Тема 2. Найважливіші класи неорганічних сполук

Задачі для самостійного розв’язування

1. Яка кількість речовини молекулярного азоту знаходиться в певному об’ємі, якщо він містить 1,2^. 10²³ молекул?

2. Яке число молекул міститься в будь-якій газоподібній речовині об’ємом 1 л за нормальних умов?

3. В якій масі СО та СО₂ міститься по 1,2^. 10²⁴ молекул?

4. Визначити массу молекул О₂ та О₃.

5. Який об'єм займає метан СН₄ масою 64 г при температурі 110⁰ С і тиску 0,96^. 10⁶ Па?

6. Газ массою 1,105 г при 27⁰ С і тиску 1,013^. 10⁵ Па займає об’єм 0,8 л. Визначити його відносну молекулярну масу

7. Густина газу за киснем дорівнює 2. Визначити його густину за: а) воднем; б) карбон(IV) оксидом.

8. Газ массою 75 г (н.у.) займає об'єм 56 л. Визначити його відносну молекулярну масу.

9. Озон масою 2,14 кг (н.у.) займає об’єм 1 м³. Визначити формулу озону.

10. Який газ важчий і в скільки разів: а) Не або СО₂; б) NH₃ або РН₃; в) О₃ або СН₄?

11. Визначити молярну масу еквівалента для: 1) Н₃РО₄ в реакціях з NaOH, які призводять до утворення NaН₂РО₄, Na₂HPO₄, Na₃PO₄; 2) Fe(OH)₃ в реакціях з H₂SO₄, в результаті яких утворюється [Fe(OH)₂]₂SO₄, FeOHSO₄, Fe₂(SO₄)₃.

12. Визначити кількість речовини еквівалента кислот: нітратної, сульфатної та ортофосфатної, взятих масою, яка відповідно дорівнює 189, 196 та 163 г.

13. Визначити: а) n(1/3 Н₃РО₄), якщо n(H₃РО₄) = 6 моль; б) n(1/2 Н₂SО₄), якщо n(H₂SО₄) = 4 моль.

14. Метал масою 3,006 г взаємодіє з сіркою масою 1,635 г; М(1/2S) = 16,03 г/моль. Визначити М_Е (М(f_ЕКВ(х)) цього металу.

15. Визначити М_Е(М(f_ЕКВ(х)) для елемента, що утворює з Бромом сполуку, в якій масова частка брому складає 80%.

16. При розчиненні в кислоті металу масою 11,9 г виділився водень об’ємом 2,24 л (н.у.). Визначити f_ЕКВ(х) та М_Е(М(f_ЕКВ(х)Х) для цього металу.

17. Визначити молярну масу еквівалента металу, якщо його наважка масою 20 г витісняє з кислоти водень об’ємом 7,5 л при 18⁰ С і тиску 1,013 ^. 10⁵ Па.

Всі хімічні речовини поділяються на прості (елементарні) і складні (сполуки). Прості речовини поділяються на метали і неметали. Серед складних речовин виділяють органічні і неорганічні. Органічні сполуки вивчає органічна хімія. Неорганічні поділяють на класи, серед яких найбільш важливими є оксиди, гідроксиди, кислоти і солі.

Останнім часом пропонується латинізований варіант систематичних назв елементів. Для простих речовин зберігаються тривіальні (старі) назви. Систематичні назви елементів необхідно писати з великої літери.

Наприклад, N – Нітроген - назва елемента систематична;

N₂ – азот - традиційна назва простої речовини;

Fe – Ферум - назва елемента, залізо – традиційна назва простої речовини.

Оксиди

Оксиди – це сполуки елементів з Оксигеном, в яких він має ступінь окиснення – 2.

В оксидах атоми Оксигену сполучаються з атомами інших елементів і не зв'язані між собою.

Сполуки елементів з Оксигеном, в молекулах яких є зв’язок між двома атомами Оксигену, називають пероксидами (Н₂О₂ – гідроген пероксид Н-О-О-Н, Na₂O₂ – натрій пероксид Na-О-О-Na).

Пероксиди металів належать до класу солей, гідроген пероксид має кислотні властивості.

Назви оксидів можна побудувати двома способами: за допомогою числових префіксів або вказуючи ступінь окиснення елемента, якщо він змінний. Спочатку називають елемент, потім додають слово „оксид”:

Sb₂O₃ – дистибій триоксид або стибій(ІІІ) оксид,

N₂О₅ – динітроген пентаоксид або нітроген(V) оксид,

ВаО – барій оксид,

B₂О₃ – бор оксид,

К₂О – калій оксид.

Деякі оксиди мають технічні назви: СаО – негашене або палене вапно, його застосовують в меліорації кислих грунтів (вапнування), в будівництві для виготовлення будівельних розчинів, грунтовки та побілки стін; MgO – палена магнезія, завдяки високій температурі плавлення (близько 3000⁰С) застосовують для виготовлення вогнетривких тиглів, труб, цегли, а також магнезіального цементу. Покращує структуру кислих грунтів.

Велика кількість мінералів – оксиди: SiO₂ – кварц, Al₂O₃ – глинозем.

Оксиди поділяють на несолетворні і солетворні. Несолетворні оксиди не утворюють гідратних сполук і солей. Прикладом несолетворних оксидів можуть бути N₂O, NO, CO. За хімічними властивостями солетворні оксиди поділяють на основні, кислотні і амфотерні, які виявляють кислотно-основну двоїстість.

Основними називаються оксиди, гідрати яких є основами.

Утворюють основні оксиди активні метали, а такожперехідні метали в нижчих ступенях окиснення (+1, +2): Na₂O, CaO, MgO, MnO, NiO. Головна їх властивість – здатність реагувати з кислотними оксидами та їх гідратами -кислотами з утворенням солей:

Реакція кальцій оксиду (негашене вапно) з карбон(IV) оксидом пояснює, чому не можна залишати вапно на повітрі: воно перетворюється в сіль – кальцій карбонат.

Оксиди лужних (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) та лужноземельних (Ca, Sr, Ba, Ra) металів розчиняються у воді, утворюючи розчинні у воді гідроксиди (луги), які забарвлюють індикатори фенолфталеїн в малиновий колір, а лакмус – в синій

- реакція гасіння вапна

Оксиди інших металів у воді не розчиняються, їх гідроксиди також нерозчинні у воді. Одержати їх можна непрямим шляхом:

.

Кислотними називаються оксиди, гідрати яких є кислотами.

Кислотні оксиди утворюють неметали (B₂O₃, CO₂, SO₂, SO₃, N₂O₅, P₂O₅), а також перехідні метали у вищому ступені окиснення (CrO₃, Mn₂O₇). Майже всі кислотні оксиди, окрім SiO₂ і деяких інших, розчиняються у воді з утворенням кислот:

СО₂ + Н₂О = Н₂СО₃ – карбонатна кислота;

N₂O₅ + H₂O = 2HNO₃ – нітратна кислота;

Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РО₄ – ортофосфатна кислота;

Mn₂O₇ + H₂O = 2 H MnO₄ – манганатна(VII).

Кислоти, які відповідають нерозчинним у воді кислотним оксидам, одержують непрямим шляхом:

метасилікатна кислота

Кислотні оксиди можуть бути одержані шляхом відбирання води від відповідних оксигеновмісних кислот, тому їх називають ангідридами кислот (ангідрид – безводний):

2HNO₃ = H₂O + N₂O₅ – нітратний ангідрид;

H₂SO₄ = H₂O + SO₃ – сульфатний ангідрид;

H₂SO₃ = H₂O + SO₂ – cульфатний(IV) ангідрид (сульфітний).

Найбільш характерні хімічні властивості кислотних оксидів – взаємодія з основами та основними оксидами:

Амфотерні оксиди – це сполуки, які мають слабко виражені і кислотні, і основні властивості, тобто здатні реагувати і з сильними основами, і з сильними кислотами з утворенням солей.

До них належать оксиди деяких малоактивних металів (ВеО, Al₂О₃), а також перехідних металів в проміжному ступені окиснення (Cr₂O₃, MnO₂, SnO₂).

У перехідних металів із змінним ступенем окиснення з підвищенням ступеня окиснення хімічний характер оксидів змінюється від основного через амфотерний до кислотного:

+2	+3	+6
CrO	Cr2O3	CrO3
основний	амфотерний	кислотний

Амфотерні оксиди реагують з кислотними оксидами та кислотами як основні оксиди з утворенням відповідних солей:

сплавлення алюміній метасилікат алюміній сульфат

При сплавленні амфотерних оксидів з оксидами, гідроксидами або карбонатами лужних та лужноземельних металів утворюються солі цих металів:

кальцій цинкат

натрій метаалюмінат

натрій ортоалюмінат

натрій метаалюмінат

Одержані солі жадібно поглинають воду з утворенням комплексних сполук:

NaAlO₂ + 2H₂O = Na[Al(OH)₄] – натрій тетрагідроксоалюмінат;

Na₃AlO₃ + 3H₂O = Na₃[Al(OH)₆] – натрій гексагідроксо-алюмінат.

Також комплексні солі утворюються безпосередньо при розчиненні амфотерних оксидів в концентрованих водних розчинах лугів:

Оксиди бувають тверді (ВaO, Cu₂O, CuO, P₂O₅, CaO, FeO, CrO₃, SiO₂ тощо), рідкі (Сl₂ O₇, Mn₂O₇) та газоподібні (CO, CO₂, N₂O, SO₂).

Основи

Основи (основні гідроксиди) – це сполуки, які в водних розчинах дисоціюють з утворенням гідроксид-йонів ОН^- та йонів основних залишків.

Назви основ утворюють з назви катіона і слова „гідроксид”, вказуючи ступінь окиснення, якщо він змінний, або додаючи відповідні числові префікси:

Fe(OH)₂ – ферум(ІІ) гідроксид, або ферум дигідроксид;

Fe(OH)₃ – ферум(ІІІ) гідроксид, або ферум тригідроксид.

Розчинні у воді гідроксиди лужних і лужноземельних металів називають лугами. Більшість гідроксидів нерозчинна у воді.

Найважливіша хімічна властивість основ – здатність утворювати солі з кислотними оксидами та кислотами:

Mg(OH)₂ + H₂SO₄ = MgSO₄ +2 H₂O.

Амфотерні гідроксиди

Амфотерні гідроксиди – це гідратні сполуки амфотерних оксидів. Як і амфотерні оксиди, вони можуть утворювати солі як з кислотами, так і з основами. В кислому середовищі вони виявляють властивості основ, а в лужному – кислот:

цинк хлорид

сплавлення

натрій цинкат

конц. натрій тетрагідроксоцинкат

розчин

Кислоти

Кислотами називають речовини, які в водних розчинах дисоціюють на катіони Гідрогену та аніони кислотних залишків. Кислоти поділяють на безоксигенні (HCl, HBr, H₂S тощо) та оксигеновмісні (HNO₃, H₂SO₄, H₂CO₃ тощо). В залежності від числа йонів Гідрогену, що утворюються при дисоціації, розрізняють кислоти одноосновні (HNO₂, HCl), двоосновні (H₂S, H₂SO₄), триос-новні (Н₃РО₄, Н₃РО₃).

Таблиця 5

Систематичні і традиційні назви кислот і кислотних залишків

Формула	Систематична назва кислоти	Традиційна назва кислоти	Назва кислотного залишку
HF	Флуоридна	Фтороводнева	Флуорид
HCl	Хлоридна	Хлороводнева (соляна)	Хлорид
HBr	Бромідна	Бромоводнева	Бромід
HI	Йодидна	Йодоводнева	Йодид
H2S	Сульфідна	Сірководнева	Сульфід
H3BO4	Боратна	Борна	Борат
H2CO3	Карбонатна	Вугільна	Карбонат
H2SiO3	Силікатна	Кремнієва	Силікат
H3PO4	Фосфатна	Фосфорна	Фосфат
HNO3	Нітратна	Азотна	Нітрат
HNO2	Нітратна(ІІІ), нітритна	Азотиста	Нітрит
H2SO4	Сульфатна	Сірчана	Сульфат
H2SO3	Сульфатна(IV), сульфітна	Сірчиста	Сульфіт
HСlO4	Хлоратна	Хлорна	Хлорат

Назви кислот утворюють з назви елемента, характерного для кислотного залишку, вказуючи при необхідності ступінь окиснення.

Якщо оксигеновмісна кислота містить елемент у найвищому ступені окиснення, то ступінь окиснення можна не вказувати.

Один і той самий ангідрид (наприклад, фосфатний) може утворювати декілька кислот, що відрізняються між собою числом молекул води. При цьому найбагатша на воду форма має приставку орто-, а найбідніша – мета:

Р₂О₅ + Н₂О = 2 НРО₃ – метафосфатна кислота;

Р₂О₅ + 2 Н₂О = Н₄Р₂О₇ – дифосфатна кислота;

Р₂О₅ + 3 Н₂О = 2 Н₃РО₄ – ортофосфатна кислота.

Кислотний залишок – це група атомів, яка залишається від кислоти при частковому або повному заміщенні Гідрогену. Валентність кислотного залишку визначається числом заміщених атомів Гідрогену.

- хлорид-йон

	гідрогенкарбонат-йон		карбонат-йон

	дигідроген-фосфат-йон		гідроген- фосфат-йон		фосфат- йон

Кількість кислотних залишків відповідає кількості атомів Гідрогену в кислоті, які можуть бути заміщені на атоми металу або можуть утворитись при дисоціації, тобто її основності.

Дата добавления: 2015-05-24