ХИМИЯ 10

ке традиционно используется обратный порядок составления названий сложных веществ — формулы читаются в направлении справа налево. Вначале даётся название электроотрицательной части в именительном падеже, а затем без дефиса указывается название электроположительной части в родительном падеже: CuO — оксид меди(II), NaCl — хлорид натрия, Al(OH)3 — гидроксид алюминия, Ca(NO3)2 — нитрат кальция, H2SO4 — сульфат водорода. Что касается кислородсодержащих кислот, то IUPAC разрешает использовать их традиционные (т. е. ставшие привычными) названия. Они составлены не в соответствии с нормами IUPAC, но всё же частично отражают качественный состав кислот и их принадлежность к одному классу. Например, H2SO4 — серная кислота, HNO3 — азотная кислота, H3PO4 — фосфорная кислота.

Кроме того, для ряда веществ, находящих широкое практическое применение, нормами IUPAC предусмотрено использование специальных названий. Например, NH3 — аммиак, H2O — вода, H2S — сероводород, HCl — хлороводород, СH4 — метан.

Впрактической деятельности наряду с международными, традиционными

испециальными названиями химики иногда используют и устаревшие тривиальные (т. е. «нехимические») названия веществ. Это, например, чилийская селитра, олеум, угарный газ, сусальное золото. К тривиальным относятся

названия минералов, например FeS2 — пирит, NaCl — галит. Хотя IUPAC рекомендует отказаться от использования таких названий, они всё ещё достаточно широко распространены. Некоторые из таких названий вы встретите в данной книге.

Теперь рассмотрим классификацию неорганических веществ, кратко охарактеризуем их состав и важнейшие свойства, приведём примеры названий.

Как вы уже знаете, все неорганические вещества делятся на простые (состоят из атомов одного элемента) и сложные (состоят из атомов двух и более элементов). Простые вещества, в свою очередь, подразделяются на металлы

инеметаллы. Названия простых веществ, как правило, совпадают с названиями соответствующих химических элементов, например железо, кремний, натрий, кислород, хлор. Исключение составляют названия аллотропных модификаций углерода (алмаз, графит, карбин, фуллерен) и аллотропной модификации кислорода (озон).

Сложные неорганические вещества подразделяются на бинарные, в состав которых входят атомы двух элементов, и многоэлементные, образованные атомами трёх или большего числа элементов. Все такие вещества классифицируются на основе их состава и свойств (рис. 1).

Рис. 1. Схема классификации неорганических веществ

Бинарные соединения (от лат. bi (би) — два) состоят из атомов двух химических элементов. Если в состав бинарного вещества входят атомы металла, то его символ в химической формуле данного вещества записывается первым, например NaH, Mg3N2, AlP, K2S. Если же бинарное соединение образовано атомами двух неметаллов, то в формуле вещества на первом месте записывается знак элемента, расположенного левее в ряду:

B, Si, C, As, P, H, Te, Se, S, I, Br, Cl, N, O, F.

Примеры формул: H2O, CCl4, P2S5, SeCl2, I3N, NF3, OF2. Исключением из этого правила является аммиак, формула которого традиционно записывается в обратном порядке — NH3 вместо H3N.

8 Важнейшие классы неорганических веществ

Общее свойство всех основных оксидов — способность реагировать с кис-

Практически все основные оксиды реагируют с кислотными оксидами, обра-

Основные оксиды щелочных и щёлочно-земельных металлов реагируют с водой с образованием соответствующих оснований:

Общее свойство всех кислотных оксидов — взаимодействие со щелочами с образованием соли и воды:

SO3 + 2KOH = K2SO4 + H2O;

P2O5 + 3Ca(OH)2 = Ca3(PO4)2 + 3H2O.

Практически все кислотные оксиды реагируют с основными оксидами с образованием средних солей. За исключением SiO2 кислотные оксиды взаимодействуют с водой, образуя соответствующие кислородсодержащие кислоты:

Амфотерные оксиды вcтупают в реакции как с кислотами, так и со щелочами. В реакциях с кислотами они проявляют свойства основных оксидов:

В реакциях со щелочами ZnO и Al2O3 ведут себя как кислотные оксиды, образуя при сплавлении соли условных кислот H2ZnO2 и HAlO2:

ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2O;

Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O.

Несолеобразующие оксиды с кислотами и щелочами не реагируют.

Галогениды

Галогениды — бинарные соединения атомов различных элементов с атомами галогенов (F, Cl, Br, I) — элементов группы VIIA.

Степень окисления атомов галогенов в галогенидах равна –1:

Галогениды разнообразны по строению и физическим свойствам. Галогениды неметаллов являются соединениями молекулярного строения. При обычных условиях — это газы (фторид серы(VI) SF6), жидкости (хлорид углерода(IV) CCl4)

или легкоплавкие твёрдые вещества (хлорид фосфора(V) PCl5). Особую группу составляют газообразные (при комнатной температуре) галогениды водорода, или галогеноводороды, HF, HCl, HBr и HI. Их водные растворы являются бескислородными кислотами и называются соответственно фтороводородной

(плавиковой), хлороводородной (соляной), бромоводородной и иодоводород-

ной кислотами. Соли этих кислот — фториды, хлориды, бромиды, иодиды.

Галогениды большинства металлов — твёрдые тугоплавкие вещества не-

молекулярного строения. Они являются солями вышеуказанных кислот: AlF3 — фторид алюминия, NaCl — хлорид натрия (поваренная соль), СaBr2 — бромид кальция, AgI — иодид серебра.

Халькогениды

Халькогениды — бинарные соединения атомов различных элементов с атомами халькогенов (S, Se, Te) — элементов группы VIA.

Степень окисления атомов халькогенов в халькогенидах равна –2:

Халькогениды разнообразны по строению и физическим свойствам. Халькогенидов молекулярного строения немного. При комнатной температуре они существуют в виде газов (H2S, H2Sе) или жидкостей (СS2).

Водородные соединения халькогенов имеют общее название — халькогеноводороды. Их водные растворы называются соответственно сероводородной и селеноводородной кислотами. Соли этих кислот — сульфиды, селениды.

Большинство халькогенидов относятся к веществам немолекулярного строения. При обычных условиях это твёрдые тугоплавкие вещества. Среди них преобладают халькогениды металлов, являющиеся солями вышеперечисленных халькогеноводородных кислот. Например: K2S — сульфид калия, MgSe — селенид магния.

Менее распространёнными, чем оксиды, галогениды и халькогениды, являются соединения атомов различных элементов с атомами азота — нитриды

(Li3 N, Ba3N2); с атомами фосфора — фосфиды (Na3P, Ca3P2); с атомами угле-

рода — карбиды (Al4C3, Si C ); с атомами водорода – гидриды ( K H, Si H4).

Сложные неорганические вещества подразделяются на две большие группы — бинарные и многоэлементные соединения. К бинарным веществам относятся оксиды, галогениды, халькогениды, нитриды, фосфиды, карбиды, гидриды.

Вопросы и задания

1.Составьте по три формулы бинарных веществ соответствующих классов, названия которых приведены на рисунке 1. Назовите эти вещества.

2.Из предложенных оксидов — CO, K2O, P2O5, N2O, SO3, Al2O3, BaO, ZnO, Mn2O7, NO, N2O5 — выберите основные, амфотерные, кислотные оксиды. Назовите их.

3.Напишите формулы кислот, соответствующих кислотным оксидам из задания 2. Назовите эти кислоты.

4.Какие из оксидов, указанных в задании 2, реагируют с кислотами? Напишите уравнения соответствующих реакций и назовите образующиеся вещества.

5.Какие из оксидов, указанных в задании 2, реагируют со щелочами? Напишите уравнения соответствующих реакций и назовите образующиеся вещества.

6.Каков состав условных кислот, соответствующих амфотерным оксидам BeO и Cr2O3? Напишите уравнения реакций этих оксидов с гидроксидом калия.

7.Запишите по две формулы многоэлементных соединений соответствующих классов, названия которых приведены на рисунке 1.

§2. Многоэлементные соединения

Вотличие от бинарных многоэлементные соединения состоят из атомов трёх или большего числа химических элементов. К ним относятся гидроксиды (кислородсодержащие кислоты и основания), большинство солей, кристаллогидраты, комплексные соединения.

Термин гидроксиды (гидраты оксидов) в современной неорганической химии используется как обобщающее название двух классов веществ — оснований и кислородсодержащих кислот. К основаниям относятся основные гидроксиды, а к кислородсодержащим кислотам — кислотные гидроксиды. Вы уже знаете, что некоторые из этих веществ образуются при взаимодействии соответствующих оксидов с водой:

Несмотря на то что не все оксиды реагируют с водой, каждому из них соответствует гидроксид. Поскольку оксиды делятся на основные, кислотные и амфотерные, то и соответствующие им гидроксиды также подразделяются на

основные, кислотные и амфотерные.

Из большой группы основных гидроксидов лишь некоторые образуются при гидратации основных оксидов: