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 + 2H2O
Ca(OH)2 + H2
2. Взаимодействие оксидов активных металлов с водой:
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. |
|
–– |
|
3. Взаимодействие с кислотами (реакция нейтрализации) |
|
4. Обменная реакция с солями |
|
–– |
|
5. Термический распад. |
|
–– |
ОКСИДЫ
Классификация
Оксиды – это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород.
ОКСИДЫ |
|
Несолеобразующие |
CO, N2O, NO |
Солеобразующие |
Основные Na2O; MgO; CuO |
Амфотерные |
|
Кислотные |
|
амфотерным – и те и другие |
Получение
1. Взаимодействие простых и сложных веществ с кислородом:
2. Разложение некоторых кислородсодержащих веществ (оснований, кислот, солей) при нагревании:
Химические свойства
Основные оксиды |
Кислотные оксиды |
1. Взаимодействие с водой |
|
Образуется основание: |
Образуется кислота: |
2. Взаимодействие с кислотой или основанием: |
|
При реакции с кислотой образуется соль и вода |
При реакции с основанием образуется соль и вода |
Амфотерные оксиды взаимодействуют |
|
с кислотами как основные: |
с основаниями как кислотные: |
3. Взаимодействие основных и кислотных оксидов между собой приводит к солям. |
|
4. Восстановление до простых веществ: |
|
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):
2. Взаимодействие водорода с неметаллом и последующим растворением полученного продукта в воде (для бескислородных кислот):
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:
2NaCl(тв.) + H2SO4(конц.) Na2SO4 + 2HCl
Химические свойства
1. Действие на индикаторы.
акмус – красный, метилоранж - розовый
2. Взаимодействие с основаниями (реакция нейтрализации):
2HNO3 + Ca(OH)2 Ca(NO3)2 + 2H2O
3. Взаимодействие с основными оксидами:
4. Взаимодействие с металлами:
(металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, кислоты-неокислители).
Взаимодействие с солями (реакции обмена), при которых выделяется газ или образуется осадок:
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+)
Кислые. При диссоциации дают катионы металла (NH4+), ионы водорода и анионы кислотного остатка.
NaHCO3 Na+ + HCO3-
Na+ + H+ + CO32-
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.
Смешанные. Образованы одним катионом и двумя анионами:
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:
2) метлла с кислотой:
3) металла с раствором соли менее активного металла
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
4) основного оксида с кислотным оксидом:
5) основного оксида с кислотой
6) основания с кислотным оксидом
Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O
7) основания с кислотой:
8) соли с кислотой:
MgCO3 + 2HCl MgCl2 + H2O + CO2
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.
2. Гидролиз.
3. Обменные реакции с кислотами, основаниями и другими солями.
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.
2. Взаимодействие основания с избытком кислотного оксида
Химические свойства.
1. Термическое разложение с образованием средней соли
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
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.
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:
FeCl3 + 6KCN K3[Fe(CN)6] + 3KCl
Химические свойства.
1. Разрушение комплексов за счёт образования малорастворимых соединений:
2[Cu(NH3)2]Cl + K2S CuS
+ 2KCl + 4NH3
2. Обмен лигандами между внешней и внутренней сферами.
K2[CoCl4] + 6H2O [Co(H2O)6]Cl2 + 2KCl
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
МЕЖДУ РАЗЛИЧНЫМИ КЛАССАМИ СОЕДИНЕНИЙ
Примеры
2. основной оксид + кислотный оксид соль
3. основание + кислота = соль
FeCl3 |
+ |
3HNO3 |
Fe(NO3)3 |
+ |
3HCl |
|
Соль |
кислота |
соль |
кислота |