Номенклатура неорганических соединений

Неорганические соединения подразделяются на четыре основных класса: оксиды, кислоты, основания и соли. Рассмотрим каждый из этих классов.

Оксиды — сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, одним из которых является кислород. Это широко распространенный в природе класс неорганических соединений. К оксидам причисляют такие хорошо известные соединения, как песок, вода, глина и т.д.; большинство руд черных металлов содержат оксиды, например красный железняк СиО и магнитный железняк FeO.

Графические формулы оксидов имеют вид:

Напомним, что графические формулы представляют число связей (валентностей) между элементами, и каждая валентность условно изображается черточкой.

Характер оксида обусловливается его способностью создавать соли с кислотами и основаниями. По этой особенности оксиды делят на солеобразующие и несолеобразующие (безразличные, индифферентные). В свою очередь солеобразующие оксиды разделяют на три группы: о кислотные — образуют соли с основаниями или основными оксидами, например:

о основные - образуют соли с кислотами или кислотными оксидами, например:

о амфотерные — образуют соли и с кислотами, и с основаниями. Эти оксиды проявляют и те, и другие свойства, если элемент образует оксиды в нескольких степенях окисления. Оксиды, соответствующие высшим степеням окисления, имеют кислотные свойства, а низшим — основные, например Мп02 — амфотерный оксид, Мп207 — кислотный оксид, МпО — основной оксид.

Свойства оксида обусловлены положением соответствующего элемента в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Так, металлические свойства элементов уменьшаются в периодах справа налево, а в группах увеличиваются сверху вниз; неметаллические свойства в периодах справа налево увеличиваются, а в группах сверху вниз уменьшаются. В главных подгруппах границей между элементами, образующими кислотные и основные оксиды, являются элементы, оксиды которых амфотерны, размещенные на восходящей диагонали Периодической системы.

Физические свойства оксидов. Большинство основных оксидов — твердые вещества (CaO, Fe203). Основные оксиды представляют собой оксиды металлов — это кристаллические вещества, в которых преобладает ионный тип связи. Оксиды типичных металлов имеют высокие температуры плавления и кипения.

Кислотные оксиды представляют собой оксиды неметаллов или переходных металлов в высоких степенях окисления. Могут быть твердыми (Р205, As203, Sb205), жидкими (Н20, С1207) и газообразными (NO, S02, СО).

Химические свойства оксидов даны в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Химические свойства оксидов

Взаимодействие оксидов

основных

кислотных

амфотерных

С водой

-

С амфотерными оксидами с образованием соли

Кислоты. Молекулы некоторых кислот состоят из двух элементов — так называемые бинарные соединения. Большинство кислот представляет собой соединения, состоящие из трех и более химических элементов, например:

Рассматривая уравнения этих реакций, можно сделать следующий вывод о составе кислот: кислотами называют сложные вещества, которые состоят из атомов водорода, способных замещаться на атомы металлов, и кислотных остатков.

Из приведенных выше уравнений следует: о кислотные остатки в химических реакциях обычно сохраняются и переходят из одних соединений в другие; о заряд кислотных остатков определяется числом атомов водорода, способных замещаться на атомы металлов (табл. 1.2).

Таблица 1.2. Некоторые кислоты и кислотные остатки

Название кислоты

Формула кислоты

Кислотные остатки

Соляная

НС1

Хлорид

Азотная

HN03

Нитрат

Серная

H2S04

Сульфат

Угольная

н2со3

Карбонат

Ортофосфорная

н3ро4

Фосфат

Классификация кислот. По составу кислоты делятся на кислородосодержащие и бескислородные, по числу содержащихся в них атомов водорода, способных замещаться на металл, на одноосновные (например, НС1, HBr, HN03), двухосновные (H2S, H2S04), трехосновные (Н3Р04).

Физические свойства кислот. Многие кислоты, например серная, азотная, соляная, представляют собой бесцветные жидкости. Известны также твердые кислоты: ортофосфорная Н3Р04, метафосфорная НР03, борная Н3В03. Почти все кислоты растворимы в воде. Пример нерастворимой кислоты — кремниевая H2Si03. Растворы кислот имеют кислый вкус.

В природе встречается много кислот: лимонная кислота — в лимонах, яблочная — в яблоках, щавелевая — в листьях щавеля. Муравьи защищаются от врагов, разбрызгивая капельки едкой муравьиной кислоты; она содержится в пчелином яде и жгучих волосках крапивы. При скисании виноградного сока получается уксусная кислота, а при скисании молока — молочная; молочная кислота образуется также при квашении капусты и силосовании кормов для скота. В быту часто применяются лимонная и уксусная кислоты. Употребляемый в пищу уксус и представляет собой водный раствор уксусной кислоты.

Химические свойства кислот проявляются при их взаимодействии с различными веществами:

О с индикаторами — лакмус краснеет, метилоранж розовеет;

0 с металлами. Если металл находится в ряду напряжений металлов до водорода, то при этом происходит выделение водорода и образование соли, например Zn + 2НС1 -»ZnCl2 + Н2Т;

О с основными оксидами — с образованием соли и воды: СиО + + H2S04-> C11SO4 + Н20;

О с основаниями — с образованием соли и воды: НС1 + NaOH -» -> NaCl + Н20;

О с солями — сильная кислота может вытеснить из соли более слабую; при этом образуются другая соль и другая кислота: H2S04 + + ВаС12 -> BaS04i + 2НС1.

Основания — вещества, состоящие из трех элементов — металла, кислорода и водорода. Водород и кислород в них входят в виде гидроксогруппы ОН. Название оснований образуется из слова «гидроксид» и наименования металла, например Са(ОН)2 — гидроксид кальция (II), Fe(OH)3 — гидроксид железа (III). Классификация оснований дана в табл. 1.3.

Таблица 1.3. Классификация оснований

Признак классификации

Группа оснований

Пример

Растворимость в воде

Растворимые (щелочи) Малорастворимые

NaOH, Ca(OH)2 Cu(OH)2, А1(ОН)3

Степень электролитической диссоциации

Сильные (а -> 1) Слабые (а -» 0)

Щелочи

Малорастворимые основания, водный раствор аммиака

Кислотность (число гидроксогрупп)

Однокислотные

Двухкислотные

КОН, LiOH Ва(ОН)2, Mg(OH)2

Таким образом, основания — это сложные вещества, которые состоят из ионов металлов и связанных с ними одного или нескольких гидроксид-ионов.

Физические свойства оснований рассмотрим на примере гидроксидов натрия NaOH и калия КОН. Это твердые белые вещества, гигроскопичные и вследствие этого расплывающиеся на воздухе; хорошо растворяются в воде, при этом выделяется теплота. Растворы гидроксидов разъедают кожу, ткани, бумагу и др. NaOH применяют в кожевенной и фармацевтической промышленности, КОН — при производстве мыла, тугоплавкого стекла.

С гидроксидами и их растворами необходимо обращаться осторожно, следя, чтобы они не попали на одежду, а тем более на руки и лицо. На коже от этих веществ образуются долго незаживающие раны.

Химические свойства оснований проявляются при их взаимодействии с разными веществами:

О с кислотами — с образованием соли и воды, например NaOH + + НС1 -> NaCl + Н20;

О с оксидами неметаллов — с образованием соли и воды: 2КОН + + S02-> K2S03 + Н20;

О с солями — с образованием нового основания и новой соли. Реакция протекает только в том случае, если образуется осадок: NaOH + C11SO4 -> Cu(OH)2^ + Na2S04.

Соли — сложные вещества, состоящие из ионов металлов и кислотных остатков.

Номенклатура солей формируется по кислотным остаткам следующим образом:

О нитриты, например KN02;

О нитраты (A1(N03)3); о хлориды (FeCl3);

О сульфиты (K2S03);

О сульфаты (Na2S04);

О сульфиды (FeS); о фосфаты (Са3(Р04)2);

О карбонаты (СаС03); о силикаты (Na2Si03).

Соли по формуле сходны с кислотами, но вместо ионов водорода они включают ионы металла. Вследствие этого их можно назвать продуктами замещения атомов водорода в кислоте на ионы металла. Например, поваренная соль NaCl (хлорид натрия) может быть рассмотрена как продукт замещения водорода в соляной кислоте НС1 на ион натрия: 2Na + 2НС1 = 2NaCl + + H2t. Ион натрия имеет заряд +1, а ион хлора имеет заряд — 1.

Так как соединение электронейтрально, формула поваренной соли имеет вид Na+CP.

Классификация солей. Выделяют соли: о средние (нормальные) — продукты полного замещения атомов водорода в кислоте на металл, например: Na2C03 — карбонат натрия, CuS04 — сульфат меди (II);

О кислые — продукты неполного замещения атомов водорода в кислоте на металл: NaHS04 — гидросульфат натрия, КН2Р04 — дигидрофосфат калия, Са(НС03)2 — гидрокарбонат кальция;

О основные — продукты неполного замещения гидроксильных групп в молекулах оснований на кислотные остатки, например малахит (Си0Н)2С03. Для написания формул основных солей записывают сначала остаток основания и рядом с ним — кислотный остаток; затем, для того чтобы соль была электроней- тральна, уравнивают их число, например Cr(0H)2N03 — ди- гидроксонитрат хрома, Cr0H(N03)2 — гидроксонитрат хрома, А1(ОН)2С1 — дигидроксохлорид алюминия.

Соли образуются при взаимодействии кислот или кислотных оксидов с основными оксидами или основаниями:

Физические свойства солей. Большинство солей хорошо растворимо в воде. Например, растворимы все соли азотной кислоты и соли натрия, калия. Поваренная соль, жизненно необходимая растениям, животным и людям, именно благодаря растворимости обеспечивает важнейшие физиологические процессы в организмах.

Химические свойства солей проявляются при их взаимодействии с различными веществами:

О с кислотами — с образованием другой соли и другой кислоты (реакция протекает, если образуется осадок или газ), например ВаС12 + H2S04 = BaS04l+ 2НС1, СаС03 + 2HN03= Ca(N03)2 + + Н20 + С02Т;

О со щелочами — с образованием другой соли и другого основания, сопровождается образованием осадка или газа: NaOH +

+ NH4C1 = NaCl + NH3T + Н20,6КОН + A12(S04)3 = 2А1(ОН)34+ + 3K2S04;

О с солями — с образованием двух других солей: Ca(N03)2 + + Na2C03 = СаС034 + 2NaN03.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >