ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ. КЛАССИФИКАЦИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Тема: ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ. КЛАССИФИКАЦИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

План лекции:

Основные классы неорганических соединений.
Основания. Химические свойства.
Оксиды. Их виды, химические свойства.
Кислоты. Классификация и их химические свойства.
Соли. Классификация и их химические свойства.

Простые вещества. Молекулы состоят из атомов одного вида (атомов одного элемента). В химических реакциях не могут разлагаться с образованием других веществ.

Сложные вещества (или химические соединения). Молекулы состоят из атомов разного вида (атомов различных химических элементов). В химических реакциях разлагаются с образованием нескольких других веществ.

Неорганические вещества
Простые	Металлы
Неметаллы
Сложные	Оксиды
Основания
Кислоты
Соли

Резкой границы между металлами и неметаллами нет, т.к. есть простые вещества, проявляющие двойственные свойства.

Аллотропия

Аллотропия – способность некоторых химических элементов образовывать несколько простых веществ, различающихся по строению и свойствам.

С – алмаз, графит, карбин.

O – кислород, озон.

S – ромбическая, моноклинная, пластическая.

P – белый, красный, чёрный.

Явление аллотропии вызывается двумя причинами:

1) различным числом атомов в молекуле, например кислород O₂ и озон O₃

2) образованием различных кристаллических форм, например алмаз и графит.

ОСНОВАНИЯ

Основания – сложные вещества, в которых атомы металлов соединены с одной или несколькими гидроксильными группами (с точки зрения теории электролитической диссоциации, основания – сложные вещества, при диссоциации которых в водном растворе образуются катионы металла (или NH₄⁺) и гидроксид – анионы OH^-).

Классификация.

Растворимые в воде (щёлочи) и нерастворимые. Амфотерные основания проявляют также свойства слабых кислот.

Получение

1. Реакции активных металлов (щелочных и щелочноземельных металлов) с водой:

2Na + 2H₂O 2NaOH + H₂, Ca + 2H₂OCa(OH)₂ + H₂

2. Взаимодействие оксидов активных металлов с водой:

BaO + H₂O Ba(OH)₂

3. Электролиз водных растворов солей

2NaCl + 2H₂O 2NaOH + H₂ + Cl₂

Химические свойства

Щёлочи	Нерастворимые основания
1. Действие на индикаторы.
лакмус – синий метилоранж – жёлтый фенолфталеин – малиновый	––
2. Взаимодействие с кислотными оксидами.
2KOH + CO₂ K₂CO₃ + H₂O KOH + CO₂ KHCO₃	––
3. Взаимодействие с кислотами (реакция нейтрализации)
NaOH + HNO₃ NaNO₃ + H₂O	Cu(OH)₂ + 2HCl CuCl₂ + 2H₂O

4. Обменная реакция с солями
Ba(OH)₂ + K₂SO₄ 2KOH + BaSO₄ 3KOH+Fe(NO₃)₃ Fe(OH)₃ + 3KNO₃	––
5. Термический распад.
––	Cu(OH)₂ – CuO + H₂O

ОКСИДЫ

Классификация

Оксиды – это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород.

ОКСИДЫ
Несолеобразующие	CO, N₂O, NO
Солеобразующие	Основные -это оксиды металлов, в которых последние проявляют небольшую степень окисления +1, +2 Na₂O; MgO; CuO
	Амфотерные (обычно для металлов со степенью окисления +3, +4). В качестве гидратов им соответствуют амфотерные гидроксиды ZnO; Al₂O₃; Cr₂O₃; SnO₂
	Кислотные -это оксиды неметаллов и металлов со степенью окисления от +5 до +7 SO₂; SO₃; P₂O₅; Mn₂O₇; CrO₃
	Основным оксидам соответствуют основания, кислотным – кислоты, амфотерным – и те и другие

Получение

1. Взаимодействие простых и сложных веществ с кислородом:

2Mg + O₂ 2MgO

4P + 5O₂ 2P₂O₅

S + O₂ SO₂

2CO + O₂ 2CO₂

2CuS + 3O₂ 2CuO + 2SO₂

CH₄ + 2O₂ CO₂ + 2H₂O

4NH₃ + 5O₂ 4NO + 6H₂O

2. Разложение некоторых кислородсодержащих веществ (оснований, кислот, солей) при нагревании:

Cu(OH)₂ CuO + H₂O

(CuOH)₂CO₃ 2CuO + CO₂ + H₂O

2Pb(NO₃)₂ 2PbO + 4NO₂ + O₂

2HMnO₄ Mn₂O₇ + H₂O

Химические свойства

Основные оксиды	Кислотные оксиды
1. Взаимодействие с водой
Образуется основание: Na₂O + H₂O 2NaOH CaO + H₂O Ca(OH)₂	Образуется кислота: SO₃ + H₂O H₂SO₄ P₂O₅ + 3H₂O 2H₃PO₄
2. Взаимодействие с кислотой или основанием:
При реакции с кислотой образуется соль и вода MgO + H₂SO₄ MgSO₄ + H₂O CuO + 2HCl CuCl₂+ H₂O	При реакции с основанием образуется соль и вода CO₂ + Ba(OH)₂ BaCO₃ + H₂O SO₂ + 2NaOH Na₂SO₃ + H₂O
Амфотерные оксиды взаимодействуют
с кислотами как основные: ZnO + H₂SO₄ZnSO₄ + H₂O	с основаниями как кислотные: ZnO + 2NaOH Na₂ZnO₂ + H₂O (ZnO + 2NaOH + H₂O Na₂[Zn(OH)₄])
3. Взаимодействие основных и кислотных оксидов между собой приводит к солям.
Na₂O + CO₂ Na₂CO₃
4. Восстановление до простых веществ:
3CuO + 2NH₃ 3Cu + N₂ + 3H₂O P₂O₅+ 5C 2P + 5CO

КИСЛОТЫ

Кислоты – сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. (С точки зрения теории электролитической диссоциации: кислоты – электролиты, которые при диссоциации в качестве катионов образуют только H⁺).

Классификация

1. По составу: бескислородные и кислородсодержащие.

2. По числу атомов водорода, способных замещаться на металл: одно-, двух-, трёхосновные.

Бескислородные:		Название соли
HCl – хлористоводородная (соляная)	одноосновная	хлорид
HBr – бромистоводородная	одноосновная	бромид
HI – йодистоводородная	одноосновная	йодид
HF – фтористоводородная (плавиковая)	одноосновная	фторид
H₂S – сероводородная	двухосновная	сульфид

Кислородсодержащие:
HNO₃ – азотная	одноосновная	нитрат
H₂SO₃ – сернистая	двухосновная	сульфит
H₂SO₄ – серная	двухосновная	сульфат
H₂CO₃ – угольная	двухосновная	карбонат
H₂SiO₃ – кремниевая	двухосновная	силикат
H₃PO₄ – ортофосфорная	трёхосновная	ортофосфат

Получение

1. Взаимодействие кислотного оксида с водой (для кислородсодержащих кислот):

SO₃ + H₂O H₂SO₄

P₂O₅ + 3H₂O 2H₃PO₄

2. Взаимодействие водорода с неметаллом и последующим растворением полученного продукта в воде (для бескислородных кислот):

H₂+ Cl₂ 2HCl

H₂ + S H₂S

3. Реакциями обмена соли с кислотой

Ba(NO₃)₂ + H₂SO₄ BaSO₄ + 2HNO₃

в том числе, вытеснение слабых, летучих или малорастворимых кислот из солей более сильными кислотами:

Na₂SiO₃+ 2HCl H₂SiO₃ + 2NaCl

2NaCl(тв.) + H₂SO₄(конц.) Na₂SO₄ + 2HCl

Химические свойства

1. Действие на индикаторы.

акмус – красный, метилоранж - розовый

2. Взаимодействие с основаниями (реакция нейтрализации):

H₂SO₄+ 2KOH K₂SO₄ + 2H₂O

2HNO₃ + Ca(OH)₂ Ca(NO₃)₂+ 2H₂O

3. Взаимодействие с основными оксидами:

CuO + 2HNO₃ Cu(NO₃)₂ + H₂O

4. Взаимодействие с металлами:

Zn + 2HCl ZnCl₂ + H₂

2Al + 6HCl 2AlCl₃ + 3H₂

(металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, кислоты-неокислители).

Взаимодействие с солями (реакции обмена), при которых выделяется газ или образуется осадок:

H₂SO₄+ BaCl₂ BaSO₄ +2HCl

2HCl + K₂CO₃ 2KCl + H₂O + CO₂

СОЛИ

Соли – сложные вещества, которые состоят из атомов металла и кислотных остатков. Это наиболее многочисленный класс неорганических соединений.

Классификация

СОЛИ
	Средние
Кислые
Основные
Двойные
Смешанные
Комплексные

Средние. При диссоциации дают только катионы металла (или NH₄⁺)

Na₂SO₄ 2Na⁺ +SO₄^2-

CaCl₂ Ca²⁺ + 2Cl^-

Кислые. При диссоциации дают катионы металла (NH₄⁺), ионы водорода и анионы кислотного остатка.

NaHCO₃ Na⁺ + HCO₃^- Na⁺ + H⁺ + CO₃^2-

Продукты неполного замещения атомов водорода многоосновной кислоты на атомы металла.

Основные. При диссоциации дают катионы металла, анионы гидроксила и кислотного остатка.

Zn(OH)Cl [Zn(OH)]⁺ + Cl^- Zn²⁺ + OH^- + Cl^-

Продукты неполного замещения групп OH соответст-вующего основания на кислотные остатки.

Двойные. При диссоциации дают два катиона и один анион.

KAl(SO₄)₂ K⁺ + Al³⁺ + 2SO₄^2-

Смешанные. Образованы одним катионом и двумя анионами:

CaOCl₂ Ca²⁺ + Cl^- + OCl^-

Комплексные. Содержат сложные катионы или анионы.

[Ag(NH₃)₂]Br [Ag(NH₃)₂]⁺ + Br ^-

Na[Ag(CN)₂] Na⁺ + [Ag(CN)₂]^-Средние соли

Получение

Большинство способов получения солей основано на взаимодействии веществ с противоположными свойствами:

1) металла с неметаллом:

2Na + Cl₂ 2NaCl

2) метлла с кислотой:

Zn + 2HCl ZnCl₂ + H₂

3) металла с раствором соли менее активного металла

Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu

4) основного оксида с кислотным оксидом:

MgO + CO₂ MgCO₃

5) основного оксида с кислотой

CuO + H₂SO₄ CuSO₄ + H₂O

6) основания с кислотным оксидом

Ba(OH)₂+ CO₂ = BaCO₃ + H₂O

7) основания с кислотой:

Ca(OH)₂ + 2HCl CaCl₂ + 2H₂O

8) соли с кислотой:

MgCO₃ + 2HCl MgCl₂ + H₂O + CO₂

BaCl₂ + H₂SO₄ BaSO₄ + 2HCl

9) раствора основания с раствором соли:

Ba(OH)₂ + Na₂SO₄ 2NaOH + BaSO₄

10) растворов двух солей

3CaCl₂ + 2Na₃PO₄ Ca₃(PO₄)₂ + 6NaCl

Химические свойства

1.Термическое разложение.

CaCO₃ CaO + CO₂

2Cu(NO₃)₂ 2CuO + 4NO₂ + O₂

NH₄Cl NH₃ + HCl

2. Гидролиз.

Al₂S₃ + 6H₂O 2Al(OH)₃ + 3H₂S

FeCl₃ + H₂O Fe(OH)Cl₂ + HCl

Na₂S + H₂O NaHS +NaOH

3. Обменные реакции с кислотами, основаниями и другими солями.

AgNO₃ + HCl AgCl + HNO₃

Fe(NO₃)₃ + 3NaOH Fe(OH)₃ + 3NaNO₃

CaCl₂ + Na₂SiO₃ CaSiO₃ + 2NaCl

4. Окислительно-восстановительные реакции, обусловленные свойствами катиона или аниона.

2KMnO₄ + 16HCl = 2MnCl₂ + 2KCl + 5Cl₂ + 8H₂O

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

Химические свойства.

1. Термическое разложение с образованием средней соли

Ca(HCO₃)₂ CaCO₃ + CO₂ + H₂O

2. Ваимодействие со щёлочью. Получение средней соли.

Ba(HCO₃)₂ + Ba(OH)₂ 2BaCO₃ + 2H₂O

Основные соли

Получение

1. Гидролиз солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой

ZnCl₂ + H₂O [Zn(OH)]Cl + HCl

2. Добавление (по каплям) небольших количеств щелочей к растворам средних солей металлов

AlCl₃ + 2NaOH [Al(OH)₂]Cl + 2NaCl

3. Взаимодействие солей слабых кислот со средними солями

2MgCl₂ + 2Na₂CO₃ + H₂O[Mg(OH)]₂CO₃ + CO₂ + 4NaCl

Химические свойства.

1.Термическое разложение.

[Cu(OH)]₂CO₃(малахит) 2CuO + CO₂ + H₂O

2. Взаимодействие с кислотой: образование средней соли.

Sn(OH)l + HCl SnCl₂ + H₂O

Комплексные соли

Строение

K₄[Fe(CN)₆]
K₄[Fe(CN)₆]	– Внешняя сфера
K₄[Fe(CN)₆]	– Внутренняя сфера
K₄[Fe(CN)₆]	– Комплексообразователь (центральный атом)
K₄[Fe(CN)₆]	– Координационное число
K₄[Fe(CN)₆]	– Лиганд

Центральными атомами обычно служат ионы металлов больших периодов (Co, Ni, Pt, Hg, Ag, Cu); типичными лигандами являются OH^-, CN^-, NH₃, CO, H₂O; они связаны с центральным атомом донорно-акцепторной связью.

Получение

1. Реакции солей с лигандами:

AgCl + 2NH₃ [Ag(NH₃)₂]Cl