Тема 7. Основные классы неорганических соединений

Лекция 12

Вопросы

12.1 Основные классы неорганических соединений

12.2 Оксиды. Общая характеристика, номенклатура и классификация оксидов

12.3 Физические и химические свойства оксидов

12.4 Способы получения оксидов

12.5 Основания. Общая характеристика, номенклатура и классификация оснований

12.6 Физические и химические свойства оснований

7. Способы получения оснований

12.1 Основные классы неорганических соединений

Основными классами неорганических соединений являются оксиды, основания, кислоты и соли (таблица 12.1).

Таблица 12.1 – Основные классы неорганических соединений

Класс			Отдельные представители		Общая формула
Оксиды			K2O, BaO, Al2O3, CrO3, CO, CO2, P2O5, SO3		ЭmОn (m=1, 2)
Основания			NaOH, Cu(OH)2, Fe(OH)2, Fe(OH)3		Me(OH)n
Кислоты			HCl, HNO3, H2S, H2SO4, H3PO4		HmB
Соли	средние	KCl, Na2SO4, BaSO4, Al(NO3)3		MemB
	кислые	NaHCO3, Ca(HCO3)2, K2HPO4, KH2PO4, Ca(H2PO4)2		Mem (HxB)n
	основные	FeOHCl2, Fe(OH)2Cl, [Al(OH)2]2SO4		[Me(OH)x]mBn

Примечание – Э – элемент, Ме – металл, В – кислотный остаток

Основания и кислородсодержащие кислоты часто рассматриваются как гидраты оксидов и объединяются в единый класс гидроксидов, имеющих основный или кислотный характер.

2. Оксиды. Общая характеристика, номенклатура и классификация оксидов

Оксидами называют бинарные (состоящие из двух элементов) соединения, в которых один из элементов - кислород, причем атомы кислорода не связаны между собой и находятся в степени окисления -2.

Этим оксиды отличаются от пероксидов и других кислородных соединений, содержащих группировки из связанных между собой атомов кислорода, вследствие чего степень окисления кислорода в этих соединениях иная. Например, в пероксиде натрия Na₂О₂ она равна -1.

По международной номенклатуре название соединения любого элемента с кислородом (кроме фтора) состоит из слова оксид и названия этого элемента в родительном падеже; если элемент имеет переменную степень окисления, то она указывается после названия элемента римской цифрой в скобках.

Употребляются также названия оксидов, в которых вместо указания степени окисления элемента к слову оксид добавляют приставку, соответствующую греческому числительному, обозначающему число атомов кислорода в формуле оксида (моно-, ди-, три-, тетра-).

Для оксидов, как и для других неорганических соединений, часто употребляют исторически сложившиеся эмпирические названия, такие как СО - угарный газ, СаО - негашеная известь, SO₂ - сернистый газ. В итоге, например, СО₂ имеет следующие названия (в порядке, перечисленном выше): оксид углерода (IV), диоксид углерода, углекислый газ.

Оксиды делят на солеобразующие и несолеобразующие.

Солеобразующим оксидам, как видно из названия, соответствуют соли, которые образуются при взаимодействии этих оксидов с кислотами или щелочами.

Несолеобразующим оксидам (их называют также безразличными или индифферентными) соли не соответствуют: N₂O, NO, CO, SiO.

В свою очередь солеобразующие оксиды по составу и химическим свойствам делятся на основные, кислотные и амфотерные.

Основными называют оксиды, которые реагируют с кислотами, образуя соли. Основным оксидам соответствуют основания (гидроксиды), например:

основной оксид	основание
K2O	KOH
MgO	Mg(OH)2

Основными являются оксиды металлов в невысоких степенях окисления (+1 и +2).

Кислотными называют оксиды, которые реагируют со щелочами, образуя соли. Кислотным оксидам соответствуют кислоты, например:

кислотный оксид	кислота
СO2	H2CO3
P2O5	HPO3, H3PO4, H4P2O7
SO3	H2SO4

Кислотными являются все солеобразующие оксиды неметаллов, а также оксиды металлов в высоких степенях окисления (+5, +6, +7, +8).

Амфотерные оксиды обладают свойствами как основных, так и кислотных оксидов: они реагируют и с кислотами, и с основаниями, образуя соли. Амфотерным оксидам соответствуют амфотерные основания. Амфотерными являются оксиды металлов в средних степенях окисления, чаще всего +3 и +4.

Следует отметить, что приведенные выше границы между основными, амфотерными и кислотными оксидами металлов приблизительны. Например: оксид цинка (II) ZnO - амфотерный оксид, оксид скандия (III) Sc₂О₃ - основный оксид.

Если металл проявляет разные степени окисления и образует несколько оксидов, то чем выше степень окисления металла, тем более кислотный характер будет носить этот оксид. Так, МnО - основный оксид, МnO₂ - амфотерный, а Mn₂O₇ - кислотный оксид.

2. Физические и химические свойства оксидов

Основные оксиды - твердые тугоплавкие вещества. Химическая связь в таких оксидах близка к ионной.

Кислотные оксиды могут быть при обычных условиях газообразными веществами (СО₂, SO₂), жидкостями (С1₂O₇, Mn₂O₇) и твердыми веществами (N₂O₅, Р₂O₅). Твердые кислотные оксиды являются относительно легкоплавкими и летучими веществами. Это связано с тем, что типичные кислотные оксиды в твердом состоянии имеют молекулярную структуру. Кислотные оксиды, имеющие атомную кристаллическую решетку (SiО₂, B₂O₃), относительно тугоплавки и нелетучи.

Химические свойства оксидов