Савинкина Е.В., Климова Э.В.Классификация неорганических веществ

50

2 = [ML2+] / {[M+] [L]2} = K1K2

В общем виде для комплекса [MLn]

M + n L [MLn]

Общая константа образования

n = [MLn] / {[M] [L]n}

Ступенчатая константа образования

Kn = [MLn] / {[MLn–1] [L]}

Очевидно, что

Kn = n / n–1n = K1K2 ... Kn

Общая константа образования характеризует устойчивость комплекса [MLn].

Ступенчатые константы образования комплексов характеризуют способность комплексообразователя к последовательному присоединению лигандов. Обычно с увеличением числа лигандов во внутренней сфере комплекса эта способность уменьшается.

Устойчивость комплексов зависит как от природы лиганда, так и от природы комплексообразователя. При этом нередко встречается закономерное изменение прочности комплекса в соответствии с Периодическим законом. Так, например, можно сравнить устойчивость [M(NH3)6]2+ для элементов семейства железа. Подобный комплекс железа в водном растворе не получен, общая константа образования комплекса кобальта равна 2,5.104, а комплекса никеля – 2,0.108. Очевидно увеличение устойчивости комплексов при переходе от железа к никелю.

Устойчивость комплексов обычно возрастает с ростом степени окисления центрального атома металла. Повышение степени окисления кобальта в гексаамминкомплексе от +II до +III

приводит к увеличению общей константы образования до

1,6.1035.

11

Вопросы

1.В растворе хлорида ртути(II) почти нет ионов. Можно ли считать это вещество солью?

2.Проиллюстрируйте на конкретных примерах сходство

иразличия понятий кислот, оснований и солей в теориях Аррениуса и Брёнстеда-Лоури. Какое значение имеет для классификации веществ среда раствора?

3.Теория электролитической диссоциации и протолитическая теория рассматривают только хорошо растворимые вещества. Как с точки зрения этих теорий можно классифицировать другие вещества, например, малорастворимые гидроксиды металлов?

Классификация неорганических веществ по строению и типу связей

Исходя из природы частиц, входящих в состав вещества, и характера взаимодействия между ними, все многообразие веществ может быть сведено к нескольким основным типам.

ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

Хотя такая классификация соответствует крайним случаям, и вещества, полностью отвечающие параметрам данного типа, встречаются редко, она позволяет упорядочить вещества по их строению и объяснить их важнейшие физические и химические свойства.

Ионные соединения образуются, например, при взаимодействии типичных металлов и неметаллов. Вследствие большой разницы электроотрицательностей происходит переход валентных электронов от атома металла к атому неметалла. Образовавшиеся катионы и анионы рассматривают как несжимаемые шары определенного радиуса, между которыми действуют электростатические силы. Каждый ион стремится окружить себя как можно большим числом ионов противоположного знака и, в то же время, расположиться на возможно большем расстоянии от одноименно заряженных ионов. Важную роль играют и размеры

12

ионов – чем больше радиус катиона, тем большее количество анионов он может разместить вокруг себя.

В ионном кристалле невозможно выделить отдельные молекулы – каждый катион притягивается к каждому аниону и отталкивается от других катионов. Весь кристалл можно считать огромной молекулой. Размеры такой молекулы не ограничены, поскольку она может продолжать расти, присоединяя новые катионы и анионы.

Зная, как построены ионные соединения, можно объяснить их свойства. Например, в твердом состоянии при низкой температуре они, как правило, плохо проводят электрический ток, а в расплавах имеют высокую ионную электропроводность. В кристалле ионы закреплены, и не могут передвигаться, а при плавлении они покидают свои места и свободно перемещаются под действием электрического поля.

Ионные кристаллы имеют высокие температуры плавления и низкую летучесть – ведь при плавлении или испарении нужно разорвать множество связей. Хотя каждая пара ионов может и не слишком сильно притягиваться друг к другу, но таких пар очень много.

Ионные кристаллы обычно очень твердые – их решетку трудно деформировать. Но если это все же удалось сделать, то они разрушаются очень легко. Хрупкость таких соединения связана с особенностями ионной связи. Стоит лишь немного сдвинуть ионы с их мест, как вместо сил притяжения начинают действовать силы отталкивания, и кристалл раскалывается на части.

Ионные соединения хорошо растворимы в воде, поскольку притяжение между ионами в этом растворителе уменьшается почти в сто раз. А это значит, что ионам нетрудно "разбежаться" по всему объему раствора. При взаимодействии ионов с молекулами воды выделяется энергия, компенсирующая затраты на разрушение кристаллической решетки. В разбавленном водном растворе катионы и анионы не образуют пар, а распределены равномерно среди молекул растворителя. В очень концентрированных растворах они образуют структуру, сходную с кристаллической.

Молекулярные вещества построены из молекул, атомы которых связаны между собой ковалентными связями. Объеди-

49

за(III), в) тетрагидроксопентаоксотетраборат(III) натрия, г) тетрахлороплатинат(II) бис(этилендиамин)меди(II).

Поведение комплексных соединений в растворе

Соединения, включающие комплексный катион или анион, ведут себя в водном растворе как электролиты. При этом происходит необратимая диссоциация на комплексные ионы и ионы, составляющие внешнюю сферу.

Если в составе внешней сферы имеются катионы водорода или гидроксид-ионы, среда в растворе становится кислот-

ной или щелочной:

H[BF4] + H2O = H3O+ + [BF4]– [Zn(NH3)4](OH)2 = [Zn(NH3)4] + 2OH–

Таким образом, среди комплексных соединений можно выделить комплексные кислоты и комплексные основания. В случае любых других противоионов говорят о комплексных со-

лях:

[Pt(NH3)4]Cl2 = [Pt(NH3)4]2+ + 2 Cl–

Внутренняя сфера комплекса в водном растворе обратимо подвергается гидратации. При этом лиганды последовательно замещаются на молекулы воды:

[MLn] + H2O [MLn–1(H2O)] + L (заряды частиц опущены)

Равновесная концентрация воды здесь – величина постоянная (вода – растворитель), поэтому при рассмотрении равновесий в водных растворах комплексов молекулы воды при записи часто опускают.

Процесс образования комплекса состава [ML2]+ описывается следующими константами равновесия (для простоты в выражениях для равновесных концентраций квадратные скобки при

написании формул комплексных частиц опускаются): M+ + L [ML]+

Ступенчатая константа образования (первая)

K1 = [ML+] / {[M+] [L]}

[ML]+ + L [ML2]+

Ступенчатая константа образования (вторая)

K2 = [ML2+] / {[ML+] [L]}

M+ + 2L [ML2]+

Общая константа образования

14

Слоистая структура наблюдается, например, в кристаллах графита. В каждом слое плоские шестиугольники из атомов углерода объединены в плоские сетки, напоминающие соты. Расстояние между слоями почти в 2,5 раз больше, чем расстояние между атомами углерода в слое, что указывает на существование лишь слабой связи между слоями.

Слоистую структуру имеют иодиды кадмия, свинца и некоторых других металлов, некоторые силикаты, образующие тальк, глины, слюды. Так, способность глин к набуханию и их пластичность обусловлена тем, что между кремнекислородными слоями могут внедряться молекулы воды.

Соединения с цепочечной структурой по своим свойствам приближаются к молекулярным веществам. Такое строение имеют некоторые силикаты (асбест), одна из модификаций триоксида серы, сульфид кремния.

Металлические вещества образованы из элементов, атомы которых имеют низкие значения электроотрицательности. К ним относится большинство простых веществ, соединений металлов между собой и с некоторыми неметаллами и металлические сплавы. Строение металлов характеризуется наличием положительно заряженного остова, связанного за счет взаимодействия с делокализованными электронами. Такая связь между атомами в жидких и твердых металлах называется металлической.

Электроны в металле беспорядочно движутся, переходя от одного атома к другому. Эта скорость мало меняется с температурой и сохраняется почти без изменения даже при абсолютном нуле. Положительно заряженные ионы лишь слегка колеблются около своего положения в кристаллической решетке. При плавлении они покидают свои места, но металлическая связь ослабевает лишь на несколько процентов.

Благодаря наличию свободных, не связанных с определенными атомами электронов, металлы хорошо проводят электрический ток и тепло. Если твердый металл нагревать, колебания катионов усиливаются. Электронам труднее “пробираться” между ними, поэтому электрическое сопротивление металла увеличивается с повышением температуры. Металлическая связь допускает довольно большое смещение атомов. Отсюда высокая пластичность и ковкость металлов.

47

Полиядерные комплексы с несколькими комплексообразователями во внутренней сфере могут возникнуть за счет прямого связывания комплексообразователей друг с другом. Связь между атомами может быть одинарной, как в [(CO)5Mn– Mn(CO)5], двойной, тройной и даже четверной. Такие соединения назвали кластерами (по-английски это слово означает "кисть", "гроздь").

Встречаются и смешанные комплексы, содержащие одновременно и мостиковые лиганды, и связи металл–металл:

CO / \

(CO)3Co – Co(CO)3 \ /

CO

Вопросы

1.Дайте определения следующих понятий: а) внутренняя

ивнешняя сфера, б) комплексообразователь, в) лиганд, г) координационное число, д) дентатность, г) кластер.

2.Соединение состава [Co(NH3)5NO2]Cl2 получено в двух формах: желтой и красной. Чем это можно объяснить? Как называют такие соединения?

3.Могут ли служить мостиковыми лигандами в комплек-

сах металлов следующие частицы: а) I–, б) Н–, в) СО32–, г) Н2О, д) NH3, е) СО, ж) NO, з) Н+? Почему?

Номенклатура комплексных соединений

Вформуле комплекса на первое место обычно ставится комплексообразователь, за ним следуют лиганды, сначала положительно заряженные, затем нейтральные и отрицательно заряженные: [Pt(NH3)2Cl2].

Вкомплексной частице сначала называют лиганды, затем – комплексообразователь.

Названия отрицательно заряженных лигандов состоят из

полного названия (или корня) соответствующего аниона и окончания -о: I– – иодо, Н– – гидридо, СО32– – карбонато. Некоторые

ионы, выполняющие функции лигандов, имеют специальные названия, например S2– – тио. Нейтральные лиганды обычно назы-

вают так же, как молекулы: MeNH2 – метиламин, N2H4 – гидразин, С2Н4 – этилен, C5H5N – пиридин, NH2CONH2 – карбамид. Для

46

Приведенный выше глицинат-ион NH2CH2COO– образует связи через атом кислорода и атом азота. Это бидентатный лиганд, поэтому и число таких лигандов в комплексе [Cu(NH2CH2COO)2] вдвое меньше, чем координационное число комплексообразователя. Бывают и другие полидентатные лиганды: три-, тетра-, гексадентатные.

Когда полидентатный лиганд образует несколько связей с комплексообразователем, обычно образуются замкнутые циклы. Эти циклы называют хелатными, а комплексы, их содержащие, хелатами (от слова "хела" – клешня). Самые устойчивые – пятичленные хелатные циклы, чуть менее устойчивы шестичленные. Другие циклы заметно уступают им по прочности.

Некоторые лиганды могут образовывать связи через разные свои атомы. Например, тиоцианат-ион NCS– в одних комплексах координирован через атом азота, а в других – через атом серы. Нитрит-ион NO2–- связывается через атом азота или атом кислорода. Такие лиганды называют амбидентатными.

Если лиганд полидентатен, он может образовать связи с разными комплексообразователями. При этом соединять атомы комплексообразователя могут сравнительно простые лиганды, например, галогенидили гидроксид-ионы. Лиганды, соединяющие комплексообразователи, получили названия мостиковых.

Когда комплекс содержит один центральный атом (одно “ядро”), его называют моноядерным. А если во внутренней сфере находится несколько комплексообразователей, окруженных лигандами, говорят, что комплексы – полиядерные. Например, димерную молекулу хлорида алюминия Al2Cl6 можно считать биядерным комплексом, в котором два мостиковых атома хлора соединяют ковалентными связями два атома алюминия:

Остальные атомы хлора, также образующие ковалентные связи с атомами алюминия, называются концевыми.

16

элементы). Отдельно выделяют благородные газы – элементы VIIIA-группы Периодической системы.

Сложные вещества обычно называют химическими соединения. Среди химических соединений можно выделить простые и сложные (комплексные) соединения.

Основой для классификации простых соединений служит отношение к кислороду (самому распространенному в природе элементу) и воде (самому распространенному соединению кислорода).

Кислород образует соединения со всеми элементами, кроме гелия, неона и аргона. Соединения элементов с кислородом, в которых степень окисления кислорода равна (–II), называются оксидами. К оксидам не относятся фториды кислорода, пероксиды и другие соединения, где кислород проявляет степени окисления, отличные от (–II).

Присоединение воды к оксидам (формальное или реальное) приводит к образованию их гидратов – гидроксидов. Существуют орто- и мета-формы гидроксидов.

Таблица 6. Гидроксиды

45

например [Cu(NH3)4][PtCl6]. Каждый из этих ионов можно считать внешнесферным по отношению к другому.

В каждом комплексе независимо от его заряда есть частица (атом, ион или молекула), которая располагает вокруг себя (координирует) другие ионы или молекулы. Такую частицу называют комплексообразователем. Чаще всего комплексообразователем служит катион – как, например, ион железа(II) [Fe(CN)6]4–. Нередко комплексообразователь не имеет заряда: в [Cr(CO)6] это атом хрома, а в [I2(I3)2]2– комплексообразователем является молекула иода. Образовывать комплексы могут и анионы, в том числе анионы металлов; пример [Mn(CO)4]3–.

Те частицы, которые располагаются вокруг комплексообразователя, назвали лигандами (это название происходит от латинского слова “лиго” – связывать). Лигандами могут служить нейтральные молекулы, например, монооксид углерода CO, катионы (катион водорода H+) или анионы (гидроксид-ион OH–, анионы неорганических и органических кислот). Часто в качестве лигандов выступают сложные органические молекулы. В одном комплексе может быть несколько разных лигандов.

Комплексообразователь обычно образует несколько связей с лигандами. Число таких простых связей называется координационным числом. Известны комплексные соединения с числом связей от 2 до 12. Чаще всего координационное число равно 6 и 4. Остальные координационные числа встречаются гораздо реже.

Координационное число совпадает с числом лигандов не всегда, так как у лиганда может быть несколько химических связей с комплексообразователем. Число связей, которые лиганд может образовать в комплексообразователем, называют дентатностью лиганда. Многие лиганды могут образовать только одну связь с комплексообразователем. Их называют монодентатными. Лиганды, способные образовать несколько связей, называют полидентатными.

Например, в молекуле [Cu(NH2CH2COO)2] лигандов два, а координационное число меди равно четырем:

H2C – NH2 H2N – CH2

44

4. Общие представления о комплексных соединениях

Состав комплексных соединений

Химические соединения могут быть получены не только из элементов, но и из более сложных составных частей. В растворе, в газе, в твердых веществах имеются устойчивые группы элементов: молекулы воды, аммиака, монооксида углерода; гид- роксид-ионы и другие анионы. Они могут взаимодействовать с катионами металлов или другими химическими частицами, образуя более сложные молекулы или ионы. Так из простых соединений – оксидов, гидроксидов, солей – строятся более сложные. Их называют комплексными (или координационными) соединениями или просто комплексами.

Этот термин ввел немецкий физикохимик В. Оствальд, а в литературе на русском языке его впервые употребил В.А. Кистяковский, после окончания Петербургского университета работавший в лаборатории Оствальда. Комплексные соединения могут быть получены теми же способами, что и простые соединения, например:

Zn(OH)2 + 2KOH = K2[Zn(OH)4] (комплексная соль) SO3 + K2O = K2SO4 (простая соль)

Первым синтезом комплексного соединения принято считать получение в 1798 г. химиком Б.М. Тассером из Франции кристаллов хлорида гексаамминкобальта(III) [Co(NH3)6]Cl3. Не зная, как объяснить строение получающегося вещества, химики сначала приписывали ему формулу CoCl3.6NH3. Лишь спустя столетие швейцарский химик А. Вернер сумел объяснить, как именно образуются комплексы. Его координационная теория строения комплексных соединений используется до сих пор.

Вернер выделил в составе комплексов две сферы: внутреннюю и внешнюю. Во внутренней сфере находятся химические частицы, связанные между собой ковалентными связями. При написании химических формул внутреннюю сферу комплекса заключают в квадратные скобки. Это может быть нейтральная частица, например [Cr(CO)6], анион K4[Fe(CN)6] или катион [Ni(NH3)6]Cl2. Ионы внешней сферы связаны с комплексным ионом за счет ионных связей. Комплексное соединение может состоять и из комплексных катиона и аниона,

17

Основные оксиды и гидроксиды образованы щелочными, щелочно-земельными элементами, магнием, таллием(I), а также d-элементами в низших степенях окисления. Их главной чертой является взаимодействие с кислотами и кислотными оксидами. Оксиды щелочных и щелочно-земельных элементов, магния и таллия(I) реагируют также с водой, образуя соответствующие гидроксиды. Хорошо растворимыми являются гидроксиды щелочных элементов, стронция, бария и таллия(I). Их называют щелочами, для них характерны также реакции с амфотерными соединениями.

Кислотные оксиды и гидроксиды образованы неметаллами, а также d-элементами в высших степенях окисления. Растворимые кислотные гидроксиды (их большинство) могут быть получены прямым взаимодействием соответствующих оксидов с водой. Они активно реагируют с основными и амфотерными оксидами и гидроксидами. Малорастворимые кислотные гидроксиды (Si, Mo, W и др.) и соответствующие им оксиды взаимодействуют с оксидами и гидроксидами наиболее активных металлов лишь при сплавлении либо в концентрированных растворах.

Все остальные гидроксиды и соответствующие им оксиды являются амфотерными. Они мало растворимы в воде и не реагируют с ней, но образуют растворимые продукты при действии кислот и щелочей.

Основные и кислотные свойства оксидов и гидроксидов можно сравнивать, руководствуясь положением элемента в Периодической системе. По периоду слева направо усиливаются кислотные свойства оксидов и гидроксидов соответствующих элементов, по группе сверху вниз усиливаются их основные свойства.

Кислотные, основные и амфотерные оксиды или гидроксиды (кислоты и основания) взаимодействуют друг с другом, образуя соли. Реакция между кислотой и основанием называется реакцией нейтрализации. Помимо соли в реакции нейтрализации при участии хотя бы одного гидроксида образуется малодиссоциирующее соединение – вода.

Кислотный гидроксид (оксид) + основный гидроксид (оксид)соль

18

СОЛИ

Средние соли состоят из катионов металлов и анионов кислот. Если в состав соли входит два разных катиона, она носит название двойной соли. При наличии в составе аниона атомов водорода соли называют кислыми, если в состав соли входят гидроксогруппы или атомы кислорода – это основная соль.

Все простые химические соединения, не вошедшие в число оксидов, гидроксидов и солей, относят к бинарным соединениям.

ПРОСТЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Оксиды Гидроксиды Соли Бинарные соединения

Из простых соединений – оксидов, гидроксидов, солей, бинарных соединений – могут образоваться более сложные. Например, под действием щелочей нерастворимые в воде амфотерные оксиды и гидроксиды могут быть переведены в растворимые сложные соединения:

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]

Такие соединения называют комплексными (или координационными) соединениями или просто комплексами.

Вопросы

1.Составьте ряды элемент–оксид–гидроксид–соль для а) типичного металла; б) неметалла; в) элемента с амфотерными свойствами. Под действием каких реагентов возможны взаимные превращения указанных веществ?

2.К какому классу неорганических веществ (по составу) следует отнести а) аммиак; б) гидрат аммиака; в) сероводород; г) галогеноводороды?

3.Укажите место соединений состава CO, NO, NO2, (MgAl2)O4, (FeIIFeIII2)O4 в рассмотренной классификации.

43

5.Кислота + соль

6.Основание + соль

7.Соль + соль

8.Металл + кислота

9.Металл + соль

3.Составьте уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Al AlCl3 Al(OH)3 Al2O3 NaAlO2 Al2(SO4)3 K[Al(OH)4] Ca Ca(OH)2 CaCO3 Ca(HCO3)2 CaCO3 Ca

4.Соли ZnSO4, AI2(SO4)3, Mg(NO3)2 представить как результат взаимодействия: а) металла с кислотой; б) основного и кислотного оксидов; в) основного оксида с кислотой; г) основания

скислотой; д) основания с ангидридом кислоты. Написать уравнения соответствующих реакций.

5.Соли Ca(AIO2)2, Mg2P2O7, Ba(CIO4)2, Mn3(PO4)2 и

AI(AsO2)3 представить как результат взаимодействия: основного

икислотного оксидов. Написать уравнения соответствующих реакций.

6.Написать графические формулы солей ZnSO4, AI2(SO4)3, Mg(NO3)2, Ca(AIO2)2, Mg2P2O7, Ba(CIO4)2, Mn3(PO4)2 и AI(AsO2)3.

7.Написать уравнения образования кислых солей из

следующих оснований и кислот; назвать полученные соли и написать их графические формулы.

а) Ca(OH)2 + H2CO3 =

б) Ca(OH)2 + H2SO3 =

в) Fe(OH)3 + H2SO4 =

г) Mg(OH)2 + H3PO4 =

д) Ba(OH)2 + H4P2O7 =

е) Cr(OH)3 + H3AsO4 =

ж) Fe(OH)3 + H4P2O7 =

з) AgOH + H2SO4 =

К двойным солям относятся две большие группы сульфатов: шениты и квасцы. Общая формула шенитов MI2MII(SO4)2.6H2O, где МI – однозарядный катион, MII – магний, цинк и другие элементы в степени окисления (II). Квасцы пред-

ставляют собой кристаллогидраты двойных сульфатов состава MIMIII(SO4)2.12H2O, где MI – однозарядный катион натрия, калия,

рубидия, цезия, аммония и т.д., MIII – трехзарядный катион алюминия, хрома, железа и т.д. Известно несколько десятков различных квасцов. Растворы квасцов имеют кислую среду в результате гидролиза. Эти соли легко выделяются из водных растворов в виде больших октаэдрических кристаллов. При нагревании они теряют воду с образованием безводных, или "жженых" квасцов. В земной коре встречаются алюмокалиевые, алюмонатриевые и алюмоаммониевые квасцы. Квасцы применяют как дубильные вещества в кожевенной промышленности, протравы при крашении тканей, для проклеивания бумаги в бумажной промышленности, в качестве кровоостанавливающего и прижигающего средства в медицине, как осветлители при водоочистке, реактива в фотографии.

Соли могут содержать и более двух различных катионов или анионов. Примером тройного сульфата является минерал полигалит K2SO4.MgSO4.2CaSO4.2H2O, или KMgCa2(SO4)4.2H2O.

Вопросы

1.Какие вещества традиционно называют солью, соляной кислотой? Каково их место в рамках рассматриваемой классификации?

2.Известно множество методов синтеза солей, большая часть которых проводится в водном растворе. Приведите конкретные примеры.

19

2. Классификация простых веществ

Еще в древние времена было отмечено, что некоторые вещества имеют много общих черт: блеск, ковкость, пластичность, хорошую теплопроводность. Этим веществам (как позднее выяснилось, простым) дали имя "металлы". Все другие простые вещества, не обладающие такими свойствами, стали называть неметаллами.

Металлы составляют большую часть простых веществ. Наиболее существенным общим свойством металлов является высокая электропроводность. Металлы имеют не только сходные физические свойства, но и много общих химических свойств,

впервую очередь, способность образовывать простые катионы.

Ктипичным металлам относят элементы IA- и IIA-групп, кроме бериллия. Эти элементы имеют низкие значения электроотрицательностей (менее 1,25).

Остальные простые вещества относят к неметаллам. Их свойства, как физические, так и химические, весьма разнообразны. Однако можно выявить некоторые общие свойства и закономерности их изменения. Для неметаллов характерно образование анионов.

Неметаллами являются большинство р-элементов. Их

электроотрицательности существенно выше, чем электроотрицательности металлов (более 2,00).

В некоторых химических реакциях многие металлы ведут себя подобно неметаллам, а неметаллы напоминают металлы. Для таких простых веществ выделили еще один класс: их нередко называют амфотерными (от греческого "амфотерос" – и тот и другой). Для этих элементов характерно образование как катионов, так и анионов. К амфотерным можно отнести s-элемент бериллий, не являющиеся типичными неметаллами p-элементы, все d-элементы. Они характеризуются промежуточными значениями электроотрицательностей (1,25–2,00). Поскольку простые вещества, образованные этими элементами, обладают металлической электропроводностью, их нередко объединяют с металлами.

В Периодической системе элементов можно выделить "диагональ амфотерности", отделяющую амфотерные элементы и металлы от неметаллов.

Газообразные вещества, образованные элементами VIIIA-группы, долгое время не могли заставить вступить в какие-

20

либо химические реакции. Поэтому сначала их назвали инертными газами. Но позже оказалось, что они все же способны образовывать химические соединения, например, с фтором. Поэтому сейчас эти газы считают "благородными" и объединяют с неметаллами, однако по традиции иногда выделяют в отдельный класс.

ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА

При классификации даже простых веществ возникают определенные проблемы. Так, главное физическое свойство металлов, отличающее их от неметаллов – это высокая электропроводность, увеличивающаяся с ростом температуры (электронная проводимость). Однако в последние годы было показано, что некоторые вещества, традиционно относимые к неметаллам (водород, фосфор), могут существовать в металлическом состоянии. Долгое время считалось, что неметаллы, для которых больше характерны окислительные свойства, не способны образовывать простые катионы, как это происходит с металлами, проявляющими восстановительные свойства. Оказалось, что это не так. Сейчас получены соединения, содержащих катионы неметаллов, например катион иода I+, катион диоксигенила O2+.

Металлы

Свойства металлов совершенно не похожи не свойства других химических веществ, и это заметили еще наши далекие предки. Не случайно разделение всех элементов на металлы и неметаллы (все остальные) стало первой попыткой классификации химических веществ. Металлы имеют много общих свойств, связанных с особенностями строения их атомов и характера связи между атомами.

Металлические элементы ("типичные металлы") имеют наиболее низкие значения электроотрицательности:

41

представить в виде CoNO3(OH) – гидроксид-нитрат кобальта(II) или (CoOH)NO3 – нитрат гидроксокобальта(II). Первая формула отражает состав кристаллической соли, в узлах кристаллической решетки которой имеются катионы кобальта, нитрат-ионы и гид- роксид-ионы. Вторая формула представляет состав ионов, которые присутствуют в насыщенном водном растворе соли: катионы гидроксокобальта и нитрат-ионы. С учетом того, что практически все оснóвные соли мало растворимы в воде, более правильной следует считать первую формулу.

Такая соль может быть получена при действии недостаточного количества основания на среднюю соль:

Co(NO3)2 + NaOH = CoNO3(OH) + NaNO3

Оснóвные соли могут быть переведены в средние соли дальнейшей нейтрализации кислотой или в гидроксиды введением дополнительного количества основания:

CoNO3(OH)(т) + HNO3 = Co(NO3)2 + H2O CoNO3(OH)(т) + NaOH = Co(OH)2(т) + NaNO3

Существует немало солей, в состав которых входит более одного вида катионов или анионов. Соли содержащие два катиона, называют двойными, а два и более анионов – смешанными.

Вформулах таких солей катионы и анионы располагают по увеличению электроотрицательности либо по усложнению состава, а названия катионов и названия анионов записывают в одно слово через дефис:

KAl(SO4)2 – сульфат алюминия-калия Fe(NH4)(SO4)2 – сульфат аммония-железа(III) Na3CO3(HCO3) – гидрокарбонат-карбонат натрия Na2IO3(NO3) – нитрат-иодат натрия

Вузлах кристаллических решеток двойных и смешанных солей находятся соответствующие катионы и анионы, на которые соли диссоциируют при растворении в воде. Нередко этот процесс сопровождается гидролизом по катиону или/и по аниону.

Двойные и смешанные соли часто встречаются в природе. Например, многие минералы хлора представляют собой двойные соли: