1. Метал + Неметал. У цю взаємодію не вступають інертні гази. Чим вище електронегативність неметалу, тим із більшим числом металів він реагуватиме. Наприклад, фтор реагує з усіма металами, а водень лише з активними. Чим лівіше у ряді активності металів знаходиться метал, тим із більшим числом неметалів він може реагувати. Наприклад, золото реагує лише з фтором, літій – з усіма неметалами.
2. Неметал + неметал.
У цьому найбільш негативний неметал виступає окислювачем, менше ЕО – відновником. Неметали з близькою електронегативністю погано взаємодіють між собою, наприклад, взаємодія фосфору з воднем і кремнію з воднем практично неможливо, оскільки рівновагу цих реакцій зміщено у бік утворення простих речовин. Чи не реагують з неметалами гелій, неон і аргон, інші інертні гази в жорстких умовах можуть реагувати з фтором.
Не взаємодіють кисень із хлором, бромом та йодом. З фтором кисень може реагувати за низьких температур.
3. Метал + кислотний оксид. Метал відновлює неметал із оксиду. Після цього надлишок металу може реагувати з неметалом, що вийшов. Наприклад:
2 Mg + SiO 2 = 2 MgO + Si (при нестачі магнію)
2 Mg + SiO 2 = 2 MgO + Mg 2 Si (При надлишку магнію)
4. Метал + кислота. Метали, що стоять у ряді напруг лівіше за водень, реагують з кислотами з виділенням водню.
Виняток становлять кислоти – окислювачі (сірчана концентрована і будь-яка азотна), які можуть опинитися реагувати з металами, які у ряді напруг правіше водню, у реакціях не виділяється водень, а виходить вода і продукт відновлення кислоти.
Потрібно звернути увагу на те, що при взаємодії металу з надлишком багатоосновної кислоти може вийти кисла сіль: Mg +2 H 3 PO 4 = Mg (H 2 PO 4 ) 2 + H 2 .
Якщо продуктом взаємодії кислоти і металу є нерозчинна сіль, метал пасивується, так як поверхня металу захищається нерозчинною сіллю від дії кислоти. Наприклад, дія розведеної сірчаної кислоти на свинець, барій чи кальцій.
5. Метал + сіль. У розчині у цю реакцію вступають метал, що стоїть у ряді напруг правіше магнію, включаючи сам магній, але лівіше металу солі. Якщо метал активніший за магнію, то він реагує не з сіллю, а з водою з утворенням лугу, яка надалі реагує з сіллю. При цьому вихідна сіль і сіль, що виходить, повинні бути розчинними. Нерозчинний продукт пасивує метал.
Проте, із цього правила бувають винятки:
2FeCl 3 + Cu = CuCl 2 + 2FeCl 2 ;
2FeCl 3 + Fe = 3FeCl 2 . Так як залізо має проміжний ступінь окиснення, то його сіль найвищою мірою окиснення легко відновлюється до солі в проміжному ступені окиснення, окислюючи навіть менш активні метали.
У розплавахряд напруг металів не діє. Визначити, чи можлива реакція між сіллю та металом, можна лише за допомогою термодинамічних розрахунків. Наприклад, натрій може витіснити калій з розплаву хлориду калію, тому що калій більш леткий: Na + KCl = NaCl + K (Цю реакцію визначає ентропійний фактор). З іншого боку, алюміній отримували витісненням з хлориду натрієм: 3 Na + AlCl 3 = 3 NaCl + Al . Цей процес екзотермічний, його визначає ентальпійний фактор.
Можливий варіант, що сіль при нагріванні розкладається, і продукти її розкладання можуть реагувати з металом, наприклад, нітрат алюмінію та залізо. Нітрат алюмінію розкладається при нагріванні на оксид алюмінію, оксид азоту ( IV ) і кисень, кисень та оксид азоту будуть окислювати залізо:
10Fe + 2Al(NO 3) 3 = 5Fe 2 O 3 + Al 2 O 3 + 3N 2
6. Метал + основний оксид. Так само, як і в розплавах солей, можливість цих реакцій визначається термодинамічно. Як відновники часто використовують алюміній, магній і натрій. Наприклад: 8 Al + 3 Fe 3 O 4 = 4 Al 2 O 3 + 9 Fe реакція екзотермічна, ентальпійний фактор); Al + 3 Rb 2 O = 6 Rb + Al 2 O 3 (Рубідій леткий, ентальпійний фактор).
8. Неметал + основа. Як правило, реакція йде між неметалом і лугом. Не всі неметали можуть реагувати з лугами: потрібно пам'ятати, що в цю взаємодію вступають галогени (по-різному в залежності від температури), сірка (при нагріванні), кремній, фосфор.
KOH + Cl 2 = KClO + KCl + H 2 O (на холоді)
6 KOH + 3 Cl 2 = KClO 3 + 5 KCl + 3 H 2 O (у гарячому розчині)
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 - відновник (водень, вуглець):
СО 2 + З = 2СО;
2NO 2 + 4H 2 = 4H 2 O + N 2;
SiO2+C=CO2+Si. Якщо неметал, що вийшов, може реагувати з металом, використаним як відновник, то реакція піде далі (при надлишку вуглецю) SiO 2 + 2 C = CO 2 + Si С
2) неметал - окисник (кисень, озон, галогени):
2С O + O 2 = 2СО2.
З O + Cl 2 = СО Cl 2 .
2 NO + O 2 = 2 N О 2 .
10. Кислотний оксид + основний оксид . Реакція йде, якщо сіль, що утворюється, в принципі існує. Наприклад, оксид алюмінію може реагувати із сірчаним ангідридом з утворенням сульфату алюмінію, але не може реагувати з вуглекислим газом, оскільки відповідної солі не існує.
11. Вода + основний оксид . Реакція можлива, якщо утворюється луг, тобто розчинна основа (або мало розчинна, у разі кальцію). Якщо основа нерозчинна або мало розчинна, то йде зворотна реакція розкладання основи на оксид та воду.
12. Основний оксид + кислота . Реакція можлива, якщо сіль, що утворюється, існує. Якщо сіль, що виходить, нерозчинна, то реакція може пасивуватися через перекриття доступу кислоти до поверхні оксиду. У разі надлишку багатоосновної кислоти можливе утворення кислої солі.
13. Кислотний оксид + основа. Як правило, реакція йде між лугом та кислотним оксидом. Якщо кислотний оксид відповідає багатоосновній кислоті, може вийти кисла сіль: CO2+KOH=KHCO3.
Кислотні оксиди, що відповідають сильним кислотам, можуть реагувати і з нерозчинними основами.
Іноді з нерозчинними основами реагують оксиди, що відповідають слабким кислотам, при цьому може вийти середня або основна сіль (як правило, виходить менш розчинна речовина): 2 Mg(OH)2+CO2=(MgOH)2CO3+H2O.
14. Кислотний оксид + сіль.Реакція може йти в розплаві та розчині. У розплаві менш леткий оксид витісняє із солі більш леткий. У розчині оксид, що відповідає сильнішій кислоті, витісняє оксид, що відповідає слабшій кислоті. Наприклад, Na 2 CO 3 + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + CO 2 , У прямому напрямку ця реакція йде в розплаві, вуглекислий газ більш леткий, ніж оксид кремнію; у зворотному напрямку реакція йде в розчині, вугільна кислота сильніша за кремнієву, до того ж оксид кремнію випадає в осад.
Можливе з'єднання кислотного оксиду з власною сіллю, наприклад, з хромату можна отримати дихромат, і сульфату – дисульфат, із сульфіту – дисульфіт:
Na 2 SO 3 + SO 2 = Na 2 S 2 O 5
Для цього потрібно взяти кристалічну сіль та чистий оксид, або насичений розчин солі та надлишок кислотного оксиду.
У розчині солі можуть реагувати із власними кислотними оксидами з утворенням кислих солей: Na 2 SO 3 + H 2 O + SO 2 = 2 NaHSO 3
15. Вода + кислотний оксид . Реакція можлива, якщо утворюється розчинна чи малорозчинна кислота. Якщо кислота нерозчинна або мало розчинна, то йде зворотна реакція розкладання кислоти на оксид і воду. Наприклад, для сірчаної кислоти характерна реакція одержання з оксиду та води, реакція розкладання практично не йде, кремнієву кислоту не можна отримати з води та оксиду, але вона легко розкладається на ці складові, а ось вугільна та сірчиста кислоти можуть брати участь як у прямих, так і зворотні реакції.
16. Основа + кислота. Реакція йде, якщо хоча б одна з реагуючих речовин є розчинною. Залежно від співвідношення реагентів можуть виходити середні, кислі та основні солі.
17. Основа + сіль. Реакція йде, якщо обидві вихідні речовини розчиняються, а як продукт виходить хоча б один неелектроліт або слабкий електроліт (осад, газ, вода).
18. Сіль + кислота. Як правило, реакція йде, якщо обидві вихідні речовини розчиняються, а як продукт виходить хоча б один неелектроліт або слабкий електроліт (осад, газ, вода).
Сильна кислота може реагувати з нерозчинними солями слабких кислот (карбонатами, сульфідами, сульфітами, нітритами), у своїй виділяється газоподібний продукт.
Реакції між концентрованими кислотами і кристалічними солями можливі, якщо при цьому виходить летюча кислота: наприклад, хлороводень можна отримати дією концентрованої сірчаної кислоти на кристалічний хлорид натрію, бромоводень і йодоводород – дією ортофосфорної кислоти на відповідні солі. Можна діяти кислотою на власну сіль для отримання кислої солі, наприклад: BaSO 4 + H 2 SO 4 = Ba (HSO 4) 2 .
19. Сіль + сіль.Як правило, реакція йде, якщо обидві вихідні речовини розчиняються, а як продукт виходить хоча б один неелектроліт або слабкий електроліт.
1) сіль не існує, тому що незворотно гідролізується . Це більшість карбонатів, сульфітів, сульфідів, силікатів тривалентних металів, а також деякі солі двовалентних металів та амонію. Солі тривалентних металів гідролізуються до відповідної основи та кислоти, а солі двовалентних металів – до менш розчинних основних солей.
Розглянемо приклади:
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 H 2 CO 3
H 2 CO 3 розкладається на воду та вуглекислий газ, вода в лівій та правій частині скорочується і виходить: Fe 2 ( CO 3 ) 3 + 3 H 2 O = 2 Fe (OH ) 3 + 3 CO 2 (2)
Якщо тепер поєднати (1) і (2) рівняння і скоротити карбонат заліза, ми отримаємо сумарне рівняння, що відображає взаємодію хлориду заліза ( III ) та карбонату натрію: 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)
Підкреслена сіль не існує через незворотний гідроліз:
2CuCO 3+ H 2 O = (CuOH) 2 CO 3 +CO 2 (2)
Якщо тепер поєднати (1) і (2) рівняння та скоротити карбонат міді, ми отримаємо сумарне рівняння, що відображає взаємодію сульфату ( II ) та карбонату натрію:
2CuSO 4 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O = (CuOH) 2 CO 3 + CO 2 + 2Na 2 SO 4
13. Основні класи неорганічних сполук. Оксиди металів та неметалів. Номенклатура цих сполук. Хімічні властивості основних, кислотних та амфотерних оксидів.
Оксиди- З'єднання елемента з киснем.
Оксиди, що не утворюють кислот, основ і солей за звичайних умов, називаються не солеутворюючими.
Солеутворюючіоксиди поділяються на кислотні, основні та амфотерні (що володіють двоїстими властивостями). Неметали утворюють лише кислотні оксиди, метали – й інші кислотні.
Основні оксиди- це складні хімічні речовини, що стосуються оксидів, які утворюють солі при хімічній реакції з кислотами або кислотними оксидами і не реагують з основами або основними оксидами.
Властивості:
1. Взаємодія із водою:
Взаємодія з водою з утворенням основи (або луги)
CaO+H2O = Ca(OH)2 (відома реакція гасіння вапна, при цьому виділяється велика кількість тепла!)
2. Взаємодія із кислотами:
Взаємодія з кислотою з утворенням солі та води (розчин солі у воді)
CaO+H2SO4 = CaSO4+ H2O (Кристали цієї речовини CaSO4 відомі всім під назвою "гіпс").
3. Взаємодія із кислотними оксидами: утворення солі
CaO+CO2=CaCO3 (Ця речовина відома всім - звичайна крейда!)
Кислотні оксиди- це складні хімічні речовини, що стосуються оксидів, які утворюють солі при хімічній взаємодії з основами або основними оксидами і не взаємодіють із кислотними оксидами.
Властивості:
Хімічна реакція з водою CO 2 +H 2 O=H 2 CO 3 - це речовина - вугільна кислота - одне із слабких кислот, її додають у газовану воду для "бульбашок" газу.
Реакція з лугами (підставами): CO 2 +2NaOH=Na 2 CO 3 +H 2 O - кальцинована сода або пральна сода.
Реакція з основними оксидами: CO 2 +MgO=MgCO 3 - сіль, що отримала, - карбонат магнію - ще називається "гірка сіль".
Амфотерні оксиди- це складні хімічні речовини, що також відносяться до оксидів, які утворюють солі при хімічній взаємодії з кислотами (або кислотними оксидами) і основами (або основними оксидами). Найчастіше застосування слово "амфотерний" у разі відноситься до оксидів металів.
Властивості:
Хімічні властивості амфотерних оксидів унікальні тим, що можуть вступати в хімічні реакції, відповідні як основами і з кислотами. Наприклад:
Реакція з кислотним оксидом:
ZnO+H2CO3 = ZnCO3 + H2O - Речовина, що утворилася, - розчин солі "карбонату цинку" у воді.
Реакція з основами:
ZnO+2NaOH=Na2ZnO2+H2O - отримана речовина - подвійна сіль натрію та цинку.
14. Підстави. Номенклатура основ. Хімічні властивості основ. Амфотерні основи, реакції їх взаємодії з кислотами та лугами.
Підставами називаються речовини, у яких атоми металу пов'язані з гидрокси-групами.
Якщо речовина містить гідрокси-групи (ВІН), які можуть відщеплюватися (подібно до окремого "атома") в реакціях з іншими речовинами, то така речовина є основою.
Властивості:
Взаємодія з неметалами:
за нормальних умов гідроксиди не взаємодіють з більшістю неметалів, виняток - взаємодія лугів з хлором
Взаємодія з кислотними оксидами з утворенням солей: 2NaOH + SO 2 = Na 2 SO 3 + H 2 O
Взаємодія з кислотами - реакція нейтралізації:
з утворенням середніх солей: 3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O
умова утворення середньої солі – надлишок лугу;
з утворенням кислих солей: NaOH + H3PO4 = NaH2PO4 + H2O
умова утворення кислої солі – надлишок кислоти;
із заснуванням основних солей: Cu(OH)2 + HCl = Cu(OH)Cl + H2O
Умова утворення основної солі - надлишок основи.
З солями основи реагують при випаданні осаду в результаті реакції, виділення газу або утворення малодисоціюючої речовини.
Амфотерниминазиваються гідроксиди, які виявляють основні і кислотні властивості залежно та умовами, тобто. розчиняються в кислотах та лугах.
До всіх властивостей основ додаються взаємодія з основами:
Al(OH)3 + NaOH = Na
В завданнях ЄДІІснують такі питання, де потрібно визначити тип оксиду. Насамперед, слід запам'ятати чотири типи оксидів:
1) несолетворні
2) основні
3) кислотні
4) амфотерні
Основні, кислотні та амфотерні оксиди часто також об'єднують у групу солеутворюючих оксидів.
Не вдаючись до теоретичних подробиць, викладу покроковий алгоритм визначення типу оксиду.
Перше- Визначте: оксид металу перед вами або оксид неметалу.
Друге— встановивши, який оксид металу або неметал перед вами, визначте ступінь окислення елемента в ньому і скористайтеся нижче таблицею. Звичайно, правила віднесення оксидів у цій таблиці необхідно вивчити. Спочатку можна вирішувати завдання, підглядаючи у ній, але ваша мета її запам'ятати, оскільки на іспиті жодних джерел інформації, крім таблиці Д.І. Менделєєва, таблиці розчинності та низки активності металів, у вас не буде.
|
Оксид неметалу |
Оксид металу |
|
1) Ступінь окислення неметалу +1 або +2 Висновок: оксид несолетворний Виняток: Cl 2 O не відноситься до несолетворних оксидів |
1) Ступінь окиснення металу дорівнює +1, +2 Висновок: оксид металу основний Виняток:BeO,ZnO, SnO та PbO не відносятьсядо основних оксидів!! |
|
2) Ступінь окислення більше або дорівнює +3 Висновок: оксид кислотний Виняток: Cl 2 O відноситься до кислотних оксидів, незважаючи на ступінь окиснення хлору +1 |
2) Ступінь окиснення металу +3, +4, Висновок: оксид амфотерний. Виняток: BeO, ZnO, SnO та PbOамфотерни, незважаючи на ступінь окиснення +2 у металів |
|
3) Ступінь окиснення металу +5, +6, +7 Висновок: кислотний оксид. |
Приклади:
Завдання:визначте тип оксиду MgO.
Рішення: MgO є оксидом металу, у своїй ступінь окислення металу у ньому +2. Всі оксиди металів у ступені окислення +1 та +2 є основними, крім оксиду берилію або цинку.
Відповідь: MgO – основний оксид.
Завдання:визначте тип оксиду Mn 2 O 7
Рішення: Mn 2 O 7 – оксид металу, і ступінь окиснення металу у цьому оксиді дорівнює +7. Оксиди металів у високих ступенях окиснення (+5,+6,+7) відносяться до кислотних.
Відповідь: Mn 2 O 7 – кислотний оксид
Завдання:визначте тип оксиду Cr2O3.
Рішення: Cr 2 O 3 – оксид металу і ступінь окислення металу в цьому оксиді дорівнює +3. Оксиди металів у ступенях окиснення +3 та +4 відносяться до амфотерних.
Відповідь: Cr2O3 – амфотерний оксид.
Завдання:визначте тип оксиду N2O.
Рішення: N 2 O – оксид неметалу, і ступінь окиснення неметалу у цьому оксиді дорівнює +1. Оксиди неметалів у ступенях окиснення +1 та +2 відносяться до несолетворних.
Відповідь: N 2 O – несолетворний оксид.
Завдання:визначте тип оксиду BeO.
Рішення:оксид берилію, а також оксид цинку є винятками. Незважаючи на ступінь окислення металів у них, що дорівнює +2, вони амфотерні.
Відповідь: BeO – амфотерний оксид.
З хімічними властивостями оксидів можна ознайомитись
13.1. Визначення
До найважливіших класів неорганічних речовин за традицією відносять прості речовини (метали та неметали), оксиди (кислотні, основні та амфотерні), гідроксиди (частина кислот, основи, амфотерні гідроксиди) та солі. Речовини, що відносяться до одного і того ж класу, мають подібні хімічні властивості. Але вже знаєте, що з виділенні цих класів використовують різні класифікаційні ознаки.
У цьому параграфі остаточно сформулюємо визначення всіх найважливіших класів хімічних речовин і розберемося, за якими ознаками виділяються ці класи.
Почнемо з простих речовин
(Класифікація за кількістю елементів, що входять до складу речовини). Їх зазвичай поділяють на металиі неметали(Рис. 13.1- а).
Визначення поняття "метал" ви вже знаєте.
З цього визначення видно, що головною ознакою, що дозволяє нам розділити прості речовини на метали та неметали, є тип хімічного зв'язку.
У більшості неметалів зв'язок ковалентний. Але є ще й благородні гази (прості речовини елементів VIIIA групи), атоми яких у твердому та рідкому станіпов'язані лише міжмолекулярними зв'язками. Звідси й визначення.
За хімічними властивостями серед металів виділяють групу так званих амфотерних металівЦя назва відображає здатність цих металів реагувати як із кислотами, так і з лугами (як амфотерні оксиди або гідроксиди) (рис. 13.1- б).
Крім цього, через хімічну інертність серед металів виділяють благородні метали.До них відносять золото, рутеній, родій, паладій, осмій, іридій, платину. За традицією до благородних металів відносять і більш реакційно-здатне срібло, але не відносять такі інертні метали, як тантал, ніобій і деякі інші. Є й інші класифікації металів, наприклад, у металургії всі метали поділяють на чорні та кольорові,відносячи до чорних металів залізо та його сплави.
З складних речовин
найбільше значення мають, перш за все, оксиди(див.§2.5), але оскільки в їх класифікації враховуються кислотно-основні властивості цих сполук, ми спочатку згадаємо, що таке кислотиі підстави.
Таким чином, ми виділяємо кислоти та основи із загальної маси сполук, використовуючи дві ознаки: склад і Хімічні властивості.
За складом кислоти поділяються на кисневмісні
(оксокислоти) та безкисневі(Рис. 13.2).
Слід пам'ятати, що кисень містять кислоти за своєю будовою гідроксидами.
Примітка. За традицією для безкисневих кислот слово "кислота" використовується в тих випадках, коли йдеться про розчин відповідної індивідуальної речовини, наприклад: речовину HCl називають хлороводнем, а його водний розчин - хлороводневою або соляною кислотою.
Тепер повернемося до оксидів. Ми відносили оксиди до групи кислотнихабо основнихпо тому, як вони реагують з водою (або по тому, з кислот або підстав вони виходять). Але з водою реагують далеко не всі оксиди, зате більшість їх реагує з кислотами або лугами, тому оксиди краще класифікувати за цією властивістю.
Існує кілька оксидів, які у нормальних умовах не реагують ні з кислотами, ні з лугами. Такі оксиди називають несолетворними. Це, наприклад, CO, SiO, N2O, NO, MnO2. На відміну від них, інші оксиди називають солеутворюючими(Рис. 13.3).
Як ви знаєте, більшість кислот і основ відноситься до гідроксидам. За здатністю гідроксидів реагувати і з кислотами, і з лугами серед них (як і серед оксидів) виділяють амфотерні гідроксиди(Рис. 13.4).
Тепер нам залишилося дати визначення солей. Термін "сіль" використовується давно. З розвитком науки, його сенс неодноразово змінювався, розширювався і уточнювався. У сучасному розумінні сіль - це іонне з'єднання, але традиційно до солей не відносять іонні оксиди (оскільки їх називають основними оксидами), іонні гідроксиди (основи), а також іонні гідриди, карбіди, нітриди і т. п. Тому спрощено можна сказати, що
Можна дати й інше, точніше, визначення солей.
Даючи таке визначення, солі оксонію зазвичай відносять і до солей, і до кислот.
Солі прийнято поділяти за складом на кислі,
середніі основні(Рис. 13.5).
Тобто до складу аніонів кислих солей входять атоми водню, пов'язані з ковалентними зв'язками з іншими атомами аніонів і здатні відриватися під дією основ.
Основні солі зазвичай мають дуже складний склад і часто нерозчинні у воді. Типовий приклад основної солі - мінерал малахіт Cu2(OH)2CO3.
Як бачите, найважливіші класи хімічних речовин виділяються за різними класифікаційними ознаками. Але за якою б ознакою ми не виділяли клас речовин, всі речовини цього класу мають загальні хімічні властивості.
У цьому розділі ви познайомитеся з найбільш характерними хімічними властивостями речовин-представників цих класів і найважливішими способами їх отримання.
МЕТАЛЛЫ, НЕМЕТАЛЛЫ, АМФОТЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ, КИСЛОТЫ, ОСНОВАНИЯ, ОКСОКИСЛОТЫ, БЕСКИСЛОРОДНЫЕ КИСЛОТЫ, ОСНОВНЫЕ ОКСИДЫ, КИСЛОТНЫЕ ОКСИДЫ, АМФОТЕРНЫЕ ОКСИДЫ, АМФОТЕРНЫЕ ГИДРОКСИДЫ, СОЛИ, КИСЛЫЕ СОЛИ, СРЕДНИЕ СОЛИ, ОСНОВНЫЕ СОЛИ
1.Де в природній системі елементів розташовані елементи, що утворюють метали, а де – елементи, що утворюють неметали?
2.Напишіть формули п'яти металів та п'яти неметалів.
3.Складіть структурні формули наступних сполук:
(H 3 O)Cl, (H 3 O) 2 SO 4 , HCl, H 2 S, H 2 SO 4 , H 3 PO 4 , H 2 CO 3 , Ba(OH) 2 , RbOH.
4.Яким оксидам відповідають наступні гідроксиди:
H 2 SO 4 , Ca(OH) 2 , H 3 PO 4 , Al(OH) 3 , HNO 3 , LiOH?
Який характер (кислотний чи основний) кожного з цих оксидів?
5.Серед наступних речовин знайдіть солі. Складіть їх структурні 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.Складіть структурні формули наступних кислих солей:
NaHSO 4 , KHSO 3 , NaHCO 3 , Ca(H 2 PO 4) 2 , CaHPO 4 .
13.2. Метали
У кристалах металів та їх розплавах атомні кістяки пов'язує єдину електронну хмару металевого зв'язку. Як і окремий атом елемента, що утворює метал, кристал металу має здатність віддавати електрони. Схильність металу віддавати електрони залежить від його будови і, насамперед, від розміру атомів: що більше атомні кістяки (тобто що більше іонні радіуси), то легше метал віддає електрони.
Метали – прості речовини, тому ступінь окиснення атомів у яких дорівнює 0. Вступаючи у реакції, метали майже завжди змінюють ступінь окиснення своїх атомів. Атоми металів, не маючи схильності приймати електрони, можуть лише їх віддавати або узагальнювати. Електронегативність цих атомів невелика, тому навіть при утворенні ними ковалентних зв'язків атоми металів набувають позитивного ступеня окиснення. Отже, всі метали тією чи іншою мірою виявляють відновлювальні властивості. Вони реагують:
1) З неметалами(але не всі і не з усіма):
4Li + O 2 = 2Li 2 O,
3Mg + N 2 = Mg 3 N 2 (при нагріванні),
Fe + S = FeS (при нагріванні).
Найбільш активні метали легко реагують з галогенами та киснем, а з дуже міцними молекулами азоту реагує лише літій та магній.
Реагуючи з киснем, більшість металів утворює оксиди, а найактивніші – пероксиди (Na 2 O 2 , BaO 2) та інші складніші сполуки.
2) З оксидамименш активних металів:
2Ca + MnO 2 = 2CaO + Mn (при нагріванні),
2Al + Fe 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2Fe (з попереднім нагріванням).
Можливість перебігу цих реакцій визначається загальним правилом (ОВР протікають у напрямі утворення більш слабких окислювача і відновника) і залежить не тільки від активності металу (активніший, тобто легше віддає свої електрони метал відновлює менш активний), але й від енергії кристалічної решітки оксиду ( реакція протікає у напрямі утворення більш "міцного" оксиду).
3) З розчинами кислот(§ 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 цьому випадку можливість реакції легко визначається по ряду напруг (реакція протікає, якщо метал у ряді напруг стоїть ліворуч від водню).
4) C розчинами солей(§ 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.
Для визначення можливості протікання реакції тут також використовують ряд напруг.
5) Крім цього, найбільш активні метали (лужні та лужноземельні) реагують з водою (§ 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 .
У другій реакції можливе утворення осаду Ca(OH) 2 .
Більшість металів у промисловості отримують,відновлюючи їх оксиди:
Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2 (за високої температури),
MnO 2 + 2C = Mn + 2CO (за високої температури).
У лабораторії часто використовують водень:
Найбільш активні метали, як у промисловості, так і в лабораторії, одержують за допомогою електролізу (§ 9.9).
У лабораторії менш активні метали можуть бути відновлені з розчинів їх солей активнішими металами (обмеження див. § 12.2).
1.Чому метали не схильні виявляти окисні властивості?
2.Від чого насамперед залежить хімічна активність металів?
3.Здійсніть перетворення
а) Li Li 2 O LiOH LiCl; б) NaCl Na Na 2 O 2;
в) FeO Fe FeS Fe 2 O 3; г) CuCl 2 Cu(OH) 2 CuO Cu CuBr 2 .
4. Відновіть ліві частини рівнянь:
а)... = H 2 O + Cu;
б) ... = 3CO + 2Fe;
в) ... = 2Cr + Al2O3
. Хімічні властивості металів.
13.3. Неметали
На відміну від металів, неметали дуже відрізняються один від одного за своїми властивостями – як фізичними, так і хімічними, і навіть за типом будівлі. Але, крім благородних газів, у всіх неметаллах зв'язок між атомами ковалентна.
Атоми, що входять до складу неметалів, мають схильність до приєднання електронів, але, утворюючи прості речовини, "задовольнити" цю схильність не можуть. Тому неметали (в тій чи іншій мірі) мають схильність приєднувати електрони, тобто можуть виявляти окисні властивості. Окисна активність неметалів залежить, з одного боку, від розмірів атомів (чим менше атоми, тим активніша речовина), а з іншого – від міцності ковалентних зв'язків у простій речовині (чим міцніше зв'язки, тим менш активно речовина). При утворенні іонних з'єднань атоми неметалів дійсно приєднують "зайві" електрони, а при утворенні з'єднань з ковалентними зв'язками лише зміщують у свій бік загальні електронні пари. І в тому, і в іншому випадку ступінь окиснення зменшується.
Неметали можуть окислювати:
1) метали(речовини більш-менш схильні віддавати електрони):
3F 2 + 2Al = 2AlF 3 ,
O 2 + 2Mg = 2MgO (з попереднім нагріванням),
S + Fe = FeS (при нагріванні),
2C + Ca = CaC 2 (при нагріванні).
2) інші неметали(менш схильні приймати електрони):
2F 2 + C = CF 4 (при нагріванні),
O 2 + S = SO 2 (з попереднім нагріванням),
S + H 2 = H 2 S (при нагріванні),
3) багато складні
речовини:
4F 2 + CH 4 = CF 4 + 4HF,
3O 2 + 4NH 3 = 2N 2 + 6H 2 O (при нагріванні),
Cl 2 + 2HBr = Br 2 + 2HCl.
Тут можливість перебігу реакції визначається насамперед міцністю зв'язків у реагентах та продуктах реакції та може бути визначена шляхом розрахунку G.
Найсильніший окисник – фтор. Ненабагато поступаються йому кисень і хлор (зверніть увагу на їхнє положення в системі елементів).
Значно меншою мірою окисні властивості виявляють бор, графіт (і алмаз), кремній та інші прості речовини, утворені елементами, що примикають до межі між металами та неметалами. Атоми цих елементів менш схильні приєднувати електрони. Саме ці речовини (особливо графіт та водень) здатні виявляти відновлювальні властивості:
2С + MnO 2 = Mn + 2CO,
4H 2 + Fe 3 O 4 = 3Fe + 4H 2 O.
Інші хімічні властивості неметалів ви вивчите в наступних розділах при знайомстві з хімією окремих елементів (як це було у разі кисню та водню). Там же ви вивчите способи одержання цих речовин.
1.Які з наведених речовин є неметалами: Be, C, Ne, Pt, Si, Sn, Se, Cs, Sc, Ar, Ra?
2. Наведіть приклади неметалів, які за звичайних умов являють собою а) гази, б) рідини, в) тверді речовини.
3. Наведіть приклади а) молекулярних та б) немолекулярних простих речовин.
4. Наведіть по три приклади хімічних реакцій, у яких окисні властивості виявляє а) хлор та б) водень.
5. Наведіть три приклади хімічних реакцій, які відсутні в тексті параграфа, в яких водень виявляє відновлювальні властивості.
6.Здійсніть перетворення:
а) P 4 P 4 O 10 H 3 PO 4; б) H 2 NaH H 2; в) Cl 2 NaCl Cl 2 .
Хімічні властивості неметалів.
13.4. Основні оксиди
Ви вже знаєте, що всі основні оксиди – тверді немолекулярні речовини з іонним зв'язком.
До основних оксидів відносяться:
а) оксиди лужних та лужноземельних елементів,
б) оксиди деяких інших елементів, що утворюють метали, у нижчих ступенях окиснення, наприклад: СrO, MnO, FeO, Ag 2 O та ін.
До їх складу входять однозарядні, двозарядні (дуже рідко тризарядні катіони) та оксид-іони. Найбільш характерні Хімічні властивостіОсновні оксиди якраз і пов'язані з присутністю в них двозарядних оксид-іонів (дуже сильних частинок-підстав). Хімічна активність основних оксидів залежить насамперед від міцності іонної зв'язку у тому кристалах.
1) Усі основні оксиди реагують із розчинами сильних кислот (§ 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.
У першому випадку крім реакції з іонами оксонія протікає ще й реакція з водою, але, оскільки її швидкість значно менша, нею можна знехтувати, тим більше, що в результаті все одно виходять ті самі продукти.
Можливість реакції з розчином слабкої кислоти визначається як силою кислоти (чим сильніша кислота, тим вона активніша), так і міцністю зв'язку в оксиді (чим слабший зв'язок, тим активніший оксид).
2) Оксиди лужних та лужноземельних металів реагують з водою (§ 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) Крім того, основні оксиди реагують із кислотними оксидами:
BaO + CO 2 = BaCO 3
FeO + SO 3 = FeSO 4 ,
Na 2 O + N 2 O 5 = 2NaNO3.
Залежно від хімічної активності тих та інших оксидів реакції можуть протікати при звичайній температурі або нагріванні.
У чому причина перебігу таких реакцій? Розглянемо реакцію освіти BaCO 3 з BaO та CO 2 . Реакція протікає мимовільно, а ентропія у цій реакції зменшується (з двох речовин, твердої та газоподібної, утворюється одна кристалічна речовина), отже, екзотермічна реакція. В екзотермічних реакціях енергія зв'язків, що утворюються більше, ніж енергія рвуться, отже, енергія зв'язків в BaCO 3 більше, ніж у вихідних BaO і CO 2 . І у вихідних речовинах, і у продуктах реакції два типи хімічного зв'язку: іонна та ковалентна. Енергія іонного зв'язку (енергія решітки) у BaO дещо більша, ніж у BaCO 3 (розмір карбонатного іона більше, ніж оксид-іону), отже, енергія системи O 2 + CO 2 більша, ніж енергія CO 3 2 .
+ Q
Іншими словами, іон CO 3 2 стійкіший, ніж окремо взяті іон O 2 і молекула CO 2 . А більша стійкість карбонат-іону (його менша внутрішня енергія) пов'язана з розподілом заряду цього іона (– 2 е) за трьома атомами кисню карбонат-іона замість одного в оксид-іоні (див. також § 13.11).
4) Багато основних оксидів можуть бути відновлені до металу більш активним металом або неметал-відновником:
MnO + Ca = Mn + CaO (при нагріванні),
FeO + H2 = Fe+H2O (при нагріванні).
Можливість перебігу таких реакцій залежить не тільки від активності відновника, але і від міцності зв'язків у вихідному оксиді, що утворюється.
Спільним способом отриманняБагато основних оксидів є окислення відповідного металу киснем. Таким способом не можуть бути отримані оксиди натрію, калію та деяких інших дуже активних металів (у цих умовах вони утворюють пероксиди та складніші сполуки), а також золота, срібла, платини та інших дуже малоактивних металів (ці метали не реагують з киснем). Основні оксиди можуть бути отримані термічним розкладанням відповідних гідроксидів, також деяких солей (наприклад, карбонатів). Так, оксид магнію може бути отриманий усіма трьома способами:
2Mg + O 2 = 2MgO,
Mg(OH) 2 = MgO + H 2 O,
MgCO3 = MgO+CO2.
1.Складіть рівняння реакцій:
а) Li 2 O + CO 2 б) Na 2 O + N 2 O 5 в) CaO + SO 3
г) Ag 2 O + HNO 3 д) MnO + HCl е) MgO + H 2 SO 4
2.Складіть рівняння реакцій, що протікають при здійсненні наступних перетворень:
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.Порцію нікелю масою 8,85 г прожарили в струмі кисню до одержання оксиду нікелю(II), потім обробили надлишком соляної кислоти. До отриманого розчину додали розчин натрію сульфіду до припинення виділення осаду. Визначте масу цього осаду.
Хімічні властивості основних оксидів.
13.5. Кислотні оксиди
Всі кислотні оксиди - речовини з
ковалентним зв'язком.
До кислотних оксидів відносяться:
а) оксиди елементів, що утворюють неметали,
б) деякі оксиди елементів, що утворюють метали, якщо метали в цих оксидах знаходяться у вищих ступенях окиснення, наприклад, CrO 3 , Mn 2 O 7 .
Серед кислотних оксидів є речовини, що є при кімнатній температурі гази (наприклад: СО 2 , N 2 O 3 , SO 2 , SeO 2), рідини (наприклад, Mn 2 O 7) і тверді речовини (наприклад: 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). Більшість кислотних оксидів - молекулярні речовини (винятки становлять B 2 O 3 , SiO 2 , твердий SO 3 , CrO 3 та деякі інші; існують і немолекулярні модифікації P 2 O 5). Але й немолекулярні кислотні оксиди під час переходу в газоподібний стан стають молекулярними.
Для кислотних оксидів характерні наступні Хімічні властивості.
1) Усі кислотні оксиди реагують із сильними основами, як із твердими:
CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 + H 2 O
SiO 2 + 2KOH = K 2 SiO 3 + H 2 O (при нагріванні),
так і з розчинами лугів (§ 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.
Причина протікання реакцій з твердими гідроксидами та сама, що з оксидами (див. § 13.4).
Найбільш активні кислотні оксиди (SO 3 , CrO 3 , N 2 O 5 , Cl 2 O 7) можуть реагувати і з нерозчинними (слабкими) основами.
2) Кислотні оксиди реагують з основними оксидами (§ 13.4):
CO 2 + CaO = CaCO 3
P 4 O 10 + 6FeO = 2Fe 3 (PO 4) 2 (при нагріванні)
3) Багато кислотних оксидів реагують з водою (§11.4).
N 2 O 3 + H 2 O = 2HNO 2 SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 (правильніший запис формули сірчистої кислоти -SO 2 . H 2 O
N 2 O 5 + H 2 O = 2HNO 3 SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
Багато кислотні оксиди можуть бути отриманішляхом окислення киснем (спалювання в кисні або на повітрі) відповідних простих речовин (C гр, S 8 , P 4 , P кр, B, Se, але не N 2 і не галогени):
C + O 2 = CO 2
S 8 + 8O 2 = 8SO 2
або при розкладанні відповідних кислот:
H 2 SO 4 = SO 3 + H 2 O (при сильному нагріванні),
H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O (при висушуванні на повітрі),
H 2 CO 3 = CO 2 + H 2 O (при кімнатній температурі у розчині),
H 2 SO 3 = SO 2 + H 2 O (при кімнатній температурі у розчині).
Нестійкість вугільної та сірчистої кислот дозволяє отримувати CO 2 і SO 2 при дії сильних кислот на карбонати Na 2 CO 3 + 2HCl p = 2NaCl p + CO 2 +H 2 O
(реакція протікає як у розчині, так і з твердим Na 2 CO 3), та сульфіти
K 2 SO 3тв + H 2 SO 4конц = K 2 SO 4 + SO 2 + H 2 O (якщо води багато, діоксид сірки у вигляді газу не виділяється).
Властивості хімічних сполукнасамперед визначаються їх складом, тому треба чітко розумітися на закономірностях складання хімічних формул, що відбивають цей склад. При вивченні окремих класів неорганічних сполук треба знати визначення кожного класу, класифікацію, способи одержання та властивості. Оксиди. Оксидами називають сполуки, що складаються з двох елементів, одним з яких є кисень у ступені окислення -2. В оксидах атоми кисню з'єднуються лише з атомами інших елементів і пов'язані між собою.Назви оксидів елементів, що мають постійний ступінь окиснення, складаються з двох слів. оксид + назва елемента в родовому відмінку»: MgO – оксид магнію, Na 2 O – оксид натрію, СаО – оксид кальцію. марганцю (III). Назва оксидів можна також утворювати додаванням до слова "оксид" грецьких числівників. Наприклад, СО 2 - діоксид вуглецю, SO 2 - діоксид сірки, SO 3 - триоксид сірки, OsO 4 - тетраоксид осмію. За хімічними властивостями оксиди поділяються на солеутворюючіі несолетворні. Оксиди, які при хімічних реакціяхутворюють солі, називаються солеутворюючими:СО 2 + Са(ОН) 2 = СаСО 3 + Н 2 Про оксид вуглецю (IV) гідроксид кальцію карбонат кальцію MgO + 2НС1 = MgCl 2 + Н 2 Про оксид магнію хлороводнева кислота хлорид магнію СО 2 та MgO - солеутворюючі оксиди. Оксиди, які не утворюють солей, називаються несолетворними: NO – оксид азоту (II), N 2 O – оксид азоту (I), SiO – оксид кремнію (II) – це несолетворні оксиди. Солеутворюючі оксиди поділяються на основні, кислотні та амфотерні. основнимоксидам відносяться тільки оксиди металів: лужних (Li, Na, К, Rb, Cs, Fr), лужноземельних (Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), лантану, а також всіх інших металів у їх нижчих ступенях окиснення. Наприклад, Na2O, CaO, Cu2O, CrO, MnO, BaO, La2O3 - основні оксид. Гідрати всіх основних оксидів є основами:
До кислотнимоксидам відносяться оксиди неметалів, а також металів вищих ступеняхокиснення. Наприклад, SO 2 , SO 3 , СО 2 , СrО 3 , Мn 2 Про 7 - кислотні оксиди. Гідрати всіх кислотних оксидів є кислотами:
До амфотернимоксидам відносяться оксиди деяких металів головних підгруп (оксиди берилію, алюмінію), а також оксиди деяких металів побічних підгруп періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва у проміжних ступенях окиснення. Наприклад, BeO, A1 2 O 3 , ZnO, MnO 3 , Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 - амфотерні оксиди. Гідроксиди амфотерних оксидів виявляють властивості кислот і основ: Zn(OH) 2 ← ZnO → H 2 ZnO 2 гідроксид цинку оксид цинку цинкова кислота
Упорядкування формул оксидів.При складанні формул оксидів рекомендуємо дотримуватися наступного плану (на прикладі оксиду азоту (III)): 1) записати хімічні знаки елементів, що входять до складу речовини, та вказати їх ступеня окиснення: N +3 O -2 2) знайти найменше загальне кратне ступенів окиснення : 3 x 2 = 63) визначити індекси елементів, розділивши найменше загальне кратне модуль ступеня окислення кожного елемента: 6: 3 = 2; 6: 2 = 3. 4) отримані індекси приписати праворуч знаків елементів: N 2 O 3 . Підстави. Підстави – це складні речовини, молекули яких складаються з атома металу та однієї або кількох гідроксильних груп (OH -)Наприклад, Fe(OH) 3 , Ca(OH) 2 . Назви підстав складається зі слів «гідроксід» та назви металу в родовому відмінку:(ОH) 2 - гідроксид барію; NaOH – гідроксид натрію. Якщо метал утворює кілька гідроксидів, то вказують ступінь його окиснення римською цифрою у дужках. Наприклад, Fe(ОН) 2 - гідроксид заліза (II), Bi(OH) 3 - гідроксид вісмуту (III). Назву основи складають і так: гідроксид додають приставки, які показують кількість гідроксогруп в підставі. Наприклад, Са(ОН) 2 - дигідроксід кальцію, Вi(ОН) 3 - тригідроксід вісмуту. Число гідроксогруп у молекулі основи визначає його кислотність.Залежно від кількості протонів, які можуть приєднати основу, розрізняють: 1) однокислотні(NaOH, КОН, NH 4 OH), 2) двокислотні(Ca(OH) 2 , Sr(OH) 2 ,(OH) 2), 3) трикислотні(La(OH) 3 Bi(OH) 3) і т.д. підстави. Залишки підстав. Позитивно заряджені групи атомів (катіони), які залишаються після відриву від молекули основи однієї або кількох гідроксогруп, називаються залишками основи.Величина позитивного заряду залишку основи визначається числом гідроксогруп, що відірвалися. У табл. 1 наведено формули та назви деяких підстав та їх залишків. Таблиця 1 - Назви та формули деяких підстав та їх залишків (за номенклатурою ІЮПАК)
Амфотерні гідроксиди.
Амфотерними називаються такі гідроксиди, які в залежності від умов виявляють основні та кислотні властивості.Наприклад: 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 у розчині тетрагідроксоцінкат натрію при сплавленні цинкат натрію З позицій теорії електролітичної дисоціації, Амфотерними називаються гідроксиди, які при дисоціації утворюють і катіони водню, і гідроксид-іони.До амфотерних гідроксидів відносяться гідроксиди деяких металів головних підгруп (берилію, алюмінію), а також деяких металів побічних підгруп періодичної системи елементів у проміжних ступенях окиснення. Наприклад, Ве(ОН) 2 , А1(ОН) 3 , Zn(OH) 2 , Ge(OH) 2 , Sn(OH) 4 , Fe(OH) 3 , Cr(OH) 3 - амфотерні гідроксиди. Кислоти.
Кислотами називають складні сполуки, до складу яких входять атоми водню, здатні замінюватися атомами металу.Кислоти розрізняють: 1) за наявністю чи відсутністю кисню у складі кислоти: а) безкисневі(це водні розчини водневих сполукнеметалів VI та VII груп періодичної системи елементів H 2 S, Н 2 Ті, HF, HC1, HBr, HI, а також HSCN та HCN); б) кисневмісні(це гідрати оксидів неметалів, а також деяких металів у вищих ступенях окиснення (+5, +6, +7) - Н 2 СО 3 H 2 SO 4 Н 2 СlO 4 і т.д.); 2) за основності(тобто за кількістю атомів водню в молекулі кислоти, здатних заміщуватися атомами металів із заснуванням солі) а) одноосновні(НС1, HNO 3 HCN, CH 3 COOH), б) двоосновні(H 2 S, H 2 SO 4 H 2 CO 3), в) триосновні(Н 3 РО 4 H 3 AsO 4) і т.д.
Назви безкисневих кислот складають з назви елемента + Про + слово "воднева":НС1 – хлороводнева кислота; H 2 S - сірководнева кислота; HCN – ціановоднева кислота; HI – йодоводородна кислота. Назви кисневих кислот виробляються від назви неметалу з додаванням ная, - вая, якщо ступінь окиснення неметалу дорівнює номеру групи. У міру зниження ступеня окиснення суфікси змінюються в такому порядку: - овата; - щира; - оватиста: HCIO 4 – хлорна кислота; HCIO 2 – хлориста кислота; HCIO 3 - хлорувата кислота; HCIO - хлорновата кислота; HNO 3 - Азотна; HNO 2 - азотистий; H 2 SO 4 − сірчана; H 2 SO 3 – сірчиста. Аніони кислоти.
Негативно заряджені групи атомів та одиночні атоми (негативні іони), які залишаються після відриву від молекули кислоти одного або кількох атомів водню, називаються аніонами кислоти.Розмір негативного заряду аніону кислоти визначається кількістю атомів водню, заміщених металом (табл. 2). Солі.
Солі – це продукти заміщення водню кислоти металом або гідроксогрупи основи кислотними залишками.Наприклад, 2НСl + Zn = ZnCl 2 + H 2 Н 2 SO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O кислота сіль кислота основа сіль З позицій теорії електролітичної дисоціації, солі - це електроліти, при дисоціації яких утворюються катіони, відмінні від катіонів водню, і аніони, відмінні від аніонів ОН -.
Таблиця 2 - Назви та формули деяких кислотних залишків
| Формула кислоти | Назва кислоти | Аніон | Назва аніону | |
| НС1 | Хлороводнева (соляна) | Сl - | Хлорид-іон | |
| НВr | Бромоводородна | Вr - | Бромід-іон | |
| HI | Йодоводнева | I | Йодід-іон | |
| H 2 S | Сірководнева | HS – S 2– | Гідросульфід-іон Сульфід-іон | |
| HClO | Хлорновата | ClO – | Гіпохлорит-іон | |
| HClO 2 | Хлориста | ClO 2 - | Хлорит-іон | |
| НСlO 3 | Хлорнувата | СlO 3 - | Хлорат-іон | |
| HClO 4 | Хлорна | ClO 4 - | Перхлорат-іон | |
| H 2 SO 3 | Сірчиста | HSO 3 – SO 3 2– | Гідросульфіт-іон Сульфіт-іон | |
| H 2 SO 4 | Сірчана | HSO 4 - SO 4 2− | Гідросульфат-іон Сульфат-іон | |
| HNO 2 | Азотиста | NO 2 − | Нітріт-іон | |
| HNO 3 | Азотна | NO 3 − | Нітрат-іон | |
| H 3 PO 4 | Ортофосфорна | н 2 ро 4 - нро 4 2 - ро 4 3 - | Дігідрофосфат-іон Гідрофосфат-іон Ортофосфат-іон | |
| H 2 CO 3 | Вугільна | НСО 3 - СО 3 2- | Гідрокарбонат-іон Карбонат-іон | |
| H 2 SiO 3 | Кремнієва | HSiO 3 - SiO 3 2- | Гідросилікат-іон Силікат-іон | |
| HMnO 4 | Марганцева | МnО 4 - | Перманганат-іон | |
| H 3 BO 3 | Борна (ортоборна) | ВО 3 3- | Борат-іон | |
| Н 2 СrO 4 | Хромати | СrO 4 2- | Хромат-іон | |
| H 2 Cr 2 O 7 | Дихромова | Cr 2 O 7 2 - | Діхромат-іон | |
| HCN | Ціановоднева | CN − | Ціанід-іон |
Солі прийнято ділити на середні, кислі та основні. Середня сіль -це продукт повного заміщення водню кислоти металом чи гідроксогрупи основи кислотним залишком. Наприклад, Na 2 SO 4 Са (NО 3) 2 - середні солі. Кисла сіль -продукт неповного заміщення водню багатоосновної кислоти металом Наприклад, NaHSO 4 Са (НСО 3) 2 - кислі солі. Основна сіль -продукт неповного заміщення гідроксогруп багатокислотної основи кислотними залишками. Наприклад, Mg(OH)NO 3 Al(OH)Cl 2 - основні солі. Якщо атоми водню в кислоті заміщуються атомами різних металів або гідроксогрупи основ заміщаються різними кислотними залишками, то утворюються подвійнісолі. Наприклад, KA1(SO 4) 2 Са(ОС1)С1. Подвійні солі існують лише у твердому стані. Комплексні соліце солі, до складу яких належать комплексні іони. Наприклад, сіль K 4 - комплексна, тому що до її складу входить комплексний іон 4- . Упорядкування формул солей. При складанні формул солей слід пам'ятати правило: абсолютна величина добутку зарядів катіонів на їхнє число дорівнює абсолютної величинидобутку заряду кислотного залишку на число кислотних залишків. Наприклад, для складання формули карбонату натрію: 1) записують катіон та поруч аніон з таблиць 1 і 2: Na + CO 3 2-; 2) знаходять найменше загальне кратне модулі зарядів: 1х2=2; 3) ділять загальне кратне на модуль заряду катіону та одержують їх число (індекс): 2/1=2. Також знаходять число аніонів: 2/2 = 1; 4) проставляють індекси та отримують формулу Na 2 CO 3 . Назва солей утворюється з назви кислотного залишку (табл.2) називному відмінкута назви катіону (табл. 1) у родовому відмінку (без слова «іон»): NaCI – хлорид натрію; FeS – сульфід заліза (II); NH 4 CN - ціанід амонію. Закінчення назв аніонів кисневмісних кислот залежать від ступеня окиснення кислотоутворюючого елемента:
Наприклад, CaCO 3 – карбонат кальцію; Fe 2 (SO 3) 3 – сульфіт заліза (III). Назви кислих та основних солей утворюються за тими ж загальними правилами, що й назви середніх солей. При цьому назву аніону кислої солі забезпечують приставкою гідро-
, Яка вказує на наявність незаміщених атомів водню (число атомів водню вказують грецькими числівниками). Катіон основної солі отримує приставку гідроксо-
, Що вказує на наявність незаміщених гідроксогруп. Наприклад, СаНРО 4 – гідроортофосфат кальцію; (MgOH) 2 SO 4 - сульфат гідроксомагнію; NaHCO 3 – гідрокарбонат натрію; КА1(SO 4) 2 - сульфат калію-алюмінію. Генетичні зв'язки.
Генетичні зв'язки - це зв'язки між різними класами, що ґрунтуються на їх взаємоперетвореннях. Знаючи класи неорганічних речовин, можна скласти генетичні ряди металів та неметалів. В основу цих рядів покладено один і той самий елемент. Серед металів можна виділити два різновиди рядів:
1. Генетичний ряд, в якому як основа виступає луг. Цей ряд можна представити за допомогою таких перетворень: метал-основний оксид-луг-сіль, наприклад, генетичний ряд калію K-K2O-KOH-KCl.
2. Генетичний ряд, де як основа виступає нерозчинна основа. Цей ряд можна уявити ланцюжком перетворень: метал-основний оксид-сіль-нерозчинна основа-основний оксид-метал.Наприклад: Cu - CuO - CuCl 2 - Cu(OH) 2 - CuO - Cu.
Серед неметалів також можна виділити два різновиди рядів:
1. Генетичний ряд неметалів, де як ланка ряду виступає розчинна кислота. Ланцюжок перетворень можна представити в наступному вигляді: неметал-кислотний оксид-розчинна кислота-сіль. Наприклад: P – P 2 O 5 – H 3 PO 4 – Na 3 PO 4 .
2. Генетичний ряд неметалів, де як ланка ряду виступає нерозчинна кислота: неметал – кислотний оксид – сіль – кислота – кислотний оксид – неметал.Наприклад:
Si - SiO 2 - Na 2 SiO 3 - H 2 SiO 3 - SiO 2 - Si.При вивченні хімічних властивостей різних класів неорганічних сполук необхідно пам'ятати, що взаємодіяти одна з одною можуть лише речовини, що відносяться до різних генетичних рядів (металу та неметалу), що відображено схемою:
2.3 Семінар №1. « Способи одержання та хімічні властивості оксидів, кислот, основ, солей»Ціль:відпрацювання навичок складання молекулярних та структурних формул речовин, складання назв та визначення належності сполук до певних класів. Питання для обговорення та завдання: 1.Які речовини називають оксидами? Складіть формули та дайте назви оксидів наступних елементів: а) калію; б) цинку; в) фосфору (III); г) кремнію (IV); д) хрому (VI); е) хлору (VII); ж) ртуті (II).2. Зобразіть графічно формули наступних оксидів: а) оксиду міді (I); б) оксиду фосфору (V); в) оксиду сірки (VI); г) оксиду марганцю (VII); д) оксиду азоту (III).3. Наведіть приклади несолетворних оксидів. Які оксиди називаються: а) основними; б) кислотними; в) амфотерними? Наведіть приклади всіх видів оксидів.4.Як залежить характер оксиду від положення елемента в періодичної системиелементів Д.І. Менделєєва? Відповідь проілюструйте прикладами.5. Які з наступних з'єднань будуть реагувати з оксидом сірки (VI): P 2 O 3 , СаО, НNO 3 ,(ОН) 2 , MgO, H 2 O, SO 2 ? Напишіть рівняння можливих реакцій.6. Складіть формули оксидів та їх гідратів для наступних елементів: заліза (III), марганцю (II, VII), сірки (IV, VI), хлору (I, VII). Назвіть гідроксиди.7. Складіть рівняння реакцій між: а) оксидом кальцію та оксидом фосфору (V); б) оксидом заліза (III) та оксидом сірки (VI); в) гідроксидом калію та оксидом цинку; г) сірчаною кислотою та оксидом цинку; д) ортофосфорною кислотою та оксидом цинку. 8. Які сполуки називаються основами? Чим визначається кислотність основ? Що називається залишком основи? Наведіть приклади. 9. Напишіть назви і графічні зображення формул наступних підстав і їх залишків: (ОН) 2 , КОН, Cа(ОН) 2 , La(OH) 3 , Th(OH) 4 . 10. Які основи є лугами? Як луги змінюють колір індикаторів? 11. Яка реакція називається реакцією нейтралізації? Напишіть рівняння реакцій між наступними сполуками (з усіма можливими продуктами): а) гідроксидом калію та азотною кислотою; б) гідроксидом калію та хлоридом нікелю (II); в) тригідроксідом вісмуту та сірчаною кислотою; г) гідроксидом калію та оксидом кремнію (IV); д) гідроксидом натрію та сульфатом магнію; ж) гідроксидом калію та хлоридом цинку. 12. Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна зробити перетворення: а) К → КОН; б) FeSO 4 → Fe(OH) 2 ; в) Са(ОН) 2 → СаСО 3 . 13. Які сполуки називаються кислотами? Чим визначається основність кислоти? Що називається кислотним залишком та чим визначається його заряд? 14. Напишіть формули оксидів, що відповідають кислотам: ортоборної Н 3 ВО 3 , марганцевої НMnО 4 , ортофосфорної Н 3 РО 4 . 15. Напишіть рівняння реакцій розведеної сірчаної кислоти: а) з алюмінієм; б) із оксидом магнію; в) із гідроксидом заліза (III); г) із нітратом барію. Що спільного у цих реакціях? 16.Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна отримати:а) сірчану кислоту Н 2 SО 4 ; б) сірководневу кислоту H 2 S; в) вугільну кислоту Н 2 3 .17. Які з наступних металів витісняють водень із хлороводневої кислоти: К, Ва, Hg, Fe, Су, Al, Ag, Na, Mg, Au? Складіть рівняння реакцій. 18. Які сполуки називають солями? Які солі ви знаєте?Складіть формули солей з наступних залишків: а) гідроксомагній-іон іортофосфат-іон; б) гідроксовісмут(III)-іонісульфат іон; в) гідроксовісмут (III)-іон та нітрат-іон; г) вісмут(III)-іон та хлорид-іон; д) нікель(II)-іон і ортофосфат-іон.19. Дайте назви наступним солям і зобразіть графічні формули: 3) 3 FeS, KHCO 3 , Na 2 HPO 4 , NaH 2 PO 4 , Fe(OH)Cl.20.Напишіть формули наступних солей: а) сульфат заліза (III); б) дигідрофосфат магнію; в) хлорид гідроксоалюмінію. 21. Які з наведених нижче речовин взаємодіють між собою: оксид міді (II), сірчана кислота, гідроксид кальцію, оксид вуглецю (IV), гідроксид цинку, гідроксид натрію? Напишіть рівняння реакцій. 22. Зі з'єднаннями яких класів взаємодіють метали? Напишіть рівняння відповідних реакцій. 24. При взаємодії з'єднань яких класів утворюються солі? Напишіть рівняння відповідних реакцій. Індивідуальне завдання:Для заданої викладачем солі вказати: - назву солі; - формули гідроксидів, що її утворили, їх назви, ступінь окиснення гідроксидоутворюючого елемента; - формули оксидів для наведених вище гідроксидів, їх характер; - рівняння дисоціації гідроксидів (загальне та за щаблями): а) основи б) кислоти в) для амфотерних гідроксидів рівняння дисоціації за типом кислоти та за типом основи; - рівняння реакції отримання солі в молекулярному та іонному вигляді; - графічну формулу солі; - Визначте значення еквівалентів гідроксидів та солі. Варіанти завдань: 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 Пропонований алгоритм виконання:- формула солі Al 2 (SO 4) 3 , її назва - сульфат алюмінію - дана сіль утворена гідроксидом алюмінію Al(OH) 3 і сірчаною кислотою Н 2 SO 4 . Cпень окислення кислотоутворюючого елемента (сірки) +6 - формули оксидів та їх характер: оксид алюмінію Al 2 O 3 виявляє амфотерні властивості; оксид сірки (VI) SO3 – кислотний оксид. - рівняння дисоціації гідроксидів (загальне та за ступенями): а) основи за типом основи: Al(OH) 3 «Al 3+ +3OH - - загальне за ступенями: 1) Al(OH) 3 «Al(OH) 2 + + OH - 2) Al(OH) 2 + «AlOH 2+ +OH - 3) AlOH + «Al 3+ +OH - за типом кислоти: H 3 AlO 3 « H 2 O + HAlO 2 Ортоформа метаформа – більш стійка HAlO 2 "H + + AlO 2 - б) кислоти: H 2 SO 4 "2H + +SO 4 2 - - загальне за ступенями: 1) H 2 SO 4 "H + +HSO 4 - 2) HSO 4 - "H + + SO 4 2- - реакції освіти: а) у молекулярному вигляді 2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 6H 2 Oб) у повному іонному 2Al(OH) 3 +6H + +3SO 4 2- = 2Al 3+ + 3SO 4 2- + 6H 2 O в) у скороченому іонному 2Al(OH) 3 +6H + = 2Al 3+ + 6H 2 O - графічна формуласолі
