Классы неорганических соединений
Классы неорганических соединений
Множество всех веществ делится на два больших класса
Простые вещества - это вещества, состоящие из атомов одного и того же элемента. Сложные вещества состоят из атомов различных элементов.
Все простые вещества (элементы таблицы Менделеева) по своим физическим свойства делятся на металлы и неметаллы
Если в таблице Менделеева провести диагональ из верхнего левого угла, то окажется, что в верхней половине таблицы для главных подгрупп элементов расположатся все неметаллы, а в нижней половине - все металлы. Все элементы, находящиеся в побочных подгруппах таблицы являются металлами. Примерно 80 % химических элементов приходится на металлы и только 20 % на неметаллы. Из 105 элементов нерадиоактивны первые 83 элемента.. Если из общего числа нерадиоактивных элементов вычесть 5 инертных газов, то в распоряжении химиков окажется округленно 80 элементов, из которых формируется все многообразие веществ.
Общее число неорганических веществ вместе со всеми солями насчитывается не более 500 000. Общее число органических веществ более 12 млн. Отметим: что общее число людей на планете гораздо больше числа известных химических соединений.
К неметаллам относятся: все химически неактивные элементы- инертные газы (6 элементов)-, а также химически активные элементы- H-водород, B-бор, C-углерод, N-азот, O-кислород, F-фтор, Si-кремний, P-фосфор, S-сера, Cl-хлор, As-мышьяк, Se-селен, Br-бром, Sb-сурьма, Те-теллур, I-иод (16 элементов). Неметаллы плохо проводят тепло и электрический ток (исключение-графит). В противоположность этому все металлы хорошо проводят тепло и электрический ток.
Рекомендуемые материалы
Все многообразие веществ возникает из элементов в результате химических реакций.
Между двумя элементами А и В может протекать единственный тип реакции - реакция соединения
аА + bВ = АaВb
в результате которой образуется бинарное соединение (вещество, состоящее из двух элементов).
Если два каких-то элемента А и В непосредственно не реагируют друг с другом, т.е. реакция
А + В = АВ
не протекает, то это не означает, что не может существовать соединение АВ. Возможно, что найдется такой элемент Х, что соединение АВ можно получить в результате двух реакций
А + Х = АХ реакция соединения
АХ + В = АВ + Х реакция замещения
или аналогично
В + Х =ВХ
А + ВХ= АВ + Х
Если и такими способами не удается получить АВ, то остается еще вариант
А+Х=АХ
В + Y=BY
AX + BY=AB + XY реакция обмена
Наконец, может существовать соединение из трех (или более) элементов АBC, которое способно вступать в реакцию разложения
ABC = AB + C реакция разложения
В реакцию соединения не вступают друг с другом металлы, составляющие большинство химических элементов. Металлы могут образовать друг с другом сплавы, состав которых не является постоянным, как в химических соединения, и может изменяться в широких пределах:
Металл 1 + Металл 2= сплав
Поэтому остаются два возможных типа реакций:
Металл + неметалл = бинарное соединение
и
Неметалл 1 + неметалл 2 = бинарное соединение
Из 16 вышеназванных неметаллов: H, B, C, N, O, F, Si, P, S, Cl, As, Se, Br, Sb, Те, I наибольшую химическую активность проявляет фтор, который непосредственно соединяется с большинством химических элементов. Затем следуют кислород и водород. С металлами 16 неметаллов образуют 16 классов бинарных соединений вида МеmХn, где Х:
H-гидриды, B- бориды, C -карбиды, N- нитриды, О-оксиды, F-фториды, Si-силициды, P-фосфиды, S-сульфиды, Cl-хлориды, As-арсениды, Se-селениды, Br-бромиды, Sb-антимониды, Te-теллуриды, I-иодиды.
При взаимодействии, как металлов, так и неметаллов с кислородом образуются кислородные соединения (оксиды), например:
2H2 + O2 =2H2O
Na + O2 = Na2O2
2Mg + O2 = 2MgO
4Al + 3O2 = 2Al2O3
C + O2 = CO2
2N2 + 5O2 =2N2O5
4P + 5O2 = 2P2O5
2S + 3O2 = 2SO3
При взаимодействии некоторых элементов с водородом образуются водородные соединения, например:
2Na + H2 = 2NaH
N2 + 3H2 = 2NH3
S + H2 = H2S
Г2 + H2 =2HГ (где Г-галоид: F, Cl, Br, I).
При взаимодействии двух бинарных соединений можно получить соединение, состоящее уже из трех элементов. Так, при взаимодействии полученных оксидов с водой образуются кислоты или основания
Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + H2O2 о с н о-
MgO + H2O = Mg(OH)2 в а н и я
CO2 + H2O =H2CO3 ки-
N2O5+ H2O =2HNO3
P2O5+ H2O = H3PO4 сло-
2SO3+ H2O= H2SO4 ты
Оксиды делят на два класса: оксиды металлов и оксиды неметаллов, которые в свою очередь делятся на группы по схеме
Оксиды, при взаимодействии которых с водой образуются кислоты, назвали кислотными оксидами.
Если при взаимодействии оксида с водой образуется основание, то такой оксид называется основным.
Амфотерными назвали такие оксиды, при взаимодействии которых с водой образуются соединения, с основаниями проявляющие себя как кислоты, а с кислотами как основания.
Примером амфотерного оксида может служить оксид алюминия
Аl2O3 + 3H2O = 2Al(OH)3«2H3AlO3
H3AlO3 + NaOH =NaAlO2 + 2H2O
2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6H2O
Многие амфотерные гидроксиды, в состав которых входит более 3-х OH групп, способны терять воду и преобразовываться в оксогидроксиды
Тi(OH)4 = TiO(OH)2 + H2O
При взаимодействии с кислотами оксогидроксиды образуют оксосоли
TiO(OH)2 + 2HCl = TiOCl2 + 2H2O
В ряду оксидов металлов Me2O, MeO, Me2O3, MeO2, Me2O5, MeO3, Me2O7 усиление кислотных свойств наблюдается слева направо, а основных- в обратном направлении. Следует подчеркнуть, что далеко не все оксиды металлов растворимы в воде, что позволяет использовать их в качестве конструкционных материалов для различных технических нужд.
Таким образом, из элементов можно получить такие важные классы соединений, как кислоты (H2SO4, HNO3, H3PO4, H2CO3, HF, HCl, HBr, HI) и основания (Me(OH)n). Кислоты, как правило, друг с другом не реагируют. Не реагируют друг с другом и основания. А вот кислоты и основания реагируют, образуя новый класс соединений, соли
кислота + основание= соль + вода реакция нейтрализации
Me(OH)n + H2SO4 = Me2(SO4)n + H2O сульфат
+ HNO3= Me(NO3)n + H2O нитрат
+ H3PO4= Me3(PO4)n + H2O фосфат
+ HCl=MeCln + H2O хлорид
Такие соли называются средними (в своем составе средние соли содержат только атомы металла и кислотный остаток). Кроме того, возможно образование кислых и основных солей, которые кроме атомов металла и кислотных остатков содержат в своем составе атомы водорода H (и тогда такие соли называются кислыми солями) или ОН группы (и тогда такие соли называются основными солями):
KOH + H3PO4 = KH2PO4 + H2O кислая соль
Mg(OH)2 + HСl= MgOHCl + H2O основная соль
Отметим, что в этих соединениях число входящих в них элементов достигает уже 4.
Соли могут реагировать друг с другом:
соль1 + соль2= соль3 +соль4 реакция обмена
AgNO3 + NaCl=AgCl¯ + NaNO3,
c кислотами:
соль1 + кислота1 = соль2 + кислота2
NaNO3 + H2SO4= Na2SO4 + HNO3 - реакция обмена,
с основаниями:
соль1 + основание1=соль2 +основание2
FeCl3 + 3NaOH=3NaCl + Fe(OH)3¯ - реакция обмена
Методом выпаривания растворов солей можно получить кристаллы двойных солей:
K2SO4 + Al2(SO4)3 = 2KAl(SO4)2
Иногда при выпаривании в кристаллы солей входит вода, и получаются двойные соли-кристаллогидраты:
(NH4)2SO4 + FeSO4 + 6H2O= (NH4)2Fe(SO4)2×6H2O
В данном случае получилось соединение, состоящее уже из 5 элементов.
Свойства кислот:
1. Кислоты, как правило, друг с другом не реагируют (исключение-царская водка) и отличаются друг от друга по силе. К сильным кислотам относятся: серная кислота-H2SO4, азотная- HNO3, хлорная-HClO4 , соляная-HCl и др. кислоты. К слабым кислотам относят: фосфорную-H3PO4, сернистую-H2SO3, угольную-H2CO3, плавиковую -HF кислоты и т.д.
2. Все кислоты реагируют с основаниями, образуя соль и воду.
3. При взаимодействии сильных кислот (за исключением азотной кислоты) с металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода, образуется соль и выделяется водород:
левый металл + кислота = соль + водород;
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
Fe + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + H2
При взаимодействии с металлами из азотной кислоты водород никогда не выделяется.
При взаимодействии сильных кислородсодержащих кислот с металлами, стоящими в ряду напряжений правее водорода, образуется соль и продукты разложения кислот:
правый металл + кислота= соль + продукты разложения кислоты;
Сu + 2H2SO4= CuSO4 + SO2 + 2H2O
Hg + 4HNO3 = Hg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Бескислородные кислоты типа HCl c правыми металлами не реагируют.
Рекомендация для Вас - 1 Антагонизм в мире микроорганизмов.
4. Кислоты реагируют с солями:
кислота1 + соль1 = кислота2 + соль2
Подобные реакции протекают только в случае, если кислота1 сильнее кислоты2:
2NaCl + H2SO4 ® Na2SO4 + 2HCl
NaNO3 + H2SO4= Na2SO4 + HNO3
Обратные реакции не идут.
