5 Генетическая связь между классами неорганических соединений

Между классами неорганических соединений существует генетическая связь. Из простых веществ можно получить сложные и наоборот. Из соединений одного класса можно получить соединения другого класса.

Упрощенно генетическую связь между классами неорганических соединений можно представить следующей схемой:

Простые вещества
Типичный металл	Полуметалл	Неметалл
Основной оксид	Амфотерный оксид	Кислотный оксид
Основание	Амфотерный гидроксид	Кислота
	Соль:
	Средняя
	Кислая
	Основная

Простые вещества

Типичный металл Полуметалл Неметалл

Основной оксид Амфотерный оксид Кислотный оксид

Основание Амфотерный гидроксид Кислота

Соль:

Средняя

Кислая

Основная

Последовательность таких превращений для неметаллов можно изобразить следующей схемой: CaНРО₄

Р → Р₂О₅ → Н₃РО₄ → Са₃(РО₄)₂

(СаОН)₃РО₄ .

Для типичных металлов можно осуществить следующую цепочку превращений:

Ва(НSO₄)₂

Ba → BaO → Ba(OH)₂ → BaSO₄

(BaOH)₂SO₄ .

Для металлов, оксиды и гидроксиды которых амфотерны (полуметаллов) можно осуществить следующие превращения:

Al Al₂O₃ Al(OH)₃ Na[Al(OH)₄] AlCl₃ AlOHCl₂ Al(OH)₃ Al₂O₃.

Связи между классами:

1. Металлы, неметаллы → соли.

При непосредственном взаимодействии металлов и неметаллов образуются соли бескислородных кислот (галогениды, сульфиды):

2Na + С1₂ = 2NaCl;

Zn + S = ZnS.

Эти соединения устойчивы и при нагревании, как правило, не разлагаются.

2. Основные оксиды, кислотные оксиды → соли.

СаО + СO₂ = СаСO₃;

Na₂O + SO₃ = Na₂SO₄.

3. Основания, кислоты → соли.

Осуществляется посредством реакции нейтрализации:

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O;

ОН^- + Н⁺ → Н₂O

Mg(OH)₂ + 2НС1 → MgCl₂ + 2Н₂O;

Mg(OH)₂ + 2Н⁺ → Mg²⁺ + 2Н₂O

4. Металлы → основные оксиды.

Большинство металлов взаимодействуют с кислородом, образуя оксиды:

2Са + О₂ = 2СаО;

4А1 + 3O₂ = 2А1₂O₃.

Не взаимодействуют с кислородом золото, серебро, платина и другие благородные металлы - их получают косвенным путем.

5. Неметаллы → кислотные оксиды.

Неметаллы (за исключением галогенов и благородных газов) взаимодействуют с кислородом, образуя оксиды:

t

4Р + 5O₂ = 2Р₂O₅;

t

S + O₂ = SO₂.

6. Основные оксиды → основания.

Непосредственным взаимодействием с водой могут быть получены только гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов (щелочи):

Na₂O + 2Н₂O = 2NaOH;

СаО + Н₂O = Са(ОН)₂.

Остальные основания получают косвенным путем.

7. Кислотные оксиды → кислоты.

Кислотные оксиды взаимодействуют с водой, образуя соответствующие кислоты:

SO₃ + Н₂O = H₂SO₄;

Р₂O₅ + ЗН₂O = 2Н₃РO₄.

Исключение SiO₂, который с водой не реагирует.

8. Основания, кислотные оксиды → соли.

Щелочи взаимодействуют с кислотными оксидами, образуя соли:

2NaOH + SO₃ = Na₂SO₄ + H₂O,

2OН^- + SO₃ → SO₄^2- + Н₂O.

Ca(OH)₂ + СO₂ = CaCO₃↓ + Н₂O,

Са²⁺ + 2OН- + СO₂ → СаСО₃↓ + Н₂О.

9. Кислоты, основные оксиды → соли.

Оксиды металлов растворяются в кислотах, образуя соли:

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + Н₂O,

CuO^- + 2Н⁺ = Cu²⁺ + Н₂O.

Na₂O + 2НС1 = 2NaCl + Н₂O,

Na₂O + 2H⁺ = 2Na⁺+ Н₂O.

10. Основания → основные оксиды.

Нерастворимые основания и LiOH при нагревании разлагаются:

t

2LiOH = Li₂O + H₂O,

t

Cu(OH)₂ = CuO + H₂O.

11. Кислоты → кислотные оксиды.

Неустойчивые кислородсодержащие кислоты разлагаются при нагревании (H₂SiO₃), и даже без нагревания (Н₂СO₃, НСlO). В то же время ряд кислот устойчив к нагреванию (H₂SO₄, H₃PO₄).

t

H₂SiO₃ = Н₂O + SiO₂↓,

Н₂СO₃ = Н₂O + СO₂↑.

12. Оксиды металлов → металлы.

Некоторые оксиды тяжелых металлов могут разлагаться на металл и кислород:

t

2HgO = 2Hg + O₂↑.

Также металлы получают из соответствующих оксидов с помощью восстановителей:

t

ЗМnO₂ + 4Al = ЗМn + 2Аl₂O₃,

t

Fe₂O₃ + 3H₂ = 2Fe + ЗН₂O.

13. Кислотные оксиды → неметаллы.

Большинство оксидов неметаллов при нагревании не разлагаются. На неметалл и кислород разлагаются только некоторые неустойчивые оксиды (оксиды галогенов).

Некоторые неметаллы получают при восстановлении из соответствующих оксидов:

SiO₂ + 2Mg = 2MgO + Si

14. Соли, основания → основания.

Нерастворимые основания получают действием щелочей на растворы соответствующих кислот:

CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄,

Cu²⁺ + 2OH^- → Cu(OH)₂↓

FeCl₂ + 2KOH = Fe(OH)₂↓ + 2KCl,

Fe²⁺ + 2OH^- = Fe(OH)₂↓.

15. Соли, кислоты → кислоты.

Растворимые соли взаимодействуют с кислотами (в соответствии с вытеснительным рядом), если в результате образуется более слабая или летучая кислота:

Na₂SiO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂SiO₃↓

SiO₃^2- + 2H⁺ → H₂SiO₃.

t

NaCl _тв. + H₂SO_4(к) = NaHSO₄ + HCl↓.

16. Соли → основные оксиды, кислотные оксиды.

Соли некоторых кислородсодержащих кислот (нитраты, карбонаты) при нагревании разлагаются:

t

СаСО₃ = СаО + СO₂↓,

t

2Cu(NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂↑+ O₂↑.