Классификация и номенклатура неорганических веществ. Конспект по теме к заданию 5 ЕГЭ
А теперь титры,
как после просмотра долгого, интересного, захватывающего блокбастера в кинотеатре
В качестве титров у нас будут самые важные тезисы конспекта по теме «Классификация и номенклатура неорганических веществ» к заданию 5 ЕГЭ
Простые вещества. Металлы и неметаллы. Неметаллы - краткая характеристика. К неметаллам относят 23 химических элемента. Они расположены правее и выше диагонали бор (B) - астат (At), а также на самой диагонали.
Хотя следует отметить, что элементы: B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po, At находящиеся на диагонали или возле диагонали бор (B) - астат (At) ещё называют полуметаллами (или металлоидами), по своим свойствам они занимают промежуточное положение между металлами и неметаллами.
При написании формул простых веществ неметаллов молекулярного строения указывают индексы. Индекс показывает, сколько атомов данного элемента входит в молекулу. Индекс является целым числом. Индекс пишется маленькой цифрой справа внизу от элемента, на который он указывает.
Простые вещества-неметаллы молекулярного строения (индексы есть, они показывают количество атомов в молекуле): водород (H2), азот (N2), кислород (O2) или озон (О3), фтор (F2), хлор (Cl2), бром (Br2), йод (I2), сера (S8), белый фосфор (P4).
Простые вещества-неметаллы немолекулярного строения с атомной кристаллической решёткой: углерод (С) (в форме графита), кремний (Si), бор (B).
В формулах простых веществ-неметаллов немолекулярного строения с атомной кристаллической решёткой индексы не пишут.
В составе веществ-неметаллов немолекулярного строения можно выделить многократно повторяющуюся группу атомов, соответствующую простейшей формуле. Её называют формульной единицей. Для простых веществ немолекулярного строения формульной единицей является атом, поэтому их формулы записывают просто знаком химического элемента.
Газы (двухатомные молекулы простых веществ): водород (H2), азот (N2), кислород (O2), фтор (F2), хлор (CI2).
Газы инертные (одноатомные): гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe), радон (Rn), оганесон (Og).
Жидкий бром (Br2). Бром–единственный жидкий неметалл при комнатной температуре.
Твёрдые вещества: бор (B); углерод (C); кремний (Si); фосфор (P4); сера (S8); мышьяк (As); селен (Se); теллур (Te); йод (I2); астат (At2).
Водород (Н2) - бесцветный, не имеющий запаха, нетоксичный, но горючий газ.
Кислород (O2) – вещество молекулярного строения, бесцветный газ, без запаха. Многие процессы в природе (дыхание, гниение, ржавление, горение топлива) протекают при участии кислорода. В природе кислород образуется в результате процесса фотосинтеза в зелёных растениях. Кислород можно обнаружить по вспыхиванию в нём тлеющей лучинки.
Озон (O3) - состоящая из трёхатомных молекул аллотропная модификация кислорода. При нормальных условиях голубой газ. Озон неустойчив и легко превращается в кислород.
Сера (S8). Элементарная сера представляет собой ярко-жёлтое кристаллическое твёрдое вещество.
Фтор (F2) - ядовитый газ бледно-жёлтого цвета.
Хлор (Cl2)- жёлто-зелёный ядовитый газ.
Бром (Br2) - легколетучая бурая жидкость, пары токсичны.
Йод (I2) - твёрдое кристаллическое вещество.
Углерод (С) - существует во множестве аллотропных модификаций: алмаз, графит, аморфный углерод (сажа, древесный уголь) и другие.
Кремний (Si) - может существовать в виде двух аллотропных модификаций: кристаллический кремний твёрдое вещество тёмно-серого цвета с металлическим блеском, и аморфный кремний – порошок бурого цвета.
Аллотропные модификации фосфора (Р): белый фосфор, красный фосфор, чёрный фосфор.
Белый фосфор состоит из четырёхатомных молекул P4 с молекулярной решёткой. Это белое (с жёлтым оттенком), похожее на воск вещество, светится в темноте за счёт окисления кислородом воздуха (хемолюминисценция), ядовит.
Формула красного фосфора Pn, это полимер со сложной структурой. Представляет собой порошок красно-бурого цвета. В темноте не светится, в отличие от белого фосфора, и не ядовит. Чёрный фосфор чёрное вещество с металлическим блеском, похожее на графит.
К веществам с атомной кристаллической решёткой, из простых веществ, также относятся кремний (Si), бор (B).
Молекулярная кристаллическая решётка — это структура, в узлах которой находятся молекулы.
Металлы - это большая группа химических элементов обладающих в форме простых веществ характерными металлическими свойствами, такими как высокие электро- и теплопроводность, ковкость, пластичность и металлический блеск. Обычно металлы бело-серебристого цвета, но медь - с красноватым оттенком, а золото жёлтого цвета.
Металлы как простые вещества - это вещества немолекулярного строения, с металлическим типом химической связи, индексов при написании химической формулы металла как простого вещества нет:
- щелочные металлы: литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs;
- щёлочноземельные металлы: кальций Ca, стронций Sr, барий Ba;
- переходные металлы: железо Fe, хром Cr, цинк Zn, медь Cu.
Основное отличие металлов от неметаллов – это то, что металлы обладают только восстановительными свойствами, то есть в реакциях могут только окисляться. Металлы в соединениях могут иметь только положительные степени окисления.
Активность металла в химических реакциях определяют используя электрохимический ряд, или ряд активности металлов. Так, по химической активности выделяют три группы металлов:
- активные металлы;
- металлы средней активности;
- неактивные металлы.
Активные металлы - это:
- щелочные металлы: литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs (элементы группы IA, то есть первой группы, главной подгруппы Периодической системы химических элементов);
щёлочноземельные металлы: кальций Ca, стронций Sr, барий Ba (элементы группы IIA, то есть второй группы, главной подгруппы Периодической системы химических элементов);
В группу активных металлов включают также магний Mg и алюминий Al, но реакциям этих металлов с кислородом и водой при обычных условиях препятствует плотная плёнка оксида на их поверхности. Кроме того, их гидроксиды не растворяются в воде.
К металлам средней активности относятся те, которые в реакции с водой образуют оксиды металлов; реакция с такими металлами идёт только при сильном нагреве.
Металлы стоящие в ряду активности до водорода (Н2), вытесняют его (газообразный водород как простое вещество) из кислот.
К неактивным металлам относятся те, которые расположены в ряду активности после водорода. Неактивные металлы не вытесняют газообразный водород из кислот.
Следует отдельно отметить амфотерные металлы, то есть те, которые проявляют двойственные химические свойства, реагируют как с кислотами, так и со щелочами. Например, алюминий Al и цинк Zn.
Алюминий, как амфотерный металл, реагирует как с кислотой, так и с щёлочью.
Цинк, как амфотерный металл, реагирует как с кислотой, так и с щёлочью.
Оксиды алюминия Al2O3 и цинка ZnO, их гидроксиды Al(OH)3 и Zn(OH)2 также амфотерны.
Номенклатура неорганических веществ — это система правил, которая позволяет давать названия сложным химическим соединениям на основе их качественного и количественного состава. Такую систему правил ещё называют систематической номенклатурой.
Оксиды – это сложные вещества, состоящие из атомов двух химических элементов, один из которых кислород в степени окисления –2.
Общая формула оксидов: ЭxOy
где, Э - символ химического элемента из Периодической системы химических элементов;
x и y - индексы в формуле сложного вещества - это цифры, которые показывают, сколько атомов элемента входит в молекулу или формульную единицу сложного вещества.
Индекс «1» в химической формуле сложного вещества не пишется. Если в формуле записан знак химического элемента без индекса, это означает, что в частице вещества содержится один атом данного элемента.
Например: СаО - на один атом кальция, в формульной единице оксида кальция, приходится один атом кислорода.
Названия оксидов строят следующим образом: пишут или произносят слово «оксид» и указывают название второго химического элемента в родительном падеже, например: оксид лития Li2O, оксид натрия Na2O, оксид кальция CaO, оксид бария BaO, оксид алюминия Al2O3
Существует бинарное соединение кислорода и фтора OF2 - это НЕ оксид, так как фтор более электроотрицательный, чем кислород, поэтому у фтора степень окисления -1, а у кислорода положительная степень окисления +2: (O+2F2—1) .
OF2 - это фторид кислорода, бинарное соединение, не оксид.
Также есть дифторид дикислорода O2F2 (или пероксофторид кислорода), в котором у кислорода степень окисления +1, у фтора степень окисления -1. И поэтому, такое бинарное соединение также не оксид. Ведь, в оксидах, у кислорода должна быть степень окисления -2.
По теме могут встретиться следующие термины:
- высшие оксиды - это оксиды, в которых элемент находится в высшей степени окисления, например: оксид азота(V) N2O5, оксид серы (VI) SO3.
Если элемент образует оксиды в нескольких степенях окисления, то оксид с наименьшей валентностью – низший оксид, а с наибольшей – высший оксид. Так, оксид хрома(II) СгО – низший оксид, а оксид хрома (VI) СгO3 – высший оксид.
- Оксиды, в которых элемент находится в промежуточной степени окисления, например: оксид азота(IV) NO2, оксид хрома(III) Cr2O3;
- Названия оксидов с указанием количества атомов кислорода в формульной единице оксида: монооксид углерода CO, диоксид углерода CO2, диоксид серы SO2, триоксид серы SO3 и т.п.
- Ангидриды кислот: кислотные оксиды ещё называют ангидридами соответствующих кислот, например: серный ангидрид SO3, или, он же, ангидрид серной кислоты SO3, потому что этот кислотный оксид в реакции с водой даёт серную кислоту: SO3 + H2O = H2SO4
P2O5 фосфорный ангидрид
Mn2O7 марганцевый ангидрид или ангидрид марганцевой кислоты HMnO4
CrO3 хромовый ангидрид или ангидрид хромовой кислоты H2CrO4
Классификация оксидов
По химическим свойствам оксиды можно разделить на несолеобразующие и солеобразующие.
Несолеобразующих оксидов немного, их надо просто знать: CO, SiO, N2O, NO.
Несолеобразующие оксиды не имеют соответствующих гидроксидов и поэтому не вступают в реакции солеобразования
Солеобразующие оксиды — это оксиды, которые взаимодействуют с кислотами и щелочами с образованием солей, то есть вступают в реакции солеобразования.
Солеобразующие оксиды делятся на три группы: осно́вные, амфотерные, кислотные
- основным оксидам соответствуют основания;
- амфотерным оксидам соответствуют амфотерные гидроксиды;
амфотерность - это способность проявлять как кислотные, так и осно́вные свойства
- кислотным оксидам соответствуют кислородсодержащие кислоты (кислотные гидроксиды)
Осно́вные оксиды образованы металлами в степени окисления +1:
Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O, Cu2O, Ag2O; в степени окисления +2: MgO, CaO, SrO, BaO, CuO, CrO, FeO, MnO
Амфотерные оксиды образованы металлами в степени окисления +3: в степени окисления +4: в степени окисления +2:
Кислотные оксиды образованы неметаллами:
Узнать растворим ли оксид металла в воде или нерастворим, косвенно, можно по «Таблице растворимости». Для этого смотрим на ячейки таблицы с гидроксидами металлов (в той же степени окисления). Если в ячейке стоит буква «Н», то есть нерастворимый гидроксид, значит, и его оксид нерастворим. Если в ячейке буква «Р» или «М», то оксид металла растворим в воде.
Примечания по растворимости оксидов в воде:
- все кислотные оксиды растворяются в воде и реагируют с ней, с образованием соответствующих кислот. Исключение оксид кремния(IV) SiO2, который не растворим в воде;
- из основных оксидов растворимыми являются только оксиды щелочных металлов и щёлочноземельных металлов, они растворяются в воде с образованием соответствующих щелочей;
- амфотерные оксиды не растворяются в воде и не реагируют с ней;
- несолеобразующие оксиды не растворяются в воде и не реагируют с ней.
У одного и того же элемента низший оксид является менее кислотным, чем высший оксид. Так, например, низшему оксиду серы SO2 соответствует слабая сернистая кислота Н2SO3, а высшему оксиду серы SO3 соответствует сильная серная кислота Н2SO4.
На примере оксидов хрома с ростом степени окисления элемента происходит увеличение кислотных свойств его оксидов
Осно́вные, амфотерные, кислотные оксиды: их соответствие гидроксидам
1) Осно́вным оксидам соответствуют основания (гидроксиды металлов):
Li2O соответствует LiOH щёлочь, растворимое основание
Na2O соответствует NaOH щёлочь, растворимое основание
K2O соответствует KOH щёлочь, растворимое основание
ВaO соответствует Вa(OH)2 щёлочь, растворимое основание
CaO соответствует Ca(OH)2 малорастворимый гидроксид металла, щёлочь
SrO соответствует Sr(OH)2 малорастворимый гидроксид металла, щёлочь
CuO соответствует Cu(OH)2 нерастворимое основание
FeO соответствует Fe(OH)2 нерастворимое снование
Ag2O соответствует АgOH. Гидроксид серебра неустойчив, и при его получении в водной среде разлагается по реакции: 2AgOН= Ag2O↓ + H2O, поэтому в таблице растворимости, в ячейке в которой должен быть AgOH, стоит прочерк «－»
Амфотерным оксидам соответствуют амфотерные гидроксиды, например:
ZnO соответствуетZn(OH)2 нерастворимый амфотерный гидроксид
BeO соответствует Be(OH)2 нерастворимый амфотерный гидроксид
Al2O3 соответствует Al(OH)3 нерастворимый амфотерный гидроксид
3) Кислотным оксидам соответствуют кислотные гидроксиды (или их называют кислородсодержащие кислоты), например:
SO3 соответствует H2SO4 серная кислота, - кислотный гидроксид
SO2 соответствует H2SO3 сернистая кислота, - кислотный гидроксид
Fe3O4 железная окалина - это двойной оксид железа(II, III) FeO·Fe2O3, то есть железо в первом оксиде в степени окисления +2, во втором оксиде +3
Бинарные соединения: номенклатура и классификация. Бинарные соединения — это химические вещества образованные атомами двух химических элементов.
- пероксид кальция CaO2 (в нём, степень окисления кислорода -1)
- надпероксид калия KO2 (в нём, степень окисления кислорода условно дробная -1/2)
- озонид натрия NaO3 (в нём, степень окисления кислорода условно дробная -1/3)
- и многие другие бинарные соединения
Некоторые бинарные соединения имеют тривиальные названия:
пирит FeS2 (или железный колчедан)
Химическая связь в бинарных соединениях может быть ковалентной полярной (например, в соединениях неметаллов (HCl, NH3) или ионной (например, в солеобразных гидридах (NaH, CaH2).
Гидри́ды - бинарные соединения, в состав которых входит водород (H)
В зависимости от характера связи водорода в гидридах со вторым элементом различают:
- ионные гидриды (солеобразные гидриды) в них степень окисления водорода отрицательна минус один (-1), так как все металлы в соединениях имеют только положительную степень окисления.
К ионным гидридам (солеобразным гидридам) относятся соединения водорода с щелочными и щёлочноземельными металлами и магнием: LiH, NaH, KH, RbH, CsH, CaH2, ВaH2, SrH2, MgH2
Ионные гидриды представляют собой вещества белого цвета, разлагающиеся при нагревании на металл и водород. Эти вещества, с виду, похожи на соли, но солями их назвать нельзя, так как им не соответствуют кислоты, просто таких кислот нет.
- ковалентные гидриды: CH4, SiH4, NH3, PH3, AsH3, H3Sb, H2O, H2S, H2Sе, HF, HCl, HBr, HI в них степень окисления водорода положительна плюс один (+1).
перечисленные ковалентные гидриды элементов IVA-VIIA групп ещё называют летучими водородными соединениями.
Карбиды - бинарные соединения, в состав которых входит углерод (C)
К карби́дам относят соединения, в которых углерод имеет бо́льшую электроотрицательность, чем второй элемент, тем самым исключая из названия «карбиды» такие соединения углерода, как оксиды, галогениды ит.п., например: тетрафторид углерода CF4, тетрахлорид углерода CCl4 - это галогениды углерода, а не карбиды; и СО2 - это оксид углерода (IV), а не карбид.
Карбиды- это твёрдые тугоплавкие вещества. Если карбид растворяется, например в воде или кислоте, значит с ним идёт реакция.
Силициды - бинарные соединения, в состав которых входит кремний (Si)
Силициды — это соединения кремния с менее электроотрицательными элементами: газообразный силан SiH4 и твёрдые силициды металлов: Ca2Si силицид кальция, Mg2Si силицид магния, в них кремний проявляет отрицательную степень окисления -4.
Фосфиды — это соединения фосфора с менее электроотрицательными элементами, например, с металлами: фосфид натрия Na3P, фосфид кальция Ca3P2, фосфид алюминия AlP.
Сульфиды - бинарные соединения, в состав которых входит сера (S)
Сульфиды — это соединения серы с менее электроотрицательными элементами, например, с металлами: сульфид натрия Na2S, сульфид магния MgS, сульфид алюминия Al2S3, и с неметаллами: сульфид кремния SiS2, сульфид фосфора (III) P2S3. В сульфидах сера проявляет отрицательную степень окисления -2.
Галогениды - бинарные соединения, в состав которых входит галоген фтор (F), или хлор (Cl), или бром (Br), или йод
Галогены - это химические элементы VII-й группы главной подгруппы Периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева.
Пероксиды щелочных и щёлочноземельных металлов представляют собой порошки белого цвета. Пероксид водорода (тривиальное название - перекись водорода) бесцветная жидкость.
По систематической (международной) номенклатуре соединения, содержащие группы —OH, называются гидроксидами. Поэтому обратите внимание на то, что кислородсодержащие кислоты, такие как серная кислота H2SO4, ортофосфорная кислота H3PO4, и многие другие, - это также гидроксиды, а точнее, кислотные гидроксиды. Поэтому иногда в заданиях экзамена их формулы могут писать так, чтобы выделить гидроксогруппы:
SO2(OH)2- серная кислота (H2SO4), - кислотный гидроксид
PO(OH)3 - ортофосфорная кислота (H3PO4), - кислотный гидроксид
B(OH)3 - борная кислота, - кислотный гидроксид, запись по другому H3BO3
Высший гидроксид - это гидроксид элемента, в котором его степень окисления максимальна,и в котором его валентность равна его группе. Например, серная кислота H2SO4 - это высший гидроксид серы, элемента шестой (VIA) группы.
Основания (осно́вные гидроксиды) - номенклатура и классификация
Основания, или их ещё называют осно́вные гидроксиды. Осно́вные гидроксиды — это сложные вещества, которые состоят из атомов металла и гидроксогрупп (—OH). Название основания обычно состоит из двух слов: слова «гидроксид» и названия металла в родительном падеже:
NaOH— гидроксид натрия
Сг(OH)2— гидроксид хрома (II)
Растворимые в воде основания называются щелочами.
Щёлочи - это сильные основания, а нерастворимые основания - слабые.
Амфотерные гидроксиды образуют d-элементы со степенью окисления +2, +3, +4:
Zn(OH)2 - амфотерный гидроксид цинка
Fe(OH)3- амфотерный гидроксид железа(III)
а также такие p-элементы-металлы: Al, Sn, Pb. Таким образом, формулы их амфотерных гидроксидов:
Al(OH)3 - амфотерный гидроксид алюминия
а также s-элемент металл бериллий: Be(OH)2 - амфотерный гидроксид бериллия.
Все приведённые амфотерные гидроксиды нерастворимы в воде.
Кислоты — это электролиты при диссоциации которых образуются катионы водорода H+ и анионы кислотного остатка:
для хлороводородной кислоты HCl = H++ Cl¯
для серной кислоты H2SO4= 2H++ SO42—
Кислородсодержащие кислоты являются кислотными гидроксидами, это хорошо видно по их структурным формулам, в которых есть гидроксогруппы (—OH).
Приведём названия анионов кислот в том порядке, в котором они указаны в «Таблице растворимости кислот, солей и оснований в воде», ей можно пользоваться на экзамене, но названия анионов в «Таблице растворимости» нет, их необходимо просто выучить и знать:
Для примера, напишем соли аммония (или калия), соответствующие этим анионам:
F— фторид анион, средняя соль NH4F фторид аммония
Cl— хлорид анион, средняя соль NH4Cl хлорид аммония
Br— бромид анион, средняя соль NH4Br бромид аммония
I— йодид анион, средняя соль NH4I йодид аммония
S2— сульфид анион, средняя соль (NH4)2S сульфид аммония
HS— гидросульфид анион; кислая соль NH4HS гидросульфид аммония
SO32— сульфит анион, средняя соль (NH4)2SO3 сульфит аммония
HSO3— гидросульфит анион, кислая соль NH4HSO3 гидросульфит аммония
SO42— сульфат анион, средняя соль (NH4)2SO4 сульфат аммония
HSO4— гидросульфат анион, кислая соль NH4НSO4 гидросульфат аммония
NO3— нитрат анион, средняя соль NH4NO3 нитрат аммония
NO2— нитрит анион, средняя соль NH4NO2 нитрит аммония
PO43— фосфат анион, средняя соль K3PO4 фосфат калия
HPO42— дидрофосфат анион, кислая соль (NH4)2HPO4 идрофосфат аммония
H2PO4— дигидрофосфат анион, кислая соль NH4H2PO4 дигидрофосфат аммония
CO32— карбонат анион, средняя соль (NH4)2СO4 карбонат аммония
HCO3— гидрокарбонат анион, кислая соль NH4НСO4 гидрокарбонат аммония
CH3COO — ацетат анион, средняя соль CH3COONH4 ацетат аммония
SiO32— силикат анион, средняя соль K2SiO3 силикат калия
MnO42— манганат анион, средняя соль К2MnO4 манганат калия
MnO4— перманганат анион, средняя соль КMnO4 перманганат калия
Cr2O72— дихромат анион, средняя соль К2Cr2O7 дихромат калия
CrO42— хромат анион, средняя соль К2CrO4 хромат калия
ClO3— хлорат анион, средняя соль КClO3 хлорат калия
ClO4— перхлорат анион, средняя соль КClO3 перхлорат калия
Средние соли (их ещё называют «нормальные соли») - это продукты замещения всех катионов водорода кислоты на катионы металла. Например, Na2SO4 сульфат натрия, все два катиона водорода серной кислоты H2SO4 замещены двумя катионами натрия.
(CuOH)2CO3 или так Cu2(OH)2CO3 дигидроксокарбонат меди (II), минерал малахит
Двойные соли состоят из двух различных металлов (или металла и катиона аммония NH4+) и кислотного остатка, например:
KAl(SO4)2 сульфат калия-алюминия, двойная соль
K2NaPO4 ортофосфат дикалия-натрия, двойная соль
KCr(SO4)2 сульфат калия хрома (III), двойная соль
KCuCl3 хлорид калия меди (II), двойная соль
Fe(NH4)2(SO4)2 сульфат аммония-железа (II), двойная соль
Смешанные соли состоят из атомов одного металла и двух различных кислотных остатков, от двух разных кислот, например:
BaClNO3 хлорид-нитрат бария, смешанная соль
MgClBr хлорид-бромид магния, смешанная соль
CaCl(ClO) хлорид-гипохлорит кальция (это хлорная известь), - смешанная соль; то есть это соль двух кислот соляной кислоты HCl и хлорноватистой кислоты HClO
Соли кристаллогидраты - это сложные вещества, которые содержат в кристаллической решётке молекулы воды. Например:
CuSO4 · 5H2O — пентагидрат сульфата меди (II), медный купорос
Na2CO3 · 10H2O — декагидрат карбоната натрия, кристаллическая сода
ZnSO4 · 7H2O — гептагидрат сульфата цинка, цинковый купорос
FeSO4 · 7Н2О — гептагидрат сульфата железа (II), железный купорос
СаSO4 · 2H2O - дигидрат сульфата кальция, гипс
Комплексные соли, комплексные (координационные) соединения
На экзамене по химии из комплексных солей наиболее часто встречаются комплексные соли амфотерных металлов - алюминия и цинка, гидроксокомплексы [подсказка - в тексте заданий экзамена по химии их можно определить по квадратным скобкам в формуле]:
Na[Al(OH)4] тетрагидроксоалюминат натрия
K2[Zn(OH)4] тетрагидроксоцинкат калия
Упрощенно их формульную единицу можно рассматривать как состоящую из двух гидроксидов: основного гидроксида (основания) и амфотерного гидроксида:
Na[Al(OH)4] ≡ NaOH + Al(OH)3
В связи с этим они будут проявлять свойства, присущие основаниям и амфотерным гидроксидам.
Стоит отметить, что комплексными (координационными) соединениями могут быть не только соли, но и гидроксиды. Поэтому, внимание, не путать комплексную соль с гидроксидом - гидроксокомплексом:
[Ag(NH3)2]ОН - гидроксид диамминсеребра(I) - это не комплексная соль, а комплексное основание (аммиачный раствор оксида серебра, - реактив Толленса в органической химии, для реакции серебряного зеркала, которую дают альдегидные группы)
Все комплексные соединения называют справа налево, сначала в названии указывается количество лигандов (греческими числовыми префиксами), далее называют сам лиганд. Используется соединительная буква «-о», если этот лиганд является анионом. Далее следует название элемента комплексообразователя, с суффиксом «-ат», если это анионный комплекс, и с указанием степени окисления элемента комплексообразователя, если этот элемент переменной валентности. При записи степени окисления используют модуль её числового значения, записанный римской цифрой, например, если степень окисления +6 пишут римской цифрой в круглых скобках (VI))
Тривиальные названия некоторых неорганических веществ, тривиальная номенклатура
Помимо систематической номенклатуры (системы правил в названиях), существует и тривиальная номенклатура, или исторически устоявшиеся тривиальные названия веществ. Такие названия не поддаются какой либо системе правил, их нужно просто знать, выучить и запомнить. К радости для нас, на экзамен по химии запомнить необходимо не так уж и много тривиальных названий, около 4-х десятков, вот они - учите:
Тривиальные названия бинарных соединений
NH3 аммиак (газ с резким запахом), его раствор в воде называется «нашатырный спирт» и представляет собой гидрат аммиака NH₃·H₂О
PH3 фосфин (газ)
H2S сероводород (газ с неприятным запахом)
CH4 метан (газ)
SiH4 силан (газ)
FeS2 пирит (- это минерал, синонимы железный колчедан, серный колчедан)
SiC карборунд
Тривиальные названия оксидов
CO угарный газ
CO2 углекислый газ
SO2 сернистый газ (газ с резким запахом)
N2O веселящий газ
NO2 бурый газ
NO бесцветный газ буреющий на воздухе (по реакции: 2NO + O2 → 2NO2)
CaO негашёная известь
SiO2 кремнезём, кварц, кварцевый песок
Al2O3 глинозём - минерал, содержит в основном оксид алюминия
Fe3O4 железная окалина - это двойной оксид железа(II, III) FeO·Fe2O3, то есть железо в первом оксиде в степени окисления +2, во втором оксиде +3
Ангидриды кислот - это большинство кислотных оксидов, при их взаимодействии с водой получается соответствующая кислота.
P2O5 фосфорный ангидрид, с водой без нагрева образует метафосфорную кислоту, при нагреве с водой ортофосфорную кислоту.
CrO3 хромовый ангидрид или ангидрид хромовой кислоты H2CrO4
SO3 серный ангидрид или ангидрид серной кислоты H2SO4
HCl соляная кислота
HF плавиковая кислота
Олеум - это раствор SO3 в H2SO4. Формула олеума H2SO4 · nSO3
Тривиальные названия оснований
NaOH едкий натр, каустическая сода, каустик
KOH едкое кали
Ca(OH)2 гашёная известь, её раствор называется «известковая вода»,
Ba(OH)2 баритовая вода в виде раствора
Тривиальные названия солей
NaCl поваренная соль (это пищевая соль, для подсаливания пищи)
NaHCO3 питьевая (или пищевая) сода
Na2CO3 кальцинированная сода
K2CO3 поташ (его много в древесной золе)
KClO3 бертолетова соль (используется в производстве спичек)
CaCO3 мрамор (или мел, или известняк)
(CuOH)2CO3 малахит (минерал)
Ca3(PO4)2 фосфорит или апатит
Ca(H2PO4)2 двойной суперфосфат (удобрение)
СаОСl2 хлорная известь
NH4Cl нашатырь (не путать с нашатырным спиртом - который представляет собой раствор газа аммиака в воде - гидрат аммиака NH₃·H₂О)
Na3[AlF6] криолит - минерал, является хорошим растворителем для оксида алюминия (глинозёма) в производстве алюминия методом электролиза
Селитры - это нитраты, используются как азотные удобрения
NaNO3 натриевая селитра, KNO3 калиевая селитра
Ca(NO3)2 кальциевая селитра, NH4NO3 аммиачная селитра
Тривиальные названия солей кристаллогидратов
CuSO4 · 5H2O медный купорос; FeSO4 · 7Н2О железный купорос
Na2CO3· 10H2O кристаллическая сода; СаSO4· 2H2O гипс
Постоянную степень окисления (СО) имеют не все, а только некоторые атомы в сложных соединениях. У этих элементов нет промежуточных степеней окисления:
СО +3 Al (алюминий высшая СО +3, низшая СО ноль 0)
СО +2 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn (металлы II группы, высшая СО +2, низшая СО 0)
СО +1 Li, Na, K, Rb, Cs (щелочные металлы IA группы, высшая СО +1 низшая СО 0)
СО -1 F (фтор, высшая СО ноль 0, низшая СО -1)
Потому, что могут проявлять как отрицательную степень окисления -4, так и положительную степень окисления +4, ведь углерод и кремний - это элементы IV-й группы Периодической системы химических элементов.
Аналогично с кремнием: в соединениях, в которых кремний проявляет степень окисления -4, применяется корень "силиц-", а в соединениях, в которых кремний проявляет степень окисления +4, применяется корень "силик-". Примеры:
Mg2Si - силицид магния
MgSiO3 - силикат магния
Na2SiO3 - силикат натрия
Названия гидроксидов
Гидроксиды. Названия формируются по схеме: «гидроксид» + название элемента в родительном падеже (как бы ответ на вопрос «чего?») + степень окисления (если этот элемент переменной степени окисления; если элемент постоянной степени окисления, то уточнять её не нужно).
При записи степени окисления используют модуль её числового значения, записанный римской цифрой, например, если степень окисления +2, пишут римской цифрой в круглых скобках (II))
Название солей кислородсодержащих кислот
Если соединение содержит более двух атомов, а в состав входит ещё и кислород (например, названия солей кислородсодержащих кислот), то название будет давать тот элемент, атом которого находится перед кислородом. В зависимости от его степени окисления суффикс будет либо «-ит» либо «-ат».
Например: К2SO3 - сульфит калия, К2SO4 - сульфат калия.
Соли кислородсодержащих кислот. Их название строится по следующей схеме: название кислородсодержащего аниона + название катиона в родительном падеже. При этом учитывается степень окисления элемента в кислородсодержащем анионе.
Так, если элемент в кислородсодержащем анионе находится в низкой положительной степени окисления, то ставится суффикс "-ит".
Для бескислородных кислот используется корень слова «названиеобразующего» элемента и через соединительное «о» присоединяется «-водородная кислота»:
HF - фтороводородная кислота
HCl - хлороводородная кислота
HBr - бромоводородная кислота
HI - йодоводородная кислота
H2S - сероводородная кислота
H2Sе - селеноводородная кислота самоУчитель Я Химик Ум chemsam.ru
Для кислородсодержащих кислот с атомами элемента в низких положительных степенях окисления также используется корень и суффиксы «-ист-» или «-нист-», в высоких степенях окисления - суффикс «-н-». Например:
H2SO3 - сернистая кислота
H2SO4 - серная кислота
HNO2 - азотистая кислота
HNO3 - азотная кислота
H2MnO4 - марганцовистая
HMnO4 - марганцовая
Приставки «орто-» и «мета-» в названии кислот используются для обозначения форм кислот, различающихся содержанием гидроксогрупп:
H3PO4 — ортофосфорная кислота (содержит три гидроксогруппы ―ОН);
НРO3 — метафосфорная кислота (содержит одну гидроксогруппу ―ОН).
Хотя следует отметить, что элементы: B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po, At находящиеся на диагонали или возле диагонали бор (B) - астат (At) ещё называют полуметаллами (или металлоидами), по своим свойствам они занимают промежуточное положение между металлами и неметаллами.
При написании формул простых веществ неметаллов молекулярного строения указывают индексы. Индекс показывает, сколько атомов данного элемента входит в молекулу. Индекс является целым числом. Индекс пишется маленькой цифрой справа внизу от элемента, на который он указывает.
Простые вещества-неметаллы молекулярного строения (индексы есть, они показывают количество атомов в молекуле): водород (H2), азот (N2), кислород (O2) или озон (О3), фтор (F2), хлор (Cl2), бром (Br2), йод (I2), сера (S8), белый фосфор (P4).
Простые вещества-неметаллы немолекулярного строения с атомной кристаллической решёткой: углерод (С) (в форме графита), кремний (Si), бор (B).
В формулах простых веществ-неметаллов немолекулярного строения с атомной кристаллической решёткой индексы не пишут.
В составе веществ-неметаллов немолекулярного строения можно выделить многократно повторяющуюся группу атомов, соответствующую простейшей формуле. Её называют формульной единицей. Для простых веществ немолекулярного строения формульной единицей является атом, поэтому их формулы записывают просто знаком химического элемента.
Газы (двухатомные молекулы простых веществ): водород (H2), азот (N2), кислород (O2), фтор (F2), хлор (CI2).
Газы инертные (одноатомные): гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe), радон (Rn), оганесон (Og).
Жидкий бром (Br2). Бром–единственный жидкий неметалл при комнатной температуре.
Твёрдые вещества: бор (B); углерод (C); кремний (Si); фосфор (P4); сера (S8); мышьяк (As); селен (Se); теллур (Te); йод (I2); астат (At2).
Водород (Н2) - бесцветный, не имеющий запаха, нетоксичный, но горючий газ.
Кислород (O2) – вещество молекулярного строения, бесцветный газ, без запаха. Многие процессы в природе (дыхание, гниение, ржавление, горение топлива) протекают при участии кислорода. В природе кислород образуется в результате процесса фотосинтеза в зелёных растениях. Кислород можно обнаружить по вспыхиванию в нём тлеющей лучинки.
Озон (O3) - состоящая из трёхатомных молекул аллотропная модификация кислорода. При нормальных условиях голубой газ. Озон неустойчив и легко превращается в кислород.
Сера (S8). Элементарная сера представляет собой ярко-жёлтое кристаллическое твёрдое вещество.
Фтор (F2) - ядовитый газ бледно-жёлтого цвета.
Хлор (Cl2)- жёлто-зелёный ядовитый газ.
Бром (Br2) - легколетучая бурая жидкость, пары токсичны.
Йод (I2) - твёрдое кристаллическое вещество.
Углерод (С) - существует во множестве аллотропных модификаций: алмаз, графит, аморфный углерод (сажа, древесный уголь) и другие.
Кремний (Si) - может существовать в виде двух аллотропных модификаций: кристаллический кремний твёрдое вещество тёмно-серого цвета с металлическим блеском, и аморфный кремний – порошок бурого цвета.
Аллотропные модификации фосфора (Р): белый фосфор, красный фосфор, чёрный фосфор.
Белый фосфор состоит из четырёхатомных молекул P4 с молекулярной решёткой. Это белое (с жёлтым оттенком), похожее на воск вещество, светится в темноте за счёт окисления кислородом воздуха (хемолюминисценция), ядовит.
Формула красного фосфора Pn, это полимер со сложной структурой. Представляет собой порошок красно-бурого цвета. В темноте не светится, в отличие от белого фосфора, и не ядовит. Чёрный фосфор чёрное вещество с металлическим блеском, похожее на графит.
К веществам с атомной кристаллической решёткой, из простых веществ, также относятся кремний (Si), бор (B).
Молекулярная кристаллическая решётка — это структура, в узлах которой находятся молекулы.
Металлы - это большая группа химических элементов обладающих в форме простых веществ характерными металлическими свойствами, такими как высокие электро- и теплопроводность, ковкость, пластичность и металлический блеск. Обычно металлы бело-серебристого цвета, но медь - с красноватым оттенком, а золото жёлтого цвета.
Металлы как простые вещества - это вещества немолекулярного строения, с металлическим типом химической связи, индексов при написании химической формулы металла как простого вещества нет:
- щелочные металлы: литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs;
- щёлочноземельные металлы: кальций Ca, стронций Sr, барий Ba;
- переходные металлы: железо Fe, хром Cr, цинк Zn, медь Cu.
Основное отличие металлов от неметаллов – это то, что металлы обладают только восстановительными свойствами, то есть в реакциях могут только окисляться. Металлы в соединениях могут иметь только положительные степени окисления.
Активность металла в химических реакциях определяют используя электрохимический ряд, или ряд активности металлов. Так, по химической активности выделяют три группы металлов:
- активные металлы;
- металлы средней активности;
- неактивные металлы.
Активные металлы - это:
- щелочные металлы: литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs (элементы группы IA, то есть первой группы, главной подгруппы Периодической системы химических элементов);
щёлочноземельные металлы: кальций Ca, стронций Sr, барий Ba (элементы группы IIA, то есть второй группы, главной подгруппы Периодической системы химических элементов);
В группу активных металлов включают также магний Mg и алюминий Al, но реакциям этих металлов с кислородом и водой при обычных условиях препятствует плотная плёнка оксида на их поверхности. Кроме того, их гидроксиды не растворяются в воде.
К металлам средней активности относятся те, которые в реакции с водой образуют оксиды металлов; реакция с такими металлами идёт только при сильном нагреве.
Металлы стоящие в ряду активности до водорода (Н2), вытесняют его (газообразный водород как простое вещество) из кислот.
К неактивным металлам относятся те, которые расположены в ряду активности после водорода. Неактивные металлы не вытесняют газообразный водород из кислот.
Следует отдельно отметить амфотерные металлы, то есть те, которые проявляют двойственные химические свойства, реагируют как с кислотами, так и со щелочами. Например, алюминий Al и цинк Zn.
Алюминий, как амфотерный металл, реагирует как с кислотой, так и с щёлочью.
Цинк, как амфотерный металл, реагирует как с кислотой, так и с щёлочью.
Оксиды алюминия Al2O3 и цинка ZnO, их гидроксиды Al(OH)3 и Zn(OH)2 также амфотерны.
Номенклатура неорганических веществ — это система правил, которая позволяет давать названия сложным химическим соединениям на основе их качественного и количественного состава. Такую систему правил ещё называют систематической номенклатурой.
Оксиды – это сложные вещества, состоящие из атомов двух химических элементов, один из которых кислород в степени окисления –2.
Общая формула оксидов: ЭxOy
где, Э - символ химического элемента из Периодической системы химических элементов;
x и y - индексы в формуле сложного вещества - это цифры, которые показывают, сколько атомов элемента входит в молекулу или формульную единицу сложного вещества.
Индекс «1» в химической формуле сложного вещества не пишется. Если в формуле записан знак химического элемента без индекса, это означает, что в частице вещества содержится один атом данного элемента.
Например: СаО - на один атом кальция, в формульной единице оксида кальция, приходится один атом кислорода.
Названия оксидов строят следующим образом: пишут или произносят слово «оксид» и указывают название второго химического элемента в родительном падеже, например: оксид лития Li2O, оксид натрия Na2O, оксид кальция CaO, оксид бария BaO, оксид алюминия Al2O3
Существует бинарное соединение кислорода и фтора OF2 - это НЕ оксид, так как фтор более электроотрицательный, чем кислород, поэтому у фтора степень окисления -1, а у кислорода положительная степень окисления +2: (O+2F2—1) .
OF2 - это фторид кислорода, бинарное соединение, не оксид.
Также есть дифторид дикислорода O2F2 (или пероксофторид кислорода), в котором у кислорода степень окисления +1, у фтора степень окисления -1. И поэтому, такое бинарное соединение также не оксид. Ведь, в оксидах, у кислорода должна быть степень окисления -2.
По теме могут встретиться следующие термины:
- высшие оксиды - это оксиды, в которых элемент находится в высшей степени окисления, например: оксид азота(V) N2O5, оксид серы (VI) SO3.
Если элемент образует оксиды в нескольких степенях окисления, то оксид с наименьшей валентностью – низший оксид, а с наибольшей – высший оксид. Так, оксид хрома(II) СгО – низший оксид, а оксид хрома (VI) СгO3 – высший оксид.
- Оксиды, в которых элемент находится в промежуточной степени окисления, например: оксид азота(IV) NO2, оксид хрома(III) Cr2O3;
- Названия оксидов с указанием количества атомов кислорода в формульной единице оксида: монооксид углерода CO, диоксид углерода CO2, диоксид серы SO2, триоксид серы SO3 и т.п.
- Ангидриды кислот: кислотные оксиды ещё называют ангидридами соответствующих кислот, например: серный ангидрид SO3, или, он же, ангидрид серной кислоты SO3, потому что этот кислотный оксид в реакции с водой даёт серную кислоту: SO3 + H2O = H2SO4
P2O5 фосфорный ангидрид
Mn2O7 марганцевый ангидрид или ангидрид марганцевой кислоты HMnO4
CrO3 хромовый ангидрид или ангидрид хромовой кислоты H2CrO4
Классификация оксидов
По химическим свойствам оксиды можно разделить на несолеобразующие и солеобразующие.
Несолеобразующих оксидов немного, их надо просто знать: CO, SiO, N2O, NO.
Несолеобразующие оксиды не имеют соответствующих гидроксидов и поэтому не вступают в реакции солеобразования
Солеобразующие оксиды — это оксиды, которые взаимодействуют с кислотами и щелочами с образованием солей, то есть вступают в реакции солеобразования.
Солеобразующие оксиды делятся на три группы: осно́вные, амфотерные, кислотные
- основным оксидам соответствуют основания;
- амфотерным оксидам соответствуют амфотерные гидроксиды;
амфотерность - это способность проявлять как кислотные, так и осно́вные свойства
- кислотным оксидам соответствуют кислородсодержащие кислоты (кислотные гидроксиды)
Осно́вные оксиды образованы металлами в степени окисления +1:
Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O, Cu2O, Ag2O; в степени окисления +2: MgO, CaO, SrO, BaO, CuO, CrO, FeO, MnO
Амфотерные оксиды образованы металлами в степени окисления +3: в степени окисления +4: в степени окисления +2:
Кислотные оксиды образованы неметаллами:
Узнать растворим ли оксид металла в воде или нерастворим, косвенно, можно по «Таблице растворимости». Для этого смотрим на ячейки таблицы с гидроксидами металлов (в той же степени окисления). Если в ячейке стоит буква «Н», то есть нерастворимый гидроксид, значит, и его оксид нерастворим. Если в ячейке буква «Р» или «М», то оксид металла растворим в воде.
Примечания по растворимости оксидов в воде:
- все кислотные оксиды растворяются в воде и реагируют с ней, с образованием соответствующих кислот. Исключение оксид кремния(IV) SiO2, который не растворим в воде;
- из основных оксидов растворимыми являются только оксиды щелочных металлов и щёлочноземельных металлов, они растворяются в воде с образованием соответствующих щелочей;
- амфотерные оксиды не растворяются в воде и не реагируют с ней;
- несолеобразующие оксиды не растворяются в воде и не реагируют с ней.
У одного и того же элемента низший оксид является менее кислотным, чем высший оксид. Так, например, низшему оксиду серы SO2 соответствует слабая сернистая кислота Н2SO3, а высшему оксиду серы SO3 соответствует сильная серная кислота Н2SO4.
На примере оксидов хрома с ростом степени окисления элемента происходит увеличение кислотных свойств его оксидов
Осно́вные, амфотерные, кислотные оксиды: их соответствие гидроксидам
1) Осно́вным оксидам соответствуют основания (гидроксиды металлов):
Li2O соответствует LiOH щёлочь, растворимое основание
Na2O соответствует NaOH щёлочь, растворимое основание
K2O соответствует KOH щёлочь, растворимое основание
ВaO соответствует Вa(OH)2 щёлочь, растворимое основание
CaO соответствует Ca(OH)2 малорастворимый гидроксид металла, щёлочь
SrO соответствует Sr(OH)2 малорастворимый гидроксид металла, щёлочь
CuO соответствует Cu(OH)2 нерастворимое основание
FeO соответствует Fe(OH)2 нерастворимое снование
Ag2O соответствует АgOH. Гидроксид серебра неустойчив, и при его получении в водной среде разлагается по реакции: 2AgOН= Ag2O↓ + H2O, поэтому в таблице растворимости, в ячейке в которой должен быть AgOH, стоит прочерк «－»
Амфотерным оксидам соответствуют амфотерные гидроксиды, например:
ZnO соответствуетZn(OH)2 нерастворимый амфотерный гидроксид
BeO соответствует Be(OH)2 нерастворимый амфотерный гидроксид
Al2O3 соответствует Al(OH)3 нерастворимый амфотерный гидроксид
3) Кислотным оксидам соответствуют кислотные гидроксиды (или их называют кислородсодержащие кислоты), например:
SO3 соответствует H2SO4 серная кислота, - кислотный гидроксид
SO2 соответствует H2SO3 сернистая кислота, - кислотный гидроксид
Fe3O4 железная окалина - это двойной оксид железа(II, III) FeO·Fe2O3, то есть железо в первом оксиде в степени окисления +2, во втором оксиде +3
Бинарные соединения: номенклатура и классификация. Бинарные соединения — это химические вещества образованные атомами двух химических элементов.
- пероксид кальция CaO2 (в нём, степень окисления кислорода -1)
- надпероксид калия KO2 (в нём, степень окисления кислорода условно дробная -1/2)
- озонид натрия NaO3 (в нём, степень окисления кислорода условно дробная -1/3)
- и многие другие бинарные соединения
Некоторые бинарные соединения имеют тривиальные названия:
пирит FeS2 (или железный колчедан)
Химическая связь в бинарных соединениях может быть ковалентной полярной (например, в соединениях неметаллов (HCl, NH3) или ионной (например, в солеобразных гидридах (NaH, CaH2).
Гидри́ды - бинарные соединения, в состав которых входит водород (H)
В зависимости от характера связи водорода в гидридах со вторым элементом различают:
- ионные гидриды (солеобразные гидриды) в них степень окисления водорода отрицательна минус один (-1), так как все металлы в соединениях имеют только положительную степень окисления.
К ионным гидридам (солеобразным гидридам) относятся соединения водорода с щелочными и щёлочноземельными металлами и магнием: LiH, NaH, KH, RbH, CsH, CaH2, ВaH2, SrH2, MgH2
Ионные гидриды представляют собой вещества белого цвета, разлагающиеся при нагревании на металл и водород. Эти вещества, с виду, похожи на соли, но солями их назвать нельзя, так как им не соответствуют кислоты, просто таких кислот нет.
- ковалентные гидриды: CH4, SiH4, NH3, PH3, AsH3, H3Sb, H2O, H2S, H2Sе, HF, HCl, HBr, HI в них степень окисления водорода положительна плюс один (+1).
перечисленные ковалентные гидриды элементов IVA-VIIA групп ещё называют летучими водородными соединениями.
Карбиды - бинарные соединения, в состав которых входит углерод (C)
К карби́дам относят соединения, в которых углерод имеет бо́льшую электроотрицательность, чем второй элемент, тем самым исключая из названия «карбиды» такие соединения углерода, как оксиды, галогениды ит.п., например: тетрафторид углерода CF4, тетрахлорид углерода CCl4 - это галогениды углерода, а не карбиды; и СО2 - это оксид углерода (IV), а не карбид.
Карбиды- это твёрдые тугоплавкие вещества. Если карбид растворяется, например в воде или кислоте, значит с ним идёт реакция.
Силициды - бинарные соединения, в состав которых входит кремний (Si)
Силициды — это соединения кремния с менее электроотрицательными элементами: газообразный силан SiH4 и твёрдые силициды металлов: Ca2Si силицид кальция, Mg2Si силицид магния, в них кремний проявляет отрицательную степень окисления -4.
Фосфиды — это соединения фосфора с менее электроотрицательными элементами, например, с металлами: фосфид натрия Na3P, фосфид кальция Ca3P2, фосфид алюминия AlP.
Сульфиды - бинарные соединения, в состав которых входит сера (S)
Сульфиды — это соединения серы с менее электроотрицательными элементами, например, с металлами: сульфид натрия Na2S, сульфид магния MgS, сульфид алюминия Al2S3, и с неметаллами: сульфид кремния SiS2, сульфид фосфора (III) P2S3. В сульфидах сера проявляет отрицательную степень окисления -2.
Галогениды - бинарные соединения, в состав которых входит галоген фтор (F), или хлор (Cl), или бром (Br), или йод
Галогены - это химические элементы VII-й группы главной подгруппы Периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева.
Пероксиды щелочных и щёлочноземельных металлов представляют собой порошки белого цвета. Пероксид водорода (тривиальное название - перекись водорода) бесцветная жидкость.
По систематической (международной) номенклатуре соединения, содержащие группы —OH, называются гидроксидами. Поэтому обратите внимание на то, что кислородсодержащие кислоты, такие как серная кислота H2SO4, ортофосфорная кислота H3PO4, и многие другие, - это также гидроксиды, а точнее, кислотные гидроксиды. Поэтому иногда в заданиях экзамена их формулы могут писать так, чтобы выделить гидроксогруппы:
SO2(OH)2- серная кислота (H2SO4), - кислотный гидроксид
PO(OH)3 - ортофосфорная кислота (H3PO4), - кислотный гидроксид
B(OH)3 - борная кислота, - кислотный гидроксид, запись по другому H3BO3
Высший гидроксид - это гидроксид элемента, в котором его степень окисления максимальна,и в котором его валентность равна его группе. Например, серная кислота H2SO4 - это высший гидроксид серы, элемента шестой (VIA) группы.
Основания (осно́вные гидроксиды) - номенклатура и классификация
Основания, или их ещё называют осно́вные гидроксиды. Осно́вные гидроксиды — это сложные вещества, которые состоят из атомов металла и гидроксогрупп (—OH). Название основания обычно состоит из двух слов: слова «гидроксид» и названия металла в родительном падеже:
NaOH— гидроксид натрия
Сг(OH)2— гидроксид хрома (II)
Растворимые в воде основания называются щелочами.
Щёлочи - это сильные основания, а нерастворимые основания - слабые.
Амфотерные гидроксиды образуют d-элементы со степенью окисления +2, +3, +4:
Zn(OH)2 - амфотерный гидроксид цинка
Fe(OH)3- амфотерный гидроксид железа(III)
а также такие p-элементы-металлы: Al, Sn, Pb. Таким образом, формулы их амфотерных гидроксидов:
Al(OH)3 - амфотерный гидроксид алюминия
а также s-элемент металл бериллий: Be(OH)2 - амфотерный гидроксид бериллия.
Все приведённые амфотерные гидроксиды нерастворимы в воде.
Кислоты — это электролиты при диссоциации которых образуются катионы водорода H+ и анионы кислотного остатка:
для хлороводородной кислоты HCl = H++ Cl¯
для серной кислоты H2SO4= 2H++ SO42—
Кислородсодержащие кислоты являются кислотными гидроксидами, это хорошо видно по их структурным формулам, в которых есть гидроксогруппы (—OH).
Приведём названия анионов кислот в том порядке, в котором они указаны в «Таблице растворимости кислот, солей и оснований в воде», ей можно пользоваться на экзамене, но названия анионов в «Таблице растворимости» нет, их необходимо просто выучить и знать:
Для примера, напишем соли аммония (или калия), соответствующие этим анионам:
F— фторид анион, средняя соль NH4F фторид аммония
Cl— хлорид анион, средняя соль NH4Cl хлорид аммония
Br— бромид анион, средняя соль NH4Br бромид аммония
I— йодид анион, средняя соль NH4I йодид аммония
S2— сульфид анион, средняя соль (NH4)2S сульфид аммония
HS— гидросульфид анион; кислая соль NH4HS гидросульфид аммония
SO32— сульфит анион, средняя соль (NH4)2SO3 сульфит аммония
HSO3— гидросульфит анион, кислая соль NH4HSO3 гидросульфит аммония
SO42— сульфат анион, средняя соль (NH4)2SO4 сульфат аммония
HSO4— гидросульфат анион, кислая соль NH4НSO4 гидросульфат аммония
NO3— нитрат анион, средняя соль NH4NO3 нитрат аммония
NO2— нитрит анион, средняя соль NH4NO2 нитрит аммония
PO43— фосфат анион, средняя соль K3PO4 фосфат калия
HPO42— дидрофосфат анион, кислая соль (NH4)2HPO4 идрофосфат аммония
H2PO4— дигидрофосфат анион, кислая соль NH4H2PO4 дигидрофосфат аммония
CO32— карбонат анион, средняя соль (NH4)2СO4 карбонат аммония
HCO3— гидрокарбонат анион, кислая соль NH4НСO4 гидрокарбонат аммония
CH3COO — ацетат анион, средняя соль CH3COONH4 ацетат аммония
SiO32— силикат анион, средняя соль K2SiO3 силикат калия
MnO42— манганат анион, средняя соль К2MnO4 манганат калия
MnO4— перманганат анион, средняя соль КMnO4 перманганат калия
Cr2O72— дихромат анион, средняя соль К2Cr2O7 дихромат калия
CrO42— хромат анион, средняя соль К2CrO4 хромат калия
ClO3— хлорат анион, средняя соль КClO3 хлорат калия
ClO4— перхлорат анион, средняя соль КClO3 перхлорат калия
Средние соли (их ещё называют «нормальные соли») - это продукты замещения всех катионов водорода кислоты на катионы металла. Например, Na2SO4 сульфат натрия, все два катиона водорода серной кислоты H2SO4 замещены двумя катионами натрия.
(CuOH)2CO3 или так Cu2(OH)2CO3 дигидроксокарбонат меди (II), минерал малахит
Двойные соли состоят из двух различных металлов (или металла и катиона аммония NH4+) и кислотного остатка, например:
KAl(SO4)2 сульфат калия-алюминия, двойная соль
K2NaPO4 ортофосфат дикалия-натрия, двойная соль
KCr(SO4)2 сульфат калия хрома (III), двойная соль
KCuCl3 хлорид калия меди (II), двойная соль
Fe(NH4)2(SO4)2 сульфат аммония-железа (II), двойная соль
Смешанные соли состоят из атомов одного металла и двух различных кислотных остатков, от двух разных кислот, например:
BaClNO3 хлорид-нитрат бария, смешанная соль
MgClBr хлорид-бромид магния, смешанная соль
CaCl(ClO) хлорид-гипохлорит кальция (это хлорная известь), - смешанная соль; то есть это соль двух кислот соляной кислоты HCl и хлорноватистой кислоты HClO
Соли кристаллогидраты - это сложные вещества, которые содержат в кристаллической решётке молекулы воды. Например:
CuSO4 · 5H2O — пентагидрат сульфата меди (II), медный купорос
Na2CO3 · 10H2O — декагидрат карбоната натрия, кристаллическая сода
ZnSO4 · 7H2O — гептагидрат сульфата цинка, цинковый купорос
FeSO4 · 7Н2О — гептагидрат сульфата железа (II), железный купорос
СаSO4 · 2H2O - дигидрат сульфата кальция, гипс
Комплексные соли, комплексные (координационные) соединения
На экзамене по химии из комплексных солей наиболее часто встречаются комплексные соли амфотерных металлов - алюминия и цинка, гидроксокомплексы [подсказка - в тексте заданий экзамена по химии их можно определить по квадратным скобкам в формуле]:
Na[Al(OH)4] тетрагидроксоалюминат натрия
K2[Zn(OH)4] тетрагидроксоцинкат калия
Упрощенно их формульную единицу можно рассматривать как состоящую из двух гидроксидов: основного гидроксида (основания) и амфотерного гидроксида:
Na[Al(OH)4] ≡ NaOH + Al(OH)3
В связи с этим они будут проявлять свойства, присущие основаниям и амфотерным гидроксидам.
Стоит отметить, что комплексными (координационными) соединениями могут быть не только соли, но и гидроксиды. Поэтому, внимание, не путать комплексную соль с гидроксидом - гидроксокомплексом:
[Ag(NH3)2]ОН - гидроксид диамминсеребра(I) - это не комплексная соль, а комплексное основание (аммиачный раствор оксида серебра, - реактив Толленса в органической химии, для реакции серебряного зеркала, которую дают альдегидные группы)
Все комплексные соединения называют справа налево, сначала в названии указывается количество лигандов (греческими числовыми префиксами), далее называют сам лиганд. Используется соединительная буква «-о», если этот лиганд является анионом. Далее следует название элемента комплексообразователя, с суффиксом «-ат», если это анионный комплекс, и с указанием степени окисления элемента комплексообразователя, если этот элемент переменной валентности. При записи степени окисления используют модуль её числового значения, записанный римской цифрой, например, если степень окисления +6 пишут римской цифрой в круглых скобках (VI))
Тривиальные названия некоторых неорганических веществ, тривиальная номенклатура
Помимо систематической номенклатуры (системы правил в названиях), существует и тривиальная номенклатура, или исторически устоявшиеся тривиальные названия веществ. Такие названия не поддаются какой либо системе правил, их нужно просто знать, выучить и запомнить. К радости для нас, на экзамен по химии запомнить необходимо не так уж и много тривиальных названий, около 4-х десятков, вот они - учите:
Тривиальные названия бинарных соединений
NH3 аммиак (газ с резким запахом), его раствор в воде называется «нашатырный спирт» и представляет собой гидрат аммиака NH₃·H₂О
PH3 фосфин (газ)
H2S сероводород (газ с неприятным запахом)
CH4 метан (газ)
SiH4 силан (газ)
FeS2 пирит (- это минерал, синонимы железный колчедан, серный колчедан)
SiC карборунд
Тривиальные названия оксидов
CO угарный газ
CO2 углекислый газ
SO2 сернистый газ (газ с резким запахом)
N2O веселящий газ
NO2 бурый газ
NO бесцветный газ буреющий на воздухе (по реакции: 2NO + O2 → 2NO2)
CaO негашёная известь
SiO2 кремнезём, кварц, кварцевый песок
Al2O3 глинозём - минерал, содержит в основном оксид алюминия
Fe3O4 железная окалина - это двойной оксид железа(II, III) FeO·Fe2O3, то есть железо в первом оксиде в степени окисления +2, во втором оксиде +3
Ангидриды кислот - это большинство кислотных оксидов, при их взаимодействии с водой получается соответствующая кислота.
P2O5 фосфорный ангидрид, с водой без нагрева образует метафосфорную кислоту, при нагреве с водой ортофосфорную кислоту.
CrO3 хромовый ангидрид или ангидрид хромовой кислоты H2CrO4
SO3 серный ангидрид или ангидрид серной кислоты H2SO4
HCl соляная кислота
HF плавиковая кислота
Олеум - это раствор SO3 в H2SO4. Формула олеума H2SO4 · nSO3
Тривиальные названия оснований
NaOH едкий натр, каустическая сода, каустик
KOH едкое кали
Ca(OH)2 гашёная известь, её раствор называется «известковая вода»,
Ba(OH)2 баритовая вода в виде раствора
Тривиальные названия солей
NaCl поваренная соль (это пищевая соль, для подсаливания пищи)
NaHCO3 питьевая (или пищевая) сода
Na2CO3 кальцинированная сода
K2CO3 поташ (его много в древесной золе)
KClO3 бертолетова соль (используется в производстве спичек)
CaCO3 мрамор (или мел, или известняк)
(CuOH)2CO3 малахит (минерал)
Ca3(PO4)2 фосфорит или апатит
Ca(H2PO4)2 двойной суперфосфат (удобрение)
СаОСl2 хлорная известь
NH4Cl нашатырь (не путать с нашатырным спиртом - который представляет собой раствор газа аммиака в воде - гидрат аммиака NH₃·H₂О)
Na3[AlF6] криолит - минерал, является хорошим растворителем для оксида алюминия (глинозёма) в производстве алюминия методом электролиза
Селитры - это нитраты, используются как азотные удобрения
NaNO3 натриевая селитра, KNO3 калиевая селитра
Ca(NO3)2 кальциевая селитра, NH4NO3 аммиачная селитра
Тривиальные названия солей кристаллогидратов
CuSO4 · 5H2O медный купорос; FeSO4 · 7Н2О железный купорос
Na2CO3· 10H2O кристаллическая сода; СаSO4· 2H2O гипс
Постоянную степень окисления (СО) имеют не все, а только некоторые атомы в сложных соединениях. У этих элементов нет промежуточных степеней окисления:
СО +3 Al (алюминий высшая СО +3, низшая СО ноль 0)
СО +2 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn (металлы II группы, высшая СО +2, низшая СО 0)
СО +1 Li, Na, K, Rb, Cs (щелочные металлы IA группы, высшая СО +1 низшая СО 0)
СО -1 F (фтор, высшая СО ноль 0, низшая СО -1)
Потому, что могут проявлять как отрицательную степень окисления -4, так и положительную степень окисления +4, ведь углерод и кремний - это элементы IV-й группы Периодической системы химических элементов.
Аналогично с кремнием: в соединениях, в которых кремний проявляет степень окисления -4, применяется корень "силиц-", а в соединениях, в которых кремний проявляет степень окисления +4, применяется корень "силик-". Примеры:
Mg2Si - силицид магния
MgSiO3 - силикат магния
Na2SiO3 - силикат натрия
Названия гидроксидов
Гидроксиды. Названия формируются по схеме: «гидроксид» + название элемента в родительном падеже (как бы ответ на вопрос «чего?») + степень окисления (если этот элемент переменной степени окисления; если элемент постоянной степени окисления, то уточнять её не нужно).
При записи степени окисления используют модуль её числового значения, записанный римской цифрой, например, если степень окисления +2, пишут римской цифрой в круглых скобках (II))
Название солей кислородсодержащих кислот
Если соединение содержит более двух атомов, а в состав входит ещё и кислород (например, названия солей кислородсодержащих кислот), то название будет давать тот элемент, атом которого находится перед кислородом. В зависимости от его степени окисления суффикс будет либо «-ит» либо «-ат».
Например: К2SO3 - сульфит калия, К2SO4 - сульфат калия.
Соли кислородсодержащих кислот. Их название строится по следующей схеме: название кислородсодержащего аниона + название катиона в родительном падеже. При этом учитывается степень окисления элемента в кислородсодержащем анионе.
Так, если элемент в кислородсодержащем анионе находится в низкой положительной степени окисления, то ставится суффикс "-ит".
Для бескислородных кислот используется корень слова «названиеобразующего» элемента и через соединительное «о» присоединяется «-водородная кислота»:
HF - фтороводородная кислота
HCl - хлороводородная кислота
HBr - бромоводородная кислота
HI - йодоводородная кислота
H2S - сероводородная кислота
H2Sе - селеноводородная кислота самоУчитель Я Химик Ум chemsam.ru
Для кислородсодержащих кислот с атомами элемента в низких положительных степенях окисления также используется корень и суффиксы «-ист-» или «-нист-», в высоких степенях окисления - суффикс «-н-». Например:
H2SO3 - сернистая кислота
H2SO4 - серная кислота
HNO2 - азотистая кислота
HNO3 - азотная кислота
H2MnO4 - марганцовистая
HMnO4 - марганцовая
Приставки «орто-» и «мета-» в названии кислот используются для обозначения форм кислот, различающихся содержанием гидроксогрупп:
H3PO4 — ортофосфорная кислота (содержит три гидроксогруппы ―ОН);
НРO3 — метафосфорная кислота (содержит одну гидроксогруппу ―ОН).