Лабораторная работа № 1 Основные классы неорганических соединений

Цель работы: ознакомление с номенклатурой неорганических соединений, изучение способов получения и свойств оксидов, оснований, кислот и солей.

Программа коллоквиума

Классификация неорганических соединений.

Оксиды: получение, номенклатура свойства. Основные, кислотные и амфотерные оксиды. Солеобразные оксиды, пероксиды. Графические формулы оксидов.

Основания: получение, классификация, свойства. Графические формулы оснований.

Кислоты: номенклатура, получение, свойства. Графические формулы кислот.

Соли, их классификация. Средние, кислые и основные соли: номенклатура, способы получения, свойства.

Двойные и смешанные соли.

Графические формулы средних, основных и кислых солей.

Теоретическая часть

Сложные неорганические вещества принято делить на четыре основных класса: оксиды, кислоты, основания (гидроксиды) и соли.

Оксиды

Оксидами называются соединения, молекулы которых состоят из двух элементов, один из которых кислород.

Согласно современной международной номенклатуре название этих соединений складывается из термина «оксид» и названия элемента в родительном падеже с указанием римскими цифрами его степени окисления, например

CuO - оксид меди (II)

P₂O₅ - оксид фосфора (V)

SO₂ - оксид серы (IV)

Оксиды могут быть получены:

1. Непосредственным соединением элементов с кислородом:

S + O₂ = SO₂

2 Mg + O₂ = 2MgO

2. Термическим разложением кислот, гидроксидов, солей:

H₂SiO₃ =^tº SiO₂ + H₂O

Zn(OH)₂ =^tº ZnO + H₂O

CaCO₃ =^tº CaO + H₂O

3. Обжигом руд и в других окислительно-восстановительных реакциях:

4FеS₂ + 11O₂ = 2Fе₂O₃ + 8SO₂

Mn + 2H₂SO₄ = MnSO₄ + SO₂ + 2H₂O

По своим химическим свойствам оксиды делятся на солеобразующие и несолеобразующие.

Несолеобразующие оксиды (индифферентные, безразличные) ни прямым, ни косвенным путем не образуют ни солей, ни оснований, ни кислот. К ним относятся N₂O – оксид азота (I), NO – оксид азота (II), CO – оксид углерода (II) и некоторые другие.

Название – солеобразующие – определяет суть оксидов, их способность образовать соли. В зависимости от проявляемых химических свойств, эти оксиды делятся на основные, кислотные и амфотерные.

Основными оксидами называются те оксиды, которым соответствуют гидратные соединения – основания (гидроксиды). Это оксиды металлов в их низших степенях окисления.

Например, оксиду свинца (II) соответствует гидроксид свинца (II) Pb(OH)₂, оксиду натрия – гидроксид натрия NaOH. Образование гидроксидов из оксидов металлов может происходить прямым или косвенным путем.

Na₂O + H₂O = 2 NaOH

Взаимодействуя с кислотами или кислотными оксидами, основные оксиды образуют соли, например:

CaO + CO₂ = CaCO₃

CaO + 2HCl = CaCl₂ + H₂O

Кислотными оксидами называются оксиды, которым соответствуют гидратные соединения – кислоты. Это оксиды неметаллов и некоторых металлов, проявляющих высшую степень окисления. Например, оксиду серы (VI) SO₃ соответствует серная кислота H₂SO₄, оксиду хрома (VI) CrO₃ – хромовая кислота H₂CrO_4.

Русское название кислотных оксидов – ангидриды, так как их можно рассматривать как продукты отщепления воды от кислот: CrO₃ – хромовый ангидрид, SO₃ – серный ангидрид.

Большинство кислотных оксидов образуют соответствующие им кислоты при непосредственном взаимодействии с водой, например:

Mn₂O₇ + H₂O = 2HMnO₄

N₂O₅ + H₂O = 2HNO₃

Гидраты других кислотных оксидов (SiO₂ ,WO₃) могут быть получены лишь косвенным путем, исходя из их солей.

Характерными свойствами кислотных оксидов является их взаимодействие:

а) с основными оксидами: BaO + SO₃ = BaSO₄

б) с гидроксидами: Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + Н₂О

Амфотерными оксидами называются такие оксиды, которые характеризуются двойственностью свойств, то есть в зависимости от условий проявляют и основные и кислотные свойства. Такие оксиды: ZnO, SnO₂, PbO₂, MnO₂, Cr₂O₃, Al₂O₃ и другие, - могут взаимодействовать как кислотами, так и с основаниями, образуя при этом соли.

Например, оксид цинка в реакции:

ZnO + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂O

проявляет свойство основного оксида, а в реакции

ZnO + КOH = К₂ZnO₂ + H₂O

свойство кислотного оксида.

Кислотные и основные свойства амфотерных оксидов могут быть выражены в разной степени. Так, у оксида свинца (IV) PbO₂ преобладают кислотные свойства, у оксида железа (III) Fe₂O₃ – основные, у оксидов ZnO , Al₂O₃ и те и другие свойства выражены одинаково.

К особым группам оксидов следует отнести солеобразные оксиды и пероксиды (перекиси). Первые по своим свойствам и строению могут быть отнесены к солям. Например, смешанный оксид железа Fe₃O₄ (FeO·Fe₂O₃) следует рассматривать как феррит железа: соль Fe²⁺ и железистой кислоты HFeO₂. В связи с этим формула оксида может быть записана так: Fe²⁺ (Fe³⁺O₂)₂. Кроме Fe₃O₄ солеобразными оксидами являются Pb₂O₃ (Pb²⁺ Pb⁴⁺ O₃),

Pb₃O₄ (Pb₂²⁺ Pb⁴⁺O₄), Mn₃O₄ (Mn₂²⁺ Mn⁴⁺O₄) и другие.

Пероксиды или перекиси лишь формально (по составу) можно отнести к классу оксидов, по существу же они являются солями двухосновной кислоты пероксида водорода (перекиси водорода) H₂O₂. Например, Na₂O₂ – пероксид натрия, BaO₂ – пероксид бария , ZnO₂ – пероксид цинка.

В пероксидах атомы кислорода соединяются между собой, образуя так называемый «кислородный мостик» –О – О–. Отличие пероксидов от остальных оксидов наглядно иллюстрируется графическими формулами, в которых каждая черточка соответствует валентности элемента:

Na₂O - оксид натрия Na – O – Na

Na₂O₂ - пероксид натрия Na – O – O – Na

BaO - оксид бария Ba = O

B aO₂ - пероксид бария Ba

Пероксиды образуют преимущественно щелочные и щелочноземельные металлы при непосредственном окислении их кислородом.