И их производные. Все остальные вещества - неорганические.

Классификация неорганических веществ
Неорганические вещества по составу делят на простые и сложные.

Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента и подразделяются на металлы, неметаллы, благородные газы. Сложные вещества состоят из атомов разных элементов, химически связанных друг с другом.

Сложные неорганические вещества по составу и свойствам распределяют по следующим важнейшим классам: оксиды, основания , кислоты, амфотерные гндроксиды, соли.

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

Видеоурок: Классы неорганических соединений

Лекция: Классификация неорганических веществ. Номенклатура неорганических веществ (тривиальная и международная)

Начнем с простого деления неорганических веществ на простые и сложные. Молекулы простых состоят из атомов одного элемента, а сложных из атомов нескольких элементов. Простые делятся на металлы и неметаллы. Сложные в свою очередь подразделены на оксиды, гидроксиды, соли.

Оксиды

Оксиды - это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород со степенью окисления -2.

Оксиды подразделяются на солеобразующие (основные, кислотные, амфотерные), несолеобразующие и солеобразные (двойные).

Основные оксиды обладают основными свойствами и способны образовать типичные металлы, имеющие степень окисления +1, +2, (Li 2 O, MgO, CaO, CuO).

Кислотные оксиды обладают кислотными свойствами и способны образовать неметаллы со степенью окисления более +2. Так же образуют металлы со степенью от +5 до +7 (SO 2 , SeO 2 , P 2 O 5 , As 2 O 3 , CO 2 , SiO 2 , CrO 3 , и Mn 2 O 7). Исключение: у оксидов NO 2 и ClO 2 нет соответствующих кислотных гидроксидов. Несмотря на это, их считают кислотными.

Амфортерные оксиды обладают и основными, и кислотными свойствами. Они образованы амфотерными металлами, имеющими степень окисления +2, +3, +4 (Cr 2 O 3 , Al 2 O 3 , GeO 2 , SnO 2 . В данной группе оксидов со степенью окисления +2 всего 4: ZnO, PbO, SnO, BeO.

Несолеобразующие оксиды не обладают ни основными, ни кислотными свойствами. К ним относятся оксиды неметаллов со степенью окисления +1, +2. Их всего 4: CO, NO, N 2 O, SiO.

Солеобразные оксиды образованы двумя элементами с разными степенями окисления. К примеру, магнитный железняк FeO·Fe 2 O 3 , который при взаимодействии с кислотами образует две соли: FeO·Fe 2 O 3 + 4H 2 SO 4 → FeSO 4 + Fe 2 (SO 4) 3 + 4H 2 O

Гидроксиды

Гидроксиды - это сложные вещества, состоящие из оксидов и воды, имеющие гидроксогруппу (OH -).

Они подразделяются на основания, кислородсодержащие кислоты и амфотерные гидроксиды.

• Основания – гидроксиды металлов со степенью окисления +1, +2, проявляющие основные свойства и состоящие из ионов металлов и гидроксид – ионов OH - .

К примеру:

• гидроксид натрия - Na + OH,
• гидроксид кальция - Ca +2 (OH) 2 ,
• гидроксид железа - Fe +3 (OH) 3 .

Все основания – твердые вещества. Они делятся на растворимые (щелочи) и нерастворимые. О том, растворимо основание в воде или нет можно узнать из таблицы.

• Кислотные гидроксиды (кислородсодержащие кислоты) – гидроксиды неметаллов и металлов со степенью окисления +5, +6, проявляющие кислотные свойства, состоящие из гидроксоний – катионов Н 3 О + и кислотного остатка.

К примеру:

• Азотная кислота - HNO 3 ,
• Серная кислота - H 2 SO 4.

• Амфотерные гидроксиды – гидроксиды металлов со степенью окисления +2, +3, +4, проявляющие и кислотные, и основные свойства. В данной группе гидроксидов со степенью окисления +2 всего 4: Zn(OН) 2 , Pb(OН) 2 , Sn(OН) 2 , Be(OН) 2 .

Соли

Соли - сложные химические вещества, образованные атомами металлов, связанных с кислотными остатками.

К примеру:

• Хлорид натрия - NaCl,
• Сульфат натрия - Na 2 SO 4 ,
• Хлорид кальция - СаCl 2 ,
• Сульфат кальция - СаSO 4 .

Существуют следующие виды солей:

Средние соли – соли, содержащие атомы металлов и кислотного остатка. К примеру: нитрат кальция Ca(NO 3) 2 , сульфат свинца PbSO 4 , карбонат натрия Na 2 CO 3 и др.

Кислые соли – соли, содержащие атомы металлов, кислотного остатка и водорода. Атомы металла образуются при нейтрализации основания избытком кислоты. Чтобы образовать название какой - либо кислой соли, необходимо к названию соли добавить приставку гидро - или дигидро -. Приставка зависит от числа атомов водорода, входящих в состав кислой соли. Пример : KHCO 3 – гидрокарбонат калия, КH 2 PO 4 – дигидроортофосфат калия. Так же необходимо помнить, что кислые соли способны образовывать две и более основные кислоты. Ими могут быть как кислородсодержащие, так и бескислородные кислоты.

Основные соли – соли, содержащие атомы металлов, кислотного остатка и гидроксогруппы (OH−). Чтобы определить название основной соли, необходимо к названию обычной соли добавить приставку гидроксо- или дигидроксо. Приставка будет зависеть от количества ОН - групп, входящих в состав соли. К примеру, (CuOH) 2 CO 3 - гидроксокарбонат меди (II). Так же следует знать, что основные соли образуют основания, содержащие в составе две и более гидроксогрупп.

Двойные соли – соли, содержащие катионы двух металлов и кислотный остаток. К примеру, сульфат алюминия - калия KAl(SO 4) 2 ·12H 2 O

Смешанные соли – соли, содержащие анионы двух металлов и кислотный остаток. К примеру, дигидроксокарбонат меди (II) Cu 2 (OH) 2 CO 3 .

Гидратные соли – соли, содержащие молекулы кристаллизационной воды. К примеру, декагидрат сульфата натрия Na 2 SO 4 10H 2 O

Номенклатура неорганических веществ

Построение формул и названий определяются химической тривиальной и международной номенклатурой. Тривиальные названия – это исторически сложившиеся традиционные названия.

Формула	Тривиальные названия	Международные названия
	Поваренная соль	Хлорид натрия
	Едкий натр	Гидроксид натрия
	Сода, кальцинированная сода	Карбонат натрия
	Питьевая сода	Гидрокарбонат натрия
	Жидкое стекло	Силикат натрия
	Негашеная известь	Оксид кальция
	Гашеная известь	Гидроксид кальция
	Известняк, мел, мрамор	Карбонат кальция
		Фторид кальция
	Графит, алмаз
	Угарный газ	Монооксид углерода
	Углекислый газ	Диоксид углерода
	Едкое кали	Гидроксид калия
		Карбонат калия
	Калийная селитра	Нитрат калия
	Бертолетова соль	Хлорат калия
	Желтая кровяная соль	Гексацианоферрат (II) калия
	Красная кровяная соль	Гексацианоферрат (III) калия
	Жженая магнезия Оксид магния	Оксид магния
	Магнезит Карбонат магния	Карбонат магния
		Оксид железа (III)
	Железный колчедан, пирит	Дисульфид железа
Fe 4 3	Берлинская лазурь	Гексацианоферрат (II) железа (III)
	Железный купорос	Гептагидрат сульфата железа (II)
	Медный блеск	Сульфид меди (I)
Cu 2 (OH) 2 CO 3		Карбонат гидроксомеди (II)
	Медный купорос	Пентагидрат сульфата меди (II)

Возник вопрос по теме? Задавайте его репетитору по химии 👉

Философская истина: все в нашем мире относительно, – справедлива и для классификации веществ и их свойств. Великое многообразие веществ во Вселеннойи на нашей планете состоит всего лишь из 90 химических элементов. В природе встречаются вещества, построенные элементами с порядковыми номерами с 1 по 91 включительно. Элемент 43 – технеций, в настоящее время на Земле в природе не обнаружен, т.к. этот элемент не имеет стабильных изотопов. Он был получен искусственно в результате ядерной реакции. Отсюда и название элемента – от греч. téhnos – искусственный.
Все земные природные химические вещества, построенные из 90 элементов, можно разделить на два больших типа – неорганические и органические.
Органическими веществами называют соединения углерода за исключением простейших: оксидов углерода, карбидов металлов, угольной кислоты и ее солей. Все остальные вещества относятся к неорганическим.
Органических веществ насчитывается более 27 млн – гораздо больше, чем неорганических, число которых по самым оптимистическим подсчетам не превышает 400 тыс. О причинах многообразия органических соединений мы поговорим чуть позже, а пока отметим, что резкой границы между двумя этими группами веществ не существует. Например, соль изоцианат аммония NH4NCO считается неорганическим соединением, а мочевина (NH2)2CO, имеющая точно такой же элементный состав N2H4CO, – вещество органическое.
Вещества, имеющие одинаковую молекулярную формулу, но разное химическое строение, называются изомерами.
Неорганические вещества принято делить на два подтипа – простые и сложные (схема 1). Как вы уже знаете, простыми называют вещества, состоящие из атомов одного химического элемента, а сложные – из двух и более химических элементов.
Схема 1

Классификация неорганических веществ

Казалось бы, число простых веществ должно совпадать с числом химических элементов. Однако это не так. Дело в том, что атомы одного и того же химического элемента могут образовывать не одно, а несколько различных простых веществ. Такое явление, как вы знаете, называют аллотропией. Причинами аллотропии может быть разное число атомов в молекуле (например, аллотропные модификации элемента кислорода – кислород О2 и озон О3), а также различное строение кристаллической решетки твердого вещества (например, уже знакомые вам аллотропные видоизменения углерода – алмаз и графит).
В подтипе простых веществ выделяют металлы, неметаллы и благородные газы, причем последние часто относят к неметаллам. В основе такой классификации лежат свойства простых веществ, обусловленные строением атомов химических элементов, из которых эти вещества образованы, и типом кристаллической решетки. Всем известно, что металлы проводят электрический ток, теплопроводны, пластичны, обладают металлическим блеском. Неметаллы, как правило, такими свойствами не обладают. Наша оговорка «как правило» не случайна, и она еще раз подчеркивает относительность классификации простых веществ. Некоторые металлы по свойствам напоминают неметаллы (например, аллотропная модификация олова – серое олово – порошок серого цвета, не проводит электрический ток, лишено блеска и пластичности, тогда как белое олово, другая аллотропная модификация, – типичный металл). Напротив, неметалл графит, аллотропная модификация углерода, весьма электропроводен и обладает характерным металлическим блеском.
Самая общая классификация сложных неорганических веществ хорошо вам знакома из курса химии основной школы. Здесь выделяют четыре класса соединений: оксиды, основания, кислоты и соли.
Деление неорганических веществ на классы проводят на основании их состава, который, в свою очередь, отражается на свойствах соединений. Напомним определения представителей каждого класса.
Оксиды – сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых – кислород в степени окисления –2 (например, Н2О, СО2, CuO).
Основания – это сложные вещества, состоящие из атома металла и одной или нескольких гидроксигрупп (например, NaOH, Ca(OH)2).
Кислоты – это сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка (например, HCl, HNO3, H2SO4, H3PO4).
Соли – это сложные вещества, состоящие из атомов металла и кислотных остатков (например, NaNO3, K2SO4, AlCl3).
Подобная классификация и определения также весьма относительны. Во-первых, роль металла в основаниях и солях могут выполнять сложные частицы наподобие знакомоговам катиона аммония NH4+, состоящего только из элементов неметаллов. Во-вторых, существует достаточно многочисленная группа веществ, которые пформальным признакам (по составу) являются основаниями, а по свойствам относятся к амфотерным гидроксидам, т.е. сочетают свойства оснований и кислот. Например, гидроксид алюминия Al(OH)3 при взаимодействии с кислотой ведет себя как основание:
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O,
а при сплавлении со щелочами проявляет свойства кислоты:
H3AlO3 + NaOH = NaAlO2 + H2O.
В-третьих, в приведенную выше классификацию сложных неорганических веществ не попадает большое число соединений, которые нельзя отнести ни к одному из перечисленных классов. Это, например, соединения, образованные двумя или более элементами-неметаллами (хлорид фосфора(V) PCl5, сульфид углерода CS2, фосген COCl2).
? 1. Какие вещества называются неорганическими, а какие – органическими? Приведите примеры. Докажите относительность такой классификации веществ.
2. Какие вещества называются простыми, а какие – сложными? Почему число простых веществ превышает число химических элементов?
3. Какова классификация простых веществ? Приведите примеры веществ каждого типа. Благородные газы являются веществами атомного или молекулярного строения? Приведите аргументы в пользу той и другой точек зрения.
4. Какие неорганические вещества называются оксидами, основаниями, кислотами, солями? Приведите примеры веществ каждого класса, проиллюстрируйте их свойства двумя-тремя уравнениями химических реакций.
5. С помощью уравнений химических реакций докажите, что амфотерные гидроксиды проявляют свойства как кислот, так и оснований.
6. Карбонат кальция (мел, мрамор, известняк) вдохновлял скульпторов, художников, поэтов. Например:

Для элементов, входящих в периодическую систему (ПС) элементов Д.И. Менделеева разрешено использовать следующие групповые названия, отражающие, как правило, общие свойства элементов и простых веществ. Для элементов главных подгрупп в короткопериодном варианте ПС

или 1-2 и 13-18 групп в длиннопериодном (современном) варианте ПС

• щелочные металлы (1-ая или IА группа): (H), Li, Na, K, Rb, Cs, Fr;
• щелочноземельные (кроме Mg) металлы (2-ая или IIАг руппа): Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra;
• элементы подгруппы бора (13-ая или IIIA группа), металлы (корме бора), не имеют специального названия: B, Al, Ga, In,Ti;
• элементы подгруппы углерода (14-ая или IVA группа) или кристаллогены : C, Si, Ge, Sn, Pb;
• элементы подгруппы азота (15-ая или VА группа), устаревшее название пникогены и его производное – пниктиды : N, P, As, Sb, Bi;
  
• элементы подгруппы кислорода (16 или VIА группа) или халькогены ,
• галогены (17-ая или VIIА группа),
• благородные или инертные газы (18-ая или VIIIА группа)

Для элементов побочных подгрупп :

• лантаноиды (La – Lu),
• актиноиды (Ac – Lr) (названия лантаниды и актиниды использовать не рекомендовано);
• редкоземельные металлы (3-я или IIIВ группа, кроме актиноидов);
• семейство железа (Fe, Co, Ni);
• семейство платины или платиновые металлы (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt);
• благородные металлы (Au, Ag + платиновые: Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt)
• переходные элементы (d и f-элементы, то есть все элементы побочных подгрупп).

Простые вещества называют, как правило, так же, как и соответствующие элементы. Свои собственные названия имеют только аллотропные модификации углерода (алмаз, графит, карбин, фуллерены) и вторая модификация кислорода (озон). При названиях аллотропных модификаций остальных элементов обычно указывают ее краткую физическую характеристику (белый, красный, черный фосфор, кристаллическая и пластическая сера, серое и белое олово и т. д.).

Элементы кислород, азот, углерод и сера в соединениях с металлами или с менее электроотрицательными неметаллами могут образовывать анионы не только в характерных для них отрицательных степенях окисления ($O^{2-}, S^{2-}, N^{3-}, C^{4-}$, но и ионы, в которых степени окисления элемента зависят от количества атомов в "мостиковых" структурах. Степень окисления углерода в органических соединениях определяется специальными способами (см. тему "Определение степени окисления углерода"). Так, например, элемент кислород может образовывать перекисные и надперекисные ионы, в которых атомы кислорода образуют "кислородные мостики" -O-O- или -O-O-O-. Такие анионы имеют собственные названия: $(O_2)^{2-}$ - пероксид; $(О_2)^-$ - надпероксид; $(О_3)^-$ - озонид; $(N_3)^-$ - азид; $(С_2)^{2-}$ - ацетиленид; $(S_2)^{2-}$ - дисульфид; $(Sn)^{2-}$ - полисульфид.

Названия некоторых стабильных анионов, состоящих из атомов более чем одного элемента, традиционно также имеют окончания -ид: $(OH)^-$ - гидроксид; $(CN)^-$ - цианид; $(CN_2)^{2-}$ - цианамид; $(NH_2)^-$ - амид; $(NH)^{2-}$ - имид; $(SCN)^-$ - роданид.

КЛАССИФИКАЦИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Общие принципы классификации неорганических веществ представлены на схеме. Исходя из данной классификации, все неорганические вещества могут быть подразделены на простые и сложные.

Определение

Простые вещества состоят из атомов одинаковых элементов и подразделяются на металлы, неметаллы и инертные газы.

Сложные вещества состоят из атомов разных элементов, химически связанных друг с другом.

В свою очередь, на основании общности свойств, сложные неорганические вещества можно условно разделить на четыре основных класса: бинарные соединения, оксиды, гидроксиды,соли.

Классификация и номенклатура бинарных соединений подробно рассмотрена в теме "Бинарные соединения".

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ СВОЙСТВ ОКСИДОВ

Определение

Оксидами называются бинарные химические соединения, состоящие из элементов металлов или неметаллов и кислорода. Или, другими словами, оксиды - это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород.

Классификация оксидов основывается на химических свойствах соединений, обусловленных химическим строением (то есть типом образующихся связей и типом кристаллической решетки, строением и электронными характеристиками элементов).

По физическим свойствам оксиды различаются агрегатным состоянием , температурами плавления и кипения, цветом, запахом, растворимостью в воде.

По агрегатному состоянию оксиды бывают:

• твердыми (все оксиды металлов, оксид кремния, оксид фосфора),
• жидкими (вода $H_2O$),
• газообразными (практически все остальные оксиды неметаллов).

По химическим свойствам оксиды делятся на несолеобразующие и солеобразующие.

Определение

Солеобразующими являются оксиды, способные образовывать гидроксиды при соединении с водой.

Последние, в свою очередь могут проявлять свойства кислот, оснований или обладать амфотерными свойствами. Поэтому солеобразующие оксиды принято разделять на основные, кислотные и амфотерные.

КЛАССИФИКАЦИЯ кислот и оснований

Из начального курса химии вам знакомо следующее определение кислот и оснований:

Определение

Кислоты - это сложные вещества, состоящие из атомов водорода, способных замещаться на атомы металла, и кислотных остатков. Общая формула кислот: $H_x(Ac)^{-n}$, где Ac - кислотный остаток (acid - англ. кислота), х - число атомов водорода, n - степень окисления кислотного остатка. В кислотах x=n.

Определение

Основания (гидроксиды) - это сложные вещества, состоящие из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп (-OH). Общая формула оснований: $M^{+n}(OH)_x$, где n - степень окисления металла, х - число гидроксильных групп. n=x.

Следует отметить, что и основания и кислоты относятся к классу гидроксидов, так как содержат гидроксогруппы (-ОН). Поэтому кислоты также называют кислотными гидроксидами, а основания - основными гидроксидами.

Кислотно-основные взаимодействия чрезвычайно распространены в природе и находят широкое применение в научной и производственной практике. Теория кислот и оснований - совокупность фундаментальных физико-химических представлений, описывающих природу и свойства кислот и оснований. Кроме привычного определения 8-го класса существуют другие теории:

Теория	Содержание	Примеры
Теория электролиической диссоциации Аррениуса	Кислоты - это вещества, образующие в водном растворе ионы - гидратированные катионы водорода $H^+$ (ионы гидроксония $H_3O$) и анионы кислотного остатка, или другими словами, это электролиты, диссоциирующие на катионы водорода и анионы кислотного остатка. Основания - сложные вещества-электролиты, диссоциирующие с образованием гидроксид-иона и катиона металла.	$NaOH \Leftrightarrow Na^+ + OH^-$ основание $HNO_3 \Leftrightarrow H^+ + NO_3^-$ кислота
Протолитическая теория Бренстеда	Кислоты - это сложные вещества, которые в результате гетеролитического разрыва отдают частицу с положительным зарядом - протон водорода (кислота Бренстэда) Основание - это химическое соединение, способное образовывать ковалентную связь с протоном (основание Брёнстеда)	$HCl + NH_3 = NH_4^+ + Cl^-$ к-та осн. к-та осн.
Теория Льюиса	Кислота - молекула либо ион, имеющее вакантные электронные орбитали, являющееся акцептором электронной пары (кислота Льюиса) Основание - это химическое соединение, способное образовывать ковалентную связь с вакантной орбиталью другого химического соединения

Более подробно эта тема изложена в разделе "Современные понятия о строении и свойствах кислот и оснований".

Классификация кислот

проводится по следующим формальным признакам:

1. по основности, то есть количеству атомов водорода: одно- ($HCl$), двух- ($H_2S$) и трехосновные ($H_3PO_4$);

2. по наличию атомов кислорода : кислородсодержащие ($H_2CO_3$) и бескислородные (HCL);

3. по силе, то есть степени диссоциации: сильные ($HCl, HNO_3, H_2SO_4, HClO_4$ и др.), слабые ($H_2S, H_2CO_3, CH_3COOH$ и др.)

4. по устойчивости: у стойчивые ($H_2SO_4$); неустойчивые ($H_2CO_3$).

5. по принадлежности к классам химических соединений: неорганические (HBr); органические ($HCOOH,CH_3COOH$);

6. по летучести : летучие ($HNO_3,H_2S, HCl$); нелетучие ($H_2SO_4$);

7. по растворимости в воде : растворимые ($H_2SO_4$); нерастворимые ($H_2SiO_3$);

Классификация оснований

проводится по следующим формальным признакам: :

1. по кислотности (количеству гидроксильных групп): однокислотные (NaOH), двукислотные ($Ca(OH)_2$), тркхкислотные ($Al(OH)_3$)

2. по растворимости : щелочи или растворимые основания ($KOH, NaOH$), нерастворимые ($Mg(OH)_2, Cu(OH)_2$)

3. по силе (степени диссоциации): сильные (NaOH), слабые ($Cu(OH)_2$)

** Не следует путать силу основания и его растворимость. Например, гидроксид кальция – сильное основание, хотя его растворимость в воде не велика. В данном случае сильным основанием (щелочью) считают ту часть гидроксида кальция, которая растворена в воде.

АМФОТЕРНЫЕ ГИДРОКСИДЫ

Определение

Амфотерные гидроксиды - это сложные вещества, которые проявляют и свойства кислот, и свойства оснований.

Формулу амфотерных гидроксидов можно записать и в виде кислоты и в виде основания, например: гидроксид алюминия можно записать в форме основания как $Al(OH)_3$. Если сосчитать общее количество атомов водорода и кислорода, то можно записать: $H_3ALO_3$ или простейшую формулу - $HAlO_2$.

Амфотерные оксиды и гидроксиды образуются амфотерными элементами. Запомните! Амфотерные свойства проявляют элементы-металлоиды: Al, Zn, В, Be, Fe(III), Cr (III) и некоторые другие переходные элементы, имеющие различные степени окисления и расположенные на диагонали амфотерности в ПС (см. тему "Периодическая система, как условная запись периодического закона"). Металлы А‑групп, образующие диагональ амфотерности в Периодической системе Be‑Al‑Ge‑Sb‑Po, а также примыкающие к ним металлы (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) не проявляют типично металлических свойств.

Проявление двойственности (амфотерности) свойств, одновременно металлических (основных) и неметаллических, обусловлено характером химической связи.

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ СВОЙСТВ СОЛЕЙ

Определение солей, также как и определение кислот и оснований имеет несколько вариантов. В школьном курсе 8-ого класса определение солей следующее:

Определение

Соли - это сложные вещества, состоящие из катионов металла (иона аммония) и анионов кислотных остатков. Общая формула солей: $M^{+n}_xAc^{m-}_y$, где n, m - степени окисления металла и кислотного остатка, x, y - количество атомов металла и кислотного остатка соответственно. m=x и n=y

Такое определение относится к средним солям, которые образуются в результате реакции нейтрализации между кислотой и основанием, то есть могут быть получены при взаимодействии кислот и оснований с выделением воды. Поэтому более точное определение средних солей:

Определение

Средние соли - это продукты полного замещения атомов водорода в молекуле кислоты атомами металла, или полного замещения гидроксогрупп в молекуле основания - кислотными остатками.

С точки зрения теории электролитической диссоциации (ТЭД):

Соли - это сложные вещества, которые в водных растворах диссоциируют на катионы металлов и анионы кислотных остатков.

Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) определяет соли, как химические соединения, состоящие из катионов и анионов.

Таким образом классификацию солей можно проводить:

1. по растворимости : растворимые, малорастворимые и нерастворимые (определить к какой группе относится соль можно по таблице растворимости)

2. по степени замещения ионов водорода и гидроксильных групп : средние, кислые, основные, двойные, смешанные. Более подробно тема рассмотрена в разделе "Классификация и номенклатура солей".

В таблице приведены примеры и определения кислых и основных солей.

средние	кислые	основные	двойные
Продукт полного замещения водорода кислоты на металл	Продукт неполного замещения водорода кислоты на металл (известны только для многоосновных кислот)	Продукт неполного замещения гидроксильных групп основания на кислотный остаток (известны только для многокислотных оснований)	Продукт полного замещения атомов водорода двух- или многоосновной кислоты двумя различными металлами
Na$_2$SO$_4$ сульфат натрия CuCl$_2$ хлорид меди(II) $Ca_3(PO_4)_2$ ортофосфат кальция	гидросульфат натрия CaHPO$_4$ гидроортофосфат кальция Ca(H$_2$PO$_4$)$_2$ дигидроортофосфат кальция	гидроксохлорид меди (II) Ca$_5$(PO$_4$)$_3$(OH) гидроксоортофосфат кальция	$NaKCO_3$ карбонат калия-натрия сульфат алюминия-калия

Отдельный большой класс составляют комплексные соли , которые относятся к комплексным соединениям.

Определение

Комплексные соединения или координационные соединения - частицы (нейтральные молекулы или ионы), которые образуются в результате присоединения к данному иону (или атому), называемому комплексообразователем, нейтральных молекул или других ионов, называемых лигандами .

Внутренняя сфера комплексного соединения - центральный атом со связанными с ним лигандами, то есть, собственно, комплексная частица.

Внешняя сфера комплексного соединения - остальные частицы, связанные с комплексной частицей ионной или межмолекулярными связями, включая водородные.

Например, рассмотрим строение комплексной соли $K_3$ - гексацианоферрат (III) калия.

Внутренняя сфера образована ионом железа (III), поэтому это - комплексообразователь, имеющий степень окисления +3. Вокруг этого иона скоординировано шесть ионов $CN^-$. Это лиганды, кординационное число равно шести. Общий заряд внутренней сферы равен: (+3)+ (-1)х6=(-3).

Внешняя сфера образована катионами калия $K^+$. В соответствии с зарядом внутренней сферы, равному (-3), во внешней сфере должно находится 3 иона калия.

Комплексные соли, имеющие внешнюю сферу, в водном растворе полностью диссоциируют на комплексный малодиссоцирующий катион или анион.

Комплексные соединения без внешней сферы в воде нерастворимы (например, карбонилы металлов).

Классификация неорганических веществ с примерами соединений

Теперь проанализируем представленную выше классификационную схему более детально.

Как мы видим, прежде всего все неорганические вещества делятся на простые и сложные :

Простыми веществами называют такие вещества, которые образованы атомами только одного химического элемента. Например, простыми веществами являются водород H 2 , кислород O 2 , железо Fe, углерод С и т.д.

Среди простых веществ различают металлы , неметаллы и благородные газы:

Металлы образованы химическими элементами, расположенными ниже диагонали бор-астат, а также всеми элементами, находящимися в побочных группах.

Благородные газы образованы химическими элементами VIIIA группы.

Неметаллы образованы соответственно химическими элементами, расположенными выше диагонали бор-астат, за исключением всех элементов побочных подгрупп и благородных газов, расположенных в VIIIA группе:

Названия простых веществ чаще всего совпадают с названиями химических элементов, атомами которых они образованы. Однако для многих химических элементов широко распространено такое явление, как аллотропия. Аллотропией называют явление, когда один химический элемент способен образовывать несколько простых веществ. Например, в случае химического элемента кислорода возможно существование молекулярных соединений с формулами O 2 и O 3 . Первое вещество принято называть кислородом так же, как и химический элемент, атомами которого оно образовано, а второе вещество (O 3) принято называть озоном. Под простым веществом углеродом может подразумеваться любая из его аллотропных модификаций, например, алмаз, графит или фуллерены. Под простым веществом фосфором могут пониматься такие его аллотропные модификации, как белый фосфор, красный фосфор, черный фосфор.

Сложные вещества

Сложными веществами называют вещества, образованные атомами двух или более химических элементов.

Так, например, сложными веществами являются аммиак NH 3 , серная кислота H 2 SO 4 , гашеная известь Ca(OH) 2 и бесчисленное множество других.

Среди сложных неорганических веществ выделяют 5 основных классов, а именно оксиды, основания, амфотерные гидроксиды, кислоты и соли:

Оксиды — сложные вещества, образованные двумя химическими элементами, один из которых кислород в степени окисления -2.

Общая формула оксидов может быть записана как Э x O y , где Э — символ какого-либо химического элемента.

Номенклатура оксидов

Название оксида химического элемента строится по принципу:

Например:

Fe 2 O 3 — оксид железа (III); CuO — оксид меди (II); N 2 O 5 — оксид азота (V)

Нередко можно встретить информацию о том, что в скобках указывается валентность элемента, однако же это не так. Так, например, степень окисления азота N 2 O 5 равна +5, а валентность, как это ни странно, равна четырем.

В случае, если химический элемент имеет единственную положительную степень окисления в соединениях, в таком случае степень окисления не указывается. Например:

Na 2 O — оксид натрия; H 2 O — оксид водорода; ZnO — оксид цинка.

Классификация оксидов

Оксиды по их способности образовывать соли при взаимодействии с кислотами или основаниями подразделяют соответственно на солеобразующие и несолеобразующие .

Несолеобразующих оксидов немного, все они образованы неметаллами в степени окисления +1 и +2. Список несолеобразующих оксидов следует запомнить: CO, SiO, N 2 O, NO.

Солеобразующие оксиды в свою очередь подразделяются на основные , кислотные и амфотерные .

Основными оксидами называют такие оксиды, которые при взаимодействии с кислотами (или кислотными оксидами) образуют соли. К основным оксидам относят оксиды металлов в степени окисления +1 и +2, за исключением оксидов BeO, ZnO, SnO, PbO.

Кислотными оксидами называют такие оксиды, которые при взаимодействии с основаниями (или основными оксидами) образуют соли. Кислотными оксидами являются практически все оксиды неметаллов за исключением несолеобразующих CO, NO, N 2 O, SiO, а также все оксиды металлов в высоких степенях окисления (+5, +6 и +7).

Амфотерными оксидами называют оксиды, которые могут реагировать как с кислотами, так и основаниями, и в результате этих реакций образуют соли. Такие оксиды проявляют двойственную кислотно-основную природу, то есть могут проявлять свойства как кислотных, так и основных оксидов. К амфотерным оксидам относятся оксиды металлов в степенях окисления +3, +4, а также в качестве исключений оксиды BeO, ZnO, SnO, PbO.

Некоторые металлы могут образовывать все три вида солеобразующих оксидов. Например, хром образует основный оксид CrO, амфотерный оксид Cr 2 O 3 и кислотный оксид CrO 3 .

Как можно видеть, кислотно-основные свойства оксидов металлов напрямую зависят от степени окисления металла в оксиде: чем больше степень окисления, тем сильнее выражены кислотные свойства.

Основания

Основания — соединения с формулой вида Me(OH) x , где x чаще всего равен 1 или 2.

Исключения: Be(OH) 2 , Zn(OH) 2 , Sn(OH) 2 и Pb(OH) 2 не относятся к основаниям, несмотря на степень окисления металла +2. Данные соединения являются амфотерными гидроксидами, которые еще будут рассмотрены в этой главе более подробно.

Классификация оснований

Основания классифицируют по количеству гидроксогрупп в одной структурной единице.

Основания с одной гидроксогруппой, т.е. вида MeOH, называют однокислотными основаниями, с двумя гидроксогруппами, т.е. вида Me(OH) 2 , соответственно, двухкислотными и т.д.

Также основания подразделяют на растворимые (щелочи) и нерастворимые.

К щелочам относятся исключительно гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, а также гидроксид таллия TlOH.

Номенклатура оснований

Название основания строится по нижеследующему принципу:

Например:

Fe(OH) 2 — гидроксид железа (II),

Cu(OH) 2 — гидроксид меди (II).

В тех случаях, когда металл в сложных веществах имеет постоянную степень окисления, указывать её не требуется. Например:

NaOH — гидроксид натрия,

Ca(OH) 2 — гидроксид кальция и т.д.

Кислоты

Кислоты — сложные вещества, молекулы которых содержат атомы водорода, способные замещаться на металл.

Общая формула кислот может быть записана как H x A, где H — атомы водорода, способные замещаться на металл, а A — кислотный остаток.

Например, к кислотам относятся такие соединения, как H 2 SO 4 , HCl, HNO 3 , HNO 2 и т.д.

Классификация кислот

По количеству атомов водорода, способных замещаться на металл, кислоты делятся на:

— одноосновные кислоты : HF, HCl, HBr, HI, HNO 3 ;

— двухосновные кислоты : H 2 SO 4 , H 2 SO 3 , H 2 CO 3 ;

— трехосновные кислоты : H 3 PO 4 , H 3 BO 3 .

Следует отметить, что количество атомов водорода в случае органических кислот чаще всего не отражает их основность. Например, уксусная кислота с формулой CH 3 COOH, несмотря на наличие 4-х атомов водорода в молекуле, является не четырех-, а одноосновной. Основность органических кислот определяется количеством карбоксильных групп (-COOH) в молекуле.

Также по наличию кислорода в молекулах кислоты подразделяют на бескислородные (HF, HCl, HBr и т.д.) и кислородсодержащие (H 2 SO 4 , HNO 3 , H 3 PO 4 и т.д.). Кислородсодержащие кислоты называют также оксокислотами .

Более детально про классификацию кислот можно почитать .

Номенклатура кислот и кислотных остатков

Нижеследующий список названий и формул кислот и кислотных остатков обязательно следует выучить.

В некоторых случаях облегчить запоминание может ряд следующих правил.

Как можно видеть из таблицы выше, построение систематических названий бескислородных кислот выглядит следующим образом:

Например:

HF — фтороводородная кислота;

HCl — хлороводородная кислота;

H 2 S — сероводородная кислота.

Названия кислотных остатков бескислородных кислот строятся по принципу:

Например, Cl — — хлорид, Br — — бромид.

Названия кислородсодержащих кислот получают добавлением к названию кислотообразующего элемента различных суффиксов и окончаний. Например, если кислотообразующий элемент в кислородсодержащей кислоте имеет высшую степень окисления, то название такой кислоты строится следующим образом:

Например, серная кислота H 2 S +6 O 4 , хромовая кислота H 2 Cr +6 O 4 .

Все кислородсодержащие кислоты могут быть также классифицированы как кислотные гидроксиды, поскольку в их молекулах обнаруживаются гидроксогруппы (OH). Например, это видно из нижеследующих графических формул некоторых кислородсодержащих кислот:

Таким образом, серная кислота иначе может быть названа как гидроксид серы (VI), азотная кислота — гидроксид азота (V), фосфорная кислота — гидроксид фосфора (V) и т.д. При этом число в скобках характеризует степень окисления кислотообразующего элемента. Такой вариант названий кислородсодержащих кислот многим может показаться крайне непривычным, однако же изредка такие названия можно встретить в реальных КИМах ЕГЭ по химии в заданиях на классификацию неорганических веществ.

Амфотерные гидроксиды

Амфотерные гидроксиды — гидроксиды металлов, проявляющие двойственную природу, т.е. способные проявлять как свойства кислот, так и свойства оснований.

Амфотерными являются гидроксиды металлов в степенях окисления +3 и +4 (как и оксиды).

Также в качестве исключений к амфотерным гидроксидам относят соединения Be(OH) 2 , Zn(OH) 2 , Sn(OH) 2 и Pb(OH) 2 , несмотря на степень окисления металла в них +2.

Для амфотерных гидроксидов трех- и четырехвалентных металлов возможно существование орто- и мета-форм, отличающихся друг от друга на одну молекулу воды. Например, гидроксид алюминия (III) может существовать в орто-форме Al(OH) 3 или мета-форме AlO(OH) (метагидроксид).

Поскольку, как уже было сказано, амфотерные гидроксиды проявляют как свойства кислот, так и свойства оснований, их формула и название также могут быть записаны по-разному: либо как у основания, либо как у кислоты. Например:

Соли

Соли — это сложные вещества, в состав которых входят катионы металлов и анионы кислотных остатков.

Так, например, к солям относятся такие соединения как KCl, Ca(NO 3) 2 , NaHCO 3 и т.д.

Представленное выше определение описывает состав большинства солей, однако же существуют соли, не попадающие под него. Например, вместо катионов металлов в состав соли могут входить катионы аммония или его органические производные. Т.е. к солям относятся такие соединения, как, например, (NH 4) 2 SO 4 (сульфат аммония), + Cl — (хлорид метиламмония) и т.д.

Также противоречат определению солей выше класс так называемых комплексных солей, которые будут рассмотрены в конце данной темы.

Классификация солей

С другой стороны, соли можно рассматривать как продукты замещения катионов водорода H + в кислоте на другие катионы или же как продукты замещения гидроксид-ионов в основаниях (или амфотерных гидроксидах) на другие анионы.

При полном замещении образуются так называемые средние или нормальные соли. Например, при полном замещении катионов водорода в серной кислоте на катионы натрия образуется средняя (нормальная) соль Na 2 SO 4 , а при полном замещении гидроксид-ионов в основании Ca(OH) 2 на кислотные остатки нитрат-ионы образуется средняя (нормальная) соль Ca(NO 3) 2 .

Соли, получаемые неполным замещением катионов водорода в двухосновной (или более) кислоте на катионы металла, называют кислыми. Так, при неполном замещении катионов водорода в серной кислоте на катионы натрия образуется кислая соль NaHSO 4 .

Соли, которые образуются при неполном замещении гидроксид-ионов в двухкислотных (или более) основаниях, называют осно вными солями. Например, при неполном замещении гидроксид-ионов в основании Ca(OH) 2 на нитрат-ионы образуется осно вная соль Ca(OH)NO 3 .

Соли, состоящие из катионов двух разных металлов и анионов кислотных остатков только одной кислоты, называют двойными солями . Так, например, двойными солями являются KNaCO 3 , KMgCl 3 и т.д.

Если соль образована одним типом катионов и двумя типами кислотных остатков, такие соли называют смешанными. Например, смешанными солями являются соединения Ca(OCl)Cl, CuBrCl и т.д.

Существуют соли, которые не попадают под определение солей как продуктов замещения катионов водорода в кислотах на катионы металлов или продуктов замещения гидроксид-ионов в основаниях на анионы кислотных остатков. Это — комплексные соли. Так, например, комплексными солями являются тетрагидроксоцинкат- и тетрагидроксоалюминат натрия с формулами Na 2 и Na соответственно. Распознать комплексные соли среди прочих чаще всего можно по наличию квадратных скобок в формуле. Однако нужно понимать, что, чтобы вещество можно было отнести к классу солей, в его состав должны входить какие-либо катионы, кроме (или вместо) H + , а из анионов должны быть какие-либо анионы помимо (или вместо) OH — . Так, например, соединение H 2 не относится к классу комплексных солей, поскольку при его диссоциации из катионов в растворе присутствуют только катионы водорода H + . По типу диссоциации данное вещество следует скорее классифицировать как бескислородную комплексную кислоту. Аналогично, к солям не относится соединение OH, т.к. данное соединение состоит из катионов + и гидроксид-ионов OH — , т.е. его следует считать комплексным основанием.

Номенклатура солей

Номенклатура средних и кислых солей

Название средних и кислых солей строится по принципу:

Если степень окисления металла в сложных веществах постоянная, то ее не указывают.

Названия кислотных остатков были даны выше при рассмотрении номенклатуры кислот.

Например,

Na 2 SO 4 — сульфат натрия;

NaHSO 4 — гидросульфат натрия;

CaCO 3 — карбонат кальция;

Ca(HCO 3) 2 — гидрокарбонат кальция и т.д.

Номенклатура основных солей

Названия основных солей строятся по принципу:

Например:

(CuOH) 2 CO 3 — гидроксокарбонат меди (II);

Fe(OH) 2 NO 3 — дигидроксонитрат железа (III).

Номенклатура комплексных солей

Номенклатура комплексных соединений значительно сложнее, и для сдачи ЕГЭ многого знать из номенклатуры комплексных солей не нужно.

Следует уметь называть комплексные соли, получаемые взаимодействием растворов щелочей с амфотерными гидроксидами. Например:

*Одинаковыми цветами в формуле и названии обозначены соответствующие друг другу элементы формулы и названия.

Тривиальные названия неорганических веществ

Под тривиальными названиями понимают названия веществ не связанные, либо слабо связанные с их составом и строением. Тривиальные названия обусловлены, как правило, либо историческими причинами либо физическими или химическими свойствами данных соединений.

Список тривиальных названий неорганических веществ, которые необходимо знать:

Na 3	криолит
SiO 2	кварц, кремнезем
FeS 2	пирит, железный колчедан
CaSO 4 ∙2H 2 O	гипс
CaC2	карбид кальция
Al 4 C 3	карбид алюминия
KOH	едкое кали
NaOH	едкий натр, каустическая сода
H 2 O 2	перекись водорода
CuSO 4 ∙5H 2 O	медный купорос
NH 4 Cl	нашатырь
CaCO 3	мел, мрамор, известняк
N 2 O	веселящий газ
NO 2	бурый газ
NaHCO 3	пищевая (питьевая) сода
Fe 3 O 4	железная окалина
NH 3 ∙H 2 O (NH 4 OH)	нашатырный спирт
CO	угарный газ
CO 2	углекислый газ
SiC	карборунд (карбид кремния)
PH 3	фосфин
NH 3	аммиак
KClO 3	бертолетова соль (хлорат калия)
(CuOH) 2 CO 3	малахит
CaO	негашеная известь
Ca(OH) 2	гашеная известь
прозрачный водный раствор Ca(OH) 2	известковая вода
взвесь твердого Ca(OH) 2 в его водном растворе	известковое молоко
K 2 CO 3	поташ
Na 2 CO 3	кальцинированная сода
Na 2 CO 3 ∙10H 2 O	кристаллическая сода
MgO	жженая магнезия