Генетическая связь основных классов неорганических соединений

Между простыми веществами, оксидами, основаниями, кислотами и солями существует генетическая связь, а именно – возможность их взаимного перехода (превращения).

Например, простое вещество – кальций в результате взаимодействия с кислородом превращается в оксид: 2Ca + O₂ = 2CaO.

Оксид кальция при взаимодействии с водой образует гидроксид кальция CaO + H₂O = Ca(OH)_2, а последний при взаимодействии с кислотой превращается в соль: Ca(OH)₂ + H₂SO₄ = CaSO₄ + 2H₂O.

Эти превращения можно представить схемой:

Ca→ CaO→ Ca(OH)₂ →CaSO₄

Подобную схему можно записать и для неметалла, например, серы:

S →SO₃ →H₂SO₄ →CaSO₄

Итак, различными путями получена одна и та же соль.

Возможен и обратный переход от соли к другим классам неорганических соединений и простым веществам:

 

CuSO₄ → Cu(OH)₂ → CuO → Cu

 

CuSO₄ + 2NaOН = Cu(OH)₂↓+ Na₂SO₄

 

t°С

Cu(OH)₂ = CuO + H₂О

 

CuO + H₂ = Cu + H₂O (восстановление меди)

 

Подобная связь между классами неорганических соединений, основанная на получении веществ одного класса из веществ другого, называется генетической.

Свойства сложных соединений отражает генетическая схема основных классов неорганических соединений (см. рисунок). Она отражает ступени развития неорганического вещества по двум основным линиям – от типичных металлов до типичных неметаллов, обладающих противоположными свойствами.

Металлы, химическим свойством атома которых является способность отдавать электроны, и неметаллы, главным химическим свойством которых является способность их атомов присоединять электроны, противоположные друг другу по свойствам. При усложнении состава веществ эти противоположные тенденции продолжают проявляться.

Типичные металлы и переходные элементы в низшей степени окисления образуют основные оксиды, а типичные неметаллы и переходные элементы в высокой степени окисления образуют противоположные по свойствам кислотные оксиды.

 

 

 

 

 

 

 

Генетическая схема основных классов неорганических соединений

 

 

При дальнейшем усложнении состава веществ образуются гидроксиды, причем основным оксидам соответствуют основания, а кислотным оксидам соответствуют кислоты. Противоположные по свойствам основания и кислоты активно реагируют между собой, образуя соли. Взаимодействие противоположностей является движущей силой реакции. Поэтому основной и кислотный оксиды, основания и кислоты активно взаимодействуют друг с другом, а два кислотных оксида или два основных оксида не взаимодействуют, так как свойства у них близки.

Таким образом, свойства сложного соединения определяются на основе свойств образующего его элементов. Основные закономерности изменения этих свойств обобщены в следующих приложениях (табл. 6).

1. В периодах с увеличением порядкового номера свойства элементов изменяются от металлических к неметаллическим. Увеличивается число электронов на внешнем уровне, возрастает степень окисления элемента, уменьшается радиус атома и иона, увеличивается энергия ионизации и сродство к электрону. В соответствии с этим уменьшаются основные и увеличиваются кислотные свойства оксидов и гидроксидов.

2. В главных подгруппах с увеличением порядкового номера элемента увеличиваются основные свойства оксидов и гидроксидов. Для элементов побочных подгрупп с увеличением порядкового номера характерно более сложное изменение свойств. Сначала металлические свойства усиливаются, а затем уменьшаются.

3. Активным металлам соответствуют оксиды и гидроксиды с сильно выраженными основными свойствами. Самые активные металлы – щелочные и щелочно-земельные. Они образуют растворимые в воде оксиды и сильные растворимые основания – щелочи.

4. Малоактивные металлы (все, кроме щелочных и щелочно-земельных) образуют слабые основания, трудно растворимые в воде:

Cu (OH)₂, Fe(OH)₃.

5. Активным неметаллам соответствуют оксиды и гидроксиды с сильно выраженными кислотными свойствами.

6. Амфотерные металлы образуют амфотерные оксиды и гидроксиды.

7.Если элемент проявляет различные степени окисления, то ему соответствуют оксиды и гидроксиды с различными свойствами.

Таблица 6

Оксид	Свойства	Гидроксид	Свойства
Cr+2O	Основной	Cr+2(OH)2	Основной
Cr2+3O3	Амфотерный	Cr+3(OH)3	Амфотерный
Cr+6O3	Кислотный	H2Cr+6O4, H2Cr2+6O7	Кислотный

 

Лабораторная работа