Основные классы неорганических соединений

Неорганические соединения по составу делятся на гомо- и гетеросоединения. Гомосоединения – это вещества, состоящие из атомов одного элемента. Они подразделяются на металлы и неметаллы. Гетеросоединения, или сложные вещества, состоят из атомов двух или более элементов. Они делятся на классы: оксиды, основания, кислоты, соли.

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

Оксидами называются бинарные соединения, в которых один из элементов – кислород со степенью окисления –2. Например: , .

Название оксидасостоит из слова «оксид» и названия элемента в родительном падеже. Переменная степень окисления указывается в скобках:

Fe₂O₃ – оксид железа (III);

FeO – оксид железа (II);

SО₂ – оксид серы (IV).

Оксиды делятся:

– на несолеобразующие или безразличные (N₂O, NO, CO, SiO);

– солеобразующие: а) основные; б) амфотерные; в) кислотные.

Основные оксиды – это оксидыметаллов со степенью окисления металла +1, +2. Исключение составляют оксиды BeO, ZnO, SnO, PbO, являющиеся амфотерными. Основным оксидам отвечают гидроксиды – основания. Например:

Основной оксид Na O Ca+2O

Основание Na+1OH Ca+2(OH)2

Амфотерные оксиды – оксиды металлов со степенью окисления металла +3, +4 и BeO, ZnO, SnO, PbO со степенью окисления +2.

Амфотерным оксидам отвечают гидроксиды, проявляющие как свойства кислот, так и свойства оснований. Например:

Амфотерный оксид Be+2O Cr O3

Основание Be+2(OH)2 Cr+3(OH)3

Кислота H2Be+2O2 HCr+3O2

Кислотные оксиды – оксиды неметаллов с любой степенью окисления и оксиды металлов с высокими степенями окисления (выше +4).

Кислотным оксидам отвечают гидроксиды – кислоты. Например:

Кислотный оксид	Кислота

Чтобы правильно написать формулу кислоты, соответствующую данному оксиду, к оксиду добавляем H₂O и подсчитываем число атомов каждого элемента:

Химические свойства:

1. Основные оксиды (только оксиды щелочных и щелочноземельных металлов) при взаимодействии с водой дают основания – щелочи:

Na₂О + H₂O = 2NaОН

BаО + H₂O = Bа(ОН)₂

Кислотные оксиды (кроме SiO₂ и некоторых других) при взаимодействии с водой образуют кислоты:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

N₂O₃ + H₂O = 2HNO₂

Амфотерные оксиды с водой не взаимодействуют.

2. Основные и амфотерные оксиды реагируют с кислотами, образуя соль и воду:

MgO_(осн) + 2HCl = MgCl₂ + H₂O

Cr₂O_3(амф) + 6HCl = 2CrCl₃ + 3H₂O

3. Кислотные и амфотерные оксиды взаимодействуют с основаниями (амфотерные только со щелочами), образуя соль и воду:

SO_2(кисл) + 2KOH = K₂SO₃ + H₂O

Al₂O_3(амф) + 2NaOH 2NaAlO₂ + H₂O

4. Основные оксиды реагируют с кислотными, образуя соли:

BаО_(осн) + SO_3(кисл) = BaSO₄

СаО_(осн) + Cl₂O_7(кисл) Ca(ClO₄)₂

Получение:

1. Окисление простых и сложных веществ кислородом:

2Mg + O₂ = 2MgO

2ZnS + 3O₂ = 2ZnO + 2SO₂

2. Разложение кислородсодержащих солей, оснований, кислот при нагревании:

СаСО₃ СаО + СО₂

Cu(OH)₂ CuO + H₂O

2H₃PO₄ P₂O₅ + 3H₂O

Основаниями называются вещества, образующие при диссоциации анионы одного вида, анионы гидроксила (ОН^–).

Основания делятся:

– на хорошо растворимые в воде щелочи (гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов: NaOH, Ba(OH)₂ и др.)и малорастворимые в воде основания (Fe(OH)₂, Cu(OH)₂ и др.);

– oднокислотные (LiOH, NH₄OH) и многокислотные (Mg(OH)₂, Sc(OH)₃).

Кислотность оснований определяют по числу гидроксогрупп, связанных с металлом.

Название основания образуется из слова «гидроксид» и названия металла в родительном падеже, причем для металла с переменной степенью окисления указывается степень окисления. Например, KOH – гидроксид калия, но Fe(OH)₂ – гидроксид железа (II).

Химические свойства:

1. Основания взаимодействуют с кислотами (реакция нейтрализации):

2LiOH + H₂SO₄ = Li₂SO₄ + 2H₂O

Fe(OH)₂ + 2HCl = FeCl₂ + 2H₂O

2. Основания реагируют с кислотными оксидами:

Ba(OH)₂ + N₂O₃ = Ba(NO₂)₂ + H₂O

2NaOH + SiO₂ = Na₂SiO₃ + H₂O

3. Щелочи взаимодействуют с растворами солей, если в результате реакции выпадает осадок:

FeCl₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃¯ + 3NaCl

Ca(OH)₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃¯ + 2NaOH

4. Основания (щелочи) реагируют с неметаллами:

Cl₂ + 2KOH = KCl + KСlO + H₂O

3S + 6NaOH = 2Na₂S + Na₂SO₃ + 3H₂O

5. Основания (щелочи) взаимодействуют с металлами, оксиды и гидроксиды которых амфотерны:

Zn + 2KOH + 2H₂O = K₂[Zn(OH)₄] + H₂

Получение:

1. Нерастворимые основания получают при взаимодействии растворов солей и щелочей:

FeCl₃ + 3NaOH ® Fe(OH)₃¯ + 3NaCl

2. Щелочи получают:

а) преимущественно электролизом водных растворов солей:

2NaCl + 2H₂O 2NaOH + H₂ + Cl₂

б) путем взаимодействия металлов с водой:

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂

в) при взаимодействии оксидов с водой:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

Кислотами называются вещества, образующие при диссоциации катионы одного вида, катионы водорода (H⁺).

Кислоты делятся:

– на бескислородные (HCl, H₂S) и кислородсодержащие (HNO₃, H₂SO₄);

– одноосновные (HNO₃, HClO₄) и многоосновные (H₂SO₃, H₃PO₄).

Основность кислоты определяют по числу атомов водорода в кислоте, способных замещаться на атомы металла.

Название кислородсодержащей кислоты дают по названию образующего ее элемента. Если данный элемент образует несколько кислот, в которых проявляет разные степени окисления, то в названиях этих кислот используют разные суффиксы. Названия кислот, соответствующих высшей степени окисления элемента, содержат суффикс
«-н» или «-ов»: HNО₃ – азотная, H₃AsO₄ – мышьяковая. В названии кислот, в которых элемент имеет меньшую степень окисления, добавляют суффикс «-ист»: HNО₂ – азотистая, H₃AsO₃ – мышьяковистая.

Название бескислородной кислотыдают по названию образующего ее элемента с добавлением слова «водородная»: HF – фтороводородная кислота, H₂S – сероводородная кислота.

Химические свойства:

1. Кислоты взаимодействуют с основаниями (нейтрализация):

2HClO₄ + Са(OH)₂ = Ca(ClO₄)₂ + 2H₂O

H₃PO₄ + 3KOH = K₃PO₄ + 3H₂O

2. Кислоты реагируют с основными и амфотерными оксидами:

H₂SO₄ + MgO = MgSO₄ + H₂O

2HNO₃ + BeO = Be(NO₃)₂ + H₂O

3. Кислоты взаимодействуют с солями, если в результате реакции образуется осадок, газ или более слабая кислота:

H₃PO₄ + 3AgNO₃ = Ag₃PO₄¯ + 3HNO₃

2HCl + FeS = FeCl₂ + H₂S­

NaNO₂ + HCl = NaCl + HNO₂

Более сильная и менее летучая кислота вытесняет слабые, малорастворимые и более летучие кислоты из их солей. Сила кислот уменьшается в следующем ряду:

H₂SO₄, ,H₂SO₃, Н₂СО₃, H₂SiO₃

4. Кислоты реагируют с металлами, которые расположены в ряду напряжений до водорода, с выделением водорода (кроме HNO₃ и H₂SO_4(конц)):

2HCl + Zn = ZnCl₂ + H₂

H₂SO_4(разб) + Mg = MgSO₄ + H₂

H₂SO_4(разб) + Cu ¹

но:

2H₂SO_4(конц) + Cu = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

9HNO_3(разб) + 4Mg = 4Mg(NO₃)₂ + NH₃ + 3H₂O

5. Кислоты взаимодействуют с неметаллами (концентрированные кислоты при нагревании):

5HNO₃ + P =^tH₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

Получение:

1. Растворение кислотных оксидов в воде:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Cl₂O₇ + H₂O = 2HClO₄

2. Вытеснение из солей действием более сильной кислоты:

Na₂SiO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂SiO₃

3. Бескислородные кислоты получают, растворяя в воде продукт взаимодействия простых веществ с водородом:

H₂ + Cl₂ = 2HCl

Амфотерные гидроксидыпроявляют как основные, так и кислотные свойства, реагируя с кислотами и щелочами:

Al(OH)₃ + 3HCl ® AlCl₃ + 3H₂O

Al(OH)₃ + NaOH NaAlO₂ + 2H₂O

или

Al(OH)₃ + NaOH ® Na[Al(OH)₄]

Солями называются соединения, состоящие из катионов металла и анионов кислотного остатка.

Средние соли – продукты полного замещения водорода кислоты на металл или гидроксогрупп основания на кислотный остаток: Na₂CO₃, CaCl₂, CuSO₄, Ba₃(PO₄)₂.

Кислые соли – продукты неполного замещения водорода многоосновных кислот на металл: NaHCO₃, Ca(H₂PO₄)₂.

Основные соли – продукты неполного замещения гидроксо­групп многокислотных оснований на кислотный остаток: (CuOH)₂CО₃, FeOHSO₄.

Двойные соли – это соли, образованные разными катионами и анионами одного вида: KFe(SO₄)₂.

Смешанные соли – это соли одного и того же катиона и различных анионов: Ca(OCl)Cl.

Комплексные соли – это соли, содержащие комплексные ионы: Na3[AlF6], K3[Fe(CN)6].

Название средней соли состоит из латинского названия кислотного остатка и названия металла в родительном падеже, причем для металлов, проявляющих разные степени окисления, указывают степень окисления. Кислотные остатки кислородсодержащих кислот содержат суффикс «-ат», если образующий кислоту элемент имеет высшую степень окисления, и «-ит» – в случае более низкой степени окисления элемента, например: Mg(N+5O3)2 – нитрат магния, Mg(N+3O2)2 – нитрит магния.

Названия кислотных остатков бескислородных кислот содержат суффикс «-ид», например: Ag2S – сульфидсеребра, CaCl2 – хлорид кальция.

Номенклатура кислых солей состоит из названия кислотного остатка и приставки «гидро-», «дигидро-» и т. д., которая отражает число незамещенных на металл атомов водорода: KHSO4 – гидросульфат калия, Сa(H2PO4)2 – дигидрофосфат кальция.

Названия основных солей содержат приставку «гидроксо-», «дигидроксо-» и т. д. перед названием металла, которая отражает число незамещенных на кислотный остаток гидроксогрупп: (CuOH)2SO4 – сульфат гидроксомеди, Fe(OH)2ClO4 – перхлорат дигидроксожелеза (III).

Химические свойства:

1. Соли реагируют с кислотами:

AgNО3 + HCl = AgCl↓ + HNO3

2. Соли взаимодействуют в растворах со щелочами:

2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2¯ + Na2SO4

3. Растворы солей реагируют между собой, если образуется осадок:

Ba(NO3)2 + Na2SO4 = BaSO4 ¯ + 2NaNO3

4. Соли взаимодействуют с металлами. Более активные металлы вытесняют менее активные из растворов солей:

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

5. Некоторые соли разлагаются при нагревании:

СаСО₃ СаО + СО₂

2AgNO₃ 2Ag + 2NO₂ + O₂

Получение:

1. Взаимодействие металлов с неметаллами:

2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃

2. Взаимодействие металлов с кислотами:

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂

3. Взаимодействие металлов с растворами солей:

Zn + CuSO₄ = ZnSO₄ + Cu

4. Взаимодействие оксидов с кислотами и щелочами:

Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O

SiO₂ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + H₂O

5. Взаимодействие оксидов между собой:

CaO + N₂O₅ = Ca(NO₃)₂

6. Соли получают по реакциям обмена в растворах между солями и кислотами, солями и щелочами, солями и солями, кислотами и основаниями:

Na₂CO₃ + 2HCl = CO₂ + H₂O + 2NaCl

CuCl₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂¯ + 2NaCl

Ba(NO₃)₂ + K₂SO₄ = BaSO₄¯ + 2KNO₃

Кислые соли

Получение

1.Взаимодействие кислоты с недостатком основания.

KOH + H₂SO₄ = KHSO₄ + H₂O

2. Взаимодействие основания с избытком кислотного оксида

Ca(OH)₂ + 2CO₂ = Ca(HCO₃)₂

3.Взаимодействие средней соли с кислотой

Ca₃(PO₄)₂ + 4H₃PO₄ = 3Ca(H₂PO₄)₂

Химические свойства.

1.Термическое разложение с образованием средней соли

Ca(HCO₃)2 = CaCO₃ + CO₂ + H₂O

2.Взаимодействие со щёлочью. Получение средней соли.

Ba(HCO₃)₂ + Ba(OH)₂ = 2BaCO₃ + 2H₂O

Основные соли

Получение