Классификация неорганических соединений
Неорганические соединения классифицируют прежде всего по составу и химическим свойствам. К основным классам относятся оксиды, гидроксиды, кислоты и соли; знание их признаков помогает составлять формулы, называть вещества и предсказывать продукты реакций.
Как классифицируют неорганические вещества
Вещество относят к определённому классу по качественному и количественному составу. Сначала определяют, какие химические элементы входят в формулу, затем выясняют, есть ли в составе кислород, водород, гидроксогруппы \(\mathrm{OH}\) или кислотный остаток.
| Класс | Общий признак состава | Пример |
|---|---|---|
| Оксиды | Два элемента, один из них — кислород | \(\mathrm{CaO}\), \(\mathrm{SO_3}\) |
| Гидроксиды | Атом металла и одна или несколько групп \(\mathrm{OH}\) | \(\mathrm{NaOH}\), \(\mathrm{Cu(OH)_2}\) |
| Кислоты | Атомы водорода и кислотный остаток | \(\mathrm{HCl}\), \(\mathrm{H_2SO_4}\) |
| Соли | Атомы металла и кислотный остаток | \(\mathrm{NaCl}\), \(\mathrm{CaCO_3}\) |
Это сложные вещества, состоящие из атомов двух или более химических элементов и не относящиеся к органическим соединениям. В школьной классификации главными классами являются оксиды, гидроксиды, кислоты и соли.
1) Если в формуле только два элемента, один из которых кислород, это оксид. 2) Если есть группа \(\mathrm{OH}\), проверьте, связана ли она с металлом: тогда это гидроксид. 3) Если формула начинается с водорода и не является водой, это обычно кислота. 4) Если в составе есть металл и кислотный остаток без \(\mathrm{OH}\), это соль.
Оксиды и гидроксиды
Оксиды — сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород со степенью окисления \(-2\). Общая запись формулы оксида: \(\mathrm{E_xO_y}\). Оксиды делятся на основные, кислотные, амфотерные и несолеобразующие.
Основные оксиды обычно образованы металлами и реагируют с кислотами с образованием соли и воды: \(\mathrm{CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O}\). Кислотные оксиды чаще образованы неметаллами и реагируют с основаниями: \(\mathrm{CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O}\). Амфотерные оксиды проявляют и основные, и кислотные свойства, например \(\mathrm{Al_2O_3}\) и \(\mathrm{ZnO}\).
Гидроксиды содержат катион металла и одну или несколько гидроксогрупп \(\mathrm{OH^-}\). Растворимые гидроксиды называют щелочами. Например, \(\mathrm{NaOH}\) и \(\mathrm{Ba(OH)_2}\) — щёлочи, а \(\mathrm{Cu(OH)_2}\) — нерастворимое основание.
Число групп \(\mathrm{OH}\) равно степени окисления металла: для металла \(\mathrm{M^{2+}}\) формула гидроксида — \(\mathrm{M(OH)_2}\), для \(\mathrm{M^{3+}}\) — \(\mathrm{M(OH)_3}\). Скобки нужны, если групп \(\mathrm{OH}\) больше одной.
К какому классу относится вещество \(\mathrm{Al(OH)_3}\)?
Кислоты и соли
Кислоты — сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. Число атомов водорода в формуле связано с валентностью кислотного остатка. Например, в \(\mathrm{HCl}\) остаток хлора одновалентен, в \(\mathrm{H_2SO_4}\) остаток сульфата двухвалентен, а в \(\mathrm{H_3PO_4}\) остаток фосфата трёхвалентен.
Кислоты бывают бескислородными, например \(\mathrm{HCl}\) и \(\mathrm{H_2S}\), и кислородсодержащими, например \(\mathrm{H_2SO_4}\) и \(\mathrm{HNO_3}\). Их общие химические свойства: взаимодействие с активными металлами, основаниями, основными оксидами и некоторыми солями.
Соли состоят из катионов металла и анионов кислотного остатка. В нормальной соли все атомы водорода кислоты заменены атомами металла. Например, из серной кислоты образуются соли \(\mathrm{Na_2SO_4}\) и \(\mathrm{CaSO_4}\).
| Признак | Кислота | Соль |
|---|---|---|
| Положительная часть формулы | Водород \(\mathrm{H^+}\) | Металл или ион аммония \(\mathrm{NH_4^+}\) |
| Отрицательная часть | Кислотный остаток | Кислотный остаток |
| Пример | \(\mathrm{H_2CO_3}\) | \(\mathrm{Na_2CO_3}\) |
При взаимодействии кислоты и основания образуются соль и вода. Это реакция обмена: катионы и анионы как бы меняются партнёрами.
Связи между классами и разбор задания
Классы веществ связаны генетическими рядами. Металл может образовать основной оксид, затем гидроксид и соль; неметалл — кислотный оксид, кислоту и соли этой кислоты. Для определения формулы важно правильно использовать степени окисления и правила составления химических формул.
Определим класс вещества \(\mathrm{Fe_2O_3}\) и подберём реакцию с кислотой.
Не путайте оксид с гидроксидом: \(\mathrm{CuO}\) — оксид, а \(\mathrm{Cu(OH)_2}\) — гидроксид. Не называйте любую реакцию с участием основания нейтрализацией: нейтрализация обязательно включает кислоту и приводит к образованию воды. При составлении формул не ставьте индекс после одиночной группы \(\mathrm{OH}\) и не забывайте скобки в \(\mathrm{Al(OH)_3}\).
- Проверить, какие элементы входят в формулу.
- Найти кислород, группу \(\mathrm{OH}\), водород и кислотный остаток.
- Определить класс вещества по составу.
- Для реакции проверить тип свойств и расставить коэффициенты.
Проверь себя
Главное
- Основные классы неорганических соединений — оксиды, гидроксиды, кислоты и соли.
- Оксиды состоят из двух элементов, один из которых кислород; их свойства бывают основными, кислотными или амфотерными.
- Гидроксиды содержат группы \(\mathrm{OH}\); растворимые гидроксиды называют щелочами.
- Кислоты содержат водород и кислотный остаток, а соли — металл и кислотный остаток.
- Для распознавания вещества используйте состав формулы, а для реакций — взаимосвязи между классами и степени окисления.