Основные классы неорганических соединений: кислоты и соли
Цель работы: изучить классификацию, номенклатуру, получение и химические свойства кислот и солей.
Оборудование и реактивы: спиртовка, штатив с бюреткой, держатель для пробирок, пинцет, шпатели, фильтровальная бумага, пробирки, колбочка на 50 мл, пипетки, стеклянная трубочка, фарфоровая чашка, индикаторы: фенолфталеин и метиловый оранжевый, дистиллированная вода, ,кристаллический ацетат натрия, металлические натрий и цинк, 0,5н. растворы CuSO4, Al2(SO4)3, CoCl2, FeCl3, Na2SO4, NaCl, Pb(NO3)2 или Pb(CH3COO)2, 2н. растворы NaOH, H2SO4, HCl, 30% раствор NaOH, 10% раствор NH4OH, известковая вода.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ
Кислоты – это сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. Кислоты – это электролиты, которые в водных растворах или расплавах диссоциируют на ионы водорода и ионы кислотного остатка. Кислоты – это вещества способные в растворе отщеплять ион водорода.
Выделяют кислородсодержащие кислоты (кислотные гидроксиды), бескислородные кислоты, летучие и нелетучие, одноосновные, двухосновные и трехосновные, сильные и слабые.
Кислородсодержащие кислоты имеют общую формулу HxAyOz, где AyOzх-– кислотный остаток, А – кислотообразующий элемент. В номенклатуре кислородсодержащих кислот используются как тривиальные, так и систематические названия. Последние полностью отражают состав соединения и даются по правилам составления названий комплексных соединений. Систематические названия рекомендуется давать лишь малораспространенным кислотам, образованным элементами с переменной степенью окисления. Например, H6TeO6 – гексаоксотеллурат (VI) водорода. В традиционных названиях для обозначения степени окисления элемента А применяют суффиксы:
Высшая или любая единственная степень окисления | -н-, -ов-, -ев- |
Промежуточная степень окисления = +5, +6 | -новат- |
Промежуточная степень окисления = +3, +4 | -(ов) ист- |
Низшая степень окисления = +1 | -новатист- |
Примеры: HCIO4 – хлорная кислота; HCIO3 – хлорноватая кислота;
HCIO2 – хлористая кислота; HCIO – хлорноватистая кислота;
При взаимодействии между собой гидроксидов и оксидов, с различными кислотно-основными свойствами, образуются соли. Соли по составу подразделяются на простые, двойные, смешанные и комплексные.
Двойные соли образованы двумя различными катионами и одним анионом. Например, NaAl(SO4)2 – сульфат алюминия-натия.
Смешанные соли образованы несколькими различными анионами (кислотными остатками) и одним катионом. Например, CaCl(ClO) – хлорид-гипохлорит кальция или хлорная известь.
Комплексные соли содержат в своем составе сложные комплексные ионы, которые в химических реакциях, процессах растворения, в структуре кристалла ведут себя как самостоятельные единицы. Например, K4[Fe(CN)6] - гексацианоферрат (II) калия диссоциирует в воде на ионы в соответствии с уравнением:
K4[Fe(CN)6] 4 K+ + [Fe(CN)6] 4-.
Комплексный анион практически не диссоциирует в водном растворе, поэтому Fe2+ не обнаруживается качественными реакциями.
Простые соли по характеру замещения подразделяются на средние (нормальные), кислые и основные.
Средние соли, например, CuSO4, Na2CO3 и другие, являются продуктами полного замещения ионов водорода в кислоте на другие катионы или продуктами полного замещения гидроксильных групп в основании на кислотные остатки.
Кислые соли можно рассматривать как продукты неполного замещения ионов водорода в двух- или более основной кислоте на другие катионы. Кислые соли получаются при взаимодействии кислоты или кислотного оксида с недостатком основания, либо взаимодействием средней соли с кислотой или кислотным оксидом:
H2SO4 + КOH → КHSO4 + H2O;
CO2 + NaOH → NaHCO3;
Вa3(PO4)2 + H3PO4→ 3 ВaHPO4;
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2.
Так как в анионе кислой соли содержится подвижный водород, то она частично сохраняет свойства кислоты и может вступать в реакцию нейтрализации с основаниями:
NaHSO4 + KOH = NaKSO4 + H2O.
Основные соли можно рассматривать как продукты неполного замещения ОН – групп в многокислотных основаниях на кислотные остатки. Эти соли получаются при взаимодействии основания с недостатком кислоты или средней соли:
Ва(OH)2 + HCl = ВаOHCl + H2O;
CoCl2 + КOH = CoOHCl¯ +КCl.
Так как в состав основных солей входят гидроксильные группы, то они могут взаимодействовать с кислотами с образованием средних солей. Таким образом, основные соли частично сохраняют свойства оснований:
MgOHCl + HCl = MgCl2 + H2O
Систематические названия солей связаны с систематическими названиями соответствующих кислот. Традиционные названия солей кислородсодержащих кислот составляются из названия аниона в именительном падеже и катиона в родительном падеже. Название аниона включает корень русского или латинского названия кислотообразующего элемента с добавлением суффикса, соответствующего степени окисления элемента. При этом возможны следующие случаи:
- если кислотообразующий элемент имеет только одну степень окисления, то добавляется суффикс –ат: Na2CO3 – карбонат натрия;
- если кислотообразующий элемент имеет две степени окисления, то при высшей из них к корню добавляется суффикс –ат, а при низшей – -ит : CaSO4 – сульфат кальция, Na2SO3 – cульфит натрия;
- если имеются анионы, отвечающие четырем степеням окисления кислотообразующего элемента, то для высшей степени окисления используется приставка пер- и суффикс -ат (КCl+7O4 – перхлорат калия),
- затем суффикс –ат (KCl+5O3 – хлорат калия), суффикс –ит (KCl+3O2 – хлорит калия) и для наименьшей степени окисления – приставка гипо- и суффикс –ит (KCl+1O - гипохлорит калия).
В названиях анионов солей бескислородных кислот используется суффикс –ид (K2S - сульфид калия).
При построении традиционных названий кислых солей к названию аниона средней соли добавляется приставка гидро- и числовая греческая приставка, если число атомов водорода в анионе больше одного (Ca(H2PO4)2 – дигидрофосфат кальция, Ca(HCO3)2 – гидрокарбонат кальция).
Традиционные названия основных солей формируются при помощи приставки гидроксо- и при необходимости соответствующей числительной приставки ((CuOH)2CO3 – карбонат гидроксомеди (II)).