7. Acidi. Sale. Relazioni tra classi di sostanze inorganiche

7.1. acidi

Gli acidi sono elettroliti, durante la dissociazione dei quali si formano solo cationi idrogeno H + come ioni carichi positivamente (più precisamente, ioni idronio H 3 O +).

Altra definizione: gli acidi sono sostanze complesse costituite da un atomo di idrogeno e da residui acidi (Tabella 7.1).

Tabella 7.1

Formule e nomi di alcuni acidi, residui acidi e sali

Formula acida	Nome dell'acido	Residuo acido (anione)	Nome dei sali (medio)
HF	Idrofluoridrico (fluoridrico)	F-	fluoruri
HCl	Cloridrico (cloridrico)	Cl-	cloruri
HBr	Idrobromico	Br-	bromuri
CIAO	Idroico	IO-	ioduri
H 2 S	Idrogeno solforato	S2-	solfuri
H2SO3	solforosa	SO 3 2 -	solfiti
H2SO4	solforico	SO 4 2 -	solfati
HNO 2	azotato	NO 2 -	Nitriti
HNO3	Azoto	NUMERO 3 -	Nitrati
H2SiO3	Silicio	SiO 3 2 -	silicati
HPO 3	Metafosforico	PO 3 -	Metafosfati
H3PO4	ortofosforico	PO 4 3 -	Ortofosfati (fosfati)
H4P2O7	Pirofosforico (bifosforico)	P 2 O 7 4 -	Pirofosfati (difosfati)
HMnO 4	manganese	MnO 4 -	Permanganati
H2CrO4	Cromo	CrO 4 2 -	cromati
H2Cr2O7	dicromo	Cr 2 O 7 2 -	Dicromati (bicromati)
H 2 SeO 4	Selenico	SeO 4 2 -	Selenati
H3BO3	Bornaya	BO 3 3 -	Ortoborati
HClO	ipocloroso	ClO-	Ipocloriti
HClO 2	Cloruro	ClO 2 -	cloriti
HClO 3	Cloro	ClO 3 -	clorati
HClO 4	Clorico	ClO 4 -	perclorati
H2CO3	Carbone	CO 3 3 -	carbonati
CH3COOH	Acetico	CH 3 COO −	Acetati
HCOOH	Formico	HCOO-	Formati

In condizioni normali, gli acidi possono essere solidi (H 3 PO 4 , H 3 BO 3 , H 2 SiO 3 ) e liquidi (HNO 3 , H 2 SO 4 , CH 3 COOH). Questi acidi possono esistere sia in forma individuale (forma al 100%) che sotto forma di soluzioni diluite e concentrate. Ad esempio, H 2 SO 4 , HNO 3 , H 3 PO 4 , CH 3 COOH sono noti sia singolarmente che in soluzione.

Un certo numero di acidi è noto solo in soluzioni. Questi sono tutti idroalici (HCl, HBr, HI), acido solfidrico H 2 S, cianidrico (HCN cianidrico), carbone H 2 CO 3, acido solforoso H 2 SO 3, che sono soluzioni di gas in acqua. Ad esempio, l'acido cloridrico è una miscela di HCl e H 2 O, il carbone è una miscela di CO 2 e H 2 O. È chiaro che usare l'espressione "soluzione di acido cloridrico" è sbagliato.

La maggior parte degli acidi sono solubili in acqua, l'acido silicico H 2 SiO 3 è insolubile. La stragrande maggioranza degli acidi ha una struttura molecolare. Esempi di formule strutturali di acidi:

Nella maggior parte delle molecole acide contenenti ossigeno, tutti gli atomi di idrogeno sono legati all'ossigeno. Ma ci sono delle eccezioni:

Gli acidi sono classificati in base a una serie di caratteristiche (Tabella 7.2).

Tabella 7.2

Classificazione acida

Segno di classificazione	Tipo acido	Esempi
Il numero di ioni idrogeno formati durante la completa dissociazione di una molecola di acido	Monobasico	HCl, HNO 3 , CH 3 COOH
	Dibasico	H 2 SO 4 , H 2 S, H 2 CO 3
	Tribasico	H 3 PO 4 , H 3 AsO 4
La presenza o l'assenza di un atomo di ossigeno nella molecola	Contenenti ossigeno (idrossidi acidi, oxoacidi)	HNO 2 , H 2 SiO 3 , H 2 SO 4
	anossico	HF, H2S, HCN
Grado di dissociazione (forza)	Forte (completamente dissociato, elettroliti forti)	HCl, HBr, HI, H 2 SO 4 (diff), HNO 3 , HClO 3 , HClO 4 , HMnO 4 , H 2 Cr 2 O 7
	Debole (elettroliti parzialmente dissociati, deboli)	HF, HNO 2 , H 2 SO 3 , HCOOH, CH 3 COOH, H 2 SiO 3 , H 2 S, HCN, H 3 PO 4 , H 3 PO 3 , HClO, HClO 2 , H 2 CO 3 , H 3 BO 3, H 2 SO 4 (conc)
Proprietà ossidanti	Agenti ossidanti dovuti a ioni H + (acidi condizionalmente non ossidanti)	HCl, HBr, HI, HF, H 2 SO 4 (diff), H 3 PO 4 , CH 3 COOH
	Agenti ossidanti dovuti all'anione (acidi ossidanti)	HNO 3, HMnO 4, H 2 SO 4 (conc), H 2 Cr 2 O 7
	Agenti riducenti gli anioni	HCl, HBr, HI, H 2 S (ma non HF)
Stabilità termica	Esiste solo nelle soluzioni	H 2 CO 3 , H 2 SO 3 , HClO, HClO 2
	Si decompone facilmente quando riscaldato	H 2 SO 3 , HNO 3 , H 2 SiO 3
	Termicamente stabile	H 2 SO 4 (conc), H 3 PO 4

Tutte le proprietà chimiche generali degli acidi sono dovute alla presenza nelle loro soluzioni acquose di un eccesso di cationi idrogeno H + (H 3 O +).

1. A causa di un eccesso di ioni H +, le soluzioni acquose di acidi cambiano il colore del tornasole viola e arancio metile in rosso (la fenolftaleina non cambia colore, rimane incolore). In una soluzione acquosa di acido carbonico debole, il tornasole non è rosso, ma rosa; una soluzione su un precipitato di acido silicico molto debole non cambia affatto il colore degli indicatori.

2. Gli acidi interagiscono con ossidi basici, basi e idrossidi anfoteri, idrato di ammoniaca (vedi Cap. 6).

Esempio 7.1. Per effettuare la trasformazione BaO → BaSO 4 si possono utilizzare: a) SO 2; b) H 2 SO 4; c) Na 2 SO 4; d) SO3.

Decisione. La trasformazione può essere effettuata utilizzando H 2 SO 4:

BaO + H 2 SO 4 \u003d BaSO 4 ↓ + H 2 O

BaO + SO 3 = BaSO 4

Na 2 SO 4 non reagisce con BaO e nella reazione di BaO con SO 2 si forma solfito di bario:

BaO + SO 2 = BaSO 3

Risposta: 3).

3. Gli acidi reagiscono con l'ammoniaca e le sue soluzioni acquose per formare sali di ammonio:

HCl + NH 3 \u003d NH 4 Cl - cloruro di ammonio;

H 2 SO 4 + 2NH 3 = (NH 4) 2 SO 4 - solfato di ammonio.

4. Gli acidi non ossidanti con la formazione di un sale e il rilascio di idrogeno reagiscono con i metalli situati nella riga di attività all'idrogeno:

H 2 SO 4 (differenza) + Fe = FeSO 4 + H 2

2HCl + Zn \u003d ZnCl 2 \u003d H 2

L'interazione degli acidi ossidanti (HNO 3 , H 2 SO 4 (conc)) con i metalli è molto specifica ed è considerata nello studio della chimica degli elementi e dei loro composti.

5. Gli acidi interagiscono con i sali. La reazione ha una serie di caratteristiche:

a) nella maggior parte dei casi, quando un acido più forte reagisce con un sale di un acido più debole, si forma un sale di un acido debole e un acido debole, o, come si suol dire, un acido più forte soppianta uno più debole. La serie della forza decrescente degli acidi si presenta così:

Esempi di reazioni in corso:

2HCl + Na 2 CO 3 \u003d 2NaCl + H 2 O + CO 2

H 2 CO 3 + Na 2 SiO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 SiO 3 ↓

2CH 3 COOH + K 2 CO 3 \u003d 2CH 3 COOK + H 2 O + CO 2

3H 2 SO 4 + 2K 3 PO 4 = 3K 2 SO 4 + 2H 3 PO 4

Non interagiscono tra loro, ad esempio KCl e H 2 SO 4 (diff), NaNO 3 e H 2 SO 4 (diff), K 2 SO 4 e HCl (HNO 3, HBr, HI), K 3 PO 4 e H 2 CO 3 , CH 3 COOK e H 2 CO 3 ;

b) in alcuni casi, un acido più debole soppianta uno più forte dal sale:

CuSO 4 + H 2 S \u003d CuS ↓ + H 2 SO 4

3AgNO 3 (razb) + H 3 PO 4 = Ag 3 PO 4 ↓ + 3HNO 3.

Tali reazioni sono possibili quando i precipitati dei sali risultanti non si dissolvono negli acidi forti diluiti risultanti (H 2 SO 4 e HNO 3);

c) nel caso di formazione di precipitati insolubili in acidi forti, è possibile una reazione tra un acido forte ed un sale formato da un altro acido forte:

BaCl 2 + H 2 SO 4 \u003d BaSO 4 ↓ + 2HCl

Ba(NO 3) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HNO 3

AgNO 3 + HCl = AgCl↓ + HNO 3

Esempio 7.2. Indicare la serie in cui sono riportate le formule delle sostanze che reagiscono con H 2 SO 4 (diff).

1) Zn, Al 2 O 3, KCl (p-p); 3) NaNO 3 (p-p), Na 2 S, NaF; 2) Cu (OH) 2, K 2 CO 3, Ag; 4) Na 2 SO 3, Mg, Zn (OH) 2.

Decisione. Tutte le sostanze della serie 4 interagiscono con H 2 SO 4 (razb):

Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + H 2 O + SO 2

Mg + H 2 SO 4 \u003d MgSO 4 + H 2

Zn(OH) 2 + H 2 SO 4 = Zn SO 4 + 2H 2 O

Nella riga 1) la reazione con KCl (p-p) non è fattibile, nella riga 2) - con Ag, nella riga 3) - con NaNO 3 (p-p).

Risposta: 4).

6. L'acido solforico concentrato si comporta in modo molto specifico nelle reazioni con i sali. È un acido non volatile e termicamente stabile, quindi sposta tutti gli acidi forti dai sali solidi (!), poiché sono più volatili di H 2 SO 4 (conc):

KCl (tv) + H 2 SO 4 (conc) KHSO 4 + HCl

2KCl (tv) + H 2 SO 4 (conc) K 2 SO 4 + 2HCl

I sali formati da acidi forti (HBr, HI, HCl, HNO 3, HClO 4) reagiscono solo con acido solforico concentrato e solo allo stato solido

Esempio 7.3. L'acido solforico concentrato, a differenza dell'acido solforico diluito, reagisce:

3) KNO 3 (TV);

Decisione. Entrambi gli acidi reagiscono con KF, Na 2 CO 3 e Na 3 PO 4 e solo H 2 SO 4 (conc) reagiscono con KNO 3 (tv).

Risposta: 3).

I metodi per ottenere gli acidi sono molto diversi.

Acidi anossici ricevere:

• sciogliendo i gas corrispondenti in acqua:

HCl (g) + H 2 O (g) → HCl (p-p)

H 2 S (g) + H 2 O (g) → H 2 S (soluzione)

• dai sali per spostamento di acidi più o meno volatili:

FeS + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2 S

KCl (tv) + H 2 SO 4 (conc) = KHSO 4 + HCl

Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 SO 3

acidi ossigenati ricevere:

• sciogliendo i corrispondenti ossidi acidi in acqua, mentre lo stato di ossidazione dell'elemento acido nell'ossido e nell'acido rimane lo stesso (NO 2 è un'eccezione):

N 2 O 5 + H 2 O \u003d 2HNO 3

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4

P 2 O 5 + 3H 2 O 2H 3 PO 4

• ossidazione dei non metalli con acidi ossidanti:

S + 6HNO 3 (conc) = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O

• spostando un acido forte da un sale di un altro acido forte (se si forma un precipitato insolubile negli acidi risultanti):

Ba (NO 3) 2 + H 2 SO 4 (razb) \u003d BaSO 4 ↓ + 2HNO 3

AgNO 3 + HCl = AgCl↓ + HNO 3

• spostamento di un acido volatile dai suoi sali da parte di un acido meno volatile.

A tale scopo, viene spesso utilizzato acido solforico concentrato termicamente stabile non volatile:

NaNO 3 (tv) + H 2 SO 4 (conc) NaHSO 4 + HNO 3

KClO 4 (tv) + H 2 SO 4 (conc) KHSO 4 + HClO 4

• spostando un acido più debole dai suoi sali con un acido più forte:

Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 SO 4 = 3CaSO 4 ↓ + 2H 3 PO 4

NaNO 2 + HCl = NaCl + HNO 2

K 2 SiO 3 + 2HBr = 2KBr + H 2 SiO 3 ↓

Classificazione delle sostanze inorganiche con esempi di composti

Analizziamo ora più in dettaglio lo schema di classificazione presentato sopra.

Come possiamo vedere, prima di tutto, tutte le sostanze inorganiche sono suddivise in semplice e complesso:

sostanze semplici si chiamano sostanze che sono formate da atomi di un solo elemento chimico. Ad esempio, sostanze semplici sono idrogeno H 2 , ossigeno O 2 , ferro Fe, carbonio C, ecc.

Tra le sostanze semplici, ci sono metalli, non metalli e gas nobili:

Metalli sono formati da elementi chimici situati al di sotto della diagonale boro-astat, nonché da tutti gli elementi che si trovano in gruppi laterali.

gas nobili formato da elementi chimici del gruppo VIIIA.

non metalli formato, rispettivamente, da elementi chimici situati al di sopra della diagonale boro-astat, ad eccezione di tutti gli elementi dei sottogruppi secondari e dei gas nobili situati nel gruppo VIIIA:

I nomi delle sostanze semplici molto spesso coincidono con i nomi degli elementi chimici di cui sono formati gli atomi. Tuttavia, per molti elementi chimici è diffuso il fenomeno dell'allotropia. L'allotropia è il fenomeno in cui un elemento chimico è in grado di formare più sostanze semplici. Ad esempio, nel caso dell'elemento chimico ossigeno, è possibile l'esistenza di composti molecolari con le formule O 2 e O 3. La prima sostanza è solitamente chiamata ossigeno allo stesso modo dell'elemento chimico di cui si forma gli atomi, e la seconda sostanza (O 3) è solitamente chiamata ozono. La semplice sostanza carbonio può significare qualsiasi sua modifica allotropica, ad esempio diamante, grafite o fullereni. La semplice sostanza fosforo può essere intesa come sue modificazioni allotropiche, come fosforo bianco, fosforo rosso, fosforo nero.

Sostanze complesse

sostanze complesse Si chiamano sostanze composte da atomi di due o più elementi.

Quindi, ad esempio, le sostanze complesse sono l'ammoniaca NH 3, l'acido solforico H 2 SO 4, la calce spenta Ca (OH) 2 e innumerevoli altri.

Tra le sostanze inorganiche complesse si distinguono 5 classi principali, ovvero ossidi, basi, idrossidi anfoteri, acidi e sali:

ossidi - sostanze complesse formate da due elementi chimici, uno dei quali è l'ossigeno allo stato di ossidazione -2.

La formula generale per gli ossidi può essere scritta come E x O y, dove E è il simbolo di un elemento chimico.

Nomenclatura degli ossidi

Il nome dell'ossido di un elemento chimico si basa sul principio:

Per esempio:

Fe 2 O 3 - ossido di ferro (III); CuO, ossido di rame(II); N 2 O 5 - ossido nitrico (V)

Spesso puoi trovare informazioni che la valenza dell'elemento è indicata tra parentesi, ma non è così. Quindi, ad esempio, lo stato di ossidazione dell'azoto N 2 O 5 è +5 e la valenza, stranamente, è quattro.

Se un elemento chimico ha un singolo stato di ossidazione positivo nei composti, lo stato di ossidazione non è indicato. Per esempio:

Na 2 O - ossido di sodio; H 2 O - ossido di idrogeno; ZnO è ossido di zinco.

Classificazione degli ossidi

Gli ossidi, in base alla loro capacità di formare sali quando interagiscono con acidi o basi, sono suddivisi, rispettivamente, in formazione di sale e non salino.

Ci sono pochi ossidi non salini, tutti formati da non metalli nello stato di ossidazione +1 e +2. Va ricordato l'elenco degli ossidi non salini: CO, SiO, N 2 O, NO.

Gli ossidi che formano il sale, a loro volta, sono divisi in principale, acido e anfotero.

Ossidi basici chiamati tali ossidi, che, quando interagiscono con acidi (o ossidi acidi), formano sali. I principali ossidi includono ossidi metallici nello stato di ossidazione +1 e +2, ad eccezione degli ossidi di BeO, ZnO, SnO, PbO.

Ossidi acidi chiamati tali ossidi, che, quando interagiscono con basi (o ossidi basici), formano sali. Gli ossidi acidi sono praticamente tutti gli ossidi di non metalli, ad eccezione di CO, NO, N 2 O, SiO non salini, nonché tutti gli ossidi metallici in stati di ossidazione elevati (+5, +6 e +7) .

ossidi anfoteri chiamati ossidi, che possono reagire sia con gli acidi che con le basi, e come risultato di queste reazioni formano sali. Tali ossidi presentano una doppia natura acido-base, cioè possono presentare le proprietà degli ossidi sia acidi che basici. Gli ossidi anfoteri includono ossidi metallici negli stati di ossidazione +3, +4 e, come eccezioni, ossidi di BeO, ZnO, SnO, PbO.

Alcuni metalli possono formare tutti e tre i tipi di ossidi che formano il sale. Ad esempio, il cromo forma ossido basico CrO, ossido anfotero Cr 2 O 3 e ossido acido CrO 3 .

Come si può vedere, le proprietà acido-base degli ossidi metallici dipendono direttamente dal grado di ossidazione del metallo nell'ossido: maggiore è il grado di ossidazione, più pronunciate sono le proprietà acide.

Fondamenti

Fondamenti - composti con una formula della forma Me (OH) x, dove X il più delle volte uguale a 1 o 2.

Classificazione di base

Le basi sono classificate in base al numero di gruppi idrossilici in un'unità strutturale.

Basi con un gruppo idrossido, cioè digitare MeOH, chiamato basi acide singole con due gruppi idrossi, cioè digitare Me(OH) 2 , rispettivamente, diacido eccetera.

Inoltre, le basi si dividono in solubili (alcali) e insolubili.

Gli alcali comprendono esclusivamente idrossidi di metalli alcalini e alcalino terrosi, nonché idrossido di tallio TlOH.

Nomenclatura di base

Il nome della fondazione è costruito secondo il seguente principio:

Per esempio:

Fe (OH) 2 - idrossido di ferro (II),

Cu (OH) 2 - idrossido di rame (II).

Nei casi in cui il metallo in sostanze complesse ha uno stato di ossidazione costante, non è necessario indicarlo. Per esempio:

NaOH - idrossido di sodio,

Ca (OH) 2 - idrossido di calcio, ecc.

acidi

acidi - sostanze complesse, le cui molecole contengono atomi di idrogeno che possono essere sostituiti da un metallo.

La formula generale degli acidi può essere scritta come H x A, dove H sono atomi di idrogeno che possono essere sostituiti da un metallo e A è un residuo acido.

Ad esempio, gli acidi includono composti come H 2 SO 4 , HCl, HNO 3 , HNO 2 , ecc.

Classificazione acida

In base al numero di atomi di idrogeno che possono essere sostituiti da un metallo, gli acidi si dividono in:

- di acidi monobasici: HF, HCl, HBr, HI, HNO 3 ;

- d acidi acetici: H 2 SO 4 , H 2 SO 3 , H 2 CO 3 ;

- t acidi rebasici: H 3 PO 4 , H 3 BO 3 .

Va notato che il numero di atomi di idrogeno nel caso degli acidi organici molto spesso non riflette la loro basicità. Ad esempio, l'acido acetico con la formula CH 3 COOH, nonostante la presenza di 4 atomi di idrogeno nella molecola, non è quadrivalente, ma monobasico. La basicità degli acidi organici è determinata dal numero di gruppi carbossilici (-COOH) nella molecola.

Inoltre, in base alla presenza di ossigeno nelle molecole acide, si dividono in anossiche (HF, HCl, HBr, ecc.) e contenenti ossigeno (H 2 SO 4, HNO 3, H 3 PO 4, ecc.). Vengono anche chiamati acidi ossigenati oxoacidi.

Puoi leggere di più sulla classificazione degli acidi.

Nomenclatura degli acidi e dei residui acidi

Dovrebbe essere appreso il seguente elenco di nomi e formule di acidi e residui di acido.

In alcuni casi, alcune delle seguenti regole possono facilitare la memorizzazione.

Come si può vedere dalla tabella sopra, la costruzione dei nomi sistematici degli acidi anossici è la seguente:

Per esempio:

HF, acido fluoridrico;

HCl, acido cloridrico;

H 2 S - acido idrosolfuro.

I nomi dei residui acidi degli acidi privi di ossigeno sono costruiti secondo il principio:

Ad esempio, Cl - - cloruro, Br - - bromuro.

I nomi degli acidi contenenti ossigeno si ottengono aggiungendo vari suffissi e terminazioni al nome dell'elemento che forma l'acido. Ad esempio, se l'elemento che forma acido in un acido contenente ossigeno ha il più alto stato di ossidazione, il nome di tale acido è costruito come segue:

Ad esempio, acido solforico H 2 S +6 O 4, acido cromico H 2 Cr +6 O 4.

Tutti gli acidi contenenti ossigeno possono anche essere classificati come idrossidi acidi, poiché i gruppi idrossido (OH) si trovano nelle loro molecole. Ad esempio, questo può essere visto dalle seguenti formule grafiche di alcuni acidi contenenti ossigeno:

Pertanto, l'acido solforico può altrimenti essere chiamato idrossido di zolfo (VI), acido nitrico - idrossido di azoto (V), acido fosforico - idrossido di fosforo (V), ecc. Il numero tra parentesi caratterizza il grado di ossidazione dell'elemento che forma acido. Una tale variante dei nomi degli acidi contenenti ossigeno può sembrare estremamente insolita per molti, tuttavia, occasionalmente tali nomi possono essere trovati in veri KIM dell'esame di stato unificato in chimica negli incarichi per la classificazione di sostanze inorganiche.

Idrossidi anfoteri

Idrossidi anfoteri - idrossidi metallici a doppia natura, cioè in grado di mostrare sia le proprietà degli acidi che le proprietà delle basi.

Gli anfoteri sono idrossidi metallici negli stati di ossidazione +3 e +4 (così come gli ossidi).

Inoltre, i composti Be (OH) 2, Zn (OH) 2, Sn (OH) 2 e Pb (OH) 2 sono inclusi come eccezioni agli idrossidi anfoteri, nonostante il grado di ossidazione del metallo in essi contenuto +2.

Per gli idrossidi anfoteri di metalli trivalenti e tetravalenti, è possibile l'esistenza di orto e metaforme, che differiscono l'una dall'altra per una molecola d'acqua. Ad esempio, l'idrossido di alluminio (III) può esistere nella forma orto di Al(OH) 3 o nella forma meta di AlO(OH) (metaidrossido).

Poiché, come già accennato, gli idrossidi anfoteri presentano sia le proprietà degli acidi che le proprietà delle basi, la loro formula e il loro nome possono anche essere scritti in modo diverso: come base o come acido. Per esempio:

sale

Quindi, ad esempio, i sali includono composti come KCl, Ca(NO 3) 2, NaHCO 3, ecc.

La definizione di cui sopra descrive la composizione della maggior parte dei sali, tuttavia, ci sono sali che non rientrano in essa. Ad esempio, al posto dei cationi metallici, il sale può contenere cationi di ammonio o suoi derivati ​​organici. Quelli. i sali includono composti come, ad esempio, (NH 4) 2 SO 4 (solfato di ammonio), + Cl - (cloruro di metilammonio), ecc.

Classificazione del sale

D'altra parte, i sali possono essere considerati come prodotti di sostituzione di cationi idrogeno H+ in un acido per altri cationi, o come prodotti di sostituzione di ioni idrossido in basi (o idrossidi anfoteri) per altri anioni.

Con sostituzione completa, il cd medio o normale sale. Ad esempio, con la sostituzione completa dei cationi idrogeno nell'acido solforico con cationi sodio, si forma un sale medio (normale) Na 2 SO 4 e con la sostituzione completa degli ioni idrossido nella base Ca (OH) 2 con residui acidi, gli ioni nitrato formano un sale medio (normale) Ca(NO3)2.

I sali ottenuti dalla sostituzione incompleta dei cationi idrogeno in un acido bibasico (o più) con cationi metallici sono chiamati sali acidi. Quindi, con la sostituzione incompleta dei cationi idrogeno nell'acido solforico con cationi sodio, si forma un sale acido NaHSO 4.

I sali che si formano per sostituzione incompleta di ioni idrossido in basi biacide (o più) sono detti basici di sali. Ad esempio, con la sostituzione incompleta degli ioni idrossido nella base Ca (OH) 2 con ioni nitrato, una base di sale chiaro Ca(OH)NO 3 .

Si chiamano sali costituiti da cationi di due metalli diversi e anioni di residui acidi di un solo acido doppi sali. Quindi, ad esempio, i doppi sali sono KNaCO 3 , KMgCl 3 , ecc.

Se il sale è formato da un tipo di catione e due tipi di residui acidi, tali sali sono detti misti. Ad esempio, i sali misti sono i composti Ca(OCl)Cl, CuBrCl, ecc.

Ci sono sali che non rientrano nella definizione di sali come prodotti della sostituzione dei cationi idrogeno negli acidi per cationi metallici o prodotti della sostituzione degli ioni idrossido nelle basi per anioni dei residui acidi. Questi sono sali complessi. Quindi, ad esempio, i sali complessi sono il tetraidrossizincato di sodio e il tetraidrossialluminato rispettivamente con le formule Na 2 e Na. Riconosci i sali complessi, tra gli altri, il più delle volte dalla presenza di parentesi quadre nella formula. Tuttavia, deve essere inteso che affinché una sostanza possa essere classificata come sale, la sua composizione deve comprendere eventuali cationi, ad eccezione di (o al posto di) H+, e dagli anioni devono esserci eventuali anioni in aggiunta a (o invece di) OH -. Ad esempio, il composto H 2 non appartiene alla classe dei sali complessi, poiché in soluzione sono presenti solo cationi idrogeno H + durante la sua dissociazione dai cationi. A seconda del tipo di dissociazione, questa sostanza dovrebbe piuttosto essere classificata come un acido complesso privo di ossigeno. Allo stesso modo, il composto OH non appartiene ai sali, perché questo composto è costituito da cationi + e ioni idrossido OH -, cioè dovrebbe essere considerata una base complessa.

Nomenclatura del sale

Nomenclatura dei sali medi e acidi

Il nome dei sali medi e acidi si basa sul principio:

Se il grado di ossidazione del metallo nelle sostanze complesse è costante, non è indicato.

I nomi dei residui acidi sono stati dati sopra quando si considera la nomenclatura degli acidi.

Per esempio,

Na 2 SO 4 - solfato di sodio;

NaHSO 4 - idrosolfato di sodio;

CaCO 3 - carbonato di calcio;

Ca (HCO 3) 2 - bicarbonato di calcio, ecc.

Nomenclatura dei sali basici

I nomi dei sali principali sono costruiti secondo il principio:

Per esempio:

(CuOH) 2 CO 3 - idrossicarbonato di rame (II);

Fe (OH) 2 NO 3 - ferro (III) diidroxonitrato.

Nomenclatura dei sali complessi

La nomenclatura dei composti complessi è molto più complicata e non è necessario sapere molto dalla nomenclatura dei sali complessi per superare l'esame.

Si dovrebbero essere in grado di nominare sali complessi ottenuti dall'interazione di soluzioni alcaline con idrossidi anfoteri. Per esempio:

*Gli stessi colori nella formula e nel nome indicano gli elementi corrispondenti della formula e del nome.

Nomi banali di sostanze inorganiche

I nomi banali sono intesi come i nomi di sostanze che non sono correlate o debolmente correlate alla loro composizione e struttura. Nomi banali sono dovuti, di regola, o a ragioni storiche o alle proprietà fisiche o chimiche di questi composti.

Elenco di nomi banali di sostanze inorganiche che devi conoscere:

Na 3	criolite
SiO2	quarzo, silice
FeS 2	pirite, pirite di ferro
CaSO 4 ∙2H 2 O	gesso
CaC2	Carburo di Calcio
Al 4 C 3	carburo di alluminio
KOH	potassa caustica
NaOH	soda caustica, soda caustica
H2O2	perossido di idrogeno
CuSO 4 ∙5H 2 O	vetriolo blu
NH4Cl	ammoniaca
CaCO3	gesso, marmo, calcare
N2O	gas esilarante
NO 2	gas marrone
NaHCO3	cibo (bere) soda
Fe 3 O 4	ossido di ferro
NH 3 ∙H 2 O (NH 4 OH)	ammoniaca
CO	monossido di carbonio
CO2	diossido di carbonio
SiC	carborundum (carburo di silicio)
PH 3	fosfina
NH3	ammoniaca
KClO 3	sale di berthollet (clorato di potassio)
(CuOH) 2 CO 3	malachite
CaO	calce viva
Ca(OH)2	calce spenta
soluzione acquosa trasparente di Ca(OH) 2	acqua di calce
una sospensione di Ca (OH) 2 solido nella sua soluzione acquosa	latte di lime
K2CO3	potassa
Na2CO3	carbonato di sodio
Na 2 CO 3 ∙10H 2 O	soda di cristallo
MgO	magnesia

anossico:	Basicità	Nome del sale
HCl - cloridrico (cloridrico)	monobasico	cloruro
HBr - bromidrico	monobasico	bromuro
HI - ioduro	monobasico	ioduro
HF - fluoridrico (fluoridrico)	monobasico	fluoruro
H 2 S - acido solfidrico	dibasico	solfuro
Ossigenato:
HNO 3 - azoto	monobasico	nitrato
H 2 SO 3 - solforoso	dibasico	solfito
H 2 SO 4 - solforico	dibasico	solfato
H 2 CO 3 - carbone	dibasico	carbonato
H 2 SiO 3 - silicio	dibasico	silicato
H 3 PO 4 - ortofosforico	tripartito	ortofosfato

Sali - sostanze complesse costituite da atomi di metallo e residui acidi. Questa è la classe più numerosa di composti inorganici.

Classificazione. Per composizione e proprietà: medio, acido, basico, doppio, misto, complesso

Sali medi sono prodotti della completa sostituzione degli atomi di idrogeno di un acido polibasico con atomi di metallo.

Quando dissociati, vengono prodotti solo cationi metallici (o NH 4 +). Per esempio:

Na 2 SO 4 ® 2Na + + SO

CaCl 2 ® Ca 2+ + 2Cl -

Sali acidi sono prodotti della sostituzione incompleta di atomi di idrogeno di un acido polibasico con atomi di metallo.

Quando dissociati, danno cationi metallici (NH 4 +), ioni idrogeno e anioni di un residuo acido, ad esempio:

NaHCO 3 ® Na + + HCO « H + + CO .

Sali basici sono prodotti di sostituzione incompleta dei gruppi OH - la base corrispondente per i residui acidi.

Dopo la dissociazione, vengono prodotti cationi metallici, anioni idrossile e un residuo acido.

Zn(OH)Cl ® + + Cl - « Zn 2+ + OH - + Cl - .

doppi sali contengono due cationi metallici e alla dissociazione danno due cationi e un anione.

KAl(SO 4) 2 ® K + + Al 3+ + 2SO

Sali complessi contengono cationi o anioni complessi.

Br ® + + Br - « Ag + +2 NH 3 + Br -

Na ® Na + + - « Na + + Ag + + 2 CN -

Relazione genetica tra diverse classi di composti

PARTE SPERIMENTALE

Attrezzature e utensili: treppiede con provette, rondella, lampada a spirito.

Reagenti e materiali: fosforo rosso, ossido di zinco, granuli di Zn, polvere di calce spenta Ca (OH) 2, 1 mol / dm 3 soluzioni di NaOH, ZnSO 4, CuSO 4, AlCl 3, FeCl 3, HCl, H 2 SO 4, carta indicatrice universale, soluzione fenolftaleina, arancia metilica, acqua distillata.

Ordine di lavoro

1. Versare l'ossido di zinco in due provette; aggiungere una soluzione acida (HCl o H 2 SO 4) a una, una soluzione alcalina (NaOH o KOH) all'altra e scaldare leggermente su una lampada ad alcool.

Osservazioni: L'ossido di zinco si dissolve in una soluzione di acido e alcali?

Scrivi equazioni

Risultati: 1. A quale tipo di ossidi appartiene ZnO?

2. Quali proprietà hanno gli ossidi anfoteri?

Preparazione e proprietà degli idrossidi

2.1. Immergere la punta della striscia indicatrice universale in una soluzione alcalina (NaOH o KOH). Confronta il colore ottenuto della striscia indicatrice con la scala cromatica standard.

Osservazioni: Registrare il valore del pH della soluzione.

2.2. Prendere quattro provette, versare 1 ml di soluzione di ZnSO 4 nella prima, СuSO 4 nella seconda, AlCl 3 nella terza, FeCl 3 nella quarta. Aggiungere 1 ml di soluzione di NaOH a ciascuna provetta. Scrivi osservazioni ed equazioni per le reazioni che hanno luogo.

Osservazioni: La precipitazione si verifica quando l'alcali viene aggiunto a una soluzione salina? Specificare il colore del precipitato.

Scrivi equazioni reazioni in corso (in forma molecolare e ionica).

Risultati: Come si ottengono gli idrossidi metallici?

2.3. Trasferire metà dei precipitati ottenuti nell'esperimento 2.2 in altre provette. Su una parte del precipitato, agire con una soluzione di H 2 SO 4 sull'altra - con una soluzione di NaOH.

Osservazioni: La precipitazione si dissolve quando si aggiungono alcali e acidi alla precipitazione?

Scrivi equazioni reazioni in corso (in forma molecolare e ionica).

Risultati: 1. Che tipo di idrossidi sono Zn (OH) 2, Al (OH) 3, Сu (OH) 2, Fe (OH) 3?

2. Quali proprietà hanno gli idrossidi anfoteri?

Ottenere sali.

3.1. Versare 2 ml di soluzione di CuSO 4 in una provetta e immergere l'unghia pulita in questa soluzione. (La reazione è lenta, i cambiamenti sulla superficie dell'unghia compaiono dopo 5-10 minuti).

Osservazioni: Ci sono cambiamenti sulla superficie dell'unghia? Cosa viene depositato?

Scrivi un'equazione per una reazione redox.

Risultati: Tenendo conto di una serie di sollecitazioni dei metalli, indicare il metodo per ottenere i sali.

3.2. Mettere un granulo di zinco in una provetta e aggiungere la soluzione di HCl.

Osservazioni: C'è qualche evoluzione del gas?

Scrivi un'equazione

Risultati: Ci spieghi questo metodo per ottenere i sali?

3.3. Versare un po' di polvere di calce spenta Ca (OH) 2 in una provetta e aggiungere una soluzione di HCl.

Osservazioni: C'è un'evoluzione del gas?

Scrivi un'equazione la reazione in corso (in forma molecolare e ionica).

Conclusione: 1. Che tipo di reazione è l'interazione di idrossido e acido?

2. Quali sostanze sono i prodotti di questa reazione?

3.5. Versare 1 ml di soluzioni saline in due provette: nella prima - solfato di rame, nella seconda - cloruro di cobalto. Aggiungere a entrambi i tubi goccia a goccia soluzione di idrossido di sodio fino a precipitazione. Quindi aggiungere un eccesso di alcali in entrambe le provette.

Osservazioni: Indicare i cambiamenti di colore dei precipitati nelle reazioni.

Scrivi un'equazione la reazione in corso (in forma molecolare e ionica).

Conclusione: 1. Come risultato di quali reazioni si formano i sali basici?

2. Come si possono convertire i sali basici in sali medi?

Compiti di controllo:

1. Dalle sostanze elencate, scrivi le formule di sali, basi, acidi: Ca (OH) 2, Ca (NO 3) 2, FeCl 3, HCl, H 2 O, ZnS, H 2 SO 4, CuSO 4, KOH
Zn (OH) 2, NH 3, Na 2 CO 3, K 3 PO 4.

2. Specificare le formule degli ossidi corrispondenti alle sostanze elencate H 2 SO 4 , H 3 AsO 3 , Bi(OH) 3 , H 2 MnO 4 , Sn(OH) 2 , KOH, H 3 PO 4 , H 2 SiO 3 , Ge( OH) 4 .

3. Quali idrossidi sono anfoteri? Scrivi le equazioni di reazione che caratterizzano l'anfotericità dell'idrossido di alluminio e dell'idrossido di zinco.

4. Quale dei seguenti composti interagirà a coppie: P 2 O 5 , NaOH, ZnO, AgNO 3 , Na 2 CO 3 , Cr(OH) 3 , H 2 SO 4 . Crea equazioni di possibili reazioni.

Lavoro di laboratorio n. 2 (4 ore)

Soggetto: Analisi qualitativa di cationi e anioni

Bersaglio: padroneggiare la tecnica per eseguire reazioni qualitative e di gruppo a cationi e anioni.

PARTE TEORICA

Il compito principale dell'analisi qualitativa è stabilire la composizione chimica delle sostanze che si trovano in vari oggetti (materiali biologici, farmaci, cibo, oggetti ambientali). In questo lavoro consideriamo l'analisi qualitativa delle sostanze inorganiche che sono elettroliti, ovvero, appunto, l'analisi qualitativa degli ioni. Dalla totalità degli ioni incontrati sono stati selezionati i più importanti in termini medici e biologici: (Fe 3+, Fe 2+, Zn 2+, Ca 2+, Na +, K +, Mg 2+, Cl -, PO , CO, ecc.). Molti di questi ioni si trovano in vari farmaci e alimenti.

Nell'analisi qualitativa non vengono utilizzate tutte le possibili reazioni, ma solo quelle che sono accompagnate da un distinto effetto analitico. Gli effetti analitici più comuni sono: la comparsa di un nuovo colore, il rilascio di gas, la formazione di un precipitato.

Esistono due approcci fondamentalmente diversi all'analisi qualitativa: frazionario e sistematico . In un'analisi sistematica, i reagenti di gruppo sono necessariamente utilizzati per separare gli ioni presenti in gruppi separati e in alcuni casi in sottogruppi. Per fare ciò, alcuni degli ioni vengono trasferiti alla composizione di composti insolubili e alcuni degli ioni vengono lasciati in soluzione. Dopo aver separato il precipitato dalla soluzione, vengono analizzati separatamente.

Ad esempio, in soluzione sono presenti ioni A1 3+, Fe 3+ e Ni 2+. Se questa soluzione è esposta a un eccesso di alcali, Fe (OH) 3 e Ni (OH) 2 precipitano e gli ioni [A1 (OH) 4] - rimangono nella soluzione. Il precipitato contenente idrossidi di ferro e nichel si dissolverà parzialmente dopo il trattamento con ammoniaca a causa del passaggio alla soluzione 2+. Così, con l'aiuto di due reagenti - alcali e ammoniaca, sono state ottenute due soluzioni: una conteneva ioni [A1(OH) 4 ] -, l'altra conteneva ioni 2+ e un precipitato di Fe(OH) 3 . Con l'aiuto di reazioni caratteristiche, viene dimostrata la presenza di determinati ioni nelle soluzioni e nel precipitato, che deve essere prima sciolto.

L'analisi sistematica viene utilizzata principalmente per rilevare gli ioni in miscele multicomponenti complesse. Richiede molto tempo, ma il suo vantaggio risiede nella facile formalizzazione di tutte le azioni che rientrano in uno schema chiaro (metodologia).

Per l'analisi frazionaria vengono utilizzate solo le reazioni caratteristiche. Ovviamente la presenza di altri ioni può falsare notevolmente i risultati della reazione (imposizione di colori uno sopra l'altro, precipitazione di precipitazioni indesiderate, ecc.). Per evitare ciò, l'analisi frazionaria utilizza principalmente reazioni altamente specifiche che danno un effetto analitico con un numero ridotto di ioni. Per reazioni di successo, è molto importante mantenere determinate condizioni, in particolare il pH. Molto spesso, nell'analisi frazionata, si deve ricorrere al mascheramento, cioè alla conversione di ioni in composti che non sono in grado di produrre un effetto analitico con il reagente prescelto. Ad esempio, la dimetilgliossima viene utilizzata per rilevare lo ione nichel. Un effetto analitico simile con questo reagente fornisce lo ione Fe 2+. Per rilevare Ni 2+, lo ione Fe 2+ viene convertito in un complesso fluoruro stabile 4- o ossidato a Fe 3+, ad esempio, con perossido di idrogeno.

L'analisi frazionaria viene utilizzata per rilevare gli ioni in miscele più semplici. Il tempo di analisi è notevolmente ridotto, tuttavia, allo sperimentatore è richiesta una conoscenza più approfondita degli schemi delle reazioni chimiche, poiché è abbastanza difficile prendere in considerazione tutti i possibili casi di reciproca influenza degli ioni sulla natura dell'analitica osservata effetti in una particolare tecnica.

Nella pratica analitica, il cd sistematico frazionario metodo. Con questo approccio viene utilizzato il numero minimo di reagenti di gruppo, che consente di delineare la tattica di analisi in termini generali, che viene poi eseguita con il metodo frazionario.

Secondo la tecnica di esecuzione delle reazioni analitiche, si distinguono le reazioni: sedimentarie; microcristalloscopico; accompagnato dal rilascio di prodotti gassosi; effettuato su carta; estrazione; colorato in soluzioni; colorazione della fiamma.

Quando si eseguono reazioni sedimentarie, è necessario notare il colore e la natura del precipitato (cristallino, amorfo), se necessario vengono eseguiti ulteriori test: si controlla la solubilità del precipitato in acidi forti e deboli, alcali e ammoniaca e un eccesso del reagente. Quando si effettuano reazioni accompagnate dall'evoluzione del gas, si notano il suo colore e l'odore. In alcuni casi vengono eseguiti test aggiuntivi.

Ad esempio, se si assume che il gas sviluppato sia monossido di carbonio (IV), si passa attraverso un eccesso di acqua di calce.

Nell'analisi frazionaria e sistematica, le reazioni sono ampiamente utilizzate, durante le quali appare un nuovo colore, molto spesso si tratta di reazioni di complessazione o reazioni redox.

In alcuni casi, è conveniente eseguire tali reazioni su carta (reazioni di caduta). I reagenti che non si decompongono in condizioni normali vengono applicati in anticipo sulla carta. Quindi, per rilevare idrogeno solforato o ioni solfuro, viene utilizzata carta impregnata di nitrato di piombo [l'annerimento si verifica a causa della formazione di solfuro di piombo (II)]. Molti agenti ossidanti vengono rilevati utilizzando carta di amido di iodio, i. carta impregnata con soluzioni di ioduro di potassio e amido. Nella maggior parte dei casi, i reagenti necessari vengono applicati alla carta durante la reazione, ad esempio alizarina per lo ione A1 3+, cupron per lo ione Cu 2+, ecc. Per migliorare il colore, a volte viene utilizzata l'estrazione in un solvente organico . Le reazioni di colore della fiamma vengono utilizzate per i test preliminari.