§ 3.5. Узаемасувязь паміж класамі неарганічных злучэнняў

Разнастайнасць неарганічных злучэнняў найбольш лагічна адлюстроўваюць так званыя генетычныя рады, што ўтрымліваюць злучэнні аднаго элемента, якія належаць розным класам. Як правіла, такі рад прадстаўлены элементам, яго аксідам, гідраксідам і адпаведнай соллю. Напрыклад, генетычны рад тыповага металу і генетычны рад неметалу выглядаюць так:

Стрэлка (→) у дадзеных схемах азначае «адпавядае». Так, тыповаму металу адпавядаюць асноўны аксід, гідраксід, соль, у прыватнасці Са — аксід СаО, гідраксід Са(ОН)₂, соль Са(NO₃)₂.

Уласцівасці злучэнняў металаў і неметалаў па сваёй сутнасці процілеглыя, таму рэчывы розных генетычных радоў могуць узаемадзейнічаць адно з адным, утвараючы пераважна солі. Некаторыя варыянты такіх парных узаемадзеянняў могуць быць паказаны схемамі на аснове генетычных радоў, з якіх відаць, што прадуктамі ўзаемадзеяння рэчываў розных генетычных радоў з’яўляюцца, галоўным чынам, солі (мал. 6.5, 6.6).

Пры ўзаемадзеянні металаў і неметалаў утвараюцца як солі (галагеніды, сульфіды — NaCl, Al₂S₃), так і бінарныя злучэнні, якія не адносяцца да класа солей (нітрыды, фасфіды, карбіды, гідрыды, аксіды — Li₃N, Ca₃P₂, Al₄C₃, NaH, CaO).

Генетычныя рады ў арганічнай хіміі ўтвараюць злучэнні, якія ўтрымліваюць аднолькавы лік атамаў вугляроду:

С₃Н₈ → С₃Н₇Сl → С₃Н₇ОН → C₂H₅СНО → C₂H₅СОOH → CH₃CH(Cl)СОOH → CH₃CH(NH₂)СОOH → NH—CH(CH₃)CO

Веданне асаблівасцей кожнага віду ўзаемадзеянняў неабходна пры выкананні розных заданняў і рашэнні эксперыментальных задач. У практычнай дзейнасці хімікі атрымліваюць новыя рэчывы з наяўных у іх распараджэнні: напрыклад, серную кіслату — з сернага калчадану, аміяк — з азоту, азотную кіслату — з аміяку, цынк — з цынкавай падманкі і г. д. Пры гэтым, як правіла, неабходна правесці серыю рэакцый, каб атрымаць патрэбны прадукт. Напрыклад, адзін з варыянтаў атрымання цынку з прыроднага мінералу ZnS можна паказаць схемай ператварэнняў:

ZnS → ZnO → Zn,

для ажыццяўлення якіх неабходны рэакцыі:

1) акіслення сульфіду цынку кіслародам (абпал):

2ZnS + 3O₂ = 2ZnO + 2SO₂;

2) аднаўлення металу з аксіду:

ZnO + С = СО + Zn.

На выбар шляху ператварэнняў і распрацоўку тэхналагічных працэсаў уплываюць веданне ўласцівасцей рэчываў, улік даступнасці рэагентаў, бяспекі працэсаў і многія іншыя фактары.

У якасці прыкладу разгледзім ператварэнне рэчываў аднаго генетычнага раду — асноўнага аксіду ў гідраксід.

Такім чынам, выбар рэагентаў залежыць ад таго, чым з’яўляецца прадукт ператварэння — гідраксід металу: шчолаччу або нерастваральнай асновай. Для атрымання шчолачы з аксіду дастаткова мець ваду, а нерастваральную аснову можна атрымаць толькі з раствору солі. Таму аксід неабходна папярэдне ператварыць у растваральную соль, а потым дадаць раствор шчолачы.

Пытанні, заданні, задачы

1. Выпішыце хімічныя формулы рэчываў, якія ўтвараюць генетычны рад магнію: МnO, Mn(OH)₂, Mg(OH)₂, MgO, K₂SO₄, MgSO₄, Mg, Mn, MnSO₄.

2. Запоўніце табліцу, выкарыстоўваючы формулы рэчываў: Fe(ОН)₂, СаО, Н₂SO₄, SО₃, СО₂, NaOH, Na₂SO₄, НСl, Н₂SO₃, K₃PO₄, Ba(ОН)₂, КСl.

3. Складзіце генетычныя рады металаў:

• а) … → … → … → хларыд магнію;
• б) … → … → … → сульфат цынку;
• в) … → аксід натрыю → … → …;
• г) … → … → гідраксід калію → ….

4. Складзіце ўраўненні рэакцый паводле малюнка 6 на прыкладзе сернай кіслаты.

5. Складзіце ўраўненні рэакцый для двух ператварэнняў:

• а) ВаО → Ba(ОH)₂ и Al₂O₃ → Al(ОH)₃;
• б) Li₂О → LiОH и Fe₂O₃ → Fe(ОH)₃.

Чаму вам спатрэбілася скласці розную колькасць ураўненняў рэакцый у прапанаваных ператварэннях?

6. Складзіце генетычны рад натрыю і генетычны рад вугляроду. У чым іх прынцыповае адрозненне? Напішыце ўраўненні рэакцый, якія дазваляюць ажыццявіць паслядоўнае атрыманне рэчываў у кожным радзе.

7. Разлічыце масу цынку, атрыманага ў выніку ператварэнняў: Zn → ZnO → Zn, калі маса зыходнага сульфіду цынку роўная 29,1 г, а страты склалі 5 %.

8. Складзіце ўраўненні рэакцый згодна са схемай:

• a) Вa  ВаО  Вa(OH)₂  ВаСl₂  ВaCO₃  …;
• б) С  СО₂  Н₂СO₃  Na₂СO₃  CaCO₃  ….

9. Вызначце простае рэчыва Х у генетычным радзе і складзіце ўраўненні адпаведных рэакцый:

Х  Х₂О₅  Н₃ХO₄  K₃ХO₄,

калі масавая доля кіслароду ў злучэнні K₃ХO₄ роўная 30,19 %.

10. Вызначце простае рэчыва Х у генетычным радзе і складзіце ўраўненні адпаведных рэакцый:

ХХО₂Н₂ХO₃NaНХO₃,

калі масавая доля элемента Х у злучэнні NaНХO₃ роўная 30,77 %.

Самакантроль

1. Не з’яўляецца злучэннем генетычнага раду магнію:

• а) МnO;
• б) Мg(OH)₂;
• в) MgSO₄;
• г) MgO.

2. Дзеяннем вады можна ажыццявіць ператварэнні:

• а) СаO → Сa(OH)₂;
• б) Р₂О₅ → Н₃РO₄;
• в) SiO₂ → H₂SiO₃;
• г) ZnO → Zn(OH)₂.

3. Прадуктамі ўзаемадзеяння металу і неметалу з’яўляюцца злучэнні:

• а) К₂S;
• б) AlCl₃;
• в) SO₃;
• г) MgBr₂.

4. Прадукт ператварэння SO₃ утварае солі, рэагуючы з рэчывамі:

• а) МgO;
• б) Fe(OH)₂;
• в) S;
• г) Na₂SiO₃.

5. Масавая доля кіслароду ў сульфаце, атрыманым у ператварэнні Х → ВаО → Ba(ОH)₂ → ХSO₄, роўная:

• а) 6,9 %;
• б) 13,7 %;
• в) 27,5 %;
• г) 72,5 %.