Неорганические соединения могут классифицироваться как по составу, так и по свойствам (функциональным признакам). Можно выделить несколько важных классов химических соединений: чистые элементы (металлы – Fe, Na, Pb; неметалл – S, Ar, Cl2), оксиды (Na2O, SO2), пероксиды (H2O2), гидроксиды или основания (KOH, NaOH), кислоты (HCl, HNO3), соли (NaCl, KNO3).
Если менее отрицательный элемент может находиться в различных состояниях окисления, то в скобках римскими цифрами указывается его степень окисления, например, СО — оксид углерода (II), СO2 — оксид углерода (IV), FeCl3 — хлорид железа (III), FeCl2 — хлорид железа (II). Вместо степени окисления менее электроотрицательного атома в названии бинарного соединения можно указывать греческими числительными (моно, ди, три, тетра, пента, гекса) число атомов более электроотрицательного элемента, входящих в состав соединения, например, СО — монооксид углерода, СO2 — диоксид углерода, FeCl3 — трихлорид железа, SF6 — гексафторид серы. Исключением из указанных правил являются водородные соединения неметаллов, проявляющие свойства кислот; их названия образуются по правилам, принятым для кислот (см. ниже).
Оксиды разделяют на основные (CaO), которые образуют гидроксиды (Ca(OH)2), в их состав, как правило, входят элементы 1 и 2 групп. Кислотные (SO3) оксиды образуют кислоты (H2SO4), в их состав в основном входят элементы 6 и 7 групп. Амфотерные оксиды (Al2O3) могут образовывать как кислоты, так и основания (Al(OH)3). Оксиды подразделяются также на солеобразующие и несолеобразующие (безразличные). Несолеобразующие оксиды не взаимодействуют ни с кислотами, ни с основаниями. К ним относятся оксид азота (I) N2O, оксид азота (II) NO и др.
Таблица 1. Названия кислот и оснований.
основные
кислотные
амфотерные
Гидроксиды или основания – важная группа многоэлементных соединений, в состав которых входят металл и гидроксильные группы ОН.
Названия основных гидроксидов образуются из слова «гидроксид» и названия элемента в родительном падеже, после которого, в случае необходимости, римскими цифрами в скобках указывается степень окислеиности элемента. Например, LiOH — гидроксид лития, Fe(OH)2 — гидроксид железа (II).
Согласно теории электролитической диссоциации к ним относятся вещества, способные диссоциировать в растворе с образованием гидроксид-ионов, т. е. основные гидроксиды. Характерным свойством оснований является их способность взаимодействовать с кислотами, кислотными или амфотерными оксидами с образованием солей, например:
КOН + НСl ↔ КСl + Н2O,
Ва(ОН)2 + СO2 ↔ ВаСO3+Н2O,
2NaOH + Al2O3 ↔ 2NaAlO2+H2O.
С точки зрения протолитической (протонной) теории основаниями считают вещества, которые могут быть акцепторами протонов, т. е. способны присоединять ион водорода. С этих позиций к основаниям следует относить не только основные гидроксиды, но и некоторые другие вещества, например аммиак, молекула которого может присоединять протон, образуя ион аммония:
NH3+H+ ↔ NH4+.
Действительно, аммиак, подобно основным гидроксидам, способен реагировать с кислотами с образованием солей:
NH3+HCl ↔ NH4Cl.
В зависимости от числа протонов, которые могут присоединяться к основанию, различают основания однокислотные (например, LiOH, КОН, NH3), двукислотные (Са(ОН)2, Fe(OH)2) и т. д. Амфотерные гидроксиды способны диссоциировать в водных растворах как по типу кислот (с образованием катионов водорода), так и по типу оснований (с образованием гидроксильных анионов); они могут быть и донорами, и акцепторами протонов. Поэтому амфотерные гидроксиды образуют соли при взаимодействии как с кислотами, так и с основаниями. При взаимодействии с кислотами амфотерные гидроксиды проявляют свойства оснований, а при взаимодействии с основаниями — свойства кислот:
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2+2H2O,
Zn(OH)2+2NaOH = Na2ZnO2+2H2O
Кислоты ‑ HNO3, H2SO4 и др., а также вещества, способные проявлять как кислотные, так и основные свойства (амфотерные гидроксиды). По наличию кислорода в своем составе кислоты делятся на кислородсодержащие (например, H2SO4, HNO3) и бескислородные (например, HBr, H2S). По числу содержащихся в молекуле кислоты атомов водорода, способных замещаться атомами металла, различают кислоты одноосновные, двухосновные, трехосновные и т. д. Названия кислот производят от элемента, образующего кислоту. В случае бескислородных кислот к названию элемента, образующего кислоту, добавляют суффикс «о» и слово «водород»: HF ‑ фтороводород. Названия кислородсодержащих кислот зависят от степени окиcления кислотообразующего элемента. Максимальной степени окисления элемента соответствует суффикс «...-н(ая)» или «...-ов(ая)», например, HNO3 ‑ азотная кислота, НСlO4 ‑ хлорная кислота, Н2СгO4 ‑ хромовая кислота). По мере понижения степени окисления суффиксы изменяются в следующей последовательности: «...-оват(ая)», «...-ист(ая)», «...-оватист(ая)»; например, НСlO3 ‑ хлорноватая, НСlO2 — хлористая, НОС1 — хлорноватистая кислоты. Если элемент образует кислоты только в двух степенях окисления, то для названия кислоты, соответствующей низшей степени окисления элемента, используется суффикс «...-ист(ая)»; например, HNO2 ‑ азотистая кислота. Если элемент, находясь в одной и той же степени окисления, образует несколько кислот, содержащих по одному атому данного элемента в молекуле (например, НРO3 и Н3РO4), то название кислоты, содержащей наименьшее число атомов кислорода, снабжается приставкой «мета-…», а название кислоты с наибольшим числом атомов кислорода — приставкой «орто-…» (НРO3 — метафосфорная кислота, Н3РO4 — ортофосфорная кислота).
|
Таблица 2. Названия кислот. | |||
| Формула | Образующий элемент | Степень окисления | название |
| HCl H2S | Хлор (Cl) Сера (S) | ‑1 ‑2 | Хлороводородная Сероводородная |
| НОСl | Хлор (Cl) | +1 | Хлорноватистая |
| НClO2 HNO2 | Хлор (Cl) Азот (N) | +3 +3 | Хлористая Азотистая |
| НСlO3 | Хлор (Cl) | +5 | Хлорноватя |
| H2SO4 HNO3 НСlO4 Н2СгO4 | Сера (S) Азот (N) Хлор (Cl) Хром (Cr) | +6 +5 +7 +6 | Серная Азотная Хлорная Хромовая |
| НРO3 Н3РO4 | Фосфор (P) Фосфор (P) | +5 +5 | Метафосфорная Ортофосфорная |
Важный класс неорганических соединений, выделяемый по функциональным признакам, составляют кислоты. С позиций теории электролитической диссоциации к кислотам относятся вещества, способные диссоциировать в растворе с образованием ионов водорода. С точки зрения протолитической (протонной) теории кислот и оснований кислотами называются вещества, которые могут быть донорами протонов, т. е. способны отдавать ион водорода.
Характерным свойством кислот является их способность взаимодействовать с основаниями, основными и амфотерными оксидами с образованием солей, например:
2HNO3 + Cu(OH)2 ↔ Cu(NO3)2 + 2H2O,
2НС1 + СаО ↔ СаС12 + Н2O,
Н2SO4 + ZnО ↔ ZnSO4 + Н2О
Соли можно рассматривать как продукты полного или частичного замещения атомов водорода в молекуле кислоты атомами металла или как продукты полного или частичного замещения гидроксогрупп в молекуле основного гидроксида кислотными остатками. При полном замещении атомов водорода в молекуле кислоты образуются средние (нормальные) соли, при неполном ‑ кислые соли (гидросоли). Кислые соли образуются многоосновными кислотами. При частичном замещении гидроксогрупп в молекуле основного гидроксида кислотными остатками образуются основные соли (гидроксосоли). Основные соли могут быть образованы только многокислотными гидроксидами. Кислые соли получаются при взаимодействии кислот с основаниями в тех случаях, когда количество взятого основания недостаточно для образования средней соли, например:
H2SO4 + NaOH ↔ NaHSO4 + H2O.
Основные соли образуются в тех случаях, когда взятого количества кислоты недостаточно для образования средней соли, например:
Fe(OH)3+H2SO4 ↔ FeOHSO4+2H2O.
Названия солей составляют из названия аниона кислоты в именительном падеже и названия катиона в родительном падеже (хлорид натрия, сульфат меди и т. п.). При этом название аниона производят от корня латинского наименования кислотообразующего элемента. Степень окислениости металла, образующего катион, указывают, если необходимо, римскими цифрами в скобках. В случае бескислородных кислот, анион получает окончание «ид». Например, соли NaBr, FeS, KCN соответственно называются бромид натрия, сульфид железа (II), цианид калия. Названия анионов кислородсодержащих кислот получают окончания и приставки в соответствии со степенью окислениости кислотообразующего элемента. Высшей степени окислениости («... ная» или «... овая» кислота) отвечает окончание «ат»; так, соли серной кислоты называются сульфатами, хромовой — хроматами и т. д. Более низкой степени окислениости («... истая» кислота) соответствует окончание «ит»; например, соли сернистой кислоты — сульфиты, азотистой — нитриты и т. д. Если существует кислота с еще более низкой степенью окислениости кислотообразующего элемента «... оватистая» кислота), ее анион получает приставку «гипо» и окончание «ит»; так соли хлорноватистой кислоты НОСl называют гипохлоритами. Соли некоторых кислот в соответствии с исторически сложившейся традицией сохранили названия, отличающиеся от систематических. Так, соли марганцовой (НМnO4), хлорной (НСlO4), йодной (НIO4) кислот называют соответственно перманганатами (KМnO4), перхлоратами (NaСlO4) и перйодатами (KIO4).
Названия важнейших кислот и их солей приведены в Приложении 2.
Названия кислых солей образуют так же, как и средних, но при этом добавляют приставку «гидро», указывающую на наличие незамещенных атомов водорода, число которых обозначают греческими числительными (ди, три и т. д.). Например, Ва(НСО3)2 ‑ гидрокарбонат бария, NaH2AsO4 ‑ дигидроортоарсенат натрия, LiHS ‑ гидросульфид лития. Названия основных солей тоже образуют подобно названиям средних солей; но при этом добавляют приставку «гидроксо», указывающую на наличие незамещенных гидроксогрупп. Так, FeOHCl ‑ хлорид гидроксожелеза (II), (NiOH)2SO4 ‑ сульфат гидроксоникеля (II), Al(OH)2NO3 ‑ нитрат дигидроксоалюминия.
Существуют соединения элементов с кислородом, которые по составу относятся к классу оксидов, но по своему строению и свойствам принадлежат к классу солей. Это так называемые пероксиды, или перекиси. Пероксидами называются соли пероксида водорода Н2O2, например, Na2O2, CaO2. Характерной особенностью строения этих соединений является наличие в их структуре двух связанных между собой атомов кислорода («кислородный мостик»): ‑-O-O-.
| Таблица 3. Сводная таблица взаимодействий между классами неорганических соединений | ||||||||
| Металл | Неметалл | Основной оксид | Кислотный оксид | Кислота | Гидроксид | Соль | Вода | |
 Металл
| Сплав | Соль Или оксид | Соль | Соль + H2 | Метал + гидроксид | Соль + металл | гидроксид + H2 | |
| Неметалл | Соль Или оксид | Соль + H2O | ||||||
| Основной оксид | Соль | Соль + H2O | Основание | |||||
| Кислотный оксид | Соль | Соль | кислота | |||||
| Кислота | Соль + H2 | Соль + H2O | Соль + H2O | Соль + кислота | ||||
| Гидроксид | Метал + гидроксид | Соль + H2O | Соль + H2O | |||||
| Соль | Соль + металл | Соль + кислота | Новые соли | Гидролиз по кислоте или по основанию | ||||
| Вода | гидроксид + H2 | Основание | кислота | Гидролиз по кислоте или по основанию | ||||
Дата: 2018-12-28, просмотров: 236.
