9.Классификация неорганических соединений

Можно разделить на четыре важнейших класса: оксиды, кислоты, основания и соли. Зная особен­ности классов соединений, можно описать свойства отдель­ных их представителей.

Оксиды — сложные вещества, молекулы которых со­стоят из атомов кислорода и какого-нибудь другого элемен­та. Например: K₂O, FeO, Сг₂О₃, SiO₂, P₂O₅.

Оксиды делятся на солеобразующие и несолеобразующие. Последних довольно мало (СО, NO, N₂O и NO₂), в химических реакциях они не образуют солей.

Соле­образующие оксиды делятся на основные, кислотные и амфотерные.

К основным оксидам относятся оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, а также многие оксиды других металлов со степенью окисления +1, +2. Они взаимодейству­ют с водой с образованием оснований:

ВаО + Н₂О = Ва (ОН)₂

Непосредственно с водой при обычной температуре реаги­руют только оксиды металлов I и II групп главных подгрупп (кроме ВеО и MgO) периодической системы Д. И. Менделеева. Основные оксиды взаимодействуют с кислотными оксида­ми и кислотами, образуя соли:

СаО + СO₂ = СаСО₃

СuО + 2НС1 = CuCl₂ + H₂O

Кислотные оксиды образуют неметаллы (CI₂O, В₂О₃, CO₂, N₂O₅, SO₃, Cl₂O₇ и др.), а также металлы со степенью окисле­ния более +4 (V₂O₅, СгО₃, Mn₂O₇, WO₃). Многие кислотные оксиды непосредственно взаимодейст­вуют с водой, образуя кислоты:

SO₂ + H₂O = Н₂SО₃

СгО₃ + H₂O = H₂CrO₄

Со щелочами кислотные оксиды образуют соль и воду:

N₂O₅ + 2NaOH = 2NaNО₃ + H₂O

Амфотерные оксиды образуют металлы, имеющие степе­ни окисления +3, +4, иногда +2. К амфотерным оксидам отно­сятся, например, BeO, ZnO, Аl₂О₃, Сг₂О₃, SnO, PbO, MnO₂ и др. Они характеризуются реакциями солеобразования и с кислотами, и с основаниями, так как в зависимости от усло­вий проявляют как основные, так и кислотные свойства. Например, как основный оксид, Аl₂О₃ реагирует с кисло­той:

Аl₂О₃ + 6НС1 = 2 АlС1_з + 3H₂O

как кислотный — со щелочью:

Аl₂О₃ + 2NaOH = 2NaCrO₂ + H₂O

Оксиды можно получить следующими способами:

- при взаимодействии простых веществ с кислородом, например

2Mg + O₂ = 2MgO 4P + 5O₂ = 2P₂O₅ ;

- разложением сложных веществ, например

t

Сu(ОН)₂ = СuО + H₂О,

t

СаСО₃ = СаО + СО₂,

t

2Zn(NO₃)₂ = 2ZnO + 4NO₂ + O₂.

Кислотами называют вещества, в состав молекул которых входят атомы водорода и кислотные остатки, например, HCl, H₂SO₄, H₃PO₂ (подчеркнуты кислотные остатки).

Кислоты можно разделить на бескислородные (например, НС1, НВг, HCN, H₂S) и кислородсодержащие (например, НNО₃, H₂SO₄, Н₃Р0₄).

В растворах кислот индикаторы меняют свою окраску: лакмус становится красным, метиловый оранжевый — розо­вым.

Кислоты взаимодействуют с металлами, стоящими левее водорода в ряду активностей (стандартных электродных потенциалов), обра­зуя соль и водород:

2А1 + ЗН₂SO₄ = А1₂(SO₄)₃ + ЗН₂↑

Водород не выделяется при взаимодействии металлов с азотной и концентрированной серной кислотами.

Кислоты реагируют с основаниями и основными оксидами с образованием солей:

H₂SO₄ + Mg(OH)₂ = MgSO₄ + 2Н₂O

2HNO₃ + СаО =Са(NО₃)₃ + H₂O

При взаимодействии кислот с солями могут образовывать­cя новые соль и кислота:

2НС1 + СаСОз = CaCl₂ + Н₂СОз

H₂SО₄ + BaCl₂ = BaSО₄↓ + 2НCl

Кислоты получают:

- гидратацией (взаимодействием с водой) кислотных оксидов

Р₂О₅ + ЗН₂О = 2Н₃РO₄

- обменной реакцией соли с кислотой

Са₃(РO₄)₂ + 3H₂SO₄ = 3CaSO₄ + 2Н₃РO₄

Основаниями называют сложные вещества, в состав которых входят атомы металлов и ОН – группы (например, NaOH, Fe(OH)₃).

Кислотность основания – это количество ОН - групп, приходящихся на 1 атом металла.

По растворимости в воде различают:

а) основания, растворимые в воде, — щелочи. К ним отно­сятся LiOH, NaOH, КОН, RbOH, CsOH, FrOH, Ca(OH)₂, Sr(ОН)₂, Ва(ОН)₂, Rа(ОН)₂, а также Т1OН;

б) основания, нерастворимые в воде, например СuОН)₂, Fе(ОН)₃, Сг(ОН)₃ и др.

Водные растворы щелочей изменяют окраску индика­торов. В их присутствии фиолетовый лакмус синеет, бесцвет­ный фенолфталеин становится малиновым, метиловый оран­жевый — желтым.

Основания реагируют с кислотами и кислотными оксидами с образованием солей:

2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O

Ba(OH)₂ + СО₂ = ВаСО₃ + Н₂О

При действии щелочей на растворы солей может получиться но­вая соль и новое основание, если одно из полученных ве­ществ нерастворимо (выпадает в осадок):

КОН + CuSO₄ = Cu(OH)₂↓+ 2K₂SO₄

Са(ОН)₂ + Na₂CO₃ = СаСО₃↓ + 2NaOH

Нерастворимые в воде основания разлагаются при нагревании:

t

2Fе(ОН)₃ ⁼ Fе₂О_з + 3H₂O

Получить щелочи можно растворением в воде соответст­вующих оксидов:

СаО + H₂O = Са(ОН)₂

или при взаимодействии воды с очень активными металлами (К, Na, Са. Ва и др.):

2Na + 2Н₂О = 2NaOH + H₂

Общий способ получения нерастворимых в воде основа­ний — действие щелочей на растворимые соли металлов:

2NaOH + FeSO₄ = Fe(OH)₂↓ + Na₂SO₄

Некоторые основания проявляют как химические свойства оснований, так и свойства кислот. Такие основания называют амфотерными. К ним относятся Сг(ОН)₃, Zn(OH)₂, Be(OH)₂, А1(ОН)₃ и др.

Амфотерные основания (гидроксиды) способны реагировать как с кис­лотами, так и со щелочами. С кислотами они реагируют как основания, а со щелочами — как кислоты.

Соли — это вещества, в состав которых входят атомы металлов и кислотные остатки Соли делятся на средние, кислые, основные.

Средние соли можно рассматривать как продукты полного замещения атомов водорода в кислоте атомами металла или как продукты полного замещения гидроксогрупп основания кислотными остатками. Например, Na₂CO₃, K₂SO₄, Са₃(РO4)₂.

Кислые соли — продукты неполного замеще­ния атомов водорода многоосновных кислот атомами металла. Их образуют только многоосновные кислоты. Например, NаНСОз, Са (Н₂РO₄)₂, КНSО₃.

Основные соли по составу являются про­дуктами неполного замещения гидроксогрупп основания на кислотные остатки. Основные соли образуются толь­ко многокислотными основаниями. Например, (СuОН)₂СО₃, АlOН(NО₃)₂, FeOHCl.

Соли могут взаимодействовать с кислотами и со щелочами.

Две растворимые в воде соли могут реагировать друг с другом, если при обмене своими частями соли образуют нерастворимое вещество:

Ва(NО₃)₂ + K₂SO₄ = 2KNO₃ + BaSO₄↓

Средние соли могут быть получены многими спосо­бами:

1) Металл + Неметалл

2Na + Cl₂ = 2NaCl

2) Металл + Кислота

Mg + 2НС1 = MgCl₂ + Н₂↑

3) Металл + Соль

Сu + 2AgNO₃ ⁼ 2Ag + Сu(NО₃)₂

4) Основный оксид + Кислотный оксид

СаО + CO₂ ^-= СаСО₃

5) Основание + Кислота

Zn(OH)₂ + 2HNO₃ = Zn(NO₃)₂ + 2H₂0

6) Соль + Соль

РЬ(NО₃)₂ + Na₂SO₄ = PbS0₄↓ + 2NaN0₃

7) Основный оксид + Кислота

CuO + H₂S0₄ = CuS0₄ + H₂O

8) Кислотный оксид + Основание

P₂O₅+ 6NaOH = 2Nа₃РO₄ + ЗН₂О

9) Щелочь + Соль

Ва(ОН)₂ + К₂СО₃ = ВаСО₃↓ + 2КОН

10) Кислота + Соль

H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + 2НС1

Кислые соли могут быть получены в кислой среде:

1) Основание + Кислота (избыток)

NaOH + Н₃РO₄ = NaH₂P0₄ + H₂O

2) Средняя соль + Кислота (избыток)

Na₃P0₄ + 2Н₃Р0₄ = 3NaH₂P0₄

Основные соли могут быть получены в щелочной среде:

1) Кислота + Основание (избыток)

Н₂SO₄ + 2Cu(OH)₂ = (CuOH)₂S0₄ + 2H₂O

2) Средняя соль + Щелочь (недостаток)

2CuSO₄ + 2NaOH = (CuOH)₂SO₄ + Na₂SO₄

Превращение кислых и основных солей в средние проис­ходит следующими способами:

1) Кислая соль + Щелочь

NaHSO₃ + NaOH = Na₂SO₃ + Н₂О

Са(Н₂Р0₄)₂ + 2Са(ОН)₂ = Са₃(РO₄)₂ + 4H₂O

2) Основная соль + Кислота

(CuOH)₂S0₄ + H₂SO₄ = 2CuSO₄ + 2H₂O