Министерство образования Российской Федерации

Новгородский Государственный университет им. Ярослава Мудрого

Кафедра химии и экологии

ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Великий Новгород

2004г.

СОДЕРЖАНИЕ

1.	Оксиды	3
2.	Гидроксиды	7
2.1.	Основания	8
2.2.	Кислоты	10
3.	Соли	12
3.1.	Средние соли	12
3.2.	Кислые соли	17
3.3.	Основные соли	21
3.4.	Двойные и смешанные соли	23
4.	Галогенангидриды	24
	Литература	25

Неорганические соединения можно классифицировать по составу и свойствам.

Способ классификации по составу предполагает разделение соединений на двухэлементные (бинарные) и многоэлементные (тринарные, тетрарные и т.д.). Оксиды, галогениды, например, являются бинарными соединениями, гидроксиды – тринарными.

Большее значение для химии имеет классификация неорганических соединений по свойствам (функциональным признакам). При таком способе классификации выделяют следующие классы соединений: оксиды, основания, амфотерные гидроксиды, кислоты, соли. Обычно основания, амфотерные гидроксиды и кислородсодержащие кислоты ввиду сходства их составов объединяют в класс гидроксидов.

1. ОКСИДЫ

Оксиды – это бинарные соединения элементов с кислородом, в которых он имеет степень окисления –2. Из этого определения следует, что большая группа соединений, включающая пероксид водорода и его производные, к оксидам не относится.

В зависимости от степени окисления элемента (Э) формулы оксидов имеют следующий вид:

⁺¹Э₂О, ⁺²ЭО, ⁺³Э₂О₃, ⁺⁴ЭО₂, ⁺⁵Э₂О₅, ⁺⁶ЭО₃, ⁺⁷Э₂О₇, ⁺⁸ЭО₄,

а их графические формулы соответственно имеют вид:

Э – О – Э Э = О О = Э – О – Э = О О = Э = О

О

О

О

О

О

О

О

||

||

\\ //

||

||

||

Э



О



Э

Э

О

=

Э



О



Э

=

О

О

=

Э

=

О

||

||

||

||

||

||

О

О

О

О

О

О

Как видно из графических формул, в молекулах оксидов атомы кислорода связаны с атомами элемента и не связаны, как и последние, друг с другом.

По химическим свойствам оксиды делятся на солеобразующие и несолеобразующие. Последних немного (CO, NO, N₂O, SiO). Эти соединения не обладают способностью реагировать с основаниями, кислотами, другими оксидами с образованием солей.

Солеобразующие оксиды, в свою очередь, подразделяются на основные (реагируют с кислотами, образуя соли, и не реагируют с основаниями), кислотные (реагируют с основаниями, давая соли, и не реагируют с кислотами) и амфотерные (реагируют как с кислотами, так и с основаниями). Амфотерные оксиды, таким образом, в зависимости от свойств реагента – партнера могут выступать в роли и основных, и кислотных оксидов.

В группу основных входят оксиды металлов, причем обычно одно- и двухвалентных (Na₂O, Cu₂O, MgO, FeO, MnO, Bi₂O₃ и др.), в группу амфотерных – оксиды металлов, чаще трехвалентных, реже – двух- и многовалентных (ZnO, PbO, Al₂O₃, Cr₂O₃, Sb₂O₃, TiO₂, MnO₂ и др.). Кислотными являются оксиды неметаллов (кроме нескольких, несолеобразующих), а также оксиды металлов, в которых металлы проявляют высокую степень окисления: Cl₂O, B₂O₃, CO₂, P₂O₅, Sb₂O₅, SO₃, Cl₂O₇, CrO₃, Mn₂O₇, XeO₄.

Таким образом, для оксидов металлов наблюдается следующая закономерность: чем выше степень окисления металла, тем более вероятней проявление его оксидом кислотных свойств, и наоборот, чем ниже степень окисления, тем скорее следует ожидать от оксида основных свойств. При промежуточных значениях степени окисления металлов соответствующие оксиды обнаруживают часто те, и другие свойства, то есть оказываются амфотерными.

Существует также связь свойств оксидов с положением элементов в периодической системе. Наиболее ярко она проявляется для высших оксидов. Неметаллический характер, степень ковалентности связи элемент – кислород, а значит, кислотные свойства оксидов нарастают в периодической системе слева направо и снизу вверх. В противоположных направлениях усиливается металлический характер элементов, увеличивается степень ионности связи элемент – кислород и сильнее проявляются основные свойства оксидов, усиливается неметаллический характер элементов, увеличивается степень ковалентности.

При комнатной температуре большинство оксидов – твердые вещества (СuO, Fe₂O₃ и др.), некоторые – жидкости (H₂O, Cl₂O₇ и др.) и газы (NO, SO₂ и др.). Химическая связь в оксидах – ионная (оксиды щелочных и щелочноземельных металлов), либо ковалентная (CO₂, B₂O₃, Ag₂O, CuO).

Номенклатура оксидов

Если элемент, образующий оксид, имеет единственную степень окисления, то ее в названии оксида можно не указывать: Na₂O – оксид натрия. Если же элемент образует несколько оксидов, то это необходимо: MnO – оксид марганца (II), MnO₂ – оксид марганца (IV), Mn₂O₇ – оксид марганца (VII). По реже используемой в неорганической химии систематической номенклатуре, требующей полного отражения состава соединений, оксиды называются так: CrO – хром оксид, Cr₂O₃ – дихром триоксид.

Химические свойства оксидов

Кислотные оксиды образуют гидратные формы, которые имеют характер кислот, образующихся при непосредственном взаимодействии оксидов с водой, либо косвенным путем. Кислотные оксиды являются ангидридами кислородсодержащих кислот. Такие оксиды, как SO₂, SO₃, N₂O₃, P₂O₅ и другие образуют кислоты при прямом взаимодействии с водой:

SO₃+H₂OH₂SO₄,

N₂O₅+H₂O2HNO₃.

В ряде случаев кислотные оксиды практически не реагируют с водой (например, SiO₂) или реагируют весьма незначительно (например, WO₃ и MoO₃). Гидратные формы этих оксидов образуются косвенным путем, то есть сначала их переводят в соли путем взаимодействия со щелочами:

SiO₂+2NaOHNa₂SiO₃+H₂O,

WO₃+2NaOHNa₂WO₄+H₂O,

а полученные соли разлагают растворами более сильных кислот:

Na₂SiO₃+2HCl2NaCl+H₂SiO₃,

Na₂WO₄+H₂SO₄Na₂SO₄+H₂WO₄.

Кислотные оксиды, которые при взаимодействии с водой образуют две кислоты, называются смешанными ангидридами. К числу таких ангидридов относятся: оксид азота (IV), оксид хлора (IV) и некоторые другие; в них центральные атомы имеют необычные для данного элемента степени окисления. Так при растворении NO₂ в холодной воде образуются азотная и азотистая кислоты:

2NO₂+H₂OHNO₃+HNO₂,

а при растворении ClO₂ образуются хлорноватая и хлористая кислоты:

2ClO₂+H₂OHClO₃+HClO₂.

Существует также группа так называемых сложных оксидов. В их состав входят атомы элементов в различных степенях окисления: Fe₃O₄ (FeO  Fe₂O₃), Pb₃O₄ (2PbO  PbO₂), SbO₂ (Sb₂O₃  Sb₂O₅).

Поведение этих соединений в реакциях подобно поведению смесей соответствующих простых оксидов:

Fe₃O₄+8HClFeCl₂+2FeCl₃+4H₂O,

Pb₃O₄+4HNO₃2Pb(NO₃)₂+PbO₂+2H₂O,

2SbO₂+2NaOHNaSbO₂+NaSbO₃+H₂O.

Все кислотные оксиды реагируют с основными и амфотерными оксидами, с основаниями, образуя соли.

CO₂+CaOCaCO₃,

SO₃+ZnO→ZnSO₄,

SO₂+2NaOHNa₂SO₃+H₂O

Основными называются оксиды, способные к солеобразованию с кислотами и ангидридами кислот.

Основные оксиды образуют гидратные формы, имеющие характер оснований; последние образуются либо при непосредственном взаимодействии основных оксидов с водой, либо косвенным путем. По первому способу образуются щелочи, например,

K₂O+H₂O2KOH,

BaO+H₂OBa(OH)₂.

В подавляющем большинстве случаев гидратные формы, имеющие характер оснований, получаются из оксидов косвенным путем. Примером могут служить: гидроксид меди (II) – Cu(OH)₂, гидроксид висмута – Bi(OH)₃, гидроксид железа (II) – Fe(OH)₂ и многие другие. Для их получения следует прибегнуть к предварительному превращению данного оксида в соль, например:

CuO+H₂SO₄CuSO₄+H₂O,

Bi₂O₃+3H₂SO₄Bi₂(SO₄)₃+3H₂O,

а затем действовать на полученную соль щелочью, в результате чего образуется малорастворимый гидроксид металла:

CuSO₄+NaOHCu(OH)₂↓+Na₂SO₄,

Bi₂(SO₄)₃+6KOH2Bi(OH)₃↓+3K₂SO₄.

Все основные оксиды при реакции с кислотными оксидами или кислотами образуют соли:

CuO+SO₃→CuSO₄,

MgO+2HClMgCl₂+H₂O

Амфотерным оксидам соответствуют амфотерные гидроксиды:

ZnOZn(OH)₂H₂ZnO₂,

Al₂O₃Al(OH)₃H₃AlO₃HAlO₂+H₂O

Амфотерные оксиды и их гидратные формы (амфотерные гидроксиды) являются соединениями двойственной функции. Особенностью их химического поведения является способность к солеобразованию как с кислотами, так и с основаниями.

Амфотерные оксиды образуют соли:

1. при взаимодействии с сильными кислотами (как основные оксиды):

Al₂O₃+6HNO₃2Al(NO₃)₃+3H₂O;

2. при реакции со щелочами (как кислотные оксиды):

Al₂O₃+2NaOH2NaAlO₂+H₂O (в расплаве),

Al₂O₃+6NaOH+3H₂O2Na₃[Al(OH)₆] (в растворе);

3. при нагревании с кислотными или основными оксидами:

ZnO+SO₃ZnSO₄,

ZnO+Na₂ONa₂ZnO₂;

4. амфотерные гидроксиды в воде не растворяются.