6 Классы неорганических соединений
Все неорганические вещества можно разделить на классы.
Классы - это группы веществ, близких по составу и свойствам.
Оксиды - это сложные вещества, состоящие из атомов двух элементов, один из которых кислород в степени окисления -2. Оксиды делятся на солеобразующие (основные, кислотные, амфотерные ) и несолеобразующие (безразличные).
Безразличные оксиды – это обычно оксиды неметаллов в низших положительных степенях окисления, например: CO, NO, N2O, SO. Эти оксиды не взаимодействуют с водой, не образуют гидроксиды.
Основные оксиды образуют металлы в степенях окисления +1 и +2
(исключения BeO, ZnO , SnO, PbO, GeO). Например: K2O, CaO, FeO.
Кислотные оксиды образуют неметаллы во всех степенях окисления и металлы в степенях окисления + 5, + 6, + 7. При взаимодействии с водой они образуют кислотные гидроксиды. Например, SO2, SO3, P2O5, FeO3, Mn2O7.
Амфотерные оксиды - это оксиды металлов в степенях окисления +3 и +4, например: Al2O3, и т.п., а также исключения BeO, ZnO, SnO, PbO, GeO.
Номенклатура оксидов и гидроксидов строится по названию центрального атома с указанием его степени окисления для многовалентных атомов. Применяется и тривиальная номенклатура (система случайных и традиционных названий). Например: K2O - оксид калия, Mn2O7 - оксид марганца (VII), H2Cr2O7 – гидроксид хрома (VI), дихромовая кислота, H2SO4 – гидроксид серы (VI), серная кислота, Са(ОН)2 – гидроксид кальция.
Если центральный атом в кислотном гидроксиде имеет несколько степеней окисления, то применяют окончания -истая и -ная (-овая):
S -2 0 +2 +4 +6
H2SO3 H2SO4
H2SO3 – сернистая кислота (промежуточная степень окисления серы),
H2SO4 - серная кислота (высшая степень окисления серы).
Если центральный атом имеет несколько степеней окисления, то применяют и другие окончания:
HClO – хлорноватистая кислота, HClO2 – хлористая кислота , HClO3 –хлорноватая кислота, HClO4 – хлорная кислота.
Кроме гидроксидов - кислот существуют и бескислородные кислоты, которые гидроксидами не являются, например: HI – йодоводородная кислота, H2S – сероводородная кислота.
Число атомов водорода в молекуле кислоты не всегда указывает на её основность, замещаться могут только те атомы водорода, которые соединены с центральным атомом через кислород. Например, фосфористая кислота является двухосновной:
H
O
H
O
P
= O
H3PO3
+
2NaOH=Na2HPO3+
2H2O
H Na2HPO3 – средняя соль
Амфотерные гидроксиды занимают по своей природе промежуточное положение между кислотами и основаниями. При взаимодействии с кислотами они выполняют роль основания, а при взаимодействии с основаниями – роль кислоты.
Соли – это продукты взаимодействия оксидов и гидроксидов различной природы.
При взаимодействии амфотерных гидроксидов с кислотами образуются соли катионного типа, а при взаимодействии с основаниями – анионного.
Zn(OH)2 + H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O,
Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O,
Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2 [Zn(OH)4] ,
В зависимости от соотношения реагирующих гидроксидов могут получиться средние, кислые и основные соли.
Название солей строится по названию аниона и названию катиона в родительном падеже с указанием степени окисления, если у металла, входящего в состав соли, их несколько.
В зависимости от степени окисления центрального атома в составе аниона анионы имеют следующие окончания -ид – низшая степень окисления , -ит - средняя, - ат – высшая. Например:
-2 +4 +6
S-2 SO32- SO42-
-ид -ит -ат
K2S – сульфид калия K2SO3 – сульфит калия K2SO4 – сульфат калия
Кислые соли – это продукты неполной нейтрализации многоосновных кислот: H3PO4 + KOH = KH2PO4 + H2O
H3PO4 + 2KOH = K2HPO4 + 2H2O
Кислые соли в своём большинстве являются растворимыми. Называют кислые соли, добавляя к названию аниона приставку “гидро”, например:
K2HPO4 – гидрофосфат калия, KH2PO4 – дигидрофосфат калия.
Основные соли – это продукты неполной нейтрализации многокислотных оснований:
Fe(OH)3 + HCl = Fe(OH)2Cl + H2O
Fe(OH)3 + 2HCl = FeOHCl2 + 2H2O
Называют основные соли, добавляя к названию аниона приставку “гидроксо”, например: FeOHCl2 – гидроксохлорид железа (II), Fe(OH)2Cl - дигидроксохлорид железа (III).
Все основные соли, кроме гидроксонитратов (например, FeOHNO3), являются нерастворимыми.
Проанализируем изменение свойств оксидов и гидроксидов по периодам и группам на примере элементов третьего периода:
Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SО3 Cl2O7
NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 H2SiO3 H3PO4 H2SO4 HClO4
HAlO2
О
сновные
свойства уменьшаются
Кислотные свойства увеличиваются
В главных подгруппах сверху вниз усиливается основной характер оксидов и гидроксидов и уменьшается кислотный, например:
Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2
H2ВеO2
О
сновные
свойства увеличиваются
HClO3 HBrO3 HlO3
Кислотные свойства уменьшаются
В побочных подгруппах сверху вниз основной характер оксидов и гидроксидов уменьшается.
В соответствии с правилом Косселя, чем меньше радиус центрального атома и больше его заряд, тем сильнее гидроксид проявляет кислотные свойства и наоборот, чем больше радиус и меньше заряд центрального атома, тем сильнее выражены основные свойства, например:
Cr(OH)2 Cr(OH)3 H2CrO4
основ. амфот. кислот.
Основные
свойства уменьшаются
Кислотные свойства беcкислородных кислот в главных подгруппах сверху вниз увеличиваются:
H
F
HCI
HBr
HI
Кислотные свойства увеличиваются