Лекция 4: Классификация
неорганических веществ
План
лекции:
1. Классификация
неорганических веществ;
2. Номенклатура,
классификация и свойства оксидов;
3. Номенклатура,
классификация и свойства оснований;
4. Классификация
и свойства кислот;
5. Классификация
и свойства солей.
1в. В
настоящее время известно более 100 тыс. неорганических веществ, которые делятся
на простые и сложные. Простые вещества делятся на: -
металлы, - неметаллы, - инертные газы (в н.в. они называются благородными и относятся к
неметаллам). Сложные вещества делятся
на: - оксиды; - кислоты;
- основания; - соли.
Оксиды
– это соединения двух элементов, один из которых кислород. Общая формула
оксидов – ЭхОх.
Основания
– это сложные вещества, молекулы которых состоят из атома металла и одной или
нескольких гидроксильных групп (-ОН). Общая формула оснований – Ме(ОН)х.
Кислоты
– это сложные вещества, содержащие атомы водорода, которые могут быть замещены
атомами металла. Общая формула кислот – Нх(Ас)х. Ас
– кислотный остаток (от лат acid
–
кислота).
Соли
– это сложные вещества, являющиеся продуктами замещения атома водорода в
молекулах кислот атомами металла или продуктами замещения гидроксильных групп в
молекулах оснований кислотными остатками. Общая формула солей – Мех(Ас)х.
2в.
Номенклатура, классификация и свойства оксидов
Название
оксидам дается следующим образом:
«Оксид» + название
элемента + валентность элемента
в род падеже
римскими цифрами
Например:
СО2 – оксид углерода II
Классифицируют
оксиды следующим образом:
-
несолеобразующие, т.е. не образующие солей при взаимодействии с кислотами или
основаниями. Их 4: СО, SiO, N2O, NO.
-
солеобразующие, т.е. образующие соли при взаимодействии с кислотами или
основаниями. Продукты взаимодействия оксидов с водой называются гидроксидами. Na2O + H2O → 2 NaOH
Солеобразующие
оксиды (в зависимости от характера соответствующего гидроксида) делятся на
следующие группы:
-
Основные оксиды – это оксиды, гидроксиды которых являются основаниями и все они
оксиды металлов (Na2O, CaO, FeO…).
-
Кислотные оксиды – это оксиды, гидроксиды которых являются кислотами и чаще
всего они оксиды неметаллов (CO2,
SO3,
P2O5
…).
-
Амфотерные оксиды – это оксиды металлов, которым соответствуют амфотерные
гидроксиды (ZnO,
AI2O3,
SnO2
…).
Физические свойства можно
охарактеризовать следующим образом:
-
по агрегатному состоянию они делятся на: твердые (K2O, P2O5,
AI2O3…);
жидкие (SO3,
N2O4);
газообразные (CO2,
NO2,
SO2).
-
по растворимости в воде они делятся на: растворимые (все кислотные оксиды,
кроме оксида кремния и некоторые основные, т.е. оксиды щелочных и
щелочноземельных металлов) и не растворимые в воде (амфотерные гидроксиды,
например, гидроксиды меди II
и железа III ).
Химические
свойства
-
основных оксидов:
1)
общим их свойством является способность
взаимодействовать с кислотами с образованием соли и воды: MgO
+ HCI
= MgCI2
+ H2O
2)
взаимодействуют с кислотными оксидами с образованием солей:
СаО
+ СО2 = СаСО3
3)
оксиды щелочных и щелочноземельных металлов взаимодействуют с водой с
образованием растворимых оснований (щелочей):
К2О
+ Н2О = 2КОН
-
кислотных оксидов:
1)
общим их свойством является способность
взаимодействовать с основаниями с образованием соли и воды: SO3
+ 2 NaOH
= Na2SO4 + H2O
2)
взаимодействуют с основными оксидами с образованием солей:
Р2О5
+ Na2O = Na3PO4
3)
большинство кислотных оксидов взаимодействует с водой с образованием
кислот: SO3
+ H2O = Н2SO4
-
амфотерных оксидов:
1)
они взаимодействуют с кислотами с образованием солей и воды и играют роль
основных оксидов: ZnO
+ HNO3
= Zn(NO3)2
+ H2O
2)
взаимодействуют со щелочами с соли и воды и играют роль кислотных оксидов: ZnO + KOH = K2ZnO2
+ H2O
3)
при нагревании взаимодействуют с основными и кислотными оксидами с образованием
соли: ZnO + CO2=
ZnCO3
ZnO + Na2O = Na2ZnO2
3в. Номенклатура,
классификация и свойства оснований
Название
гидроксидам дается следующим образом:
«Гидроксид» +
название металла + валентность металла
в родительном падеже
Например:
Fe(OH)3 – гидроксид железа III
По
агрегатному состоянию все основания твердые вещества (кроме гидроксида аммония)
и классифицируют их следующим
образом:
1)
по растворимости в воде: нерастворимые и растворимые (иначе называются
щелочами);
2)
по числу гидроксильных групп в молекуле, которое зависит от валентности металла
и определяет кислотность основания (валентность самой гидроксильной группы
всегда равна 1):
-
однокислотные, т.е. содержащие
одну гидроксильную группу NaOH;
-
двухкислотные,
т.е. содержащие две –ОН группы Ca(OH)2;
-
трехкислотные, т.е. содержащие три –ОН
группы Bi(OH)3.
Двух- и трехкислотные основания иначе
называются многокислотными.
Гидроксиды
одно- и двухвалентных металлов являются основаниями, а гидроксиды неметаллов, а
также V,
VI
и
VII
валентных металлов – кислотами.
Химические
свойства оснований:
1) Их
водные растворы изменяют окраску индикаторов;
2) Взаимодействуют
с кислотами с образованием соли и воды и данная реакция
называется реакцией нейтрализации: КОН + НС1 = КС1 + Н2О
3) Щелочи
взаимодействуют с кислотными оксидами с
образованием соли и воды: Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 ↓
+ Н2О
4) Растворы
щелочей взаимодействуют с растворами солей, в результате образуется новое
нерастворимое основание или новая нерастворимая соль: 2 NaOH
+ CuSO4
= Cu(OH)2↓ + Na2SO4
Ba(OH)2 + Na2SO4 = BaSO4↓
+ 2 NaOH
5) Нерастворимые
основания при нагревании разлагаются на основный оксид и воду: Cu(OH)2 = CuO
+ H2O
4в. Классификация
и свойства кислот
Кислоты
– это сложные вещества, содержащие атомы водорода, которые могут замещаться
атомами металлов, в результате чего образуются соли. Кислотные остатки входят в
состав и кислот и солей и их валентность определяется
числом атомов водорода в молекуле кислоты (H3PO4
– III,
H2SO4
– II,
HCI
– I).
Названия кислот являются производными от названия элементов с присоединением
различных суффиксов и окончаний.
По
содержанию атома кислорода в молекуле кислот они классифицируются на бескислородные и кислородсодержащие.
По
основности, т.е. по числу атомов водорода, которые
могут быть замещены, кислоты делятся на одноосновные и многоосновные (двух-, трех-
и четырехосновные).
По
агрегатному состоянию кислоты могут быть твердыми (Н3РО4,
Н3ВО3) и жидкими (Н2SO4,
HNO3). Большинство кислот растворяются в воде.
Некоторые кислоты являются растворами газов в воде (HCI, H2S).
Химические свойства
кислот:
Общие
свойства кислот в водных растворах обусловлены присутствием ионов водорода,
которые образуются в результате диссоциации молекул кислот.
1) Кислоты
изменяют цвет индикаторов;
2) Взаимодействуют
с основаниями с образованием соли и воды:
H3PO4
+ 2NaOH = Na3PO4 + 3H2O
3) Взаимодействуют
с основными и амфотерными оксидами с образованием соли и воды:
HCI + CaO
= CaCI2 + H2O HNO3
+ ZnO = Zn(NO3)2
+ H2O
4) Взаимодействуют
с амфотерными гидроксидами с образованием соли и воды: HCI + Cr(OH)3 = CrCI3
+ H2O
5) При
взаимодействии сильной кислоты с нормальной солью образуется новая
нерастворимая соль и новая, более слабая чем исходная,
кислота: HCI
+ AgNO3
= AgCI↓
+ HNO3
6) Кислоты
взаимодействуют с металлами, находящимися в электрохимическом ряду напряжений
металлов левее водорода, с образованием соли и газообразного водорода: H2SO4
+ Zn
= ZnSO4
+ H2
5в. Классификация
и свойства солей
Соли классифицируют
на: - нормальные (средние); - кислые (т.е. соответствующие кислоте) и основные
(т.е. соответствующие основанию).
Средние
соли – это продукты полного замещения атомов водорода в молекуле кислоты
атомами металла. Названия таким солям дают путем присоединения к названию
кислотного остатка названия металла в родительном падеже с указанием
валентности (NaCI,
Fe(NO3)3).
Кислые
соли – это продукты неполного замещения атомов водорода в молекулах кислот
молекулами металла. Кислым солям названия дают путем присоединения к названию
кислотного остатка приставки гидро- или дигидро- с последующим указанием названия металла и
валентности (NaHCO3,
Ca(H2PO4)2).
Основные
соли – это продукты неполного замещения гидроксильных групп в молекулах многокислотных оснований кислотными остатками. Названия
основным солям дают путем присоединения приставки гидроксо- к названию кислотного
остатка с последующим указанием названия металла в родительном падеже и
валентности (СаОНСI
- гидроксохлорид кальция; FeOH(NO3)2
– гидроксонитрат железа III).
По
физическим свойствам большинство
солей твердые вещества белого цвета. По растворимости в воде делятся на
растворимые; мало- и нерастворимые.
Химические свойства
солей
1) Растворимые
соли диссоциируют на катионы и анионы: KHSO4
= K+
+ HSO4-
2) Взаимодействуют
с металлами с образованием новой соли и нового металла: CuSO4
+ Fe
= FeSO4
+ Cu
3) Растворы
солей взаимодействуют со щелочами с образованием новой соли и нового
нерастворимого основания: FeCI3
+ KOH
= KCI
+ Fe(OH)3↓
4) Взаимодействуют
с кислотами с образованием новой более слабой кислоты или новой нерастворимой
соли:
BaCI2 + H2SO4
= BaSO4↓ + 2HCI
5) Соли
могут взаимодействовать между собой с образованием новых солей, если одна из
солей выпадает в осадок: AgNO3
+ KCI
= AgCI↓
+ KNO3
6) Некоторые
соли разлагаются при нагревании: MgCO3
= MgO
+ CO2
7) Основные
соли взаимодействуют с кислотами с образованием средних солей и воды: CuOHCI
+ HCI
= CuCI2
+ H2O
8) Кислые
соли взаимодействуют с растворимыми основаниями с образованием средних солей и
воды: NaHSO3
+ NaOH
= Na2SO2
+ H2O