Химия для студентов специальности 1-57 02 01 Технология и оборудование ювелирного производства

11

характер. Чем выше окислен металл, т.е. чем выше его степень окисления, тем более кислотным характером обладает оксид.

В периодах уменьшается отрицательный эффективный заряд на атомах кислорода и осуществляется постепенный переход от основных через амфотерные к кислотным оксидам.

Зависимость кислотно-основных свойств оксидов от эффективного заряда на атоме кислорода:

При увеличении степени окисления элемента усиливаются кислотные свойства оксида:

В главных подгруппах ПС при переходе от одного элемента к другому сверху вниз наблюдается усиление основных свойств оксидов:

увеличение силы соответствующих оснований

В результате взаимодействия элемента с кислородом образуются соединения с ионной или полярной ковалентной связью. Тип химической связи в оксидах зависит главным образом от химической природы атома, его заряда и размера. Типичные металлы образуют оксиды с ионной связью. С ослаблением металлических свойств элемента в соединениях наблюдается переход от ионной связи к ковалентной полярной с постепенным снижением степени полярности и больше проявляются кислотные свойства.

Впределах периодов с возрастанием порядкового номера элемента увеличивается заряд ядра атома и уменьшается его размер, что приводит к тому , что связь изменяется от ионной к полярной ковалентной, а характер высших оксидов от основных через амфотерные к кислотным.

Впределах групп с возрастанием порядкового номера элемента степень окисления не изменяется , но вследствие увеличения энергетических уровней

12

размер элемента возрастает. Это приводит к тому , что связь Э-О ослабевает, т.е становится более полярной ковалентной или ионной и в пределах групп усиливаются основные свойства оксидов.

Изменение химического характера оксидов одного элемента связано с тем, что с увеличением степени окисления элемента уменьшается его размер. Это приводит к тому, что тип химической связи изменяется от ионной к полярной ковалентной. Поэтому оксиды, в которых степень окисления наиболее низкая, относятся к основным, с высшей – к кислотным, а с промежуточной – к амфотерным.

Большинство основных оксидов представляет собой твердые кристаллические вещества ионного характера, в узлах кристаллической решетки расположены ионы металлов, достаточно прочно связанные с оксидионами О2-, поэтому оксиды типичных металлов обладают высокими температурами плавления и кипения.

Близость ионных радиусов многих ионов металлов приводит к тому, что в кристаллической решетке оксидов часть ионов одного металла может быть заменена на ионы другого металла. Это приводит к тому, что для оксидов часто не выполняется закон постоянства состава и могут существовать смешанные оксиды переменного состава.

СВОЙСТВА ОКСИДОВ: Основные: Кислотные:

Амфотерные:

Оксид свинца и оксид алюминия, реагируя с сильной кислотой или кислотным оксидом, проявляет свойства основного оксида:

PbO + 2HCl =PbCl2 + H2O;

PbO + SO3 = PbSO4

13

Al2О3 + 3Н2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O

При взаимодействии с сильным основанием или основным оксидом – свойства кислотного оксида:

Кислоты и основания. Классификация. Свойства. Номенклатура.

В периодах ПС слева направо уменьшаются основные и возрастают

кислотные свойства.

Например:

поляризующее действие ионов элементов, приводящее к перераспределению электронной плотности между связями Э-О и Э-Н, возрастает в том же направлении.

В группах нарастает сила оснований:

Основания - химические соединения, которые в растворе диссоциируют с образованием гидроксид ионов (ОН-). Общая формула оснований Me(OH)x.

Основания в воде диссоциируют на ионы металла (аммония - в случае NH4OH) и гидроксид-ионы. Никаких других анионов, кроме гидроксид-ионов, основания не образуют.

14

Название оснований состоит из слова "гидроксид" плюс название металла в родительном падеже. Если металл проявляет переменную степень окисления, то в скобках после названия металла указывается степень его окисления. Число гидроксид ионов определяет кислотность основания:

Растворы щелочей мыльные на ощупь. Изменяют окраску индикаторов: красного лакмуса - в синий цвет, бесцветного фенолфталеина - в малиновый цвет.

СВОЙСТВА ОСНОВАНИЙ

Основания реагируют с кислотами ( реакция нейтрализации)

КОН +HCl = KCl + H2O;

с кислотными оксидами

NaОН + SiO2 =t Na2SiO3↓ + H2O;

с солями

2NaOH + FeCl2 = Fe(OH)2↓ + 2NaCl;

Амфотерными называются гидроксиды, которые при диссоциации образуют одновременно и катионы Н+ и гидроксид-ионы ОН-. Такими являются Аl(ОН)3, Zn(ОН)2, Cr(ОН)3, Ве(ОН)2, Gе(ОН)2, Sn(ОН)4, Pb(ОН)2 и др.

15

Амфотерные гидроксиды реагируют с кислотами и основаниями

2Al(OH)3 +3 H2SO4 = Al 2(SO4 )3+ 6H2O; Al(OH)3 + KOH = K[Al(OH)4];

t

Al(OH)3 + KOH KAlO2 + 2H2O;

Кислоты - химические соединения, содержащие атомы водорода, способные замещаться атомами металлов. С позиций теории электролитической диссоциации к кислотам относятся вещества, способные диссоциировать в растворе с образованием ионов водорода (Н+).

Основность кислот - число ионов водорода, которые отщепляются от молекулы кислоты при ее диссоциации или обмениваются на катионы металла при взаимодействии кислоты с основанием или с металлом. По основности кислоты делятся на одноосновные

(НNO3 , HCl ), двухосновные (H2SO4 ) , трехосновные ( Н3РО4 ) и т.д.

Общая формула бескислородных кислот – НnХ, где Х- галоген, неорганический радикал типаCN и др. Общая формула кислородсодержащих кислот Н nЭОm , где Э - кислотообразующий элемент.

Кислоты в воде диссоциируют на ионы водорода и кислотные остатки - анионы. Никаких других катионов, кроме ионов водорода, кислоты не образуют. Числом ионов водорода, образуемых каждой молекулой кислоты при диссоциации, определяется заряд кислотного остатка (аниона). Хлороводородная и азотная кислоты образуют только однозарядные кислотные остатки (Cl-, NO3-); молекула серной кислоты (Н2SО4) может образовать два кислотных остатка: однозарядный (НSO4-) и двухзарядный (SO42-); молекула фосфорной кислоты может дать три кислотных остатка: однозарядный, двухзарядный и трехзарядный (Н2РO4-, НРО42- и PO43-).

Кислоты

16

Название бескислородных кислот составляют, добавляя к корню русского названия кислотобразующего элемента (или к названию группы атомов, например, CN – циан), суффикс -о- и окончание –водород-: HCl – хлороводород, H2Sе – селеноводород, HCN - циановодород.

Названия кислородсодержащих кислот также образуются от русского названия соответствующего элемента с добавлением слова «кислота». При этом название кислоты, в которой элемент находится вы высшей степени окисленности, оканчивается на -ная- или -овая-; например, H2SO4 – серная кислота, HClO4 – хлорная кислота, Н3AsO4 – мышьяковая кислота. С понижением степени окисленности кислотообразующего элемента окончания изменяются в следующей последовательности: -оватая- (HClO3 – хлорноватая кислота), -истая- (HClO2 – хлористая кислота), -оватистая- (HClO – хлорноватистая кислота). Если элемент образует кислоты, находясь только в двух степенях окисленности, то название кислоты, отвечающее низшей степени окисленности элемента, получает окончание -истая- (HNO3 – азотная кислота, HNO2 – азотистая кислота).

Одному и тому же кислотному оксиду (например, Р2О5) могут соответствовать несколько кислот, содержащих по одному атому данного элемента в молекуле (например, HРO3 и H3РO4). В подобных случаях к названию кислоты, содержащей наименьшее число атомов кислорода, добавляется приставка -мета-, а к названию кислоты, содержащей наибольшее число атомов кислорода – приставка -орто- (HРO3 – метафосфорная кислота, H3РO4 – ортофосфорная кислота). Если же молекула кислоты содержит несколько атомов кислотообразующего элемента, то название кислоты снабжается соответствующей русской числительной приставкой, H4Р2O7 – двуфосфорная кислота, H2В4O7 – четырехборная кислота.

Некоторые кислоты содержат в своем составе группировку атомов ―Ο―Ο―. Такие кислоты рассматриваются как производные пероксида водорода и называются пероксокислотами (старое название – надкислоты). Названия подобных кислот снабжаются приставкой -пероксо- и, если необходимо, русской числительной приставкой, указывающей число атомов кислотообразующего элемента в молекуле кислоты; например, H2SO5 – пероксосерная кислота, H2S2O8 – пероксодвусерная кислота.

СВОЙСТВА КИСЛОТ:

Кислоты реагируют:

с основаниями ( реакция нейтрализации)

17

HCl + NaOH = NaCl + H2O;

с основными оксидами

2НС1 + BaO = BaCI2 + H2O;

с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода, вытесняя водород из кислот

2HC1 + Zn = ZnCI2 + H2↑;

с солями с образованием слабого электролита, нерастворимого соединения или газообразного вещества

HC1 + AgNO3 = AgCl↓ + HNO3.

Соли. Классификация. Свойства. Номенклатура.

Соли - сложные вещества, которые являются продуктами полного или частичного замещения ионов водорода кислоты ионами металла или гидроксид ионов основания кислотными остатками.

Соли в водных растворах диссоциируют на катионы металлов или другие, более сложные катионы: NH4+, Cu(NH3)4 и кислотные остатки. Соли подразделяются на следующие типы:

которых связь образована по донорно-акцепторному механизму ( например:

K4[Mo(CN)8]).

Двойными называют соли, образованные разными катионами и одним и тем же анионом: KАl(SO4)2 - сульфат калия-алюминия. Двойные соли K2S O4 Al2(SO4)3 или KАl(SO4)2 отличается от комплексной тем, что находящиеся в кристаллической решетке комплексные ионы не способны к самостоятельному

диссоциация комплексной соли K4[Mo(CN)8] = 4К+ + [Mo(CN)8]4- Смешанными называют соли, образованные одним и тем же катионом, но

разными анионами CaOCl2 или CaCl (OСl) – хлорид-гипохлорид кальция. Одним из способов получения солей является взаимодействие кислот и

оснований.

18

Тип солей

Номенклатура:

Название соли отражает название металла и латинское название кислотного остатка. Латинское название кислотного остатка происходит обычно от латинского названия элемента, образующего кислоту. При этом название соли бескислородной кислоты имеет окончание – ид: K2S – сульфид калия;

а кислородосодержащий кислоты – ат в случае высшей степени окисления кислотообразующего элемента: Na2S +6O4 – сульфат натрия;

и в случае более низкой его степени окисления –ит: Na2S +4O3 –сульфит

натрия

Для солей образованных металлами с переменной степенью окисления, степень окисления металла указывают в скобках, как в оксидах или в основаниях:

FeSO4 – сульфат железа (II), Fe2(SO4)3 – сульфат железа (III), Ni(NO3)2 – нитрат никеля (II);

Название кислой соли имеет приставку гидро-, указывающую на наличие незамещенных атомов водорода; если таких незамещенных атомов два или больше, то их число обозначается греческими числительными (ди-, три- и т.д.).

Так, Na2HPO4 называется гидроортофосфатом натрия,

NaH2PO4 – дигидроортофосфатом натрия, KHSO3 – гидросульфит калия;

Основная соль характеризуется приставкой гидроксо-, указывающей на наличие незамещенных гидроксильных групп.

20

с кислотами

Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O+CO2↑ ;

с солями

Ca (NO3)2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaNO3 ;

KHSO4+ KOH = K2S04 + H2O;

(CuOH)2SO4 + Cu(OH)2 =2CuSO4+ 2H 2O

Рассмотрим пример названия основных классов неорганических соединений и составления их формул:

а) Назвать следующие химические соединения и определить степень окисления всех элементов соединений: Na2O, Al(OH)3, H2CO3, Na2HPO4, (FeOH)2SO4, K2SiO3

б) Написать формулы следующих химических соединений: оксид марганца (II), гидроксид стронция, нитрат хрома (III), дигидроортофосфат алюминия. Ответ:

б) Формулы химических соединений: оксид марганца (II) - MnO

гидроксид стронцияSr(OH)2 нитрат хрома (III)- Cr (NO3)3

дигидроортофосфат алюминияAl(H2PO4)3

Между различными классами соединений существует генетическая связь. Из соединений одного класса можно получить соединения другого класса.