Взаємозв'язок неорганічних речовин. Генетичний зв'язок між класами неорганічних речовин Взаємозв'язок речовин

Класифікація не органічних речовинбазується на хімічному складі- Найпростіший і постійної в часі характеристиці. Хімічний склад речовини 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 властивості та способи одержання.

Неорганічні речовини– сполуки, що утворюються всіма хімічними елементами (крім більшості органічних сполуквуглецю). Діляться по хімічного складу:

Прості речовиниутворені 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; амфотерний оксид 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 кислотами, при 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 відносяться до класів оксидів, гідроксидів та солей і складаються з катіонів та безкисневих аніонів (реальних або 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 .

Всі 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 спосіботримання безкисневих солей з одноелементними аніонами - взаємодія металів і амфігенів з неметалами F 2 , Cl 2 , Br 2 і I 2 (в загальному вигляді Г 2) і сірої S (наведені реакції, що реально протікають):

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, С

1. 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

Класифікація неорганічних речовин базується на хімічному складі- Найпростіший і постійної в часі характеристиці. Хімічний склад речовини 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 Періодичного закону в періодах і групах між цими елементами знаходяться амфотерні елементи, що виявляють одночасно тією чи іншою мірою металеві та неметалеві (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.

Неорганічні речовини– сполуки, які утворюються всіма хімічними елементами (крім більшості органічних сполук вуглецю). Діляться за хімічним складом:

Прості речовиниутворені атомами одного елемента. Діляться за хімічними властивостями:

Неметали мають високу окислювальну здатність порівняно з типовими металами.

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 CuO, Ag 2 O та NiO також відносять до основних.

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 найвищою мірою окислення) також є кислотними.

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.

(Fe II Fe 2 III)O 4 , (Рb 2 II Pb IV)O 4 , (MgAl 2)O 4 , (CaTi)O 3 .

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)

Кислотні гідроксиди (кислоти)утворені елементами з неметалевими властивостями. Приклади:

При дисоціації в розведеному водному розчині утворюються катіони Н + (точніше, Н 3 O +) і наступні аніони, або кислотні залишки:

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 » не існує, але кислотні залишки HSO 3 і SO 3 2 присутні в 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

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 ↓ + 3H 2 (M = Mg, Fe, Zn)

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)

Виняток: для заліза(III) відомий тільки метагідроксід FeO(OH), «гідроксід заліза(III) Fe(OH) 3 » не існує (не отримано).

Для елементів, що мають кілька ступенів окиснення, діє правило: чим вищий ступінь окиснення, тим більше виражені кислотні властивості гідроксидів (і/або відповідних оксидів).

Середні солімістять середні кислотні залишки СО 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 .

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 РO 4 (конц.) = ZnHPO 4 ↓ + 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 ↓ + 2H 2 O

Майже всі кислі солі добре розчиняються у воді, дисоціюють націло (КНСO 3 = К + + HCO 3 -).

З(ОН) 2 + HNO 3 = CoNO 3 (OH)↓ + Н 2 O

2Ni(OH) 2 + H 2 SO 4 = Ni 2 SO 4 (OH) 2 ↓ + 2H 2 O

2Cu(OH) 2 + H 2 CO 3 = Cu 2 CO 3 (OH) 2 ↓ + 2H 2 O

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

2MgCl 2 + Н 2 O + 2Na 2 CO 3 = Mg 2 CO 3 (OH) 2 ↓ + С 2 + 4NaCl

K 2 SO 4 + MgSO 4 + 6Н 2 O = K 2 Mg(SO 4) 2 6Н 2 O↓

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 та розглядаються в неорганічній хімії окремо 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'язку серед 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

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 ].

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 і H 2 S, їх HF, HCN і H 2 S – слабкі кислоти, 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 ↓ + 2Н 2 O

Метали та амфігени, що стоять у ряді напруг лівіше водню і не реагують з водою, вступають у взаємодію з сильними кислотами НCl, НВr і HI (в загальному вигляді НГ) 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)

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

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:

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)

РCl 5 + 4Н 2 O = Н 3 РO 4 + 5НCl

SiBr 4 + 2Н 2 O = SiO 2 ↓ + 4НBr

P 2 S 5 + 8Н 2 O = 2Н 3 РO 4 + 5H 2 S

SiS 2 + 2Н 2 O = SiO 2 ↓ + 2H 2 S

Mg 3 N 2 + 8H 2 O = 3Mg(OH) 2 ↓ + 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 ↓ + 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 ↓ + 3CH 4

MH + H 2 O = MOH + H 2 (M = Li, Na, K)

MgH 2 + 2H 2 O = Mg(OH) 2 ↓ + 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.

Спорідненість і взаємозв'язок хімічних перетворень підтверджується генетичним зв'язком між класами неорганічних речовин. Одна проста речовина в залежності від класу та хімічних властивостейутворює ланцюжок перетворень складних речовин – генетичний ряд.

Неорганічні речовини

Сполуки, що не мають вуглецевого скелета, характерного для органічних речовин, називаються неорганічними або мінеральними речовинами. Усі мінеральні сполуки класифікуються на дві великі групи:

прості, які з атомів одного елемента;
складні, що включають атоми двох та більше елементів.

Рис. 1. Загальна класифікаціяречовин.

До простих сполук належать:

метали (K, Mg, Ca);
неметали (O 2 , S, P);
інертні гази (Kr, Xe, Rn).

Складні речовини мають більш розгалужену класифікацію, наведену у таблиці.

Рис. 2. Класифікація складних речовин.

Амфотерні метали утворюють відповідні оксиди та гідроксиди. Амфотерні сполуки виявляють властивості кислот та основ.

Генетичні ряди

Прості речовини – метали та неметали – утворюють ланцюжки перетворень, що відображають генетичний зв'язок неорганічних речовин. За допомогою хімічних реакційприєднання, заміщення та розкладання утворюються нові простіші чи складніші з'єднання.

Кожна ланка ланцюжка пов'язана з попередньою наявністю простої речовини. Відмінність між двома типами генетичних рядів полягає в реакції з водою: метали утворюють розчинні та нерозчинні основи, неметали – кислоти.

Основні ланцюжки перетворень описані у таблиці.

*Речовина*	*Генетичний ряд*	*Приклади*
	Активний метал → основний оксид → луг → сіль	2Са + Про 2 → 2CaO; CaO + Н 2 Про → Ca(ОН) 2 ; Ca(ОН) 2 + 2HCl → CaCl 2 + 2H 2 O
	Малоактивний метал → основний оксид → сіль → нерозчинна основа → основний оксид → метал	2Cu + O 2 → 2CuO; CuO + 2HCl → CuCl 2 + H 2 O; CuCl 2 + 2KOH → Cu(OH) 2 + 2KCl; Cu(OH) 2 → CuO + H 2 O; CuO + H 2 → Cu + H 2 O
Неметал	→ кислотний оксид → розчинна (сильна) кислота → сіль	4P + 5O 2 → 2P 2 O 5; P 2 O 5 + 3H 2 O → 2H 3 PO 4; H 3 PO 4 + 3NaOH → Na 3 PO 4 + 3H 2 O
Неметал	→ кислотний оксид → сіль → нерозчинна (слабка) кислота → кислотний оксид → неметал	Si + O 2 → SiO 2; SiO 2 + 2NaOH → Na 2 SiO 3 + H 2 O; Na 2 SiO 3 + 2HCl → H 2 SiO 3 + 2NaCl; H 2 SiO 3 → SiO 2 + H 2 O; SiO 2 + 2Zn → 2ZnO + Si

Рис. 3. Схема генетичного зв'язку між класами.

За допомогою ланцюжка перетворення можна отримати середні (нормальні) чи кислі солі. Комплексні солі можуть містити кілька атомів металів та неметалів.

Що ми дізналися?

Генетичний зв'язок показує взаємозв'язок між класами неорганічних речовин. Вона характеризується генетичним рядом- низкою перетворень простих речовин. До простих речовин належать метали та неметали. Метали утворюють розчинні та нерозчинні основи залежно від активності. Неметали перетворюються на сильні чи слабкі кислоти. Нові складні речовини ряду утворюються реакціями приєднання, заміщення та розкладання.

Тест на тему

Оцінка доповіді

Середня оцінка: 4.7. Усього отримано оцінок: 111.

Матеріальний світ, в якому ми живемо і крихітною частинкою якого ми є, єдиний і водночас нескінченно різноманітний. Єдність та різноманіття хімічних речовинцього світу найбільш яскраво проявляється в генетичного зв'язкуречовин, що відображається в 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:

$Br_2 → HBr → NaBr → NaNO_3$,

$NaBr + AgNO_3 = AgBr↓+ NaNO_3$.

$Br_2 → HBr → NaBr → AgBr$.

2. Речовини, утворені тим самим елементом, повинні належати до різних класів, тобто. відбивати різні форми його існування.

3. Речовини, що утворюють генетичний ряд одного елемента, мають бути пов'язані взаємоперетвореннями. За цією ознакою можна розрізняти повніі неповнігенетичні лави.

Наприклад, наведений вище генетичний ряд брому буде неповним, незавершеним. А ось наступний ряд:

$Br_2 → HBr → NaBr → AgBr → Br_2$

вже можна розглядати як повний: він починався простою речовиною- бромом і ним закінчився. Узагальнюючи сказане, можна дати таке визначення генетичного ряду.

Генетичним називається 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 у тексті ряд речовин.

Для характеристики генетичного зв'язку неорганічних речовин ми розглянемо три різновиди генетичних рядів.

Генетичний ряд металу.

Найбільш багатий ряд металу, у якого проявляються різні ступені окислення. Як приклад розглянемо генетичний ряд заліза зі ступенями окиснення $+2$ і $+3$:

$(Fe)↙(\text"метал")→(FeCl_2)↙(\text"сіль - хлорид заліза(II)")$ $→(Fe(OH)_2)↙(\text"основа - гідроксид заліза( II)")$ $→(FeO)↙(\text"основний оксид - оксид заліза(II)")$ $→(Fe)↙(\text"метал")$ $→(FeCl_3)↙(\text" сіль - хлорид заліза(III)")$ $→(Fe(OH)_3)↙(\text"гідроксід заліза (III) - амфотерна сполука з переважанням основних властивостей")$ $→(Fe_2O_3)↙(\text"оксид заліза(III), аналогічний за властивостями відповідного гідроксиду")$ $→(Fe)↙(\text"метал")$

Нагадаємо, що для окислення заліза в хлорид заліза (II) потрібно взяти слабкіший окислювач, ніж для отримання хлориду заліза (III):

Генетичний ряд неметалу.

Аналогічно ряду металу багатший зв'язками ряд неметалу з різними ступенями окислення, наприклад, генетичний ряд сірки зі ступенями окислення $+4$ і $+6$:

$(S)↙(\text"неметал") → (SO_2)↙(\text"кислотний оксид - оксид сірки (IV)")$ $ → (H_SO_3)↙(\text"сірчиста кислота")$ $ → ( Na_SO_3)↙(\text"сіль - сульфіт натрію")$ $ → (SO_2)↙(\text"кислотний оксид - оксид сірки (IV)")$ $ → (SO_3)↙(\text"кислотний оксид - оксид сірки (VI)") $ $ → (H_SO_4)↙(\text"сірчана кислота")$ $ → (SO_2)↙(\text"кислотний оксид - оксид сірки (IV)") $ $→ (S)↙(\ text"неметал")$

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:

$(SO_2)↖(+4)+2H_2(S)↖(-2)=2H_2O+S↖(0)↓.$

За цією реакцією у природі з вулканічних газів утворюється сірка.

Аналогічно для хлору:

$K(Cl)↖(+5)O_3+6H(Cl)↖(-1)=K(Cl)↖(-1)+3(Cl_2)↖(0)+H_2O.$

Генетичний ряд металу,якому відповідають амфотерні оксид та гідроксид, дуже багатий зв'язками, т.к. вони виявляють залежно та умовами то кислотні, то основні властивості.

Наприклад, розглянемо генетичний ряд цинку.

Неорганічні речовини

Генетичні ряди

Що ми дізналися?

Тест на тему

Оцінка доповіді

Читайте також