Матеріальний світ, у якому ми живемо і крихітною частинкою якого ми є, єдиний і водночас нескінченно різноманітний. Єдність і різноманіття хімічних речовин цього світу найяскравіше виявляється в генетичного зв'язкуречовин, що відбивається у так званих генетичних рядах. Виділимо найбільш характерні ознакитаких рядів.
1. Усі речовини цього ряду мають бути утворені одним хімічним елементом. Наприклад, ряд, записаний за допомогою наступних формул:
2. Речовини, утворені одним і тим самим елементом, повинні належати до різних класів, тобто відображати різні форми його існування.
3. Речовини, що утворюють генетичний ряд одного елемента, мають бути пов'язані взаємоперетвореннями. За цією ознакою можна розрізняти повні та неповні генетичні ряди.
Наприклад, наведений вище генетичний ряд брому буде неповним, незавершеним. А ось наступний ряд:
вже можна розглядати як повний: він починався простою речовиною бромом і ним закінчився.
Узагальнюючи сказане вище, можна дати таке визначення генетичного ряду.
Генетичний ряд- Це ряд речовин - представників різних класів, що є сполуками одного хімічного елемента, пов'язаних взаємоперетвореннями і відображають спільність походження цих речовин або їх генезис.
Генетичний зв'язок- поняття більш загальне, ніж генетичний ряд, який є нехай і яскравим, але приватним проявом цього зв'язку, що реалізується за будь-яких взаємних перетворень речовин. Тоді, очевидно, під це визначення підходить і перший наведений ряд речовин.
Існує три різновиди генетичних рядів:
Найбільш багатий ряд металу, у якого проявляються різні ступені окислення. Як приклад розглянемо генетичний ряд заліза зі ступенями окиснення +2 та +3:
Нагадаємо, що для окислення заліза в хлорид заліза (II) потрібно взяти слабкіший окислювач, ніж для отримання хлориду заліза (III):
Аналогічно ряду металу багатший зв'язками ряд неметалу з різними ступенями окиснення, наприклад, генетичний ряд сірки зі ступенями окиснення +4 і +6:
Труднощі можуть викликати лише останній перехід. Керуйтеся правилом: щоб отримати просту речовину з окисленого з'єднання елемента, потрібно взяти для цієї мети відновлене його з'єднання, наприклад, летке водневе з'єднаннянеметалу. У нашому випадку:
За цією реакцією у природі з вулканічних газів утворюється сірка.
Аналогічно для хлору:
3. Генетичний ряд металу, якому відповідають амфотерні оксид та гідроксид,дуже багатий зв'язками, тому що вони виявляють в залежності від умов кислотні, то основні властивості.
Наприклад, розглянемо генетичний ряд цинку:
Генетичний зв'язок між класами неорганічних речовин
Характерні реакції між представниками різних генетичних рядів. Речовини з одного генетичного ряду, як правило, не вступають у взаємодію.
Наприклад:
1. метал + неметал = сіль
Hg + S = HgS
2Al + 3I 2 = 2AlI 3
2. основний оксид + кислотний оксид = сіль
Li 2 O + CO 2 = Li 2 CO 3
CaO + SiO 2 = CaSiO 3
3. основа + кислота = сіль
Cu(OH) 2 + 2HCl = CuCl 2 + 2H 2 O
FeCl 3 + 3HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + 3HCl
сіль кислота сіль кислота
4. метал - основний оксид
2 Ca + O 2 = 2 CaO
4Li + O 2 =2Li 2 O
5. неметал - кислотний оксид
S + O 2 = SO 2
4As + 5O 2 = 2As 2 O 5
6. основний оксид - основа
BaO + H 2 O = Ba(OH) 2
Li 2 O + H 2 O = 2LiOH
7. кислотний оксид - кислота
P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
Під час хімічних реакційз одних речовин виходять інші (не плутати з ядерними реакціями, у яких один хімічний елемент перетворюється на інший).
Будь-яка хімічна реакція описується хімічним рівнянням:
Реагенти → Продукти реакції
Стрілка вказує напрямок протікання реакції.
Наприклад:
У цій реакції метан (СН 4) реагує з киснем (Про 2), у результаті утворюється діоксид вуглецю (СО 2) і вода (Н 2 Про), а точніше - водяна пара. Саме така реакція відбувається на вашій кухні, коли ви підпалюєте газову конфорку. Читати рівняння слід так: одна молекула газоподібного метану вступає у реакцію з двома молекулами газоподібного кисню, в результаті виходить одна молекула діоксиду вуглецю та дві молекули води (водяної пари).
Числа, розташовані перед компонентами хімічної реакції, називаються коефіцієнтами реакції.
Хімічні реакції бувають ендотермічними(з поглинанням енергії) та екзотермічні(З виділенням енергії). Горіння метану – типовий приклад екзотермічної реакції.
Існує кілька видів хімічних реакцій. Найбільш розповсюджені:
- реакції з'єднання;
- реакції розкладання;
- реакції одинарного заміщення;
- реакції подвійного заміщення;
- реакції окиснення;
- окисно-відновні реакції.
Реакції з'єднання
У реакціях сполуки хоча б два елементи утворюють один продукт:
2Na (т) + Cl 2 (г) → 2NaCl (т)- Утворення кухонної солі.
Слід звернути увагу на суттєвий нюанс реакцій сполуки: залежно від умов перебігу реакції або пропорцій реагентів, що вступають у реакцію, її результатом можуть бути різні продукти. Наприклад, за нормальних умов згоряння кам'яного вугілля виходить вуглекислий газ:
C (т) + O 2 (г) → CO 2 (г)
Якщо кількість кисню недостатньо, то утворюється смертельно небезпечний чадний газ:
2C (т) + O 2 (г) → 2CO (г)
Реакції розкладання
Ці реакції є як би протилежними по суті реакціям сполуки. Внаслідок реакції розкладання речовина розпадається на два (3, 4...) більше простих елементів(з'єднання):
- 2H 2 O (ж) → 2H 2 (г) + O 2 (г)- Розкладання води
- 2H 2 O 2 (ж) → 2H 2 (г) O + O 2 (г)- розкладання перекису водню
Реакція одинарного заміщення
В результаті реакцій одинарного заміщення більш активний елемент заміщає в з'єднанні менш активний:
Zn (т) + CuSO 4 (р-р) → ZnSO 4 (р-р) + Cu (т)
Цинк у розчині сульфату міді витісняє менш активну мідь, у результаті утворюється розчин сульфату цинку.
Ступінь активності металів за зростанням активності:
- Найбільш активними є лужні та лужноземельні метали
Іонне рівняння вищенаведеної реакції матиме вигляд:
Zn (т) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (т)
Іонний зв'язок CuSO 4 при розчиненні у воді розпадається на катіон міді (заряд 2+) та аніон сульфату (заряд 2-). В результаті реакції заміщення утворюється катіон цинку (який має такий же заряд, як і катіон міді: 2-). Зверніть увагу, що аніон сульфату присутній в обох частинах рівняння, тобто за всіма правилами математики його можна скоротити. У результаті вийде іонно-молекулярне рівняння:
Zn (т) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (т)
Реакція подвійного заміщення
У реакціях подвійного заміщення відбувається заміщення двох електронів. Такі реакції ще називають реакціями обміну. Такі реакції проходять у розчині з утворенням:
- нерозчинного твердої речовини(Реакції осадження);
- води (реакція нейтралізації).
Реакції осадження
При змішуванні розчину нітрату срібла (сіль) з розчином хлориду натрію утворюється хлорид срібла:
Молекулярне рівняння: KCl (р-р) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (т) + KNO 3 (p-p)
Іонне рівняння: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (т) + K + + NO 3 -
Молекулярно-іонне рівняння: Cl - + Ag + → AgCl (т)
Якщо з'єднання розчинне, воно перебуватиме в розчині в іонному вигляді. Якщо з'єднання нерозчинне, воно буде осідати, утворюючи тверду речовину.
Реакція нейтралізації
Це реакції взаємодії кислот і основ, у яких утворюються молекули води.
Наприклад, реакція змішування розчину сірчаної кислоти та розчину гідроксиду натрію (лугу):
Молекулярне рівняння: H 2 SO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (ж)
Іонне рівняння: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (ж)
Молекулярно-іонне рівняння: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (ж) або H + + OH - → H 2 O (ж)
Реакції окиснення
Це реакції взаємодії речовин з газоподібним киснем, що у повітрі, у яких, зазвичай, виділяється дуже багато енергії як тепла і світла. Типова реакціяокислення – це горіння. На самому початку цієї сторінки наведено реакцію взаємодії метану з киснем:
CH 4 (г) + 2O 2 (г) → CO 2 (г) + 2H 2 O (г)
Метан відноситься до вуглеводнів (сполуки з вуглецю та водню). При реакції вуглеводню з киснем виділяється багато теплової енергії.
Окисно-відновні реакції
Це реакції у яких відбувається обмін електронами між атомами реагентів. Розглянуті вище реакції також є окислювально-відновними реакціями:
- 2Na + Cl 2 → 2NaCl - реакція з'єднання
- CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - реакція окиснення
- Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - реакція одинарного заміщення
Максимально докладно окислювально-відновлювальні реакції з великою кількістю прикладів розв'язування рівнянь методом електронного балансу та методом напівреакцій описані у розділі
Класифікація неорганічних речовинбазується на хімічному складі- Найпростіший і постійної в часі характеристиці. Хімічний складречовини показує, які елементи присутні у ньому та у якому числовому відношенні їх атомів.
Елементиумовно поділяються на елементи з металевими та неметалевими властивостями. Перші завжди входять до складу катіонівбагатоелементних речовин (металевівластивості), другі – до складу аніонів (неметалевівластивості). Відповідно до Періодичним законому періодах і групах між цими елементами знаходяться амфотерні елементи, що виявляють одночасно тією чи іншою мірою металеві та неметалічні (амфотерні,двоїсті) властивості. Елементи VIIIA-групи продовжують розглядати окремо (Благородні гази),хоча Kr, Хе і Rn виявлено явно неметалеві властивості (елементи Не, Ne, Ar хімічно інертні).
Класифікація простих та складних неорганічних речовин наведена у табл. 6.
Нижче наводяться визначення (визначення) класів неорганічних речовин, їх найважливіші Хімічні властивостіта способи отримання.
Неорганічні речовини– сполуки, що утворюються всіма хімічними елементами(крім більшості органічних сполуквуглецю). Діляться за хімічним складом:
Прості речовини утворені атомами одного елемента. Діляться за хімічними властивостями:
Метали– прості речовини елементів із металевими властивостями (низька електронегативність). Типові метали:
Метали мають високу відновлювальну здатність порівняно з типовими неметалами. У електрохімічному ряді напруг вони стоять значно лівіше водню, витісняють водень із води (магній – при кип'ятінні):
Прості речовини елементів Cu, Ag і Ni також відносять до металів, так як у їх оксидів CuO, Ag 2 O, NiO і гідроксидів Cu(OH) 2 Ni(OH) 2 переважають основні властивості.
Неметали- Прості речовини елементів з неметалевими властивостями (висока електронегативність). Типові неметали: F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 , O 2 , S, N 2 , Р, С, Si.
Неметали мають високу окислювальну здатність порівняно з типовими металами.
Амфігени– амфотерні прості речовини, утворені елементами з амфотерними (подвійними) властивостями (електронегативність проміжна між металами та неметалами). Типові амфігени: Be, Cr, Zn, Al, Sn, Pb.
Амфігени мають нижчу відновну здатність порівняно з типовими металами. У електрохімічному ряді напруг вони примикають ліворуч до водню або стоять його праворуч.
Аерогени– благородні гази, одноатомні прості речовини елементів VIIIA-групи: Не, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. З них He, Ne та Ar хімічно пасивні (з'єднання з іншими елементами не отримані), а Kr, Хе та Rn виявляють деякі властивості неметалів з високою електронегативністю.
Складні речовиниутворені атомами різних елементів. Діляться за складом та хімічними властивостями:
Оксиди- з'єднання елементів з киснем, ступінь окислення кисню в оксидах завжди дорівнює (-II). Діляться за складом та хімічними властивостями:
Елементи He, Ne та Ar сполук з киснем не утворюють. З'єднання елементів з киснем в інших ступенях окиснення – це не оксиди, а бінарні сполуки, наприклад, O +II F 2 -I і H 2 +I O 2 -I . Не відносяться до оксидів і змішані бінарні сполуки, наприклад, S +IV Cl 2 -I O -II .
Основні оксиди– продукти повної дегідратації (реальної чи умовної) основних гідроксидів, що зберігають хімічні властивості останніх.
З типових металів тільки Li, Mg, Ca та Sr утворюють оксиди Li 2 O, MgO, СаО та SrO при спалюванні на повітрі; оксиди Na 2 O, 2 O, Rb 2 O, Cs 2 O і ВаО отримують іншими способами.
Оксиди CuO, Ag 2 O та NiO також відносять до основних.
Кислотні оксиди– продукти повної дегідратації (реальної чи умовної) кислотних гідроксидів, що зберігають хімічні властивості останніх.
З типових неметалів тільки S, Se, Р, As, С і Si утворюють оксиди SO 2 , SeO 2 , Р 2 O 5 As 2 O 3 , С 2 і SiO 2 при спалюванні на повітрі; оксиди Cl 2 O, Cl 2 O 7 , I 2 O 5 , SO 3 , SeO 3 , N 2 O 3 , N 2 O 5 і As 2 O 5 отримують іншими способами.
Виняток: у оксидів NO 2 і ClO 2 немає відповідних кислотних гідроксидів, але їх вважають кислотними, так як NO 2 і ClO 2 реагують з лугами, утворюючи солі двох кислот, а ClO 2 і з водою, утворюючи дві кислоти:
а) 2NO 2 + 2NaOH = NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O
б) 2ClO 2 + Н 2 O (хол.) = НClO 2 + НClO 3
2ClO 2 + 2NaOH (хол.) = NaClO 2 + NaClO 3 + H 2 O
Оксиди CrO 3 і Mn 2 O 7 (хром і марганець в вищого ступеняокислення) також є кислотними.
Амфотерні оксиди– продукти повної дегідратації (реальної чи умовної) амфотерних гідроксидів, що зберігають хімічні властивості амфотерних гідроксидів.
Типові амфігени (крім Ga) при спалюванні на повітрі утворюють оксиди BeO, Cr 2 O 3 , ZnO, Al 2 O 3 , GeO 2 , SnO 2 і РЬО; амфотерні оксиди Ga 2 O 3 SnO і РЬO 2 отримують іншими способами.
Подвійні оксидиутворені або атомами одного амфотерного елемента в різних ступенях окислення, або атомами двох різних (металевих, амфотерних) елементів, що визначає їх хімічні властивості. Приклади:
(Fe II Fe 2 III)O 4 , (Рb 2 II Pb IV)O 4 , (MgAl 2)O 4 , (CaTi)O 3 .
Оксид заліза утворюється при згорянні заліза повітря, оксид свинцю – при слабкому нагріванні свинцю в кисні; оксиди двох різних металів одержують іншими способами.
Несолетворні оксиди– оксиди неметалів, які не мають кислотних гідроксидів і не вступають у реакції солеутворення (на відміну від основних, кислотних та амфотерних оксидів), наприклад: СО, NO, N 2 O, SiO, S 2 O.
Гідроксиди– сполуки елементів (крім фтору та кисню) з гідроксогрупами О-II Н можуть містити також кисень O-II. У гідроксидах ступінь окислення елемента завжди позитивна (від I до + VIII). Число гідроксогруп від 1 до 6. Діляться за хімічними властивостями:
Основні гідроксиди (підстави)утворені елементами із металевими властивостями.
Виходять за відповідними реакціями основних оксидів з водою:
М 2 O + Н 2 O = 2МОН (М = Li, Na, К, Rb, Cs)
МО + Н 2 O = М (ВІН) 2 (М = Са, Sr, Ва)
Виняток: гідроксиди Mg(OH) 2 , Cu(OH) 2 та Ni(OH) 2 отримують іншими способами.
При нагріванні реальна дегідратація (втрата води) протікає для наступних гідроксидів:
2LiOH = Li 2 O + Н 2 O
М(ВІН) 2 = МО + Н 2 O (М = Mg, Са, Sr, Ва, Cu, Ni)
Основні гідроксиди заміщають свої гідроксогрупи на кислотні залишки з утворенням солей, металеві елементи зберігають свій рівень окислення в катіонах солей.
Добре розчинні у воді основні гідроксиди (NaOH, КОН, Са(ОН) 2 , Ва(ОН) 2 та ін.) називають лугами,оскільки саме з їх допомогою у розчині створюється лужне середовище.
Кислотні гідроксиди (кислоти)утворені елементами з неметалевими властивостями. Приклади:
При дисоціації у розведеному водному розчиніутворюються катіони Н + (точніше, Н 3 O +) і наступні аніони, або кислотні залишки:
Кислоти можна отримати за реакціями відповідних кислотних оксидів з водою (нижче наведені реакції, що реально протікають):
Cl 2 O + H 2 O = 2HClO
Е 2 O 3 + Н 2 O = 2НЕO 2 (Е = N, As)
As 2 O 3 + 3H 2 O = 2H 3 AsO 3
EO 2 + H 2 O = H 2 EO 3 (Е = С, Se)
E 2 O 5 + H 2 O = 2HEO 3 (Е = N, Р, I)
E 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 EO 4 (E = P, As)
EO 3 + H 2 O = H 2 EO 4 (E = S, Se, Cr)
E 2 O 7 + H 2 O = 2HEO 4 (E = Cl, Mn)
Виняток: оксиду SO 2 як кислотний гідроксид відповідає полігідрат SO 2 nН 2 O («сірчиста кислота H 2 SO 3 » немає, але кислотні залишки HSO 3 - і SO 3 2- присутні у солях).
При нагріванні деяких кислот протікає реальна дегідратація та утворюються відповідні кислотні оксиди:
2HAsO 2 = As 2 O 3 + H 2 O
H 2 EO 3 = EO 2 + H 2 O (E = C, Si, Ge, Se)
2HIO 3 = I 2 O 5 + H 2 O
2H 3 AsO 4 = As 2 O 5 + H 2 O
H 2 SeO 4 = SeO 3 + H 2 O
При заміні (реальної та формальної) водню кислот на метали та амфігени утворюються солі, кислотні залишки зберігають у солях свій склад та заряд. Кислоти H 2 SO 4 і Н 3 РO 4 в розведеному водному розчині реагують з металами і амфігенами, що стоять в ряду напруг лівіше водню, при цьому утворюються відповідні солі і виділяється водень (кислота HNO 3 в такі реакції не вступає; нижче типові метали, крім Mg, не вказані, тому що вони реагують у подібних умовах з водою):
М + H 2 SO 4 (pasб.) = MSO 4 + Н 2 ^ (М = Be, Mg, Cr, Mn, Zn, Fe, Ni)
2M + 3H 2 SO 4 (розб.) = M 2 (SO 4) 3 + 3H 2 ^ (M = Al, Ga)
3M + 2Н 3 Р 4 (розб.) = M 3 (PO 4) 2 v + 3H 2 ^ (M = Mg, Fe, Zn)
На відміну від безкисневих кислот кислотні гідроксиди називають кисневмісними кислотами або оксокислотами.
Амфотерні гідроксидиутворені елементами з амфотерними властивостями. Типові амфотерні гідроксиди:
Be(OH) 2 Sn(OH) 2 Al(OH) 3 AlO(OH)
Zn(OH) 2 Pb(OH) 2 Cr(OH) 3 CrO(OH)
He утворюються з амфотерних оксидів та води, але піддаються реальній дегідратації та утворюють амфотерні оксиди:
Виняток: для заліза(III) відомий тільки метагідроксід FeO(OH), «гідроксід заліза(III) Fe(OH) 3 » не існує (не отримано).
Амфотерні гідроксиди виявляють властивості основних та кислотних гідроксидів; утворюють два види солей, у яких амфотерний елемент входить до складу або катіонів солей, або їх аніонів.
Для елементів, що мають кілька ступенів окиснення, діє правило: чим вищий ступінь окиснення, тим більше виражені кислотні властивостігідроксидів (і/або відповідних оксидів).
Солі– сполуки, що складаються з катіонівосновних або амфотерних (в ролі основних) гідроксидів та аніонів(залишків) кислотних або амфотерних (у ролі кислотних) гідроксидів. На відміну від безкисневих солей, солі, що розглядаються тут, називаються кисневмісними солямиабо оксосолями.Діляться за складом катіонів та аніонів:
Середні солімістять середні кислотні залишки 3 2- , NO 3 - , РО 4 3- , SO 4 2- та ін; наприклад: До 2 3 , Mg(NO 3) 2 , Cr 2 (SO 4) 3 , Zn 3 (PO 4) 2 .
Якщо середні солі одержують за реакціями за участю гідроксидів, реагенти беруть в еквівалентних кількостях. Наприклад, сіль До 2 3 можна отримати, якщо взяти реагенти у співвідношеннях:
2КОН і 1Н 2 3 , 1К 2 O і 1Н 2 3 , 2КОН і 1СО 2 .
Реакції утворення середніх солей:
Основа + Кислота > Сіль + Вода
1а) основний гідроксид + кислотний гідроксид >…
2NaOH + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2Н 2 O
Cu(OH) 2 + 2HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O
1б) амфотерний гідроксид + кислотний гідроксид >…
2Al(ОН) 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 6Н 2 O
Zn(OH) 2 + 2HNO 3 = Zn(NO 3) 2 + 2Н 2 O
1в) основний гідроксид + амфотерний гідроксид >…
NaOH + Al(ОН) 3 = NaAlO 2 + 2Н 2 O (у розплаві)
2NaOH + Zn(OH) 2 = Na 2 ZnO 2 + 2Н 2 O (у розплаві)
Основний оксид + Кислота = Сіль + Вода
2а) основний оксид + кислотний гідроксид >…
Na 2 O + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + Н 2 O
CuO + 2HNO 3 = Cu(NO 3) 2 + H 2 O
2б) амфотерний оксид+ кислотний гідроксид >…
Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O
ZnO + 2HNO 3 = Zn(NO 3) 2 + H 2 O
2в) основний оксид + амфотерний гідроксид >…
Na 2 O + 2Al(ОН) 3 = 2NaAlO 2 + ДТ 2 O (у розплаві)
Na 2 O + Zn(OH) 2 = Na 2 ZnO 2 + Н 2 O (у розплаві)
Основа + Кислотний оксид > Сіль + Вода
За) основний гідроксид + кислотний оксид >…
2NaOH + SO 3 = Na 2 SO 4 + Н 2 O
(ОН) 2 + СО 2 = СО 3 + Н 2 O
3б) амфотерний гідроксид + кислотний оксид >…
2Al(ОН) 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O
Zn(OH) 2 + N 2 O 5 = Zn(NO 3) 2 + H 2 O
Зв) основний гідроксид + амфотерний оксид >...
2NaOH + Al 2 O 3 = 2NaAlO 2 + Н 2 O (у розплаві)
2NaOH + ZnO = Na 2 ZnO 2 + Н 2 O (у розплаві)
Основний оксид + Кислотний оксид > Сіль
4а) основний оксид + кислотний оксид >…
Na 2 O + SO 3 = Na 2 SO 4 , BaO + СО 2 = ВА 3
4б) амфотерний оксид + кислотний оксид >…
Al 2 O 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3 , ZnO + N 2 O 5 = Zn(NO 3) 2
4в) основний оксид + амфотерний оксид >…
Na 2 O + Al 2 O 3 = 2NaAlO 2 , Na 2 O + ZnO = Na 2 ZnO 2
Реакції 1в, якщо вони протікають розчині, супроводжуються утворенням інших продуктів - комплексних солей:
NaOH (конц.) + Al(ON) 3 = Na
КОН (конц.) + Cr(OH) 3 = До 3
2NaOH (конц.) + M(OH) 2 = Na 2 (М = Be, Zn)
КОН (Конц.) + M(OH) 2 = K (М = Sn, Pb)
Усі середні солі у розчині – сильні електроліти (дисоціюють націло).
Кислі солімістять кислі кислотні залишки (з воднем) HCO 3 - , Н 2 РO 4 2- , HPO 4 2- та ін, утворюються при дії на основні та амфотерні гідроксиди або середні солі надлишку кислотних гідроксидів, що містять не менше двох атомів водню в молекулі ; аналогічно діють відповідні кислотні оксиди:
NaOH + H 2 SO 4 (конц.) = NaHSO 4 + H 2 O
(ОН) 2 + 2Н 3 РO 4 (конц.) = (Н 2 РO 4) 2 + 2Н 2 O
Zn(OH) 2 + Н 3 Р 4 (конц.) = ZnHPO 4 v + 2Н 2 O
PbSO 4 + H 2 SO 4 (конц.) = Pb(HSO 4) 2
K 2 HPO 4 + Н 3 РO 4 (конц.) = 2КН 2 РO 4
Са(ОН) 2 + 2ЕO 2 = Са(НЕO 3) 2 (Е = С, S)
Na 2 EO 3 + ЕO 2 + H 2 O = 2NaHEO 3 (Е = С, S)
При додаванні гідроксиду відповідного металу або амфігену кислі солі переводять у середні:
NaHSO 4 + NaOH = Na 2 SO 4 + Н 2 O
Pb(HSO 4) 2 + Pb(OH) 2 = 2PbSO 4 v + 2H 2 O
Майже всі кислі солі добре розчиняються у воді, дисоціюють націло (КНСO 3 = К + + HCO 3 -).
Основні солімістять гідроксогрупи ВІН, які розглядаються як окремі аніони, наприклад FeNO 3 (OH), Ca 2 SO 4 (OH) 2 , Cu 2 CO 3 (OH) 2 , утворюються при дії на кислотні гідроксиди надлишкуосновного гідроксиду, що містить не менше двох гідроксогруп у формульній одиниці:
З(ОН) 2 + HNO 3 = CoNO 3 (OH)v + Н 2 O
2Ni(OH) 2 + H 2 SO 4 = Ni 2 SO 4 (OH) 2 v + 2H 2 O
2Cu(OH) 2 + H 2 CO 3 = Cu 2 CO 3 (OH) 2 v + 2H 2 O
Основні солі, утворені сильними кислотамипри додаванні відповідного кислотного гідроксиду переходять у середні:
CoNO 3 (OH) + HNO 3 = Co(NO 3) 2 + Н 2 O
Ni 2 SO 4 (OH) 2 + H 2 SO 4 = 2NiSO 4 + 2H 2 O
Більшість основних солей малорозчинні у воді; вони осідають при спільному гідролізі, якщо утворені слабкими кислотами:
2MgCl 2 + Н 2 O + 2Na 2 CO 3 = Mg 2 CO 3 (OH) 2 v + С 2 ^ + 4NaCl
Подвійні солімістять два хімічно різні катіони; наприклад: CaMg(CO 3) 2 , KAl(SO 4) 2 , Fe(NH 4) 2 (SO 4) 2 , LiAl(SiO 3) 2 . Багато подвійні солі утворюються (у вигляді кристалогідратів) при спільній кристалізації відповідних середніх солей з насиченого розчину:
K 2 SO 4 + MgSO 4 + 6Н 2 O = K 2 Mg(SO 4) 2 6Н 2 Ov
Часто подвійні солі менш розчинні у питній воді проти окремими середніми солями.
Бінарні сполуки– це складні речовини, що не належать до класів оксидів, гідроксидів та солей і складаються з катіонів та безкисневих аніонів (реальних чи умовних).
Їхні хімічні властивості різноманітні і розглядаються в неорганічної хіміїокремо для неметалів різних груп Періодичної системи; у разі класифікація проводиться у вигляді аніону.
Приклади:
а) галогеніди: OF 2 HF, KBr, PbI 2 , NH 4 Cl, BrF 3 , IF 7
б) хальгогеніди: H 2 S, Na 2 S, ZnS, As 2 S 3 , NH 4 HS, K 2 Se, NiSe
в) нітриди: NH 3 , NH 3 H 2 O, Li 3 N, Mg 3 N 2 , AlN, Si 3 N 4
г) карбіди: CH 4 , Be 2 C, Al 4 C 3 , Na 2 C 2 , CaC 2 , Fe 3 C, SiC
д) силіциди: Li 4 Si, Mg 2 Si, ThSi 2
е) гідриди: LiH, CaH 2 , AlH 3 , SiH 4
ж) пероксидьг. H 2 O 2 , Na 2 O 2 , СаO 2
з) надпероксиди: HO 2 , КO 2 ,(O 2) 2
За типом хімічного зв'язкусеред цих бінарних сполук розрізняють:
ковалентні: OF 2 , IF 7 , H 2 S, P 2 S 5 , NH 3 , H 2 O 2
іонні: Nal, K 2 Se, Mg 3 N 2 , CaC 2 , Na 2 O 2 , KO 2
Зустрічаються подвійні(з двома різними катіонами) та змішані(з двома різними аніонами) бінарні сполуки, наприклад: KMgCl 3 , (FeCu)S 2 і Pb(Cl)F, Bi(Cl)O, SCl 2 O 2 , As(O)F 3 .
Усі іонні комплексні солі (крім гідроксокомплексних) також відносяться до цього класу складних речовин(хоча зазвичай розглядаються окремо), наприклад:
SO 4 K 4 Na 3
Cl K 3 K 2
До бінарних сполук відносяться комплексні ковалентні сполуки без зовнішньої сфери, наприклад і [№(СО) 4 ].
За аналогією із взаємозв'язком гідроксидів і солей з усіх бінарних сполук виділяють безкисневі кислоти та солі (інші сполуки класифікують як інші).
Безкисневі кислотимістять (як і оксокислоти) рухомий водень Н+ і тому виявляють деякі хімічні властивості кислотних гідроксидів (дисоціація у воді, участь у реакціях солеутворення у ролі кислоти). Поширені безкисневі кислоти – це HF, НCl, HBr, HI, HCN та H 2 S, з них HF, HCN та H 2 S – слабкі кислоти, А інші – сильні.
Прикладиреакцій солеутворення:
2HBr + ZnO = ZnBr 2 + Н 2 O
2H 2 S + В(ОН) 2 = Ba(HS) 2 + 2Н 2 O
2HI + Pb(OH) 2 = Pbl 2 v + 2Н 2 O
Метали та амфігени, що стоять у ряді напруг лівіше водню і не реагують з водою, вступають у взаємодію із сильними кислотами НCl, НВr та HI (в загальному виглядіНГ) у розведеному розчині і витісняють з них водень (наведені реакції, що реально протікають):
М + 2НГ = МГ 2 + Н 2 ^ (М = Be, Mg, Zn, Cr, Mn, Fe, Co, Ni)
2M + 6НГ = 2МГ 3 + H 2 ^ (M = Al, Ga)
Безкисневі соліутворені катіонами металів та амфігенів (а також катіоном амонію NH 4 +) та аніонами (залишками) безкисневих кислот; приклади: AgF, NaCl, KBr, PbI 2 Na 2 S, Ba(HS) 2 NaCN, NH 4 Cl. Виявляють деякі хімічні властивості оксосолів.
Загальний спосіб отримання безкисневих солей з одноелементними аніонами - взаємодія металів і амфігенів з неметалами F 2 , Cl 2 , Br 2 і I 2 (загалом Г 2) і сіркою S (наведені реально протікають реакції):
2М + Г2 = 2МГ (М = Li, Na, К, Rb, Cs, Ag)
M + Г 2 = МГ 2 (М = Be, Mg, Са, Sr, В, Zn, Mn, С)
2М + ЗГ 2 = 2МГ 3 (М = Al, Ga, Cr)
2М + S = M 2 S (М = Li, Na, К, Rb, Cs, Ag)
M + S = MS (M = Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Fe, Co, Ni)
2M + 3S = M 2 S 3 (M = Al, Ga, Cr)
Винятки:
а) Cu та Ni реагують тільки з галогенами Cl 2 та Br 2 (продукти МCl 2 , МBr 2)
б) Cr та Mn реагують з Cl 2 , Br 2 та I 2 (продукти CrCl 3 , CrBr 3 , CrI 3 та MnCl 2 , MnBr 2 , MnI 2)
в) Fe реагує з F 2 і Cl 2 (продукти FeF 3 , FeCl 3), з Br 2 (суміш FeBr 3 та FeBr 2), з I 2 (продукт FeI 2)
г) Cu при реакції з S утворює суміш продуктів Cu 2 S та CuS
Інші бінарні сполуки– усі речовини цього класу, крім виділених в окремі підкласи безкисневих кислот та солей.
Способи отримання бінарних сполук цього підкласу різноманітні, найпростіший - взаємодія простих речовин (наведені реакції, що реально протікають):
а) галогеніди:
S + 3F 2 = SF 6 , N 2 + 3F 2 = 2NF 3
2P + 5Г 2 = 2РГ 5 (Г = F, CI, Br)
З + 2F 2 = CF 4
Si + 2Г 2 = Sir 4 (Г = F, CI, Br, I)
б) халькогеніди:
2As + 3S = As 2 S 3
2E + 5S = E 2 S 5 (E = P, As)
E + 2S = ES 2 (E = C, Si)
в) нітриди:
3H 2 + N 2 2NH 3
6M + N 2 = 2M 3 N (M = Li, Na, K)
3M + N 2 = M 3 N 2 (M = Be, Mg, Ca)
2Al + N 2 = 2AlN
3Si + 2N 2 = Si 3 N 4
г) карбіди:
2M + 2C = M 2 C 2 (M = Li, Na)
2Be + С = Be 2 C
M + 2C = MC 2 (M = Ca, Sr, Ba)
4Al + 3C = Al 4 C 3
д) силіциди:
4Li + Si = Li 4 Si
2M + Si = M 2 Si (M = Mg, Ca)
е) гідриди:
2M + H 2 = 2MH (M = Li, Na, K)
M + H 2 = MH 2 (M = Mg, Ca)
ж) пероксиди, надпероксиди:
2Na + O 2 = Na 2 O 2 (згоряння на повітрі)
M + O 2 = МО 2 (М = К, Rb, Cs; згоряння на повітрі)
Багато з цих речовин повністю реагують з водою (частіше гідролізуються без зміни ступенів окислення елементів, але гідриди виступають як відновники, а надпероксиди вступають у реакції дисмутації):
РCl 5 + 4Н 2 O = Н 3 РO 4 + 5НCl
SiBr 4 + 2Н 2 O = SiO 2 v + 4НBr
P 2 S 5 + 8Н 2 O = 2Н 3 РO 4 + 5H 2 S^
SiS 2 + 2Н 2 O = SiO 2 v + 2H 2 S
Mg 3 N 2 + 8H 2 O = 3Mg(OH) 2 v + 2(NH 3 H 2 O)
Na 3 N + 4H 2 O = 3NaOH + NH 3 H 2 O
Be 2 C + 4H 2 O = 2Be(OH) 2 v + CH 4 ^
MC 2 + 2H 2 O = M(OH) 2 + C 2 H 2 ^ (M = Ca, Sr, Ba)
Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al(OH) 3 v + 3CH 4 ^
MH + H 2 O = MOH + H 2 ^ (M = Li, Na, K)
MgH 2 + 2H 2 O = Mg(OH) 2 v + H 2 ^
CaH 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 ^
Na 2 O 2 + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 O 2
2MO 2 + 2H 2 O = 2MOH + H 2 O 2 + O 2 ^ (M = K, Rb, Cs)
Інші речовини, навпаки, стійкі по відношенню до води, серед них SF 6 , NF 3 , CF 4 , CS 2 , AlN, Si 3 N 4 , SiC, Li 4 Si, Mg 2 Si та Ca 2 Si.
Приклади завдань частин А, В, С1. Прості речовини – це
1) фулерен
2. У формульних одиницях продуктів реакцій
Si + CF1 2 >…, Si + O 2 >…, Si + Mg >…
3. У металовмісних продуктах реакцій
Na + Н 2 O > ..., Са + Н 2 O > ..., Al + НCl (р-р) > ...
Загальна сумачисла атомів всіх елементів дорівнює
4. Оксид кальцію може реагувати (окремо) з усіма речовинами набору
1) З 2 , NaOH, NO
2) HBr, SO 3 , NH 4 Cl
3) BaO, SO 3 , KMgCl 3
4) O 2 , Al 2 O 3 , NH 3
5. Протікатиме реакція між оксидом сірки (IV) та
6. Сіль МAlO 2 утворюється при сплавленні
2) Al 2 O 3 та КОН
3) Al і Са(ОН) 2
4) Al 2 O 3 та Fe 2 O 3
7. У молекулярному рівнянніреакції
ZnO + HNO 3 > Zn(NO 3) 2 +...
сума коефіцієнтів дорівнює
8. Продукти реакції N 2 O 5 + NaOH >… – це
1) Na 2 O, HNO 3
3) NaNO 3 , H 2 O
4) NaNO 2 , N 2 , H 2 O
9. Набір підстав – це
1) NaOH, LiOH, ClOH
2) NaOH, Ba(OH) 2 , Cu(OH) 2
3) Ca(OH) 2 , KOH, BrOH
4) Mg(OH) 2 , Be(OH) 2 , NO(OH)
10. Гідроксид калію реагує в розчині (окремо) з речовинами набору
4) SO 3 FeCl 3
11–12. Залишок, що відповідає кислоті під назвою
11. Сірчана
12. Азотна
має формулу
13. З соляної та розведеної сірчаної кислот не виділяєгаз тільки метал
14. Амфотерний гідроксид– це
15-16. За заданими формулами гідроксидів
15. H 3 PO 4 , РЬ(ОН) 2
16. Cr(OH) 3 , HNO 3
виводиться формула середньої солі
1) РЬ 3 (РO 4) 2
17. Після пропускання надлишку H 2 S через розчин гідроксиду барію в кінцевому розчині буде міститися сіль
18. Можливе перебіг реакцій:
1) CaSO 3 + H 2 SO 4 >…
2) Ca(NO 3) 2 + HNO 3 >…
3) NaHCOg + K 2 SO 4 >…
4) Al(HSO 4) 3 + NaOH >…
19. У рівнянні реакції (СаОН) 2 СО 3 (т) + Н 3 Р0 4 > САНРО 4 v +…
сума коефіцієнтів дорівнює
20. Встановіть відповідність між формулою речовини та групою, до якої вона відноситься.
21. Встановіть відповідність між вихідними речовинами та продуктами реакцій.
22. У схемі перетворень
речовини А та Б вказані в наборі
1) NaNO 3 , Н 2 O
4) HNO 3 , Н 2 O
23. Складіть рівняння можливих реакцій за схемою
FeS > H 2 S + PbS > PbSO 4 > Pb(HSO 4) 2
24. Складіть рівняння чотирьох можливих реакцій між речовинами:
1) азотна кислота(Конц.)
2) вуглець (графіт чи кокс)
3) оксид кальцію
