Методические указания к лабораторным работам

I семестр

 

«Общая и неорганическая химия»

Основные классы неорганических соединений

Важнейшими классами неорганических соединении являются оксиды, кислоты, гидроксиды (основания) и соли.

Оксиды

Оксид - химическое соединение, состоящее из какого-либо элемента и кислорода. Почти все химические элементы образуют оксиды. По химическим свойствам оксиды делятся на три группы: основные, кислотные и амфотерные.

Основными оксидами называются такие оксиды, которым соответствуют основания. Например, Na₂O, CaO, FeO, NiO - основные оксиды, т.к. им соответствуют основания NaOH, Ca(OH)₂, Fe(OH)₂, Ni(OH)₂. Основные оксиды щелочных и щелочноземельных металлов при взаимодействии с водой образуют основания. Например, Na₂O + H₂O = 2NaOH; CaO + H₂O = Ca(OH) ₂.

Другие основные оксиды непосредственно с водой не взаимодействуют, а соответствующие им основания получают из солей. Например,

NiSO₄ + 2NaOH = Ni(OH)₂ + Na₂ SO₄.

Основные оксиды образуются только металлами.

Кислотными оксидами (или ангидридами кислот) называются такие оксиды, которым соответствуют кислоты. Например: CO_2, P₂O_5, SO_2, SO₃ – кислотные оксиды, т.к. им соответствуют кислоты H₂CO_3, H ₃PO_4, H₂SO_3, H₂SO₄. Большинство кислотных оксидов при взаимодействии с водой образуют кислоты:

SO ₃ + H₂O = H₂SO₄; CO₂ + H₂O = H₂CO₃.

Некоторые кислотные оксиды с водой не взаимодействуют, однако сами они могут быть получены из соответствующей кислоты: .

Кислотные оксиды образуются неметаллами и некоторыми металлами, проявляющими высокую степень окисления (например, оксиду Mn₂O₇ отвечает марганцовая кислота HMnO ₄).

Амфотерными называются такие оксиды, которые в зависимости от условий проявляют основные или кислотные свойства, т. е. обладают двойственными свойствами. К ним относятся оксиды некоторых металлов: ZnO, Al₂O₃, Cr₂O₃ и др. Амфотерные оксиды непосредственно с водой не взаимодействуют, но реагируют и с кислотами, и с основаниями.

Например: ZnO + 2HCl = ZnCl ₂ + H₂O; ZnO + 2NaOH + H₂O = Na₂ [Zn(OH₄)];

BeO + 2HCl = BeCl ₂+ H₂O; BeO + 2KOH + H₂O = K ₂ [Be (OH₄)].

Свойства оксидов удобно рассматривать, пользуясь периодической системой элементов Д.И.Менделеева. По периоду с возрастанием порядкового номера элемента ослабевают основные свойства оксидов элементов главных подгрупп (за исключением элементов I периода) Одновременно усиливаются их кислотные свойства. Например, свойства оксидов элементов III периода Na₂O, MgO, Al₂O₃, SiO₂, P₂O_5, SO_3, Cl₂O₇ закономерно изменяются с ростом порядкового номера элемента от основных (Na₂O, MgO) через амфотерный (Al₂O₃) к кислотным (SiO₂, P₂O_{5 ,} SO_3, Cl₂O₇). В каждой главной подгруппе (за исключением VIII) c увеличением порядкового номера элемента возрастают основные свойства оксидов и уменьшаются кислотные свойства. Например, у оксидов элементов II группы, главной подгруппы MgO, CaO, SrO, BaO, RaO основные свойства сильнее выражены у RaO, нежели у MgO, у оксидов элементов Vгруппы главной подгруппы N₂O₅, P₂O₅, As₂O₅, Sb₂O₅ кислотные свойства сильнее выражены у N₂O₅, нежели у Sb₂O₅.

Названия оксидов образуются из слова «оксид» и названия химического элемента. Если элемент образует несколько оксидов, то после названия элемента указывается степень окисления элемента (в скобках римской цифрой). Например: FeO – оксид железа (II), Fe₂O₃ – оксид железа (III), SO₂ – оксид серы (IV), SO₃ – оксид серы (VI). Оксиды могут быть получены различными способами, главными из которых являются следующие:

1. Непосредственное соединение простого вещества с кислородом: .

2.Горение сложных веществ: CH₄ + 2O₂ ^t = CO₂ +2H₂O.

3. Разложение кислородных соединений при нагревании (карбонатов, нитратов, гидроксидов) ;

2Cu(NO₃)₂ 2CuO + 4NO₂ + 2O₂; 2Fe(OH)₃ Fe₂O₃ + 3H₂O.

Химические свойства оксидов определяются их отношением к кислотам и основаниям.

Основные оксиды взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду:

CaO + 2HCl = CaCl₂ + 2H₂O; FeO + H₂SO₄ = Fe SO₄ + 2H₂O.

Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями, образуя также соль и воду. SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O; P₂O₅ + 6KOH = 2K₃PO₄ + 3H₂O.

Взаимодействие основных и кислотных оксидов приводит к образованию солей. CaO + CO₂ ^t = CaCO₃