Неорганическая химия - Классификация
и номенклатура неорганических веществ

Классификация веществ

Вещества
Сложные вещества состоят из атомов разных элементов	Простые вещества состоят из атомов одного элемента. К простым веществам относятся:
	Неметаллы находятся в главных подгруппах над диагональную бор-астат	Металлы находятся под диагональю бор-астат и в побочных подгруппах

Рис. 1., Периодическая таблица химических элементов с классификацией элементов по их свойствам.

 

Рис. 2., Периодическая таблица химических элементов с классификацией элементов по электронной конфигурации и положении в таблице

 

---

Металлы

Свойства металлов

1. Обладают в большинстве случаев твёрдым фазовым состоянием при нормальных условиях, металлическим блеском
2. Ковкие и пластичные
3. Обладают высокой электропроводностью и теплопроводностью
4. Обладают металлической кристаллической решеткой
5. Обладают большими атомными радиусами (относительно радиусов неметаллов)
6. Имеют низкую электроотрицательность
7. Выступают в роли восстановителей
8. Легко отдают электроны, образуя катионы

 

 

Металлы
Щелочные Металлы IA группы: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr	Щелочноземельные Металлы IIA группы: Ca, Sr, Ba кроме Be, Mg	Переходные Металлы побочных подгрупп: Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Ag, Au, Hg

 

Неметаллы

Свойства неметаллов

1. Имеют высокую электроотрицательность
2. Выступают в роли окислителей
3. Чаще всего легко принимают электроны, образуя анионы
4. Могут быть газообразными, твёрдыми или жидкими
5. В твёрдом состоянии хрупкие
6. Большинство не проводят электрический ток
    

Неметаллы
Халькогены Неметаллы VIA группы: O, S, Se, Te	Галогены Элементы VIIA группы: F, Cl, Br, I	Благородные газы Элементы VIIIA группы: He, Ne, Ar, Kr,  Xe, Rn

 

Молекулярное строение

1. Молекула состоит из одного атома

К ним относятся

Благородные газы
Не	Гелий	Ne	Неон	Ar	Аргон	Kr	Криптон и другие

 

 

 

 

Способность атомов одного химического элемента образовывать несколько простых веществ называется аллотропией, а эти простые вещества — аллотропными видоизменениями, или модификациями.

 

2. Молекула состоит из двух атомов

Газы без цвета и запаха
H₂	N₂	O₂		F₂	Светло‑жёлтый газ
				Cl₂	Жёлто‑зелёный газ
				Br₂	Красно‑бурая жидкость
				I₂	Твёрдое вещество, способен к возгонке

 

3. Молекула содержит более двух атомов

Озон O₃	Ромбическая и моноклинная сера S₈
Белый фосфор P₄	Фуллерен C₆₀

 

Имеют немолемулярное строение:
Кремний Si	Алмаз C
Графит С

 

Простые неорганические вещества
Металлы Na, Ca, Fe		Неметаллы N2, S, O2, С	Инертные газы He, Ar
Сложные неорганические вещества
Основания	Амфотерные гидроксиды	Кислоты	Оксиды	Соли
Растворимые в воде NaOH, KOH, Ba(OH)2	Zn(OH)2,  Al(OH)3, Cr(OH)3	Бескислородные HCl, HCN, H2S	Несолеобразующие  CO, N2O, SiO, NO	Cредние NaCl, K2SO4	Двойные KAl(SO4)2
Нерастворимые в воде Cu(OH)2, Fe(OH)2		Кислородсодержащие HNO3, H2SO4, H3PO4	Солеобразующие Основные Na2O, CaO, FeO Амфотерные Al2O3, ZnO, Cr2O3 Кислотные СO2, SO3, CrO3	Кислые NaHCO3, KH2PO4	Cмешанные Са(OCl)Cl
Гидроксиды гидраты оксидов				Основные Fe(OH)Cl2, Al(OH)2NO3	Комплексные K4[Fe(CN)6]
					Кристаллогидраты Na2SO4 ⋅ 10H2O CaSO4 ⋅ 2H2O

 

  

Оксиды

Определение
Оксиды — бинарные соединения, состоящие из атомов двух элементов, одним из которых является кислород в степени окисления -2. (Фтор и благородные газы не образуют оксидов)

 

Общая формула оксидов

---

Классификация оксидов

Оксиды
Солеобразные двойные	Несолеобразующие (безразличные) CaO, Na2O	Солеобразующие
		Осно́вные CaO, Na2O	Амфотерные ZnO, Al2O3	Кислотные CO2, P2O5, Mn2O7

 

 

Несолеобразующие	Солеобразующие
Оксиды неметаллов в С.О. +1, +2 NO, SiO, CO, N2O Запомни эти примеры	Кислотные		Амфотерные	Основные
	Оксиды неметаллов в С.О. от +3 до +7 и Hal2O	Оксиды металлов в С.О. от +5 до +7	Оксиды металлов в С.О. +3, +4 + исключения (металлы в С.О. +2) ZnO, SnO, BeO, PbO	Оксиды металлов в С.О. +1, +2 Кроме: ZnO, SnO, BeO, PbO
Оксиды неметаллов		Оксиды металлов

---

Несолеобразующие оксиды

Определение
Несолеобразующие оксиды — не образуют соли при взаимодействии с другими оксидами, кислотами или щелочами.

 

1. CO, N₂O, NO, SiO

2. Оксиды неметаллов в степени окисления + 1 или + 2
 Исключение:  Hal₂O* — кислотный
*Hal — галоген (элемент 7 группы главной подгруппы)

Солеобразующие оксиды

Определение
Солеобразующие оксиды — образуют соли при взаимодействии с другими оксидами, кислотами или щелочами.

1. Оксиды неметаллов в степени окисления от + 3 до + 7

2. Оксиды металлов в любой степени окисления

2.1 Основные (им соответствуют основания)
Оксиды металлов в степени окисления + 1 или + 2
Исключения: BeO, ZnO, PbO и SnO
Примеры: K₂O, CaO

2.2 Амфотерные (им соответствуют амфотерные гидроксиды)
Оксиды металлов в степени окисления +3 или +4
Дополнительно: BeO, ZnO, PbO и SnO также амфотерны, несмотря на степень окисления +2
Примеры: Al₂O₃

2.3 Кислотные (им соответствуют кислотные гидроксиды)
2.3.1 Оксиды неметаллов в степени окисления больше либо равной +3
Исключения:  Hal₂O — кислотный, несмотря на степень окисления +1
2.3.2 Степень окисления металла +5, +6 и +7
Примеры: СO₂, SO₂,CrO₃

 

Высшие оксиды

Определение
Высший оксид — это оксид элемента в максимальной степени окисления, которая равна номеру группы

 

Группа	I	II	III	IV	V	VI	VII
Высший оксид	Э2O	ЭO	Э2O3	ЭO2	Э2O5	ЭO3	Э2O7
Гидрат высшего оксида	ЭОН	Э(OH)2	Э(OH)3	H2ЭО3	H3ЭО4	H2ЭО4	HЭО4

«Э» — элемент соответствующей группы
 Важно:  Благородные газы и фтор не могут образовывать оксиды

---

Агрегатные состояния

1. Твёрдое

1.1. SO₃
при 0°C — твёрдое белое вещество
1.2. N₂O₅
прозрачные бесцветные кристаллы
1.3. P₂O₅
белый гигроскопичный (поглощающий воду) порошок
1.4. SiO₂
песок
1.5. большинство оксидов металлов

 

2.Жидкое

2.1. SO₃
при 16,8 °C — жидкое вещество, дымит на воздухе
2.2. N₂O₃
синяя жидкость
2.3. H₂O
вода, оксид водорода
2.4. Mn₂O₇
зеленовато-бурая или красная маслянистая жидкость

 

3. Газообразное

3.1. SO₃
при 44,7 °C — газообразное вещество, хорошо растворяется в воде
3.2. СO₂
газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха, не ядовит
3.3. СO
газ без цвета и запаха, легче воздуха, ядовит
3.4. NO₂
бурый газ, ядовит

---

Ангидриды

Определение
Ангидрид — солеобразующие оксиды неметаллов или переходных металлов в высоких степенях окисления (от +5 до +7). У всех кислотных оксидов есть соответствующая кислородсодержащая кислота.

 

При взаимодействии с водой (гидратации) ангидриды образуют соответствующие кислоты. Некоторые ангидриды реагируют с водой столь энергично, что используются как осушающие средства (например, фосфорный ангидрид P₂O₅)

Ангидрид	Кислота
SO2	H2SO3
CO2	H2CO3
N2O5	HNO3
SO3	H2SO4
Cl2O7	HClO4
P2O5	H3PO4

---

Название оксидов

Названия оксидов состоят из слова «оксид» и названия элемента в родительном падеже с указанием в скобках степени окисления элемента римскими цифрам

   Если элемент проявляет постоянную степень окисления, то её не указывают в скобках

 

Оксид	Название
CaO	Оксид кальция
CuO	Оксид меди(II)
Cu₂O	Оксид меди(I)
NO₂	Оксид азота(IV)
N₂O₅	Оксид азота(V)

---

Тривиальные названия

Вещество	Название
Fe₃O₄ (Fe₂O₃ · FeO)	Железная окалина
CO₂	Углекислый газ, сухой лёд
SiO₂	Кварц, кремнезем, песок
NO₂	Бурый газ, лисий хвост
SO₂	Сернистый газ
CO	Угарный газ
N₂O	Веселящий газ (закись азота)
CaO	Негашёная известь

---

Классификация гидроксидов

Гидроксиды делятся на три основные категории:

1. Основания

1.1. Растворимые: Щелочи — основания, образованные активными металлами (IA, IIA групп), и гидрат аммиака

1.2Нерастворимые — Остальные

2. Амфотерные гидроксиды

Например: H₂ZnO₂, Al(OH)₃, Zn(OH)₂, HAlO₂

3. Кислородсодержащие кислоты 

 

 Обрати внимание: 

Основания, амфотерные гидроксиды 
и кислородсодержащие
кислоты можно рассматривать как продукты присоединения воды к соответствующим оксидам.

Однако оксиды с водой реагируют только в том случае, если в результате получается растворимый гидроксид.

 

По кислотности гидроксиды делятся на:

1. Однокислотные

Содержат только одну группу OH

Например: NaOH, LiOH, KOH, NH₃·H₂O

2. Многокислотные

Содержащие две и более групп OH

Например: Fe(OH)₃, Mg(OH)₂, Mn(OH)₄

 

По силе гидроксиды делятся на:

1. Сильные (α → 100%) 

Основания щелочных и щелочноземельных металлов

2. Слабые (α → 0%)

Основания других металлов и гидрат аммиака

 

 Обрати внимание: 

В зависимости от расположения основаниеобразующего элемента в периодической системе сила оснований возрастает следующим образом

---

Основания

Определение
Основания с точки зрения теории электролитической диссоциации — сложные вещества, при диссоциации которых в качестве анионов образуются только гидроксид-ионы. По другой теории, основание — частица, являющаяся акцептором протона.

 

В соответствии с номенклатурными правилами при названии гидроксида после слова «гидроксид» следует указать элемент в родительном падеже и его степень окисления римской цифрой в скобках (если элемент проявляет переменные степени окисления):

KOH	Гидроксид калия
Ca(OH)₂	Гидроксид кальция
Cr(OH)₂	Гидроксид хрома(II)
Cr(OH)₃	Гидроксид хрома(III)

Основания — химические соединения с формулой вида Me(OH)x , где x равен 1 или 2. 

 Исключение:  Be(OH)2, Zn(OH)2, Pb(OH)2 и Sn(OH)2 — не основания

---

Щёлочи

Определение
Щёлочи (сильные основания) — гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов

 

Практически все прекрасно растворяются в воде

Примеры: NaOH; KOH; RbOH; Ca(OH)₂; Ba(OH)₂.

---

Слабые основания

Почти все нерастворимы в воде

Fe(OH)₂; Cu(OH)₂; Необычное основание (гидроксид аммония): NH₃ · H₂O («NH₄OH»)

---

Амфотерные гидроксиды

Определение
Амфотерные гидроксиды — химические соединения с формулой вида Me(OH)₃

 

А также в качестве исключений: Be(OH)2, Zn(OH)2, Pb(OH)2 и Sn(OH)2

Примеры: Al(OH)₃ Fe(OH)₃ Cr(OH)₃ и т.д.

---

Кислоты

Определение
Кислоты — это сложные вещества, при электролитической диссоциации которых образуются катионы водорода и анионы кислотных остатков. В соответствии с другим определением кислота — это частица, являющаяся донором протона

 

Еще кислородсодержащие кислоты можно представить в виде гидроксида неметалла

 

 

По основности кислоты делятся на:

1. Одноосновные

Примеры: HF, HCl, HBr, H₃PO₂, HPO₃

2. Двухосновные

Примеры: H₂SO₄, H₃PO₃

3. Трёхосновные

Примеры:  H₃PO₄

---

Органические кислоты

Определяем основность кислоты по количеству карбоксильных групп в структурной формуле

 

				O
H₃C		C
				OH

 

 

 

 

НО: Не по количеству атомов водорода в кислоте

 

Формула	Название кислоты		Название солей
	Тривиальное	Систематическое
НООС-СООН	щавелевая	этандиовая	оксалаты
HOOC-CH₂-COOH	малоновая	пропандиовая	малонаты
HOOC-CH₂-CH₂-COOH	янтарная	бутандиовая	сукцинаты
HOOC-(CH₂)₃-COOH	глутаровая	пентандиовая	глутараты
HOOC-(CH₂)₄-COOH	адипиновая	гександиовая	адипинаты

Сильные кислоты

Название	Формула	Формула кислотного остатка	Название кислотного остатка
Бескислородные
Хлороводородная или соляная	HCl	Cl−	хлорид
Бромоводородная	HBr	Br−	бромид
Йодоводородная	HI	I⁻	цианид
Кислородные
Серная	H₂SO₄	SO₄²⁻	сульфат
Хлорноватая	HClO	ClO₃⁻	хлорат
Хлорная	HClO₄	ClO₄⁻	перхлорат
Азотная	HNO₃	NO₃⁻	нитрат
Хромовая	H₂CrO₄	CrO²⁻	хромат
Дихромовая	H₂Cr₂O₇	Cr₂O₇²⁻	дихромат

---

Основность кислот фосфора

Формула	Структура	Название кислоты	Название соли	Основность кислоты
HPO₂		фосфорноватистая	гипофосфит	одноосновная
H₃PO₃		фосфористая	фосфит	двухосновная
HPO₃		метафосфорная	метафосфат	одноосновная
HPO₄		ортофосфорная	фосфат	трёхосновная
H₄P₂O₆		фосфорноватая	гипофосфат	четырёхосновная
H₄P₂O		пирофосфорная	пирофосфат	четырёхосновная

 

 

 

Соли

 

Соли — сложные вещества, в состав которых входят катионы металлов или аммония и анионы кислотных остатков. Соли — сложные вещества, при диссоциации которых образуются катионы металла (или аммония NH4+) и анионы кислотных остатков

 

Примеры: NH₄Cl, BaCO₃, KHSO₄ и т.д.

 

 

 

Средние соли

 

Средние соли — продукт полного замещения атомов водорода в молекуле кислоты атомами металла или продукты полного замещения гидроксид-ионов в составе основания кислотными остатками

 

1. Средние соли диссоциируют на катионы металлов (или аммония) и анионы кислотных остатков;
2. Для расстановки правильных индексов у катиона и аниона в формуле соли можно смотреть заряды катиона и аниона в таблице растворимости;
3. Название строится следующим образом: сначала называем анион, потом катион в родительном падеже;
4. В кислотном остатке (в анионе) средних солей могут быть атомы металлов — это переходные металлы в высших степенях окисления (KMnO₄, Na₂Cr₂O₇) или металлы, гидроксиды которых амфотерны (NaAlO₂, K₂ZnO₂).

 

Образование средней соли можно представить реакцией:

2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O
Ba(OH)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2H₂O

 

По таблице растворимости можно проверить, растворимы они или нет

 

 

 

Кислые соли

 

Кислые соли — продукты неполного замещения атомов водорода в молекулах многоосновных кислот на металл (или ион аммония). Кислые соли содержат кислотные остатки, в состав которых входит водород

 

1. При диссоциации образуют три типа ионов: анион кислотного остатка, катион водорода, катион металла
2. Название строится по аналогии со средними солями, но с добавлением приставки гидро- к кислотному остатку, например: гидросульфат калия  , дигидроортофосфат натрия , гидрокарбонат кальция .
3. Могут быть образованы двух- и трехосновными кислотами

 

Образуются в результате реакции:

 

 

 

Основные соли

 

 

Название строится по аналогии со средними солями, но с добавлением приставки гидроксо- к названию катиона. Например: (CuOH)₂CO₃ — карбонат гидроксомеди (малахит) (или гидроксокарбонат меди)

 

Образуются в результате реакции: Mg(OH)₂ + HCl = Mg(OH)Cl + H₂O

 

Двойные соли 

 

Например:
KAI(SO₄)₂ — сульфат алюминия-калия
(NH₄)₂Fe(SO₄)₂ — сульфат железа(II)-диаммония

 

Смешанные соли 

Например:
Ca(OCl)Cl — сульфат алюминия-калия

 

Комплексные соли

 

 

Например:

Внешняя сфера (внешнесферный катион)		Комплексо- образователь	Лиганды	Координационное число
K₃		[  Fe  (  CN  ) ₆ ] Внутренняя сфера

 

Между внутренней и внешней сферой —  ионная связь. Между комплексообразователем и лигандами —  ковалентные связи, образованные по донорно-акцепторному механизму (комплексообразователь —  акцептор, лиганды —  доноры)

В зависимости от заряда внутренней сферы комплексные соединения подразделяются на анионные, катионные и нейтральные.

Анионная комплексная соль   K₃ [Fe(CN)₆]     Внешняя сфера   Внутренняя сфера  Комплексообразователь Лиганды Координационное число

Анионная комплексная соль    [Cu(NH₃)₄]SO₄    Внешняя сфера   Внутренняя сфера  Комплексообразователь Лиганды Координационное число

Нейтральная комплексная соль    [Pt(NH₃)₂Cl₂]     Внутренняя сфера  Комплексообразователь Лиганды    В данном случае в комплексном соединении нет внешней сферы, а координационное число платины равно 4.

 

Диссоциация комплексных соединений в растворах

 

Комплексные соединения с заряженной внутренней сферой ведут себя как сильные электролиты, то есть практически полностью диссоциируют на ионы внешней сферы и комплексный ион:

[Ag(NH₃)₂]Cl = [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^-

K₃[Fe(CN)₆] = 3K⁺ + [Fe(CN)₆]^3-

 

Этот процесс называется первичной диссоциацией комплексного соединения.
В водных растворах первичная диссоциация комплексных соединений обусловлена разрывом ионной связи между внутренней и внешней сферами. Она практически необратима.

 

1	K₂[Zn(OH)₄]	— тетрагидроксоцинкат калия
2	Na[Al(OH)₄]	— тетрагидроксоалюминат натрия
3	Na₃[Cr(OH)₆]	— гексагидроксохромат натрия
4	[Cu(NH₃)₂]Cl	— хлорид диамминмеди(I)
5	Na₃[AlF₆]	— криолит, гексафторалюминат натрия. Используется для получения алюминия из оксида в расплавленном криолите

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номенклатура комплексных соединений

 

 

Названия отрицательно заряженных лигадов, анионов различных кислот состоят из полного названия (или корня названия) аниона и окончания на гласную букву о. Например:

I-	иодо-	CO₃²⁻	карбонато-
S2-	тио-	NO⁻	нитрозо-
H-	гидридо-	OH⁻	гидроксо-
CN-	циано-	NO₂⁻	нитро-

 

 

 CO + 2H₂ ⇌^{CuO, ZnO} CH₃OH или  (выравнивание не указано)   

CO + 2H₂

CuO, ZnO

CH₃OH

Примеры молекул, образованных по донорно-акцепторному механизму	С  O    О		О	H — O — N		О
			О			О

 

 

CH₃ CH₃
	\ /
CH₃
				O₂ H₂SO₄		OH	+ H₃С С		O CH₃

 

CH₃

CH₃

\

/

C  CH₃ H₃

O₂              H₂SO₄

OH

+ H₃С — С

O

CH₃

CH₃

Соединения	Разложения
Замещения	Обмена    Реакции обмена между основанием и кислотой называют реакциями нейтрализации: