Химия. 11 класс

Изучаемые вещества классифицируют с учётом состава, строения, свойств и других критериев. Основными классами простых веществ являются металлы и неметаллы, сложных — оксиды, кислоты, основания и соли. Их состав, свойства и способы получения вы изучали ранее. В данном параграфе вспомним принципы номенклатуры и классификации веществ (рис. 6).

Металлы — простые твёрдые при комнатной температуре вещества (за исключением жидкой ртути), обладающие пластичностью и теплопроводностью, высокой электропроводностью. Полированные поверхности металлов всегда блестящие.

Неметаллы — простые твёрдые, жидкие или газообразные при комнатной температуре вещества. В твёрдом состоянии они, как правило, непластичные или даже хрупкие, плохо проводят тепло и электрический ток.

Оксиды — сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород (Э_хО_у).

Оксиды металлов при нормальных условиях — твёрдые вещества. Оксиды неметаллов при этих же условиях могут быть в твёрдом, жидком и газообразном состояниях.

Кислород в оксидах проявляет степень окисления –2: (оксид углерода(IV), (оксид кальция).

Различают солеобразующие (кислотные, амфотерные, осно́вные) и несолеобразующие оксиды (рис. 7).

К кислотным относятся оксиды, которым соответствуют кислоты. Кислотные оксиды реагируют со щелочами с образованием соли и воды:

Кислотным оксидам соответствуют кислородсодержащие кислоты: оксиду соответствует кислота (степени окисления углерода одинаковы в оксиде и кислоте).

К осно́вным относятся оксиды, которым соответствуют основания. Основные оксиды реагируют с кислотами с образованием соли и воды:

Основным оксидам соответствуют основания. Например, оксиду соответствует основание .

Амфотерные оксиды реагируют и с кислотами, и со щелочами:

(при сплавлении).

Реакции амфотерных оксидов со щелочами могут протекать не только при сплавлении, но и в растворе:

Соединение относят к классу комплексных соединений. Дополнительные сведения о таких соединениях приведены в конце данного параграфа, а также в материале о свойствах амфотерных оксидов и гидроксидов в главе II и металлов в главе VII.

К несолеобразующим оксидам относят При комнатной температуре они не реагируют ни с кислотами, ни со щелочами.

Кислотами называют сложные вещества, содержащие атомы водорода и кислотные остатки, причём атомы водорода способны замещаться атомами металлов.

Кислоты также определяют как электролиты, при диссоциации которых в водных растворах в качестве катионов образуются только катионы водорода H⁺:

В таблицах 1 и 2 приведён состав и дана классификация кислот по различным признакам.

Таблица 1. Названия некоторых кислот и их солей

Бескислородные кислоты			Кислородсодержащие кислоты(гидроксиды)
Химическая формула	Название кислоты	Название соли	Химическая формула	Название кислоты	Название соли
HI	Йодоводородная	Йодид	HNO3	Азотная	Нитрат
HBr	Бромоводородная	Бромид	HNO2	Азотистая	Нитрит
HCl	Хлороводородная	Хлорид	Н2SO4	Серная	Сульфат
HF	Фтороводородная	Фторид	H2SO3	Сернистая	Сульфит
H2S	Сероводородная	Сульфид	H3PO4	Фосфорная	Фосфат
			H2CO3	Угольная	Карбонат
			Н2SiO3	Кремниевая	Силикат
			НСlO4	Хлорная	Хлорная

Таблица 2. Классификация кислот

Признак классификации	Классификационные группы	Примеры
По происхождению	Неорганические (минеральные)	НCl, H2SO4, HNO3
	Органические (карбоновые)	HCOOH, CH3COOH, C17H35COOH
По наличию атомов кислорода	Кислородсодержащие	H3PO4, H2SO4, H2CO3
	Бескислородные	HCl, H2S, HF
По числу атомов водорода, способных замещаться атомами металлов	Одноосно́вные	HNO3, HF, НCl, CH3COOH
	Многоосно́вные (двухосно́вные, трёхосно́вные)	H2SO4, H2SO3, H2CO3, H3PO4
По силе (способности диссоциировать на ионы в водном растворе)	Сильные	H2SO4, HNO3, НCl, HClO4
	Слабые	H2S, H2SiO3, CH3COOH

Основания — сложные вещества, состоящие из атомов металлов и гидроксогрупп ОН: гидроксид натрия NaOH, гидроксид железа(II) Fe(OH)₂.

Основания — это электролиты, при диссоциации которых в качестве анионов образуются только гидроксид-ионы ОН^–:

Все основания реагируют с кислотами, образуя соль и воду (реакция нейтрализации):

В основе классификации оснований лежат следующие признаки.

1. Число групп ОН. По числу групп ОН, приходящихся на один атом металла, различают однокислотные (NaOH, KOH, LiOH) и многокислотные (Mg(OH)₂, Ca(OH)₂, Fe(OH)₂) основания.

2. Растворимость в воде. Гидроксиды металлов — твёрдые вещества. Водный раствор аммиака — гидрат аммиака (NH₃ · H₂O) — также обладает основными свойствами и диссоциирует с образованием гидроксид-ионов. Для того чтобы подчеркнуть это свойство, формулу гидрата аммиака часто записывают в привычном для оснований виде — NH₄OH. По растворимости в воде неорганические основания делят на растворимые (щёлочи) и нерастворимые.

Щёлочи — это растворимые в воде основания. К щелочам относят растворимые гидроксиды всех элементов IА-группы и щёлочноземельных металлов: стронция, бария, радия, включая малорастворимый гидроксид кальция.

Амфотерные гидроксиды Zn(OH)₂, Be(OH)₂, Al(OH)₃, подобно соответствующим им оксидам, реагируют как с кислотами, так и со щелочами. Взаимодействие со щелочами возможно в расплавах и растворах:

(сплавление);

(раствор).

Соли — это сложные вещества, состоящие из атомов металлов и кислотных остатков.

С точки зрения теории электролитической диссоциации солями называют сложные вещества, при диссоциации которых образуются катионы металлов и анионы кислотных остатков:

К солям относят также соединения, содержащие ион аммония и кислотный остаток (хлорид аммония NH₄Cl, сульфат аммония (NH₄)₂SO₄ и др.)

В основе систематических названий солей лежат названия кислотного остатка и металла с указанием в скобках римскими цифрами степени окисления атомов металла, если она может иметь разные значения. Например, MgSO₄ — сульфат магния, FeCl₂ — хлорид железа(II), Fe₂(SO₄)₃ — сульфат железа(III).

В зависимости от полноты замещения атомов водорода в кислотах различают средние и кислые соли.

Кислые соли могут образовывать многоосно́вные кислоты (Н₂SO₄, Н₂СO₃, Н₂S, Н₃РO₄) при частичном замещении атомов водорода в их молекулах. Наличие в составе кислой соли атомов водорода отражается в названии, например NaHCO₃ — гидрокарбонат натрия (питьевая сода), Са(НСО₃)₂ — гидрокарбонат кальция, NaH₂PO₄ — дигидрофосфат натрия, NaHSO₄ — гидроcульфат натрия.

На следующей схеме показана возможность полного и неполного замещения.

Соли, в состав которых входят молекулы воды, называют кристаллогидратами, а вода — кристаллизационной: FeSO₄ · 7H₂O (железный купорос, или гептагидрат сульфата железа(II)), Na₂SO₄ · 10H₂O (глауберова соль, или декагидрат сульфата натрия).