§ 3. Классификация сложных веществ

Сложные вещества по своему составу подразделяются на бинарные соединения (соединения из атомов только двух элементов) и соединения, в составе которых содержатся атомы более двух элементов. Например, из ряда соединений, состав которых выражается формулами NaI, KNO₂, AlN, CaH₂, Na₂SO₃, к бинарным относятся: CaH₂, NaI, AlN

По своему составу и свойствам неорганические вещества классифицируют на оксиды, основания, кислоты и соли.

Оксиды – сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов кислорода и атомов какого – либо элемента (металла или неметалла).

Примеры оксидов: SO₃, CuO, H₂O, Fe₂O₃, CO_2.

Основания – сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов металла и одной или нескольких гидроксильных групп (-ОН).

Примеры оснований: КОН, Ca(OH)₂, Al(OH)₃, Fe(OH)₂

-6-

Кислоты– сложные вещества, молекулы которых содержат атомы водорода, способные замещаться атомами металла с образованием соли. Молекулы всех кислот построены однотипно: они состоят из атомов водорода и кислотных остатков. Кислотные остатки – это атомы или группы атомов, которые остаются после полного или частичного замещения водорода в молекуле кислоты. Например,

Соли – сложные вещества, молекулы которых всегда содержат атомы металла и атомы кислотного остатка. Соли можно рассматривать как продукт полного или частичного замещения атомов водорода в молекулах кислот атомами металлов, или гидроксильных групп в молекулах оснований на кислотные остатки.

Примеры солей: Ca(HCO₃)₂, Mg₃(PO₄)₂, FeCl₂, K₂CO₃, CuOHCl.

Номенклатуру и свойства каждого из этих классов соединений смотри в следующих параграфах (§ 4 - § 8).

ЗАДАНИЕ 3 (для самоконтроля)

1.Укажите, к какому классу химических соединений относится каждое из указанных веществ: а) сернистый газ – SO₂, едкий калий - КОН, магнитный железняк – Fe₃O₄; б) поваренная соль - NaCl, медный купарос – CuSO₄·5 H₂O, углекислый газ – СО₂; в) гашеная известь – Са(ОН)₂; триоксид серы – SO₃, калийная селитра – KNO₃.

2. В приведенных ниже формулах солей подчеркните кислотный остаток:

а) Ca₃(PO₄)₂, FeCl₃, K₂CO₃; б) CaHPO₄, CuSO₄, CuOHCl;

в) KMnO₄, FeCl₂, Ca(H₂PO₄)₂.

3. Укажите, какие из веществ, состав которых выражается ниже формулами: Cu(OH)₂, Al(OH)₃, FeOHCl, Zn(OH)₂, Ca(OH)₂, ALOHCl₂

относятся к основаниям, какие – к амфотерным гидроксидам?

§ 4. Бинарные соединения, их номенклатура.

ОКСИДЫ (КЛАССИФИКАЦИЯ)

Состав бинарного соединения можно выразить общей формулой Э'_mЭ''_n, где атом элемента (Э'') имеет отрицательную степень окисления. Названия бинарных соединений составляются из корня латинского названия электроотрицательного элемента (Э'') с окончанием ''ид'' и русского названия элемента Э' (Э' – элемент с положительной степенью окисления).

Если элемент (Э'), имеющий положительную степень окисления, может находиться в различных степенях окисления, то в скобках римскими цифрами указывается окислительное число (количественное выражение степени окисления).

Примеры бинарных соединений и их названия:

NaH – гидрид натрия, СаН₂ – гидрид кальция;

CaF₂ –фторид кальция, NaI – иодид натрия;

CrCl₃ – хлорид хрома (III), или трихлорид хрома;

Ca₃N₂ – нитрид кальция, СаС₂ – карбид кальция;

Al₄C₃ – карбид алюминия, BN – нитрид бора;

SiC – карбид кремния (IV).

-7-

Кбинарным соединениям относятся оксиды, в составе которых атомы кислорода имеют С.О., равную (-2):Al₂⁺³O₃^-2, Cr⁺⁶O₃^-2, C⁺⁴O₂^-2.

Названия оксидов составляют аналогично другим бинарным соединениям, например, СаО – оксид кальция, Al₂O₃ – оксид алюминия,

СО₂ – оксид углерода (IV), CrO₃ – оксид хрома (VI).

При названии оксидов можно указывать греческими числительными (моно, ди, три, тетра) число атомов кислорода, приходящееся на один атом элемента в соединении, например, MnO – монооксид марганца, СО₂ – диоксид углерода, СrО₃ – триоксид хрома.

По химическим свойствам оксиды делятся на следующие типы:

Основные оксиды – соединения металлов (в низших степенях окисления) с кислородом. Им соответствуют гидроксиды, являющиеся основаниями. Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов взаимодействуют (растворяются) с водой с образованием оснований (растворимых в воде – щелочей). Например:Na₂O + H₂O = 2NaOH; CaO + H₂O = Ca(OH)_2.

Основные оксиды остальных металлов не растворяются в воде и соответствующие им гидроксиды (основания) получают из солей реакцией обмена со щёлочью. Названия основных гидроксидов определяется названием образующих их металлов:

Оксид Соответствующий ему гидроксид Название

K₂O KOH Гидроксид калия

ВаО Ва(ОН)₂ Гидроксид бария

Al₂O₃ Al(OH)₃ Гидроксид алюминия

FeO Fe(OH)₂ Гидроксид железа (II)

Cr₂O₃ Cr(OH)₃ Гидроксид хрома (III)

Кислотные оксиды (или ангидриды кислот)- это такие оксиды, которым соответствуют гидроксиды – кислоты. К ним относятся оксиды неметаллов (например, СО₂, SO₃, P₂O₂) и оксиды некоторых металлов в их высших степенях окисления (например, CrO₃, V₂O₅, Mn₂O₇).

Кислотные оксиды можно рассматривать как продукты дегидратации кислот (ангидриды). Например:

Кислота Ангидрид кислоты

H₂C⁺⁴ O₃ C⁺⁴O₂

H₂S⁺⁶O₄ S⁺⁶O₃

HN⁺⁵O₃ N₂⁺⁵O₅

H₃P⁺⁵O₄ P₂⁺⁵O₅

Таким образом, зная формулу кислотного оксида, можно легко вывести формулу соответствующей кислоты и наоборот, зная формулу кислоты, можно написать формулу соответствующего ангидрида.

Амфотерные оксиды – такие оксиды, которые в зависимости от условий проявляют и основные, и кислотные свойства, т.е. могут взаимодействовать как с кислотами, так и с основаниями. К ним относятся оксиды цинка - ZnO, алюминия – Al₂O₃, хрома (III) – Cr₂O₃, марганца (IV) – MnO₂ и др.

Оксиды основные, кислотные, амфотерные называются солеобразующими. Все они способны образовывать соли при взаимодействии с кислотами или основаниями. Есть небольшая группа оксидов, которые не способны образовывать соли. Они называются несолеобразующими, или индифферентными (NO, CO).

УПРАЖНЕНИЕ 3.

Какие из перечисленных оксидов относятся к основным? К кислотным? К амфотерным? P₂O₅, CaO, Na₂O, Mn₂O₇, Ni₂O₃, ZnO, Al₂O₃, SiO_2. Запишите формулы соответствующих им гидроксидов и укажите, какие из них являются основаниями, какие - кислотами, какие проявляют амфотерные свойства. Какие из перечисленных оксидов могут использоваться в качестве осушителей?

ОТВЕТ К основным оксидам относятся оксиды металлов при невысоких степенях окисления. Из приведенных оксидов основными являются: СаО, Na₂O, Ni₂O₃, FeO.

-8-

К кислотным относятся : P₂O₅, Mn₂O₇, SiO₂, т.к. P₂O₅ и SiO₂ – это оксиды неметаллов, а Mn₂O₇ – оксид марганца в высшей С.О. (+7). Оксиды ZnO и Al₂O₃ относятся к амфотерным.

Гидроксиды Са(ОН)₂, Fe(OH)₂, NaOH, Ni(OH)₂ – основания; гидроксиды Н₃РО₄, HMnO₄ и H₂SiO₃ – кислоты; Zn(OH)₂ и Al(OH)₃ – имеют амфотерный характер.

В качестве осушителей могут использоваться оксиды: Р₂О₅, СаО, Na₂O, т.к. они активно взаимодействуют с водой.

ЗАДАНИЕ 4 (для самоконтроля)

1. Какие основания соответствуют следующим оксидам : Ag₂O, MgO, Cu₂O, CrO?

2. Каким кислотам соответствуют следующие ангидриды:

N₂O₅, Cl₂O₇, SO₂, CrO₃, SiO₂?

3. Какие оксиды соответствуют следующим гидроксидам

Cr(OH)₃, Zn(OH)₂, LiOH, Ba(OH)₂?

4. Какие из приведенных оксидов ZnO, FeO, Al₂O₃, CaO, P₂O₃, Cr₂O₃, Mn₂O₇ обладают амфотерными свойствами?

5. Какие из оксидов Fe₂O₃, CaO, MgO, SO₃, P₂O₅, Na₂O, CO₂, MnO взаимодействуют с водой?

6. Какие оксиды соответствуют следующим кислотам:

H₂SO₃, HNO₂, HPO₃, H₃PO₄, H₂CrO₄?

7. Какие из перечисленных оксидов могут использоваться в качестве осушителей: CaO, SiO₂, CuO, P₂O₅, Fe₂O₃?

8. Какие из перечисленных выше оксидов (п.7) могут быть использованы для осушки углекислого газа?

9. Каждому основанию соответствует основной оксид – оксид металла. Можно ли утверждать, что всякому оксиду металла соответствует основание? Почему?