Состав и классификация веществ

Чтобы определить класс неорганического вещества, достаточно внимательно разобрать его химическую формулу: найти состав, проверить наличие кислорода, водорода, металла и кислотного остатка. Главная цель — отличить простые и сложные вещества, а среди сложных распознать оксиды, кислоты, основания и соли.

1. Что показывает химическая формула

Химическая формула показывает, какие химические элементы входят в состав вещества и сколько атомов каждого элемента содержится в его частице или формульной единице. Число атомов определяют по индексам в химической формуле. Если индекс не записан, он равен единице. Например, в \(\mathrm{H_2SO_4}\) два атома водорода, один атом серы и четыре атома кислорода.

Сначала нужно установить, простое вещество перед нами или сложное. Простое вещество состоит из атомов одного химического элемента: \(\mathrm{O_2}\), \(\mathrm{Fe}\), \(\mathrm{S_8}\). Сложное вещество содержит атомы двух и более элементов: \(\mathrm{H_2O}\), \(\mathrm{NaCl}\), \(\mathrm{CaCO_3}\). Подробное различие разобрано на странице «Простые и сложные вещества».

2. Простые вещества и основные классы сложных веществ

Если в формуле записан только один символ химического элемента, вещество простое: \(\mathrm{Cu}\), \(\mathrm{Al}\), \(\mathrm{Cl_2}\). Индекс у одного элемента не меняет класс вещества: и \(\mathrm{O_2}\), и \(\mathrm{O_3}\) — простые вещества, состоящие только из кислорода.

Если элементов два или больше, применяют следующий алгоритм.

1. Посчитайте, сколько разных химических элементов входит в формулу.
2. Если элемент только один, определите простое вещество.
3. Если элементов несколько и один из них кислород, проверьте, является ли кислород последним элементом формулы и нет ли в составе группы \(\mathrm{OH}\).
4. Если формула начинается с водорода и не относится к воде, проверьте признаки кислоты.
5. Если формула содержит металл и группу \(\mathrm{OH}\), проверьте признаки основания.
6. Если формула содержит металл и кислотный остаток, но не группу \(\mathrm{OH}\), определите соль.

3. Как отличить оксид, кислоту, основание и соль

Классификация неорганических веществ опирается прежде всего на состав, а не на внешний вид или агрегатное состояние. Газ \(\mathrm{CO_2}\) является оксидом, твёрдый \(\mathrm{CuO}\) тоже оксид, а раствор \(\mathrm{HCl}\) содержит кислоту.

Оксиды. В формуле оксида ровно два разных элемента, один из которых кислород: \(\mathrm{SO_2}\), \(\mathrm{Na_2O}\). Важно не принимать за оксид вещество, в котором есть три элемента, например \(\mathrm{H_2SO_4}\) или \(\mathrm{Ca(OH)_2}\).

Кислоты. В школьных заданиях формула кислоты чаще всего начинается с H: \(\mathrm{HNO_3}\), \(\mathrm{H_2CO_3}\). Вода \(\mathrm{H_2O}\) не является кислотой: это оксид водорода. Для уточнения состава и названий можно обратиться к страницам «Состав вещества по химической формуле» и «Названия неорганических веществ».

Основания. Их характерный фрагмент — гидроксогруппа \(\mathrm{OH}\), связанная с металлом: \(\mathrm{KOH}\), \(\mathrm{Ba(OH)_2}\). Скобки показывают, что индекс относится ко всей группе: в \(\mathrm{Al(OH)_3}\) три группы \(\mathrm{OH}\). Формулы оснований подробно рассматриваются на странице «Формула основания», а амфотерные гидроксиды — на странице «Формула амфотерного гидроксида».

Соли. В формуле соли обычно сначала записан металл, затем кислотный остаток: \(\mathrm{Na_2SO_4}\), \(\mathrm{AlCl_3}\), \(\mathrm{K_3PO_4}\). Кислотный остаток может быть простым, например \(\mathrm{Cl^-}\), или сложным, например \(\mathrm{SO_4^{2-}}\) и \(\mathrm{CO_3^{2-}}\). Формула соли не содержит начального водорода как у кислоты и не содержит гидроксогруппу \(\mathrm{OH}\) как обязательную часть основания. См. также страницу «Формула соли».

4. Разобранный пример: выбор формул солей

Задание: из перечня \(\mathrm{HCl}\), \(\mathrm{Na_2O}\), \(\mathrm{CaCO_3}\), \(\mathrm{Al(OH)_3}\), \(\mathrm{KNO_3}\), \(\mathrm{O_2}\) выберите формулы солей.

5. Частые ошибки и быстрый контроль

• В формуле указаны два или более разных элемента?
• Есть ли кислород и только один другой элемент? Тогда это оксид.
• Есть ли начало H и кислотный остаток? Тогда это кислота.
• Есть ли металл и группа \(\mathrm{OH}\)? Тогда это основание.
• Есть ли металл и кислотный остаток без \(\mathrm{OH}\)? Тогда это соль.