02.

Амины — соединения, которые рассматривают как производные аммиака, в котором атомы водорода замещены на углеводородные радикалы.

В зависимости от природы радикала амины могут быть алифатическими. В зависимости от числа замещенных на радикалы атомов водорода различают первичные амины, вторичные, третичные.

В частном случае у вторичных, а также третичных аминов радикалы могут быть и одинаковыми.

Первичные амины можно также рассматривать как производные углеводородов (алканов), в которых один атом водорода замещен на аминогруппу.

Аминокислоты содержат две функциональные группы, соединенные с углеводородным радикалом, — аминогруппу —NH2 и карбоксил -ССОН.

Известны и другие важные органические соединения, которые имеют несколько разных или одинаковых функциональных групп, длинные линейные цепи, связанные с бензольными кольцами. В таких случаях строгое определение принадлежности вещества к какому-то определенному классу невозможно. Эти соединения часто выделяют в специфические группы веществ: углеводы, белки, нуклеиновые кислоты, антибиотики, алкалоиды и др.

В настоящее время известно также много соединений, которые можно отнести и к органическим, и к неорганическим. Их называют элементоорганическими соединениями.

Некоторые из них можно рассматривать как производные углеводородов.

Анализируя мир органических веществ, вы вспомните, что существуют соединения, имеющие одинаковую молекулярную формулу, выражающую состав веществ. И конечно, вспомните очень важное понятие химии — изомерию.

Явление изомерии состоит в том, что могут существовать несколько разных по свойствам веществ, имею щих одинаковый состав молекул, но разное строение. Эти вещества называют изомерами.