Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Классы неорганических веществ
|
|
Химическая формула - изображение состава вещества с помощью символов химических элементов, числовых индексов и некоторых других знаков. Химическое название - изображение состава вещества с помощью слова или группы слов.
К неметаллам относят все элементы VIIIА-группы (благородные газы) и VIIА-группы (галогены), элементы VIА-группы (кроме полония), элементы азот, фосфор, мышьяк (VА-группа); углерод, кремний (IVА-группа); бор (IIIА-группа), а также водород. Остальные элементы относят к металлам.
Используются следующие числовые приставки:
| 1 - моно | 7 - гепта |
| 2 - ди | 8 - окта |
| 3 - три | 9 - нона |
| 4 - тетра | 10 - дека |
| 5 - пента | 11 - ундека |
| 6 - гекса | 12 - додека |
Названия сложных веществ составляют по химическим формулам справа налево. Они складываются из двух слов - названий электроотрицательных составляющих (в именительном падеже) и электроположительных составляющих (в родительном падеже), например:
CuSO4 - сульфат меди(II)
PCl3 - трихлорид фосфора
LaCl3 - хлорид лантана(III)
СО - монооксид углерода
Неорганические вещества – соединения, образуемые всеми химическими элементами (кроме большинства органических соединений углерода). Делятся по химическому составу: Неорганические вещества: 1)Простые вещества;
2)Сложные вещества;
Сложные вещества образованы атомами разных элементов. Делятся по составу и химическим свойствам: Сложные вещества: 1) Оксиды; 2) Онования; 3) Кислоты; 4) Соли; 5)Бинарные соединения.
Оксиды – соединения элементов с кислородом, степень окисления кислорода в оксидах всегда равна (–II). Делятся по составу и химическим свойствам: Оксиды: 1) Основные; 2)Кислотные; 3) Амфотерные; 4) Двойные; 5)Несолеобразующие. Элементы He, Ne и Ar соединений с кислородом не образуют.
Соединения элементов с кислородом в других степенях окисления – это не оксиды, а бинарные соединения, например F2O (+II) и H2O2(–I).
Оснoвные оксиды – оксиды металлов со степенью окисления +1, +2.Из типичных металлов только Li, Mg, Ca и Sr образуют оксиды Li2O, MgO, CaO и SrO при сжигании на воздухе; оксиды Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O и BaO получают другими способами. Оксиды CuO, Ag2O и NiO также относят к оснoвным.
Химические свойства оснoвных оксидов:
а) взаимодействуют с водой с образованием оснований: K2O+H2O=2KOH
б) взаимодействуют с кислотными оксидами и кислотами с образованием солей
в) взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами, образуя соли: сплавление BeO+ZnO=BeZnO2+H2O
BeO+Zn(OH)2=H2O+BeZnO2
Кислотные оксиды –оксиды неметаллов со степенью окисления более+2 и металлы со степенью окисления от+5 до +7. Из типичных неметаллов только S, Se, P, As, C и Si образуют оксиды SO2, SeO2, P2O5, As2O3, CO2 и SiO при сжигании на воздухе; оксиды Cl2O, Cl2O7, I2O5, SO3, SeO3, N2O3, N2O5 и As2O5 получают другими способами.
Оксиды CrO3 и Mn2O7 (хром и марганец в высшей степени окисления) также являются кислотными и оксиды неметаллов ClO2 NO- исключение2.
Химические свойства кислотных оксидов:
а) непосредственно соединяются с водой (за исключением SiO2), образуя кислоты: SO3+H2O=H2SO4
б) взаимодействуют с основными оксидами и гидроксидами, образуя соли: CO2+CaO=CaCO3 CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O
в) реагируют с амфотерными оксидами и гидроксидами: SO3+ZnO=ZnSO4
SO3+Zn(OH)2=ZnSO4+H2O
г) кислотные оксиды взаимодействуют и с кислотами, но при этом соли не образуют: SiO2+4HF=SiF4+2H2O CrO3+H2CrO4=H2Cr2O7
Амфотерные оксиды –образованы амфотерными металлами со степенью окисления от+2 до +4
при сжигании на воздухе образуют оксиды BeO, Cr2O3, ZnO, Al2O3, GeO2, SnO2, PbO; амфотерные оксиды Ga2O3, SnO и PbO2 получают другими способами. С водой непосредственно амфотерные оксиды не взаимодействуют.
Химические свойства амфотерных оксидов:
а) По отношению к кислотам и кислотным оксидам амфотерные оксиды ведут себя подобно оснoвным оксидам, образуя с ними соли: BeO+2HNO3=Be(NO3)2+H2O Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O;
б) Амфотерные оксиды проявляют также кислотные свойства, взаимодействуя с водными растворами щелочей, при сплавлении с оксидами, гидроксидами или карбонатами активных металлов:
ZnO+2KOH=K2ZnO2+H2O
Al2O3+Ca(OH)2=Ca(AlO2)2+H2O
Fe2O3+K2CO3=KFeO2+CO2 Следует отметить, что в одних амфотерных оксидах больше проявляется основный характер, в других – кислотный, в третьих основный и кислотный характер проявляются приблизительно одинаково. Из этого следует, что некоторые амфотерные оксиды могут вступать в реакции, взаимодействуя друг с другом, например: ZnO+Al2O3=Zn(AlO2)2. Двойные оксиды – образованы либо атомами одного амфотерного элемента в разных степенях окисления, либо атомами двух разных (металлических, амфотерных) элементов, что и определяет их химические свойства.
Несолеобразующие оксиды – оксиды неметаллов, со степенью окисления +1, +2 например CO, NO, N2O, SiO, S2O.
Получение оксидов:
а) Взаимодействием простых веществ с кислородом: 2Са+О2=2СаО Простые вещества при нагревании часто окисляются с выделением света и теплоты. Такой процесс называют горением: C+O2=CO2;
б) При окислении сложных веществ образуются оксиды элементов, входящих в состав исходного сложного вещества: 2H2S+3O2=2H2O+2SO2;
в) Разложением нитратов, карбонатов, гидроксидов: 2Cu(NO3)2=2CuO+4NO2+O2
CaCO3=CaO+CO2
Cu(OH)2=CuO+H2O;
г) Окислением металлов оксидами других элементов. На подобных реакциях основана металлотермия – восстановление металлов из их оксидов более активными металлами: 2Al+Cr2O3=2Cr+Al2O3
д) Разложением высших оксидов или доокислением низших оксидов: 4CrO3=2Cr2O3+3O2
4FeO+O2=2Fe2O3 2CO+O2=2CO2.
Основания - сложные вещества состаящие из ионов металла или иона аммония(NH4) с гидроксогруппами (ОH)
Получают:
1) по реакциям соответствующих оснoвных оксидов с водой: M2O+H2O=2MOH (M=Li, Na, K, Rb, Cs) MO+H2O=M(OH)2 (M=Ca, Sr, Ba)
И с к л ю ч е н и е: Гидроксиды Mg(OH)2, Cu(OH)2 и Ni(OH)2 получают другими способами.
2) При нагревании реальная дегидратация (потеря воды) протекает для следующих гидроксидов: 2LiOH=Li2O+H2O M(OH)2=MO+H2O (M=Mg, Ca, Sr, Ba, Cu, Ni) Количество гидроксид-ионов в основании, которые способны замещаться кислотными остатками с образованием солей, определяет его кислотность. По- этому основания могут быть однокислотными, двухкислотными, трехкислотными, четырехкислотными. Поскольку с увеличением степени окисления элемента основные свойства ослабевают, известно небольшое количество оснований с кислотностью больше трех.
По растворимости в воде различают:
а) основания, растворимые в воде, – щелочи. К ним относятся: LiOH, NaOH, RbOH, CsOH, FrOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2, Ra(OH)2, TlOH, NH4OH,
б ) основания, не растворимые в воде, например, Cu(OH)2, Fe(OH)3, Cr(OH)3 и др. В водных растворах основания изменяют окраску индикаторов: фиолетовый лакмус синеет, бесцветный фенолфталеин становится малиновым, метило- вый оранжевый – желтым. Все основания, как правило, вещества твердые, имеющие различную окраску; так, Cu(OH)2 голубого цвета, Fe(OH)3 красно-бурого.
Получение оснoвных гидроксидов (оснований):
а) Взаимодействием активных металлов с водой: 2Na+2HOH=2NaOH+H 2;
б) растворением в воде соответствующих оксидов: CaO+H2O=Ca(OH)2
в) электролизом растворов солей (обычно галогенидов) активных металлов
г) нерастворимые в воде основания получают действием на их растворимые соли щелочами: MnCl2+2KOH=Mn(OH)2+2KCl FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2+Na2SO4
д) реакции взаимодействия растворов солей металлов со щелочами можно использовать и для получения некоторых щелочей: Na2CO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3
Химические свойства оснований:
а) взаимодействуют с кислотами и кислотными оксидами, образуя соли: Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O Ca(OH)2+SO3=CaSO4+H2O
б) взаимодействуют с амфотерными оксидами и основаниями сплавлением: Ca(OH)2+Al2O3=Ca(AlO2)2+H2O Ca(OH)2+2Al(OH)3=Ca(AlO2)2+4H2O
в) при взаимодействии с амфотерными гидроксидами в растворе образуются комплексные соли: NaOH+Al(OH)3=Na[Al(OH)4] Ca(OH)2+Zn(OH)2=Ca[Zn(OH)4]
г) растворимые основания взаимодействуют с солями, образуя новую соль и новое основание: ZnSO4+2NaOH=Zn(OH)2+Na2SO4
Кислоты – сложные вещества образованы атомом водорода и кислотным остатком
Формула H2CO3 HNO3 H3PO4 H2SO4
Получение кислот:
а) Кислоты можно получить по реакциям соответствующих кислотных оксидов с водой (ниже приведены реально протекающие реакции):
Cl2O+H2O=2HClO
E2O3+H2O=2HEO2 (E=N, As); As2O3+3H2O=2H3AsO3 EO2+H2O=H2EO3 (E=C, Se)
E2O5+H2O=2HEO3 (E=N, P, I)
E2O5+3H2O=2H3EO4 (E=P, As)
EO3+H2O=H2EO4 (E=S, Se, Cr)
E2O7+H2O=2HEO4 (E=Cl, Mn)
б) обменной реакцией между солями и кислотами. При этом кислоту нужно брать более сильную или менее летучую, чем кислота, которую получают FeS+2HCl=FeCl2+H2S
в) окислением простых веществ: 3P+5HNO3=3HPO3+5NO+H2O
Химические свойства кислот:
а) взаимодействуют с основными оксидами и основаниями (реакция нейтрализации) с образованием солей и воды: CaO+2HCl=CaCl2+H2O
Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O
б) взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами: Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O
в) реагируют с солями. Реакция с растворами солей протекает в том случае, если выпадает осадок или выделя- ется газ: H2SO4+Ba(NO3)2 (р-р)=BaSO4↓ +2HNO3
Для реакции с твердыми солями берут соль менее сильной кислоты: 2HCl+K2CO3(т)=2KCl+H2O+CO2↑
г) кислоты реагируют с металлами. Взаимодействие кислот с металлами зависит от концентрации кислоты и активности металла. Разбавленные кислоты (кроме HNO3) реагируют c металлами, которые стоят в ряду стандартных электродных потенциалов до водорода, при этом выделяется водород. Например: Fe+H2SO4(разб.)=FeSO4+H2↑ Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
4Ca+10HNO3(разб.)=4Ca(NO3)2+NH4NO3+3H2O 3Cu+8HNO3(разб.)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O
H2CO3, H2SO3– кислоты слабые, взаимодействуют только с активными металлами:
Соли – сложные соединения, состоящие из катионов металлов или иона аммония и анионов кислотных остатков.. Делятся по составу катионов и анионов: 1)Соли Средние;
2) Кислые;
3) Оснoвные;
4) Двойные.
Средние соли например, K2CO3, Mg(NO3)2, Cr2(SO4)3, Zn3(PO4)2.
Реакции образования средних солей: 1)
1а) основный гидроксид+кислота (в равных соотношениях)→ … 2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O Cu(OH)2+2HNO3=Cu(NO3)2+2H2O
1б) амфотерный гидроксид+кислота→ … 2Al(OH)3+3H2SO4=Al2(SO4)3+6H2O Zn(OH)2+2HNO3=Zn(NO3)2+2H2O
1в) основный гидроксид+амфотерный гидроксид→ … NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O (в расплаве) 2NaOH+Zn(OH)2=Na2ZnO2+2H2O (в расплаве)
2) 2а) основный оксид+кислота→ … Na2O+H2SO4=Na2SO4+H2O
CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O
2б) амфотерный оксид+кислота→ …
Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O ZnO+2HNO3=Zn(NO3)2+H2O
2в) основный оксид+амфотерный гидроксид→ … Na2O+2Al(OH)3=2NaAlO2+3H2O (в расплаве) Na2O+Zn(OH)2=Na2ZnO2+H2O (в расплаве)
Основание+Кислота→ Соль+Вода
Основной оксид+Кислота=Соль+Вода
3) 3а) щелоч+кислотный оксид→ … 2NaOH+SO3=Na2SO4+H2O
Ba(OH)2+CO2=BaCO3+H2O
3б) амфотерный гидроксид+кислотный оксид→ … 2Al(OH)3+3SO3=Al2(SO4)3+3H2O
3в) щелоч+амфотерный оксид→ … 2NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2O (в расплаве) 2NaOH+ZnO=Na2ZnO2+H2O (в расплаве)
4) 4а) оснoвный оксид+кислотный оксид→ … Na2O+SO3=Na2SO4,
BaO+CO2=BaCO3
4б) амфотерный оксид+кислотный оксид→ … Al2O3+3SO3=Al2(SO4)3,
4в) оснoвный оксид+амфотерный оксид→ … Na2O+Al2O3=2NaAlO2,
Na2O+ZnO=Na2ZnO2
Реакции 1в, если они протекают в растворе, сопровождаются образованием других продуктов – комплексных солей:
NaOH(конц.)+Al(OH)3=Na[Al(OH)4] KOH(конц.)+Cr(OH)3=K3[Cr(OH)6] 2NaOH(конц.)+M(OH)2=Na2[M(OH)3] (M=Be, Zn) KOH(конц.)+M(OH)2=K[M(OH)3] (M=Sn, Pb)
Все средние соли в растворе – сильные электролиты (диссоциируют на- цело).
Кислые соли содержат кислые кислотные остатки (с водородом) и др., образуются при действии избытка кислоты, содержащих не менее двух атомов водорода в молекуле; аналогично действуют соответствующие кислотные оксиды:
NaOH+H2SO4 (конц.)=NaHSO4+H2O Ba(OH)2+2H3PO4(конц)=Ba(H2PO4)2+2H2O Zn(OH)2+H3PO4(конц)=ZnHPO4↓ +2H2O PbSO4+H2SO4(конц)=Pb(HSO4)2 K2HPO4+H3PO4(конц)=2KH2PO4
Ca(OH)2+2EO2=Ca(HEO3)2 (E=C, S) Na2EO3+EO2+H2O=2NaHEO3 (E=C, S)
Оснoвные соли содержат гидроксогруппы ОН–, например FeNO3(OH), Ca2SO4(OH)2, Cu2CO3(OH)2, образуются при действии избытка оснoвания, содержащего не менее двух гидроксогрупп в формульной единице: Co(OH)2+HNO3=CoNO3(OH)↓ +H2O 2Ni(OH)2+H2SO4=Ni2SO4(OH)2↓ +2H2O 2Cu(OH)2+H2CO3=Cu2CO3(OH)2↓ +2H2O
Большинство оснoвных солей мало растворимы в воде.
Двойные соли содержат два химически разных катиона; например CaMg(CO3)2, KAl(SO4)2, LiAl(SiO3)2. Часто двойные соли менее растворимы в воде по сравнению с отдельными средними солями.
Химические свойства солей Соли являются твердыми кристаллическими веществами. По растворимости в воде их подразделяют на растворимые, малорастворимые и практически нерастворимые. Соли вступают в реакции:
а) гидролиза (обменное взаимодействие с водой). Гидролизу подвергаются соли, образованные: а) слабыми кислотами и сильными основаниями; б) слабыми основаниями и сильными кислотами; в) слабыми кислотами и слабыми основаниями. В зависимости от природы оснований и кислот, образующих соли, гидролиз протекает по-разному: а)Na2CO3+H2O → NaHCO3+NaOH
б) 2CuSO4+2H2O→ (CuOH)2SO4+H2SO4 в)Al2S3+6H2O=2Al(OH)3+3H2S
б) с кислотами с образованием новой кислоты и новой соли: 2NaCl+H2SO4=Na2SO4+2HCl
в) со щелочами, с образованием новой соли и нового основания: Al2(PO4)3+6NaOH=2Al(OH)3+3Na2PO4
г) с металлами с образованием новой соли и другого металла: CuSO4+Fe=FeSO4+Cu
д) с другими солями с образованием новых солей: BaCl2+Na2CO3=BaCO3+2NaCl. Реакции взаимодействия между солями направлены в сторону образования ма- лорастворимых или плоходиссоциирующих в воде солей.
Бинарные соединения – это сложные вещества, не относящиеся к классам оксидов, гидроксидов и солей и состоящие из катионов и бескислородных анионов (реальных или условных).
а) галогениды: OF2, HF, KBr, PbI2, NH4Cl, BrF3, IF7
б) хальгогениды: H2S, Na2S, ZnS, As2S3, NH4HS, K2Se, NiSe в) нитриды: NH3, NH3∙ H2O, Li3N, Mg3N2, AlN, Si3N4
г) карбиды: CH4, Be2C, Al4C3, Na2C2, CaC2, Fe3C, SiC
д) силициды: Li4Si, Mg2Si, ThSi2
е) гидриды: LiH, CaH2, AlH3, SiH4
ж) пероксиды: H2O2, Na2O2, CaO2
и) надпероксиды: HO2, KO2
По типу химической связи среди этих бинарных соединений, различают: ковалентные: OF2, IF7, H2S, P2S5, NH3, H2O2
ионные: NaI, K2Se, Mg3N2, CaC2, Na2O2, KO2 Встречаются д в о й н ы е (с двумя разными катионами) и с м е ш а н н ы е (с двумя разными анионами) бинарные соединения например KMgCl3, (FeCu)S2 и Pb(Cl)O, SCl2O2, AsOF3.