Урок 12 Бесплатно Основные классы неорганических соединений

Начало

Вы уже неоднократно встречались с различными типами соединений.

На этом уроке мы приведём эти знания в единую систему.

Среди неорганических химических соединений выделяют 4 основных класса

  • оксиды
  • основания
  • кислоты
  • соли

Отнесение вещества к определенному классу происходит на основании его состава и химических свойств.

Конечно, каждое вещество обладает своими уникальными свойствами, но на этом уроке мы рассмотрим те их свойства, на основании которых вещества разделяют на классы.

Оксиды

Оксиды – это соединения двух элементов, один из которых – кислород.

Все химические элементы могут образовывать оксиды.

Некоторые химические элементы могут образовывать несколько оксидов, проявляя в них разные степени окисления.

При этом образуются совершенно непохожие друг на друга вещества.

Например, азот (N) образует пять оксидов:

Химическая формула

Валентность азота в веществе

Краткое описание вещества

N2O

I

Бесцветный газ со сладковатым привкусом. «Веселящий газ». Слаботоксичен. Используется в медицине для наркоза.

NO

II

Бесцветный газ без запаха. Токсичен – вызывает удушье.

N2O3

III

Синяя жидкость. «Азотистый ангидрид». Токсичен – вызывает ожоги кожи. Применяется в лабораторных условиях для получения азотной кислоты.

NO2

IV

Бурый газ с резким запахом. «Лисий хвост». Токсичен – вызывает удушье и ожог легких. Применяется как окислитель ракетного топлива и в промышленном получении азотной кислоты.

N2O5

V

Бесцветные кристаллы. «Азотный ангидрид». Токсичен. Взрывоопасен.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Закрыть

Оксидов не образуют всего несколько элементов:

фтор

гелий He

неон Ne

аргон Ar

криптон Kr

При нормальных условиях оксиды могут быть:

  • газами
  • жидкостью
  • твёрдым веществом

 

Химическая формула

Систематическое и тривиальное название

Внешний вид

Применение

H2O

Оксид водорода

Вода

Бесцветная жидкость без вкуса

Везде!

B2O3

Оксид бора

Борный ангидрид

Бесцветные кристаллы с горьким вкусом

Флюс в металлургии

CO2

Оксид углерода (IV)

Углекислый газ

Бесцветный газ без запаха

Наполнитель в пищевой промышленности

N2O

Оксид азота (I)

Веселящий газ

Бесцветный газ со сладковатым привкусом

Наркоз в медицине

Al2O3

Оксид алюминия

Корунд

Бесцветные кристаллы

Изготовление керамики

 

 

 

Оксиды разделяют на три группы:

  • кислотные (оксиды неметаллов). Кислотным оксидам соответствуют кислоты.
  • основные (оксиды металлов). Основным оксидам соответствуют основания.
  • амфотерные (оксиды переходных металлов), которые занимают примерно середину периодической таблицы элементов Менделеева.

    Амфотерные оксиды обычно нерастворимы в воде, а растворимы в кислотах или в основаниях. В химических реакциях с кислотами они ведут себя как основные оксиды, а в реакциях с основаниями – как кислотные.

 

Разделение основано на том, вещество какого типа способен образовывать данный оксид

  • кислоту
  • основание
  • кислоту и основание

 

  

Оксид водорода (H2O) или воду, не относят ни к одному из этих типов, так как вода является основой жизни на Земле.

 

Оксиды легко вступают в реакцию с водой.

При этом получаются

  • кислоты  SO3 + H2O → H2SO4
  • основания   2Na + 2H2O  2 NaOH + H2

  

Кислоты и основания также называют гидроксидами.

Это слово состоит из двух корней: гидро («вода») + оксид.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Основания

Основание — сложное вещество, которое состоит из атома металла или иона аммония (NH4+) и гидроксогруппы (-OH)

Пример оснований:

Ca(OH)2 гидроксид кальция

NH4OH гидроксид аммония

 

Основания образуются при реакции основного оксида с водой

Na2O + H2O= 2NaOH

Не все оксиды реагируют с водой!

Из оксида кальция образуется гидроксид кальция:

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Закрыть

Вы можете самостоятельно провести опыт.

Для него вам понадобится вода, фенолфталеин и негашеная известь.

Фенолфталеин можно достать в аптеке под названием «пурген» – это индикатор, т.е. вещество, которое изменяет свой цвет в основаниях или в кислотах.

Негашеную известь можно достать в строительном магазине или в семенном (она используется для раскисления почв в сельском хозяйстве).

Добавьте в воду немного фенолфталеина и всыпьте щепотку негашёной извести.

При этом раствор слегка нагреется, а фенолфталеин станет малиновым.

Вы увидели сразу два признака химической реакции: выделение тепла и изменение цвета.

Основания бывают

  • растворимые в воде
  • нерастворимые в воде

Из за этого их свойства различаются.

Растворимые в воде основания называют щёлочи.

Щёлочи образуют металлы I и II групп периодической системы элементов и некоторые другие металлы.

Слово «щёлочь» происходит от древнего слова «selok», обозначающего «стирать», потому что щёлочи с древних времён использовали в стирке – они хорошо растворяют белки, жиры и песок.

Например, гидроксид натрия – NaOH – вы можете найти в составе средств для прочистки труб.

Щелочи известны с давних времен.

Поэтому для них характерны и исторически сложившиеся (тривиальные) названия:

КОН – едкое кали

NaOH – едкий натр

Са(ОН)2 – в твёрдом виде называется гашеная известь

                  раствор называется известковой водой

Ва(ОН)2 – баритовая вода.

 

Основные свойства гидроксидов увеличиваются сверху вниз – гидроксид цезия CsOH намного более едкий, чем гидроксид натрия NaOH, но не находит широкого применения из-за малой распространенности цезия в природе.

 

Основания находят широкое применение в быту и в промышленности

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Кислоты

Кислота – это сложное вещество, в молекуле которого имеется атом водорода и кислотный остаток

Пример: серная кислота H2SO4  

Ее состав можно написать так H+(HSO4)-  

Видим, что она состоит из атома водорода H+ и кислотного остатка (HSO4)- . Значит это соединение- кислота!   

 

Кислоты могут образовываться реакцией кислотных оксидов с водой.

SO3 + H2O → H2SO4

Так образуется серная кислота H2SO4

Иначе H2SO4  можно записать в виде гидроксида SO2(OH)2   

 

Кроме этих веществ кислотами в химии также называют множество органических кислот.

Органические кислоты – это те, которые образуются в живых организмах (например – муравьиная, уксусная, лимонная, щавелевая, яблочная, винная).

Их подробно изучает отдельная область химии – органическая химия.

Общие признаки кислот- это сложные вещества и в их составе всегда есть водород.

Все кислоты в разной степени это едкие вещества.

Карбонаты являются очень неустойчивыми в кислотах – разлагаются с выделением углекислого газа:

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Закрыть

Своё название кислоты получили из-за их кислого вкуса, этот вкус мы ощущаем из-за раздражающего воздействия кислот на вкусовые рецепторы.

А английское название – acid – произошло скорее всего от латинского названия уксусной кислоты – acetum, поскольку уксусная кислота была первой выделенной человеком кислотой.

Ещё алхимики, когда им нужна была кислая среда, использовали именно уксус.

Существует легенда о том, как падишах потребовал от своего придворного алхимика испытать принесённый ему жемчуг.

На что алхимик посоветовал опустить жемчуг в крепкий уксус – и если жемчуг в нём растворится, то он настоящий (был).

Поговаривают, что после такого совета падишах опустил в крепкий уксус не жемчуг, а алхимика.

На самом деле всё просто: жемчуг – это карбонат кальция (продукт реакции извести с углекислым газом).

Современные ученые доказали, что царица Египта Клеопатра удивляла своих гостей тем, что с легкостью выпивала уксус, в который перед этим бросала жемчуг.

Причина в том же: жемчуг, растворяясь, нейтрализовал большую часть уксуса.

Алхимики часто использовали «царскую водку» – смесь азотной и соляной кислот.

При их смешивании происходит химическая реакция:

Образующийся нитрозилхлорид – очень агрессивное вещество, оно даже реагирует с металлами, не растворяющимися в чистых кислотах – золотом, платиной и палладием.

Поэтому «царская водка» – одно из самых агрессивных химических веществ.

В лаборатории её обычно используют для очистки химической посуды от сильных загрязнений.

Кислота внутри нас.

Газ хлороводород, растворенный в воде называют соляной кислотой.

Желудочный сок животных и человека содержит соляную кислоту  HCl

 

Вы могли встретиться с этим названием, поскольку соляная кислота свободно продаётся в хозяйственных магазинах.

Она используется в быту как чистящее средство.

Кислоты применяются:

  • в быту
  • в лаборатории
  • в технике
  • в промышленности – в качестве исходных веществ для получения каких-либо других, в качестве промежуточных в ходе химических производств или являются конечным результатом производства.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Закрыть

Желудочный сок человека достаточно агрессивен!

Он может полностью растворить бритвенное лезвие за несколько дней

Внимание! Сaution! Achtung! Attenzione! 注意力

При работе с кислотами следует помнить, что это едкие вещества, и соблюдать осторожность!

Не допускать попадания кислот на кожу, а особенно на слизистые оболочки – глаза, рот!

При попадании кислоты на кожу или в глаза следует промыть большим количеством проточной воды!

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Соли

В результате многих химических реакций образуются сложные вещества, относящиеся к классу солей.

Солями называют вещества, которые состоят из атомов металла и кислотного остатка.

Кислотный остаток – та часть кислоты, которая при реакции с металлом присоединяется к нему.

Формулы солей составляют на основании учета валентности металла и кислотного остатка.

При этом каждой кислоте соответствует собственное название её кислотного остатка – также называется и соль (с прибавлением названия металла).

Несколько примеров с солями разных кислот приведено в таблице:

Кислота и её формула

Название кислотного остатка

Соли

Угольная H2CO3

Карбонат

CaCO3 – карбонат кальция (мел, жемчуг, мрамор)

NaHCO3 – гидрокарбонат натрия (пищевая сода)

Na2CO3 – карбонат натрия (кальцинированная сода)

K2CO3 – карбонат калия (поташ)

Азотная HNO3

Нитрат

KNO3 – нитрат калия (чилийская селитра)

NaNO3 – нитрат натрия (натриевая селитра)

AgNO3 – нитрат серебра (ляпис)

Плавиковая HF

Фторид

CaF2 – фторид кальция (плавиковый шпат)

UF6 – фторид урана (применяется для обогащения урана)

LiF – фторид лития (компонент оптических линз)

Кремниевая H2SiO3

Силикат

K2SiO3 – силикат калия (удобрение)

Na2SiO3 – силикат натрия (производство стекла)

Серная H2SO4

Сульфат

K2SO4 – сульфат калия (удобрение)

MgSO4 – сульфат магния (магнезия)

CaSO4 – сульфат кальция (гипс)

CuSO4 – сульфат меди (медный купорос)

Соляная HCl

Хлорид

NaCl – хлорид натрия (поваренная соль)

HgCl2 – хлорид ртути (II), сулема (дезинфекция)

Hg2Cl2 – хлорид ртути (I), каломель (дезинфекция)

В таблице приведена лишь очень малая часть солей.

Большинство неорганических соединений представляют собой именно соли.

В первой строке таблицы вы наверняка кроме карбоната заметили гидрокарбонат.

NaHCO3 – гидрокарбонат натрия (пищевая сода)

Это соль неполного замещения.

Такие соли образуются в тех случаях, когда молекула кислоты содержит несколько атомов водорода, но не все из них замещаются на металл.

При этом к названию соли добавляется приставка «гидро-», что обозначает наличие водорода (Н).

Соли могут образовываться в результате нескольких типов реакций:

 

  • металла и неметалла      2Na + Cl2 = 2NaCl
  • металла с кислотой     Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
  • металла с солью менее активного металла    Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

 

  • основного и кислотного оксида        MgO + CO2= MgCO3
  • основного оксида и кислотой         CuO + H2SO4= CuSO4 + H2O

 

  • основания и кислотой      Ca(OH)2 + 2HCl= CaCl2 + 2H2O
  • основания и раствора соли        Ba(OH)2 + Na2SO4 = 2NaOH + BaSO4
  • основания и кислотного оксида        Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3 + H2O

 

  • обмен между двумя солями        2Na3PO4 + 3CaCl2 = Ca3(PO4)2 + 6NaCl
  • солью и кислотой        MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + H2O + CO2

 

Реакции обмена проходят до конца только в тех случаях, когда образуется газ или осадок.

Соли также вступают в химические реакции с металлами, но не во всех случаях.

Происходит химическая реакция – железо переходит в раствор, а медь выделяется в чистом виде:

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Закрыть

Вы сами можете провести простой опыт, для него вам потребуется медный купорос (можно купить в цветочном или семенном магазине) и железный гвоздь.

Растворите немного медного купороса в воде и опустите в раствор железный гвоздь.

Вы увидите, что гвоздь краснеет – он покрывается слоем меди.

простой опыт 

Такие реакции возможны только в тех случаях, когда исходный металл более активный, чем металл в составе соли.

Для определения активности металлов по отношению друг к другу химики составили ряд активности металлов:

В этом ряду активность металлов ослабевает слева направо.

Видно, что железо находится левее меди, то есть железо – более активный металл, чем медь.

Поэтому такая реакция возможна. А обратная реакция – вытеснение железа медью – невозможна.

А значит не стоит хранить рядом гвозди и медный купорос!

Эта информация широко используется в технике – глядя на ряд активности металлов, мы понимаем, что определенные соли и чистые металлы нельзя держать в тесном контакте, иначе между ними начнется химическая реакция.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Закрыть

Конечно, в данном ряду представлено мало металлов – полную информацию легко найти в справочниках и поэтому полностью запоминать не обязательно, однако иметь общее представление о механизме вытеснения металлами друг друга из солей нужно – хотя бы для того, чтобы не разводить медный купорос (например, для обработки деревьев) в алюминиевом тазу.

Уж лучше воспользоваться пластмассовым!

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Заключительный тест

Пройти тест