6. Современный подход к классификации оснований и кислот
Химия, как и вся наука, быстро развивается. По мере её развития пересматриваются многие понятия. Пересматриваются взгляды и на классификацию неорганических соединений.
В настоящее время основания и кислоты рассматриваются как соединения одного класса – гидроксиды, т.е. продукты присоединения воды к оксидам (дословно: наводнённые оксиды). Все гидроксиды имеют в своём составе один или несколько атомов кислорода, которые одновременно связаны с атомами водорода и элемента. Общая формула простейших гидроксидов ЭОН.
Деление гидроксидов на основания и кислоты определяется их диссоциацией при растворении в воде. Характер диссоциации зависит от сравнительной прочности и полярности связей Э–О и О–Н и может протекать по двум типам:
1) ЭОН = Э+ + ОН– – по типу оснований
2) ЭОН = Н+ + ЭО– – по типу кислот
Гидроксиды, в которых связь Э–О сильно полярна и имеет небольшую прочность, диссоциируют по первому типу – это типичные основания. Гидроксиды, в которых связь Э–О обладает небольшой полярностью, но большей, чем связь О–Н, прочностью, диссоциируют как кислоты. Но у многих гидроксидов обе связи мало отличаются по степени полярности и по прочности, поэтому они диссоциируют одновременно по обоим типам – это амфотерные основания или амфолиты.
Тип диссоциации гидроксида зависит от валентности (степени окисления) элемента. С увеличением валентности связь Э–О упрочняется, а связь О–Н ослабевает. Поэтому кислотные свойства гидроксидов усиливаются в периодах:
|
NaOH Mg(OH)2 |
Al(OH)3 Si(OH)4 |
H3PO4 H2SO4 HClO4 |
|
о с н о в а н и я |
а м ф о л и т ы |
к и с л о т ы |
ослабевают в группах:
|
Н3ВО3 |
Al(OH)3 Ga(OH)3 In(OH)3 |
Tl(OH)3 |
|
кислота |
а м ф о л и т ы |
основание |
а у гидроксидов одного элемента усиливаются при увеличении его валентности:
|
Mn(OH)2 Mn(OH)3 |
Mn(OH)4 |
H2MnO4 HMnO4 |
|
о с н о в а н и я |
амфолит |
к и с л о т ы |
С учетом современного подхода к гидроксидам классификацию неорганических соединений иллюстрирует схема:
7. Тривиальные названия неорганических соединений
На практике, в технической и учебной литературе применяются исторически сложившиеся названия (тривиальные), к которым все привыкли и от которых пока нет смысла отказываться, например: углекислый газ (CO2), бертолетова соль (KClO3), поваренная соль (NaCl) и т.д. В справочнике приведены наиболее часто встречающиеся тривиальные названия неорганических веществ.
Важнейшие
неорганические соединения Гидроксиды Оксиды Основания Кислоты Соли Основные
Кислотные Амфотерные Двойные Несолеобразующие Растворимые
сильные (щелочи) Растворимые
слабые Амфотерные Нормальные Кислые Основные Оксосоли Двойные Растворимые
Малорастворимые Нерастворимые Бескислородные Кислородосодержащие Одноосновные Двухосновные Многоосновные Сильные Слабые
Растворимые Нерастворимые
8. Тест для самоконтроля
Из приведённых после каждого вопроса ответов необходимо найти только один правильный ответ. Составленную таблицу ответов можно сверить с ответами в приложении 2.
1. Какое название соответствует соли (CuOH)2CO3?
1) гидрокарбонат меди (II) 2) карбонат гидроксомеди (II)
3) карбонат дигидроксомеди (II) 4)
2. Какое вещество имеет название гидрофосфат кальция?
1) Ca3(PO4)2 2) Ca(H2PO4)2 3) (CaOH)3PO4 4) CaHPO4
3. Какая из кислот может образовывать кислые соли?
1) HCl 2) HNO3 3) H2S 4) HClO4
4. Какое из оснований может образовывать основные соли?
1) NaOH 2) KOH 3) Ca(OH)2 4) CuOH
5. В каком списке содержатся только кислотные оксиды?
1) K2O, MnO2, SO2 2) P2O5, SO3, CO2 3) CO2, BaO, SiO2
6. Какое основание обладает амфотерными свойствами?
1) La(OH)3 2) Mg(OH)2 3) Al(OH)3 4) LiOH
7. Какое основание относится к щелочам?
1) Al(OH)3 2) Mg(OH)2 3) Zn(OH)2 4) Ca(OH)2
8. С каким веществом будет реагировать гидроксид натрия?
1) CaO 2) Na2O 3) CO2 4) CaCO3
9. Какое взаимодействие является реакцией нейтрализации?
1) BaCl2 + H2SO4® 2) Na + H2SO4®
3) NaOH + CO2® 4) KOH + H2SO4®
10. В какой паре вещества могут химически взаимодействовать между собой?
1) SO3 и HNO3 2) CO2 и NO2 3)CaO и P2O5 4)CaO и BaO
9. Упражнения для самостоятельной работы
Для закрепления знаний по данной теме рекомендуется самостоятельно выполнить пять упражнений. Выполненные решения можно сверить с приложением IV.
1. Распределите по классам и напишите названия соединений: CaSO4, MgO, CaCl2, Na2HPO4, H2SO3, H2S, Pb(OH)2, N2O5, Mg(OH)Cl, Fe(OH)3, KHCO3.
2. Какие из 10 оксидов непосредственно взаимодействуют с водой: BaO, SO3, CaO, SiO2, P2O5, Fe2O3, Al2O3, Na2O, NO2, ZnO? Напишите уравнения реакций.
3. Напишите уравнения реакций для цепочки превращений:
K ® K2O2 ® K2O ® KOH ® KHSO4 ® K2SO4 ® BaSO4.
4. Напишите уравнения реакций для цепочки превращений: железо ® нитрат железа (III) ® гидроксид железа (III) ® оксид железа (III) ® железо ® сульфат железа (II) ® гидроксид железа (II) ® гидроксид железа(III) ® феррит калия.
5. Концентрированная серная кислота, твёрдый гидроксид натрия и фосфорный ангидрид применяются для осушки газов. Какие из них можно, а какой нельзя использовать для осушки углекислого газа?