Классы неорганических соединений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Классы неорганических соединений

Простые и сложны вещества

Простые вещества образованы атомами одного химического элемента. Все простые вещества можно разделить на неметаллы и металлы. К неметаллам относят только 22 элемента: благородные газы, галогены, а также O, S, Se, Te, N, P, As, C, Si, B, H. Почти все они обладают плохой тепло- и электропроводностью, при обычных условиях большинство из них находится в газообразном состоянии, немногие - в твёрдом, и только бром - жидкость. Остальные элементы относят к металлам. Они обладают характерным "металлическим" блеском, хорошими тепло- и электропроводностью, пластичностью, ковкостью. При обычных условиях металлы, кроме Hg и Fr, - твердые вещества.

Сложные вещества (химические соединения) состоят из атомов разных химических элементов. В зависимости от состава их подразделяют на классы, основные из которых - оксиды, гидроксиды, соли.

Оксиды

Оксиды - вещества, состоящие из какого-либо элемента и кислорода: ЭnOm. Различают солеобразующие и несолеобразующие оксиды. Последние немногочисленны, к ним относят CO, NO, N2O. Эти оксиды не образуют солей, не реагируют с другими оксидами и водой. Солеобразующие оксиды, в зависимости от свойств делят на основные, кислотные и амфотерные. Основные - оксиды металлов (М) со степенью окисления +1, +2 (не всегда). Кислотные - оксиды неметаллов, а также оксиды металлов со степенью окисления +6 и больше. Амфотерные - оксиды металлов со степенью окисления +3 (за редкими исключениями), +4, +5 и иногда +2 (например, BeO, ZnO, SnO, PbO),

Основания

Гидроксиды - соединения, в состав которых входят элемент (Э), кроме фтора и кислорода, и гидроксогруппа OH. Общая формула гидроксидов - Э(OH)n. Это, по существу, гидратные формы оксидов, поэтому их тоже три соответствующих типа: основные (основания), кислотные (кислородсодержащие кислоты) и амфотерные. У основных гидроксидов связь Э-О слабее, чем О-Н, в водном растворе они диссоциируют с образованием гидроксид-ионов: Э--О-Н <--> Э+ + ОН-, у кислотных связь Э-О сильнее, чем О-Н, они диссоциируют с образованием ионов водорода: Э-О--Н<-->ЭО-+ Н+, у амфотерных гидроксидов химические связи почти равноценны:

ЭО+ -- Н+ <--> Э--О--Н <-->Э+ + ОН-.

Соли

Соли - продукты полного или частичного замещения атомов водорода у кислот (или амфотерных гидроксидов) на атомы металлов или продукты замещения гидроксогрупп у оснований (или амфотерных гидроксидов) на кислотные остатки. По составу соли делят на средние (K2SO3, Mg(NO3)2 и т.д.), кислые (NaHCO3, КH2PO4 и т.д.) и оснувные (CuOHNO3, Fe(OH)2Cl и т.д.).

Все соли можно рассматривать как продукт взаимодействия соответствующих кислот и оснований.

Кислоты

В состав кислот входит водород, способный замещаться металлом, а также кислотный остаток. Коэффициент х, отвечающий количеству атомов водорода, а, следовательно, равный валентности кислотного остатка, называют основностью кислоты. Кислоты классифицируют по их силе (H2SO4, HNO3 - сильные кислоты; HCN - слабая кислота), на кислородсодержащие (H2SO4, HNO3) и бескислородные (HCN, HI); а также по основности (х) - HCN - одноосновная кислота, H2SO3 - двухосновная кислота, H3РO4 - трехосновная кислота. Важнейшим свойством кислот является их способность образовывать соли с основаниями. Названия кислот образуют от того элемента, которым образована кислота, при этом названия бескислородных кислот оканчивается словом водород (HCN -циановодород или синильная кислота). Названия кислородсодержащих кислот образуют от того элемента, которым образована кислота, с добавлением слова кислота (H3AsO4 - мышьяковая кислота, H2CrO4 - хромовая кислота). В случаях, когда один элемент образует несколько кислот различие между кислотами проявляют в окончаниях названий (на ная или овая оканчиваются названия тех кислот, в которых элемент проявляет наивысшую валентность; на истая или овистая оканчиваются названия тех кислот, в которых элемент проявляет валентность ниже максимальной).

Реакции с участием кислот, оснований и солей в водных растворах.

Свойства оксидов и гидроксидов

1. Отношение к воде.

Из основных оксидов с водой взаимодействуют только оксиды щелочных (Li, Na, K, Rb, Cs) и щелочно-земельных (Ca, Sr, Ba) металлов, при этом образуются растворимые в воде основания - щёлочи:

Na2O + H2O = 2NaOH

СaO + H2O = Сa(OH)2

Большинство кислотных оксидов взаимодействуют с водой (исключение, например - SiO2 и соответствующая кислота H2SiO3 ), образуя растворимые в воде кислоты (кислотные гидроксиды):

SO3 + H2O = H2SO4

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4

Все амфотерные гидроксиды в воде нерастворимы.

2. Кислотно-основные взаимодействия.

Оксиды и гидроксиды с противоположными (кислотными и основными) свойствами реагируют между собой.

Основные оксиды и гидроксиды взаимодействуют с кислотными оксидами и кислотами:

K2O + SO2 = K2SO3

2KOH + SO2 = K2SO3 + H2O

MgO + H2CO3 = MgCO3 + H2O

Mg(OH)2 + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + 2H2O

а также с амфотерными оксидами и гидроксидами (в этом случае амфотерные соединения проявляют кислотные свойства, и формулы соответствующих гидроксидов лучше записывать в виде кислот):

K2O + BeO = K2BeO2

K2O + Be(OH)2 (или H2BeO2) = K2BeO2 + H2O

6NaOH + Al2O3 = 2Na3AlO3 + 3H2O

3NaOH + Al(OH )3 (или H3AlO3) = Na3AlO3 + 3H2O

Кислотные оксиды и кислоты реагируют с основными оксидами и гидроксидами, а также с амфотерными оксидами и гидроксидами (в этом случае амфотерные соединения проявляют основные свойства):

N2O5 + ZnO = Zn(NO3)2

SO3 + Zn(OH)2 = ZnSO4 + H2O

2HNO3 + ZnO = Zn(NO3)2 + H2O

H2SO4 + Zn(OH)2 = ZnSO4 + 2H2O

3. Взаимодействие с солями.

Кислоты и щелочи реагируют с солями, если в результате образуются слабые электролиты, малорастворимые, газообразные вещества:

2KOH + FeSO4 = Fe(OH)2 + K2SO4

H2SO4 + Na2CO3 = Na2SO4 + H2O + CO2

Свойства солей

Средние соли вступают в реакции обмена со щелочами, кислотами, (примеры соответствующих реакций см. выше), солями, если в результате образуется малорастворимая соль:

3MgCl2 + 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2 + 6NaCl

Кислые соли образуются кислотами, у которых два или более катионов водорода. Получают эти соли взаимодействием основания с избытком кислоты или кислотного оксида: кислота водный раствор молекулярный

Ca(OH)2 + 2H3PO4 = CaHPO4 + 2H2O

NaOH + CO2 = NaHCO3

а также взаимодействием средней соли и соответствующей или более сильной кислоты, взятой в недостатке:

CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2

Na3PO4 + HCl = Na2HPO4 + NaCl

Основные соли образуют слабые основания или амфотерные гидроксиды, у которых две или более гидроксогрупп. Получают эти соли взаимодействием оснований с недостатком кислоты:

Ni(OH)2 + HNO3 = NiOHNO3 + H2O

либо взаимодействием соответствующей средней соли и недостатка щелочи:

MgCl2 + NaOH = MgOHCl + NaCl

Кислые и основные соли обладают всеми свойствами средних солей. В реакциях со щелочами - кислые соли, а с кислотами - основные соли переходят в средние:

Ca(HCO3)2 + Сa(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O

NiOHNO3 + HNO3 = Ni(NO3)2 + H2O

Ионные уравнения

В растворах электролитов реакции происходят между гидратированными ионами, поэтому их называют ионными реакциями. В направлении их важное значение имеют природа и прочность химической связи в продуктах реакции. Обычно обмен в растворах электролитов приводит к образованию соединения с более прочной химической связью. Так, при взаимодействии растворов солей хлорида бария ВаСl2 и сульфата калия K2SO4 в смеси окажутся четыре вида гидратированных ионов Ва2+(Н2О)n, Сl- (H2O)m, K+(H2O)p, SO2-4(H2O)q, между которыми произойдет реакция по уравнению:

BaCl2+K2SO4=BaSO4+2КСl

Сульфат бария выпадет в виде осадка, в кристаллах которого химическая связь между ионами Ва 2+ и SO2-4 более прочная, чем связь с гидратирующими их молекулами воды. Связь же ионов К+ и Сl- лишь незначительно превышает сумму энергий их гидратации, поэтому столкновение этих ионов не приведет к образованию осадка. Следовательно, можно сделать следующий вывод. Реакции обмена происходят при взаимодействии таких ионов, энергия связи между которыми в продукте реакции намного больше, чем сумма энергий их гидратации.

Реакции ионного обмена описываются ионными уравнения-ми. Труднорастворимые, летучие и малодиссоциирующие соединения пишут в молекулярной форме. Если при взаимодействии растворов электролитов не образуется ни одного из указанных видов соединения, это означает, что практически реакции не протекают.

Образование труднорастворимых соединений

Например, взаимодействие между карбонатом натрия и хлоридом бария в виде молекулярного уравнения запишется так:

Na2CO3+ ВаСl2 = BaCO3+2NaCl или в виде:

2Na++СO2-3+Ва2+ +2Сl- = BaCO3+ 2Na++2Сl -

Прореагировали только ионы Ва2+ и СО-2, состояние остальных ионов не изменилось, поэтому краткое ионное уравнение примет вид:

CO 2-3+Ba 2+ =BaCO3

Образование летучих веществ

Молекулярное уравнение взаимодействия карбоната кальция и соляной кислоты запишется так:

СаСO3+2НСl=СаСl2+Н2О+CO2

Один из продуктов реакции -- диоксид углерода СО2 -- выделился из сферы реакции в виде газа. Развернутое ионное уравнение имеет вид:

СаСО3+2Н++2Сl - = Са 2+ +2Сl -+Н2O+CO2

Результат реакции описывается следующим кратким ионным уравнением:

СаСO3+2Н+=Са 2+ +Н2О+CO2

Образование малодиссоциирующего соединения

Примером такой реакции служит любая реакция нейтрализации, в результате чего образуется вода -- малодиссоциирующее соединение:

NaOH+НСl=NaCl+Н2О

Na++ОН-+Н++Cl- = Na++Сl -+Н2О

ОН-+Н+= Н2O

Из краткого ионного уравнения следует, что процесс выразился во взаимодействии ионов Н+ и ОН-. Все три вида реакций идут необратимо, до конца.

Если слить растворы, например, хлорида натрия и нитрата кальция, то, как показывает ионное уравнение, никакой реакции не произойдет, так как не образуется ни осадка, ни газа, ни малодиссоциирующего соединения:

Na++Сl-+К++NO-3 + Na+ + NO-3+К+ + Сl-

Размещено на Allbest.ru