Оксиды.
Оксиды – это сложные химические вещества, состоящие из двух элементов, один из которых – кислород (на втором месте) со степенью окисления -2.
Оксиды имеют большинство элементов (за исключением фтора, самого кислорода и некоторых благородных газов).
Большинство оксидов получают прямым взаимодействием простых веществ с кислородом (чаще при нагревании) – это так называемые реакции горения.
В зависимости от того, атомами какого элемента образованы оксиды, они будут проявлять различные свойства. В зависимости от этих свойств оксиды делятся на 4 группы:
- Основные оксиды.
Как видно из названия проявляют основные свойства. Основным оксидам соответствуют основные гидроксиды (ВСТАВИТЬ).
Основные оксиды образуют ТОЛЬКО металлы со степенями окисления +1,+2. Примеры: Li2O, Na2O, Ag2O, CaO, BaO, MgO, CuO.
Но есть четыре исключения: ZnO, BeO, SnO, PbO – в этих соединениях металлы проявляют степень окисления +2, однако основными оксидами они не являются. Если не основными тогда какими они будут? Об этом позже.
- Кислотные оксиды.
В противоположность основным оксидам, кислотные оксиды проявляют кислотные свойства. И этим оксидам соответствуют кислоты.
Кислотные оксиды образуют:
- Большинство неметаллов (SO2, N2O5, Cl2O7, CO2)
- Металлы со степенями окисления +5, +6, +7 (CrO3, Mn2O3)
- Амфотерные оксиды.
Амфотерность – это явление, при котором соединение проявляет как кислотные, так и основные свойства. (от др. греч. ἀμφότεροι — «двойственный», «обоюдный»).
Амфотерные оксиды образуют:
- ТОЛЬКО металлы со степенями окисления +3,+4 (Al2O3, Fe2O3, Cr2O3, MnO2)
- Четыре исключения о которых мы упомянули в пункте про основные оксиды: Zn, Be, Pb, Sn. Их оксиды будут амфотерными не смотря на то, что степень окисления металла = +2: ZnO, BeO, PbO, SnO.
- Несолеобразующие оксиды.
Эти оксиды не проявляют кислотно-основных свойств вообще. Им не соответствуют ни кислоты, ни основания. Они стоят особняком от остальных оксидов. Их не так много поэтому нужно выучить все, которые встречаются в ЕГЭ: CO, N2O, NO, SiO.
Гидроксиды.
Гидроксидами называют неорганические вещества, содержащие одну или несколько групп OH.
ВАЖНО: каждому гидроксиду соответствуют свой оксид. В оксиде и соответствующем ему гидроксиде степень окисления элемента (который образует оксид и гидроксид) одинакова.
То есть оксид K2O – степень окисления +1, ему соответствует гидроксид KOH (степень окисления калия +1).
Особенно это актуально для элементов с переменной степенью окисления.
Оксиду FeO соответствует гидроксид Fe(OH)2, степень окисления +2.
Оксиду Fe2O3 соответствует гидроксид Fe(OH)3, степень окисления +3.
Соответственно гидроксиды, как и оксиды мы будем делить на три группы: основные, амфотерные, кислотные.
Несолеобразующие оксиды – это отдельная история у них нет соответствующих им гидроксидом, они стоят стороной.
Принцип классификации тот же самый.
- Основные гидроксиды.
Как и соответствующие им оксиды, основные гидроксиды – это гидроксиды ТОЛЬКО металлов со степенями окисления +1,+2 (KOH, NaOH, Ca(OH)2, Cu(OH)2, Fe(OH)2, Mg(OH)2).
Кроме четырех уже известных нам исключений: цинк, бериллий, свинец и олово: их гидроксиды будут амфотерными.
Основные гидроксиды часто называют основаниями. Пусть пока для вас эти понятия будут синонимами.
Основный гидроксид = основание.
По своим свойствам основные гидроксиды (основания) делятся на сильные и слабые. Сила основания зависит от его растворимости в воде. Сильные – растворимы, слабые – нет.
Сильные основания называются щелочами. Их отличительный признак – растворимость в воде. Не нужно смотреть в таблице растворимости является ли данный гидроксид щелочью. Во-первых, не все они там есть. Во-вторых, понятие растворимости условное. В таблице растворимости указано: «М» – малорастворим. Для нас такое не годится – в ЕГЭ между растворимыми и нерастворимыми основаниями есть резкая граница.
Поэтому нужно запомнить восьмерку активных металлов, которые образуют щелочи (то есть растворимые в воде основания): это IA группа и AII, начиная с кальция. То есть: литий, натрий, калий, рубидий, цезий, кальций, стронций, барий.
Их гидроксиды – щелочи (растворимые в воде основания): LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2.
Слабые основания гораздо хуже растворимы в воде. Поскольку щелочи мы выучили – это восьмерка, все остальные основные гидроксиды являются слабыми (то есть нерастворимыми).
- Амфотерные гидроксиды.
Это гидроксиды металлов со степенью окисления +3,+4 (Al(OH)3, Cr(OH)3, Fe(OH)3, Sn(OH)4).
А также четыре гидроксида-исключения: Zn(OH)2, Be(OH)2, Sn(OH)2, Pb(OH)2. В которых металлы проявляют степень окисления +2, но тем не менее их гидроксиды проявляют амфотерные свойства. То есть сочетают в себе свойства как кислот, так и оснований.
- Кислотные гидроксиды.
С этими веществами, как правило бывает очень много путаницы и непонимания.
Объясню на примере. Возьмем оксид серы VI SO3 он кислотный. Степень окисления +6. Какой кислотный гидроксид ему соответствует?
Никому в голову не придет сказать, что это S(OH)6. Такого вещества нет.
Запомните и осмыслите, кислотные гидроксиды – это кислородсодержащие кислоты. В частности, для оксида серы (VI), это будет кислородсодержащая кислота, образованная серой в степени окисления +6. Это серная кислота: H2SO4.
Посмотрим на ее структурную формулу:
И видим в структуре ОН группы. Поэтому кислородсодержащие кислоты являются гидроксидами, про это часто забывают.
Кислоты.
Кислоты – это сборная группа веществ, обладающие общими свойствами. Существует много концепций кислот и оснований, в которых понятие кислоты различное.
Мы будем рассматривать классическое представление.
Кислоты – это сложные химические вещества, состоящие из кислотного остатка и атомов водорода.
Кислоты имеют свойства диссоциировать (обратимо распадаться): кислотный остаток, как бы отделяется от водорода. При этом образуются положительно заряженные ионы водорода: H+, и кислотный остаток. Соответственно кислотный остаток будет являться отрицательно заряженным ионом (анионом).
Вот именно по этому признаку: способность образовывать положительно заряженные ионы водорода (H+), мы будет относить то или иное вещество к кислотам.
Кислотный остаток – это отрицательно заряженный ион (анион), образующийся при отнятии от кислоты ионов водорода H+.
По-своему, если можно сказать происхождению, неорганические кислоты делятся на две группы: бескислородные и кислородосодержащие.
Кислородосодержащие кислоты.
Кислородосодержащие кислоты, так или иначе, содержат в строении группу ОН, как мы убедились на примере серной кислоты. Соответственно, кислородосодержащие кислоты – это кислотные гидроксиды. И им будут соответствовать кислотные оксиды.
Не путайте кислотный остаток и кислотный оксид!
Кислотный оксид – это оксид элемента, который образует данную кислородосодержащую кислоту. Степень окисления элемента в кислоте и кислотном оксиде, который ей соответствует, одинаковая.
Кислотный остаток – это НЕ ВЕЩЕСТВО, это группа атомов (ион, имеющий отрицательный заряд).
Название кислородсодержащей кислоты (кислотного гидроксиды) | Формула | Кислотный остаток | Кислотный оксид, соответствующий кислотному гидроксиду. | Степень окисления элемента, образующего кислоту |
Серная | H2SO4 | SO42- | SO3 | +6 |
Cернистая | H2SO3 | SO32- | SO2 | +4 |
Азотная | HNO3 | NO3– | N2O5 | +5 |
Азотистая | HNO2 | NO2– | N2O3 | +3 |
Угольная | H2CO3 | CO32- | CO2 | +4 |
Ортофосфорная (фосфорная) | H3PO4 | PO43- | P2O5 | +5 |
Борная | H3BO3 | BO33- | B2O3 | +3 |
Хлорноватистая | HClO | ClO– | Cl2O | +1 |
Хлористая | HClO2 | ClO2– | Cl2O3 | +3 |
Хлорноватая | HClO3 | ClO3– | Cl2O5 | +5 |
Хлорная | HClO4 | ClO4– | Cl2O7 | +7 |
Марганцовая | HMnO4 | MnO4– | Mn2O7 | +7 |
Хромовая | H2CrO4 | CrO42- | CrO3 | +6 |
Кремниевая | H2SiO3 | SiO32- | SiO2 | +4 |
Бескислородные кислоты.
Бескислородные кислоты – это неорганические вещества, которые не относятся к классу кислотных гидроксидов, но тем не менее, вследствие своих индивидуальных особенностей способны образовывать ионы водорода (H+) с отщеплением кислотного остатка.
Есть вещества: HF (фтороводород), HCl (хлороводород), HBr (бромоводород), HI (иодоводород), H2S (сероводород), которые при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии. Эти вещества растворяясь в воде, образуют соответствующие кислоты.
Название бескислородной кислоты | Формула | Кислотный остаток | Степень окисления элемента, образующего кислоту |
Фтороводородная (плавиковая) | HF | F– | -1 |
Хлороводородная (соляная) | HCl | Cl– | -1 |
Бромоводородная | HBr | Br– | -1 |
Иодоводородная | HI | I– | -1 |
Сероводородная | H2S | S2- | -2 |
Возьмем, к примеру, хлороводород – это газ. Растворим его в воде – получим хлороводородную кислоту. Никаких химических преобразований не происходит, простое растворение.
Как вы можете убедиться на этом примере, то в каком состоянии находится вещество (например, в растворе или в чистом виде) значительно влияет на свойства, которые будет проявлять данное вещество.
Кислоты, как и основания делятся на слабые и сильные. Принадлежность кислоты к категории сильных или слабых нужно запомнить. Это важный момент.
Сильные кислоты | Слабые кислоты |
1. Серная 2. Азотная 3. Хлорноватая 4. Хлорная 5. Марганцовая 6. Хромовая 7. Хлороводородная 8. Бромоводородная 9. Иодоводородная | 1. Сернистая 2. Азотистая 3. Угольная 4. Сероводородная 5. Фтороводородная 6. Фосфорная 7. Кремниевая 8. Хлорноватистая 9. Хлористая 10. Борная |
Соли.
Соли – это производные кислот, в которых атомы водорода замещаются на металлы. То есть соль состоит из двух частей: металл и кислотный остаток.
Название соли складывается из названия кислотного остатка (аниона) и металла.
Кислотный остаток (анион) | Называние аниона | Пример соли | Название соли |
SO42- | Сульфат-ион | K2SO4 | Сульфат калия |
SO32- | Сульфит-ион | K2SO3 | Сульфит калия |
NO3– | Нитрат-ион | KNO3 | Нитрат калия |
NO2– | Нитрит-ион | KNO2 | Нитрит калия |
CO32- | Карбонат-ион | K2CO3 | Карбонат калия |
PO43- | Ортофосфат-ион (Фосфат-ион) | K3PO4 | Ортофосфат (Фосфат) калия |
BO33- | Борат-ион | K3BO3 | Борат калия |
ClO– | Гипохлорит-ион | KClO | Гипохлорит калия |
ClO2– | Хлорит-ион | KClO2 | Хлорит калия |
ClO3– | Хлорат-ион | KClO3 | Хлорат калия |
ClO4– | Перхлорат-ион | KClO4 | Перхлорат калия |
MnO4– | Перманганат-ион | KMnO4 | Перманганат калия |
CrO42- | Хромат-ион | K2CrO4 | Хромат калия |
SiO32- | Силикат-ион | K2SiO3 | Силикат калия |
F– | Фторид-ион | KF | Фторид калия |
Cl– | Хлорид-ион | KCl | Хлорид калия |
Br– | Бромид-ион | KBr | Бромид калия |
I– | Иодид-ион | KI | Иодид калия |
S2- | Сульфид-ион | K2S | Сульфид калия |
Сводная таблица кислот и их солей:
Название кислоты | Формула | Формула кислотного остатка | Название кислотного остатка (и соли) | Формула кислотного оксида, который соответствует кислоте | Название кислотного оксида | Слабая? | Степень окисления элемента, образующего кислоту |
Борная | H3BO3 | BO33- | борат | B2O3 | Оксид бора | Да | +3 |
Азотная | HNO3 | NO3– | нитрат | N2O5 | Оксид азота (V) | +5 | |
Азотистая | HNO2 | NO2– | нитрит | N2O3 | Оксид азота (III) | Да | +3 |
Серная | H2SO4 | SO42- | сульфат | SO3 | Оксид серы (VI) – серный ангидрид | +6 | |
Сернистая | H2SO3 | SO32- | сульфит | SO2 | Оксид серы (IV) – сернистый ангидрид, сернистый газ | Да | +4 |
Фосфорная (ортофосфорная) | H3PO4 | PO43- | Фосфат (ортофосфат) | P2O5 | Оксид фосфора (V) | Да | +5 |
Угольная | H2CO3 | CO32- | Карбонат | CO2 | Оксид углерода (IV), углекислый газ | Да | +4 |
Хромовая | H2CrO4 | CrO42- | Хромат | CrO3 | Оксид хрома (Vl) | +6 | |
Марганцевая | HMnO4 | MnO4– | Перманганат | Mn2O7 | Оксид марганца (VII) | +7 | |
Хлорноватистая | HClO | ClO– | гипохлорит | Cl2O | Оксид хлора (I) | Да | +1 |
Хлористая | HClO2 | HClO2– | хлорит | Cl2O3 | Оксид хлора (III) | Да | +3 |
Хлорноватая | HClO3 | ClO3– | хлорат | Cl2O5 | Оксид хлора (V) | +5 | |
Хлорная | HClO4 | ClO4– | перхлорат | Cl2O7 | Оксид хлора (Оксид хлора (VII) | +6 | |
Кремниевая | H2SiO3 | SiO32- | Силикат | SiO2 | Оксид кремния (IV) | Да | +4 |
Соляная (хлороводородная) | HCl | Cl– | хлорид | – | – | -1 | |
Фтороводородная (плавиковая) | HF | F– | фторид | – | – | Да | -1 |
Иодоводородная | HI | I– | Иодид | – | – | -1 | |
Бромоводородная | HBr | Br– | бромид | – | – | -1 | |
Сероводородная | H2S | S2- | сульфид | – | – | Да | -2 |