Основные классы неорганических соединений

2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2  

Действием кислот на пероксиды щелочных металлов можно получить пероксид водорода:                                                                                                              

Na2O2 + 2H2SO4 = 2NaHSO4 + H2O2

 

II Гидроксиды.  Гидроксиды металлов принято делить на две группы: растворимые в воде (образованные щелочными и щелочноземельными металлами) и нерастворимые в воде. Основное различие между ними заключается в том, что концентрация ионов ОН– в растворах щелочей достаточно высока, для нерастворимых же оснований она определяется растворимостью вещества и обычно очень мала. Тем не менее небольшие равновесные концентрации иона ОН–  даже в растворах нерастворимых оснований определяют свойства этого класса соединений.

Гидроксиды – соединения элементов (кроме фтора и кислорода) с гидроксогруппами O-IIH, могут содержать также кислород O-II. В гидроксидах

степень окисления элемента всегда положительная (от +I до +VIII). Число гидроксогрупп от 1 до 6. Делятся по химическим свойствам на основные, кислотные и амфотерные.

Основные гидроксиды (основания). Образованы элементами с металлическими свойствами. Получаются по реакциям соответствующих основных оксидов с водой:

Ме2О + Н2О = МеОН                 (Ме = Li, Na, K, Rb, Cs)

МеО + Н2О = Ме(ОН)2                      (Ме = Ca, Sr, Ba)                                  

При нагревании реальная дегидратация (потеря воды) протекает для следующих гидроксидов:

Основные гидроксиды замещают свои гидроксогруппы на кислотные остатки по правилу валентности  с образованием солей, металлические элементы сохраняют свою степень окисления в катионах солей.

Кислотные гидроксиды (кислоты). Образованы элементами с неметаллическими свойствами. Примеры:

Состав	СО(ОН)2	NO2(OH)	РО(ОН)3	SO2(OH)2
Формула	Н2СО3	HNO3	Н3РО4	H2SO4

При диссоциации в разбавленном водном растворе образуются катионы Н+ (точнее Н3О+) и следующие анионы, или кислотные остатки:

Кислота	Н2СО3	HNO3	Н3РО4	H2SO4
Кислотные остатки	НСО3– СО32–	NO3–	Н2РО4– НРО42– РО43–	SO42–

Кислоты HNO3 и H2SO4 называются сильными, а Н2СО3 и Н3РО4 – слабыми. Кислоты можно получить по реакциям соответствующих кислотных оксидов  с водой. Исключение составляет SO2. Ему в качестве кислотного гидроксида соответствует полигидрат SO2 . nН2О («сернистая кислота H2SO3» не существует, но кислотные остатки HSO3– и SO32– присутствуют в солях). При нагревании некоторых кислот протекает реальная дегидратация, и образуются соответствующие кислотные оксиды. При замене (реальной и формальной) водорода кислот на металлы и амфигены по правилам валентности образуются соли, кислотные остатки сохраняют в солях свой состав  заряд. Кислоты Н2SО4 и Н3РО4 в разбавленном водном растворе реагируют  с металлами и амфигенами, стоящими в ряду напряжений левее водорода, при этом образуются соответствующие  соли и выделяется водород (кислота HNO3 в такие реакции не вступает). В отличие от бескислородных кислот кислотные гидроксиды называют кислородсодержащими кислотами или оксокислотами.

Амфотерные гидроксиды. Образованы элементами с амфотерными свойствами. Типичные амфотерные гидроксиды:

Ве(ОН)2, Sn(ОН)2, Zn(ОН)2, Pb(ОН)2, Al(ОН)3, Cr(ОН)3.

Не образуются из амфотерных оксидов и воды, но подвергаются реальной дегидратации и образуют амфотерные гидроксиды:

Ме(ОН)2 = МеО + Н2О                                           (Ме = Ве, Sn, Zn, Pb)

Ме(ОН)3 (-Н2О) — МеО(ОН) (-Н2О) — Ме2О3   (Ме = Al, Cr)

И с к л ю ч е н и е: для железа  (III) известен только метагидроксид FeO(OH), «гидроксид железа (III) Fe(ОН)3» не существует (не получен). Амфотерные гидроксиды проявляют свойства основных и кислотных оксидов; образуют два вида солей, в которых в которых амфотерный элемент входит в состав либо катионов солей, либо их анионов.

Для элементов, имеющих несколько степеней окисления, действует правило: чем выше степень окисления, тем более выражены кислотные свойства гидроксидов (и/или соответствующих оксидов).

П р и м е р:

CrII	CrIII	CrVI
Cr(ОН)2    основной    гидроксид	Cr(ОН)3, CrО(ОН)     амфотерный       гидроксид	Н2CrО4  хромовая    кислота

 

III Соли.   Соединения, состоящие  из катионов основных или амфотер-ных (в роли основных) гидроксидов и и анионов (остатков) кислотных или амфотерных (в роли кислотных) гидроксидов. В отличие от бескислородных срлей (см. выше), соли рассматриваемые здесь, называются кислородсодержащими солями или оксосолями.

Соли делятся на основные, средние, кислые, двойные.

Основные соли. Содержат гидроксогруппы ОН—, рассматриваемые как отдельные анионы, например FeNO3(OH), Ca2SO4(OH)2, Cu2CO3(OH)2, образуются при действии на кислотные гидроксиды избытка основного гидроксида, содержащего не менее двух гидроксогрупп в формульной единице:

2Cu(OH) + Н2СО3 = Cu2CO3(OH)2 + Н2О

2Ni(OH)2 + Н2SО4 = Ni2SO4(OH)2 + Н2О

Основные  соли, образованные сильными кислотами, при добавлении соответствующего кислотного гидроксида переходят в средние:

СоNO3(OH) + НNO3 = Со(NO3)2 + Н2О

Ni2SO4(OH)2 + Н2SO4 = 2NiSO4 + Н2О

Большинство основных солей малорастворимы, в воде; они осаждаются при совместном гидролизе, если образованы слабыми кислотами:

2MgCl2+ H2O + 2Na2CO3 = Mg2CO3(OH)2 + CO2 + 4NaCl

Кислые соли. Кислые соли содержат кислые кислотные остатки, содержащие водород, НСО3-, Н2РО4-, НРО42-. Образуются при действии на основные или амфотерные или средние соли избытка кислотных гидроксидов, содержащих не менее двух атомов водорода в молекуле; аналогично действуют соответствующие кислотные оксиды:

2NaOH + H2SO4(конц.) = NaНSO4 + Н2О

Zn(OH)2 + 2H3PO4(конц.) = ZnHPO4 + 2Н2О

При добавлении гидроксида соответствующего металла или амфигена  кислые соли переводятся в средние:

NaНSO4 + NaOH = Na2SO4 + Н2О 

Pb(HSO4)2 + Pb(OH)2 = 2PbSO4 + Н2О 

Почти все кислые соли хорошо растворимы в воде, диссоциируют нацело (КНСО3 = К+ + НСО3—)

Средние соли.  Содержат средние кислотные остатки СО32-, NO3-, PO43-, SO42- и др., например К2СО3, Mg(NO3)2 и др. если средние соли плучают по реакциям с участием гидроксидов, то реагенты берут в эквивалентных количествах, например, соль К2СО3 можно получить, если взять реагенты в соотношениях:

2КОН  и 1Н2СО3, 1К2О и 1Н2СО3, 2КОН и 1СО2.

Основание + Кислота = Соль и Вода

Реакции образования средних солей

 

 

 

1а) Основной гидроксид + кислотный гидроксид = …

2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + Н2О 

1б)Амфотерный  гидроксид + кислотный гидроксид = …

  2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6Н2О

1в) Основной гидроксид + амфотерный  гидроксид = …

   NaOH + Al(OH)3 = NaAlО2 + 2Н2О

 

 

 

Основной оксид + Кислота = Соль и Вода

 

 

2а) Основной оксид + кислотный гидроксид = …

  Na2О + H2SO4 = Na2SO4 + Н2О

2б) Амфотерный оксид + кислотный гидроксид = …

    Al2О3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3Н2О

2в) Основной оксид + амфотерный гидроксид = …

   Na2О + 2Al(OH)3 = 2NaAlО2 + 3Н2О

 

Основание + Кислотный оксид = Соль и Вода

 

 

3а) Основной гидроксид + кислотный оксид = …

    2NaOH + SO3 = Na2SO4 + Н2О

3б) Амфотерный гидроксид + кислотный  оксид = …

    Al(OH)3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 + 3Н2О

3в) Основной гидроксид + амфотерный  оксид = …

    2NaOH + Al2О3 = 2NaAlО2 + Н2О

Реакция 1в, если она протекает в растворе, сопровождается образованием других продуктов – комплексных солей, например,

NaOH(конц.)+ Al(OH)3 = Na[Al(OH)4]

Все средние соли в растворе – сильные электролиты (диссоциируют нацело).

Двойные соли. Двойные соли содержат два химически важных катиона; например СаMg(CO3)2, КАl(SO4)2, Fe(NH4)2(SO4)2 и др. Многие двойные соли образуются в виде кристаллогидратов при совместной кристаллизации соответствующих средних солей из насыщенного раствора:

К2SO4 + MgSO4 + 6H2O = К2Mg(SO4)2 . 6H2O

Часто двойные соли менее растворимы в воде по сравнению с отдельными средними солями

IV  Бинарные соединения. Бинарные соединения – это сложные вещест-ва, не относящиеся к классам оксидов, гидроксидов и солей и состоящие из катионов и бескислородных анионов (реальных или условных).

Их химические свойства разнообразны и рассматриваются в неорганической химии отдельно для неметаллов разных групп Периодической системы; в этом случае классификация прорводится по виду аниона.

П р и м е р ы :

а)галогениды: OF2, HF, KBr, PbI2, NH4Cl, BrF3, IF7

б)хальгогениды: H2S, Na2S, ZnS, As2S3, NH4HS, K2Se, NiSe

в)нитриды: NH3, Li3N, Mg3N, AlN, Si3N4

г)карбиды: Be2C, Al4C3, Na2C2, CaC2, Fe3C, SiC

д)силициды: Li4Si, Mg2Si, ThSi2

е)гидриды: LiH, CaH2, AlH3, SiH4

ж)пероксиды Н2О2, Na2О2, СаО2

з)надпероксиды: НО2, КО2, Ва(О2)2

По типу химической связи среди этих бинарных соединений различают:

ковалентные: OF2, IF7, H2S, Р2S5, NH3, Н2О2

ионные: K2Se, Mg3N, Na2О2, СаО2, CaC2

Встречаются двойные (с двумя разными катионами) и смешанные (с двумя разными анионами).

По аналогии со взаимосвязью гидроксидов и солей из всех бинарных соединений выделяют бескислородные кислоты  и соли (остальные соединения классифицируют как прочие).

Бескислородные кислоты.  Содержат (как и оксокислоты) подвижный водород Н+ и поэтому проявляют некоторые химические свойства кислотных гидроксидов (диссоциация в воде, участие в реакциях солеобразования в роли кислоты). Распространённые бескислородные кислоты – это HI, HBr, HCl, HF, HCN, H2S, из них HF, HCN, H2S – слабые кислоты, остальные – сильные.

Пример реакции солеобразования:

2H2S + Ва(ОН)2 = Ва(HS)2 + 2НО2

Металлы и амфигены, стоящие в ряду напряжений левее водорода, и не реагирующие с водой, вступают во взаимодействие с сильными кислотами HI, HBr, HCl в разбавленном растворе  и вытесняют  из них водород , например, Ве + 2HCl = ВеCl2 + Н2

            2 Al + 6HI = 2AlI3 + H2

Бескислородные соли. Образованы катионами металлов и амфигенов (а также катионом аммония NH4+) и анионами (остатками) бескислородных кислот, например, AgCl, NaF, KBr, PbI2 и др. Проявляют некоторые химические свойства оксосолей.

Общий способ получения бескислородных солей с одноэлементными анионами – взаимодействие металлов и амфигенов с неметаллами F2, Cl2, Br2 и I2 (в общем виде Г2) и S (приведены реально протекающие реакции):

2Me + Г2 = 2MeГ                       (Me = Li, K, Rb, Cs, Ag)

Me + Г2 = MeГ2                          (Me = Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Co)

2Me + 3Г2 = 2MeГ3                    (Me = Al, Ga, Cr)

2Me + S = Me2S                         (Me = Li, K, Rb, Cs, Ag)

Me + S= MeS                              (Me = Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Co, Fe,Ni)

2Me + 3S = Me2S3                      (Me = Al, Ga, Cr)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

 

 

1. Р. А. Лидин , Л. Ю. Аликберова «Химия для поступающих в ВУЗы»  Издательство АСТ- ПРЕСС , Москва , 2002 г.
2. Н. Г. Хомченко «Общая химия» Издательство Новая волна, Оникс , С.- Петербург , 2001 г.                                                            
3. В. А. Володин «Энциклопедия по химии. Том 17.» Издательство Аванта+, Москва , 2001 г.
4. Э. Т. Оганесян «Руководство по химии» Издательство ВЫСШАЯ ШКОЛА , Москва , 1991 г.            
5. Н. Е. Кузьменко , В.В. Еремин , В. А. Попков «Начала химии» Издательство ЭКЗАМЕН , ОНИКС 21 век , Москва , 2001 г.