Классы неорганических соединений



страница1/6
Дата04.11.2012
Размер0.5 Mb.
ТипУчебное пособие
  1   2   3   4   5   6


Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)

Кафедра неорганической химии


В.И. Башмаков, С.А. Симанова, Н.М. Бурмистрова

КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Учебное пособие

Санкт-Петербург

2007

УДК 54(076)
Башмаков В.И. Классы неорганических соединений: учебное пособие/ В.И. Башмаков, С.А. Симанова, Н.М. Бурмистрова. – СПбГТИ(ТУ), 2007. – 36 с.

В учебном пособии рассматриваются основные классы неорганических соединений, их формулы и названия в соответствии с современной номенклатурой.

Предназначены для студентов I-ого курса химико-технологических специальностей СПбГТИ(ТУ) и соответствует рабочей программе по дисциплине «Общая и неорганическая химия».


Рецензенты:

1 СПбГУНиПТ. Кафедра общей, неорганической и аналитической химии, канд. хим. наук, проф.

В.В. Кириллов

2 И.А.Шошина, канд. хим. наук, доцент кафедры технологии электрохимических производств СПбГТИ(ТУ)

Утверждено на заседании методической комиссии химического отделения СПбГТИ(ТУ) 02.05.2007 г
Рекомендовано к изданию РИСо СПбГТИ(ТУ)

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время известно несколько сотен тысяч неорганических веществ. Для ориентации в таком многообразии веществ, их подразделяют на классы и группы. В основе классификации лежат состав и свойства соединений. Для составления их названий принят свод правил, которые представляют собой химическую номенклатуру. Различают традиционную номенклатуру, которая основана на исторически сложившимся химическом языке данной страны, и рациональную номенклатуру, которая базируется на правилах Международного Союза теоретической и прикладной химии (IUPAC), адаптированных к русскому языку. По этим правилам получают так называемые систематические названия веществ, которые отражают состав каждого из них. И традиционная и рациональная номенклатуры позволяют каждому веществу дать определённое, присущее только ему, название.

Освоение основных правил современной номенклатуры неорганических соединений – одна из задач курса неорганической химии. Кроме того, будущий химик-специалист должен легко ориентироваться в многообразии неорганических веществ, уметь правильно относить вещество к определённому классу и группе, а также предсказывать его важнейшие химические свойства.



  1. ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА


Химическим элементом называют совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.

Все химические элементы по их свойствам, т. е.
свойствам свободных атомов и свойствам образуемых элементами простых и сложных веществ, делят на металлические и неметаллические. К неметаллам относят водород и элементы главных подгрупп, расположенные в Периодической таблице на диагонали BSiAsTeAt и правее этой диагонали. Остальные элементы считаются металлами.

Не следует путать понятия «химический элемент» и «простое вещество». В своё время Д. И. Менделеев очень удачно определил химические элементы как «материальные части простых и сложных тел, которые придают им известную совокупность физических и химических свойств». Таким образом, элемент это не вещество, а определённый вид атомов, которые могут образовывать простое вещество, состоящее из атомов одного вида, или сложное вещество, состоящее из атомов разных элементов.

Пример

Элемент натрий входит в состав простого вещества натрий Na. Это вещество может находиться в твердом состоянии в виде металла, в котором атомы расположены в узлах кристаллической решётки; в жидком натрии сохраняется ближний порядок атомов, отвечающий твёрдому состоянию. В газообразном состоянии (при температурах выше 886оС) находится в виде некоторого числа несвязанных между собой атомов натрия и двухатомных молекул Na2. Кроме того, элемент натрий в виде ионов Na+ входит как составная часть во многие сложные вещества, включающие атомы других элементов; так, сульфат натрия Na2SO4 состоит из атомов натрия Na, серы S и кислорода O.
У каждого элемента есть свой символ из одной или двух букв соответствующих их латинскому названию. Например, «водород» – Н (Hydrogenium), «натрий» – Na (Natrium), «железо» – Fe (Ferrum), «фосфор» – P (Phosphorus), «мышьяк» – As (Arsenicum). Следует отметить, что русские названия элементов не всегда совпадают с латинскими.

Формами существования химических элементов в свободном виде являются простые вещества, которые, как и элементы подразделяют на металлы и неметаллы. Характерные особенности металлов: высокие электрическая проводимость и теплопроводность, обусловленные наличием свободных, несвязанных с определёнными атомами электронов; способность образовывать положительно заряженные ионы при химических взаимодействиях.
При составлении названий простых веществ обычно применяют русские названия элементов:

фтор – F2 хлор – Cl2 аргон – Ar

кислород – O2 азот – N2 водород – Н2
Как видно из примеров, формула простого вещества изображается символом соответствующего элемента с указанием в подстрочном индексе числа его атомов в молекуле. Поскольку металлы и некоторые неметаллы имеют кристаллические решетки, объединяющие бесконечно большое число атомов, то в формулах их простых веществ указывается только символ элемента:

натрий – Na железо – Fe золото – Au

уран – U бор – В кремний – Si

Многие химические элементы существуют в виде нескольких простых веществ, которые могут отличаться числом атомов в молекулах, типом кристаллической решётки или другими свойствами. Это явление называется аллотропией. Аллотропные модификации могут отражаться не только в обозначениях веществ, но и в их специальных названиях:

графит – Cгр алмаз – Сал озон – O3 белый фосфор – P4 сера ромбическая – S8

В ряде случаев, когда важно точно и однозначно указать вещество, используются систематические названия. Например, словом «кислород» обозначают и название химического элемента (О) и простого вещества – молекулярного кислорода (О2). Чтобы избежать путаницы, рекомендуется использовать систематические названия веществ. Систематическое название вещества складывается из названия элемента и числовой приставки, указывающей число атомов элемента в молекуле (см. таблицу 1):

О2 – дикислород О3 – трикислород N2 – диазот

Р4 – тетрафосфор S8 – октасера

Таблица 1 Числовые приставки

Число атомов

Приставка

Число атомов

Приставка

1

моно-

7

гепта-

2

ди-

8

окта-

3

три-

9

нона-

4

тетра-

10

дека-

5

пента-

11

ундека-

6

гекса-

12

додека-



  1. СЛОЖНЫЕ ВЕЩЕСТВА


Сложное вещество – это вещество, состоящее из атомов различных химических элементов. Как и простые вещества, сложные вещества могут существовать в виде молекул определенного состава, так и кристаллических структур, образованных атомами и ионами. Для каждого сложного вещества существует своя химическая формула, представляющая собою набор символов элементов, численных индексов и других символов. Различают эмпирические, графические и структурные формулы. Эмпирическая формула отражает качественный и количественный состав вещества, в графической формуле с помощью валентных штрихов указывается также последовательность соединения атомов и число химических связей между атомами. В структурных формулах показывается расположение атомов в пространстве.


Примеры

Химические формулы тетрахлорида кремния и серной кислоты.
Эмпирические формулы:
SiCl4 H2SO4
Графические формулы:



Структурные формулы:



2.1 СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТА
Составление эмпирических формул и образование названий сложных веществ основано на знании и правильном использовании понятия степень окисления элемента.

Степень окисления элемента – это формальный электрический заряд атома в соединении, вычисленный при допущении, что сложное вещество состоит из простых ионов положительного и отрицательного заряда.

Знак формального заряда атома в сложном соединении определяется относительной электроотрицательностью элемента. В простом веществе в виду одинаковой электроотрицательности всех атомов степень окисления элемента принимается равной 0. В двухэлементных (бинарных) соединениях наиболее электроотрицательному элементу приписывают знак «–», а менее электроотрицательному – знак «+» (таблица относительной электроотрицательности элементов приводится в «Приложении»). При составлении эмпирических формул двухэлементных веществ на первое место ставят менее электроотрицательный элемент, а на второе – более электроотрицательный.
Примеры

K+Cl, H+F, Na+H, B+3N–3, Ca+2O–2, O+2F2.
Исключениями из правил являются формулы соединений водорода с азотом, фосфором, углеродом и бором, например, NH3, N2H4, PH3, В2Н6, CH4 и др..

Указанный порядок записи элементов сохраняется в и формулах многоэлементных катионов и анионов:

H3O+, CO32–, SO42–, исключения – NH4+, РН4+, ОН, N2H5+.
Элементы могут иметь несколько различных степеней окисления. Сера, например, в соединениях бывает в степенях окисления

+6 – в SO3, H2SO4;

+4 – в SO2, K2SO3;

0 – в простом веществе;

1 – в Na2S2;

2 – в H2S.

Из большого числа степеней окисления можно выделить некоторые наиболее устойчивые и наиболее часто встречающиеся. Такие степени окисления элементов являются важнейшей его характеристикой, и поэтому их необходимо помнить.

Для элементов главных подгрупп Периодической таблицы Д.И. Менделеева наиболее устойчивые и часто встречающиеся степени окисления можно определить по положению элемента в таблице.

Элементы I, II и III групп главных подгрупп, имеют только положительные степени окисления, равные номеру группы, например:

К – (+1), Са – (+2), Al – (+3).

Исключением является таллий, имеющий ещё и устойчивую степень окисления (+1).

Элементы IV, V и VI групп главных подгрупп имеют несколько степеней окисления:

высшую степень окисления (ВСО), равную номеру группы: (ВСО=+№группы),

промежуточную степень окисления, на две единицы меньшую высшей степени окисления: (№группы–2),

и низшую отрицательную, равную разности между номером группы и числом 8: (№группы – 8).

Элементы VII группы главной подгруппы имеют все нечётные степени окисления от +7 до –1. Например, для хлора – (+7), (+5), (+3), (+1) и (–1).
Примеры

В соответствии с выше изложенным

элемент IV группы Si имеет степени окисления (+4), (+2) и (–4);

элемент V группы As – (+5), (+3) и (–3);

элемент VI группы Sе – (+6), (+4) и (–2).

Исключениями из правил являются водород, фтор, кислород, азот, фосфор и таллий, имеющие следующие степени окисления:

Н – обычно (+1), но в соединениях с металлами (–1),

F – только (–1),

О – обычно (–2), в пероксидах (–1) и в соединении с F – (+2),

N – наряду с (+5), (+3) и (–3) имеет (+4), (+2), (+1), (–1), (–2),

Р – наряду с (+5), (+3) и (–3), имеет (+1),

Tl – наряду с (+3), имеет устойчивую степень окисления (+1).
Для важнейших элементов побочных подгрупп (переходных металлов) отметим наиболее характерные степени окисления:

I группа: Cu(+1), (+2)

Ag(+1), (+2)

Au(+1), (+3)

II группа: Zn – (+2)

Cd – (+2)

Hg(+2), (+1)

VI группа: Сr(+6), (+3), (+2)

VII группа: Mn(+7), (+6), (+4), (+2)

VIII группа: Co, Ni(+2), (+3),

Fe(+2), (+3) и (+6).
Существуют определённые правила определения степеней окисления элементов в конкретных соединениях:

  1. Степени окисления элементов в простых веществах равны нулю.

  2. Степень окисления элемента в простом ионе равна заряду иона.

Например, в ионе Fe3+ степень окисления железа (+3),

а в ионе S2– степень окисления серы равна (–2).

III. Сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав сложного вещества, равна нулю.

Например, в К2S2O7 сумма всех степеней окисления равна

(+1)2 + (+6)2 + (–2)7 = 2 + 12 – 14 = 0

  1. Сумма степеней окисления всех атомов в сложном ионе равна заряду иона.

Например, в SO42– сумма степеней окисления атома серы и четырёх атомов кислорода равна

(+6)1 + (–2)4 = –2

и совпадает с зарядом иона.

V. Некоторые элементы в большинстве своих соединений проявляют одну и ту же степень окисления.

Такие элементы используются в качестве эталонных при определении степеней окисления других элементов. К эталонным можно отнести следующие элементы:

H – (+1) за исключением гидридов металлов
  1   2   3   4   5   6

Похожие:

Классы неорганических соединений iconУрок в 8классе по теме: «Классы неорганических соединений»
Цель урока: систематизировать знания учащихся по разделу: «Основные классы неорганических соединений». Закрепить знания по правилам...
Классы неорганических соединений iconВажнейшие классы неорганических соединений
Цели урока: Обобщить и закрепить знания об основных классах неорганических соединений
Классы неорганических соединений iconЛабораторная работа №1 «Важнейшие классы неорганических соединений»
Аллотропия. Сложные вещества. Органические и неорганические вещества. Основные классы неорганических соединений. Оксиды, их состав...
Классы неорганических соединений iconТема: «Основные классы неорганических соединений»
Цель урока: Закрепить у учащихся знания об основных классах неорганических соединений
Классы неорганических соединений icon«Вода. Растворы. Основные классы неорганических соединений»
Проверьте свои знания по теме: «Вода. Растворы. Основные классы неорганических соединений»
Классы неорганических соединений icon§Е. И. Горват, учитель химии высшей квалификационной категории маоу гимназии №96 Обобщение сведений о важнейших классах неорганических соединений. Генетическая связь между классами неорганических соединений
Закрепить и обобщить знания учащихся о составе и свойствах основных классов неорганических соединений
Классы неорганических соединений iconЛабораторная работа важнейшие классы химических соединений
Цель работы – ознакомление с важнейшими классами неорганических соединений: оксидами, гидроксидами, солями, способами их получения...
Классы неорганических соединений icon8 класс Тематическое оценивание №2 Основные классы неорганических соединений. Оксиды. Кислоты
Тематическое оценивание №2 Основные классы неорганических соединений. Оксиды. Кислоты
Классы неорганических соединений iconКонтрольно-измерительные материалы по теме Основные классы неорганических соединений (умк для 8 класса под редакцией Рудзитиса Г. Е.) Автор разработчик Зеленская Г. В
Контрольно-измерительные материалы по теме Основные классы неорганических соединений (умк для 8 класса под редакцией Рудзитиса Г....
Классы неорганических соединений iconУрок с использованием икт- учитель химии Альмурзинова З. Б
Урок обобщение по темам Классы неорганических соединений. Типы химических реакций. 8-й класс
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org