1. Метал + неметал. Инертните газове не влизат в това взаимодействие. Колкото по-висока е електроотрицателността на неметала, с толкова повече метали ще реагира. Например, флуорът реагира с всички метали, а водородът реагира само с активните. Колкото по-наляво е даден метал в серията на металната активност, с толкова повече неметали може да реагира. Например златото реагира само с флуор, литият - с всички неметали.
2. Неметал + неметал.
В този случай по-електроотрицателният неметал действа като окислител, а по-малко електроотрицателният неметал действа като редуциращ агент. Неметалите с подобна електроотрицателност взаимодействат слабо помежду си, например взаимодействието на фосфор с водород и силиций с водород е практически невъзможно, тъй като равновесието на тези реакции се измества към образуването на прости вещества. Хелий, неон и аргон не реагират с неметали; други инертни газове могат да реагират с флуор при тежки условия.
Кислородът не взаимодейства с хлор, бром и йод. Кислородът може да реагира с флуор при ниски температури.
3. Метал + киселинен оксид. Металът редуцира неметала от оксида. След това излишният метал може да реагира с получения неметал. Например:
2 Mg + SiO 2 = 2 MgO + Si (с магнезиев дефицит)
2 Mg + SiO 2 = 2 MgO + Mg 2 Si (с излишък на магнезий)
4. Метал + киселина. Металите, разположени в серията напрежения вляво от водорода, реагират с киселини, за да освободят водород.
Изключение правят окислителните киселини (концентрирана сяра и всякаква азотна киселина), които могат да реагират с метали, които са в серията на напрежение вдясно от водорода; в реакциите водородът не се отделя, но се получават вода и продуктът на киселинна редукция.
Необходимо е да се обърне внимание на факта, че когато метал реагира с излишък от многоосновна киселина, може да се получи кисела сол: Mg +2 H3PO4 = Mg (H2PO4)2 + H2.
Ако продуктът от взаимодействието между киселина и метал е неразтворима сол, тогава металът е пасивиран, тъй като повърхността на метала е защитена от неразтворимата сол от действието на киселината. Например ефектът на разредена сярна киселина върху олово, барий или калций.
5. Метал + сол. В разтвор Тази реакция включва метали, които са в серията напрежения вдясно от магнезия, включително самия магнезий, но вляво от металната сол. Ако металът е по-активен от магнезия, тогава той реагира не със сол, а с вода, за да образува основа, която впоследствие реагира със сол. В този случай първоначалната сол и получената сол трябва да са разтворими. Неразтворимият продукт пасивира метала.
Има обаче изключения от това правило:
2FeCl3 + Cu = CuCl2 + 2FeCl2;
2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2. Тъй като желязото има междинно състояние на окисление, неговата сол в най-високо състояние на окисление лесно се редуцира до сол в междинно състояние на окисление, окислявайки дори по-малко активни метали.
В топи середица метални напрежения не са ефективни. Определянето дали е възможна реакция между сол и метал може да се направи само с помощта на термодинамични изчисления. Например, натрият може да измести калия от стопилката на калиев хлорид, тъй като калият е по-летлив: Na + KCl = NaCl + K (тази реакция се определя от ентропийния фактор). От друга страна, алуминият се получава чрез изместване от натриев хлорид: 3 Na + AlCl 3 = 3 NaCl + Al . Този процес е екзотермичен и се определя от фактора енталпия.
Възможно е солта да се разлага при нагряване и продуктите от нейното разлагане да реагират с метала, например алуминиев нитрат и желязо. Алуминиевият нитрат се разлага при нагряване до алуминиев оксид, азотен оксид ( IV ) и кислород, кислород и азотен оксид ще окислят желязото:
10Fe + 2Al(NO 3) 3 = 5Fe 2 O 3 + Al 2 O 3 + 3N 2
6. Метал + основен оксид. Точно както при разтопените соли, възможността за тези реакции се определя термодинамично. Като редуциращи агенти често се използват алуминий, магнезий и натрий. Например: 8 Al + 3 Fe 3 O 4 = 4 Al 2 O 3 + 9 Fe екзотермична реакция, коефициент на енталпия);2 Al + 3 Rb 2 O = 6 Rb + Al 2 O 3 (летлив рубидий, коефициент на енталпия).
8. Неметални + основа. обикновено, реакцията е в ходмежду неметал и алкали , Не всички неметали могат да реагират с алкали: трябва да запомните, че халогените (по различни начини в зависимост от температурата), сярата (при нагряване), силиций, фосфор влизат в това взаимодействие.
KOH + Cl 2 = KClO + KCl + H 2 O (на студено)
6 KOH + 3 Cl 2 = KClO 3 + 5 KCl + 3 H 2 O (в горещ разтвор)
6KOH + 3S = K 2 SO 3 + 2K 2 S + 3H 2 O
2KOH + Si + H 2 O = K 2 SiO 3 + 2H 2
3KOH + 4P + 3H 2 O = PH 3 + 3KPH 2 O 2
1) неметал - редуциращ агент (водород, въглерод):
CO2 + C = 2CO;
2NO 2 + 4H 2 = 4H 2 O + N 2;
SiO 2 + C = CO 2 + Si. Ако полученият неметал може да реагира с метала, използван като редуциращ агент, тогава реакцията ще продължи по-далеч (с излишък на въглерод) SiO 2 + 2 C = CO 2 + Si C
2) неметални - окислители (кислород, озон, халогени):
2С O + O 2 = 2СО 2.
CO + Cl 2 = CO Cl 2.
2 NO + O 2 = 2 N O 2.
10. Киселинен оксид + основен оксид . Реакцията възниква, ако получената сол съществува по принцип. Например алуминиевият оксид може да реагира със серен анхидрид, за да образува алуминиев сулфат, но не може да реагира с въглероден диоксид, тъй като съответната сол не съществува.
11. Вода + основен оксид . Реакцията е възможна, ако се образува основа, т.е. разтворима основа (или слабо разтворима, в случай на калций). Ако основата е неразтворима или слабо разтворима, тогава възниква обратната реакция на разлагане на основата в оксид и вода.
12. Основен оксид + киселина . Реакцията е възможна, ако съществува получената сол. Ако получената сол е неразтворима, реакцията може да бъде пасивирана поради блокиране на достъпа на киселина до повърхността на оксида. В случай на излишък на многоосновна киселина, образуването на кисела сол.
13. Киселинен оксид + база. Обикновено реакцията протича между алкален и киселинен оксид. Ако киселинен оксид съответства на многоосновна киселина, може да се получи киселинна сол: CO 2 + KOH = KHCO 3.
Киселинните оксиди, съответстващи на силни киселини, също могат да реагират с неразтворими основи.
Понякога оксидите, съответстващи на слаби киселини, реагират с неразтворими основи, което може да доведе до средна или основна сол (като правило се получава по-малко разтворимо вещество): 2 Mg (OH) 2 + CO 2 = (MgOH) 2 CO 3 + H 2 O.
14. Киселинен оксид + сол.Реакцията може да протече в стопилка или в разтвор. В стопилката по-малко летливият оксид измества по-летливия оксид от солта. В разтвора оксидът, съответстващ на по-силната киселина, измества оксида, съответстващ на по-слабата киселина. Например, Na 2 CO 3 + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + CO 2 , в посока напред, тази реакция протича в стопилката, въглеродният диоксид е по-летлив от силициевия оксид; в обратна посока, реакцията протича в разтвор, въглеродната киселина е по-силна от силициевата киселина и силициевият оксид се утаява.
Възможно е да се комбинира киселинен оксид със собствена сол, например дихроматът може да се получи от хромат и дисулфат от сулфат и дисулфит от сулфит:
Na 2 SO 3 + SO 2 = Na 2 S 2 O 5
За да направите това, трябва да вземете кристална сол и чист оксид или наситен солен разтвор и излишък от киселинен оксид.
В разтвор солите могат да реагират със собствените си киселинни оксиди, за да образуват киселинни соли: Na 2 SO 3 + H 2 O + SO 2 = 2 NaHSO 3
15. Вода + киселинен оксид . Реакцията е възможна, ако се образува разтворима или слабо разтворима киселина. Ако киселината е неразтворима или слабо разтворима, тогава възниква обратна реакция, разлагането на киселината в оксид и вода. Например, сярната киселина се характеризира с реакция на производство от оксид и вода, реакцията на разлагане практически не се случва, силициевата киселина не може да се получи от вода и оксид, но лесно се разлага на тези компоненти, но въглеродната и сярната киселина могат да участват както при директни, така и при обратни реакции.
16. Основа + киселина. Реакция възниква, ако поне един от реагентите е разтворим. В зависимост от съотношението на реагентите могат да се получат средни, киселинни и основни соли.
17. Основа + сол. Реакцията възниква, ако и двете изходни вещества са разтворими и като продукт се получава поне един неелектролит или слаб електролит (утайка, газ, вода).
18. Сол + киселина. По правило реакция възниква, ако и двете изходни вещества са разтворими и като продукт се получава поне един неелектролит или слаб електролит (утайка, газ, вода).
Силна киселина може да реагира с неразтворими соли на слаби киселини (карбонати, сулфиди, сулфити, нитрити) и се отделя газообразен продукт.
Реакции между концентрирани киселини и кристални соли са възможни, ако се получи по-летлива киселина: например, хлороводород може да се получи чрез действието на концентрирана сярна киселина върху кристален натриев хлорид, бромоводород и йодоводород - чрез действието на ортофосфорна киселина върху съответните соли. Можете да действате с киселина върху собствената си сол, за да произведете кисела сол, например: BaSO 4 + H 2 SO 4 = Ba (HSO 4 ) 2 .
19. Сол + сол.По правило реакция възниква, ако и двете изходни вещества са разтворими и като продукт се получава поне един неелектролит или слаб електролит.
1) сол не съществува, защото хидролизира необратимо . Това са повечето карбонати, сулфити, сулфиди, силикати на тривалентни метали, както и някои соли на двувалентни метали и амоний. Тривалентните метални соли се хидролизират до съответната основа и киселина, а двувалентните метални соли се хидролизират до по-малко разтворими основни соли.
Нека да разгледаме примери:
2 FeCl 3 + 3 Na 2 CO 3 = Fe 2 ( CO 3 ) 3 + 6 NaCl (1)
Fe 2 (CO 3) 3+ 6H 2 O = 2Fe(OH) 3 + 3 H2CO3
з 2 CO 3 се разлага на вода и въглероден диоксид, водата в лявата и дясната част се редуцира и резултатът е: Fe 2 ( CO 3 ) 3 + 3 H 2 O = 2 Fe (OH) 3 + 3 CO 2 (2)
Ако сега комбинираме (1) и (2) уравнения и редуцираме железния карбонат, получаваме общо уравнение, отразяващо взаимодействието на железен хлорид ( III ) и натриев карбонат: 2 FeCl 3 + 3 Na 2 CO 3 + 3 H 2 O = 2 Fe (OH) 3 + 3 CO 2 + 6 NaCl
CuSO 4 + Na 2 CO 3 = CuCO 3 + Na 2 SO 4 (1)
Подчертаната сол не съществува поради необратима хидролиза:
2CuCO3+ H 2 O = (CuOH) 2 CO 3 +CO 2 (2)
Ако сега комбинираме (1) и (2) уравнения и редуцираме медния карбонат, получаваме общо уравнение, отразяващо взаимодействието на сулфата ( II ) и натриев карбонат:
2CuSO 4 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O = (CuOH) 2 CO 3 + CO 2 + 2Na 2 SO 4
13. Основни класове неорганични съединения. Оксиди на метали и неметали. Номенклатура на тези съединения. Химични свойства на основни, киселинни и амфотерни оксиди.
Оксиди– съединения на елемент с кислород.
Наричат се оксиди, които при нормални условия не образуват киселини, основи или соли несолеобразуващи.
Солеобразуващиоксидите се делят на киселинни, основни и амфотерни (с двойни свойства). Неметалите образуват само киселинни оксиди, металите образуват всички останали, а някои са киселинни.
Основни оксиди- Това са сложни химични вещества, свързани с оксиди, които образуват соли при химична реакция с киселини или киселинни оксиди и не реагират с основи или основни оксиди.
Имоти:
1. Взаимодействие с вода:
Реакция с вода за образуване на основа (или основа)
CaO+H2O = Ca(OH)2 (добре позната реакция на гасене на вар, при която се отделя голямо количество топлина!)
2. Взаимодействие с киселини:
Реакция с киселина за образуване на сол и вода (разтвор на сол във вода)
CaO+H2SO4 = CaSO4+ H2O (Кристалите на това вещество CaSO4 са известни на всички под името "гипс").
3. Взаимодействие с киселинни оксиди: образуване на соли
CaO+CO2=CaCO3 (Всеки знае това вещество - обикновена креда!)
Киселинни оксиди- това са сложни химични вещества, свързани с оксиди, които образуват соли при химично взаимодействие с основи или основни оксиди и не взаимодействат с киселинни оксиди.
Имоти:
Химическа реакция с вода CO 2 +H 2 O=H 2 CO 3 - това вещество е въглена киселина - една от слабите киселини, добавя се към газираната вода за създаване на газови "мехурчета".
Реакция с алкали (основи): CO 2 +2NaOH=Na 2 CO 3 +H 2 O- калцинирана сода или сода за пране.
Реакция с основни оксиди: CO 2 +MgO=MgCO 3 - получената сол е магнезиев карбонат - наричана още "горчива сол".
Амфотерни оксиди- това са сложни химични вещества, също свързани с оксиди, които образуват соли по време на химично взаимодействие с киселини (или киселинни оксиди) и основи (или основни оксиди). Най-честата употреба на думата "амфотерни" в нашия случай се отнася до метални оксиди.
Имоти:
Химичните свойства на амфотерните оксиди са уникални с това, че могат да влизат в химични реакции както с основи, така и с киселини. Например:
Реакция с киселинен оксид:
ZnO+H2CO3 = ZnCO3 + H2O - Полученото вещество е разтвор на солта "цинков карбонат" във вода.
Реакция с основи:
ZnO+2NaOH=Na2ZnO2+H2O - полученото вещество е двойна сол на натрия и цинка.
14. Основания Номенклатура на основите. Химични свойства на основите. Амфотерни основи, техните реакции с киселини и основи.
Основите са вещества, в които металните атоми са свързани с хидрокси групи.
Ако дадено вещество съдържа хидрокси групи (OH), които могат да бъдат разцепени (като единичен „атом“) при реакции с други вещества, тогава веществото е основа.
Имоти:
Взаимодействие с неметали:
при нормални условия хидроксидите не взаимодействат с повечето неметали, с изключение на взаимодействието на алкали с хлор
Взаимодействие с киселинни оксиди за образуване на соли: 2NaOH + SO 2 = Na 2 SO 3 + H 2 O
Взаимодействие с киселини - реакция на неутрализация:
с образуването на средни соли: 3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O
условието за образуване на средна сол е излишък от алкали;
с образуването на киселинни соли: NaOH + H3PO4 = NaH2PO4 + H2O
условието за образуване на кисела сол е излишък на киселина;
с образуването на основни соли: Cu(OH)2 + HCl = Cu(OH)Cl + H2O
условието за образуване на основна сол е излишък на основа.
Основите реагират със соли, когато се образува утайка в резултат на реакцията, отделянето на газ или образуването на слабо дисоцииращо вещество.
Амфотернисе наричат хидроксиди, които показват както основни, така и киселинни свойства в зависимост от условията, т.е. разтваря се в киселини и основи.
Към всички свойства на базите се добавят взаимодействия с бази:
Al(OH)3 + NaOH = Na
IN Задачи за единен държавен изпитИма въпроси, при които трябва да определите вида на оксида. Първо, има четири вида оксиди, които трябва да запомните:
1) не образуващи сол
2) основен
3) киселинен
4) амфотерни
Основните, киселинните и амфотерните оксиди също често се групират заедно солеобразуващи оксиди.
Без да навлизам в теоретични подробности, ще очертая стъпка по стъпка алгоритъм за определяне на вида на оксида.
Първо- определете: металния оксид пред вас или неметалния оксид.
Второ- След като установите кой метален или неметален оксид е пред вас, определете степента на окисление на елемента в него и използвайте таблицата по-долу. Естествено, правилата за определяне на оксиди в тази таблица трябва да се научат. В началото можете да решавате задачи, като го гледате, но целта ви е да го запомните, тъй като в изпита няма източници на информация, освен таблицата D.I. Няма да имате периодична таблица, таблици за разтворимост или серии на активност за метали.
|
Неметален оксид |
Метален оксид |
|
1) Степен на окисление на неметала +1 или +2 Заключение: несолеобразуващ оксид Изключение: Cl 2 O не е несолеобразуващ оксид |
1) Степента на окисление на метала е +1, +2 Заключение: металният оксид е основен Изключение:BeO,ZnO, SnO и PbO не са включенидо основни оксиди!! |
|
2) Степента на окисление е по-голяма или равна на +3 Заключение: киселинен оксид Изключение: Cl 2 O е киселинен оксид, въпреки степента на окисление на хлор +1 |
2) степен на окисление на метала +3, +4, Заключение: оксидът е амфотерен. Изключение: BeO, ZnO, SnO и PbOамфотерни, въпреки степента на окисление на металите +2 |
|
3) Степен на окисление на метала +5,+6,+7 Заключение: киселинен оксид. |
Примери:
Упражнение:определя вида на MgO оксида.
Решение: MgO е метален оксид и степента на окисление на метала в него е +2. Всички метални оксиди в степени на окисление +1 и +2 са основни, с изключение на берилиевия или цинковия оксид.
Отговор: MgO е основният оксид.
Упражнение:определете вида на оксида Mn 2 O 7
Решение: Mn 2 O 7 е метален оксид и степента на окисление на метала в този оксид е +7. Металните оксиди с висока степен на окисление (+5, +6, +7) се класифицират като киселинни.
Отговор: Mn 2 O 7 – киселинен оксид
Упражнение:определете вида на оксида Cr 2 O 3.
Решение: Cr 2 O 3 е метален оксид и степента на окисление на метала в този оксид е +3. Металните оксиди в степени на окисление +3 и +4 се класифицират като амфотерни.
Отговор: Cr 2 O 3 е амфотерен оксид.
Упражнение:определете вида на оксида N 2 O.
Решение: N 2 O е неметален оксид и степента на окисление на неметала в този оксид е +1. Неметалните оксиди в степени на окисление +1 и +2 са несолеобразуващи.
Отговор: N 2 O е несолеобразуващ оксид.
Упражнение:определете вида на BeO оксида.
Решение:Берилиевият оксид, както и цинковият оксид са изключения. Въпреки че степента на окисление на металите в тях е +2, те са амфотерни.
Отговор: BeO е амфотерен оксид.
Можете да се запознаете с химичните свойства на оксидите
13.1. Дефиниции
Най-важните класове неорганични вещества традиционно включват прости вещества(метали и неметали), оксиди (киселинни, основни и амфотерни), хидроксиди (част от киселини, основи, амфотерни хидроксиди) и соли. Веществата, принадлежащи към един и същ клас, имат сходни химични свойства. Но вече знаете, че при идентифицирането на тези класове се използват различни критерии за класификация.
В този раздел най-накрая ще формулираме дефинициите на всички най-важни класове химични вещества и ще разберем по какви критерии се разграничават тези класове.
Да започнем с прости вещества
(класификация според броя на елементите, които изграждат веществото). Те обикновено се разделят на металиИ неметали(Фиг. 13.1- А).
Вече знаете определението за „метал“.
От това определение става ясно, че основната характеристика, която ни позволява да разделим простите вещества на метали и неметали, е видът химическа връзка.
Повечето неметали имат ковалентни връзки. Но има и благородни газове (прости вещества от група VIIIA елементи), чиито атоми в твърдо и течно състояниесвързани само чрез междумолекулни връзки. Оттук и определението.
Според своите химични свойства металите се делят на група т.нар амфотерни метали.Това име отразява способността на тези метали да реагират както с киселини, така и с основи (като амфотерни оксиди или хидроксиди) (фиг. 13.1- b).
В допълнение, поради химическа инертност сред металите има благородни метали.Те включват злато, рутений, родий, паладий, осмий, иридий и платина. Според традицията малко по-реактивното сребро също се класифицира като благородни метали, но не са включени инертни метали като тантал, ниобий и някои други. Има и други класификации на металите, например в металургията всички метали са разделени на черно и цветно,отнасящи се до черните метали желязото и неговите сплави.
от сложни вещества
са най-важни, на първо място, оксиди(вижте §2.5), но тъй като тяхната класификация взема предвид киселинно-алкалните свойства на тези съединения, първо си припомняме какво киселиниИ основания.
По този начин ние изолираме киселини и основи от общата маса на съединенията, използвайки две характеристики: състав и Химични свойства.
Според състава си киселините се делят на кислородсъдържащи
(оксокиселини) И без кислород(фиг. 13.2).
Трябва да се помни, че киселините, съдържащи кислород, по своята структура са хидроксиди.
Забележка. Традиционно за безкислородни киселини думата "киселина" се използва в случаите, когато говорим за разтвор на съответното отделно вещество, например: веществото HCl се нарича хлороводород, а водният му разтвор се нарича солна или солна киселина.
Сега да се върнем към оксидите. Причислихме оксидите към групата киселиненили основенот това как реагират с вода (или от това дали са направени от киселини или основи). Но не всички оксиди реагират с вода, но повечето от тях реагират с киселини или основи, така че е по-добре да се класифицират оксидите според това свойство.
Има няколко оксида, които при нормални условия не реагират нито с киселини, нито с основи. Такива оксиди се наричат несолеобразуващи. Това са например CO, SiO, N 2 O, NO, MnO 2. За разлика от тях, останалите оксиди се наричат солеобразуващи(фиг. 13.3).
Както знаете, повечето киселини и основи са такива хидроксиди. Въз основа на способността на хидроксидите да реагират както с киселини, така и с основи, те (както и сред оксидите) се разделят на амфотерни хидроксиди(фиг. 13.4).
Сега просто трябва да дефинираме соли. Терминът сол се използва отдавна. С развитието на науката значението му многократно се променя, разширява и изяснява. В съвременното разбиране солта е йонно съединение, но традиционно солите не включват йонни оксиди (както се наричат основни оксиди), йонни хидроксиди (бази), както и йонни хидриди, карбиди, нитриди и др. Следователно, в a опростен начин можем да кажем Какво
Може да се даде и друго, по-точно определение на солите.
Когато се даде тази дефиниция, оксониеви соли обикновено се класифицират като соли и киселини.
Солите обикновено се разделят според техния състав на кисело,
средно аритметичноИ основен(фиг. 13.5).
Това означава, че анионите на киселинните соли включват водородни атоми, свързани чрез ковалентни връзки с други атоми на анионите и способни да бъдат откъснати под действието на основи.
Основните соли обикновено имат много сложен състав и често са неразтворими във вода. Типичен пример за основна сол е минералът малахит Cu 2 (OH) 2 CO 3 .
Както можете да видите, най-важните класове химични вещества се разграничават според различни критерии за класификация. Но независимо от това как разграничаваме клас вещества, всички вещества от този клас имат общи химични свойства.
В тази глава ще се запознаете с най-характерните химични свойства на веществата, представляващи тези класове, и с най-важните методи за тяхното получаване.
МЕТАЛИ, НЕМЕТАЛИ, АМФОТЕРНИ МЕТАЛИ, КИСЕЛИНИ, ОСНОВИ, ОКСО КИСЕЛИНИ, БЕЗКИСЛОРОДНИ КИСЕЛИНИ, ОСНОВНИ ОКСИДИ, КИСЕЛИНИ ОКСИДИ, АМФОТЕРНИ ОКСИДИ, АМФОТЕРНИ ХИДРОКСИДИ, СОЛИ, КИСЕЛИНИ СОЛИ, СРЕДНИ СОЛИ, ОСНОВИ НОВА СОЛ
1.Къде в природната система от елементи се намират елементите, които образуват металите, и къде са елементите, които образуват неметалите?
2. Напишете формулите на пет метала и пет неметала.
3. Съставете структурните формули на следните съединения:
(H3O)Cl, (H3O)2SO4, HCl, H2S, H2SO4, H3PO4, H2CO3, Ba(OH)2, RbOH.
4. Кои оксиди отговарят на следните хидроксиди:
H2SO4, Ca(OH)2, H3PO4, Al(OH)3, HNO3, LiOH?
Какво е естеството (киселинно или основно) на всеки от тези оксиди?
5. Намерете соли сред следните вещества. Съставете техните структурни формули.
KNO 2, Al 2 O 3, Al 2 S 3, HCN, CS 2, H 2 S, K 2, SiCl 4, CaSO 4, AlPO 4
6. Съставете структурните формули на следните киселинни соли:
NaHSO 4, KHSO 3, NaHCO 3, Ca(H 2 PO 4) 2, CaHPO 4.
13.2. Метали
В металните кристали и техните стопилки атомните ядра са свързани чрез единичен електронен облак от метална връзка. Подобно на отделен атом на елемента, който образува метал, металният кристал има способността да отдава електрони. Склонността на един метал да отдава електрони зависи от неговата структура и преди всичко от размера на атомите: колкото по-големи са атомните ядра (т.е. колкото по-големи са йонните радиуси), толкова по-лесно металът отдава електрони.
Металите са прости вещества, следователно степента на окисление на атомите в тях е 0. Когато влизат в реакции, металите почти винаги променят степента на окисление на своите атоми. Металните атоми, които нямат склонността да приемат електрони, могат само да ги даряват или споделят. Електроотрицателността на тези атоми е ниска, следователно, дори когато образуват ковалентни връзки, металните атоми придобиват положително състояние на окисление. Следователно всички метали показват, в една или друга степен, възстановителни свойства. Те реагират:
1) В неметали(но не всички и не с всички):
4Li + O 2 = 2Li 2 O,
3Mg + N 2 = Mg 3 N 2 (при нагряване),
Fe + S = FeS (при нагряване).
Най-активните метали лесно реагират с халогени и кислород и само литият и магнезият реагират с много силни азотни молекули.
Когато реагират с кислород, повечето метали образуват оксиди, а най-активните образуват пероксиди (Na 2 O 2, BaO 2) и други по-сложни съединения.
2) В оксидипо-малко активни метали:
2Ca + MnO 2 = 2CaO + Mn (при нагряване),
2Al + Fe 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2Fe (с предварително нагряване).
Възможността за протичане на тези реакции се определя от общото правило (окислително-редукционните реакции протичат в посока на образуване на по-слаби окислители и редуциращи агенти) и зависи не само от активността на метала (по-активен метал, т.е. който по-лесно отдава своите електрони, намалява по-малко активен), но също и върху енергията на кристалната решетка на оксида (реакцията протича в посока на образуване на по-„силен“ оксид).
3) В киселинни разтвори(§ 12.2):
Mg + 2H 3 O = Mg 2B + H 2 + 2H 2 O, Fe + 2H 3 O = Fe 2 + H 2 + 2H 2 O,
Mg + H 2 SO 4p = MgSO 4p + H 2, Fe + 2HCl p = FeCl 2p + H 2.
В този случай възможността за реакция се определя лесно от поредица от напрежения (реакцията възниква, ако металът в поредицата от напрежения е отляво на водорода).
4) В солни разтвори(§ 12.2):
Fe + Cu 2 = Fe 2 + Cu, Cu + 2Ag = Cu 2 +2Ag,
Fe + CuSO 4p = Cu + FeSO 4p, Cu + 2AgNO 3p = 2Ag + Cu(NO 3) 2p.
Тук също се използват редица напрежения, за да се определи дали може да възникне реакция.
5) В допълнение, най-активните метали (алкални и алкалоземни) реагират с вода (§ 11.4):
2Na + 2H 2 O = 2Na + H 2 + 2OH, Ca + 2H 2 O = Ca 2 + H 2 + 2OH,
2Na + 2H 2 O = 2NaOH p + H 2, Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2p + H 2.
При втората реакция е възможно образуването на Ca(OH)2 утайка.
Повечето метали в промишлеността получи,редуциране на техните оксиди:
Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2 (при висока температура),
MnO 2 + 2C = Mn + 2CO (при висока температура).
Водородът често се използва за това в лабораторията:
Най-активните метали, както в промишлеността, така и в лабораторията, се получават чрез електролиза (§ 9.9).
В лабораторията по-малко активните метали могат да бъдат редуцирани от разтвори на техните соли с по-активни метали (за ограничения вижте § 12.2).
1. Защо металите не са склонни да проявяват окислителни свойства?
2.Какво основно определя химическата активност на металите?
3. Извършете трансформации
а) Li Li 2 O LiOH LiCl; b) NaCl Na Na2O2;
в) FeO Fe FeS Fe 2 O 3; d) CuCl 2 Cu(OH) 2 CuO Cu CuBr 2.
4. Възстановете левите части на уравненията:
а) ... = H 2 O + Cu;
б) ... = 3CO + 2Fe;
в) ... = 2Cr + Al 2 O 3
. Химични свойства на металите.
13.3. Неметали
За разлика от металите, неметалите се различават много един от друг по своите свойства - както физични, така и химични, и дори по вид структура. Но, без да броим благородните газове, във всички неметали връзката между атомите е ковалентна.
Атомите, които изграждат неметалите, имат тенденция да получават електрони, но когато образуват прости вещества, те не могат да „задоволят“ тази тенденция. Следователно неметалите (в една или друга степен) имат склонност да добавят електрони, т.е. могат да проявяват окислителни свойства. Окислителната активност на неметалите зависи, от една страна, от размера на атомите (колкото по-малки са атомите, толкова по-активно е веществото), а от друга страна, от силата на ковалентните връзки в простото вещество (колкото по-силни са връзки, толкова по-малко активно е веществото). Когато образуват йонни съединения, неметалните атоми всъщност добавят „допълнителни“ електрони, а когато образуват съединения с ковалентни връзки, те само изместват общите електронни двойки в своята посока. И в двата случая степента на окисление намалява.
Неметалите могат да се окисляват:
1) метали(вещества, повече или по-малко склонни да отдават електрони):
3F 2 + 2Al = 2AlF 3,
O 2 + 2Mg = 2MgO (с предварително нагряване),
S + Fe = FeS (при нагряване),
2C + Ca = CaC 2 (при нагряване).
2) други неметали(по-малко склонни да приемат електрони):
2F 2 + C = CF 4 (при нагряване),
O 2 + S = SO 2 (с предварително нагряване),
S + H 2 = H 2 S (при нагряване),
3) много комплекс
вещества:
4F 2 + CH 4 = CF 4 + 4HF,
3O 2 + 4NH 3 = 2N 2 + 6H 2 O (при нагряване),
Cl2 + 2HBr = Br2 + 2HCl.
Тук възможността за възникване на реакция се определя основно от силата на връзките в реагентите и реакционните продукти и може да се определи чрез изчисление Ж.
Най-силният окислител е флуорът. Кислородът и хлорът не са много по-ниски от него (обърнете внимание на тяхното положение в системата от елементи).
В много по-малка степен, бор, графит (и диамант), силиций и други прости вещества, образувани от елементи, съседни на границата между металите и неметалите, проявяват окислителни свойства. Атомите на тези елементи е по-малко вероятно да получат електрони. Именно тези вещества (особено графит и водород) са способни да се проявяват възстановителни свойства:
2C + MnO 2 = Mn + 2CO,
4H 2 + Fe 3 O 4 = 3Fe + 4H 2 O.
Ще изучавате останалите химични свойства на неметалите в следващите раздели, докато се запознавате с химията на отделните елементи (както беше случаят с кислорода и водорода). Там ще научите и как да си набавяте тези вещества.
1. Кои от следните вещества са неметали: Be, C, Ne, Pt, Si, Sn, Se, Cs, Sc, Ar, Ra?
2. Дайте примери за неметали, които при нормални условия са а) газове, б) течности, в) твърди вещества.
3. Дайте примери за а) молекулни и б) немолекулни прости вещества.
4. Дайте три примера за химични реакции, при които а) хлорът и б) водородът проявяват окислителни свойства.
5. Дайте три примера за химични реакции, които не са в текста на параграфа, при които водородът проявява редуциращи свойства.
6. Извършете трансформации:
а) P4P4O10H3PO4; b) H2NaHH2; в) Cl2 NaClCl2.
Химични свойства на неметалите.
13.4. Основни оксиди
Вече знаете, че всички основни оксиди са немолекулни твърди вещества с йонни връзки.
Основните оксиди включват:
а) оксиди на алкални и алкалоземни елементи,
б) оксиди на някои други елементи, които образуват метали в по-ниски степени на окисление, например: CrO, MnO, FeO, Ag 2 O и др.
Те съдържат еднозарядни, двойно заредени (много рядко тризаредени катиони) и оксидни йони. Най-характерното Химични свойстваосновни оксиди се дължат именно на наличието в тях на двойно заредени оксидни йони (много силни основни частици). Химическата активност на основните оксиди зависи преди всичко от силата на йонните връзки в техните кристали.
1) Всички основни оксиди реагират с разтвори на силни киселини (§ 12.5):
Li 2 O + 2H 3 O = 2Li + 3H 2 O, NiO + 2H 3 O = Ni 2 + 3H 2 O,
Li 2 O + 2HCl p = 2LiCl p + H 2 O, NiO + H 2 SO 4p = NiSO 4p + H 2 O.
В първия случай, освен реакцията с оксониеви йони, протича и реакция с вода, но тъй като нейната скорост е много по-ниска, тя може да бъде пренебрегната, още повече че в крайна сметка все още се получават същите продукти.
Възможността за реакция с разтвор на слаба киселина се определя както от силата на киселината (колкото по-силна е киселината, толкова по-активна е тя), така и от силата на връзката в оксида (колкото по-слаба е връзката, толкова по-активна е оксидът).
2) Оксиди на алкални и алкалоземни метали реагират с вода (§ 11.4):
Li 2 O + H 2 O = 2Li + 2OH BaO + H 2 O = Ba 2 + 2OH
Li 2 O + H 2 O = 2LiOH p, BaO + H 2 O = Ba(OH) 2p.
3) В допълнение, основните оксиди реагират с киселинни оксиди:
BaO + CO 2 = BaCO 3,
FeO + SO 3 = FeSO 4,
Na 2 O + N 2 O 5 = 2NaNO 3.
В зависимост от химическата активност на тези и други оксиди, реакциите могат да протичат при обикновени температури или при нагряване.
Каква е причината за подобни реакции? Нека разгледаме реакцията на образуване на BaCO 3 от BaO и CO 2. Реакцията протича спонтанно и ентропията в тази реакция намалява (от две вещества, твърдо и газообразно, се образува едно кристално вещество), следователно реакцията е екзотермична. При екзотермични реакции енергията на образуваните връзки е по-голяма от енергията на разкъсаните връзки; следователно енергията на връзките в BaCO 3 е по-голяма, отколкото в оригиналния BaO и CO 2. Има два вида химични връзки както в изходните материали, така и в продуктите на реакцията: йонни и ковалентни. Енергията на йонната връзка (енергията на решетката) в BaO е малко по-висока, отколкото в BaCO 3 (размерът на карбонатния йон е по-голям от оксидния йон), следователно енергията на системата O 2 + CO 2 е по-голяма от енергията на CO 3 2.
+ Q
С други думи, CO 3 2 йонът е по-стабилен от O 2 йона и CO 2 молекулата, взети поотделно. А по-голямата стабилност на карбонатния йон (неговата по-ниска вътрешна енергия) е свързана с разпределението на заряда на този йон (– 2 д) от три кислородни атома на карбонатния йон вместо един в оксидния йон (виж също § 13.11).
4) Много основни оксиди могат да бъдат редуцирани до метал чрез по-активен метален или неметален редуциращ агент:
MnO + Ca = Mn + CaO (при нагряване),
FeO + H 2 = Fe + H 2 O (при нагряване).
Възможността за протичане на такива реакции зависи не само от активността на редуциращия агент, но и от силата на връзките в първоначалния и получения оксид.
Общ метод за получаванеПочти всички основни оксиди включват окисление на съответния метал с кислород. Оксидите на натрия, калия и някои други много активни метали не могат да бъдат получени по този начин (при тези условия те образуват пероксиди и др. сложни връзки), както и злато, сребро, платина и други много нискоактивни метали (тези метали не реагират с кислорода). Основните оксиди могат да бъдат получени чрез термично разлагане на съответните хидроксиди, както и някои соли (например карбонати). По този начин магнезиевият оксид може да бъде получен по трите начина:
2Mg + O 2 = 2MgO,
Mg(OH) 2 = MgO + H 2 O,
MgCO 3 = MgO + CO 2.
1. Съставете уравнения на реакцията:
а) Li 2 O + CO 2 б) Na 2 O + N 2 O 5 в) CaO + SO 3
d) Ag 2 O + HNO 3 e) MnO + HCl f) MgO + H 2 SO 4
2. Съставете уравнения за реакциите, които протичат по време на следните трансформации:
а) Mg MgO MgSO 4 б) Na 2 O Na 2 SO 3 NaCl
в) CoO Co CoCl 2 г) Fe Fe 3 O 4 FeO
3. Порция никел с тегло 8,85 g се калцинира в поток от кислород, за да се получи никелов (II) оксид, след което се третира с излишък на солна киселина. Към получения разтвор се добавя разтвор на натриев сулфид, докато утаяването спре. Определете масата на тази утайка.
Химични свойства на основните оксиди.
13.5. Киселинни оксиди
Всички киселинни оксиди са вещества с
ковалентна връзка.
Киселинните оксиди включват:
а) оксиди на елементи, образуващи неметали,
б) някои оксиди на елементи, които образуват метали, ако металите в тези оксиди са в по-високи степени на окисление, например CrO 3, Mn 2 O 7.
Сред киселинните оксиди има вещества, които са газове при стайна температура (например: CO 2, N 2 O 3, SO 2, SeO 2), течности (например Mn 2 O 7) и твърди вещества (например: B 2 O 3, SiO 2, N 2 O 5, P 4 O 6, P 4 O 10, SO 3, I 2 O 5, CrO 3). Повечето киселинни оксиди са молекулярни вещества (изключения са B 2 O 3, SiO 2, твърд SO 3, CrO 3 и някои други; има и немолекулни модификации на P 2 O 5). Но немолекулните киселинни оксиди също стават молекулярни при преминаване в газообразно състояние.
Следните са характерни за киселинните оксиди: Химични свойства.
1) Всички киселинни оксиди реагират със силни основи, както с твърди вещества:
CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 + H 2 O
SiO 2 + 2KOH = K 2 SiO 3 + H 2 O (при нагряване),
и с алкални разтвори (§ 12.8):
SO 3 + 2OH = SO 4 2 + H 2 O, N 2 O 5 + 2OH = 2NO 3 + H 2 O,
SO 3 + 2NaOH р = Na 2 SO 4р + H 2 O, N 2 O 5 + 2KOH р = 2KNO 3р + H 2 O.
Причината за реакциите с твърди хидроксиди е същата като при оксидите (виж § 13.4).
Най-активните киселинни оксиди (SO 3, CrO 3, N 2 O 5, Cl 2 O 7) също могат да реагират с неразтворими (слаби) основи.
2) Киселинните оксиди реагират с основни оксиди (§ 13.4):
CO 2 + CaO = CaCO 3
P 4 O 10 + 6FeO = 2Fe 3 (PO 4) 2 (при нагряване)
3) Много киселинни оксиди реагират с вода (§11.4).
N 2 O 3 + H 2 O = 2HNO 2 SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 (по-правилно писане на формулата на сярна киселина -SO 2. H 2 O
N 2 O 5 + H 2 O = 2HNO 3 SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
Много киселинни оксиди могат да бъдат полученичрез окисление с кислород (изгаряне в кислород или във въздух) на съответните прости вещества (C gr, S 8, P 4, P cr, B, Se, но не N 2 и не халогени):
C + O 2 = CO 2,
S 8 + 8O 2 = 8SO 2,
или при разлагане на съответните киселини:
H 2 SO 4 = SO 3 + H 2 O (със силно нагряване),
H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O (при сушене на въздух),
H 2 CO 3 = CO 2 + H 2 O (при стайна температура в разтвор),
H 2 SO 3 = SO 2 + H 2 O (при стайна температура в разтвор).
Нестабилността на въглеродните и сярните киселини прави възможно получаването на CO 2 и SO 2 чрез действието на силни киселини върху карбонатите Na 2 CO 3 + 2HCl p = 2NaCl p + CO 2 + H 2 O
(реакцията протича както в разтвор, така и с твърд Na 2 CO 3), и сулфити
K 2 SO 3tv + H 2 SO 4конц = K 2 SO 4 + SO 2 + H 2 O (ако има много вода, серен диоксид не се отделя като газ).
Имоти химични съединениясе определят предимно от техния състав, така че трябва ясно да разберете законите за съставяне на химични формули, които отразяват този състав. Когато изучавате отделни класове неорганични съединения, трябва да знаете дефиницията на всеки клас, класификация, методи за получаване и свойства. Оксиди. Оксидите са съединения, състоящи се от два елемента, единият от които е кислород в степен на окисление -2. В оксидите кислородните атоми се свързват само с атоми на други елементи и не са свързани помежду си.Имената на оксиди на елементи, които имат постоянна степен на окисление, се състоят от две думи „ оксид + име на елемента в родителен падеж": MgO - магнезиев оксид, Na 2 O - натриев оксид, CaO - калциев оксид Ако даден елемент образува няколко оксида, тогава след името на елемента неговото окислително състояние се посочва с римска цифра в скоби: MnO - манганов (II) оксид , Mn 2 O 3 - манганов оксид (III) Името на оксидите може да се образува и чрез добавяне на гръцки цифри към думата "оксид". Например CO 2 - въглероден диоксид, SO 2 - серен диоксид, SO 3 - серен триоксид, OsO 4 - осмиев тетроксид.Въз основа на техните химични свойства оксидите се разделят на солеобразуващиИ несолеобразуващи. Оксиди, които химична реакцияобразуват соли, наречени солеобразуващи: CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 + H 2 O въглероден оксид (IV) калциев хидроксид калциев карбонат MgO + 2HC1 = MgCl 2 + H 2 O магнезиев оксид солна киселина магнезиев хлорид CO 2 и MgO са солеобразуващи оксиди. Наричат се оксиди, които не образуват соли несолеобразуващи: NO - азотен оксид (II), N 2 O - азотен оксид (I), SiO - силициев оксид (II) - това са несолеобразуващи оксиди. Солеобразуващите оксиди се разделят на основни, киселинни и амфотерни. основеноксидите включват само оксиди на метали: алкални (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), алкалоземни (Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), лантан, както и всички други метали в техните най-ниски степени на окисление. Например Na 2 O, CaO, Cu 2 O, CrO, MnO, BaO, La 2 O 3 са основни оксиди. Хидратите на всички основни оксиди са основи:
ДА СЕ киселиненоксидите включват оксиди на неметали, както и метали в по-високи степениокисляване. Например, SO 2, SO 3, CO 2, CrO 3, Mn 2 O 7 са киселинни оксиди. Хидратите на всички киселинни оксиди са киселини:
ДА СЕ амфотерниоксидите включват оксиди на някои метали от основните подгрупи (оксиди на берилий, алуминий), както и оксиди на някои метали от вторични подгрупи на периодичната система от елементи на Д. И. Менделеев в междинни степени на окисление. Например BeO, A1 2 O 3, ZnO, MnO 3, Fe 2 O 3, Cr 2 O 3 са амфотерни оксиди. Амфотерните оксидни хидроксиди проявяват свойствата на киселини и основи: Zn(OH) 2 ← ZnO → H 2 ZnO 2 цинков хидроксид цинков оксид цинкова киселина
Съставяне на формули на оксиди.При съставянето на оксидни формули препоръчваме да се придържате към следния план (използвайки примера на азотен оксид (III)): 1) запишете химичните символи на елементите, които съставляват веществото, и посочете техните степени на окисление: N +3 O - 2 2) намерете най-малкото общо кратно на степента на окисление: 3 x 2 = 63) определете индексите на елементите, като разделите най-малкото общо кратно на модула на степента на окисление на всеки елемент: 6: 3 = 2; 6: 2 = 3. 4) присвоете получените индекси на знаците на елементите отдясно: N 2 O 3 . Основания. Основанията са сложни вещества, чиито молекули се състоят от метален атом и една или повече хидроксилни групи (OH -).Например Fe(OH)3, Ca(OH)2. Имената на основите са съставени от думи „хидроксид“ и имената на метала в родителен падеж: Ba(OH) 2 – бариев хидроксид; NaOH – натриев хидроксид. Ако даден метал образува няколко хидроксида, тогава посочете степента на неговото окисление с римска цифра в скоби. Например Fe (OH) 2 е железен (II) хидроксид, Bi (OH) 3 е бисмутов (III) хидроксид. Името на основата също се съставя по следния начин: към думата хидроксид се добавят префикси, които показват броя на хидроксилните групи в основата. Например Ca(OH) 2 е калциев дихидроксид, Bi(OH) 3 е бисмутов трихидроксид. Броят на хидроксилните групи в основната молекула определя нейния киселинност.В зависимост от броя на протоните, които базата може да прикрепи, има: 1) монокиселина(NaOH, KOH, NH4OH), 2) дикиселина(Ca(OH) 2, Sr(OH) 2, Ba(OH) 2), 3) трикиселина(La(OH) 3, Bi(OH) 3) и др. основания. Останки от основите. Положително заредените групи от атоми (катиони), които остават след отстраняване на една или повече хидроксилни групи от основната молекула, се наричат остатъци от основата.Големината на положителния заряд на основния остатък се определя от броя на отделените хидроксилни групи. В табл 1 показва формулите и наименованията на някои бази и техните остатъци. Таблица 1 - Имена и формули на някои бази и техните остатъци (според номенклатурата на IUPAC)
Амфотерни хидроксиди.
Амфотерните хидроксиди са тези, които в зависимост от условията проявяват основни и киселинни свойства.Например: Zn(OH) 2 + 2HCI = ZnCl 2 + 2H 2 O Zn(OH) 2 + 2H + = Zn 2+ + 2H 2 O Zn(OH) 2 + 2NaOH = Zn(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O в разтвор на натриев тетрахидроксицинкат по време на сливане на натриев цинкат От гледна точка на теорията на електролитната дисоциация, Амфотерните хидроксиди са тези, които при дисоциация образуват както водородни катиони, така и хидроксидни йони.Амфотерните хидроксиди включват хидроксиди на някои метали от основните подгрупи (берилий, алуминий), както и някои метали от вторични подгрупи на периодичната система от елементи в междинни степени на окисление. Например Be (OH) 2, Al (OH) 3, Zn (OH) 2, Ge (OH) 2, Sn (OH) 4, Fe (OH) 3, Cr (OH) 3 са амфотерни хидроксиди. Киселини.
Киселините са сложни съединения, които съдържат водородни атоми, които могат да бъдат заменени с метални атоми.Киселините се отличават: 1) от наличието или отсъствието на кислород в киселината: а) без кислород(Това водни разтвори водородни съединениянеметали от групи VI и VII на периодичната таблица на елементите H 2 S, H 2 Te, HF, HC1, HBr, HI, както и HSCN и HCN); б) кислородсъдържащи(това са хидрати на неметални оксиди, както и някои метали в по-високи степени на окисление (+5, +6, +7) - H 2 CO 3, H 2 SO 4, H 2 ClO 4 и др.); 2) от основност(т.е. от броя на водородните атоми в киселинна молекула, които могат да бъдат заменени с метални атоми, за да се образува сол) а) едноосновен(HC1, HNO 3, HCN, CH 3 COOH), b) двуосновен(H 2 S, H 2 SO 4, H 2 CO 3), c) триосновен(H 3 PO 4, H 3 AsO 4) и др.
Имената на безкислородните киселини са съставени от име на елемент + O + думата "водород":НС1 - солна киселина; H 2 S - хидросулфидна киселина; HCN - циановодородна киселина; HI - йодоводородна киселина. Имената на кислородните киселини произлизат от името на неметала с добавка - ная, - вая, ако степента на окисление на неметала е равна на номера на групата. С намаляването на степента на окисление суфиксите се променят в следния ред: - овал; - избелял; - яйцевидни: HCIO 4 – перхлорна киселина; HCIO 2 – хлорна киселина; HCIO 3 – перхлорна киселина; HCIO—хипохлориста киселина; HNO 3 – азот; HNO 2 – азотен; H 2 SO 4 - сяра; H 2 SO 3 – сярна. Киселинни аниони.
Отрицателно заредени групи от атоми и единични атоми (отрицателни йони), които остават след отстраняването на един или повече водородни атоми от киселинна молекула, се наричат киселинни аниони.Големината на отрицателния заряд на киселинния анион се определя от броя на водородните атоми, заместени от метала (Таблица 2). Сол.
Солите са продукти от заместването на водорода на киселина с метал или хидроксилните групи на основа с киселинни остатъци.Например, 2HCl + Zn = ZnCl 2 + H 2 H 2 SO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O киселинна сол киселинна основна сол От гледна точка на теорията на електролитната дисоциация, солите са електролити, дисоциацията на които произвежда катиони, различни от водородни катиони и аниони, различни от ОН - аниони.
Таблица 2 - Имена и формули на някои киселинни остатъци
| Киселинна формула | Име на киселината | Анион | Име на анион | |
| NS1 | Солна (сол) | Cl - | Хлориден йон | |
| HBr | Бромоводородна | Br - | Бромиден йон | |
| здрасти | Хидройодни | аз | Йодиден йон | |
| H2S | Водороден сулфид | HS – S 2– | Хидросулфиден йон Сулфиден йон | |
| HClO | Хипохлорист | ClO – | Хипохлоритен йон | |
| HClO2 | Хлорид | ClO2 - | Хлоритен йон | |
| HClO 3 | хлорист | ClO 3 - | Хлоратен йон | |
| HClO4 | хлор | ClO4 - | Перхлоратен йон | |
| H2SO3 | сяра | HSO 3 – SO 3 2– | Хидросулфитен йон Сулфитен йон | |
| H2SO4 | Сярна | HSO 4 - SO 4 2− | Хидросулфатен йон Сулфатен йон | |
| HNO2 | Азотни | NO2− | Нитритен йон | |
| HNO3 | Азот | НЕ 3 − | Нитратен йон | |
| H3PO4 | Ортофосфорен | n 2 ro 4 - nro 4 2 - ro 4 3 - | Дихидрогенфосфатен йон Хидрофосфатен йон Ортофосфатен йон | |
| H2CO3 | Въглища | NSO 3 - CO 3 2- | Хидрокарбонатен йон Карбонатен йон | |
| H2SiO3 | Силиций | HSiO 3 - SiO 3 2- | Хидросиликатен йон Силикатен йон | |
| HMnO4 | Манган | MnO 4 - | Перманганатен йон | |
| H3BO3 | Борна (ортоборна) | VO 3 3- | Боратен йон | |
| H 2 CrO 4 | Хромати | СrO 4 2- | Хроматен йон | |
| H2Cr2O7 | Дихром | Cr 2 O 7 2 - | Дихроматен йон | |
| HCN | Циановодород | CN− | Цианиден йон |
Солите обикновено се разделят на средни, киселинни и основни. Средна сол -това е продукт на пълно заместване на водорода на киселина с метал или хидроксо групата на основа с киселинен остатък. Например Na 2 SO 4, Ca (NO 3) 2 са средни соли. Кисела сол -продукт на непълно заместване на водорода на многоосновна киселина с метал. Например NaHSO 4, Ca(HCO 3) 2 са киселинни соли. Основна сол -продукт на непълно заместване на хидроксилни групи на поликиселинна основа с киселинни остатъци. Например Mg(OH)NO3, Al(OH)Cl2 са основни соли. Ако водородните атоми в една киселина са заменени с атоми на различни метали или хидроксо групите на основите са заменени с различни киселинни остатъци, тогава двойносол. Например KA1(SO 4) 2, Ca(OC1)C1. Двойните соли съществуват само в твърдо състояние. Комплексни соли -Това са соли, които съдържат комплексни йони. Например солта K4 е сложна, тъй като съдържа сложен йон 4- . Съставяне на формули на соли. Когато съставяте формули на соли, трябва да запомните правилото: абсолютната стойност на произведението на зарядите на катиони по техния брой е равна на абсолютна стойностпроизведението на заряда на киселинен остатък и броя на киселинните остатъци. Например, за да съставите формулата за натриев карбонат: 1) запишете катиона и до него аниона от таблици 1 и 2: Na + CO 3 2-; 2) намира се най-малкото общо кратно на зарядните модули: 1x2=2; 3) разделяме общото кратно на модула на заряда на катиона и получаваме техния брой (индекс): 2/1=2. Намерете и броя на анионите: 2/2=1; 4) поставете индекси и вземете формулата Na 2 CO 3. Името на солите се образува от името на киселинния остатък (Таблица 2) в именителен падежи името на катиона (Таблица 1) в родителен падеж (без думата “йон”): NaCI – натриев хлорид; FeS - железен (II) сулфид; NH 4 CN - амониев цианид. Окончанията на имената на аниони на кислородсъдържащи киселини зависят от степента на окисление на киселиннообразуващия елемент:
Например CaCO3 е калциев карбонат; Fe 2 (SO 3) 3 - железен (III) сулфит. Имената на киселинните и основните соли се образуват по същите общи правила като имената на междинните соли. В този случай името на аниона на киселинната сол е снабдено с префикса хидро-
, което показва наличието на незаместени водородни атоми (броят на водородните атоми се обозначава с префикси с гръцки цифри). Катионът на основната сол получава префикса хидроксо-
, което показва наличието на незаместени хидроксо групи. Например CaHPO 4 – калциев хидроген ортофосфат; (MgOH) 2 SO 4 - хидроксомагнезиев сулфат; NaHCO 3 - натриев бикарбонат; KA1(SO 4) 2 - калиев алуминиев сулфат. Генетични връзки.
Генетичните връзки са връзки между различни класове, основани на техните взаимни трансформации. Познавайки класовете неорганични вещества, е възможно да се съставят генетични серии от метали и неметали. Тези серии се основават на един и същи елемент. Сред металите могат да се разграничат два вида редове:
1. Генетична серия, в която алкалът действа като основа. Тази серия може да бъде представена чрез следните трансформации: метал–основен оксид–алкален–сол, например генетичната серия на калий K – K 2 O –KOH–KCl.
2. Генетична серия, където основата е неразтворима основа. Тази серия може да бъде представена като верига от трансформации: метал–основен оксид–сол–неразтворима основа–основен оксид–метал.Например: Cu – CuO – CuCl 2 – Cu(OH) 2 – CuO – Cu.
Сред неметалите могат да се разграничат и два вида серии:
1. Генетична серия от неметали, където разтворима киселина действа като връзка в серията. Веригата от трансформации може да бъде представена като следната форма: неметал–киселинен оксид–разтворима киселина–сол. Например: P – P 2 O 5 – H 3 PO 4 – Na 3 PO 4.
2. Генетична серия от неметали, където неразтворима киселина действа като връзка в серията: неметал – киселинен оксид – сол – киселина – киселинен оксид – неметал.Например:
Si – SiO 2 – Na 2 SiO 3 – H 2 SiO 3 – SiO 2 – Si.При изучаване на химичните свойства на различни класове неорганични съединения е необходимо да се помни, че само вещества, принадлежащи към различни класове, могат да взаимодействат помежду си. генетична серия(метални и неметални), което е отразено в диаграмата:
2.3 Семинар №1. « Методи за получаване и химични свойства на оксиди, киселини, основи, соли"Мишена:развиване на умения за съставяне на молекулни и структурни формули на вещества, съставяне на имена и определяне принадлежността на съединенията към определени класове. Въпроси за дискусия и задачи: 1.Кои вещества се наричат оксиди? Съставете формули и дайте имената на оксидите на следните елементи: а) калий; б) цинк; в) фосфор (III); г) силиций (IV); д) хром (VI); е) хлор (VII); ж) живак (II) 2. Начертайте графично формулите на следните оксиди: а) меден оксид (I); б) фосфорен оксид (V); в) серен оксид (VI); г) манганов (VII) оксид; д) азотен оксид (III).3. Дайте примери за несолеобразуващи оксиди Кои оксиди се наричат: а) основни; б) киселинен; в) амфотерни? Дайте примери за всички видове оксиди 4. Как природата на оксида зависи от позицията на елемента в периодичната таблицаелементи D.I. Менделеев? Илюстрирайте отговора си с примери.5. Кое от следните съединения ще реагира със серен оксид (VI): P 2 O 3, CaO, HNO 3, Ba(OH) 2, MgO, H 2 O, SO 2? Напишете уравнения за възможни реакции.6. Създайте формули на оксиди и техните хидрати за следните елементи: желязо (III), манган (II, VII), сяра (IV, VI), хлор (I, VII). Назовете хидроксидите.7. Напишете уравнения за реакциите между: а) калциев оксид и фосфорен (V) оксид; б) железен (III) оксид и серен (VI) оксид; в) калиев хидроксид и цинков оксид; г) сярна киселина и цинков оксид; д) фосфорна киселина и цинков оксид. 8. Какви съединения се наричат основи? Как се определя киселинността на основите? Какъв е остатъкът от основата? Дай примери. 9. Напишете имената и графични изображенияформули на следните бази и техните остатъци: Ba(OH) 2, KOH, Ca(OH) 2, La(OH) 3, Th(OH) 4. 10. Кои основи са алкали? Как алкалите променят цвета на индикаторите? 11. Каква реакция се нарича реакция на неутрализация? Напишете уравненията на реакцията между следните съединения (с всички възможни продукти): а) калиев хидроксид и азотна киселина; б) калиев хидроксид и никелов (II) хлорид, в) бисмутов трихидроксид и сярна киселина; г) калиев хидроксид и силициев оксид (IV); д) натриев хидроксид и магнезиев сулфат; ж) калиев хидроксид и цинков хлорид. 12. Напишете уравненията на реакциите, с които можете да извършите превръщанията: а) K → KOH; б) FeSO 4 → Fe(OH) 2; в) Ca(OH) 2 → CaCO 3. 13. Какви съединения се наричат киселини? Какво определя основността на киселината? Какво се нарича киселинен остатък и какво определя неговия заряд? 14. Напишете формулите на оксидите, които съответстват на киселините: ортоборна H 3 VO 3, манганова HMnO 4, ортофосфорна H 3 PO 4. 15. Напишете уравненията за реакциите на разредена сярна киселина: а) с алуминий; б) с магнезиев оксид; в) с железен (III) хидроксид; г) с бариев нитрат. Какво е общото между тези реакции? 16. Напишете уравненията на реакцията, с помощта на които може да се получи: а) сярна киселина H 2 SO 4 ; b) хидросулфидна киселина H2S; в) въглена киселина H 2 CO 3 .17. Кои от следните метали изместват водорода от солната киселина: K, Ba, Hg, Fe, Cu, Al, Ag, Na, Mg, Au? Запишете уравненията на реакцията. 18. Какви съединения се наричат соли? Какви соли познавате Съставете формули за соли от следните остатъци: а) хидроксомагнезиев йон и ортофосфатен йон; b) хидроксобисмут(III)-йонисулфатен йон; в) хидроксобисмут (III) йон и нитратен йон; г) бисмут(III) йон и хлориден йон; д) никелов (II) йон и ортофосфатен йон 19. Дайте имена на следните соли и начертайте графични формули: MgCl 2, Na 2 SO 4, K 3 PO 4, Cu(NO 3) 2, BaCO 3, Fe(NO 3) 3 FeS, KHCO 3, Na 2 HPO 4, NaH 2 PO 4, Fe(OH)Cl.20 Напишете формулите на следните соли: а) железен (III) сулфат; б) магнезиев дихидрогенфосфат; в) хидроксоалуминиев хлорид. 21. Кои от следните вещества реагират помежду си: меден (II) оксид, сярна киселина, калциев хидроксид, въглероден (IV) оксид, цинков хидроксид, натриев хидроксид? Напишете уравненията на реакцията. 22. С какви класове съединения взаимодействат металите? Напишете уравненията на съответните реакции. 24. При взаимодействие с кои класове съединения се образуват соли? Напишете уравненията на съответните реакции. Индивидуална задача:За солта, дадена от учителя, посочете: - името на солта; - формули на образувалите го хидроксиди, техните имена, степен на окисление на хидроксидообразуващия елемент; - оксидни формули за горните хидроксиди, тяхната природа; - уравнения на дисоциация на хидроксиди (общи и по етапи): а) основи б) киселини в) за амфотерни хидроксиди уравнения на дисоциация по вид киселина и по вид основа; - уравнения за реакцията на получаване на сол в молекулна и йонна форма; - графична формула на солта; - определяне на стойностите на еквивалентите на хидроксид и сол. Варианти на задачите: AlCl 3, KNO 3, KBr, Na 3 PO 4, Na 2 CO 3, CaCl 2, KMnO 4, NaClO, KClO 3, KClO 4, Cr(NO 3) 3, Zn(NO 3) 2, K 2 ZnO 2 , KAlO 2 , Na 2 SO 3 , Na 2 S, LiHS, KCN, K 2 CO 3 , KHCO 3 , NaHCO 3 , (CuOH) 2 CO 3 , AlOHCl 2 Предложен алгоритъм за изпълнение:- формула на солта Al 2 (SO 4) 3, името й е алуминиев сулфат - тази сол се образува от алуминиев хидроксид Al (OH) 3 и сярна киселина H 2 SO 4. Етап на окисление на киселинно образуващия елемент (сяра) +6 - формули на оксиди и тяхната природа: алуминиевият оксид Al 2 O 3 проявява амфотерни свойства; серен оксид (VI) SO 3 е киселинен оксид. - уравнения на дисоциация на хидроксид (общо и по етапи): а) бази по вид основа: Al(OH) 3 “Al 3+ +3OH - - общо по етапи: 1) Al(OH) 3 “Al(OH) 2 + + OH - 2) Al(OH) 2 + "AlOH 2+ +OH - 3) AlOH + "Al 3+ +OH - според вида на киселината: H 3 AlO 3 " H 2 O + HAlO 2 Ортоформна метаформа - по-стабилен HAlO 2 "H + + AlO 2 - б) киселини: H 2 SO 4 "2H + +SO 4 2- - общо на етапи: 1) H 2 SO 4 "H + + HSO 4 - 2) HSO 4 - "H + + SO 4 2- - реакции на образуване: а) в молекулна форма 2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 6H 2 Ob) в напълно йонен 2Al(OH) 3 + 6H + +3SO 4 2- = 2Al 3+ + 3SO 4 2- + 6H 2 O в) в съкратеното йонно 2Al(OH) 3 + 6H + = 2Al 3+ + 6H 2 O - графична формула на солта
