Проверьте знания по химии бесплатно

Узнать бесплатно

Классификация неорганических веществ

Новое

Классификация неорганических соединений — это базовая концепция в химии, которая позволяет систематизировать огромное разнообразие веществ, встречающихся в природе или синтезируемых в химических лабораториях. К неорганическим соединениям относится широкий спектр веществ, от простых до бинарных, а также гидроксиды, кислоты и соли. В статье разберем основные принципы классификации неорганических веществ и их номенклатуру.

Простые и сложные вещества

В самой обширной базе данных по химическим веществам, исследуемых наукой, содержатся данные о более чем 125 миллионах различных соединений. Все они образованы 118 элементами Периодической системы химических элементов благодаря уникальным перегруппировкам атомов.

Если в образовании вещества участвуют атомы только одного химического элемента, то вещество считается простым. Если вещество образовано атомами нескольких различных химических элементов, то оно является сложным.

100.3K

Простые и сложные веществаЧитать →

К простым веществам относят, например, азот N₂, кислород O₂, натрий Na. Главное, чтобы вещество состояло из атомов одного элемента. Так, среди простых веществ можно встретить одноатомные молекулы (K, Fe), молекулы двухатомные (N₂, Cl₂, Br₂, I₂, F₂, H₂, O₂), а также трех- и четырехатомные.

Обычно названия простых веществ аналогичны названию образовавших их химических элементов. Однако бывают случаи, когда один и тот же элемент способен образовывать несколько простых веществ. Такое явление называется аллотропией, а все созданные таким образом вещества — аллотропными модификациями. К примеру, элемент кислород может образовать две аллотропные формы: кислород O₂, содержащий два атома, и озон O₃, в котором три атома. Рекордсменом в аллотропии считается углерод С, который образует алмаз, графит, фуллерен и множество других простых веществ.

Простые вещества можно разделить на две группы: металлы и неметаллы. Для металлов свойственны некоторые особенности, такие как металлический блеск, тепло- и электропроводность, ковкость и пластичность. Агрегатное состояние всех металлов, помимо ртути, — твердое. Неметаллы могут быть и твердыми (кремний Si, сера S), и газообразными (кислород O₂, водород H₂), и жидкими (бром Br₂). Они плохо проводят электрический ток и являются достаточно хрупкими.

Сложные вещества — это вещества, состоящие из атомов нескольких химических элементов (CH₄, CH₃COOH, Na₂SO₄). Разделить их можно на две крупные категории: органические и неорганические вещества.

В структуру органических веществ непременно включен атом углерода С. К ним относятся углеводороды и их производные, белки, жиры, углеводы.

К неорганическим веществам относят четыре класса: оксиды, основания, кислоты и соли. Рассмотрим детально каждый класс неорганических соединений.

Оксиды

Оксиды — это бинарные соединения, в состав которых включен атом кислорода O в степени окисления −2.

Общую формулу оксидов можно представить в виде Э_xO_y, где Э — это атом металла или неметалла, x — количество атомов данного элемента, y — количество атомов кислорода.

Названия оксидов строятся так:

«Оксид» + название элемента в родительном падеже + (валентность элемента)

Отметим, что валентность в названии оксида указывается не всегда, а только в том случае, если элемент имеет переменную валентность.

Na₂O — оксид натрия;
CuO — оксид меди (II);
CO₂ — оксид углерода (IV);
N₂O — оксид азота (I);
Al₂O₃ — оксид алюминия.

По своей реакционной способности оксиды подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие.

Несолеобразующих оксидов всего четыре:

CO — оксид углерода (II);
SiO — оксид кремния (II);
NO — оксид азота (II);
N2O — оксид азота (I).

Такие оксиды не способны вступать во взаимодействие с кислотами и основаниями и не образуют соли.

Солеобразующие оксиды делятся на три группы: основные, амфотерные, кислотные оксиды.

Основные оксиды — это оксиды металлов в степени окисления +1 или +2. Им соответствуют основания в той же степени окисления. Например: CaO, MgO, Na₂O. Проявляют основные свойства.
Амфотерные оксиды — это оксиды, способные проявлять как основные, так и кислотные свойства. Образованы металлами в степени окисления +3 или +4 (Cr₂O₃, Fe₂O₃, MnO₂), однако есть несколько исключений: ZnO, BeO, SnO, PbO, где степень окисления металлов равна +2. Амфотерным оксидам соответствуют амфотерные гидроксиды.
Кислотные оксиды — это оксиды неметаллов (SO₃, CO₂ ) и некоторых металлов в их высшей степени окисления (Mn₂O₇). Им соответствуют кислоты. Важно помнить, что степень окисления элемента в оксиде и в соответствующей кислоте одинакова.

О химических свойствах оксидов можно больше узнать из статьи «Оксиды».

168.9K

Какая профессия тебе подходит? Узнай за 10 минут!

Получи больше пользы от Skysmart:

Подтяни оценки на курсах по химии.
Выбирай из 550+ репетиторов по химии.
Записывайся на бесплатные курсы для детей.

Основания

Основания — это сложные вещества, состоящие из атомов металла и гидроксогруппы. Иными словами, это сложные вещества, при диссоциации которых в качестве катиона образуются ион металла, а в качестве аниона — гидроксогруппа OH⁻.

Общая формула имеет вид Me(OH)_n, где n — количество гидроксогрупп.

Примечательно, что число гидроксогрупп равно модулю степени окисления металла, входящего в состав основания.

Названия оснований составляются по схеме:

«Гидроксид» + название металла в родительном падеже + (валентность металла)

Как и в случае с оксидами, валентность металла отмечается в случае, если она переменная.

NaOH — гидроксид натрия;
Cu(OH)₂ — гидроксид меди (II).

Основания делятся на растворимые и нерастворимые. К растворимым основаниям относят щелочи: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH, Ba(OH)₂, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂. Примеры нерастворимых оснований: Fe(OH)₂, Mg(OH)₂.

Классифицировать основания также можно по кислотности, то есть по количеству гидроксогрупп. Различают однокислотные (одна группа -OH), двухкислотные (две группы -OH) и трехкислотные основания (три группы -OH). Например: гидроксид калия KOH — однокислотное основание; гидроксид стронция Sr(OH)₂ — двухкислотное основание.

По способности к диссоциации основания разделяют на сильные (к ним относятся исключительно щелочи) и слабые (нерастворимые основания и гидроксид аммония).

Химические свойства оснований, а также способы их получения рассмотрены в статье «Основания».

Амфотерные гидроксиды

Вещества, взаимодействующие и с кислотами, и с основаниями — амфотерные гидроксиды.

Общая формула и названия таких соединений аналогичны основаниям: Al(OH)₃ — гидроксид алюминия, Zn(OH)₂ — гидроксид цинка.

Кислоты

Кислоты — это сложные вещества, состоящие из атома водорода и кислотного остатка. При диссоциации кислот в качестве катиона образуется ион водорода.

В общем виде кислоты представляют как H_nA, где n — это количество атомов водорода, А — кислотный остаток.

Кислоты классифицируют по ряду признаков:

По наличию атома кислорода кислоты делят на кислородсодержащие (HNO₃) и бескислородные (HF);
В зависимости от количества атомов водорода выделяют одноосновные (HNO₂) и многоосновные кислоты (H₂SO₄);
Кислоты также разделяются по устойчивости. Устойчивые кислоты способны существовать в свободном состоянии (HNO₃, H₂SO₄, HCl), в то время как неустойчивые разлагаются на газ и воду (H₂CO₃ → CO₂ + H₂O);
По летучести, т. е. способности быстро переходить в газообразное состояние, определяют кислоты летучие (HCl) и нелетучие (H₂SO₄);
В зависимости от способности к электролитической диссоциации кислоты могут быть сильными — способными полностью диссоциировать в водных растворах и расплавах, и слабыми — распадающиеся на ионы частично. К сильным бескислородным кислотам относят HCl, HBr, HI. Силу кислородсодержащих кислот можно определить следующим образом:

Номенклатура бескислородных и кислородсодержащих кислот различается.

Чтобы назвать бескислородную кислоту, необходимо добавить к корню русского названия элемента суффикс -о-, а потом «-водородная кислота»:

HCl — хлороводородная кислота,
HBr — бромоводородная кислота.

Для названия кислородсодержащей кислоты следует руководствоваться схемой:

Название кислотообразующего элемента + окончание (если элемент в высшей степени окисления, то -ная/-овая, при понижении степени окисления элемента соблюдается последовательность окончаний: -оватая → -истая → -оватистая) + слово «кислота»

Иногда одному и тому же кислотному оксиду могут соответствовать несколько кислот. В таком случае к названию кислоты добавляются приставки:

мета-, если в кислоте наименьшее количество атомов кислорода,
орто-, если количество атомов кислорода максимально.

Так, оксиду кремния (IV) SiO₂ соответствуют метакремниевая кислота H₂SiO₃ и ортокремниевая кислота H₄SiO₄.

Химические свойства кислот подробно рассмотрены в этой статье.

Соли

Соли — это сложные вещества, состоящие из атомов металла и кислотного остатка. С точки зрения теории электролитической диссоциации, при диссоциации солей в качестве катиона образуется ион металла, а в качестве аниона — ион кислотного остатка.

Различают следующие виды солей:

Средние соли. Продукты полного замещения ионов H⁺ в кислоте катионами металлов. Например: NaCl, KNO₂, CaSO₄.
Кислые соли образуются в случае неполного замещения ионов H⁺ в многоосновной кислоте катионами металлов: NaHSO₄, Ca(HCO₃)₂.
Основные соли — это продукты неполного замещения гидроксид-ионов OH^- многокислотных оснований на анионы кислотных остатков: CaOHCl, Al(OH)₂Cl.
Комплексные соли, содержащие комплексные ионы: K₃[Fe(CN)₆] — гексацианоферрат (III) калия, Na[Al(OH)₄] — тетрагидроксоалюминат натрия.
Двойные соли, образованные катионами двух металлов и анионом одной кислоты: KAl(SO₄)₂ — сульфат алюминия-калия.
Смешанные соли, образованные катионом одного металла и двумя разными анионами кислотных остатков: PbFCl — фторид-хлорид свинца (II).

Номенклатура солей зависит от вида, к которому соль относится. Так, названия средних солей строятся следующим образом:

Название кислотного остатка + название металла в родительном падеже + (валентность металла, если она переменная)

NaCl — хлорид натрия;
FeSO₄ — сульфат железа (II).

Для кислых солей:

Приставка «гидро-» или «дигидро-» + название кислотного остатка + название металла в родительном падеже + (валентность металла, если она переменная)

NaHCO₃ — гидрокарбонат натрия;
Cu(HS)₂ — гидросульфид меди (II).

Для основных солей:

Приставка «гидроксо-» или «дигидроксо-» + название кислотного остатка + название металла в родительном падеже + (валентность металла, если она переменная)

CaOHCl — гидроксохлорид кальция;
Al(OH)₂Cl — дигидроксохлорид алюминия.

Названия комплексных солей начинаются с обозначения комплексного иона, а затем добавляется название металла: Na₃[Al(OH)₆] — гексагидроксоалюминат натрия. Для двойных солей: сначала называем кислотный остаток, а затем оба металла. В названии смешанных солей наоборот: необходимо назвать оба аниона, а затем катион.

О том, какие химические свойства проявляют соли, можно узнать из статьи «Химические свойства солей».

Итак, мы рассмотрели классификацию простых и сложных соединений, встречающихся в неорганической химии. Благодаря этой классификации становится возможно глубже понять свойства и принципы взаимодействия различных веществ, что имеет важное значение для научных исследований и практического применения в различных областях.