Взаимосвязь неорганических веществ

Новое

Мы знаем что, химия — это наука о веществах и их превращениях. Но как же происходят эти превращения? В статье рассмотрим важнейшую концепцию в химии, которая позволяет понять, как различные классы неорганических веществ могут переходить друг в друга, а именно — взаимосвязь неорганических соединений.

Генетический ряд

В химии существуют закономерности, по которым мы можем из простого вещества с помощью последовательности химических реакций получить сложные вещества различного состава. Цепочка соединений, полученных в каскаде таких реакций, называется генетическим рядом.

Генетический ряд — это ряд химических веществ, относящихся к различным классам неорганических соединений, образованных от одного и того же химического элемента и связанных между собой взаимопревращениями.

Например: Na → Na₂O → NaOH → NaCl

Рассмотрим признаки, присущие каждому генетическому ряду:

Все вещества ряда образованы одним элементом.
Вещества, состоящие в генетическом ряду, должны отражать все возможные формы существования элемента, то есть принадлежать к разным классам.
Образующие генетический ряд вещества должны быть связаны взаимопревращениями.

Реакции, лежащие в основе взаимопревращений, зависят от химических свойств простых и сложных веществ.

Выделяют отдельные генетические ряды для металлов и неметаллов.

Генетические ряды металлов и их соединений

Ряды металлов разделяют на несколько типов, поскольку металлы различаются по своей активности и способности к взаимодействию с водой.

Генетический ряд, в котором качестве основания выступает щелочь (для щелочных и щелочноземельных металлов):

металл → основный оксид → щелочь → соль

Генетический ряд бария: Ba → BaO → Ba(OH)₂ → BaCl₂

Цепочка превращений для этого ряда:

2Ba + O₂ = 2BaO
BaO + 2H₂O = Ba(OH)₂ + H₂
Ba(OH)₂ + 2HCl = BaCl₂ + H₂O

Генетический ряд с нерастворимым гидроксидом (для металлов, не реагирующих с водой):

металл → основный оксид → соль → нерастворимое основание→ основный оксид → металл

Генетический ряд меди: Cu → CuO → CuBr₂ → Cu(OH)2 → CuO → Cu

Ряд может быть образован так:

2Cu + O₂ = 2CuO
CuO + 2HBr = CuBr₂ + H₂O
CuBr₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + 2NaBr
Cu(OH)₂ = CuO + H₂O
CuO + H₂ = Cu + H₂O

Генетические ряды металлов, образующих амфотерные оксиды и гидроксиды, крайне разнообразны, так как, в зависимости от условий, соединения таких металлов проявляют либо основные, либо кислотные свойства.

Металлы, проявляющие несколько степеней окисления, также образуют более вариативные ряды.

К примеру, железо (Fe) проявляет две степени окисления: +2 и +3.

Fe⁺² : Fe → FeO → FeCl₂ → Fe(OH)₂ → FeO → Fe

Fe⁺³ : Fe → FeCl₃ → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ → Fe

178.2K

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.

Генетические ряды неметаллов и их соединений

Неметаллы образуют кислотные оксиды и, соответственно, кислоты. В большинстве своем кислоты — растворимые соединения, но есть и те, что крайне плохо растворяются в воде, либо не растворяются вовсе. Соответственно, ряды неметаллов будут отличаться.

Генетический ряд неметаллов с растворимой кислотой:

неметалл → кислотный оксид → кислота → соль

Генетический ряд углерода: C → CO₂ → H₂CO₃ → K₂CO₃

Вариант образования ряда:

C + O₂ = CO₂
CO₂ + H₂O ↔ H₂CO₃
H₂CO₃ + 2KOH = K₂CO₃ + 2H₂O

Генетический ряд неметаллов с нерастворимой кислотой:

неметалл → кислотный оксид → соль 1 → кислота → соль 2

Генетический ряд кремния: Si → SiO₂ → Na₂SiO₃ → H₂SiO₃ → BaSiO₃

Каскад реакций:

Si + O₂ = SiO₂
SiO₂ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + H₂O
Na₂SiO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂SiO₃ ↓
H₂SiO₃ + Ba(OH)₂ = BaSiO₃ + 2H₂O

Многие неметаллы проявляют разные степени окисления в своих соединениях, поэтому генетические ряды таких неметаллов будут многообразными. Например, возможные степени окисления серы (S) +4 и +6:

S → SO₂ → H₂SO₃ → K₂SO₃ → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄ → SO₂ → S

Важно запомнить, что вещества одного генетического ряда не взаимодействуют друг с другом. Представленная ниже схема наиболее полно отражает возможные варианты превращений по генетическим рядам.