Лекція № 2
Тема: Основні класи неорганічних сполук.
Мета: Засвоїти поняття про основні класи неорганічних сполук.
План.
1. Оксиди, номенклатура, класифікація.
2. Гідроксиди, номенклатура, класифікація.
3. Кислоти, номенклатура, класифікація.
4. Солі, номенклатура, класифікація.
Література.
1. Хомченко І.Г., Загальна хімія., К.: Вища школа, 1993. С. 4 — 19.
2. Петров М.М., Михилев Л.А., Кукушкин Ю.Н., Неорганическая химия., - 4-е изд., перераб. - Л.: Химия, 1989 г. с. 28 — 39.
Хімічні реакції взаємодії кисню з речовинами називаються окисненням, а сполуки елементів з оксигеном — оксидами.
Фосфор, згораючи, окислюється й утворюється оксид фосфору Р205. Вугілля, сірка, залізо, згораючи, окислюються й утворюють оксиди: вуглекислий газ СО2-аксид карбону, сірчистий газ SО2 — оксид сірки, залізну окалину Fе3О4, — оксид заліза.
Оксиди металів, як і залізна окалина та оксид міді, - тверді речовини. Оксиди неметалів можуть бути і тверді, як оскид фосфору і рідкі (вода), і газоподібні, як сірчистий газ і вуглекислий газ (у звичайних умовах).
Оксиди, що взаємодіють з кислотами з утворенням солі й води, називають основними.
Основні оксиди утворюють тільки метали. Наприклад: оксид магнію МаО, оксид кальцію СаО, оксид барію ВаО.
Оксиди, які взаємодіють з основами з утворенням солі й води, називаються кислотними. Назвали їх так тому, що кожному кислотному оксидові відповідає кислота: СО2 — Н2СО3, SО2 — Н2S03, SіО2 — Н2SіО3, Р2О5 — Н3РО4. Кислотні оксиди утворюють неметали і деякі метали, наприклад SО2 — оксид сірки (ІV), SО3 — оксид сірки (VІ), Р2О5, — оксид фосфору (V), СrОз — оксид хрому (VІ), Мn2O7 — оскид марганцю (VII).
Деякі метали утворюють як основні, так і кислотні оксиди. До цих металів належать, наприклад, хром і марганець. Вони мають змінну валентність. Оксиди, в яких хром і марганець мають нижчу валентність, що дорівнює двом, - основні: СrО-оксид хрому (II), МnО — оксид марганцю (ІІ). Їм відповідають основи Сr(ОН)2-гідроксид хрому (ІІ) і Мn(ОН)7 — гідроксид марганцю (II). Оксиди, в яких хром і марганець мають вищу валентність — кислотні.
Кислоти — це складні речовини, що складаються з атомів гідрогену та кислотного залишку. У природі є багато кислот: лимонна кислота в лимонах, яблучна кислота в яблуках, щавелева кислота у листках щавлю. Мурашки захищаються від ворогів, вибрискуючи їдкі крапельки мурашиної кислоти. (Вона міститься також у бджолинній отруті та у волосках жалкої кропиви). Коли прокисає виноградний сік, утворюється всім відома оцтова кислота ("оцет"), а коли молоко — молочна кислота. Ця кислота утворюється також, коли квасять капусту, силосують корми для худоби.
Крім цих кислот, що є в природі,є цілий ряд кислот, які добувають штучно на хімічних заводах. До таких кислот належать сірчана і соляна кислоти. Сірчана кислота Н2S04 — безбарвна рідина, в'язка, як олія, без запаху, майже вдвоє важча за воду. Вона вбирає вологу з повітря і з інших газів. Цю властивість сірчаної кислоти використовують для сушінння газів. Гази осушують пропусканням крізь сірчану кислоту.
В результаті змішуванння сірчаної кислоти з водою виділяється багато тепла. Якщо в сірчану кислоту вливати воду, то вона, не встигнувши змішатися з кислотою, закипить і може викинути бризги сірчаної кислоти на обличчя і руки працюючих.
Сірчана кислота обвуглює деревину, шкіру, тканини. Якщо в пробірку із сірчаною кислотою опустити скіпку, то деревина чорніє — відбувається хімічна реакція, внаслідок якої з деревини виділяється карбон у вигляді вугілля.
Соляна кислота НС1 — водний розчин хлороводню. Вона має запах хлороводню, бо з неї відділяються молекули хлороводню (якщо вона не дуже розведена водою).
Метали за відношеннням їх до кислот можна розмістити в такий ряд у порядку спаданння хімічної активності:
Витісняють водень не витісняють водень
K Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
Ряд починається лужними металами, а закінчується золотом. Усі метали, що стоять до водню, витісняють його з кислот, причому кожен попередній метал енергійніше, ніж кожний наступний. А метали, що стоять у ряду після водню, не витісняють його з кислот.
Кислоти мають загальні властивості:
1. розчини кислот кислі на смак: це вам відомо на прикладі природних кислот;
2, розчини кислот змінюють забарвлення індикаторів: лакмусу на червоне, а метилового оранжевого на рожеве. Лакмус чутливіший до кислот, ніж наш язик, і дає змогу виявляти присутність їх у таких розведених розчинах, коли смак не відчувається.
Майже всі кислоти, коли на них діють деякі метали, виділять водень, що в них міститься.
Солі складаються із іона метала і кислотного залишку. Вони можуть бути отримані різними способами. Наприклад, при взаємодії кислот або кислотних оксидів з основами, або основним оксидом:
2NHО3 + Са(ОН)2 = Са(NО3)2 + 2H2O
N2O5+ СаО = Са(NО3)2
Амфотерні гідроксиди утворюють тільки солі з сильними кислотами і основами:
Zn(ОН)2 + H2SO4= ZnSO4+ 2Н2О
Zn(ОН)2 +NaОН = Na2ZnO2+2Н2О
Продукти повного заміщення атомів гідрогену в кислоті атомами метала називаються звичайними солями. Наприклад,СuSO4 — сірчанокисла мідь, FеS04 - сірчанокисле залізо.
Для багатоосновних кислот, крім звичайних, також існують і кислі солi (гідросолі). Кислі солі являються продуктом часткового заміщення атомів гідрогену в кислоті на метал (NaHSO4, KH2PO4).
Кислі солі можуть бути отримані наступними способами:
1. Неповною нейтралізацією кислоти або кислотного залишка основою: Н2SО4+ NаОН = NaHSO4+ Н2О
2. Дією кислоти або кислотного залишка на звичайну сіль тієї ж кислоти: K2SO4 +H2SO4 = 2KHSO4
Основні солі (гідроксосолі) являються продуктом часткового заміщеня гідроксильних груп в молекулах основ на кислотні залишки. Наприклад: АІ(ОН)2СL – хлорид дигідроксоалюмінія, АLОНСL2 — хлорид гідроскоалюмінія.
Гідроксиди — це складні речовини, утворені катіонами металів та аніонам гідроксогруп. Гідроксиди металів головної підгрупи першої групи називають лугами. Луги — це добре розчинні в воді гідроксиди металів.
Індикаторами на гідроксиди є фенолфталеїн — в розчині гідроксиду він стає малиновим, та червоний лакмус, який в розчині гідроксиду синіє.