Бинарные соединения

Бинарные соединения – это сложные вещества, состоящие из двух элементов. Бинарные соединения могут иметь молекулярное и немолекулярное строение; по составу – относиться к дальтонидам или к бертолидам. При составлении формул бинарных соединений исходят из значений электроотрицательности химических элементов. На первом месте в формуле записывается химический знак элемента с наименьшим значением электроотрицательности (исключение NH₃ – аммиак, N₂Н₄ – гидразин и др.); индексы определяются по степени окисления или по стехиометрическому составу.

Названия индивидуальных бинарных соединений образуются из латинского названия элемента с бόльшим значением электроотрицательности с добавлением окончания -ид (исключение составляют названия некоторых летучих соединений водорода) и названия второго элемента в родительном падеже, например: фторид натрия – NaF; оксид цинка – ZnO. Чтобы учесть степень окисления (валентность) элемента с наименьшим значением электроотрицательности, в названии соединения ее указывают римскими цифрами в круглых скобках, например: иодид меди (I) – CuI; хлорид железа (III) – FeCl₃. Предложено также в названиях бинарных веществ указывать число атомов элементов, образующих соединение, например: Al₂O₃ – триоксид диалюминия, Cl₂О₇ – гептаоксид дихлора.

Названия отдельных групп бинарных соединений также образуются из латинского названия элемента с большим значением электроотрицательности с добавлением окончания -ид. К ним относятся бориды, силициды, карбиды, арсениды, фосфиды, гидриды, теллуриды, селениды, сульфиды, иодиды, бромиды, хлориды, нитриды, оксиды, пероксиды, фториды.

Наиболее важной и обширной по количеству веществ является группа оксидов. Оксиды – бинарные соединения кислорода, в которых этот элемент проявляет степень окисления –2. По химическим свойствам оксиды подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие оксиды. Солеобразующие оксиды подразделяются на оснóвные, кислотные и амфотерные оксиды.

Водородные бинарные соединения подразделяются на гидриды, в которых водород проявляет степень окисления –1 (гидриды металлов: NaH – гидрид натрия, CaH₂ – гидрид кальция и др.), и соединения, в которых водород проявляет степень окисления +1 с особыми названиями (В₂Н₆ – диборан, или диборан (6); СН₄ – метан; РН₃ – фосфин и др.). Соединения галогенов и халькогенов с водородом имеют названия с окончанием -водород, например: HCl – хлороводород; H₂S – сероводород и т.д.

Другие группы бинарных соединений также классифицируются в зависимости от свойств и состава.

Выделяют еще одну группу бинарных соединений – это интерметаллические соединения, например: Mg₂Sn – димагний-олово; NaZn₄ – натрий-тетрацинк.

Гидроксиды (кислородсодержащие кислоты, основания, амфотерные гидроксиды)

Гидроксиды можно рассматривать как продукты присоединения молекул воды к структурным формульным единицам оксидов, поэтому в типичных гидроксидах по три химических элемента. По химическим свойствам гидроксиды подразделяются на кислоты (HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄ и др.), основания (NaOH, Ca(OH)₂, Cu(OH)₂ и др.) и амфотерные гидроксиды (Al(OH)₃, Zn(OH)₂ и др.).

В формулах неорганических кислородсодержащих кислот на первом месте записывают химический знак водорода, затем – символ кислотообразующего элемента, затем – кислорода, например: H₃BO₃ – борная кислота; H₃PO₄ – ортофосфорная кислота. Если основность кислоты меньше числа атомов водорода в ее молекуле, то символы недиссоциирующих атомов водорода записывают в формуле кислоты после знака кислотообразующего элемента, например: Н(РН₂О₂) – фосфорноватистая кислота; Н₂(РНО₃) – фосфористая кислота.

Для кислот чаще всего применяется тривиальная номенклатура, в соответствии с которой их названия получают из названия кислотообразующего элемента, с учетом его степени окисления. Если в кислоте значение степени окисления элемента максимально, то применяются суффикс и окончание -ная, -овая или -евая, например: HNO₃ – азотная кислота, H₂SO₄ – серная кислота, НMnO₄ – марганцовая кислота; Н₂GeO₃ – германиевая кислота.

Если элемент образует три и более кислот, в которых его степень окисления различна, то по мере уменьшения значения степени окисления суффиксы и окончания в названиях кислот изменяются (начиная с максимальной степени окисления) следующим образом: -ная, -оватая, -истая, -оватистая, например: HClO₄ – хлорная кислота, HClO₃ – хлорноватая кислота, HClO₂ – хлористая кислота, HClO – хлорноватистая кислота.

Если химический элемент образует лишь две кислоты с различными степенями окисления, то в названии кислоты, образованной элементом в низшей степени окисления, применяются суффикс и окончание -истая, например, H₂SO₃ – сернистая кислота.

Если число атомов кислотообразующего элемента в молекуле кислоты равно двум, то к названию кислоты прибавляется приставка ди-, например, Н₂Cr₂O₇ – дихромовая кислота.

Если элемент образует несколько кислородсодержащих кислот с одним и тем же значением степени окисления, то к названию кислоты с меньшим числом атомов кислорода прибавляется приставка мета-, а к названию кислоты с большим содержанием кислорода – приставка орто-, например: HPO₃ – метафосфорная кислота, H₃PO₄ – ортофосфорная кислота.

Тиокислоты можно рассматривать как производные обычных кислородсодержащих кислот с заменой атомов кислорода на атомы серы. В этих случаях название кислоты начинается приставкой тио-, например: H₂SO₃S – тиосерная кислота.

Кислоты, содержащие пероксидную группу (–О-О–), получают в названии приставку пероксо-, например: H₂SO₅ – пероксосерная кислота.

Комиссией ИЮПАК предложено также названия кислородсодержащих кислот составлять из названия кислотообразующего элемента (на латинском языке) с добавлением приставки оксо- и суффикса -ат. Число атомов кислорода в кислоте указывается в приставке, степень окисления кислотообразующего элемента указывается римской цифрой в скобках. Второе слово названия кислоты – водород, в родительном падеже с добавлением приставки – числа диссоциирующих атомов водорода (если это число равно единице, то приставка -моно опускается) этой кислоты, например: H₂SO₄ – тетраоксосульфат (VI) диводорода; H₂SO₃ – триоксосульфат (IV) диводорода; Н₂Cr₂O₇ – гептаоксодихромат (VI) диводорода.

В формулах оснований и амфотерных гидроксидов принято на первом месте записывать символ химического элемента, образующего гидроксид. Затем записывается формула гидроксигруппы, если степень окисления элемента равна +1. Если степень окисления элемента больше единицы, то гидроксигруппа заключается в скобки, за которыми в виде индекса указывается значение степени окисления, или кислотность данного основания.

Названия оснований и амфотерных гидроксидов производятся с помощью слова гидроксид и названия элемента, образующего гидроксид, в родительном падеже. Степень окисления основного элемента, то есть число гидроксигрупп при наличии у данного элемента нескольких гидроксидов, дается в скобках римскими цифрами, например: NaOH – гидроксид натрия; Ca(OH)₂ – гидроксид кальция; Fe(OH)₃ – гидроксид железа (III).

Характер гидроксидов химических элементов, то есть проявление ими кислотных, оснóвных или амфотерных свойств, изменяется закономерно в соответствии с их положением в периодической системе. В пределах главных подгрупп кислотные свойства однотипных гидроксидов по мере увеличения порядкового номера гидроксидобразующего элемента ослабевают, а оснóвные свойства – усиливаются. В пределах периода кислотные свойства однотипных гидроксидов по мере увеличения порядкового номера гидроксидобразующего элемента усиливаются, а оснóвные свойства – ослабевают.