Основные классы и номенклатура неорганических соединений
По функциональным признакам неорганические соединения подразделяются на классы в зависимости от характерных свойств, проявляемых ими в химических реакциях. Существует четыре класса неорганических соединений: оксиды, основания, кислоты и соли.6
Оксиды – это соединения элементов с кислородом, в которых кислород проявляет степень окисления .7 По химическим свойствам оксиды подразделяют на несолеобразующие (безразличные) и солеобразующие. Последние в свою очередь делят на основные, кислотные и амфотерные.
Основныминазываются оксиды,которые образуют соли при взаимодействии с кислотами или кислотными оксидами :
,
.
Кислотными оксидаминазываются оксиды, образующие соли при взаимодействии с основаниями или основными оксидами:
,
.
Присоединяя прямо или косвенно воду, кислотные оксиды образуют кислоты:
,
.
Поскольку кислотные оксиды могут быть получены и обратным путём – за счёт выделения воды из кислот, то их также называют ангидридами кислот.
Амфотерными называются оксиды,которые образуют соли при взаимодействии как с кислотами, так и с основаниями. К амфотерным оксидам относятся, например, и т.д.:
Несолеобразующие оксиды(их немного) не взаимодействуют ни с кислотами, ни с основаниями. К ним относятся: – оксид азота 8, – оксид азота , – оксид углерода и др.
Структурные формулы оксидов и других соединений играют важную роль в понимании структурных и химических свойств соединений, поэтому необходимо научиться правильно составлять их. При изображении графических формул следует пользоваться понятием «валентность» или «степень окисления», причём каждой «единице» валентности или степени окисления соответствует валентный штрих: , , . Это означает, что речь идёт о кремнии , магнии , азоте .
Другой принцип построения графических формул заключается в том, что в большинстве молекул оксидов атомы элементов, если их больше одного, соединяются через кислород:
Кислоты –это сложные вещества,содержащие атомы водорода, которые могут замещаться атомами металла. Общая формула кислот:
,
где – кислотный остаток (от английского слова - кислота); – число атомов водорода, равное валентности кислотного остатка.
Примеры кислот:
Классификацию кислот производят:
а) по основности, т.е. по числу атомов водорода, которые в молекуле кислоты могут замещаться атомами металла.
По основности кислоты делятся на:
-одноосновные ( и др.);
- двухосновные ( и др.) и т.д.
Кислоты, молекулы которых содержат два и более атомов водорода, называются многоосновными;
б) по содержанию атомов кислорода в молекуле кислоты делятся на:
- бескислородные ( и др.);
- кислородсодержащие ( и др.).
Таблица 1.1 – Основные классы неорганических веществ
Кислородсодержащие кислоты называются оксокислотами.Они являются гидратами кислотных оксидов, т.е. продуктами соединения кислотных оксидов с водой.
Например:
Графические формулы молекул кислот строят следующим образом. Если в эмпирической формуле кислоты в кислотном остатке содержится два центральных атома, то они соединяются через кислород: Атомы водорода присоединяются к центральному атому через кислород, а остающиеся атомы присоединяются к центральному атому двумя валентными штрихами. Если центральных атомов два, то атомы водорода и кислорода делятся между ними поровну:
Основания–это сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов металла и одной или нескольких гидроксильных групп . Общая формула оснований , где - число гидроксильных групп, равное валентности металла.
Примеры оснований: .
Классификацию оснований проводят:
а) по числу гидроксильных групп в молекуле. Количество гидроксильных групп в молекуле основания зависит от валентности металла и определяет кислотность основания.По этому признаку основания делятся на однокислотные ( и др.), двукислотные ( и др.) и т.д.
Двух- и трёхкислотные основания называются многокислотными;
б) по растворимости в воде основания делятся на:
- растворимые ( );
- нерастворимые ( и др.). Растворимые в воде основания называются щелочами.
Среди оснований выделяют такжеамфотерные гидроксиды -сложные вещества, которые имеют свойства кислот и свойства оснований.
Примеры амфотерных гидроксидов:
Для удобства амфотерным гидроксидам можно придать форму либо кислоты, либо основания, например, и и
. Традиционно их называют и как кислоты, и как основания: гидроксид оксоалюминия или метаалюминиевая кислота; или - тригидроксид алюминия или ортоалюминиевая кислота. Графическое изображение амфотерных гидроксидов строятся по аналогии с основными гидроксидами и кислотами:
Соли– это сложные вещества, которые являются продуктами замещения атомов водорода в молекулах кислот атомами металла или продуктами замещения гидроксильных групп в молекулах оснований кислотными остатками.
Например:
;
.
Состав нормальных (средних) солей выражается общей формулой:
,
где – число атомов металла; – число кислотных остатков.
Соли делятся на три типа: нормальные (средние), кислые и основные.
Нормальные (средние) соли – это продукты полного замещения атомов водорода в молекуле кислоты атомами металла или продуктами полного замещения гидроксильных групп в молекуле основания кислотными остатаками.
Кислые соли – это продукты неполного замещения атомов водорода в молекулах многоосновных кислот атомами металла.
Например:
Двухосновная кислота с любым металлом образует одну нормальную соль и одну кислую соль.
Трёхосновная кислота с любым металлом образует нормальную соль и две кислые соли.
Названия кислых солей состоят из приставки «гидро-» или «дигидро-» и в круглых скобках указывается валентность металла. Например: – гидрокарбанат натрия, – гидрофосфат калия, – гидрофосфат железа .
Приставка «дигидро-» используется, если в молекуле кислой соли с одним кислотным остатком связаны два атома водорода.
Например: - дигидрофосфат калия.
Основные соли – это продукты неполного замещения гидроксильных групп в молекулах многокислотных оснований кислотными остатками. Примеры основных солей: гидроксохлорид кальция; гидроксосульфат кальция; гидроксодинитрат железа .
Молекулы основных солей содержат гидроксильные группы (сокращенное название гидроксильной группы – «гидроксо-»), поэтому в их названиях содержится эта приставка.
Приставка «дигидроксо-» используется, если в молекуле основной соли с одним атомом металла связаны две гидроксильные группы.
Например: дигидроксонитрат железа .
В графических формулах солей должны сохраняться графические формулы кислотных и основных остатков. Если кислотный остаток произведён от кислородной кислоты, то атом металла присоединяется к кислотному остатку через кислород. Например:
Кислые соли
Основные соли
Систематическое название неорганического соединениячитается справа налево по изображённой формуле, записанной по определённым правилам, согласно которым на первое место всегда ставится электроположительная (катион), а на второе – электроотрицательная (анион) составляющие.
Бинарные (двухэлементные) соединения–соединения элементов с кислородом (оксиды), галогенами (галиды), серой (сульфиды), азотом (нитриды), фосфором (фосфиды), углеродом (карбиды), соединения металлов с водородом (гидриды). Названия бинарных соединений образуются из названия более электроотрицательного элемента с окончанием «ид» и русского названия менее электроотрицательного элемента. Например: оксид алюминия, а с другой стороны фторид кислорода, так как фтор более электроотрицательный элемент, чем кислород; хлорид натрия, карбид кальция и т. д. Если менее электроотрицательный элемент может находиться в различных состояниях окисления, то в скобках указывают римскими цифрами его степень окисления: – оксид углерода , - оксид углерода , – хлорид железа .
Вместо степени окисления менее электроотрицательного атома в названии бинарного соединения можно указывать греческими числами (моно – один, ди – два, три – три, тетра – четыре, пента – пять, гекса – шесть и т.д.) число атомов более электроотрицательного элемента, входящих в состав соединения: СО – монооксид углерода, СО2 – диоксид углерода, FeCl3 – трихлорид железа, – гексофторид серы.
В соединениях металлов друг с другом (интерметаллидах) символы элементов указываются в алфавитном порядке:
Количество одинаковых атомов или атомных групп в формуле указывается арабскими цифрами в виде правого нижнего индекса в круглых или квадратных скобках9
.
В кристаллогидратах число молекул воды указывается арабскими цифрами:
Одноатомные катионыназывают по русскому названию элемента в родительном падеже с указанием степени окисления в скобках в виде арабской или римской цифры: - катион золота , - катион золота , - катион фоcфора .
Указание степени окисления опускают, если возможен только один катион: - катион калия, - катион бария.
Сложные катионы,образованные присоединением протона к нейтральной молекуле, называются с прибавлением окончания «-оний» или «-ий»: катион оксония (оксоний), катион аммония (аммоний).
Сложные катионы многозарядных ионов металлов, содержащие кислород, называются с прибавлением окончания «-ил» к корню русского названия элемента: уранил, молебденил, ванадил.
Анионы,состоящие из одного атома или нескольких одинаковых атомов, называют по элементу с окончанием «-ид»:
оксид, арсенид, антимонид, силицид, пероксид, азид.
Некоторые многоатомные анионы имеют собственное название: гидроксид, азид, цианид, ацетиленид.
Сложные гетероатомные анионыэлементов в высшей степени окисления оканчиваются на «-ат» ( сульфат, нитрат, фосфат); окончание «-ит» указывает на более низкую степень окисления ( сульфит, нитрит, арсенит).
Название соли начинается с аниона в именительном падеже с соответствующим окончанием («-ид», «-ат», «-ит») и катиона в родительном падеже ( хлорид натрия, сульфат магния, нитрит натрия).
[1] Индекс начальная буква слова - относительный.
[2] Основность кислоты определяется числом атомов водорода, входящих в её состав.
[3] Кислотность основания определяется числом гидроксильных групп (ОН), входящих в его состав.
4 Нормальные условия (н.у): .
5 Стандартные условия: .
6 При чтении этого раздела внимательно изучите таблицу 1.1, в которой указаны важнейшие классы неорганических соединений и их взаимосвязи.
7 С чем связано такое определение? Оказывается существуют соединения элементов с кислородом, которые по своему составу относятся к классу оксидов, но по своему строению и свойствам принадлежат к классу солей. Это так называемые пероксиды – соли пероксида водорода H2O2, например, Na2O2, BaO2. Характерной особенностью строения этих соединений является наличие в их структуре двух связанных между собой атомов кислорода: – O – O –. Другой пример, это немногочисленные соединения типа OF2. Каждый из указанных соединений проявляет свойства, отличающие их от оксидов. Так, пероксид натрия Na2O2 при действии на него кислоты образует H2O2, а не воду, OF2 при взаимодействии с кислотами и щелочами выделяет кислород.
8 В этом разделе и в дальнейшем часто используются арабские цифры – ;
римские цифры – , , , , , , .
9 Комплексный ион или нейтральное координационное соединение непременно заключается в квадратные скобки.
Дата добавления: 2016-06-05; просмотров: 5738;