Классификация неорганических веществ

В неорганической химии вещества традиционно делят на простые и сложные.

Простые вещества — это вещества, молекулы которых состоят из атомов одного элемента (О2, P4).

Сложные вещества — это вещества, молекулы которых состоят из атомов двух и более элементов (CaO, H3PO4).

Сложные вещества делят на оксиды, гидроксиды, соли, бинарные соединения.

Классификация неорганических веществ

Простые вещества делят на металлы и неметаллы.

Металлы — это такие элементы, которые в виде простых веществ обладают характерными металлическими свойствами, например металлический блеск, высокая электро- и теплопроводность, пластичность и др.

Неметаллы — это такие элементы, которые в виде простых веществ проявляют характерные неметаллические свойства.

Неметаллы занимают правый верхний угол таблицы химических элементов (главные подгруппы). К металлам относятся все остальные элементы (включая элементы побочных подгрупп). Разделяют металлы и неметаллы обычно, проводя условную линию от бериллия до астата. На рисунке показано точное разделение на металлы и неметаллы. Зеленым цветом отмечены металлы, желтым цветом — неметаллы, розовым цветом отмечены амфотерные металлы, и фиолетовым — благородные (инертные) газы, которые химически мало или неактивны, и в школьном курсе химии практически не рассматриваются.

таблица менделеева

Оксиды — это сложные вещества, состоящие из атомов двух элементов, один из которых —  кислород со степенью окисления -2.  При этом кислород связан только с менее электроотрицательным элементом.

В зависимости от второго элемента оксиды проявляют разные химические свойства. В школьном курсе оксиды традиционно делят на солеобразующие и несолеобразующие. Некоторые оксиды относят к солеобразным (двойным).

Двойные оксиды — это некоторые оксиды , образованные элементом с разными степенями окисления. Например, магнетит (магнитный железняк) FeO·Fe2O3.

Солеобразующие оксиды делят на основные, амфотерные и кислотные.

Основные оксиды — это оксиды, обладающие характерными основными свойствами. К ним относят оксиды, образованные атомами металлов со степенью окисления +1 и +2. Например, оксид лития Li2O, оксид железа (II) FeO.

Кислотные оксиды — это оксиды, характеризующиеся кислотными свойствами. К ним относят оксиды, образованные атомами металлов со степенью окисления +5, +6 и +7, а также атомами неметаллов с любой степенью окисления. Например, оксид хлора (I) Cl2O, оксид хрома (VI) CrO3.

Амфотерные оксиды — это оксиды, характеризующиеся и основными, и кислотными свойствами. Это оксиды металлов со степенью окисления +3 и +4, а также четыре оксида со степенью окисления +2: ZnO, PbO, SnO и BeO.

Несолеобразующие оксиды не проявляют характерных основных или кислотных свойств, им не соответствуют гидроксиды. К несолеобразующим относят четыре оксида: CO, NO, N2O и SiO.

Классификация оксидов

 Классификация оксидов

Алгоритм определения типа оксида: сначала определяем, какой элемент образует оксид — металл или неметалл.  Если это металл, то определяем степень окисления, затем определяем тип оксида. Если это неметалл, то оксид кислотный (если это не  исключение).

Каждому солеобразующему оксиду соответствует гидроксид:

основному оксиду соответствует гидроксид основание,

кислотному оксиду соответствует гидроксид  кислота,

амфотерному оксиду соответствует амфотерный гидроксид.

Например, оксид хрома (II)  CrO- основный, ему соответствует гидроксид основание. Формулу гидроксида легко получить, просто добавив к металлу гидроксидную группу OH. Получаем: Cr(OH)2.  Оксид хрома (III) -Cr2O3 — амфотерный, ему соответствует амфотерный гидроксид, который, в зависимости от реакции, может выступать и как основание, и как кислота: Cr(OH)3 = HCrO2. Формулу кислоты выводим, просто добавляя к формуле оксида воду: Cr2O3+H2O = H2Cr2O4, и делим все индексы в формуле на  2, если он не равен 1: HCrO2. Данной кислоте соответствует кислотный остаток хромит-ион CrO2. Оксид хрома (VI) — кислотный, ему соответствует гидроксид кислота H2CrO4, и кислотный остаток хромат-ион CrO42-.

Диаграмма оксиды-гидроксиды

Гидроксиды — это сложные вещества, в составе которых есть группа Э-O-H. К гидроксидам относятся основания, амфотерные гидроксиды, и кислородсодержащие кислоты.

Взаимосвязь оксидов и гидроксидов:

Взаимосвязь окисдов и гидроксидов

Основания (основные гидроксиды) — это сложные вещества, которые при диссоциации в водных растворах в качестве анионов (отрицательных ионов) образуют только гидроксид-ионы OH.

Основания делят на растворимые в воде (щелочи), нерастворимые основания и разлагающиеся в воде.

Основания

* к щелочам также относится гидроксид таллия (I). Водный раствор этого соединения имеет явно выраженный щелочной характер.

К разлагающимся в воде (неустойчивым) основаниям относят гидроксид аммония, гидроксид серебра (I), гидроксид меди (I). В водном растворе такие соединения практически необратимо распадаются:

NH4OH = NH3 + H2O

2AgOH = Ag2O + H2O

2CuOH = Cu2O + H2O

Также основания делят по числу гидроксидных групп на однокислотные (например NaOH), двухкислотные (например Ca(OH)2) и трехкислотные, (например Fe(OH)3).

Кислоты — сложные вещества, которые при диссоциации в водных растворах образуют в качестве катионов только ионы гидроксония H3O+(H+).

По числу кислых атомов водорода кислоты разделяют на одноосновные (HNO3), двухосновные (H2SO4), трехосновные (H3PO4) и т.д.

Классификация кислот

По содержанию атомов кислорода кислоты делят на бескислородные (например, соляная кислота HCl)  и кислородсодержащие (например, серная кислота H2SO4).

Наибоее полезна в школьном курсе классификация кислот по силе и устойчивости. По силе и устойчивости кислоты делят на:

Сильные кислоты. К ним относятся:

  • бескислородные кислоты: HCl, HBr, HI. Остальные бескислородные кислоты, которые встречаются в школьном курсе, как правило, слабые.
  • некоторые высшие кислородсодержащие кислоты: H2SO4, HNO3, HClO4 и др.

Слабые кислоты. К ним относятся:

  • Слабые и растворимые кислоты: это H3PO4, CH3COOH, HF и др.
  • Летучие или неустойчивые кислоты: H2S — считаем в реакциях, что это газ; H2CO3 — распадается в реакциях на воду и оксид: H2CO32О + СО2; H2SO3 — распадается на воду и оксид: H2SO3=H2O+ SО2↑. 
  • Нерастворимые в воде кислоты: H2SiO3, H3BO3  и некоторые другие.

Интересная техника быстрого определения силы кислоты по числу атомов водорода и кислорода в молекуле кислоты. Вычитаем из числа атомов O в молеку-ле число атомов H. Если получаем число 2 или 3, то кислота сильная. Если 1 или 0 — то кислота слабая.

Соли – сложные вещества, состоящие из катиона металла (или иона аммония NH4+) и аниона кислотного остатка. Также солями называют вещества, которые могут быть получены при взаимодействии кислот и оснований с выделением воды.

Если рассматривать соли, как продукты взаимодействия кислоты и основания, то соли делят на средние, кислые и основные.

Средние соли – продукты полного замещения катионов водорода в кислоте на катионы металла (например, Na2CO3, K3PO4).

Кислые соли – продукты неполного замещения катионов водорода в кислоте на катионы металлов (например, NaHCO3, K2HPO4).

Основные соли – продукты неполного замещения гидроксогрупп основания на анионы кислотных остатков кислоты (например, малахит (CuOH)2CO3).

По числу катионов и анионов соли разделяют на:

Простые соли – состоящие из катиона одного типа и аниона одного типа (например, хлорид кальция CaCl2).

Двойные соли – это соли, состоящие из двух или более разных катионов и аниона одного типа (например, алюмокалиевые квасцы – KAl(SO4)2).

 Смешанные соли – это соли, состоящие из катиона одного типа и двух или более анионов разного типа (например, хлорид-гипохлорит кальция Ca(OCl)Cl).

По структурным особенностям выделяют также гидратные соли и комплексные соли.

Гидратные соли (кристаллогидраты) – это такие соли, в состав которых входят молекулы кристаллизационной  воды (например, декагидрат сульфата натрия Na2SO4·10 H2O).

Комплексные соли – это соли, содержащие комплексный катион или комплексный анион (K3[Fe(CN)6], [Cu(NH3)4](OH)2).

Классификация солей

Водородные соединения – это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых водород. Водородные соединения разделяют на солеобразные гидриды и летучие водородные соединения.

Солеобразные гидриды ЭНх – это соединения металлов IA, IIA групп и алюминия с водородом. Степень окисления водорода равна -1. Например, гидрид натрия NaH.

Летучие водородные соединения НхЭ – это соединения неметаллов с водородом. Степень окисления водорода равна +1. Например, аммиак NH3, фосфин PH3.

Водородные соединения