Классы неорганических веществ

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГАОУ СПО

"Волгоградский медико-экологический техникум"

Курсовая работа

по неорганической химии

на тему:

«Классы неорганических веществ»

Светлый Яр. 2014г.



Содержание

амфотерный гидроксид кислота неорганический

Вступление

I. Классификация неорганических веществ

II. Способы получения, номенклатура, физические и химические свойства основных, кислотных и амфотерных оксидов; амфотерных гидроксидов, кислоты и оснований

III. Генетическая связь между классами неорганических веществ

Заключение

Список использованной литературы



Вступление

В настоящее время известно более 118 химических элементов: по различным источникам, в природе встречаются от 88 до 94. Химические элементы образуют огромное количество неорганических соединений. Хотя каждому соединению присущи свои особенности, свои специфические свойства, имеется целый ряд веществ с некоторыми сходными, общими свойствами. Исходя из общности свойств, соединения объединяют в группы, классы, то есть классифицируют их, что облегчает изучение многообразия веществ.

Классификация неорганических веществ прошла долгий путь развития и складывалась постепенно, начиная с первых опытов алхимиков.

Неорганические вещества (неорганические соединения) -- химические соединения, не являющиеся органическими, то есть, не содержащие углерода, а также некоторые углеродсодержащие соединения (карбиды, цианиды, карбонаты, оксиды углерода и некоторые другие вещества, которые традиционно относят к неорганическим). Неорганические вещества не имеют характерного для органических веществ углеродного скелета.



I. Классификация неорганических веществ

Исходя из состава молекул, вещества делятся на:

- простые;

- сложные.

Простые вещества разбиваются на две большие группы: металлы и неметаллы.

Металлы - группа элементов, обладающая характерными металлическими свойствами: твёрдые вещества (исключение составляет ртуть) имеют металлический блеск, являются хорошими проводниками теплоты и электричества, ковкие (железо (Fe), медь (Cu), алюминий (Al), ртуть (Hg), золото (Au), серебро (Ag) и др.).

Неметаллы - группа элементов: твёрдые, жидкие (бром) и газообразные веществ, которые не обладают металлическим блеском, являются изоляторы, хрупкие.

А сложные вещества в свою очередь подразделятся на четыре группы, или класса:

- оксиды;

- основания;

- кислоты;

- соли.

II. Способы получения, номенклатура, физические и химические свойства основных, кислотных и амфотерных оксидов; амфотерных гидроксидов, кислоты и оснований

ОСНОВАНИЯ

Основания - сложные вещества, в которых атомы металлов соединены с одной или несколькими гидроксильными группами (с точки зрения теории электролитической диссоциации, основания - сложные вещества, при диссоциации которых в водном растворе образуются катионы металла (или NH4+) и гидроксид - анионы OH-).

Классификация.

Растворимые в воде (щёлочи) и нерастворимые. Амфотерные основания проявляют также свойства слабых кислот.

Получение

1. Реакции активных металлов ( щелочных и щелочноземельных металлов) с водой:

2Na + 2H2O 2NaOH + H2

Ca + 2H2O Ca(OH)2 + H2

2. Взаимодействие оксидов активных металлов с водой:

BaO + H2O Ba(OH)2

3. Электролиз водных растворов солей

2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2

Химические свойства

Щёлочи	Нерастворимые основания
1. Действие на индикаторы.
лакмус - синий метилоранж - жёлтый фенолфталеин - малиновый	--
2. Взаимодействие с кислотными оксидами.
2KOH + CO2 K2CO3 + H2O KOH + CO2 KHCO3	--
3. Взаимодействие с кислотами (реакция нейтрализации)
NaOH + HNO3 NaNO3 + H2O	Cu(OH)2 + 2HCl CuCl2 + 2H2O
4. Обменная реакция с солями
Ba(OH)2 + K2SO4 2KOH + BaSO4? 3KOH+Fe(NO3)3 Fe(OH)3? + 3KNO3	--
5. Термический распад.
--	Cu(OH)2 -t CuO + H2O

ОКСИДЫ

Оксиды - это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород.

Классификация.

ОКСИДЫ
Несолеобразующие	CO, N2O, NO
Солеобразующие	Основные -это оксиды металлов, в которых последние проявляют небольшую степень окисления +1, +2 Na2O; MgO; CuO
	Амфотерные (обычно для металлов со степенью окисления +3, +4). В качестве гидратов им соответствуют амфотерные гидроксиды ZnO; Al2O3; Cr2O3; SnO2
	Кислотные -это оксиды неметаллов и металлов со степенью окисления от +5 до +7 SO2; SO3; P2O5; Mn2O7; CrO3
	Основным оксидам соответствуют основания, кислотным - кислоты, амфотерным - и те и другие

Получение

1. Взаимодействие простых и сложных веществ с кислородом:

2Mg + O2 2MgO

4P + 5O2 2P2O5

S + O2 SO2

2CO + O2 2CO2

2CuS + 3O2 2CuO + 2SO2

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

4NH3 + 5O2 -кат. 4NO + 6H2O

2. Разложение некоторых кислородсодержащих веществ (оснований, кислот, солей) при нагревании:

Cu(OH)2 -t CuO + H2O

(CuOH)2CO3 -t 2CuO + CO2 + H2O

2Pb(NO3)2 -t 2PbO + 4NO2 + O2

2HMnO4 -t;H2SO4(конц.) Mn2O7 + H2O

Химические свойства

Основные оксиды	Кислотные оксиды
1. Взаимодействие с водой
Образуется основание: Na2O + H2O 2NaOH CaO + H2O Ca(OH)2	Образуется кислота: SO3 + H2O H2SO4 P2O5 + 3H2O 2H3PO4
2. Взаимодействие с кислотой или основанием:
При реакции с кислотой образуется соль и вода MgO + H2SO4 -t MgSO4 + H2O CuO + 2HCl -t CuCl2 + H2O	При реакции с основанием образуется соль и вода CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O SO2 + 2NaOH Na2SO3 + H2O
Амфотерные оксиды взаимодействуют
с кислотами как основные: ZnO + H2SO4 ZnSO4 + H2O	с основаниями как кислотные: ZnO + 2NaOH Na2ZnO2 + H2O (ZnO + 2NaOH + H2O Na2[Zn(OH)4])
3. Взаимодействие основных и кислотных оксидов между собой приводит к солям.
Na2O + CO2 Na2CO3
4. Восстановление до простых веществ:
3CuO + 2NH3 3Cu + N2 + 3H2O, P2O5 + 5C 2P + 5CO

КИСЛОТЫ

Кислоты - сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. (С точки зрения теории электролитической диссоциации: кислоты - электролиты, которые при диссоциации в качестве катионов образуют только H+).

Классификация

1. По составу: бескислородные и кислородсодержащие.

2. По числу атомов водорода, способных замещаться на металл: одно-, двух-, трёхосновные.



Бескислородные:		Название соли
HCl - хлористоводородная (соляная)	одноосновная	хлорид
HBr - бромистоводородная	одноосновная	бромид
HI - йодистоводородная	одноосновная	йодид
HF - фтористоводородная (плавиковая)	одноосновная	фторид
H2S - сероводородная	двухосновная	сульфид
Кислородсодержащие:
HNO3 - азотная	одноосновная	нитрат
H2SO3 - сернистая	двухосновная	сульфит
H2SO4 - серная	двухосновная	сульфат
H2CO3 - угольная	двухосновная	карбонат
H2SiO3 - кремниевая	двухосновная	силикат
H3PO4 - ортофосфорная	трёхосновная	ортофосфат

Получение

1. Взаимодействие кислотного оксида с водой (для кислородсодержащих кислот):

SO3 + H2O H2SO4

P2O5 + 3H2O 2H3PO4

2. Взаимодействие водорода с неметаллом и последующим растворением полученного продукта в воде (для бескислородных кислот):

H2 + Cl2 2HCl

H2 + S H2S

3. Реакциями обмена соли с кислотой

Ba(NO3)2 + H2SO4 BaSO4? + 2HNO3

в том числе, вытеснение слабых, летучих или малорастворимых кислот из солей более сильными кислотами:

Na2SiO3 + 2HCl H2SiO3? + 2NaCl

2NaCl(тв.) + H2SO4(конц.) -t Na2SO4 + 2HCl

Химические свойства

1. Действие на индикаторы.

лакмус - красный

метилоранж - розовый

2. Взаимодействие с основаниями (реакция нейтрализации):

H2SO4 + 2KOH K2SO4 + 2H2O

2HNO3 + Ca(OH)2 ?Ca(NO3)2 + 2H2O

3. Взаимодействие с основными оксидами:

CuO + 2HNO3 -t Cu(NO3)2 + H2O

4. Взаимодействие с металлами:

Zn + 2HCl ZnCl2 + H2

2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2

(металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, кислоты-неокислители).

5. Взаимодействие с солями (реакции обмена), при которых выделяется газ или образуется осадок:

H2SO4 + BaCl2 BaSO4? +2HCl

2HCl + K2CO3 2KCl + H2O + CO2

СОЛИ

Соли - сложные вещества, которые состоят из атомов металла и кислотных остатков. Это наиболее многочисленный класс неорганических соединений.

Классификация

СОЛИ

Средние

Кислые

Основные

Двойные

Смешанные

Комплексные

Средние. При диссоциации дают только катионы металла (или NH4+)

Na2SO4 2Na+ +SO42-

CaCl2 Ca2+ + 2Cl-

Кислые. При диссоциации дают катионы металла (NH4+), ионы водорода и анионы кислотного остатка.

NaHCO3 Na+ + HCO3- Na+ + H+ + CO32-

Продукты неполного замещения атомов водорода многоосновной кислоты на атомы металла.

Основные. При диссоциации дают катионы металла, анионы гидроксила и кислотного остатка.

Zn(OH)Cl [Zn(OH)]+ + Cl- Zn2+ + OH- + Cl-

Продукты неполного замещения групп OH соответствующего основания на кислотные остатки.

Двойные. При диссоциации дают два катиона и один анион.

KAl(SO4)2 K+ + Al3+ + 2SO42-

Смешанные. Образованы одним катионом и двумя анионами:

CaOCl2 Ca2+ + Cl- + OCl-

Комплексные. Содержат сложные катионы или анионы.

[Ag(NH3)2]Br [Ag(NH3)2]+ + Br -

Na[Ag(CN)2] Na+ + [Ag(CN)2]-

Средние соли

Получение

Большинство способов получения солей основано на взаимодействии веществ с противоположными свойствами:

1) металла с неметаллом:

2Na + Cl2 2NaCl

2) металла с кислотой:

Zn + 2HCl ZnCl2 + H2

3) металла с раствором соли менее активного металла

Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu

4) основного оксида с кислотным оксидом:

MgO + CO2 MgCO3

5) основного оксида с кислотой

CuO + H2SO4 -t CuSO4 + H2O

6) основания с кислотным оксидом

Ba(OH)2 + CO2 BaCO3? + H2O

7) основания с кислотой:

Ca(OH)2 + 2HCl CaCl2 + 2H2O

8) соли с кислотой:

MgCO3 + 2HCl MgCl2 + H2O + CO2

BaCl2 + H2SO4 BaSO4? + 2HCl

9) раствора основания с раствором соли:

Ba(OH)2 + Na2SO4 2NaOH + BaSO4

10) растворов двух солей

3CaCl2 + 2Na3PO4 Ca3(PO4)2? + 6NaCl

Химические свойства

1. Термическое разложение.



CaCO3 CaO + CO2

2Cu(NO3)2 2CuO + 4NO2 + O2

NH4Cl NH3 + HCl

2. Гидролиз.

Al2S3 + 6H2O 2Al(OH)3? + 3H2S

FeCl3 + H2O Fe(OH)Cl2 + HCl

Na2S + H2O NaHS +NaOH

3. Обменные реакции с кислотами, основаниями и другими солями.

AgNO3 + HCl AgCl? + HNO3

Fe(NO3)3 + 3NaOH Fe(OH)3? + 3NaNO3

CaCl2 + Na2SiO3 CaSiO3? + 2NaCl

4. Окислительно-восстановительные реакции, обусловленные свойствами катиона или аниона.

2KMnO4 + 16HCl 2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2 + 8H2O

Кислые соли

Получение

1. Взаимодействие кислоты с недостатком основания.

KOH + H2SO4 KHSO4 + H2O

2. Взаимодействие основания с избытком кислотного оксида

Ca(OH)2 + 2CO2 Ca(HCO3)2

3. Взаимодействие средней соли с кислотой

Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 3Ca(H2PO4)2

Химические свойства.

1. Термическое разложение с образованием средней соли

Ca(HCO3)2 CaCO3? + CO2 + H2O

2. Взаимодействие со щёлочью. Получение средней соли.

Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2 2BaCO3? + 2H2O

Основные соли

Получение

1. Гидролиз солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой

ZnCl2 + H2O [Zn(OH)]Cl + HCl

2. Добавление (по каплям) небольших количеств щелочей к растворам средних солей металлов

AlCl3 + 2NaOH [Al(OH)2]Cl + 2NaCl

3. Взаимодействие солей слабых кислот со средними солями

2MgCl2 + 2Na2CO3 + H2O [Mg(OH)]2CO3? + CO2 + 4NaCl

Химические свойства.

1. Термическое разложение.

[Cu(OH)]2CO3(малахит) 2CuO + CO2 + H2O

2. Взаимодействие с кислотой: образование средней соли.

Sn(OH)Cl + HCl SnCl2 + H2O

Комплексные соли

Строение

K4[Fe(CN)6]
K4[Fe(CN)6]	- Внешняя сфера
K4[Fe(CN)6]	- Внутренняя сфера
K4[Fe(CN)6]	- Комплексообразователь (центральный атом)
K4[Fe(CN)6]	- Координационное число
K4[Fe(CN)6]	- Лиганд

Центральными атомами обычно служат ионы металлов больших периодов (Co, Ni, Pt, Hg, Ag, Cu); типичными лигандами являются OH-, CN-, NH3, CO,H2O; они связаны с центральным атомом донорно-акцепторной связью.

Получение

1. Реакции солей с лигандами:

AgCl + 2NH3 [Ag(NH3)2]Cl

FeCl3 + 6KCN K3[Fe(CN)6] + 3KCl

Химические свойства.

1. Разрушение комплексов за счёт образования малорастворимых соединений:

2[Cu(NH3)2]Cl + K2S CuS? + 2KCl + 4NH3

2. Обмен лигандами между внешней и внутренней сферами.

K2[CoCl4] + 6H2O [Co(H2O)6]Cl2 + 2KCl

III. Генетическая связь между классами неорганических веществ

Примеры

1. металл + неметалл соль

Hg + S HgS

2Al + 3I2 2AlI3

2. основной оксид + кислотный оксид соль

Li2O + CO2 Li2CO3

CaO + SiO2 CaSiO3

3. основание + кислота соль

Cu(OH)2 + 2HCl CuCl2 + 2H2O

FeCl3	+	3HNO3		Fe(NO3)3	+	3HCl
соль		кислота		соль		кислота

4. металл основной оксид

2Ca + O2 2CaO

4Li + O2 2Li2O

5. неметалл кислотный оксид

S + O2 SO2

4As + 5O2 2As2O5

6. основной оксид основание

BaO + H2O Ba(OH)2

Li2O + H2O 2LiOH

7. кислотный оксид кислота

P2O5 + 3H2O 2H3PO4

SO3 + H2O H2SO4



Заключение

Итак,

1. Индивидуальные химические вещества принято делить на две группы: группу простых веществ и группу сложных веществ.

2. Сложные вещества обычно делят на четыре важнейших класса: оксиды, основания (гидроксиды), кислоты, соли.

3. Сложные вещества делят на органические и неорганические.

4. Неорганические вещества разделяются на классы либо по составу (двухэлементные, или бинарные, соединения и многоэлементные соединения; кислородсодержащие, азотсодержащие и т. п.), либо по химическим свойствам, т. е. по функциям (кислотно-основным, окислительно-восстановительным и т. д.), по их функциональным признакам.



Список использованной литературы

1. Цивадзе А.Ю., Воробьев А.Ф., Савинкина Е.В. и др. Неорганическая химия. 1 и 2 часть. - М., "Наука", 2004.

2. Общая и неорганическая химия. Т.1. Теоретические основы химии: Учебник для вузов в 2 томах. Под ред. А.Ф. Воробьева. - М.: ИКЦ "Академкнига", 2004

3. Н. Кузьменко, В. Еремин, В, Попков. Химия. -М.: «Дрофа», 2002

4. Н.Л. Глинка. Сборник задач и упражнений по общей химии. -М.: «Высшая школа», 2004

5. О. С. Габриелян. Химия 8 класс -М.: «Дрофа», 2007

6. О. С. Габриелян. Химия 9 класс -М.: «Дрофа», 2007

7. З.Е. Гольбрайх, Е.И. Маслов. Сборник задач и упражнений по химии.- М.: «Астрель» 2004

8. Шрайвер Д., Эткинс П. Неорганическая химия Том 1. -М. Мир. 2004

9. Зайцев О.С. Неорганическая химия. Теоретические основы. Углубленный курс. 10-11 кл.М.: Просвещение, 2002

10. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учеб. для вузов - 4-е изд., испр - М.: Высш. шк., Изд. центр «Академия», 2001

11. Гаршин А.П. Общая и неорганическая химия в схемах, рисунках, таблицах, химических реакциях, 2011 г.

Размещено на Allbest.ru

...