Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Каждый класс
веществ образован веществами со сходными свойствами. Эти вещества имеют схожее
строение и состав.

Все неорганические
вещества делят

на простые и сложные. Простые вещества состоят из
атомов одного химического элемента. К простым веществам относятся металлы:
медь, железо, натрий и другие; неметаллы: сера, фосфор, кислород,
хлор; инэртные, или благородные газы: аргон,
криптон, гелий, неон.

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Сложные вещества
состоят из атомов нескольких химических элементов
. К сложным
веществам относятся
оксиды, основания, амфотэрные
гидроксиды
, кислоты и соли.

Оксидыэто
сложные вещества, которые состоят из двух химических элементов, один из которых
кислород
. Общая формула оксидов: э-эм-о-эн, где эм и эн – индэксы.
Степень окисления кислорода в оксидах равна минус двум.

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Оксиды делят на две группы: солеобразующие
и несолеобразующие (индифферентные).

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Солеобразующие
оксиды

образуют гидроксиды и соответствующие соли. Например, к солеобразующим оксидам
относятся оксид серы шесть, оксид кальция, оксид алюминия.

Несолеобразующие
оксиды

не образуют гидроксидов и солей. К таким оксидам относятся: оксид азота один,
оксид азота два, оксид углерода два, оксид кремния два.

Оксиды бывают кислотные,
амфотэрные и основные. Кислотным оксидам соответствуют
кислотные гидроксиды, основным оксидам соответствуют основные
гидроксиды
.

Например: оксиду
натрия соответствует основный гидроксид – гидроксид натрия, в реакции этого
гидроксида с соляной кислотой образуется соль – хлорид натрия.

Оксиду алюминия
соответствует амфотэрный гидроксид – гидроксид алюминия, этот гидроксид с
азотной кислотой образует соль – нитрат алюминия.

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

  • Оксиду серы шесть
    соответствует кислотный гидроксид – серная кислота, эта кислота с гидроксидом
    меди два образует соль – сульфат меди два.
  • Оксиду марганца
    семь соответствует кислотный гидроксид – марганцовая кислота, которая в реакции
    с гидроксидом калия образует соль – перманганат калия.
  • Кислотные оксиды образованы
    элементами металлами и неметаллами со степенью окисления
    больше, чем плюс четыре.
  • Кислотным оксидам
    соответствуют кислоты
    :
    оксиду углерода четыре соответствует угольная кислота, оксиду серы шесть
    соответствует серная кислота, оксиду фосфора пять соответствует фосфорная
    кислота.

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Для этих оксидов
характерен ковалентный характер связи между элементами. В основном у кислотных
оксидов молекулярная кристаллическая решётка. Они могут быть газообразными,
жидкими и твёрдыми. Например: оксид серы четыре, оксид углерода
четыре – газы, оксид хлора семь, оксид марганца семь – жидкости, оксид фосфора
пять, оксид кремния четыре, оксид хрома шесть – твёрдые.

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Основные оксидыэто
оксиды, гидраты которых являются основаниями. Все основные оксиды являются
оксидами металлов
. Например: оксиду натрия соответствует гидроксид
натрия, оксиду кальция соответствует гидроксид кальция, оксиду железа два соответствует
гидроксид железа два.

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Амфотэрные оксидыэто оксиды,
которым соответствуют амфотэрные гидроксиды
. Все амфотэрные оксиды являются
оксидами металлов. Например: оксид алюминия, оксид хрома три, оксид железа три,
оксид свинца четыре, оксид олова четыре. Так оксиду цинка соответствует амфотэрный
гидроксид – гидроксид цинка, оксиду алюминия соответствует амфотэрный гидроксид
– гидроксид алюминия.

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Оксиды широко
распространены в природе. Так, большая часть Земли покрыта Мировым океаном,
который образован оксидом водорода, в атмосфере содержится оксид углерода
четыре; оксид кремния четыре является основой многих минералов и горных пород,
таких как кварц, аметист, яшма; оксид алюминия – корунд, известные и его
разновидности – рубин и сапфир.

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Основанияэто сложные
вещества, состоящие из катионов металлов и гидроксогруппы
. Общая формула оснований
– металл –о-аш.

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

К основаниям
относятся: гидроксид натрия, гидроксид кальция, гидроксид железа три, гидроксид
калия и другие. Для оснований характерен ионный тип связи, а значит, и ионная
кристаллическая решётка, поэтому основания – это твёрдые вещества.

По числу
гидроксогрупп

различают однокислотные основания (как гидроксид натрия), двухкислотные
(как гидроксид железа два), трёхкислотные (как гидроксид никеля
три).

По растворимости в
воде

различают растворимые в воде основания – щёлочи, которые являются
сильными основаниями. К ним относятся: гидроксид натрия, гидроксид бария и
другие. Нерастворимые в воде основания – это слабые основания. К
ним относятся: гидроксид меди два, гидроксид железа два.

  1. Щёлочи являются твёрдыми
    веществами.
  2. В реакции сульфата
    меди два с гидроксидом натрия образуется нерастворимое основание – гидроксид
    меди два и соль – сульфат натрия.
  3. При добавлении гидроксида
    натрия к сульфату железа два образуется также нерастворимое основание –
    гидроксид железа два и соль – хлорид натрия.

Есть основания,
где в составе не ионы металла, а катион аммония. Раствор аммиака используют как
нашатырный спирт, основания используют для штукатурки стен.

  • Кислотыэто
    сложные вещества, которые состоят из атомов металла и кислотных остатков
    .
  • Кислоты могут быть
    образованы не только атомами неметаллов, как соляная кислота, сернистая,
    азотная кислоты, но и атомами металлов в высшей степени окисления: как например
    марганцовая кислота.
  • По количеству
    атомов водорода

    (основности) различают одноосновные кислоты (такие как соляная
    кислота, азотная), двухосновные (такие как сероводородная, дихромовая
    кислоты), трёхосновные (как фосфорная кислота).
  • По содержанию
    атомов кислорода

    различают кислородсодержащие кислоты (или оксокислоты), как азотная
    кислота, хромовая кислота, так и бескислородные, как сероводородная,
    соляная.
  • По летучести
    кислоты

    бывают летучие, которые легко испаряются или выветриваются из
    раствора: это такие кислоты, как соляная, бромоводородная, азотная,
    сероводородная; к нелетучим кислотам относятся серная, фосфорная
    кислота и другие.

Кислоты бывают сильные
и слабые. Сильные кислоты практически полностью диссоциируют на
ионы. К таким кислотам относятся: азотная, серная, соляная, хлорная. Слабые
кислоты диссоциируют незначительно, к таким кислотам относятся: сернистая,
сероводородная, фосфорная кислоты.

К кислотам-окислителям
относятся: азотная кислота, серная, то есть в этих кислотах есть
элемент-окислитель. К кислотам-неокислителям относится
большинство кислот, в которых окислителем является ион водорода.

Для кислот
характерен ковалентный тип связи и молекулярная кристаллическая решётка.

При обычных
условиях

кислоты могут быть в газообразном состоянии: как соляная и
сероводородная, в жидком состоянии, как азотная, серная кислоты.
Кислоты могут быть и в твёрдом состоянии, как кремниевая кислота.

  1. Амфотэрные
    гидроксиды

    это сложные вещества, имеющие свойства кислот и оснований, поэтому
    формулы амфотэрных гидроксидов можно записать в форме оснований и в форме
    кислот
    .

Их образуют
элементы, проявляющие переходные свойства металлов и неметаллов. Эти соединения
образуют большинство дэ-элементов со степенью окисления плюс три, плюс четыре,
иногда плюс два; эти соединения могут образовывать и пэ-элементы: бериллий,
алюминий, олово, свинец.

К амфотэрным
гидроксидам относятся гидроксид цинка, гидроксид алюминия, гидроксид железа
три, гидроксид бериллия.

Амфотэрные
гидроксиды практически нерастворимы в воде
. Например, при растворении хлорида
железа три с гидроксидом натрия образуется бурый осадок – гидроксид железа три.

При растворении
сульфата алюминия с гидроксидом натрия образуется белый осадок – гидроксид
алюминия. Полученные гидроксиды являются амфотэрными гидроксидами.

  • Таким образом, к
    гидроксидам
    относятся основания, амфотэрные гидроксиды и
    кислородсодержащие кислоты.
  • Солиэто
    сложные вещества, которые состоят из катионов металла или аммония и кислотных
    остатков
    .
  • Соли бывают средними,
    кислыми, основными.
  • Средние солиэто продукты
    полного замещения атомов водорода в кислоте атомами металлов
    : например,
    хлорид калия, нитрат алюминия, сульфат меди два, сульфит натрия. 

Кислые солиэто продукты
неполного замещения атомов водорода в молекулах многоосновных кислот атомами
мет
алла. Например: гидрокарбонат натрия, дигидрофосфат калия, гидрофосфат
калия, гидросульфат натрия.

Основные солиэто продукты
неполного замещения гидроксидных групп в молекулах многокислотных оснований
кислотными остатками
. Например: гидроксохлорид меди два, дигидроксонитрат
алюминия, гидроксохлорид железа два.

  1. Для солей
    характерен ионный характер связи и ионная кристаллическая решётка, поэтому это
    твёрдые вещества.
  2. Соли применяются в
    быту: например, перманганат калия используют как дезинфицирующее средство,
    широко используют алебастр и побелку, при приготовлении пищи используют поваренную
    соль.

Таким образом,
вещества делят на простые и сложные. К простым веществам относятся металлы,
неметаллы, инэртные газы. К сложным веществам относятся оксиды, основания,
амфотэрные гидроксиды, кислоты и соли.

Классификация неорганических веществ

Неорганическая химия — раздел химии, изучающий строение и химические свойства неорганических веществ.

Среди простых веществ выделяют металлы и неметаллы. Среди сложных: оксиды, основания, кислоты и соли. Классификация неорганических веществ построена следующим образом:

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Большинство химических свойств мы изучим по мере продвижения по периодической таблице Д.И. Менделеева. В этой статье мне хотелось бы подчеркнуть ряд принципиальных деталей, которые помогут в дальнейшем при изучении химии.

Оксиды

Все оксиды подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие. Солеобразующие имеют соответствующие им основания и кислоты (в той же степени окисления (СО)!) и охотно вступают в реакции солеобразования. К ним относятся, например:

  • CuO — соответствует основанию Cu(OH)2
  • Li2O — соответствует основанию LiOH
  • FeO — соответствует основанию Fe(OH)2 (сохраняем ту же СО = +2)
  • Fe2O3 — соответствует основанию Fe(OH)3 (сохраняем ту же СО = +3)
  • P2O5 — соответствует кислоты H3PO4
Читайте также:  Металлы это элементы проявляющие

Солеобразующие оксиды, в свою очередь, делятся на основные, амфотерные и кислотные.

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

  • Основные
  • Основным оксидам соответствуют основания в той же СО. В химических реакциях основные оксиды проявляют основные свойства, образуются исключительно металлами. Примеры: Li2O, Na2O, K2O, Rb2O CaO, FeO, CrO, MnO. Основные оксиды взаимодействуют с водой с образованием соответствующего основания (реакцию идет, если основание растворимо) и с кислотными оксидами и кислотами с образованием солей. Между собой основные оксиды не взаимодействуют. Li2O + H2O → LiOH (основный оксид + вода → основание) Li2O + P2O5 → Li3PO4 (осн. оксид + кисл. оксид = соль) Li2O + H3PO4 → Li3PO4 + H2O (осн. оксид + кислота = соль + вода) Здесь не происходит окисления/восстановления, поэтому сохраняйте исходные степени окисления атомов.

  • Амфотерные (греч. ἀμφότεροι — двойственный)
  • Эти оксиды действительно имеют двойственный характер: они проявляют как кислотные, так и основные свойства. Примеры: BeO, ZnO, Al2O3, Fe2O3, Cr2O3, MnO2, PbO, PbO2, Ga2O3. С водой они не взаимодействуют, так как продукт реакции, основание, получается нерастворимым. Амфотерные оксиды реагируют как с кислотами и кислотными оксидами, так и с основаниями и основными оксидами. Fe2O3 + K2O → (t) KFeO2 (амф. оксид + осн. оксид = соль) ZnO + KOH + H2O → K2[Zn(OH)4] (амф. оксид + основание = комплексная соль) ZnO + N2O5 → Zn(NO3)2 (амф. оксид + кисл. оксид = соль; СО азота сохраняется в ходе реакции) Fe2O3 + HCl → FeCl3 + H2O (амф. оксид + кислота = соль + вода; обратите внимание на то, что СО Fe = +3 не меняется в ходе реакции) Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

  • Кислотные
  • Проявляют в ходе химических реакций кислотные свойства. Образованы металлами и неметаллами, чаще всего в высокой СО. Примеры: SO2, SO3, P2O5, N2O3, NO2, N2O5, SiO2, MnO3, Mn2O7. Каждому кислотному оксиду соответствует своя кислота. Это особенно важно помнить при написании продуктов реакции: следует сохранять степени окисления. Некоторым кислотным оксидам соответствует сразу две кислоты.

    • SO2 — H2SO3
    • SO3 — H2SO4
    • P2O5 — H3PO4
    • N2O5 — HNO3
    • NO2 — HNO2, HNO3

    Кислотные оксиды вступают в реакцию с основными и амфотерными, реагируют с основаниями. Реакции между кислотными оксидами не характерны.

    SO2 + Na2O → Na2SO3 (кисл. оксид + осн. оксид = соль; сохраняем СО S = +4)

    SO3 + Li2O → Li2SO4 (кисл. оксид + осн. оксид = соль; сохраняем СО S = +6)

    P2O5 + NaOH → Na3PO4 + H2O (кисл. оксид + основание = соль + вода)

    При реакции с водой кислотный оксид превращается в соответствующую ему кислоту. Исключение SiO2 — не реагирует с водой, так как продукт реакции — H2SiO3 является нерастворимой кислотой.

    • Mn2O7 + H2O → HMnO4 (сохраняем СО марганца +7)
    • SO3 + H2O → H2SO4 (сохраняем СО серы +6)
    • SO2 + H2O → H2SO3 (сохраняем СО серы +4)

    Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

  1. Несолеобразующие оксиды — оксиды неметаллов, которые не имеют соответствующих им гидроксидов и не вступают в реакции солеобразования. К таким оксидам относят:
  2. Реакции несолеобразующих оксидов с основаниями, кислотами и солеобразующими оксидов редки и не приводят к образованию солей. Некоторые из несолеобразующих оксидов используют в качестве восстановителей:
  3. FeO + CO → Fe + CO2 (восстановление железа из его оксида)

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Основания

Основания — химические соединения, обычно характеризуются диссоциацией в водном растворе с образованием гидроксид-анионов. Растворимые основания называются щелочами: NaOH, LiOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2.

Гидроксиды щелочных металлов (Ia группа) называются едкими: едкий натр — NaOH, едкое кали — KOH.

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Основания классифицируются по количеству гидроксид-ионов в молекуле на одно-, двух- и трехкислотные.

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Так же, как и оксиды, основания различаются по свойствам. Все основания хорошо реагируют с кислотами, даже нерастворимые основания способны растворяться в кислотах. Также нерастворимые основания при нагревании легко разлагаются на воду и соответствующий оксид.

NaOH + HCl → NaCl + H2O (основание + кислота = соль + вода — реакция нейтрализации)

Mg(OH)2 → (t) MgO + H2O (при нагревании нерастворимые основания легко разлагаются)

Если в ходе реакции основания с солью выделяется газ, выпадает осадок или образуется слабый электролит (вода), то такая реакция идет. Нерастворимые основания с солями почти не реагируют.

  • Ba(OH)2 + NH4Cl → BaCl2 + NH3 + H2O (в ходе реакции образуется нестойкое основание NH4OH, которое распадается на NH3 и H2O)
  • LiOH + MgCl2 → LiCl2 + Mg(OH)2↓
  • KOH + BaCl2 ↛ реакция не идет, так как в продуктах нет газа/осадка/слабого электролита (воды)
  • В растворах щелочей pH > 7, поэтому лакмус окрашивает их в синий цвет.

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Амфотерные оксиды соответствуют амфотерным гидроксидам. Их свойства такие же двойственные: они реагирую как с кислотами — с образованием соли и воды, так и с основаниями — с образованием комплексных солей.

  1. Al(OH)3 + HCl → AlCl3 + H2O (амф. гидроксид + кислота = соль + вода)
  2. Al(OH)3 + KOH → K[Al(OH)4] (амф. гидроксид + основание = комплексная соль)
  3. При нагревании до высоких температур комплексные соли не образуются.
  4. Al(OH)3 + KOH → (t) KAlO2 + H2O (амф. гидроксид + основание = (прокаливание) соль + вода — при высоких температурах вода испаряется, и комплексная соль образоваться не может)

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Кислоты

Кислота — химическое соединение обычно кислого вкуса, содержащее водород, способный замещаться металлом при образовании соли. По классификации кислоты подразделяются на одно-, двух- и трехосновные.

Основность кислоты определяется числом атомов водорода, которое способна отдать молекула кислоты, реагируя с основанием. Определять основность кислоты по числу атомов водорода в ней — часто верный способ, но не всегда: например, борная кислота H3BO3 является слабой одноосновной кислотой, фосфористая кислота H3PO3 — двухосновной кислотой.

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Кислоты отлично реагируют с основными оксидами, основаниями, растворяя даже те, которые выпали в осадок (реакция нейтрализации). Также кислоты способны вступать в реакцию с теми металлами, которые стоят в ряду напряжений до водорода (то есть способны вытеснить его из кислоты).

  • H3PO4 + LiOH → Li3PO4 + H2O (кислота + основание = соль + вода — реакция нейтрализации)
  • Zn + HCl → ZnCl2 + H2↑ (реакция идет, так как цинк стоил в ряду активности левее водорода и способен вытеснить его из кислоты)
  • Cu + HCl ↛ (реакция не идет, так как медь расположена в ряду активности правее водорода, менее активна и не способна вытеснить его из кислоты)
  • Существуют нестойкие кислоты, которые в водном растворе разлагаются на кислотный оксид (газ) и воду — угольная и сернистая кислоты:
  • H2CO3 → H2O + CO2↑
  • H2SO3 → H2O + SO2↑

Записать эти кислоты в растворе в виде «H2CO3 или H2SO3» — будет считаться ошибкой. Пишите угольную и сернистую кислоты в разложившемся виде — виде газа и воды.

Все кислоты подразделяются на сильные и слабые. Напомню, что мы составили подробную таблицу сильных и слабых кислот (и оснований!) в теме гидролиз. В реакции из сильной кислоты (соляной) можно получить более слабую, например, сероводородную или угольную кислоту.

  1. Однако невозможно (и противоречит законам логики) получить из более слабой кислоты сильную, например из уксусной — серную кислоту. Природу не обманешь 🙂
  2. K2S + HCl → H2S + KCl (из сильной — соляной кислоты — получили более слабую — сероводородную)
  3. K2SO4 + CH3COOH ↛ (реакция не идет, так как из слабой кислоты нельзя получить сильную: из уксусной — серную)

Подчеркну важную деталь: гидроксиды это не только привычные нам NaOH, Ca(OH)2 и т.д., некоторые кислоты также считаются кислотными гидроксидами, например серная кислота — H2SO4. С полным правом ее можно записать как кислотный гидроксид: SO2(OH)2

В завершении подтемы кислот предлагаю вам вспомнить названия основных кислот и их кислотных остатков.

Соли

Соль — ионное соединение, образующееся вместе с водой при нейтрализации кислоты основанием (не единственный способ). Водород кислоты замещается металлом или ионом аммония (NH4). Наиболее известной солью является поваренная соль — NaCl.

По классификации соли бывают:

  • Средние — продукт полного замещения атомов водорода в кислоте на металл: KNO3, NaCl, BaSO4, Li3PO4
  • Кислые — продукт неполного замещения атомов водорода: LiHSO4, NaH2PO4 и Na2HPO4 (гидросульфат лития, дигидрофосфат и гидрофосфат натрия)
  • Основные — продукт неполного замещения гидроксогрупп на кислотный остаток: CrOHCl (хлорид гидроксохрома II)
  • Двойные — содержат два разных металла и один кислотный остаток (NaCr(SO4)2
  • Смешанные — содержат один металл и два кислотных остатка MgClBr (хлорид-бромид магния
  • Комплексные — содержат комплексный катион или анион — атом металла, связанный с несколькими лигандами: Na[Cr(OH)4] (тетрагидроксохромат натрия)

Растворы или расплавы солей могут вступать в реакцию с металлом, который расположен левее металла, входящего в состав соли. В этом случае более активный металл вытеснит менее активный из раствора соли. Например, железо способно вытеснить медь из ее солей:

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu (железо стоит левее меди в ряду активности и способно вытеснить медь из ее солей)

Замечу важную деталь: исход реакции основание + кислота иногда определяет соотношение. Запомните, что если двух- или трехосновная кислота дана в избытке — получается кислая соль, если же в избытке дано основание — средняя соль.

NaOH + H2SO4 → NaHSO4 (кислота дана в избытке)

2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2O (основание дано в избытке)

Если в ходе реакции соли с кислотой, основанием или другой солью выпадает осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит (вода), то такая реакция идет. Кислую соль также можно получить в реакции соли с соответствующей двух-, трехосновной кислотой.

  • Na2CO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2↑ (сильная кислота — соляная, вытесняет слабую — угольную)
  • MgCl2 + LiOH → Mg(OH)2↓ + LiCl
  • K2SO4 + H2SO4 → KHSO4 (средняя соль + кислота = кислая соль)
  • Чтобы сделать из кислой соли — среднюю соль, нужно добавить соответствующее основание:
  • KHSO4 + KOH → K2SO4 + H2O (кислая соль + основание = средняя соль)

Химия. 11 класс

Изучаемые вещества классифицируют с учётом состава, строения, свойств и других критериев. Основными классами простых веществ являются металлы и неметаллы, сложных — оксиды, кислоты, основания и соли. Их состав, свойства и способы получения вы изучали ранее. В данном параграфе вспомним принципы номенклатуры и классификации веществ (рис. 6).

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Неорганические вещества принято делить на классы (рис. 6.1). В каждом из классов объединяют вещества, сходные по составу, строению, свойствам.

Согласно одной из общепринятых классификаций, различают простые (металлы и неметаллы) и сложные вещества. Важнейшими классами сложных неорганических веществ являются оксиды, кислоты, основания и соли.

Как вам известно, основания и кислородсодержащие кислоты имеют общее название — гидроксиды.

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

§ 3.1

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

§ 3.2

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

§ 3.3

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

§ 3.4

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

§ 3.5

Металлы — простые твёрдые при комнатной температуре вещества (за исключением жидкой ртути), обладающие пластичностью и теплопроводностью, высокой электропроводностью. Полированные поверхности металлов всегда блестящие.

Неметаллы — простые твёрдые, жидкие или газообразные при комнатной температуре вещества. В твёрдом состоянии они, как правило, непластичные или даже хрупкие, плохо проводят тепло и электрический ток.

Оксиды — сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород (ЭхОу).

Оксиды металлов при нормальных условиях — твёрдые вещества. Оксиды неметаллов при этих же условиях могут быть в твёрдом, жидком и газообразном состояниях.

Кислород в оксидах проявляет степень окисления –2: (оксид углерода(IV), (оксид кальция).

Классификация неорганических веществ металлы неметаллы

Напомним: если атомы элемента могут существовать в разных положительных степенях окисления, эту степень в названиях или формулах оксидов, оснований, солей указывают римскими цифрами. Их ставят в скобках после названия соответствующего элемента, например: оксид железа(III), гидроксид железа(II), хлорид железа(II).

Различают солеобразующие (кислотные, амфотерные, осно́вные) и несолеобразующие оксиды (рис. 7).

К кислотным относятся оксиды, которым соответствуют кислоты. Кислотные оксиды реагируют со щелочами с образованием соли и воды:

Кислотным оксидам соответствуют кислородсодержащие кислоты: оксиду соответствует кислота (степени окисления углерода одинаковы в оксиде и кислоте).

К осно́вным относятся оксиды, которым соответствуют основания. Основные оксиды реагируют с кислотами с образованием соли и воды:

Основным оксидам соответствуют основания. Например, оксиду соответствует основание .

Амфотерные оксиды реагируют и с кислотами, и со щелочами:

  • (при сплавлении).
  • Реакции амфотерных оксидов со щелочами могут протекать не только при сплавлении, но и в растворе:

Соединение относят к классу комплексных соединений. Дополнительные сведения о таких соединениях приведены в конце данного параграфа, а также в материале о свойствах амфотерных оксидов и гидроксидов в главе II и металлов в главе VII.

  1. К несолеобразующим оксидам относят При комнатной температуре они не реагируют ни с кислотами, ни со щелочами.
  2. Кислотами называют сложные вещества, содержащие атомы водорода и кислотные остатки, причём атомы водорода способны замещаться атомами металлов.
  3. Кислоты также определяют как электролиты, при диссоциации которых в водных растворах в качестве катионов образуются только катионы водорода H+:
  4. В таблицах 1 и 2 приведён состав и дана классификация кислот по различным признакам.
  5. Таблица 1. Названия некоторых кислот и их солей
Бескислородные кислоты Кислородсодержащие кислоты(гидроксиды)
Химическая формула Название кислоты Название соли Химическая формула Название кислоты Название соли
HI Йодоводородная Йодид HNO3 Азотная Нитрат
HBr Бромоводородная Бромид HNO2 Азотистая Нитрит
HCl Хлороводородная Хлорид Н2SO4 Серная Сульфат
HF Фтороводородная Фторид H2SO3 Сернистая Сульфит
H2S Сероводородная Сульфид H3PO4 Фосфорная Фосфат
H2CO3 Угольная Карбонат
Н2SiO3 Кремниевая Силикат
НСlO4 Хлорная Хлорная

Таблица 2. Классификация кислот

Признак классификации Классификационные группы Примеры
По происхождению Неорганические (минеральные) НCl, H2SO4, HNO3
Органические (карбоновые) HCOOH, CH3COOH, C17H35COOH
По наличию атомов кислорода Кислородсодержащие H3PO4, H2SO4, H2CO3
Бескислородные HCl, H2S, HF
По числу атомов водорода, способных замещаться атомами металлов Одноосно́вные HNO3, HF, НCl, CH3COOH
Многоосно́вные (двухосно́вные, трёхосно́вные) H2SO4, H2SO3, H2CO3, H3PO4
По силе (способности диссоциировать на ионы в водном растворе) Сильные H2SO4, HNO3, НCl, HClO4
Слабые H2S, H2SiO3, CH3COOH
  • Основания — сложные вещества, состоящие из атомов металлов и гидроксогрупп ОН: гидроксид натрия NaOH, гидроксид железа(II) Fe(OH)2.
  • Основания — это электролиты, при диссоциации которых в качестве анионов образуются только гидроксид-ионы ОН–:
  • Все основания реагируют с кислотами, образуя соль и воду (реакция нейтрализации):
  • В основе классификации оснований лежат следующие признаки.

1. Число групп ОН. По числу групп ОН, приходящихся на один атом металла, различают однокислотные (NaOH, KOH, LiOH) и многокислотные (Mg(OH)2, Ca(OH)2, Fe(OH)2) основания.

2. Растворимость в воде. Гидроксиды металлов — твёрдые вещества. Водный раствор аммиака — гидрат аммиака (NH3 · H2O) — также обладает основными свойствами и диссоциирует с образованием гидроксид-ионов.

Для того чтобы подчеркнуть это свойство, формулу гидрата аммиака часто записывают в привычном для оснований виде — NH4OH. По растворимости в воде неорганические основания делят на растворимые (щёлочи) и нерастворимые.

Щёлочи — это растворимые в воде основания. К щелочам относят растворимые гидроксиды всех элементов IА-группы и щёлочноземельных металлов: стронция, бария, радия, включая малорастворимый гидроксид кальция.

  1. Амфотерные гидроксиды Zn(OH)2, Be(OH)2, Al(OH)3, подобно соответствующим им оксидам, реагируют как с кислотами, так и со щелочами. Взаимодействие со щелочами возможно в расплавах и растворах:
  2. (сплавление);
  3. (раствор).
  4. Соли — это сложные вещества, состоящие из атомов металлов и кислотных остатков.
  5. С точки зрения теории электролитической диссоциации солями называют сложные вещества, при диссоциации которых образуются катионы металлов и анионы кислотных остатков:
  6. К солям относят также соединения, содержащие ион аммония и кислотный остаток (хлорид аммония NH4Cl, сульфат аммония (NH4)2SO4 и др.)

В основе систематических названий солей лежат названия кислотного остатка и металла с указанием в скобках римскими цифрами степени окисления атомов металла, если она может иметь разные значения. Например, MgSO4 — сульфат магния, FeCl2 — хлорид железа(II), Fe2(SO4)3 — сульфат железа(III).

В зависимости от полноты замещения атомов водорода в кислотах различают средние и кислые соли.

Кислые соли могут образовывать многоосно́вные кислоты (Н2SO4, Н2СO3, Н2S, Н3РO4) при частичном замещении атомов водорода в их молекулах. Наличие в составе кислой соли атомов водорода отражается в названии, например NaHCO3 — гидрокарбонат натрия (питьевая сода), Са(НСО3)2 — гидрокарбонат кальция, NaH2PO4 — дигидрофосфат натрия, NaHSO4 — гидроcульфат натрия.

На следующей схеме показана возможность полного и неполного замещения.

При неполном замещении гидроксогрупп в основании на кислотные остатки образуются осно́вные соли. В качестве примера основных солей можно привести Al(OH)2NO3. Эту соль можно рассматривать как продукт замещения одной группы ОН в основании Al(OH)3 на кислотный остаток .

Отдельную группу солей образуют так называемые комплексные соединения. В курсе химии 11-го класса вы встретитесь с некоторыми из таких соединений: Na2[Zn(OH)4] — тетрагидроксоцинкат натрия, K3[Al(OH)6] — гексагидроксоалюминат калия. Они содержат комплексные ионы, которые в химических формулах заключают в квадратные скобки.

Соли, в состав которых входят молекулы воды, называют кристаллогидратами, а вода — кристаллизационной: FeSO4 · 7H2O (железный купорос, или гептагидрат сульфата железа(II)), Na2SO4 · 10H2O (глауберова соль, или декагидрат сульфата натрия).

Из курса органической химии вам известны соли карбоновых кислот (ацетат натрия СН3СООNa, стеарат калия C17H35COOK) и соли аминов (хлорид метиламмония СН3NH3Cl, гидросульфат фениламмония С6Н5NH3HSO4).

Классификация неорганических веществ. Металлы. Неметаллы

⇐ ПредыдущаяСтр 20 из 44Следующая ⇒

Неорганические вещества по составу делят на простые и сложные.

Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента и подразделяются на металлы, неметаллы, благородные газы. Сложные вещества состоят из атомов разных элементов, химически связанных друг с другом.

Сложные неорганические вещества по составу и свойствам распределяют по следующим важнейшим классам: оксиды, основания, кислоты, амфотерные гндроксиды, соли.

Оксиды — это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых — кислород со степенью окисления (—2),

Общая формула оксидов: ЭmОn, где m — число атомов элемента Э, а n — число атомов кислорода. Оксиды, в свою очередь, классифицируют на солеобразующие и несолеобрадующие. Солеобразующие делятся на основные, амфотерные, кислотные, которым соответствуют основания, амфотерные гидроксиды, кислоты соответственно.

Основания— это сложные вещества, состоящие из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп (-ОН).

Общая формула оснований: М(ОНу, где у — число гидроксогрупп, равное степени окислении металла М (как правило, +1 и +2). Основания делятся на растворимые (щелочи) и нерастворимые (подробнее в § 21).

Кислоты — это сложные вещества, состоящие из атомов водорода, способных замещаться на атомы металла, и кислотных остатков. Общая формула кислот: НхАс, где Ас — кислотный остаток (от английского «acid» — кислота), х — число атомов водорода, равное заряду иона кислотного остатка (подробнее см. § 20).

Амфотерные гидроксиды— это сложные вещества, которые проявляют и свойства кислот, и свойства оснований. Поэтому формулы амфотерных гидроксидов можно записывать и в форме кислот, и в форме оснований (см. также § 22).

Соли — это сложные вещества, состоящие из катионов металла и анионов кислотных остатков. Такое определение относится к средним солям.

  • Средние соли— это продукты полного замещения ато мое водорода в молекуле кислоты атомами металла или полного замещения гидроксогрупп в молекуле основания кислотными остатками.
  • Кислыесоли— это продукты неполного замещения атомов водорода в молекулах мноеоосновных кислот атомами металла.
  • Основные соли— это продукты неполно/о замещения гидрокеогрупп в многокислотных основаниях кислотны ми остатками.
  • Помимо средних, кислых, основных солей вы встречались с солями более сложного строения.

В периодической системе элементы, которые в виде простых в-в проявляют св-ва металлов, находятся в I, II, III (кроме бора) группах, в побочных подгруппах всех групп. Металлы по численности превосходят неметаллы.

От периода к периоду число металлов, составляющих главные подгруппы, увеличивается. Это связано с тем, что от периода к периоду радиус атома , как правило, увеличивается, поэтому внешние электроны становятся более свободными.

Это в значительной мере и определяет, будет элемент металлом или нет. Например, во втором периоде имеется только два металла – литий и бериллий; в состав третьего периода входит три металла – натрий, магний, алюминий.

Эту закономерность среди элементов главных подгрупп можно продолжить.

Особенностью строения атомов металлов является небольшое число электронов во внешнем электронном слое, как правило, не превышающее трёх. Все элементы побочных подгрупп – металлы, они имеют на внешнем слое, как правило, 1-2 электрона, это во многом определяет их св-ва.

Атомы металлов, имеющие обычно большие радиусы и малое число электронов во внешнем электронном слое, находятся в главных подгруппах I и II групп. Они наиболее активны, т.е.их атомы легко отдают электроны и являются хорошими восстановителями. В качестве примера можно привести схему строения (электронные формулы) некоторых металлов.

11Na 2, 8, 1; 19K 2, 8, 8, 1; 20Ca 2, 8, 8, 2

1s22s22p63s1 1s22s22p63s23p63s1 1s22s22p63s23p63s2

Итак, строение атомов металлов определяет их св-ва как восстановителей. (Восстановители – это элементы, повышающие его степень окисления в процессе р-ции. Это происходит вследствие отдачи электронов окислителями.)

  1. Восстановительные св-ва металлов проявляются в р-циях: а) с неметаллами; б) с кислотами; в) с водой; г) с солями.
  2. а) Многие металлы реагируют с галогенами, кислородом, серой и другими простыми веществами-неметаллами.
  3. 2Ca + O2 = 2CaO
  4. Cu + Cl2=CuCl2
  5. Fe + S = FeS
  6. б) Металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, реагируют с растворами соляной и серной кислот с выделением водорода. В этих р-циях металлы выступают как восстановители, а ион водорода как окислитель:
  7. Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
  8. Mg + H2SO4(p-p) = MgSO4 + H2
  9. в) Реакция с водой, приводящая к образованию щелочи, характерна для щелочных металлов, кальция, бария и других металлов, основания которых растворимы в воде:
  10. 2Na +2H2O =2NaOH + H2
  11. Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2
  12. г) В р-цию замещения с солями металлы вступают в соответствии с рядом напряжений.
  13. Fe + CuCl2 =Cu + FeCl2
  14. В этих р-циях восстановителем является вступающий в реакцию, а окислителем – катион, который входит в состав соли.

Реакции металлов как с простыми, так и со сложными в-вами относятся к о.-в. р-циям. Их сущность можно выразить в общем виде:

Ме –n.е = Ме n+

В таблице ПС хим элементов неметаллы находятся в главных подгруппах VI, V, IV групп, бор принадлежит III группе.

К неметаллам также относят и особое семейство инертных элементов VIII группы. В виде простых в-в они называются газами, состоят из одиночных атомов, находятся в воздухе.

В соответствии с периодическим законом в периоде от элемент к элементу неметаллические св-ва усиливаются; в группе же по мере увеличения порядкового номера атомов наблюдается ослабление неметаллических св-в элементов.

В связи с этим от периода к периоду число неметаллов сокращается.

Эта закономерность объясняется тем, что радиус атома увеличивается, внешние электроны становятся более свободными, что в значительной мере и определяет, будет элемент металлом или нет.

  • На внешнем электронном слое у неметаллов находиться от 3-х до 8-ми электронов. Например, у бора на внешнем электронном слое находится три электрона:
  • у углерода – четыре:
  • И так от группы к группе число внешних электронов увеличивается вплоть до 8-ми у неона:

Т.о., номер группы равен числу электронов, находящихся на внешнем электронном слое. Это определяет и значение высшей степени окисления элементов. Так у бора она равна+3, у углерода — +4 и т.д.

В одном и том же периоде по мере увеличения порядковых (атомных) номеров увеличиваются заряды атомных ядер, число электронов на внешнем слое.

Число электронных слоёв в атомах остаётся постоянным, а радиус атома уменьшается за счёт притяжения электронов к ядрам, заряд которых возрастает.

  1. Сравним строение атомов подгруппы кислорода: 8О 2,6(1s22s22p4);
  2. 16S 2,8,6,(1s22s22p63s23p4).
  3. Вывод: у металлов одной и той же подгруппы по мере увеличения порядковых номеров увеличиваются заряды атомных ядер, число электронных слоёв в атомах, радиус атома за счёт увеличения электронных слоёв: остаётся постоянным число электронов на внешнем слое атомов.

Усиление неметаллических св-в у элементов происходит закономерно в зависимости от способности атомов принимать электроны от других атомов. Таких возможностей больше у тех элементов, у которых больше заряд атомного ядра, больше электронов во внешнем слое и меньше радиус атома.

Это подтверждает изменение о.-в. св-в простых в-в, образованных химическими элементами подгруппы кислорода.

В подгруппе по мере увеличения атомного номера происходит уменьшение электроотрицательности элементов.

Атомы кислорода и серы, как простых веществ-окислителей могут принимать два электрона от других атомов, при этом их внешний электронный слой будет завершенным, таким же, как у инертного газа неона.

Нет (кроме F фтора) более сильного окислителя, чем кислород. В качестве окислителя он выступает в реакциях с металлами, неметаллами и сложными в-вами.

Степень окисления кислорода уменьшается от 0 до -2.

Сера тоже окислитель, но менее сильный, чем кислород. У неё электроотрицательность атомов существенно меньше, чем у кислорода, поэтому для этого элемента характерен больший разброс значений степеней окисления (-2, 0, +4, +6).

Доверь свою работу кандидату наук!

Дата добавления: 2015-04-21; просмотров: 26; Нарушение авторских прав

⇐ Предыдущая15161718192021222324Следующая ⇒

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector