IV Избранные вопросы неорганической химии классы неорганических соединений

Классификация веществ облегчает их изучение. Зная особенности классов соединений, можно охарактеризовать свойства отдельных их представителей.

Все вещества делятся на простые и сложные. Простыми называются вещества, состоящие из атомов одного элемента, а сложными – состоящие из атомов двух или более элементов.

Важнейшими классами неорганических соединений являются оксиды, кислоты, основания и соли.

ОКСИДЫ

Оксидами называют сложные вещества, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород.

Почти все элементы образуют оксиды.

Названия оксидов. По международной номенклатуре названия оксидов образуют из латинского корня названия элемента с большей относительной электроотрицательностью и русского названия элемента с меньшей относительной электрооторицательностью в родительном падеже. Если элемент образует несколько оксидов, то в их названиях указывают степень окисления элемента римской цифрой в скобках после названия.

Например, напишем названия всех оксидов азота: N₂O – оксид азота (I) (закись азота); NO – оксид азота (II) (окись азота); N₂O₃ – оксид азота (III) (азотистый ангидрид, трёхокись азота); NO₂ – оксид азота (IV), диоксид азота (двуокись азота); N₂O₄ – димер оксида азота (IV) (черырёхокись азота); N₂O₅ – оксид азота (V) (азотный ангидрид, пятиокись азота).

Особую группу кислородных соединений составляют пероксиды. Обычно их рассматривают как соли пероксида водорода Н₂О₂, проявляющего слабые кислотные свойства. У пероксидов атомы кислорода химически связаны не только с атомами других элементов, но и между собой, образуя пероксидную группу ( – О – О –), и степень окисления кислорода равна -1.

По химическим свойствам оксиды делятся на три группы: основные, кислотные и амфотерные.

Основные оксиды. Основными называют оксиды, которым соответствуют основания.(Na₂O, CaO, FeO – NaOH, Ca(OH)₂, Fe(OH)₂) и т.д. Основные оксиды образуют только металлы. Некоторые основные оксиды при взаимодействии с водой образуют основания, например:

Na₂O + Н₂О = 2NaOH

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

Другие основные оксиды с водой непосредственно не взаимодействуют, соответствующие им основания получают в результате реакции их солей:

NiSO₄ + 2NaOH = Ni(OH)₂ + Na₂SO₄

Ni²⁺ +2OH^- =Ni(OH)₂

Кислотные оксиды. Кислотными называют оксиды, которым соответствуют кислоты. (CO₂, P₂O₅, SO₃ – H₂CO₃, H₃PO₄, H₂SO₄). Кислотные оксиды образуют неметаллы и некоторые металлы в высших степенях окисления (Mn₂⁷⁺O₇ – марганцовая кислота HMnO₄). Большинство кислотных оксидов при взаимодействии с водой образуют кислоты:

CO₂ + H₂O = H₂CO₃

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Некоторые кислотные оксиды с водой не взаимодействуют; их можно получить из соответствующей кислоты

H₂SiO₃ = SiO₂ + H₂O

Амфотерные оксиды. Амфотерными называют оксиды, которые в зависимости от условий проявляют основные или кислотные свойства, т.е. обладают двойственным характером. К ним относятся некоторые оксиды металлов: ZnO, Al₂O₃, Cr₂O₃и др.

Амфотерные оксиды с водой непосредственно не реагируют, но они взаимодействуют и с кислотами и с основаниями:

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H2O

ZnO + 2NaOH + H₂O = Na₂[Zn(OH)₄]

ZnO + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂O

ZnO + 2OH^- + H₂O = [Zn(OH)₄]^2-

В соответствии со строением атомов в периодах свойства оксидов закономерно меняются от основных (Na₂O, MgO) через амфотерный Al₂O₃ к кислотным (SiO₂, P₂O₅, SO₃, Cl₂O₇), кроме элементов первого и седьмого периодов.

Основные, кислотные и амфотерные оксиды называют солеобразующими. Они способны образовывать соли при взаимодействии с кислотами или основаниями.

Небольшая группа оксидов, не проявляющая ни кислотных, ни основных свойств, не образуют солей. Их называют безразличными или индифферентными (СО, N₂O, NO, SiO).

Получение. Основные способы получения.

1. Непосредственное соединение простого вещества с кислородом:

C + O₂ = CO₂

4K + O₂ = 2K₂O

2. Горение сложных веществ:

СН₄ +О₂ =СО₂ + 2Н₂О

3. Разложение или нагревание кислородных соединений: карбонатов, нитратов, гидроксидов:

CaCO₃ = CaO + CO₂

2Cu(NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂ + O₂

2Fe(OH)₃ = Fe₂O₃ + 3H₂O

Свойства. По физическому состоянию оксиды могут быть газообразными веществами (СО₂, SO₂, NO и т.д.), жидкостями (N₂O₃, NO₂, Cl₂O₇ и др.), и твёрдыми веществами (все амфотерные иосновные оксиды, некоторые кислотные оксиды – P₂O₅, SiO₂ и др.).

Химические свойства оксидов обусловлены их отношением к кислотам и основаниям.

1. Основные оксиды взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды:

FeO + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂O

FeO + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂O

2. Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями с образованием соли и воды:

SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O

SO₃ + 2OH^- = SO₄^2- + H₂O

3. Взаимодействие основных и кислотных оксидов ведёт к образованию солей:

CaO +CO₂ = CaCO₃