3. Основные классы неорганических соединений

Под классификацией понимают объединение разнообразных соединений в определенные группы, обладающие сходными свойствами. Классификация связана с проблемой номенклатуры, т. е. с системой названий этих веществ.

Химические вещества принято делить на две группы: группу простых немногочисленных веществ (O₂,Cl₂,N₂,H₂,C) и очень многочисленную группу сложных веществ.

Сложные веще6ства обычно делят на четыре важнейших класса: оксиды, основания, кислоты, соли.

Приведенная классификация является несовершенной: в ней нет места для соединений металлов с водородом, азотом, соединений неметаллов с другими неметаллами и т. д.

Оксиды

Оксидами называют соединения, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород в степени окисления -2.

Согласно международной номенклатуре, разработанной Международным союзом теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), названия оксидов образуют от латинского корня названия кислорода - элемента с большей относительной электроотрицательностью – с окончанием –ид- и русского названия элемента (с меньшей относительной электроотрицательностью) в родительном падеже.

Многие элементы проявляют переменную валентность и образуют оксиды различного состава, что учитывается по международной номенклатуре указанием степени окисления в скобках римскими цифрами после названия элемента, например, CuO– оксид меди (II),Cu₂O– оксид меди (I).

Оксиды делят на три группы: солеобразующие и несолеобразующие. Солеобразующие оксиды по их кислотно-основным свойствам принято делить на три группы: основные, амфотерные, кислотные.

Основные оксиды

К основным оксидам относятся оксиды типичных металлов или переходных металлов с низкой степенью окисления, им соответствуют гидроксиды, обладающие свойствами оснований. Например, Na₂O,CaO– основные оксиды, так как им соответствуют основанияNaOH,Ca(OH)₂. К растворимым оксидам относятся оксиды щелочных металлов и наиболее тяжелых щелочно-земельных металлов (Ca,Ba).

Многие нерастворимые в воде основные оксиды растворяются в кислотах с образованием растворимых солей:

Fe₂O₃ + 6HCl = 2FeCl₃ + 3H₂O

Х и м и ч е с к и е с в о й с т в а о с н о в н ы х о к с и д о в

Основные оксиды при нагревании могут вступать в реакции:

а) с кислотными оксидами:

CaO + CO₂ = CaCO₃

б) с амфотерными оксидами:

t°C

MgO + Al₂O₃ = Mg(AlO₂)₂

в) с кислотами:

FeO+H₂SO₄=FeSO₄ +H₂O

Оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов непосредственно реагируют с водой:

t°C

Fe₂O₃ + 2Al = Al₂O₃ + 2Fe

Кислотные оксиды

Кислотные оксиды – оксиды неметаллов или переходных металлов с высокой степенью окисления, которым соответствуют кислоты. Например,SO₃,CO₂,Mn₂O₇- кислотные оксиды, так как им соответствуют кислотыH₂SO₄,H₂CO₃,HMnO₄. Наряду с современной номенклатурой для кислотных оксидов используется старинная система названий как ангидридов кислот – продуктов отщепления воды от соответствующих кислот:

-H₂O

H₂SO₄→SO₃– ангидрид серной кислоты

-H₂O

2HNO₃→N₂O₅– ангидрид азотной кислоты

Х и м и ч е с к и е с в о й с т в а к и с л о т н ы х о к с и д о в

Наиболее типичными для кислотных оксидов являются реакции:

а) с основными оксидами

P₂O₅+ 3CaO=Ca₃(PO₄)₂

б) с амфотерными оксидами

tºC

P₂O₅+Al₂O₃ = 2AlPO₄

в) с щелочами

CO₂ + Ca (OH)₂ = CaCO₃↓ + H₂O

г) с водой

CO₂ + H₂O ↔ H₂CO₃ ↔ H⁺ +HCO₃^-

Кислотные оксиды могут вступать в ОВР (окислительно-восстановительную реакцию):

t°C, V₂O₅

2SO₂+O₂↔2SO₃

Амфотерные оксиды

Амфотерные оксиды – оксиды, практически нерастворимые в воде, способные к реакциям, которые проявляют как основные, так и кислотные свойства.

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O

t°C

ZnO + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + H₂O

К числу амфотерных оксидов относятся оксид алюминияAl₂O₃, оксид хромаCr₂O₃, оксид бериллияBeO, оксид цинкаZnO.

Несолеобразующие оксиды – это оксиды, которые не образуют ни кислот, ни оснований; элемент в данной степени окисления не входит в состав солей, например: CO,N₂O,NO,NO₂.

П о л у ч е н и е о к с и д о в

Оксиды получают различными способами:

1) взаимодействием веществ (простых и сложных) с кислородом

S + O₂ = SO₂

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

CH₄ +2O₂ = CO₂ + 2H₂O

2) термическим разложением кислородосодержащих веществ (кислот, оснований, солей)

t°C

H₂SiO₃ = SiO₂ + H₂O

t°C

Ca (OH)₂ = CaO +H₂O

t°C

2Cu (NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂ + O₂