Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Основы_хим._языка.DOC
Скачиваний:
46
Добавлен:
04.11.2018
Размер:
2.87 Mб
Скачать
      1. Бескислородные кислоты.

Водные растворы водородных соединений халькогенов (H2S, H2Se, H2Te) и галоге­нов (HF, HCl, HBr, HI), а также псевдогалогенов (HCN, HNCS, HCNO, HN3), в кото­рых роль электроотрицательных составля­ю­щих (анионов) играют группы атомов, об­ла­дающих галогенидоподобными свойс­т­вами, проявляют кислот­ные свойства и дис­со­циируют с образованием ионов гидроксония. Они образуют се­мейство бескис­лород­ных кислот.

Систематическое название бескислородных кислот образуется из русского наз­ва­ния элемента или специального названия псевдогалогенидной группи­ров­ки с добав­ле­нием соединительной гласной –о и словосочетания водородная кислота. Напри­мер: HF фтороводородная кислота, H2Te теллуроводородная кис­лота, HCN ци­аново­дородная кислота, HNCS тиоцианатоводородная кислота, HCNO цианатоводородная кислота, HN3 азидоводородная кислота (приме­няет­ся также название азотисто­водо­род­ная кислота).

Исторически для водных растворов ряда бескислородных кислот в хими­чес­кой прак­тике применяют и три­ви­альные названия: HF плавиковая кислота, HCl соляная кис­лота, HCN синильная кис­лота, H2S сероводородная вода. Триви­аль­ные названия некоторых кислот и их смесей приведены в приложении 2.

Упражнение:

  1. Приведите систематическое название бескислородных кислот: HCl, HBr, HI, H2S, H2Se.

      1. Галогенангидриды.

Галогенангидридами называют сложные вещества, которые можно рас­смат­ривать как продукты полного замещения гидроксидных груп­пи­ровок в моле­ку­лах оксо­кис­лот атомами галогенов. Таким образом, га­ло­генангидриды явля­ют­ся конечным чле­ном ряда последовательных превра­ще­ний оксокислоты при заме­ще­нии гидроксидных групп на атомы гало­ге­нов: ок­со­кислота  галогензамещенная оксокис­ло­та  галоген­ан­г­идрид. На­при­мер, POCl3 является конечным членом ряда по­сле­довательного заме­ще­ния трех гид­роксидных групп в ортофосфорной кислоте:

Некоторые галогенангидриды могут быть рассмотрены как производные не устой­чи­вых оксокислот – например, CCl4 и PCl5 формально являются хлор­ан­гидридами пол­ностью гидратированных кислотных гидроксидов углерода (IV) H4CO4 и фосфора (V) H5PO5, в которых число гидроксидных групп совпадает со степенью окисления эле­мента-кислотообразователя. Повышенная устойчивость таких галогенанигидридов по сравнению с гидроксидами связана с повыше­ни­ем координационного числа эле­мен­тов при уменьшении радиуса коордирован­ных лигандов.

Галогенангидриды могут содержать либо атомы только одного галогена, ли­бо атомы разных галогенов: POCl3, POBrCl2, POIBrCl.

В химической практике для галогенангидридов используют несколько ме­тодов пос­т­роения их названий:

  • по правилам систематической номенклатуры для сложных соединений с ис­поль­­зо­ва­нием числовых приставок указывающих количество электроотрица­тель­ных га­ло­­ге­нидных и оксидных ионов галогенангидрида: PCl3 трихлорид фос­фора, PCl5 пен­тахлорид фосфора, POCl3 трихлорид-оксид фосфора, POBrCl2 дихлорид-бро­мид-оксид фосфора;

  • по правилам систематической номенклатуры для бинарных соединений с ука­зани­ем по методу Штока римскими цифрами в круглых скобках степень окисления элемента: PCl3 хлорид фосфора (III), PCl5 хлорид фосфора (V);

  • традиционные названия образуют с помощью числовых приставок, ука­зы­ва­ю­щих количество атомов галогенов, русского названия галогенов, окон­ча­ния – ангидрид и названия килоты в родительном падеже: PCl3 трихлор­ан­гид­рид фосфористой кис­ло­ты, POCl3 трихлорангидрид фосфорной кислоты, POBrCl2 дихлорброман­гид­рид фосфорной кислоты;

  • для галогеннгидридов серной и сернистой кислоты допускается ограничен­ное ис­поль­зование специальных названий, в которых применяются специ­аль­ные назва­ния катионов SO22+ - сульфурил и SO2+ - тионил: SO2Cl2 суль­фу­рилх­лорид, SO2FCl сульфурилхлоридфторид, SOBr2 тионилбромид, SOF2 ти­онил­фторид.

Характерным химическим свойством галогенангидридов является их эффек­тив­ное взаимодействие с водой с образованием галогеноводородной и оксо­кис­ло­ты:

PCl5 + 3H2O = H3PO4 + 5HCl

POBrCl2 + 3H2O = H3PO4 + 2HCl + HBr

Упражнения:

42. Приведите систематические и традиционные названия гало­ген­ан­гид­ридов и напишите реакции их вза­и­мо­дейст­вия с водой: SbOCl, SeO2F2, NOBr, NO2F2, NF3, AsOCl2F, CO2Cl2, SOCl2, SO2Br2.

43. Приведите молекулярные и графические формулы галогенангидридов: хлорид-оксид бора, бромид кремния(IV), дифторид-оксид кремния, сульфу­рил­фторид, дихлорангидрид селенистой кислоты,

      1. Соли.

Соли являются одним из наиболее обширных по числу химических со­е­ди­нений классов не­органических соединений. Они образуются в ре­зуль­тате самых раз­но­образных хи­ми­ческих процессов и, в частности, яв­­­ляются продуктами кис­лотно-основных реак­ций взаимодействия основных и кислотных бинарных ЭnXm и полиэлементных хи­ми­чес­ких соединений, харак­те­ри­зу­ю­щихся соответственно преи­му­щественно ионным и ковалентным харак­те­ром химической связи Э-Х (табл. 1.5).

Таблица 1.5. Кислотно-основные реакции солеобразования.

Соединения

Реакция солеобразования

Основные

Кислотные

NaF

PF5

NaF + PF5 = Na[PF6]

Na2O

P2O5

3Na2O + P2O5 = 2Na3[PO4]

Na2O + P2O5 = 2Na[PO3]

Na2S

P2S5

3Na2S + P2S5 = 2Na3[PS4]

Na2S + P2S5 = 2Na[PS3]

Na3N

P3N5

Na3N + P3N5 = Na4[PN3]

NaH

AlH3

NaH + AlH3 = Na[AlH4]

NaOH

Al(OH)3

NaOH + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4]

NaOH + Al(OH)3 = Na[AlO2] + H2O

NaNO3

I(NO3)

NaNO3 + I(NO3) = Na[I(NO3)2]

NaOH

HNO3

NaOH + HNO3 = Na[NO3] + H2O

Al(OH)3

H3PO4

Al(OH)3 + H3PO4 = Al[PO4] + 6H2O

2Al(OH)3 + 3H3PO4 = Al2[HPO4]3 + 6H2O

Al(OH)3 + 3H3PO4 = Al[H2PO4]3 +3H2O

3Al(OH)3 + 2H3PO4 = (AlOH)3[PO4]2 + 6H2O

3Al(OH)3 + H3PO4 = {Al(OH)2}3[PO4] + 3H2O

NaOH + Ba(OH)2

H3PO4

NaOH + Ba(OH)2 + H3PO4 = (NaBa)[PO4] + 3H2O

Al(OH)3

H2SO4+ HNO3

Al(OH)3 + H2SO4 + HNO3 = Al[(SO4)NO3] + H2O

В составе солей можно выделить катионную и анионную составляющие, яв­ля­ю­щи­е­ся производными исходных основных и кислотных соединений и име­ю­щих преи­му­щественно ионный характер химической связи. Вследствие этого в расплавах и раст­во­рах соли подвергаются процессу электролитической дис­со­ци­ации, приводящей к образованию катионов и анионов.

В зависимости от природы катиона и аниона соли классифицируются:

  • соли со сложными катионами на основе двух разных ионов металла или иона ам­мо­­ния и металла ({(KAl)[SO4]2, {(NH4)2Fe}[SO4]2) называются двой­ны­ми солями, а соли со сложными ани­о­нами (Ca[(ClO)Cl], Fe[(SO4)NO3]) – смешанными со­лями:

  • в зависимости от того анионы каких кислот входят в состав соли выделяют: соли ок­сокислот и бескислородных кислот (Na2SO4 и Na2S), а также соли различных за­мещенных оксокислот (Na2S2O8, Na2SO3S, NaSO3Cl и т.д.):

  • cоли, в состав катионов которых входят гидроксидные группировки (Al(OH)[SO4], {Al(OH)}2[SO4], Al(OH)2Cl) и способные проявлять основные свойства за счет об­ра­зования OH--ионов в резуль­тате процесса электролити­чес­кой диссоциации ка­ти­о­на – например:

Al(OH)SO4Al(OH)2+ + SO42-

Al(OH)2+  Al3+ + OH-

назы­ва­ются ос­новными. Такие соли могут быть рассмотрены как продукты час­тич­ного за­меще­ния гидроксидных групп в основных гидроксидах на груп­пи­ров­ки, яв­ля­ю­щиеся кислотными остатками соответствующих оксо- или бескис­ло­родных кис­лот:

  • со­ли, анионы которых содержат атомы водорода ((NH4)[HSO4], NaHS) и спо­соб­ны про­яв­лять кислотные свойства за счет образования ионов гидрок­со­ния при элек­т­ро­ли­ти­чес­кой диссоциации аниона – например:

NaHS Na+ + HS-, HS-  H+ + S2-

называются кис­лы­ми. Такие соли рассматривают как продукты час­тич­но­го замещения водорода в кислотах на катионы металла или ам­мо­ния:

  • соли, являющиеся продуктами полного замещения гидроксидных групп на кис­лот­ные остатки или атомов водорода на катионы металла (аммония), называются средними.

Некоторые соли при кристаллизации из водных растворов образуют крис­тал­­ли­чес­кие ре­шет­ки, содер­жа­щие молекулы воды – например: CuSO45H2O, Na2SO410H2O. Та­кие соли называются кристаллогидратам.

Как видно из табл. 1.5, кислые и основные соли образуются в ре­ак­циях ней­трализации при раз­личных соотношениях многосновных кислот и мно­гокислот­ных оснований и легко пе­ре­ходят как друг в друга, так и в средние соли:

Al(H2PO4)3 + Al(OH)3 = Al2(HPO4)3 + 3H2O

Al2(HPO4)3 + Al(OH)3 = 3AlPO4 + 3H2O

2AlPO4 + Al(OH)3 = (AlOH)3(PO4)2

(AlOH)3(PO4)2 + 3Al(OH)3 = 2{Al(OH)2}3PO4

{Al(OH)2}3PO4 + H3PO4 = (AlOH)3(PO4)2 + 3H2O

(AlOH)3(PO4)2 + H3PO4 = 3AlPO4 + 3H2O

2AlPO4 + H3PO4 = Al2(HPO4)3

Al2(HPO4)3 + H3PO4 = 2Al(H2PO4)3

Систематические названия средних солей бескислородных солей образуют по об­щим правилам для бинарных соединений: Na2S сульфид натрия, FeCl3 хло­рид железа (III) или трихлорид железа, Cu(CN)2 цианид меди (II), NH4CNO цианат аммония, AgCNS тиоцианат серебра. Систематические названия солей ок­сокислот их производ­ных образуются по правилам номенклатуры для ком­п­лексных соединений, которые будут рассмотрены далее. В тоже время, как и для кислот, в хи­мической практике для солей ок­со­кислот широко используют тра­ди­ционные на­з­вания.

Традиционные названия солей состоят из названий анионов и катионов. На­з­ва­ние анионов средних солей распространенных оксокислот строится из кор­ней русских или латинских (Табл. 1.1.) названий кислотообразующих элементов с со­ответ­ству­ю­щи­ми окончаниями и приставками в зависимости от их степени окисления (Табл. 1.6, 1.7) и через дефис групповым словом –ион. Для р-эле­мен­тов III-VI группы в высшей степени окисления в названии анионов ис­поль­зуют окончание –ат, в более низкой степени (N-2) – суффикс –ит и для N+ и P+ - пристаку гипо- и окончание –ит.

Для га­ло­генов в степени окисления +7 в названии анионов используют прис­тав­ку пер- и окон­чание –ат; для степеней окисления: +5 – окончание ат, +3 – окон­­чание –ит и для наиболее низкой +1 – приставку гипо- и окончание –ит.

Различные приставки: мета-, орто-, ди-, три- и т.д., используемые в названии ок­со­кис­лот для указания их формы, сохраняются и в названиях анионов.

Для оксоанионов образованных d-элементами в основном используются сис­те­ма­ти­ческие названия и только для ограниченного круга анионов (Табл. I-5.) в хими­чес­кой практике применяют традиционные названия.

В целом традиционное название средних солей оксокислот строится из на­зва­ния аниона (групповое слово –ион опускается) и русского названия катиона в роди­тель­ном падеже с указанием римскими цифрами в круглых скобках его степени окисления (если она может быть переменной): Fe2(S2O7) дисульфат железа (III), Na3PO4 орто­фос­фат натрия, Ba5(IO6) ортопериодат бария, NiSeO3 селенит никеля (II), NaPH2O2 ги­по­фос­фит натрия, PbPbO3 метаплюмбат свинца (II), KMnO4 перманганат калия.

­Таблица 1.6. Традиционные названия оксоанионов p-элементов III-VI групп.

N

Эz+

Приставка/окончание

Анион, название-ион

Высшая степень окисления N

VI

S6+

/-ат

SO42- сульфат-, S2O72- дисульфат-

Se6+

SeO42- селенат-

Te6+

TeO42- метателлурат-, TeO66- ортотеллурат-

V

N5+

NO3- нитрат-

P5+

PO43- ортофосфат-, PO3- метафосфат-

As5+

AsO43- ортоарсенат-, AsO3- метаарсенат-

Sb5+

SbO43- ортоантимонат-

Bi5+

BiO3- висмутат-

IV

C4+

CO32- карбонат-

Si4+

SiO32- силикат-

Ge4+

GeO32- германат-

Sn4+

SnO32- станнат-

Pb4+

PbO44- ортоплюмбат-, PbO32- метаплюмбат-

III

B3+

BO33- ортоборат-, BO2- метаборат-, B2O74- диборат-

Al3+

AlO2- метаалюминат-

Степень окисления N-2

VI

S4+

/-ит

SO32- сульфит-, S2O52- дисульфит-

Se4+

SeO32- селенит-

Te4+

TeO32- теллурит-

V

N3+

NO2- нитрит-

P3+

PHO32- фосфит- (фосфонат-)

As3+

AsO33- ортоарсенит-, AsO2- метаарсенит-

Sb3+

SbO33- ортоантимонит-, SbO2- метаантимонит-

Степень окисления N-4

V

N+

Гипо-/-ит

N2O22- гипонитрит-

P+

PH2O2- гипофосфит- (фосфинат-)

Таблица 1.7. Традиционные названия оксоанионов p-элементов VII группы.

Приставка/окончание

Анион, название-ион

Высшая степень окисления +7

Пер-/ат-

ClO4- перхлорат-, BrO4- пербромат-, IO65- ортопериодат-,

IO4- метапериодат

Степень окисления +5

-/ат-

ClO3- хлорат-, BrO3- бромат-, IO3- иодат-

Степень окисления +3

-/ит-

ClO2- хлорит-, BrO2- бромит-, IO2- иодит-

Степень окисления +1

Гипо-/ит-

ClO- гипохлорит-, BrO- гипобромит-, IO- гипоиодит-

Таблица 1.8. Традиционные названия оксоанионов d-элементов.

Группа

Элемент

Анион, название-ион

III

Sc3+

ScO2- скандиат-

IV

Ti4+, Zr4+, Hf4+

TiO44- ортотитанат-, TiO32- метатитанат-,

ZrO44- ортоцирконатат-, ZrO32- мецирконат-,

HfO44- ортогафниат-, HfO32- мегафниат-

V

V5+, Nb5+, Ta5+

VO3- ванадат-, NbO3- ниобат-, TaO3- танталат-

VI

Cr6+, Mo6+, W6+

CrO42- хромат-, Cr2O72- дихромат-, MoO42- молибдат-, WO42- вольфрамат-

Cr3+

CrO2- хромит-

VII

Mn+7, Tc7+, Re7+

MnO4- перманганат-, TcO4- пертехнеат-, ReO4- перренат-

Mn6+

MnO42- манганат-

Mn4+

MnO44- ортоманганит-, MnO32- метаманганит-

VIII

Fe6+, Ru6+

FeO42- феррат-, RuO42- рутенат-

Fe3+

FeO2- феррит-

I

Сu3+

СuO2- купрат-

II

Zn2+

ZnO22- цинкат-

При традиционном названии двойных и смешанных солей, входящие в их сос­тав ка­тионы и анионы последовательно перечисляются: KAl(SO4)2 сульфат алюминия-калия, Сa(ClO)Cl хло­рид-гипохлорит кальция.

Тривиальные назва­ния солей, исполь­зу­емые в тех­нической литературе, при­ве­дены в приложении 2.

Традиционные названия замещенных оксокислот содержат специальные прис­тав­ки, указывающие природу замещающей группировки: пероксо- для солей пероксо­кислот (NaSO3(O2) пероксосульфат натрия, BaS2O6(O2) перок­со­ди­сульфат бария); тио- для солей тиокислот (K3PO3S тиофосфат калия, BaSO3S тиосульфат бария, Na3PO2S2 дитиофосфат натрия, Na3PS4 тетратиофосфат нат­рия); галогено-, амидо-, имидо-, селено- и т.д. для соответствующих солей га­ло­ген­заме­щен­ных, амидозамещенных, имидозамещенных, селенозамещенных кис­лот: ZnSeO2F2 дифтороселенат цинка, Na2PO3(NH2) амидофосфат натрия, Na4P2O6(NH) имидодифосфат натрия, Na3PO3Se селенофосфат натрия. Ис­тори­чес­ки в названии солей замещенной серной кислоты (как и для самих кислот) после приставки используют групповое название –сульфо­нат: KSO3Cl хлор­суль­фонат калия, Ba(SO3F)2 фторсульфонат бария, NaSO3(NH2) ами­до­сульфонат натрия.

В традиционных названиях солей политионовых кислот используют груп­по­вое на­з­­вание -тионат c указанием числовыми приставками количества атомов се­ры: Na2S2O6 дитионат натрия, (NH4)2S4O6 тетратионат аммония.

Кислые соли – традиционные названия кислых солей образуются из на­зва­ний со­от­ветствующих средних солей с добавлением к названию аниона прис­тав­ки гидро- и числительного ди-, три-, тетра- и т.д., указывающего число незамещенных атомов водорода в кислотном остатке: KHSO3 гидросульфит калия, Fe(H2P2O7) дигидро­ди­фос­­фат железа (II), NaH4IO6 тетрагидропериодат натрия, Ca(HS)2 гидросульфид каль­ция. Следует отметить, что, несмотря на на­ли­чие в составе солей фосфористой H2PHO3 и фосфорноватистой HPH2O2 кис­лот ато­мов водо­ро­да – Na2PHO3, NaPH2O2, данные со­ли являются средними (фос­фит и гипофосфит натрия), поскольку остав­ши­е­ся атомы во­дорода не за­ме­щаются на ка­ти­о­ны металла или аммония.

Основные соли – традиционные названия основных солей также образуют из наз­ва­ний средних солей с добавлением к названию аниона приставки гидроксо- и чис­ли­тель­ного ди-, три- и т.д., указывающего число незаме­щен­ных гидроксидных груп­пи­ро­вок в соответствующем основном гидроксиде: (FeOH)NO3 гидроксонитрат железа (II), {Al(OH)2}3AsO4 дигидроксоарсенат алюминия, (BaOH)Cl гидроксохлорид бария.

Основные соли, содержащие две незамещенные гидроксидные группировки могут подвергаться (подобно мнокислотным основным гидроксидам) процессу дегид­рата­ции с образованием солей, содержащих оксокатионы:

Такие соли рекомендуется называть по типу соединений, содержащих ок­сид­ные O2—ионы – например: SbOCl хлорид-оксид сурьмы, BiO(NO3) нитрат-оксид висмута, UO2SO4 сульфат-диоксид урана. Од­на­­ко традиционно такие соедине­ния часто рас­смат­ри­вают как соли, содержащие ок­со­катионы металлов, кото­рые называют добав­ляя окончание –ил к русскому или латин­с­кому (Табл. I-1.) названию металла: SbO+ ан­ти­монил, BiO+ висмутил, CrO+ хромил, UO22+ ура­нил. Вследствие этого в хи­ми­чес­кой практике такие соли часто называют по ти­пу средних солей, используя соот­вет­ст­ву­ющие названия оксокатионов: SbOCl хлорид антимонила, BiO(NO3) нитрат висму­ти­ла, UO2SO4 сульфат уранила.

Кристаллогидраты солей – названия кристаллогидратов солей состоят из груп­по­во­го слова гидрат с приставкой ди, три, тетра и т.д., указывающей чис­ло молекул во­ды в составе соли, и традиционного или систематического названия соли: Pb(BrO3)2H2O гидрат бромата свинца (II), Mn(H2PO4)22H2O ди­гид­рат дигидрофосфа­та марганца (II), Na2CO310H2O декагидрат карбоната нат­рия.

Упражнения:

  1. Приведите традиционные названия средних оксосолей: FeSO4, Fe2(S2O7)3, CoSO3, K2TeO4, Na6TeO6, Hg2(NO3)2, CsNO2, Cu3(PO4)2, Mg2P4O7, Sr(PO3)2, CaPHO3, LiPH2O2, K2CO3, BaGeO3, PbPbO3 (Pb2O3), Pb2PbO4 (Pb3O4), NaBO2, Na2B4O7, K2ZnO2, Na2CrO4, K2Cr2O7, Fe2FeO4 (Fe3O4), KMnO4, K2MnO4, LiClO4, NaClO3, KClO2, KClO.

  2. Приведите традиционные названия солей замещенных оксокислот: K2S2O8, Na2S2O3, Mg(SO3Cl)2, K2SeO2F2, K2SO3Se, Na3PS4.

  3. Приведите молекулярные и графические формулы солей: пербро­мат калия, ор­топериодат натрия, метапериодат цезия, иодат натрия, хлорит кальция, ги­по­бромит магния, берилат натрия, ортодифосфат железа(II), ди­хромат ам­мо­ния, метаплюмбат свинца(II), ортоферрит железа(II), метаар­се­нит цинка, фтор­сульфонат натрия, тритиокарбонат бария, тиоор­то­фос­фат ка­лия.

  4. Приведите традиционные названия кислых и основных оксосолей: Na2H2P2O7, NaH2PO4, Na2HPO4, Ca(HSO3)2, Na2H3IO6, [Al(OH)2]SO4, Fe(OH)NO2, (CuOH)2CO3.

  5. Приведите молекулярные и графические формулы кислых и основных со­лей: дигидроарсенат хрома(III), гидросульфат железа(III), нитрит гидроксо­а­лю­миния, фосфит гидроксомагния.

  6. Приведите традиционные названия и графические формулы солей, содер­жа­щих ок­сокатионы: UO2(NO3)2, (BiO)SO4, SbOClO4.

  7. Приведите традиционные названия и графические формулы смешанных и двой­ных солей: KAl(SO4)2, Ca(ClO)Cl.

  8. Приведите традиционные названия кристаллогидратов: CuSO45H2O, Na2B4O710H2O, (UO2)3(AsO4)212H2O.

  9. Приведите систематические названия и графические формулы солей бескис­ло­род­ных кислот: Fe(HS)2, Mg(OH)CN, [Al(OH)2]2Se, AsOCl.

  10. Напишите уравнений реакций образования средних, кислых и основных со­лей в результате взаиодействия: гидроксида магния и угольной кислоты, гид­роксида алю­миния и ортофосфорной кислоты, гидроксида железа (III) и ди­­серной кислоты.