Гидроксиды: основания и кислоты

При прямом или косвенном взаимодействии оксидов с водой образуются их гидратные формы, которые имеют характер кислот, оснований и амфотерных гидроксидов.

Основания – это соединения, состоящие из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп –ОН. Основания, растворимые в воде, называются щелочами.

В зависимости от количества ОН-групп основания делят на однокислотные и многокислотные.

По международной номенклатуре основания называют следующим образом: слово «гидроксид» - название элемента в родительном падеже – степень окисления элемента. Например:

Fe(OH)₂ – гидроксид железа (II);

Fe(OH)₃ – гидроксид железа (III).

Амфотерные гидроксиды – это такие гидроксиды, которые, в зависимости от условий среды, проявляют свойства кислот и оснований. Например:

Zn(OH)₂ + 2HCl = ZnCl₂ + 2H₂O;

H₂ZnO₂ + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + 2H₂O.

К амфотерным гидроксидам относятся Al(OH)₃, Pb(OH)₂, Sn(OH)₂, Cr(OH)₃, Mn(OH)₄ и другие.

Кислоты – это соединения, состоящие из водорода, способного замещаться металлом, и кислотного остатка.

По количеству атомов водорода кислоты могут быть одноосновными, двухосновными, трехосновными и т. д.

При написании графических формул кислородсодержащих кислот надо учитывать следующее:

- центральный атом (металл или неметалл) соединен с водным остатком ОН в большинстве своем посредством кислорода, поэтому по числу атомов водорода можно судить о количестве ОН-групп;

- если в молекуле содержится атомов кислорода больше, чем атомов водорода, то избыточные атомы кислорода соединяются непосредственно с центральным атомом, который расходует при этом две единицы валентности на каждый атом кислорода;

- когда в состав молекул входят два центральных атома, то они соединяются друг с другом посредством общего атома кислорода, а ОН-группы и остальные атомы кислорода распределяются поровну между обоими центральными атомами (правила верны для всех гидроксидов – и кислот и оснований).

Н апример: O-H

F e(OH)₃ Fe – O-H

O-H

O O-H

H ₂MnO₄ Mn

O O-H

O O

H₂Cr₂O₇ H-O - Cr – O – Cr – O-H

O O

Исходя из этих правил взаимного расположения атомов, можно легко вычислить валентность центрального атома.

По международной номенклатуре название кислородсодержащей кислоты зависит от степени окисления центрального атома.

Если кислота содержит элемент с высшей степенью окисления, то название состоит из названия этого элемента и окончания –ная или –вая и слова «кислота»: HMnO₄ – марганцевая кислота; H₂SO₄ – серная кислота; HNO₃ – азотная кислота; H₂MoO₄ – молибденовая кислота.

Название кислоты, которая содержит центральный элемент в низшей степени окисления, имеет окончание –истая (для элементов IV-VI групп): HNO₂ – азотистая кислота; H₂SnO₂ - оловянистая кислота; H₂MnO₄ – марганцовистая кислота; Н₃РО₃ - фосфористая кислота.

Если одной и той же степени окисления центрального атома соответствует несколько формул кислот, отличающихся количеством атомов Н и О (количеством молекул воды), то для уточнения формулы используются приставки орто-; пиро- и мета-. Орто-форма содержит наибольшее количество воды; пиро-форма менее богата водой; мета-форма содержит наименьшее количество воды. Например: Н₃РО₄ – ортофосфорная кислота; Н₄Р₂О₇ – пирофосфорная кислота; НРО₃ – метафосфорная кислота. Как правило, для большинства элементов III-V групп характерно образование двух форм кислот – орто- и мета-: H₃AsO₄ - ортомышьяковая кислота, HAsO₃ – метамышьяковая кислота; H₄SiO₄ - ортокремневая кислота, H₂SiO₃ – метакремниевая кислота. В орто-производных кислотах число атомов кислорода в молекуле равно числу атомов водорода и равно степени окисления центрального атома, исключение – кислоты элементов V группы общей формулы Н₃ЭО₄.

Для кислот, содержащих два центральных атома при нечетном числе атомов кислорода используют приставку дву-: H₂Cr₂O₇ – двухромовая кислота; H₂S₂O₇ – двусерная кислота.

Название бескислородных кислот состоит из названия неметалла с добавлением буквы о и слова водородная: HCl - хлороводородная кислота; Н₂S – сероводородная кислота.

Для кислородных кислот с центральным атомом - галогеном название кислоты зависит от степени окисления галогена, при этом используются следующие суффиксы:

- н (или окончание –ная) для степени окисления +7 (НClO₄ – хлорная кислота);

- новат (или окончания –новатая) для степени окисления +5 (HBrO₃ –бромноватая кислота);

- ист (или окончание –истая) для степени окисления +3 (HClO₂ –хлористая кислота);

- новатист (или окончание –новатистая) для степени окисления +1 (HIO – иодноватистая кислота).

Соли

Это продукты полного или частичного замещения атомов водорода в молекуле кислоты на атомы металла. Или это продукты полного или частичного замещения гидроксогрупп в молекуле основания на кислотный остаток. Т. е. соли состоят из остатка основания и кислотного остатка.

Соли могут быть нормальные(средние), кислые, основные, двойные (общий кислотный остаток и разные катионы), смешанные (общий металл и разные кислотные остатки).

Номенклатура солей. Название состоит из латинского названия металла и кислотного остатка. Если центральный атом кислотного остатка – это элемент I-VI групп, то степень окисления центрального атома, соответствующую номеру группы, обозначают суффиксом ат, который добавляют к корню латинского названия центрального атома кислоты, затем называют металл:

Na₂SO₄ – сульфат натрия; КРО₃ – метафосфат калия.

Низшую степень окисления центрального атома кислотного остатка обозначают суффиксом ит (для элементов IV-VI групп):

NaNO₂ – нитрит натрия; К₂PbO₂ – плюмбит калия.

В названии солей кислородных кислот галогенов для обозначения степени окисления центрального атома (галогена) применяют префиксы и суффиксы:

- пер и ат для степени окисления +7 (KClO₄ –перхлорат калия);

- ат для степени окисления +5 (NaBrO₃ –бромат натрия);

- ит для степени окисления +3 (KIO₂ – иодит калия);

- гипо и ит для степени окисления +1 (KClO – гипохлорит калия.

Если металл проявляет две степени окисления, то ее указывают в скобках римскими цифрами:

FeSO₄ – сульфат железа (II); Fe₂(SO₄)₃ –сульфат железа (III).

Название солей бескислородных кислот (соединения металла и неметалла) производят от корня латинского названия неметалла с добавлением суффикса ид и далее дается название металла: KBr – бромид калия; CaS – сульфид кальция.

Кислые соли называют с добавлением слова гидро-: NaHSO₄ – гидросульфат натрия; NaH₂PO₄ – дигидрофосфат натрия.

Основные соли называют с добавлением слова гидроксо-:

Fe(OH)SO₄ – гидроксосульфат железа (III);

FeOHCl – гидроксохлорид железа (II);

Cr(OH)₂NO₃ – дигидроксонитрат хрома (III);

(CaOH)₃PO₄ – гидроксофосфат кальция.