10

Основные классы неорганических соединений степень окисления и составление химических формул

Состав химических соединений выражают химическими формулами, при составлении которых используется характеристика состояния элемента в соединении – степень окисления (с. о.).

Степень окисления – условный заряд атома в химическом соединении.

Степень окисления при необходимости указывают над символом элемента в формуле или римской цифрой в названии вещества.

Для расчета степеней окисления элементов используют следующие правила:

• степень окисления элемента в простом веществе равна нулю ;

• степень окисления кислорода в большинстве сложных веществ равна -2 ;

• степень окисления водорода и щелочных металлов в большинстве сложных веществ равна +1 ;

• алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю, в ионе – его заряду.

Пример. Рассчитайте степени окисления элементов в соединениях: а) NH₃; б) P₂O₅; в) NH₄NO₃.

Решение

а) С. о. водорода равна +1. С. о. азота рассчитываем, приравнивая алгебраическую сумму с. о. атомов, образующих данную молекулу, нулю. Сумма с.о. атома азота (x) и трех атомов водорода 3(+1)

x + 3(+1) = 0, откуда x = 3. .

б) С.о. кислорода равна 2. Аналогично предыдущему составляем выражение алгебраической суммы с.о. двух атомов фосфора (2х) и пяти атомов кислорода:

2х + 5(-2) = 0, откуда х = +5. .

в) Большинство элементов в соединениях проявляют несколько различных степеней окисления. Рассчитать степени окисления атомов азота в соединении NH₄NO₃ можно, разделив эту соль на ионы NH₄⁺ и NO₃^. Далее для каждого иона составляем выражение суммы степеней окисления, включая неизвестную степень окисления атома азота х, и приравниваем его заряду иона.

Для иона NH₄⁺:

х + 4 (+1) = +1, х = 3;

для иона NO₃^:

х + 3(2) = 1, х = +5.

Формула нитрата аммония с указанием с. о. азота: .

Классы неорганических соединений

Химические вещества могут быть простыми и сложными. Среди простых веществ выделяют металлы и неметаллы (см. далее). Граница между металлами и неметаллами размыта, выделенные элементы проявляют двойственность свойств.

(H)

Металлы Неметаллы

H

He

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

La^*

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

Ac^**

Ku

La^* – первый элемент семейства лантаноидов (14 лантаноидов),

Ас** – первый элемент семейства актиноидов (14 актиноидов).

Сложные неорганические соединения делят на три основных класса – оксиды, гидроксиды и соли.

Оксиды

Оксиды – соединения элементов с кислородом.

Если элементы проявляют переменную с.о., то образуют оксиды различного состава, что учитывают в названии оксида указанием с.о. элемента. Если элемент образует один оксид, то в названии оксида с.о. не указывают.

Например, Al₂O₃ – оксид алюминия (алюминий проявляет единственную с. о., равную +3); N₂O₃ – оксид азота (III) (азот проявляет различные с. о., в данном оксиде с. о. азота равна +3).

Оксиды делят на несолеобразующие и солеобразующие.

Несолеобразующие оксиды весьма немногочисленны – например CO, NO, N₂O.

Солеобразующие оксиды по химическим свойствам делят на три группы – основные, кислотные и амфотерные.

Основные оксиды образуют только типичные металлы в степени окисления +1, +2 (не всегда), +3 (редко).

Кислотные оксиды образуют неметаллы, а также металлы в высоких степенях окисления (+6, +7). Оксиды неметаллов ‑ SO₂, P₂O₅, оксиды металлов – , .

Амфотерные оксиды образуют металлы в степени окисления +3, +4, +5, иногда +2, а также элементы, расположенные вблизи условной диагонали, разделяющей металлы и неметаллы (As ‑ As₂O₃, Sb ‑ Sb₂O₃). Амфотерные оксиды некоторых металлов в степени окисления +2 –ZnO, PbO, SnO, BeO – полезно запомнить. Амфотерные оксиды сочетают свойства основных и кислотных оксидов.