Основные классы неорганических соединений

6

ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Неорганические соединения можно классифицировать по составу либо по свойствам. По составу они подразделяются на бинарные (двухэлементные) и многоэлементные.

К бинарным соединениям относятся соединения элементов с кислородом (оксиды), галогенами (галиды), серой (сульфиды), азотом (нитриды), фосфором (фосфиды), углеродом (карбиды), соединения активных металлов с водородом (гидриды) и т.д. Названия бинарных соединений образуются от латинского корня названия более электроотрицательного элемента суффиксом - ид и русского названия более электроположительного элемента в родительном падеже.

Например: Al₂O₃ - оксид алюминия, но OF₂ - фторид кислорода, т.к. фтор - более электроотрицательный элемент, чем кислород. Есть более электроположительный элемент может находиться в различных степенях окисления, то в скобках римскими цифрами указывается его степень окисления.

Например, FeCl₃ - хлорид железа (III), FeCl₂ - хлорид железа (II) и т.д.

Вместо степени окисления более электроположительного элемента в названии бинарного соединения можно указать греческими числительными число атомов более электроотрицательного элемента, входящих в состав соединения.

Например: СО - монооксид углерода, СО₂ - диоксид углерода, SO₃ - триоксид серы, ССI₄ - тетрахлорид углерода, РСI₅ - пентахлорид фосфора, SF₆ - гексафторид серы.

Среди многоэлементных соединений большую группу составляют гидроксиды, т.е. вещества, содержащие в своем составе гидроксильную группу ОН^- . Гидроксиды можно рассматривать как продукты прямого либо косвенного взаимодействия оксидов с водой.

К гидроксидам относятся основания (основные гидроксиды) - NaOH, KOH и др.; кислоты (кислотные гидроксиды) - H₂SO₄, HNO₃ и др., а также вещества, способные проявлять свойства и кислот, и оснований (амфотерные гидроксиды) - Zn(OH)₂, Al(OH)₃ и др.

К многоэлементным соединениям относятся и соли.

По свойствам неорганические соединения можно разделить на оксиды.

1 Оксиды

Оксидами называются бинарные соединения, в состав которых входит кислород в степени окисления - 2.

1.1 КЛАССИФИКАЦИЯ ОКСИДОВ

Оксиды подразделяются на несолеобразующие (безразличные) и солеобразующие. Последние, в свою очередь, делятся на основные, кислотные и амфотерные.

Несолеобразующие оксиды образованы некоторыми неметаллами в промежуточной степени окисления, например: NO, CO. Они не взаимодействуют ни с кислотами, ни со щелочами.

Основными называются оксиды, которые образуют соли при взаимодействии с кислотами либо кислотными оксидами. Основные оксиды - это оксиды металлов с низкой степенью окисления +1 либо +2. Примеры: Na₂O, Ag₂O, CaO, FeO, BaO (кроме ВеО, ZnO, SnO и PbO).

Кислотными называются оксиды, которые образуют соли при взаимодействии с основаниями и основными оксидами. Кислотные оксиды - это оксиды неметаллов и оксиды металлов с высокой степенью окисления(> +4). Например: P₂O₅, SO₃, SO₂,CO₂, CrO₃, MnO₃, V₂O₅, Cl₂O.

Амфотерными называют оксиды, которые образуют соли при взаимодействии как с кислотами, так и с основаниями. К ним относятся оксиды некоторых металлов в степенях окисления +2, +3, +4. Например: ZnO, BeO, SnO, PbO, Al₂O₃, TiO₂, VO₂, SnO₂.

1.2 НОМЕНКЛАТУРА ОКСИДОВ

В русской терминалогии слово оксид стоит на первом месте, а название элемента употребляется в родительном падеже. Если элемент, образующий оксид, может находиться в различных степенях окисления, то в скобках римскими цифрами указывается его степень окисления.

Например: СО₂ - оксид углерода (1V), SO₃ - оксид серы (1V), P₂O₅ - оксид фосфора (V), Na₂O - оксид натрия.

1.3 ПОЛУЧЕНИЕ ОКСИДОВ

Почти все элементы образуют соединения с кислородом (кроме гелия, неона и аргона). В одних случаях оксиды образуются при непосредственном соединении простых веществ с кислородом:

4Р + 5О₂ = 2Р₂О₅

S + О₂ = SО₂

2Mg + О₂ = 2MgО

в других - их получают косвенным путем: при разложении солей, оснований, кислот:

СаСО₃ = СаО + СО₂

Сu(OH)₂ = CuO + H₂O

2H₃BO₃ = B₂O₃ + 3 H₂O

либо при горении сложных веществ

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2H₂O

1.4 ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОКСИДОВ

Основным оксидом в качестве гидратов соответствуют основания, которые образуются либо при непосредственном взаимодействии основных оксидов с водой, либо косвенным путем. При непосредственном взаимодествии оксидов с водой образуются растворимые основания (щелочи).

Na₂O + H₂O = 2 NaOH

СаО + H₂O = Ca(OH)₂

Большинство оснований являются нерастворимыми и получаются косвенным путем. Основные оксиды взаимодействуют с кислотами и кислотными оксидами:

СаО + H₂ SO₄ = CaSO₄ + H₂O

Ag₂O + 2НNO₃ = 2 AgNO₃ + H₂O

Na₂O + SO₃ = Na₂ SO₄

СаО + CO₂ = CaCO₃

Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями и основными оксидами:

///

Таблица 1

Важнейшие кислоты и кислотные остатки

Кислота		Кислотный остаток
Формула	Название	Формула	Название
HMnO4	Марганцовая	MnO4-	Перманганат
HNO3	Азотная	NO3-	Нитрат
HNO2	Азотистая	NO2-	Нитрит
H3 РO4	Фосфорная	РO43-	Фосфат
H3 РO3	Фосфористая	РO33-	Фосфит
H2SO4	Серная	SO42-	Сульфат
H2SO3	Сернистая	SO32-	Сульфит
H2S	Сероводородная	S2-	Сульфид
HSCN	Родановодородная	SCN-	Роданид
HVO3	Ванадиевая	VO3-	Ванадат
H2CO3	Угольная	CO32-	Карбонат
H2SiO3	Кремниевая	CO32-	Силикат
CH 3COOH	Уксусная	CH 3COO-	Ацетат
HCl	Хлороводородная (соляная)	Cl-	Хлорид
HF	Фтороводородная (плавиковая)	F-	Фторид
HBr	Бромоводородная	Br-	Бромид
HI	Иодоводородная	I-	Иодид

Названия кислых солей образуют так же, как и средних, но при этом к аниону добавляют приставку "гидро", указывающую на наличие незамещенных атомов водорода, число которых обозначают греческими числительными (ди, три и т.д.) Например, Ва(НСО₃)₂ - гидрокарбонат бария, NaH₂PO₄ - дигидрофосфат натрия, LiHS - гидросульфит лития.

Названия основных солей тоже образуют подобно названиям средних солей, но при этом к катиону добавляют приставку "гидроксо", указывающую на наличие незамещенных гидроксогрупп.

Например, FeOHCl - хлорид гидроксожелеза (II), (NiOH)₂SO₄ - cульфат гидроксоникеля (II), AL(OH)₂NO₃ - нитрат дигидроксоалюминия.

3.3 Получение солей

Соли могут быть получены разными способами. Отметим некоторые из них.

3.3.1 Взаимодействие металлов с неметаллами

2Al + 3S = Al₂S₃

3.3.2 Взаимодействие основных оксидов или их растворимых гидроксидов с кислотными оксидами или кислотами.

CaO + CO₂ = CaCO₃

2KOH + CO₂ = KCO₃ + H₂O

Ca(OH)₂ + H₂SO₄ = CaSO₄ + 2H₂O

Na₂O + 2HCl = 2NaCl + H₂O

3.3.3 Взаимодействие кислот с солями

Н₂SO₄ + Ba(NO₃)₂ = BaSO₄ + 2HNO₃

3.3.4 Взаимодействие растворимых гидроксидов с солями

2NaOH + Cu(NO₃)₂ = Cu(OH)₂ + 2 NaNO₃

3.3.5 Взаимодействие металлов с кислотами или солями

Zn + H₂SO₄ = Zn SO₄ + H₂

Zn + CuSO₄ = Zn SO₄ + Cu

3.3.6 Взаимодействие двух солей между собой

AgNO₃ + NaCl = AgCl + NaNo₃

4 Вопросы и упражнения для самопроверки

4.1 Охарактеризуйте основные классы неорганических соединений.

4.2 Охарактеризуйте химические свойства основных, кислотных и амфотерных оксидов.

4.3 Какие из перечисленных ниже оксидов способны взаимодействовать с кислотами : СаО, MgO, Fe₂O₃, Al₂O₃, Cr₂O₃, ZnO, N₂O, P₂O₅ , CO₂, SiO₂ ?

Составьте соответствующие уравнения реакций их взаимодействимя с серной кислотой.

4.4 Какие из перечисленных ниже оксидов взаимодействуют со щелочами: NiO, BaO, ZnO, BeO, SO₃, CrO₃, P₂O₅, SiO₂ ?

Составьте соответствующие уравнения реакций их взаимодействия с гидроксидом натрия.

4.5 Составьте уравнения реакций взаимодействия с водой следующих оксидов: P₂O₅, Na₂O,