Генетическая связь между основными классами неорганических соединений

Между представителями различных классов неорганических соединений существует генетическая связь. Так, из простых веществ в результате реакций соединения можно получить сложные вещества.

Например:

S + O₂ = SO₂

2Al + 3J₂ = 2AlJ₃.

Из сложных веществ в результате реакций разложения можно получить простые и другие сложные вещества.

Например:

2HgO 2Hg + O₂

CaCO₃ CaO + CO₂

Соединения одного класса неорганических соединений в результате химических реакций превращаются в соединения другого класса.

Например, при сжигании металла магния образуется основной оксид MgO, который при взаимодействии с водой образует гидроксид Mg(OH)₂ :

2Mg + O₂ 2MgO

MgO + H₂O = Mg(OH)₂.

Исходя из гидроксида, при неполной нейтрализации можно получить основную соль.

Mg(OH)₂ + HCl → MgOHCl + H₂O.

При дальнейшем добавлении щелочи произойдет полная нейтрализация и основная соль превратится в среднюю соль.

MgOHCl + HCl → MgCl₂ + H₂O.

Указанная последовательность превращений может быть представлена следующей схемой:

Mg → MgO → Mg(OH)₂ → MgCl₂.

При сжигании неметалла фосфора получается кислотный оксид P₂O₅, растворяя который в воде можно получить ортофосфорную кислоту H₃PO₄. Из кислоты можно получить соль этой кислоты, которую можно превратить в какую- либо другую соль:

P → P₂O₅ → H₃PO₄ → K₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂.

Таким образом, зная генетическую связь между представителями различных классов неорганических соединений, можно превращать одни вещества в другие. Схема генетической связи между основными классами неорганических соединений представлена на рис. 2.6.

Типичный металл,

например, Ca

Типичный неметалл,

например, S

Соль бескислородной кислоты,CaS

+ O₂ + O₂

Соль

кислород-содержащей кислоты

CaSO₃

Основной оксид, СаО

Кислотный оксид, SO₂

+ H₂O + H₂O

+Н₂О +Н₂О

Основание

Ca(OH)₂

Кислота кислородсодержащая, H₂SO₃

Рис. 2.6. Генетическая связь между основными классами неорганических соединений

2.2.6. Другие классы неорганических соединений

Многие химические соединения выходят за рамки принятой классификации неорганических веществ, т.е деления на оксиды, кислоты, основания и соли. Среди них наиболее распространенным типом являются бинарные химические соединения.

Бинарными называют соединения, состоящие из атомов двух разных элементов, вне зависимости от числа атомов каждого из них. Например, бинарными соединениями являются уже знакомые нам оксиды N₂O, NO, NO₂, SO₂, SO₃, CaO или соли бескислородных кислот KBr, Na₂S и др. Такие бинарные соединения можно причислить к основным классам неорганических веществ – оксидам и солям. Большинство же других бинарных соединений относят к не основным классам.

Бинарные соединения чрезвычайно разнообразны по составу, структуре и свойствам, что затрудняет их систематику. Такие соединения могут состоять из металла и неметалла (BaO, Na₂S, Mg₃N₂, CaC₂, Fe₃Si), могут быть образованы двумя неметаллами (OF₂, SiH₄, PCl₅) или двумя металлами AuCu₃ (интерметаллические соединения). Среди бинарных соединений встречаются соединения как постоянного, так и переменного состава. Истинно постоянным составом обладают лишь бинарные соединения с молекулярной структурой, а соединения с координационной структурой всегда характеризуются переменностью состава. Среди бинарных соединений существуют солеобразные и металлоподобные, летучие и тугоплавкие и т.п.

Основной фундаментальной характеристикой любого химического соединения, в том числе и бинарного, является тип химической связи. По этому признаку все бинарные соединения подразделяют на три типа: преимущественно ионные (солеобразные), ковалентные и металлоподобные.

Классификация и номенклатура бинарных соединений общеприняты.

В формулах металлы всегда предшествуют неметаллам.

Называют бинарные соединения по виду более электроотрицательного элемента с окончанием на «ид», например: TiC – карбид титана, SF₆ – фторид серы (VI) и т.п.

Так формируются названия таких неосновных классов бинарных соединений, как гидриды, оксиды, галогениды (фториды, хлориды, бромиды, иодиды), халькогениды (сульфиды, селениды, теллуриды), пниктогениды (нитриды, фосфиды, арсениды, антимониды (или стибиды), висмутиды), карбиды, силициды, германиды, бориды.

Таким образом, при построении полного названия бинарного соединения название катиона (элемента с меньшей электро-отрицательностью) оставляют без изменения; в некоторых случаях к нему добавляют указание на степень окисления. Название аниона (более электроотрицательного иона) должно содержать суффикс «ид», который добавляют к корню соответствующего названия химического элемента.

Такая классификация предполагает, что в роли анионообразователя выступает неметалл. Поэтому она не может включать бинарные интерметаллические соединения. В соответствии с правилами IUPAC в систематических названиях интерметаллических соединений не следует употреблять окончание «ид».

Например, AuCu₃ рекомендуется называть тримедь-золото.

Бинарные соединения, содержащие водород

Водород, как известно, занимает в периодической системе особое место. Он может иметь в соединениях степень окисления +1 и –1. С менее электроотрицательными элементами он выступает в роли анионообразователя (CaH₂), а с более электроотрицательными является катионообразователем (NH₃). C учетом общих правил номенклатуры бинарных соединений, к гидридам относятся только соединения водорода, в которых он имеет отрицательную степень окисления, т.е., прежде всего, в его соединениях с металлами. При близких значениях электроотрицательностей положительная или отрицательная поляризация водорода в соединении определяется поведением вещества в реакции гидролиза.

Например, гидролиз SiH₄ протекает по уравнению:

SiH₄ + 3H₂O = H₂SiO₃ + 4H₂.

Выделение свободного водорода указывает на наличие в соединении SiH₄ гидридного водорода. Таким образом, это соединение является гидридом кремния, а не силицидом водорода.

Для водородных соединений галогенов используют следующие названия: фтороводород, хлороводород, бромоводород, иодоводород. Названия типа хлороводородная кислота относят к водным растворам галогеноводородов.

В табл. 2.3 приведены примеры названий для отдельных бинарных соединений и их групп:

Таблица 2.3