Морозов В.П. Практикум по неорганической химии

Подождите немного. Документ загружается.

При составлении названий гидридов пользуются таким прави-

лом: на первом месте ставится слово гидрид, затем называют эле-

мент в родительном падеже.

Например: LiH – гидрид лития,

BeH

– гидрид бериллия,

AlH

– гидрид алюминия.

Для всех молекул гидридов, содержащих более одного атома

элемента (В, Si, P, Sn, Pb, Se, Те и т. д.), следует применять назва-

ния оканчивающие на -ан.

Например: B

– диборан,

– трисилан,

– дифосфан,

– диселан,

– дистаннан.

ОКСИДЫ

Оксидами называются соединения элементов с кислородом, в

которых кислород является электроотрицательной частью (О

Оксиды делятся на две большие группы: солеобразующие и несо-

леобразующие. Оксиды, входящие в эти группы, разделяются на

несколько подгрупп в зависимости от порядка связи кислорода с

элементом.

Первая группа представляет соединения, в которых все атомы

кислорода непосредственно связаны с атомами электроположи-

тельного элемента. Это так называемые нормальные оксиды. Их

делят на основные, кислотные и амфотерные. Это деление основа-

но на том, что все оксиды элементов прямым или косвенным путем

образуют с водой различные водные соединения (гидратные фор-

мы), которые получили общее название гидроксидов.

В зависимости от валентности элемента (Э), формулы оксидов

имеют следующий вид: Э

O, ЭО, Э

, ЭО

, Э

, ЭО

, Э

, ЭО

где 2, 3 и т. д. обозначает соответственно степень окисления ато-

мов элемента. Учитывая, что атом кислорода двухвалентен и каж-

дая валентность условно изображается черточкой, графические

формулы приведенных оксидов имеют следующий вид:

Э-О-Э, Э=О, О=Э=О, О=Э-О-Э=О.

Номенклатура нормальных оксидов. В настоящее время в

литературе встречаются как тривиальные названия оксидов – СО

–

углекислый газ, N

O – "веселящий газ", Fe

– красный железняк,

так и названия, составленные согласно правилам международной

номенклатуры. При составлении названий оксидов пользуются та-

ким правилом: на первом месте стоит слово оксид, к которому до-

бавляются префиксы из греческих числительных, указывающих

число атомов кислорода, приходящихся на один атом элемента, за-

тем называют элемент в родительном падеже.

Например: Сl

О – гемиоксид хлора (полуоксид хлора),

NO – монооксид азота (одиноксид азота),

– сесквиоксид железа (полутораоксид железа),

– диоксид азота (двуоксид азота),

– гемипентаоксид азота (полупятиоксид азота),

СгО

– триоксид хрома,

С1

– гемигептоксид хлора (полусемиоксид хлора),

ОsO

– тетраоксид осмия.

Кроме такой номенклатуры, используется номенклатура, со-

гласно которой названия оксидов составляют так: в именительном

падеже называется слово оксид, за ним следует название элемента

в родительном падеже с указанием степени окисления. Если для

элемента известна только одна степень окисления, то при названии

она обычно опускается.

Например: FeО – оксид железа (II),

– оксид железа (III),

– оксид алюминия.

Такой способ названия оксидов получил большое применение.

Правила ИЮПАК рекомендуют при названии оксидов пользо-

ваться такими правилами:

 Называется электроположительная составляющая оксида, за-

тем ставится слово оксид:

ZnO – цинк оксид,

Аl

– алюминий оксид,

Если элемент имеет переменную степень окисления, то она

указывается после электроположительной составляющей:

O – азот (I) оксид,

NO – азот (II) оксид,

– фосфор (V) оксид.

 Оксиды называются с указанием стехиометрических отно-

шений: N

O – диазот оксид,

– дифосфор пентоксид.

Правила не исключают тривиальных названий оксидов.

Основные оксиды. Основными оксидами называются оксиды,

которым соответствуют гидроксиды, называемые основаниями.

Основные оксиды – оксиды металлов со степенью окисления +1,

+2, реже +3.

Основные оксиды – твердые вещества, большинство из кото-

рых малорастворимы в воде. К растворимым оксидам относятся

оксиды щелочных и щелочноземельных металлов. При растворе-

нии их в воде образуются сильные основания, называемые щело-

чами.

Например: Na

O + Н

О = 2NaOH,

СаО + Н

О = Са(ОН)

Кислотные оксиды. Кислотные оксиды представляют собой

оксиды неметаллов и переходных металлов в высоких степенях

окисления, им соответствуют гидроксиды, называемые кислотами.

Например:

СО

– оксид углерода (IV), ему соответствует гидроксид Н

СО

–

угольная кислота,

Сl

– оксид хлора (VII), ему соответствует гидроксид HС1О

–

хлорная кислота.

Кислотные оксиды бывают твердые, жидкие и газообразные.

Кислотные оксиды почти все растворяются в воде с образованием

соответствующих гидроксидов:

+ Н

О = H

+ H

O = 2H

К кислотным оксидам относятся так называемые смешанные

оксиды, при растворении таких оксидов в воде образуются две ки-

слоты. К таким оксидам относятся оксид азота NO

, оксид хлора

СlO

2NO

+ Н

О = HNO

+ HNO

ЗСlO

+ Н

О = НСlO

+ НС1О

Амфотерные оксиды. Амфотерными оксидами называются

оксиды, обладающие двойственной природой, они одновременно

способны к реакциям, в которые вступают как основные, так и ки-

слотные оксиды. Например, при взаимодействии с кислотами ок-

сид цинка ведет себя как основной оксид:

ZnO + 2HCl = ZnC1

+ H

а при взаимодействии со щелочами оксид цинка ведет себя как ки-

слотный:

ZnO + 2NaOH = Na

ZnО

+ H

Аналогичным образом ведут себя оксиды: Аl

, Сг

, SnO

РbО

Вторую группу соединений элементов с кислородом представ-

ляют несолеобразующие оксиды (пероксиды, надпероксиды, озо-

ниды, субосиды).

Пероксиды. Это вещества, в молекулах которых содержится

группа атомов кислорода – O-O

или аниона О

, где кислород

имеет степень окисления -1. В международной номенклатуре они

получили название пероксиды, а в русской – перекиси.

Например: Na

– пероксид (перекись) натрия, графическая

формула имеет вид: Na-O-O-Na.

Правила ИЮПАК при названии таких соединений рекоменду-

ют ставить на первом месте электроположительную составляю-

щую:

– натрий пероксид,

ВаО

– барий пероксид.

Надпероксиды. Надпероксиды содержат в своей кристалли-

ческой решетке атомы кислорода, связанные между собой в анион

. По международной номенклатуре они называются суперокси-

дами:

КО

– надпероксид (супероксид) калия.

Правила ИЮПАК рекомендуют новое название аниона О

–

гипероксид. Следовательно, соединение КО

называется калий ги-

пероксид.

Озониды. К озонидам относятся соединения, содержащие в

своем составе анион О

Например: КО

– озонид калия. Новое название КО

, согласно

правилам ИЮПАК, – калий озонид.

Субоксиды. Оксиды, в которых атомы электроположительно-

го элемента связаны между собой, получили название «субокси-

ды».

Например: Hg

O – субоксид ртути, графическая формула этого

соединения имеет вид:

ГИДРОКСИДЫ

В этот класс входят соединения, которые, в зависимости от по-

ложения элемента в Периодической системе, являются основными

гидроксидами (основаниями), кислотными гидроксидами (кисло-

тами) или амфотерными гидроксидами.

Основные гидроксиды. Основными гидроксидами, или осно-

ваниями, называются соединения, в которых положительно заря-

женный ион металла связан с отрицательно заряженным ионом

ОН

. При диссоциации такие соединения дают в качестве отрица-

тельно заряженных частиц только гидроксид – ионы.

Общая формула гидроксидов Ме(ОН)n, где Me – металл, n –

степень окисления металла. Графические формулы гидроксидов

строятся исходя из того, что гидроксид – ион одновалентен:

Na – ОН,

НО – Mg – ОН.

При названии этих соединений пользуются международной

номенклатурой. Название любого основания строится по правилу:

называется слово “гидроксид” (в именительном падеже), затем

идет название элемента (в родительном падеже). Если элемент

имеет переменную степень окисления, то она называется после

элемента и пишется римскими цифрами.

Например: NaOH – гидроксид натрия,

Сu(ОН)

– гидроксид меди (II),

Сг(OH)

– гидроксид хрома (III),

Сг(ОН)

– гидроксид хрома (II).

Иногда в названиях вместо степени окисления металла указы-

вается число гидроксильных групп:

Сг(ОН)

– тригидроксид хрома,

Сu(ОН)

– дигидроксид меди.

Правила ИЮПАК рекомендуют вначале называть катион, за-

тем слово “гидроксид” с префиксом из числительного:

Сг(ОН)

– хром тригидроксид,

Fe(OH)

– железо дигидроксид.

Все гидроксиды металлов – твердые вещества различного цве-

та, большинство из которых малорастворимы в воде. Небольшая

группа гидроксидов, растворимых в воде, называется щелочами.

Это гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов.

Количество групп ОН

, входящих в состав молекул основания

определяет кислотность основания.

Например: однокислотные – КОН, LiOH, RbOH;

двухкислотные – Mg(OH)

, Ва(ОН)

, Mn(OH)

;

трехкислотные – Fe(OH)

, Сг(ОН)

Кислотные гидроксиды. Кислотными гидроксидами, или ки-

слотами, называются сложные вещества, содержащие в своем со-

ставе водород, способный замещаться металлом.

Кислоты классифицируются на две группы:

кислородные – образованные при растворении кислотных ок-

сидов в воде:

+ H

O = H

+ Н

О = 2Н

РО

бескислородные кислоты, которые образуются при растворе-

нии в воде летучих водородных соединений. При этом они присое-

диняют довольно большое количество воды. Например, при рас-

творении хлороводорода в воде идет процесс:

HCI + n Н

О = НС1 * n Н

О.

Кислоты делятся на одноосновные и многоосновные, по числу

атомов водорода, входящих в состав и способных замещаться ме-

таллом.

Например:

НРО

, НС1, НNО

, НIO

– одноосновные кислоты,

S, H

, Н

СО

, H

– двухосновные кислоты,

РО

, H

AsO

, Н

АsО

– трехосновные кислоты,

SiО

, H

SnO

– четырехосновные кислоты.

Графические формулы кислот в большей степени передают их

строение, чем формулы оксидов и оснований. Кислоты имеют мо-

лекулярное строение и существуют в виде отдельных молекул

(или в виде ассоциированных частиц димеров за счет водородных

связей).

В молекулах бескислородных кислот атомы водорода непо-

средственно связаны с атомами неметалла.

Например: Н – Вг,

Н – С1.

В кислородных кислотах практически всегда атомы водорода

связаны с атомом элемента кислотообразователя через кислород.

Атомы кислорода, входящие в состав кислотного остатка и не свя-

занные с атомами водорода, соединены с неметаллом кратными

связями или образуют кислородные мостики.

Например: Н - О - С1.

В неорганической химии очень мало кислот, где водород непо-

средственно связан с элементом кислотообразователя. Например:

РО

– фосфорноватистая кислота, относится к одноосновным ки-

слотам. Это подтверждается тем, что для этой кислоты известны

соли состава NaH

, КН

РО

, Mg(H

)

. Другого типа солей,

где бы содержалось по одному атому водорода или все три атома

водорода были замещены на атомы металла, не получено. Графи-

ческая формула этой кислоты имеет вид:

РО

– фосфористая кислота. В этой кислоте только два атома

водорода способны замещаться на атомы металла. Это подтвер-

ждается тем, что для нее известны соли состав NaН

РО

, CaHPO

но не получены соли Nа

РО

, Са

(РО

)

. На основании этого можно

сказать, что графическая формула кислоты должна выглядеть так:

Номенклатура кислот. Несмотря на то, что водород входит в

состав всех кислот, термин "водородная кислота" используется

только для бескислородных кислот.

HF – фтористоводородная кислота,

S – сероводородная кислота.

По правилам ИЮПАК рекомендуется рассматривать кислоты,

от которых происходят названия аниона с окончанием -ид, как со-

единения водорода: НС1 – водород хлорид,

HF – водород фторид.

Учитывая, что номенклатура имеет давнюю историю с прочно

укоренившимися традициями, можно использовать старые назва-

ния кислот: HCI – соляная,

HF – плавиковая.

Названия кислородных кислот по русской номенклатуре состо-

ят из двух слов – прилагательного, характеризующего кислотооб-

разующий элемент, и существительного “кислота”. Прилагатель-

ное – русское название кислотообразующего элемента, к которому

добавляется суффикс, характеризующий степень окисления эле-

мента.

Низшая степень окисления характеризуется добавлением к

корню названия элемента суффикса – новатистая:

НСlO – хлорноватистая,

РО

– фосфорноватистая.

Средняя степень окисления характеризуется суффиксами

-истая, -нистая:

НСlO

– хлористая,

SО

– сернистая.

или суффиксами -новатая, -оватая:

НСlO

– хлорноватая кислота.

Высшая степень окисления характеризуется суффиксами -

ная, -овая, -евая:

SО

– серная,

НС1О

– хлорная,

НМnО

– марганцовая,

HReO

– рениевая кислоты.

В тех случаях, когда кислотообразующий элемент в одной и

той же степени окисления образует несколько кислот, отличаю-

щихся между собой содержанием атомов водорода и кислорода (по

содержанию воды), то перед названием элемента кислотообразова-

теля добавляют префиксы:

мета – кислота содержит наименьшее количество атомов во-

дорода и кислорода,

мезо – кислота содержит среднее количество атомов водорода

и кислорода,

орто – кислота содержит максимальное количество атомов во-

дорода и кислорода.

Например: H

SiO

– метакремниевая,

SiO

– ортокремниевая,

НРO

– метафосфорная,

– ортофосфорная,

HIO

– метаиодноватая,

– ортоиодноватая,

TeO

– метателлуровая,

ТеO

– мезотеллуровая,

TeO

– ортотеллуровая.

Некоторые кислотообразующие элементы при одной и той же

степени окисления образуют несколько кислот, молекулы которых

отличаются числом атомов кислотообразующего элемента. Эти ки-

слоты получили общее название “изополикислоты”. Называют эти

кислоты, добавляя к основному названию кислоты числительное,

указывающее на число атомов элемента кислотообразователя.

Например: H

– дисерная (пиросерная),

– дифосфорная (пирофосфорная),

– дихромовая.

Кислоты, в молекулах которых ион -О- замещен ионом -O-O-,

носят названия надкислот:

HNO

– надазотная,

РО

– надфосфорная,

– мононадсерная,

– динадсерная.

Кислоты, образованные из кислородосодержащих кислот пу-

тем замещения иона О

ионом S

, называются тиокислотами.

Например: H

– тиосерная кислота,

S – тиофосфорная кислота.

По современной номенклатуре кислоты разрешается называть

как гидроксиды и оксигидроксиды неметаллов:

НСlO – гидроксид хлора (I),

НNОз – диоксигидроксид азота (V),

РO

– оксидтригидроксил (V).

Этот способ не получил широкого применения, т. к всегда

предпочтительно более простое название.

Правила ИЮПАК сохраняют терминологию кислот, но делают

следующие добавления:

 Кислоты, от которых получаются ионы с окончанием -ат, -ит,

(т. е. кислоты, названия которых образуются добавлением суффик-

сов -ная, -истая и т. д.), можно рассматривать как соединения во-

дорода:

– серная кислота, водород сульфат;

НNO

– азотистая кислота, водород нитрит.

 Высшая степень окисления для НClO

и соответствующих ки-

слот других элементов седьмой группы обозначается префиксом

пер-:

НМnО

– пермарганцовая кислота;

HReO

– перрениевая кислота.

 Кислоты, носящие названия надкислот, рекомендуется назы-

вать с применением пероксо- с тривиальным названием кислот:

HNO

– пероксоазотная кислота,

– пероксомоносерная кислота,

– пероксодисерная кислота.

Химические свойства кислот можно подразделить на две груп-

пы: общие для всех кислот, связанные с наличием в их растворах

ионов гидроксония Н

, и специфические, т. е. характерные для

отдельных конкретных кислот.