Тема 4. Классификация и номенклатура неорганических соединений

Классификация неорганических соединений проводится по ряду признаков, среди которых в первую очередь необходимо выделить, число элементов, образующих вещество, например:

• гомоядерные соединения (простые вещества), например, Не, Н₂, О₃, P₄, S₈;

• гетероядерные соединения (сложные вещества), например, Н₂О, Н₂SО₄:

• бинарные соединения, например, Н₂О;

• тройные соединения, например, Н₂SО₄;

• четверные соединения, например, (NH₄)₃PO₄.

По кислотно-основным свойствам неорганические соединения подразделяют на кислоты, основания и соли.

Часто при классификации используют несколько принципов одновременно. Так обычно неоганические соединения разделяют на следующие основные классы: оксиды, гидроксиды, кислоты и соли. Особым классом неорганических соединений составляют координационные (комплексные) соединения, знакомству с которыми посвящена следующий раздел данного пособия.

4.1. Оксиды: определение, классификация и номенклатура. Общие методы получения и химические свойства оксидов

Оксиды - это соединения, состоящие из двух элементов, один из которых кислород в степени окисления -2. Существует ряд бинарных соединений кислорода в других степенях окисления, не относящихся к оксидам: пероксиды - ; надпероксиды -; фториды кислорода -и.

Классификацию оксидов обычно проводят по способности к образованию солей:

1. Несолеобразующие оксиды - CO, SiO, N₂O, NO.

2. Солеобразующие оксиды:

• кислотные оксиды, образующие соли при взаимодействии с основаниями, т.е., выполняющие роль кислоты, например:

SO₂ + 2NaOH = Na₂SO₃ + H₂O

• основные оксиды, образующие соли при взаимодействии с кислотами, т.е., выполняющие роль основания, например:

MgO + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂O

• амфотерные оксиды, образующие соли при взаимодействии как с кислотами, так и основаниями, например:

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O;

ZnO + 2NaOH + H₂O = Na₂[Zn(OH)₄]

Типичными амфотерными оксидами являются ZnO, BeO, Al₂O₃, Cr₂O₃.

По правилам IUPAC названия оксидов строятся следующим образом - оксид элемента (степень окисления римской цифрой). Примеры: Fе₂O₃ - оксид железа(III); CrO₃ - оксид хрома(VI); Nb₂O₅ - оксид ниобия(V). Для элементов с постоянной валентностью степень окисления обычно не указывают, например, Na₂O - оксид натрия.

Общие методы получения оксидов

1. Окисление простых и сложных веществ, например:

S + O₂ SO₂;

2CH₃-S-CH₃ + 9O₂ 4CO₂ + 2SO₂ + 6H₂O

2. Разложение кислот с образованием кислотного оксида, например:

H₂SiO₃ SiO₂ + H₂O

Оксид, который может быть получен отщеплением воды от кислоты, часто называют ее ангидридом. Так, оксид кремния - ангидрид кремниевой кислоты, оксид фосфора(V) - ангидрид фосфорной кислоты.

3. Разложение основания идет с образованием основного оксида, например:

Cu(OH)₂ CuO + H₂O

4. Разложение солей позволяет получить как основной, так и кислотный оксид:

CaCO₃ СaO + CO₂

Общие химические свойства оксидов. Обычно оксиды термически весьма устойчивы, но некоторые из них разлагаются на простые вещества уже при незначительном нагревании, например:

2HgO 2Hg + O₂

Оксиды реагируют при нагревании с восстановителями, например, с водородом, восстанавливаясь при этом до простых веществ или оксидов в более низкой степени окисления:

FeO + H₂ Fe + H₂O;

N₂O + H₂ N₂ + H₂O

Оксиды, содержащие элементы в промежуточной степени окисления, могут повышать ее при взаимодействии с кислородом, галогенами или серой:

2CO + O₂ 2CO₂;

h

CO + Cl₂ = COCl₂

Кислотные оксиды взаимодействуют с основными с образованием солей:

Na₂O + SiO₂ Na₂SiO₃

Амфотерные оксиды реагируют как с кислотными, так и с основными оксидами.

Значительное число оксидов реагирует с водой. При этом кислотные оксиды образуют кислоты, а оксиды щелочных и щелочноземельных металлов (основные оксиды) образуют основания.

SO₂ + H₂O = H₂SO₄; CaO + H₂O = Ca(OH)₂

Амфотерные и несолеобразующие оксиды с водой не взаимодействуют.

Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями, основные оксиды - с кислотами, а амфотерные - и с кислотами и с основаниями. Продуктом реакции во всех случаях является соль. Примеры реакций рассмотрены ранее.