Общая химия

 Главная   Общая  Неорганическая  Органическая  Физическая  Поиск реакции 

Основные классы неорганических соединений

Неорганические вещества классифицируются по составу и по химическим свойствам. По составу неорганические вещества делятся на бинарные – состоящие только из двух элементов, и многоэлементные – состоящие из нескольких элементов. Бинарные соединения классифицируются по неметаллу, например CaH2, NaH – гидриды, CaS, FeS – сульфиды, СаС2,Al4C3 – карбиды и т. д. Многоэлементные соединения классифицируются по общему элементу, чаще всего кислороду, например: NaNO3, H2SO4, KClO4 – кислородсодержащие.

Далее будут рассмотрены четыре важнейших класса неорганических соединений: оксиды, гидроксиды металлов, (гидроксиды неметаллов относятся, как правило, к кислотам) кислоты, соли.

Оксиды

Оксидами называются бинарные соединения, содержащие кислород в степени окисления -2 .

По химическим свойствам оксиды делятся на солеобразующие и несолеобразующие . Солеобразующие, в свою очередь, делятся на основные , кислотные и амфотерные .

Основные оксиды взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды, например:

CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O
MnO + H2SO4 = MnSO4 + H2O

В состав основных оксидов входят металлы главных подргрупп I и II групп Периодической системы (кроме бериллия), а также переходные металлы в низших степенях окисления, например СаО, К2О, MnO, FeO, CrO.

Основные оксиды, образованные щелочными и щелочноземельными металлами взаимодействуют с водой с образованием щелочей:

Na2O + H2O = 2NaOH
CaO + H2O = Ca(OH)2

Кислотными оксидами называются оксиды, взаимодействующие со щелочами с образованием соли и воды, например:

SO2 + 2KOH = K2SO3 + H2O
CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O

В состав кислотных оксидов входят неметаллы или переходные металлы в высших степенях окисления, например: P2O5, SiO2, CrO3, Mn2O7.

Кислотные оксиды (кроме SiO2) взаимодействуют с водой:

SO3 + H2O = H2SO4
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4

Амфотерные оксиды в зависимости от условий проявляют свойства основных или кислотных оксидов, т.е. образуют соли как с кислотами, так и с основаниями, например:

Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O
Cr2O3 + 2NaOH = 2NaCrO2 + H2O

В состав амфотерных оксидов входят переходные металлы в промежуточных степенях окисления, металлы главной подгруппы III группы, например Cr2O3, Al2O3, MnO2. К амфотерным оксидам относятся также BeO, ZnO и PbO2. Амфотерные оксиды с водой не взаимодействуют.

Несолеобразующие оксиды не дают реакций, характерных для солеобразующих оксидов. К ним относятся: NO, N2O, SiO, CO. Несолеобразующие оксиды могут реагировать с кислотами или щелочами, но при этом не образуются продукты, характерные для солеобразующих оксидов, например при 150oС и 1,5 Мпа СО реагирует с гидроксидом натрия с образованием соли – формиата натрия:

СО + NaOH = HCOONa

Однако вода в этой реакции никогда не образуется, поэтому СО относят к несолеобразующим оксидам.

Оксиды можно получить следующими основными способами:

1. из простых веществ:

2Cu + O2 = CuO
S + O2 = SO2

2. окислением сложных веществ:

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
6MnO + O2 = 2Mn3O4

3. термическим разложением оксидов, гидроксидов, кислородсодержащих солей и кислот:

3MnO2 = Mn3O4 + O2
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2
H2SiO3 = SiO2 + H2O

Гидроксиды

Гидроксидами металлов называются вещества, содержащие ион металла и одну или несколько гидроксильных групп.

Гидроксиды делятся на основные (основания) и амфотерные. Основные гидроксиды, в свою очередь, делятся на сильные основания – щелочи, и слабые основания. В состав щелочей входят катионы щелочных и щелочноземельных металлов, например КОН, NaOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2. Слабыми основаниями являются гидроксиды переходных металлов в низших степенях окисления, например Fe(OH)2, Mn(OH)2, Cu(OH)2.

Число гидроксильных групп в основании называется кислотностью основания.

Амфотерные гидроксиды включают в свой состав катионы металлов III группы Периодической системы, катионы переходных металлов в промежуточных степенях окисления, например Al(OH)3, Cr(OH)3,     Fe(OH)3. К амфотерным также относятся Be(OH)2, Zn(OH)2.

Основные гидроксиды реагируют с кислотами с образованием соли и воды, например:

Сu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O

Щелочи реагируют с кислотными и амфотерными оксидами:

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
2NaOH + Fe2O3 = 2NaFeO2 + H2O

Амфотерные гидроксиды реагируют и с кислотами (в этом случае они ведут себя как основания), и со щелочами (как кислоты), например:

Al(OH)3 + 3NaOH = Na3[Al(OH)6]
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O

Cлабые основания и амфотерные гидроксиды при нагревании разлагаются:

Cu(OH)2 = CuO + H2O
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

Для получения слабых оснований и амфотерных гидроксидов используют реакцию их вытеснения из солей щелочами:

CuCl2 + 3NaOH = Cu(OH)2 + 3NaCl
Fe2(SO4)3 + 6KOH = Fe(OH)3 + 3K2SO4

Щелочи можно получить взаимодействием металла с водой:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

соответствующего оксида с водой:

СаО + Н2О = Са(ОН)2

или электролизом водного раствора соли соотвествующего металла:

2KCl + 2H2O = 2KOH + H2 + Cl2

Кислоты

Кислоты реагируют с основаниями (а также с основными и амфотерными оксидами и гидроксидами) с образованием солей.Например:

HCl + NaOH = NaCl + H2O
H2SO4 + Fe(OH)2 = FeSO4 + 2H2O
2HNO3 + ZnO = Zn(NO3)2 + H2O

Кислоты классифицуируются по следующим признакам:

по силе (как электролиты) - на сильные (например HCl, HNO3, H2SO4) и слабые (H2S, HNO2, HCN и т.д.)

по наличию кислорода в составе кислоты - на кислородные (HClO3, H3PO4) и бескислородные (HCN, H2S). При этом элемент, входящий в состав кислородной кислоты называется кислотообразующим.

по основности (т.е. по числу атомов водорода в молекуле кислоты, способных замещаться на металл) на одноосновные (HCl, HNO3), двухосновные (H2SO3, H2S), трехосновные (H3PO4) и т.д.

по окислительным свойствам - на обычные кислоты, у которых в окислительно-восстановительных реакциях, например с металлами, восстанавливаются ионы водорода (например, HCl), и кислоты-окислители, у которых происходит восстановление кислотообразующего элемента (например, HNO3).

Кислоты имеют общие химические свойства:

Взаимодейcтвуют с металлами. Обычные кислоты (неокислители) взаимодействуют с металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
Zn + H2SO4(разб) = ZnSO4 + H2

Кислоты окислители могут реагировать как с металлами, расположенными в ряду напряжений левее водорода, например:

Zn + HNO3(разб) = Zn(NO3)2 + H2O + N2

Так и правее его:

Ag + HNO3(конц) = AgNO3 + H2O + NO2

Соли

Соли можно рассматривать как продукт взаимодействия основания и кислоты. При этом может происходить как полное, так и неполное замещение ионов водорода в кислоте катионами металла (или аммония) или гидроксильных групп в основании кислотными остатками.

Соли, не содержащие ионов водорода или гидроксильных групп, называются средними, например NaCl, CuSO4, Ca3(PO4)2.

Соли, содержащие ионы водорода – кислые, например: KH2PO4 – дигидрофосфат калия, NaHCO3 –гидрокарбонат натрия.

Соли, содержащие ионы гидроксила, называются основными: Mg(OH)Cl – гидроксихлорид магния,   (CuOH)2CO3 – гидроксикарбонат меди (II).

Соли, содержащие два катиона, называются двойными: Fe(NH4)2(SO4)212H2O – двойной сульфат железа(II)-аммония (соль мора),   KCr(SO4)212H2O – двойной сульфат хрома (III) - калия (хромокалиевые квасцы).

Соли, содержащие комплексные ионы, называются комплексными: K3[Fe(CN)6] - гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль), [Co(NH3)6]Cl2 - хлорид гесаамминокобальта (II).

Солями называются электролиты, дающие при диссоциации в водном расторе катиона металла или аммония (и водорода в случае кислых солей) и анионы кислотного остатка (и гидроксила в случае основных солей). Ионы, входящие в состав соли могут быть комплексными.

Соли реагируют с металлами, эти реакции всегда окислительно-восстановительные:

Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4
Cu + FeCl3 = CuCl + FeCl2

C неметаллами, это также окислительно-восстановительные реакции:

S + Na2SO3 = Na2S2O3 - при кипячении

С водой, образуя кристаллогидраты:

CuSO4 + 5Н2О = CuSO45H2O
Na2SO4 + 10Н2О = Na2SO410H2O

или необратимо гидролизуясь:

Al2S3 + 6Н2O = 2Al(OH)3 + 3H2S

Соли реагируют со щелочами:

NH4Cl + NaOH = NH3 + NaCl + H2O
CuCl 4 + NaOH = NaCl + Cu(OH)2

и кислотами:

K2CO3 + HCl = KCl + CO2 + H2O
NaNO3(тв) + H2SO4(конц) = NaHSO4 + HNO3 - при нагревании
Ca3(PO4)2 + H3PO4 = 3CaHPO4

Соли реагируют с солями:

NaCl + AgNO3 = NaNO3 + AgCl

Соли кислородных кислот при нагревании разлагаются:

2KClO3 = 2KCl + 3O2
2NaNO3 = 2NaNO2 + O2


    © Короленко М.В., 2009-2016                      *7711*22*97*

          Индекс цитирования          Эта страница помогла? Покажите ее друзьям!