1. 2. Классы неорганических соединений

В настоящее время известно более 500 тысяч неорганических соединений, знать их формулы, названия, а тем более свойства практически невозможно. Для того чтобы легче ориентироваться в огромном многообразии химических веществ, все вещества разделены на отдельные классы, включающие соединения, сходные по строению и свойствам.

По составу вещества подразделяются на простые и сложные. Простые вещества – это вещества, образованные атомами одного химического элемента. Водород, кислород, аргон, бром, магний, азот, золото, алмаз – все это простые вещества. Наименьшие частицы простого вещества могут проедставлять собой один атом (молекулы инертных газов, например неона Ne, гелия Не, одноатомные), содержать два атома (двухатомные молекулы водорода H₂, кислорода О₂) и больше двух атомов (озон О₃, фосфор Р₄).

Простые вещества подразделяются на металлы и неметаллы.

Помимо типичных металлов и неметаллов есть большая группа веществ, обладающая промежуточными свойствами, их называют металлоидами.

Сложными называют такие вещества, которые состоят из атомов разных химических элементов. Например, оксид кальция CaO, хлорид натрия NaCl, серная кислота H₂SO₄.

Сложные вещества подразделяются на четыре класса химических соединений: оксиды, основания, кислоты и соли. Эта классификация разработана выдающимися химиками XVIII–XIX веков Антуаном Лораном Лавуазье, Михаилом Васильевичем Ломоносовым, Йёнсом Якобом Берцелиусом, Джоном Дальтоном.

Оксиды

Оксиды - это соединения, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород в степени окисления -2. Состав оксидов выражается общей формулой: ЭхОу, где x – число атомов элемента, у – число атомов кислорода.

Числовые значения х и у определяется степенью окисления элементов. Примеры формул оксидов: MgO, Na₂O, P₂O₅.

В названиях оксидов вначале указывают слово оксид в именительном падеже (от латинского названия кислорода «оксигениум»), а затем – название элемента в родительном падеже:

MgO - оксид магния, Al₂O₃ – оксид алюминия.

Если элемент образует несколько оксидов, то после названия элемента в скобках римской цифрой указывается численное значение его степени окисления: FeO – оксид железа (II) (читается: «оксид железа два»)

Оксиды делятся на две группы: солеобразующие и несолеобразующие, а каждую из групп, в свою очередь, подразделяют на несколько подгрупп. Несолеобразующие оксиды - это оксиды, которые не взаимодействуют ни с кислотами , ни со щелочами и не образуют солей. Солеобразующие оксиды - это оксиды, которые взаимодействуют с кислотами или щелочами с образованием солей и воды. Солеобразующие оксиды делятся на основные, кислотные, амфотерные.

По агрегатному состоянию оксиды делятся на твердые (CaO, MgO, SiO₂, P₂O₅), жидкие (SO₃, H₂O, Cl₂O₇) и газообразные ( CO₂, N₂O, NO, SO₂).

По растворимости в воде оксиды делятся на растворимые (основные оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, практически все кислотные оксиды (кроме SiO₂)) и нерастворимые ( все остальные основные оксиды, амфотерные оксиды, SiO₂).

Основные оксиды образуют только металлы и, как правило, в степени окисления +1 и +2 (исключение: BeO, ZnO, SnO, PbO).

Основные оксиды взаимодействуют:

1) с кислотами по схеме: Основный оксид + Кислота = Соль + Вода

MgO + 2HCl = MgCl₂ + H₂O

2) с кислотными оксидами по схеме: Основный оксид + Кислотный оксид = Соль

3K₂O + P₂O₅ = 2K₃PO₄

3) c водой взаимодействуют только оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов по следующей схеме: Основный оксид + Вода= Щелочь

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

Кислотные оксиды – это оксиды, которым в качестве гидроксидов, соответствуют кислоты.

Кислотные оксиды образуют все неметаллы независимо от степени окисления (исключение – несолеобразующие оксиды) и металлы в степни окисления + 5 и выше.

Кислотные оксиды взаимодействуют:

1. с основаниями, образуя соль и воду: Кислотный оксид + Основание = Соль + Вода

N₂O₅ + 2NaOH = 2NaNO₃ + H₂O

2. с основными оксидами, образуя соль: Кислотный оксид + Основный оксид = Соль

CO₂ + MgO = MgCO₃

3. водой кислотные оксиды взаимодействуют с образованием кислот (исключение SiO₂): Кислотный оксид + Вода = Кислота

Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РО₄

Оксиды могут быть получены различными способами.

1. Взаимодействие простых веществ – металлов и неметаллов – с кислородом:

2Cu + O₂ = 2CuO 4P + 5O₂ = 2P₂O₅

2. Горением на воздухе сложных веществ (при этом, как правило, образуются оксиды тех элементов, из которых состоит это сложное вещество).

СН₄ +2О₂= СО₂ + 2Н₂О

3) Разложением сложных веществ, например:

- нерастворимых оснований: Сu(OH)₂ → CuO + H₂O;

- некоторых кислот: H₂SiO₃ → SiO₂ + H₂O;

- некоторых солей: CaCO₃ → CO₂ + CaO

4) При восстановлении кислот-окислителей металлами и неметаллами:

Сu + 2H₂SO_{4 (конц)} = СuSO₄ + SO₂  + 2H₂O

10HNO_{3 (конц)} + 4Са = 4Ca(NO₃)₂ + N₂O  + 5H₂O

2HNO_{3 (разб)} + S = H₂SO₄ + 2NO 