2. Классы химических соединений

Важнейшими классами неорганических соединений являются оксиды, кислоты, основания, соли. Зная особенности классов соединений, можно охарактеризовать свойства отдельных их представителей.

2.1. Оксиды

Оксидами называются сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых – кислород. Почти все химические элементы образуют оксиды.

По химическим свойствам оксиды делятся на три группы: основные, кислотные и амфотерные.

Основные оксиды. Основные оксиды – это такие оксиды, которым соответствуют основания. Например, Na₂O, CaO, FeO, NiO – основные оксиды, так как им соответствуют основания NaOH, Ca(OH)₂, Fe(OH)₂, Ni(OH)₂.

Основные оксиды щелочных и щелочноземельных металлов при взаимодействии с водой образуют основания. Например:

Na₂O + H₂O = 2NaOH;

CaO + H₂O = Ca(OH)₂.

Другие основные оксиды непосредственно с водой не взаимодействуют, а соответствующие им основания получаются из солей. Например:

NiSO₄ + 2NaOH = Ni(OH)₂↓ + Na₂SO₄.

Основные оксиды образуют только металлы.

Кислотные оксиды. Кислотными оксидами (или ангидридами кислот) называются такие оксиды, которым соответствуют кислоты. Например, CO₂, P₂O₅, SO₂, SO₃ – кислотные оксиды, так как им соответствуют кислоты H₂CO₃, H₃PO₄, H₂SO₃, H₂SO₄.

Большинство кислотных оксидов при взаимодействии с водой образуют кислоты. Например:

SO₃↑ + H₂O = H₂SO₄.

Некоторые кислотные оксиды с водой не взаимодействуют. Однако сами они могут быть получены из соответствующей кислоты. Например:

H₂SiO₃↓ = SiO₂↓ + H₂O.

Кислотные оксиды образуют неметаллы и некоторые металлы, проявляющие высокую степень окисления (например, оксиду Mn₂O₇ отвечает марганцовая кислота HMnO₄).

Амфотерные оксиды. Амфотерными называются такие оксиды, которые в зависимости от условий проявляют основные или кислотные свойства, т.е. обладают двойственными свойствами. К ним относятся некоторые оксиды металлов: ZnO, Al₂O₃, Cr₂O₃ и др.

Амфотерные оксиды с водой непосредственно не соединяются, но они реагируют и с кислотами, и с основаниями. Например:

ZnO↓ + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O;

ZnO↓ + 2NaOH + H₂O = Na₂[Zn(OH)₄].

При сплавлении Al₂O₃ со щелочами или карбонатами щелочных металлов образуются метаалюминаты (безводные алюминаты):

Al₂O₃ + 2NaOH = 2NaAlO₂ + H₂O;

Al₂O₃ + Na₂CO₃ = 2NaAlO₂ + CO₂.

Основные, кислотные и амфотерные оксиды называются солеобразующими, так как они обладают способностью образовывать соли (при взаимодействии с кислотами или основаниями).

Имеется небольшая группа оксидов, которые не проявляют ни основных, ни кислотных свойств, т.е. не образуют солей. Такие оксиды называются безразличными или индифферентными. К ним, например, относится оксид углерода (II) CO, оксид азота (I) N₂O, оксид азота (II) NO и оксид кремния (II) SiO.

Получение оксидов. Среди разных способов получения оксидов выделим три главных.

1. Непосредственное соединение простого вещества с кислородом (при различных условиях). Например:

С + О₂ = СО₂.

2. Горение сложных веществ. Например:

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О.

3. Разложение при нагревании кислородных соединений: карбонатов, нитратов, гидроксидов. Например:

CaCO₃ = CaO + CO₂;

2Cu(NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂ + O₂;

2Fe(OH)₃ = Fe₂O₃ + 3H₂O.

Химические свойства. Важнейшие химические свойства оксидов связаны с их отношением к кислотам и основаниям.

Основные оксиды взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду. Например:

FeO↓ + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂O.

Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями, образуя также соль и воду. Например:

SO₃↑ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O.

Взаимодействие основных и кислотных оксидов приводит к образованию солей. Например:

CaO + CO₂ = CaCO₃.

Особую группу кислородных соединений элементов составляют пероксиды. Обычно их рассматривают как соли пероксида водорода Н₂О₂, который проявляет слабые кислотные свойства. У пероксидов атомы кислорода химически связаны не только с атомами других элементов, но и между собой (образуют так называемую пероксидную группу –О–О–). Например, пероксид натрия Na₂O₂ (пероксо- – название группы –О–О–).