§ 3. Классификация сложных веществ

Сложные вещества по своему составу подразделяются на бинарные соединения (соединения из атомов только двух элементов) и соединения, в составе которых содержатся атомы более двух элементов. Например, из ряда соединений, состав которых выражается формулами NaI, KNO₂, AlN, CaH₂, Na₂SO₃, к бинарным относятся: CaH₂, NaI, AlN

По своему составу и свойствам неорганические вещества классифицируют на оксиды, основания, кислоты и соли.

Оксиды – сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов кислорода и атомов какого – либо элемента (металла или неметалла).

Примеры оксидов: SO₃, CuO, H₂O, Fe₂O₃, CO_2.

Основания – сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов металла и одной или нескольких гидроксильных групп (-ОН).

Примеры оснований: КОН, Ca(OH)₂, Al(OH)₃, Fe(OH)₂

Кислоты – сложные вещества, молекулы которых содержат атомы водорода, способные замещаться атомами металла с образованием соли. Молекулы всех кислот построены однотипно: они состоят из атомов водорода и кислотных остатков. Кислотные остатки – это атомы или группы атомов, которые остаются после полного или частичного замещения водорода в молекуле кислоты. Например,

Соли – сложные вещества, молекулы которых всегда содержат атомы металла и атомы кислотного остатка. Соли можно рассматривать как продукт полного или частичного замещения атомов водорода в молекулах кислот атомами металлов, или гидроксильных групп в молекулах оснований на кислотные остатки.

Примеры солей: Ca(HCO₃)₂, Mg₃(PO₄)₂, FeCl₂, K₂CO₃, CuOHCl.

Номенклатуру и свойства каждого из этих классов соединений смотри в следующих параграфах (§ 4 - § 8).

ЗАДАНИЕ 3 (для самоконтроля)

1.Укажите, к какому классу химических соединений относится каждое из указанных веществ: а) сернистый газ – SO₂, едкий калий - КОН, магнитный железняк – Fe₃O₄; б) поваренная соль - NaCl, медный купарос – CuSO₄·5 H₂O, углекислый газ – СО₂; в) гашеная известь – Са(ОН)₂; триоксид серы – SO₃, калийная селитра – KNO₃.

2. В приведенных ниже формулах солей подчеркните кислотный остаток:

а) Ca₃(PO₄)₂, FeCl₃, K₂CO₃; б) CaHPO₄, CuSO₄, CuOHCl;

в) KMnO₄, FeCl₂, Ca(H₂PO₄)₂.

3. Укажите, какие из веществ, состав которых выражается ниже формулами: Cu(OH)₂, Al(OH)₃, FeOHCl, Zn(OH)₂, Ca(OH)₂, AlOHCl₂ относятся к основаниям, какие – к амфотерным гидроксидам?

§ 4. Бинарные соединения, их номенклатура.

ОКСИДЫ (КЛАССИФИКАЦИЯ)

Состав бинарного соединения можно выразить общей формулой Э'_mЭ''_n, где атом элемента (Э'') имеет отрицательную степень окисления. Названия бинарных соединений составляются из корня латинского названия электроотрицательного элемента (Э'') с окончанием ''ид'' и русского названия элемента Э' (Э' – элемент с положительной степенью окисления).

Если элемент (Э'), имеющий положительную степень окисления, может находиться в различных степенях окисления, то в скобках римскими цифрами указывается окислительное число (количественное выражение степени окисления).

Примеры бинарных соединений и их названия:

NaH – гидрид натрия, СаН₂ – гидрид кальция;

CaF₂ –фторид кальция, NaI – иодид натрия;

CrCl₃ – хлорид хрома (III), СаС₂ – карбид кальция;

Ca₃N₂ – нитрид кальция, SiC – карбид кремния (IV);

Al₄C₃ – карбид алюминия, BN – нитрид бора.

К бинарным соединениям относятся оксиды, в составе которых атомы кислорода имеют С.О., равную (-2): Al₂⁺³O₃^-2, Cr⁺⁶O₃^-2, C⁺⁴O₂^-2.

Названия оксидов составляют аналогично другим бинарным соединениям, например, СаО – оксид кальция, Al₂O₃ – оксид алюминия, СО₂ – оксид углерода (IV), CrO₃ – оксид хрома (VI).

При названии оксидов можно указывать греческими числительными (моно, ди, три, тетра) число атомов кислорода, приходящееся на один атом элемента в соединении, например,MnO – монооксид марганца, СО₂ – диоксид углерода, СrО₃ – триоксид хрома.

По химическим свойствам оксиды делятся на следующие типы:

Основные оксиды – соединения металлов (в низших степенях окисления) с кислородом. Им соответствуют гидроксиды, являющиеся основаниями. Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов взаимодействуют (растворяются) с водой с образованием оснований (растворимых в воде – щелочей). Например:Na₂O + H₂O = 2NaOH; CaO + H₂O = Ca(OH)_2.

Основные оксиды остальных металлов не растворяются в воде и соответствующие им гидроксиды (основания) получают из солей реакцией обмена со щёлочью. Названия основных гидроксидов определяется названием образующих их металлов:

Оксид	Соответствующий оксиду гидроксид
	Формула	Название
K2O	KOH	Гидроксид калия
ВаО	Ва(ОН)2	Гидроксид бария
Al2O3	Al(OH)3	Гидроксид алюминия
FeO	Fe(OH)2	Гидроксид железа (II)
Cr2O3	Cr(OH)3	Гидроксид хрома (III)

Кислотные оксиды (или ангидриды кислот)- это такие оксиды, которым соответствуют гидроксиды – кислоты. К ним относятся оксиды неметаллов (например, СО₂, SO₃, P₂O₂) и оксиды некоторых металлов в их высших степенях окисления (например, CrO₃, V₂O₅, Mn₂O₇).

Кислотные оксиды можно рассматривать как продукты дегидратации (отщепления воды) кислот (ангидриды). Например:

Кислота	Ангидрид кислоты
H2C^+4 O3	C^+4O2
H2S^+6O4	S^+6O3
HN^+5O3	N2^+5O5
H3P^+5O4	P2^+5O5

Таким образом, зная формулу кислотного оксида, можно легко вывести формулу соответствующей кислоты и наоборот, зная формулу кислоты, можно написать формулу соответствующего ангидрида.

Амфотерные оксиды – такие оксиды, которые в зависимости от условий проявляют и основные, и кислотные свойства, т.е. могут взаимодействовать как с кислотами, так и с основаниями. К ним относятся оксиды цинка - ZnO, алюминия – Al₂O₃, хрома (III) – Cr₂O₃, марганца (IV) – MnO₂ и др.

Оксиды основные, кислотные, амфотерные называются солеобразующими. Все они способны образовывать соли при взаимодействии с кислотами или основаниями. Есть небольшая группа оксидов, которые не способны образовывать соли. Они называются несолеобразующими, или индифферентными (NO, CO).

УПРАЖНЕНИЕ 3.

Какие из перечисленных оксидов относятся к основным? К кислотным? К амфотерным? P₂O₅, CaO, Na₂O, Mn₂O₇, Ni₂O₃, ZnO, Al₂O₃, SiO_2. Запишите формулы соответствующих им гидроксидов и укажите, какие из них являются основаниями, какие - кислотами, какие проявляют амфотерные свойства. Какие из перечисленных оксидов могут использоваться в качестве осушителей?

ОТВЕТ К основным оксидам относятся оксиды металлов при невысоких степенях окисления. Из приведенных оксидов основными являются: СаО, Na₂O, Ni₂O₃, FeO.

К кислотным относятся : P₂O₅, Mn₂O₇, SiO₂, т.к. P₂O₅ и SiO₂ – это оксиды неметаллов, а Mn₂O₇ – оксид марганца в высшей С.О. (+7). Оксиды ZnO и Al₂O₃ относятся к амфотерным.

Гидроксиды Са(ОН)₂, Fe(OH)₂, NaOH, Ni(OH)₂ – основания; гидроксиды Н₃РО₄, HMnO₄ и H₂SiO₃ – кислоты; Zn(OH)₂ и Al(OH)₃ – имеют амфотерный характер.

В качестве осушителей могут использоваться оксиды: Р₂О₅, СаО, Na₂O, т.к. они активно взаимодействуют с водой.

ЗАДАНИЕ 4 (для самоконтроля)

1. Какие основания соответствуют следующим оксидам: Ag₂O, MgO, Cu₂O, CrO?

2. Каким кислотам соответствуют следующие ангидриды: N₂O₅, Cl₂O₇, SO₂, CrO₃, SiO₂?

3. Какие оксиды соответствуют следующим гидроксидам: Cr(OH)₃, Zn(OH)₂, LiOH, Ba(OH)₂?

4. Какие из приведенных оксидов ZnO, FeO, Al₂O₃, CaO, P₂O₃, Cr₂O₃, Mn₂O₇ обладают амфотерными свойствами?

5. Какие из оксидов: Fe₂O₃, CaO, MgO, SO₃, P₂O₅, Na₂O, CO₂, MnO взаимодействуют с водой?

6. Какие оксиды соответствуют следующим кислотам: H₂SO₃, HNO₂, HPO₃, H₃PO₄, H₂CrO₄?

7. Какие из перечисленных оксидов могут использоваться в качестве осушителей: CaO, SiO₂, CuO, P₂O₅, Fe₂O₃?

8. Какие из перечисленных выше оксидов (п.7) могут быть использованы для осушки углекислого газа?

9. Каждому основанию соответствует основной оксид – оксид металла. Можно ли утверждать, что всякому оксиду металла соответствует основание? Почему?