Складні речовини. Основи. Луги
Речовина. Проста речовина
Речовина – вид матерії, що має за певних умов постійні властивості.
Речовини бувають:
· Прості – речовини, що складаються з атомів одного елементу( 
O₂, H₂);
· Складні – речовини, що складається з двох або більше різних хім. елементів(P₂O₅, H₂SiO₃)
Прості речовини поділяються на:
· Метали – клас простих хімічних елементів, що мають певні хімічні та фізичні властивості;
· Напівметали – клас простих хімічних елементів, які за своїми властивостями мають проміжне положення;
· Неметали – клас простих хімічних елементів, що не мають властивостей металів;
Властивості, за якими визначають приналежність елементу до металів:
1) Добре проводять електричний струм і тепло;
2) Непрозорі, але здатні відбивати світло (металічний блиск);
3) Пластичні, що дає можливість витягати їх у дроти;
4) Ковкі, що дозволяє надавати виробам потрібної форми.
5) При участі у хімічних реакціях є «донорами» електронів;
Також метали можуть поділятися:
· За використовуванням – на чорні (залізо, манган, хром), дорогоцінні (золото, срібло, платина), важкі (мідь, цинк, станум, плюмбум), рідкісні важкі (нікель, кадмій, вольфрам, молібден, манган, кобальт, ванадій, бісмут), легкі (алюміній, титан, магній), лужні (літій, калій, натрій), лужноземельні (калій, стронцій, барій) метали;
· За густиною – на легкі ( густина яких не перевищує 5 г/см³) та на важкі (густина яких більша 5 г/см³);
· За твердістю – на тверді та мʼякі;
· За температурою плавлення – на легкоплавкі та тугоплавкі;
· За забарвленням – на чорні (залізо, манган та їх сплави) та на кольорові;
Напівметали – B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po.
Неметали – С, N, O, P, S, Se.
Складні речовини. Оксиди
Складні речовини поділяються на:
Ø Оксиди – складні речовини, утворені двома елементами, один з яких є двохвалентнийОксиген;
Ø Основи – складна речовина, утворена атомами металу та гідроксильними групами (OH-);
Ø Кислоти – складні речовини, утворені атомами Водню (Н) та кислотними залишками;
Ø Солі – складні речовини, утворені атомами металу та кислотними залишками;
Оксиди бувають:
· Солетвірні;
· Несолетвірні;
До солетворних належать:
* Основні – оксиди, що відповідають основам.
Взаємодія основних оксидів:
1) Основний оксид + Сильна кислота Þ сіль + вода:
CuO + H₂SO₄ Þ CuSO₄ + H₂O;
2) Сильноосновний оксид + вода Þ основа:
СaO + H₂O Þ Ca(OH)₂;
3) Сильноосновний оксид + кислотний оксид Þ сіль + повітря:
2СaO + 4Mn₂O₇ Þ 2Ca(Mn₂O₇)₂ + O₂;
4) Основний оксид + водень Þ метал + вода (тільки якщо метал менш активніший, ніж Алюміній):
СuO + H₂ Þ Cu + H₂O;
5) Основний оксид + кислота Þ сіль + вода:
Fe₂O₃ + HCl Þ 2FeCl₃ + 3H₂O;
* Кислотні – оксиди, що відповідають кислотам.
Ознаки кислотних оксидів:
1) Кислотний оксид + основний оксид Þ сіль:
P₂O₅ + 3CaO Þ Ca₃(PO₄)₂;
2) Кислотний оксид + вода Þ кислота (деякі кислотні оксиди нерозчинні у воді, а тому з водою не реагують. Наприклад SiO₂ ) :
CO₂ + H₂O Þ H₂CO₃;
3) Кислотний оксид + основа Þ сіль + вода:
SO₂ + 2NaOH Þ Na₂SO₃ + H₂O;
Якщо кислотний оксид є кислотним залишком багатоосновної кислоти, можливе утворення кислих та середніх солей:
CO₂ + Ca(OH)₂ Þ CaCO₃¯ + H₂O;
CaCO₃ + H₂O + CO₂ Þ Ca(HCO₃)₂;
4) Нелеткий оксид + сіль Þ сіль + леткий оксид:
SiO₃ + 2NaNO₃ Þ Na₂SiO₃ + 2NO₃;
5) Кислотний залишок + оксигеновмісна кислота Þ кислотний залишок + оксигеновмісна кислота:
SO₄ +2HNO₃ Þ H₂SO₄ + 2NO₃;
* Амфотерні– оксиди, що при взаємодії з різними речовинами мають різні властивості:
1) При взаємодії з сильною кислотою або кислотним оксидом проявляють основні властивості:
Амфотерний оксид + сильна кислота Þ сіль + вода:
ZnO + HCl Þ ZnCl₂ + H₂O;
Амфотерний оксид + кислотний оксид Þ cіль + повітря:
2Al₂O₃ + 3ClO₄ Þ 4Al(ClO₄)₃ + 3O₂;
2) При взаємодії з сильною основою чи основним оксидом проявляють кислотні властивості:
Амфотерний оксид + сильна основа + вода Þ кислота у водному розчині :
BeO + 2KOH + H₂O Þ K₂[H₄BeO₄];
Амфотерний оксид + сильна основа Þ кислота + вода (при сплавленні):
Cr₂O₃ + 4KOH Þ 2KCrО₂ + 2H₂O;
Такими є BeO, Al₂O₃, Cr₂O₃, ZnO.
· Несолетвірні оксиди – оксиди, що не проявляють ні кислотних, ні основних, ні амфотерних властивостей та не утворюють сіль.
Такими є N₂O, NO, CO, SiO, SO, S₂O.
Способи отримання оксидів :
1) Взаємодія простих речовин ( за виключенням інертних газів, золота, платини) з повітрям:
2H₂ + O₂ Þ 2H₂O;
2Cu + O₂ Þ 2CuO;
2) Горіння бінарних сполук у повітрі:
CH₄ + 2O₂ Þ CO₂ + 2H₂O;
4FeS₂ + 11O₂ Þ 2Fe₂O₃ + 8SO₂;
3) Термічний розклад солей:
CaCO₃Þ CaO + CO₂;
4) Термічний розклад основ чи солей:
2Al(OH)₃ Þ Al₂O₃ + 3H₂O;
4HNO₃ Þ 4NO₂ + O₂ + H₂O;
5) Окислення нижчих оксидів у вищі та відновлення вищих у нижчі:
4FeO + O₂ Þ 2Fe₂O₃;
6) Взаємодія деяких металів з водою при високій температурі:
Zn + H₂O Þ ZnO + H₂ ;
7) Взаємодія оксигеновмісних солей з кислотними оксидами при горінні кокса (С) та с виділенням летучого оксиду :
Ca₃(PO₄)₂ + 3SiO₂ + 5C Þ 3CaSiO₃ + 2P + 5CO;
8) Взаємодія металів з кислотами – окислителями:
Ca + 4HNO₃ Þ Ca(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O;
9) При дії водовіднімаючих речовин на кислоти та солі:
2KClO₄ + H₂SO₄ Þ K₂SO₄ + Cl₂O₇ + H₂O;
10) Взаємодія солей чи слабких нестабільних кислот з більш сильним кислотами:
NaHCO₃ + HCl Þ NaCl + H₂O + CO₂;
Складні речовини. Основи. Луги
Основи– складна речовина, утворена атомами металу, чи амонію (NH₄-) та гідрогруппою(OH-).
Основи за розчинністю у воді поділяють на:
Ø Нерозчинні;
Ø Розчинні (луги);
Лугами є LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH, TlOH, NH₄OH, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂, Ra(OH)₂.
Нерозчинними основами є усі інші.
Також LiOH, NaOH, KOH, CsOH є їдкими лугами. Це тверді, білі речовини.
Сила основи зростає з збільшенням радіуса катіона. Найсильніші луги – CsOH, RaOH.
Основи взаємодіють з:
1. Кислотами. Розчинні: NaOH + HCl Þ NaCl + H₂O;
Нерозчинні: Fe(OH)₂ + 2HNO₃ Þ Fe(NO₃)₂ +2H₂O;
Реакція не йде, якщо і кислота, і основа слабкі.
1.1.У надлишку кислоти чи основи утворюються кислі чи основні солі відповідно:
NaOH + H₃PO₄ Þ NaH₂PO₄ + H₂O;
2. Кислотними оксидами. Розчинні: Ca(OH)₂ + CO₂ Þ CaCO₃ ¯ + H₂O;
3. Амфотерними оксидами. Розчинні: 2NaOH + ZnO Þ Na₂ZnO₂ + H₂O;
4. Розчинами солей. Розчинні: Ca(OH)₂ + 2KMnO₄ Þ 2KOH + Ca(MnO₄)₂;
Нерозчинні: 2Al(OH)₃ + 3Na₂SO₄ Þ 6NaOH + Al₂(SO₄)₃;
5. Амфотерними основами з утворенням гідрокомплексу.
Розчинні: Zn(OH)₂ + NaOH Þ Na₂[Zn(OH)₄]
6. Перехідними (амфотерними) металами.
Розчинні: Zn(OH)₂ + 2KOH Þ K₂ZnO₂+ H₂ (зпрощений запис)
Zn(OH)₂ + 2KOH+ 2H₂OÞ K₂[Zn(OH)₂] + H₂ (повний запис)
7. Також слабкі та нерозчинні основи при нагріванні розкладаються на оксид та воду:
Cu(OH)₂ Þ CuO + H₂O
CuOH, AgOH, AuOH розкладаються при кімнатній температурі.
Отримання основ:
1) Взаємодія сильного основного оксиду з водою:
CaO + H₂O Þ Ca(OH)₂
2) Слабкі основні оксиди з водою не реагують, тому їх основи отримують за допомогою додавання луга до розчину відповідних солей:
CuSO₄ + 2NaOH Þ Cu(OH)₂¯ + Na₂SO₄
3) Також луг можливо отримати при взаємодії лужного чи лужноземельного металу на воду:
Ca + 2H₂O Þ Ca(OH)₂ + H₂
4) Деякі основи можно отримати реакціями обміну:
Li₂SO₄ + Ba(OH)₂ + 2LiOH + BaSO₄
5) Основи деяких металів зустрічаються у природі у вигляді мінералів.
Кислоти
Кислоти – складні речовини, утворені атомами водню та кислотними залишками.
Кислоти за вмістом повітря поділяються на:
1) Оксигеновмістні. Утворюються приєднанням води до кислотних оксидів:
SO₃ + H₂O Þ H₂SO₄
2) Безоксигенові. H₂ + Cl₂ Þ 2HCl
Кислоти за кількістю атомів водню поділяються на:
1) Одноосновні – з одним атомом(HF, HClO₄).
2) Двохосновні – з двома атомами (H₂S, H₂CO₃)
3) Трьохосновні – з трьома (H₃PO₄, )
4) Багатоосновні – з чотирма та більше()
Поділяються також за розчинністю у воді:
1) Розчинні (HNO₃)
2) Нерозчинні (H₂SiO₃)
Також кислоти бувають:
§ Неорганічного походження (HI, H₃PO₄)
§ Органічного походження (CH₃COOH, HCOOH, HOOC(CH₃)COOH)
Хімічні властивості кислот:
1. Взаємодія з основними оксидами:
Кислота + основний оксид Þ сіль + вода:
2HNO₃ + CaO Þ Ca(NO₃)₂ + H₂O;
2. Взаємодія з амфотерними оксидами:
Кислота + амфотерний оксид Þ сіль + вода:
2HClO₄ + ZnO ÞZn(ClO₄)₂ + H₂O;
3. Взаємодія з розчинними основними гідроксидами (лугами):
Кислота + луг Þ сіль + вода (реакція нейтралізації):
H₂SO₄ + 2NaOH Þ Na₂SO₄ + 2H₂O;
4. Взаємодія з нерозчинними основами:
Розчинна кислота + нерозчинна основа Þ сіль + вода:
3HNO₃ + Fe(OH)₃ Þ Fe(NO₃)₃ + 3H₂O;
5. Взаємодія з солями:
Кислота + сіль Þ кислота + осадок (нерозчинна сіль):
H₂S + MgCl₂ Þ HCl +MgS¯;
6. Сильні кислоти витісняють більш слабкі з їх солей:
Сильна кислота + сіль з більш слабким кислотним залишком Þ сіль + кислота:
3HCl + K₃PO₄ Þ KCl + H₃PO₄;
7. Сильні метали витісняють водень з кислот (крім HNO₃ та концентрованої H₂SO₄ ):
Сильний метал + розчин кислоти Þ сіль + водень:
Mg + 2HCl Þ MgCl₂ + H₂;
7.1 HNO₃ та концентрована H₂SO₄ реагують інакше:
Сильний метал + кислота Þ сіль + газ + вода:
4Mg + 10HNO₃ Þ 4Mg(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O;
Mg + 2H₂SO₄ Þ MgSO₄ + SO₂ + 2H₂O;
Солі
Солі – складна речовина, утворена атомами металу (або аміну) та кислотними залишками.
Солі бувають:
Ø Середні (нормальні) – утворюються повним заміщенням атомів водню на метали(або амін).
Ø Кислі – утворюються частковим заміщенням атомів водню на атоми металу.
Ø Основні – якщо тільки частина гідроксильних груп () заміщена на кислотні залишки.
Способи отримання солей:
1) Взаємодія кислот з металами:
Середні: H₂SO₄ + Mg Þ MgSO₄ + H₂
Кислі: 2H₂SO₄ + Mg Þ Mg(HSO₄)₂ + H₂
Основні: H₂SO₄ + Mg Þ Mg(OH)₂SO₂
2) Взаємодія кислот з основними оксидами:
Середні: H₂SO₄ + MgO Þ MgSO₄ + H₂O
Кислі: 2H₂SO₄ + MgO Þ Mg(HSO₄)₂ + H₂O
3) Взаємодія кислот з амфотерними оксидами:
Середні: H₂SO₄ + ZnO Þ ZnSO₄ + H₂O
Кислі: 2H₂SO₄ + ZnO Þ Zn(HSO₄)₂ + H₂O
Основні: H₂SO₄ + ZnO Þ Zn(OH)₂SO₃
4) Взаємодія кислот з лугами:
Середні: 3NaOH + H₃PO₄ Þ Na₃PO₄ + 3H₂O
Кислі: NaOH + H₃PO₄ Þ NaH₂PO₄ + H₂O
Основні: NaOH + H₃PO₄ Þ NaHPO₄ + H₂O
5) Взаємодія кислотних оксидів з лугами:
Середні: Ca(OH)₂ + SO₃ Þ CaSO₄ + H₂O
Основні: Ca(OH)₂ + SO₃ Þ Ca(OH)₂SO₃
6) Взаємодія кислотних оксидів з основними оксидами:
Середні: CaO + SO₃ Þ CaSO₄
7) Взаємодія кислотних оксидів з амфотерними оксидами:
Середні: Al₂O₃ + SO₃ Þ Al₂(SO₃)₃
8) Взаємодія кислотних оксидів з амфотерними гідроксидами:
Середні: Zn(OH)₂ + SO₃ Þ ZnSO₄ + H₂O
Кислі: Zn(OH)₂ + 2SO₃ Þ Zn(HSO₄)₂
Основні: Zn(OH)₂ + SO₃ Þ Zn(OH)₂SO₃
9) Взаємодія солей з кислотами:
Середні: 2NaCl + H₂SO₄ Þ Na₂SO₄ + 2HCl
Кислі: NaCl + H₂SO₄ Þ NaHSO₄ + HCl
Основнi: NaCl + H₂SO₄ Þ NaOHSO₃ + HCl
10) Взаємодія солей з іншими солями:
Середні: Na₃PO₄ + KCl Þ NaCl¯ + K₃PO₄
Кислі: Na₂HPO₄ + KCl Þ NaCl¯ + K₂HPO₄
11) Взаємодія простих речовин:
Середні: 2Na + Cl₂ Þ 2NaCl
12) Взаємодія основ з неметалами(найчастіше з галогенами):
Середні: Ca(OH)₂ + Cl₂ Þ CaCl₂ + H₂O
13) Гідроліз солей:
Основні: ZnCl₂ + H₂O Þ ZnOHCl + 2HCl
Номенклатура складних речовин
Номенклатура оксидів.
Оксиди, у склади яких входять двохвалентний Оксиген та хімічний елемент з сталою валентністю, називають за таким принципом: оксид + назва хім. елементу, або навпаки. Наприклад, Al₂O₃ - оксид алюмінію, K₂O – оксид калію. Якщо елемент має змінну валентність, то між словами вказують валентність римською цифрою. Наприклад, - оксид(II)заліза, - оксид(III)заліза.
Якщо оксид має один атом оксисену, його також можуть називати монооксидом; якщо має два – диоксид, якщо три – триоксид чи . Наприклад, NO, NO₂, NO₃.
Також оксиди можуть бути названі історично, наприклад угарний газ(CO), вуглекислий газ(CO₂).
Оксиди з меншою степінню окислення (субоксиди) по старій системі можна називати недокиссю (CO, N₂O), а з більшою називають закиссю(Fe₂O₃).
Номенклатура основних гідроксидів.
Гідроксиди називають так само, як оксиди (гідроксид + назва хім. елементу). Якщо елемент має змінну валентність, то між словами вказують валентність римською цифрою. TlOH, Tl(OH)₃
Номенклатура кислот.
Неорганічні оксигеновмісні кислоти називають за принципом: власна назва кислоти + кислота
Власна назва кислоти утворюється додаванням до назви кислотоутворюючого елементу:
· Суфіксів -идна , -ідна (якщо кислота безоксигенова)(HCl , H₂S);
· Суфіксу -атна (якщо оксигеновмісна кислота існує у єдиній степені окислення);
· Префіксу пер- та суфіксу -атна (якщо кислота існує у чотирьох степенях окислення і стоїть у найвищій)(HClO₄, HBO₄)
· Суфіксу -атна (якщо кислота існує у чотирьох степенях окислення і стоїть у вищій, або існує у чотирьох і стоїть у найвищій)(HClO₃, HBrO₃, H₂SO₄);
· Суфіксів -ітна або -итна (якщо кислота існує у чотирьох степенях окислення і стоїть у нижчій, або існує у двох степенях окислення і стоїть у найнижчій)(HBrO₂, HClO₂, H₂SO₃)
· Префіксу гіпо- та суфіксу -атна (якщо кислота існує у чотирьох степенях окислення та стоїть у найнижчій)(HClO, HBrO);
· Префіксу орто- (якщо кислота існує у двох степенях окислення, але кількість гідроксильних груп у даній кислоті більший)(H₃PO₄, H₄SiO₄);
· Префіксу мета- (якщо кислот існує у двох степенях окислення, але зміст води у даній кислоті менший)(HPO₃, H₂SiO₃);
· Префіксів моно- , ди- , три-, тетра-, пента-, гекса, гепта-, окта, нона-, дека-, ундека-, додека- (якщо у кислоти якийсь елемент у кількості одного, двох, трьох, чотирьох, п,ятирьох, шести, семи, восьми, дев,яти, десяти, одинадцяти, дванадцяти відповідно);
Інколи деякі кислото утворюючі назви переплітаються.
Номенклатура солей
Назви солей утворюються таким чином: назва металу або металоподібних груп + власна назва кислотного залишку. Наприклад: KMnO₄ - калій перманганат, NaCl – натрій хлорид, Al₂(SO₄)₃ - алюміній сульфат. Якщо елемент має змінну валентність, то між словами вказують валентність римською цифрою. Наприклад Fe₃(PO₄)₂ - ферум(ІІ)ортофосфат, FePO₄ - ферум(ІІІ)ортофосфат.
Назви солей безкисневих кислот мають закінчення -ид або -ід.Наприклад, калій хлорид, кальцій сульфід.
Власна назва кислотного залишку утворюється відніманням від власної назви кислоти закінчення та додавання :
· Закінчень -ид, -ід ( якщо кислота – безкиснева);
· Префіксів моно- , ди- , три-, тетра-, пента-, гекса, гепта-, окта, нона-, дека-, ундека-, додека- (якщо у солі кислотний залишок у кількості одного, двох, трьох, чотирьох, п,ятирьох, шести, семи, восьми, дев,яти, десяти, одинадцяти, дванадцяти відповідно);
· Префікс гідро- (якщо у кислотному залишку присутній атом водню);
· Префікс дігідро- (якщо у кислотному залишку присутні два атоми водню);
· Слово гідроксид (якщо кислотний залишок має одну гідроксильну групу);
· Слово дігідроксид (якщо кислотний залишок має дві гідроксильні групи);
Також солі можуть бути названі історично, наприклад Na₂CO₃ - сода, AgNO₃ - ляпіс.