КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Классификация неорганических веществ

Все вещества делятся на простые (элементарные) и сложные. Простые вещества состоят из одного элемента, в состав сложных входит два или более элементов. Простые вещества, в свою очередь, разделяются на металлы и неметаллы.

Металлы отличаются характерным «металлическим» блеском, ковкостью, тягучестью, могут прокатываться в листы или вытягиваться в проволоку, обладают хорошей теплопроводностью и электрической проводимостью. При комнатной температуре все металлы (кроме ртути) находятся в твердом состоянии.

Неметаллы не обладают характерным для металлов блеском, хрупки, очень плохо проводят теплоту и электричество. Некоторые из них при обычных условиях газообразны.

Сложные вещества делят на органические, неорганические и элементоорганические. Неорганическая химия охватывает химию всех элементов периодической системы. Свойства органических соединений существенно отличаются от свойств неорганических, а элементоорганические соединения, с учетом их специфики, занимают промежуточное положение.

Неорганические вещества разделяются на классы либо по составу (двухэлементные, или бинарные, соединения и многоэлементные соединения; кислородсодержащие, азотсодержащие и т.п.), либо по химическим свойствам, т.е. по функциям (кислотно-основным, окислительно-восстановительным и т.д.), которые эти вещества осуществляют в химических реакциях, - по их функциональным признакам.

Бинарные соединения

К важнейшим бинарным соединениям относятся любые соединения только двух различных элементов.

Например:

  • бинарными соединениями азота и кислорода являются: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5;
  • бинарные соединения меди и серы: Cu2S, CuS, CuS2.

В формулах бинарных соединений металлы всегда предшествуют неметаллам: SnCl2, Al3N. Если бинарное соединение образовано двумя неметаллами, то на первом месте ставится символ того элемента, который располагается левее в следующей последовательности:

В, Si, С, As, Р, Н, Те, Se, S, I, Вr, Cl, N, О, F

Например: СВr4, Н20, SF6.

Если бинарное соединение состоит из двух металлов, то первым указывается металл, располагающийся в большом периоде раньше (от начала периода). Если оба металла находятся в одной группе, то первым указывается элемент с большим порядковым номером.

Например: CuZn, АuСu3.

Бинарные соединения подразделяются на классы в зависимости от типа неметалла, а остальные бинарные соединения относят к соединениям между металлами - интерметаллидам.


Классы бинарных соединений в зависимости от типа неметалла
Класс Неметалл Пример формулы соединения Название
    Галогениды F, Cl, Вr, I KCl хлорид калия
    Оксиды О FeO оксид железа (II)
    Халькогениды S, Se, Те ZnS сульфид цинка
    Пниктогениды N, Р, As Li3N нитрид лития
    Гидриды Н CaH2 гидрид кальция
    Карбиды С SiC карбид кремния
    Силициды Si FeSi силицид железа
    Бориды В Mg3B2 борид магния

Названия бинарных соединений образуются из латинского корня названия неметалла с окончанием «ид» и русского названия менее электроотрицательного элемента в родительном падеже. Если менее электроотрицательный элемент может находиться в разных окислительных состояниях, то после его названия в скобках указывают римскими цифрами его степень окисления.

Например: Сu2О - оксид меди (I), СuО - оксид меди (II), СО - оксид углерода (II), СО2 - оксид углерода (IV), SF6 - фторид серы (VI).

Можно также вместо степени окисления указывать с помощью греческих числительных приставок (моно-, ди-, три-, тетра-, пента-, гекса- и т. д.) стехиометрический состав соединения.

Например: СО - монооксид углерода (приставку «моно» часто опускают), СО2 - диоксид углерода, SF6 - гексафторид серы, Fe304 - тетраоксид трижелеза.

Для отдельных бинарных соединений сохраняют традиционные названия: Н2О - вода, NH3 - аммиак, РН3 - фосфин.

Из бинарных соединений наиболее известны оксиды. По функциональным признакам оксиды подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие (безразличные). Солеобразующие оксиды, в свою очередь, подразделяются на основные, кислотные и амфотерные.

Основными называются оксиды, взаимодействующие с кислотами (или с кислотными оксидами) с образованием солей. Присоединяя (непосредственно или косвенно) воду, основные оксиды образуют основания.

Например: оксид кальция СаО реагирует с водой, образуя гидроксид кальция Са(ОН)2:

СаО + Н20 = Са(ОН)2

Оксид магния MgO - тоже основной оксид. Он малорастворим в воде, но ему соответствует основание - гидроксид магния Mg(OH)2, который можно получить из MgO косвенным путем.

Кислотными называются оксиды, взаимодействующие с основаниями (или с основными оксидами) с образованием солей. Присоединяя (непосредственно или косвенно) воду, кислотные оксиды образуют кислоты.

Например: триоксид серы SO3 взаимодействует с водой, образуя серную кислоту H2SO4:

SO3 + H2O = H2SO4

Диоксид кремния SiO2 - тоже кислотный оксид. Хотя он не взаимодействует с водой, ему соответствует кремниевая кислота Н2SiO3, которую можно получить из SiO2 косвенным путем.

Один из способов получения кислотных оксидов - отнятие воды от соответствующих кислот. Поэтому кислотные оксиды иногда называют ангидридами кислот.

Амфотерными называются оксиды, образующие соли при взаимодействии как с кислотами, так и с основаниями. К таким оксидам относятся, например, Al2O3, ZnO, РbO2, Сr2O3.

Несолеобразующие оксиды, как видно из их названия, не способны взаимодействовать с кислотами или основаниями с образованием солей. К ним относятся N2O, NO и некоторые другие оксиды.

Существуют вещества - соединения элементов с кислородом, которые, относясь по составу к классу оксидов, по строению и свойствам относятся к классу солей. К таким веществам принадлежат, в частности, пероксиды металлов, например, пероксид бария ВаO2. По своей природе пероксиды представляют собой соли очень слабой кислоты - пероксида (перекиси) водорода Н2О2. К солеобразным соединениям относятся и такие вещества, как Рb2O3 и Рb3O4.

Многоэлементные соединения

Среди многоэлементных соединений важную группу составляют гидроксиды - вещества, содержащие гидроксогруппы ОН. Некоторые из них (основные гидроксиды) проявляют свойства оснований - NaOH, Ва(ОН)2 и т.п.; другие (кислотные гидроксиды) проявляют свойства кислот - HNO3, Н3РO4 и другие; существуют и амфотерные гидроксиды, способные в зависимости от условий проявлять как основные, так и кислотные свойства - Zn(OH)2, Аl(OН)3 и т. п. Кислотные гидроксиды называются по правилам, установленным для кислот. Названия основных гидроксидов составляются из слова «гидроксид» и русского названия элемента в родительном падеже с указанием, если необходимо, степени окисления элемента (римскими цифрами в скобках).

Например: LiOH - гидроксид лития, Fe(OH)2 - гидроксид железа (II).

Растворимые основные гидроксиды называются щелочами. Важнейшие щелочи - гидроксид натрия NaOH, гидроксид калия КОН, гидроксид кальция Са(ОН)2.

Классификация по функциональным признакам

К важнейшим классам неорганических соединений, выделяемым по функциональным признакам, относятся кислоты, основания и соли.

Кислотами с позиций теории электролитической диссоциации называются вещества, диссоциирующие в растворах с образованием ионов водорода. С точки зрения протонной теории кислот и оснований к кислотам относятся вещества, способные отдавать ион водорода, т.е. быть донорами протонов. Наиболее характерное химическое свойство кислот - их способность реагировать с основаниями (а также с основными и амфотерными оксидами) с образованием солей.

Например:

H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2Н2O;
2HNO3 + FeO = Fe(NO3)2 + H2O;
2HCl + ZnO = ZnCl2 + H2O

Кислоты классифицируют по их силе, по основности и по наличию или отсутствию кислорода в составе кислоты. По силе кислоты делятся на сильные и слабые. Важнейшие сильные кислоты - азотная HNO3, серная H2SO4 и соляная НС1. По наличию кислорода различают кислородсодержащие кислоты (HNO3, Н3РO4 ит. п.) и бескислородные кислоты (НС1, H2S, HCN и т.п.).

По основности, т.е. по числу атомов водорода в молекуле кислоты, способных замещаться атомами металла с образованием соли, кислоты подразделяют на одноосновные (например, НС1, HNO3), двухосновные (H2S, H2SO4), трехосновные (Н3РO4) и т.д.

Названия бескислородных кислот составляют, добавляя к корню русского названия кислотообразующего элемента (или к названию группы атомов, например CN - циан) суффикс «о» и окончание «водород»: НС1 - хлороводород, H2Se - селеноводород, HCN - циановодород.

Названия кислородсодержащих кислот также образуются от русского названия соответствующего элемента с добавлением слова «кислота». При этом название кислоты, в которой элемент находится в высшей степени окисления, оканчивается на «ная» или «овая».

Например: H2SO4 - серная кислота, НСlO4 - хлорная кислота, H3AsO4 - мышьяковая кислота. С понижением степени окисления кислотообразующего элемента окончания изменяются в следующей последовательности:

  • «оватая» (НСlO3 - хлорноватая кислота);
  • «истая» (HClO2 - хлористая кислота);
  • «оватистая» (НOС1 - хлорноватистая кислота).

Если элемент образует кислоты, находясь только в двух степенях окисления, то название кислоты, отвечающее низшей степени окисления элемента, получает окончание «истая» (HNO3 - азотная кислота, HNO2 - азотистая кислота).

Одному и тому же кислотному оксиду (например, Р2О5) могут соответствовать несколько кислот, содержащих по одному атому данного элемента в молекуле (например, НРО3 и Н3РО4). В подобных случаях к названию кислоты, содержащей наименьшее число атомов кислорода, добавляется приставка «мета», а к названию кислоты, содержащей наибольшее число атомов кислорода - приставка «орто» (НРО3 - метафосфорная кислота, Н3РО4 - ортофосфорная кислота). Если же молекула кислоты содержит несколько атомов кислотообразующего элемента, то название кислоты снабжается соответствующей греческой числительной приставкой.

Например: Н4Р2О7 - дифосфорная кислота, Н2В4О7 - тетраборная кислота.

Некоторые кислоты содержат в своем составе группировку атомов -О-О-. Такие кислоты рассматриваются как производные пероксида водорода и называются пероксокислотами (старое название - надкислоты). Названия подобных кислот снабжаются приставкой «пероксо» и, если необходимо, греческой числительной приставкой, указывающей число атомов кислотообразующего элемента в молекуле кислоты.

Например: H2SO5 - пероксосерная кислота, H2S2O8 - пероксодисерная кислота.

Основаниями с позиций теории электролитической диссоциации являются вещества, диссоциирующие в растворах с образованием гидроксид-ионов, т.е. основные гидроксиды.

Наиболее характерное химическое свойство оснований - их способность взаимодействовать с кислотами (а также с кислотными и амфотерными оксидами) с образованием солей, например:

КОН + НС1 = КС1 + Н2О
Са(ОН)2 + СO2 = СаСО3 + Н2O
2NaOH + ZnO = Na2ZnO2 + Н2O

С позиций протонной теории кислот и оснований к основаниям относятся вещества, способные присоединять ионы водорода, т.е. быть акцепторами протонов. С этой точки зрения к основаниям относится, например, аммиак, который, присоединяя протон, образует аммоний-ион NH4+. Подобно основным гидроксидам аммиак взаимодействует с кислотами, образуя соли, например:

2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4

В зависимости от числа протонов, которые может присоединить основание, различают однокислотные основания (LiOH, КОН, NH3 и т.п.), дикислотные [Ва(ОН)2, Fe(OH)2] и т.д. По силе основания делятся на сильные и слабые; к сильным основаниям относятся все щелочи.

К солям относятся вещества, диссоциирующие в растворах с образованием положительно заряженных ионов, отличных от ионов водорода, и отрицательно заряженных ионов, отличных от гидроксид-ионов. Соли можно рассматривать как продукты замещения атомов водорода в кислоте атомами металлов (или группами атомов, например, группа атомов NH4) или как продукты замещения гидроксогрупп в основном гидроксиде кислотными остатками. При полном замещении получаются средние (или нормальные) соли. При неполном замещении водорода кислоты получаются кислые соли, при неполном замещении гидроксогрупп основания - основные соли. Кислые соли могут быть образованы только кислотами, основность которых равна двум или больше, а основные соли - гидроксидами, содержащими не менее двух гидроксогрупп. Примеры образования солей:

Са(ОН)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2Н2O

CaSO4 (сульфат кальция) - нормальная соль.

КОН + H2SO4 - KHSO4 + Н2O

KHSO4 (гидросульфат калия) - кислая соль.

Mg(OH)2 + НС1 = Mg(OH)Cl + Н2O

Mg(OH)Cl (хлорид гидроксомагния) - основная соль.

Соли, образованные двумя металлами и одной кислотой, называются двойными солями; соли, образованные одним металлом и двумя кислотами, - смешанными солями. Примером двойной соли может служить сульфат калия-алюминия (алюмокалиевые квасцы) KA1(SO4)2·12H2O. К смешанным солям относится, например, хлорид-гипохлорит кальция СаСl(ОСl) (или СаОСl2) - кальциевая соль соляной (НС1) и хлорноватистой (НОС1) кислот.


КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Яндекс.Метрика Copyright _copy 2014. SARybin.
Подписаться на обновление.