Базовая классификация неорганических веществ

Оксиды – это сложные химические вещества, состоящие из двух элементов, один из которых – кислород (на втором месте) со степенью окисления -2. Оксиды имеют большинство элементов (за исключением фтора, самого кислорода и некоторых благородных газов). Большинство оксидов получают прямым взаимодействием простых веществ с кислородом (чаще при нагревании) – это так называемые реакции горения.

В зависимости от того, атомами какого элемента образованы оксиды, они будут проявлять различные свойства. В зависимости от этих свойств оксиды делятся на 4 группы:

1. Основные оксиды.

Как видно из названия проявляют основные свойства. Основным оксидам соответствуют основные гидроксиды (ВСТАВИТЬ).

Основные оксиды образуют ТОЛЬКО металлы со степенями окисления +1,+2. Примеры: Li2O, Na2O, Ag2O, CaO, BaO, MgO, CuO.

Но есть четыре исключения: ZnO, BeO, SnO, PbO – в этих соединениях металлы проявляют степень окисления +2, однако основными оксидами они не являются. Если не основными тогда какими они будут? Об этом позже.

1. Кислотные оксиды.

В противоположность основным оксидам, кислотные оксиды проявляют кислотные свойства. И этим оксидам соответствуют кислоты.

Кислотные оксиды образуют:

• Большинство неметаллов (SO2, N2O5, Cl2O7, CO2)
• Металлы со степенями окисления +5, +6, +7 (CrO3, Mn2O3)

1. Амфотерные оксиды.

Амфотерность – это явление, при котором соединение проявляет как кислотные, так и основные свойства. (от др. греч. ἀμφότεροι — «двойственный», «обоюдный»).

Амфотерные оксиды образуют:

• ТОЛЬКО металлы со степенями окисления +3,+4 (Al2O3, Fe2O3, Cr2O3, MnO2)
• Четыре исключения о которых мы упомянули в пункте про основные оксиды: Zn, Be, Pb, Sn. Их оксиды будут амфотерными не смотря на то, что степень окисления металла = +2: ZnO, BeO, PbO, SnO.

1. Несолеобразующие оксиды.

Эти оксиды не проявляют кислотно-основных свойств вообще. Им не соответствуют ни кислоты, ни основания. Они стоят особняком от остальных оксидов. Их не так много поэтому нужно выучить все, которые встречаются в ЕГЭ: CO, N2O, NO, SiO.

Гидроксидами называют неорганические вещества, содержащие одну или несколько групп OH.

ВАЖНО: каждому гидроксиду соответствуют свой оксид. В оксиде и соответствующем ему гидроксиде степень окисления элемента (который образует оксид и гидроксид) одинакова.

То есть оксид K2O – степень окисления +1, ему соответствует гидроксид KOH (степень окисления калия +1).

Особенно это актуально для элементов с переменной степенью окисления.

Оксиду FeO соответствует гидроксид Fe(OH)2, степень окисления +2.

Оксиду Fe2O3 соответствует гидроксид Fe(OH)3, степень окисления +3.

Соответственно гидроксиды, как и оксиды мы будем делить на три группы: основные, амфотерные, кислотные.

Несолеобразующие оксиды – это отдельная история у них нет соответствующих им гидроксидом, они стоят стороной.

Принцип классификации тот же самый.

1. Основные гидроксиды.

Как и соответствующие им оксиды, основные гидроксиды – это гидроксиды ТОЛЬКО металлов со степенями окисления +1,+2 (KOH, NaOH, Ca(OH)2, Cu(OH)2, Fe(OH)2, Mg(OH)2).

Кроме четырех уже известных нам исключений: цинк, бериллий, свинец и олово: их гидроксиды будут амфотерными.

Основные гидроксиды часто называют основаниями. Пусть пока для вас эти понятия будут синонимами.

Основный гидроксид = основание.

По своим свойствам основные гидроксиды (основания) делятся на сильные и слабые. Сила основания зависит от его растворимости в воде. Сильные – растворимы, слабые – нет.

Сильные основания называются щелочами. Их отличительный признак – растворимость в воде. Не нужно смотреть в таблице растворимости является ли данный гидроксид щелочью. Во-первых, не все они там есть. Во-вторых, понятие растворимости условное. В таблице растворимости указано: «М» – малорастворим. Для нас такое не годится – в ЕГЭ между растворимыми и нерастворимыми основаниями есть резкая граница.

Поэтому нужно запомнить восьмерку активных металлов, которые образуют щелочи (то есть растворимые в воде основания): это IA группа и AII, начиная с кальция. То есть: литий, натрий, калий, рубидий, цезий, кальций, стронций, барий.

Их гидроксиды – щелочи (растворимые в воде основания): LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2.

Слабые основания гораздо хуже растворимы в воде. Поскольку щелочи мы выучили – это восьмерка, все остальные основные гидроксиды являются слабыми (то есть нерастворимыми).

1. Амфотерные гидроксиды.

Это гидроксиды металлов со степенью окисления +3,+4 (Al(OH)3, Cr(OH)3, Fe(OH)3, Sn(OH)4).

А также четыре гидроксида-исключения: Zn(OH)2, Be(OH)2, Sn(OH)2, Pb(OH)2. В которых металлы проявляют степень окисления +2, но тем не менее их гидроксиды проявляют амфотерные свойства. То есть сочетают в себе свойства как кислот, так и оснований.

1. Кислотные гидроксиды.

С этими веществами, как правило бывает очень много путаницы и непонимания.

Объясню на примере. Возьмем оксид серы VI SO3 он кислотный. Степень окисления +6. Какой кислотный гидроксид ему соответствует?

Никому в голову не придет сказать, что это S(OH)6. Такого вещества нет.

Запомните и осмыслите, кислотные гидроксиды – это кислородсодержащие кислоты. В частности, для оксида серы (VI), это будет кислородсодержащая кислота, образованная серой в степени окисления +6. Это серная кислота: H2SO4.

Посмотрим на ее структурную формулу:

И видим в структуре ОН группы. Поэтому кислородсодержащие кислоты являются гидроксидами, про это часто забывают.

Кислоты – это сборная группа веществ, обладающие общими свойствами. Существует много концепций кислот и оснований, в которых понятие кислоты различное.

Мы будем рассматривать классическое представление.

Кислоты – это сложные химические вещества, состоящие из кислотного остатка и атомов водорода.

Кислоты имеют свойства диссоциировать (обратимо распадаться): кислотный остаток, как бы отделяется от водорода. При этом образуются положительно заряженные ионы водорода: H + , и кислотный остаток. Соответственно кислотный остаток будет являться отрицательно заряженным ионом (анионом).

Вот именно по этому признаку: способность образовывать положительно заряженные ионы водорода (H + ), мы будет относить то или иное вещество к кислотам.

Кислотный остаток – это отрицательно заряженный ион (анион), образующийся при отнятии от кислоты ионов водорода H + .

По-своему, если можно сказать происхождению, неорганические кислоты делятся на две группы: бескислородные и кислородосодержащие.

Кислородосодержащие кислоты, так или иначе, содержат в строении группу ОН, как мы убедились на примере серной кислоты. Соответственно, кислородосодержащие кислоты – это кислотные гидроксиды. И им будут соответствовать кислотные оксиды.

Не путайте кислотный остаток и кислотный оксид!

Кислотный оксид – это оксид элемента, который образует данную кислородосодержащую кислоту. Степень окисления элемента в кислоте и кислотном оксиде, который ей соответствует, одинаковая.

Кислотный остаток – это НЕ ВЕЩЕСТВО, это группа атомов (ион, имеющий отрицательный заряд).

Название кислородсодержащей кислоты (кислотного гидроксиды)ФормулаКислотный остатокКислотный оксид, соответствующий кислотному гидроксиду.Степень окисления элемента, образующего кислотуСернаяH2SO4SO4 2- SO3+6CернистаяH2SO3SO3 2- SO2+4АзотнаяHNO3NO3 – N2O5+5АзотистаяHNO2NO2 – N2O3+3УгольнаяH2CO3CO3 2- CO2+4Ортофосфорная (фосфорная)H3PO4PO4 3- P2O5+5БорнаяH3BO3BO3 3- B2O3+3ХлорноватистаяHClOClO – Cl2O+1ХлористаяHClO2ClO2 – Cl2O3+3ХлорноватаяHClO3ClO3 – Cl2O5+5ХлорнаяHClO4ClO4 – Cl2O7+7МарганцоваяHMnO4MnO4 – Mn2O7+7ХромоваяH2CrO4CrO4 2- CrO3+6КремниеваяH2SiO3SiO3 2- SiO2+4

Бескислородные кислоты – это неорганические вещества, которые не относятся к классу кислотных гидроксидов, но тем не менее, вследствие своих индивидуальных особенностей способны образовывать ионы водорода (H + ) с отщеплением кислотного остатка.

Есть вещества: HF (фтороводород), HCl (хлороводород), HBr (бромоводород), HI (иодоводород), H2S (сероводород), которые при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии. Эти вещества растворяясь в воде, образуют соответствующие кислоты.

Название бескислородной кислотыФормулаКислотный остатокСтепень окисления элемента, образующего кислотуФтороводородная (плавиковая)HFF – -1Хлороводородная (соляная)HClCl – -1БромоводороднаяHBrBr – -1ИодоводороднаяHII – -1СероводороднаяH2SS 2- -2

Возьмем, к примеру, хлороводород – это газ. Растворим его в воде – получим хлороводородную кислоту. Никаких химических преобразований не происходит, простое растворение.

Как вы можете убедиться на этом примере, то в каком состоянии находится вещество (например, в растворе или в чистом виде) значительно влияет на свойства, которые будет проявлять данное вещество.

Кислоты, как и основания делятся на слабые и сильные. Принадлежность кислоты к категории сильных или слабых нужно запомнить. Это важный момент.