7. Rūgštys. Druska. Ryšys tarp neorganinių medžiagų klasių

7.1. rūgštys

Rūgštys yra elektrolitai, kurių disociacijos metu kaip teigiamai įkrauti jonai susidaro tik vandenilio katijonai H + (tiksliau vandenilio jonai H 3 O +).

Kitas apibrėžimas: rūgštys yra sudėtingos medžiagos, susidedančios iš vandenilio atomo ir rūgšties liekanų (7.1 lentelė).

7.1 lentelė

Kai kurių rūgščių, rūgščių likučių ir druskų formulės ir pavadinimai

Rūgšties formulė	Rūgšties pavadinimas	Rūgšties likutis (anijonas)	Druskų pavadinimas (vidutinė)
HF	Hidrofluoridas (hidrofluoridas)	F-	Fluorai
HCl	Druskos chloridas (hidrochloridas)	Cl-	chloridai
HBr	Hidrobrominis	Br-	Bromidai
Sveiki	Hidrojodinis	aš-	jodidai
H2S	Vandenilio sulfidas	S2−	Sulfidai
H2SO3	sieros	SO 3 2 -	Sulfitai
H2SO4	sieros	SO 4 2 -	sulfatai
HNO 2	azotinis	NE 2 -	Nitritai
HNO3	Azotas	NE 3 -	Nitratai
H2SiO3	Silicis	SiO 3 2 -	silikatai
HPO 3	Metafosforinis	PO 3 -	Metafosfatai
H3PO4	ortofosforinis	PO 4 3 -	Ortofosfatai (fosfatai)
H4P2O7	Pirofosforinis (dviejų fosforų)	P 2 O 7 4 -	Pirofosfatai (difosfatai)
HMnO 4	mangano	MnO 4 -	Permanganatai
H2CrO4	Chrome	CrO 4 2 -	Chromatai
H2Cr2O7	dichromas	Cr 2 O 7 2 -	Dichromatai (bichromatai)
H 2 SeO 4	Seleno	SeO 4 2 −	Selenatai
H3BO3	Bornaja	BO 3 3 -	Ortoboratai
HClO	hipochlorinis	ClO-	Hipochloritai
HClO 2	Chloridas	ClO 2 -	Chloritai
HClO 3	Chloras	ClO 3 -	Chloratai
HClO 4	Chlorinis	ClO 4 -	Perchloratai
H2CO3	Anglis	CO 3 3 -	Karbonatai
CH3COOH	Acto	CH 3 COO −	Acetatai
HCOOH	Formiškas	HCOO-	Formatai

Normaliomis sąlygomis rūgštys gali būti kietos (H 3 PO 4, H 3 BO 3, H 2 SiO 3) ir skystos (HNO 3, H 2 SO 4, CH 3 COOH). Šios rūgštys gali egzistuoti tiek individualios (100% formos), tiek praskiestų ir koncentruotų tirpalų pavidalu. Pavyzdžiui, H 2 SO 4, HNO 3, H 3 PO 4, CH 3 COOH yra žinomi tiek atskirai, tiek tirpaluose.

Nemažai rūgščių žinomos tik tirpaluose. Tai visi vandenilio halogenai (HCl, HBr, HI), vandenilio sulfidas H 2 S, vandenilio cianidas (hidrocianinis HCN), anglis H 2 CO 3, sieros H 2 SO 3 rūgštis, kurios yra dujų tirpalai vandenyje. Pavyzdžiui, druskos rūgštis yra HCl ir H 2 O mišinys, anglys – CO 2 ir H 2 O mišinys. Akivaizdu, kad vartoti posakį „druskos rūgšties tirpalas“ yra neteisinga.

Dauguma rūgščių tirpsta vandenyje, silicio rūgštis H 2 SiO 3 netirpi. Didžioji dauguma rūgščių turi molekulinę struktūrą. Rūgščių struktūrinių formulių pavyzdžiai:

Daugumoje deguonies turinčių rūgšties molekulių visi vandenilio atomai yra prijungti prie deguonies. Tačiau yra išimčių:

Rūgštys klasifikuojamos pagal daugybę požymių (7.2 lentelė).

7.2 lentelė

Rūgščių klasifikacija

Klasifikavimo ženklas	Rūgšties tipas	Pavyzdžiai
Vandenilio jonų skaičius, susidaręs visiškai disociuojant rūgšties molekulę	Vienbazis	HCl, HNO 3, CH 3 COOH
	dvibazis	H2SO4, H2S, H2CO3
	Tribazinis	H3PO4, H3AsO4
Deguonies atomo buvimas arba nebuvimas molekulėje	Deguonies turintys (rūgščių hidroksidai, okso rūgštys)	HNO2, H2SiO3, H2SO4
	Anoksinis	HF, H2S, HCN
Disociacijos laipsnis (stiprumas)	Stiprus (visiškai disocijuoja, stiprūs elektrolitai)	HCl, HBr, HI, H 2 SO 4 (diff), HNO 3, HClO 3, HClO 4, HMnO 4, H 2 Cr 2 O 7
	Silpnas (iš dalies disocijuotas, silpni elektrolitai)	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, H2SO4 (konc.)
Oksidacinės savybės	Oksidatoriai dėl H + jonų (sąlygiškai neoksiduojančios rūgštys)	HCl, HBr, HI, HF, H 2 SO 4 (diff), H 3 PO 4, CH 3 COOH
	Oksidatoriai dėl anijonų (oksiduojančios rūgštys)	HNO 3, HMnO 4, H 2 SO 4 (konc.), H 2 Cr 2 O 7
	Anijonus mažinančios medžiagos	HCl, HBr, HI, H 2S (bet ne HF)
Terminis stabilumas	Egzistuoja tik sprendimuose	H 2 CO 3, H 2 SO 3, HClO, HClO 2
	Lengvai suyra kaitinant	H2SO3, HNO3, H2SiO3
	Termiškai stabilus	H2SO4 (konc.), H3PO4

Visos bendrosios cheminės rūgščių savybės atsiranda dėl to, kad jų vandeniniuose tirpaluose yra perteklinio vandenilio katijonų H + (H 3 O +).

1. Dėl H + jonų pertekliaus vandeniniai rūgščių tirpalai violetinio ir metiloranžinio lakmuso spalvą pakeičia į raudoną (fenolftaleinas nekeičia spalvos, išlieka bespalvis). Vandeniniame silpnos anglies rūgšties tirpale lakmusas yra ne raudonas, o rausvas, tirpalas virš labai silpnos silicio rūgšties nuosėdų visiškai nekeičia indikatorių spalvos.

2. Rūgštys sąveikauja su baziniais oksidais, bazėmis ir amfoteriniais hidroksidais, amoniako hidratu (žr. 6 sk.).

7.1 pavyzdys. Norėdami atlikti transformaciją BaO → BaSO 4, galite naudoti: a) SO 2; b) H2SO4; c) Na2SO4; d) SO3.

Sprendimas. Transformaciją galima atlikti naudojant H2SO4:

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

BaO + SO 3 = BaSO 4

Na 2 SO 4 nereaguoja su BaO, o reaguojant BaO su SO 2 susidaro bario sulfitas:

BaO + SO 2 = BaSO 3

Atsakymas: 3).

3. Rūgštys reaguoja su amoniaku ir jo vandeniniais tirpalais, sudarydamos amonio druskas:

HCl + NH 3 \u003d NH 4 Cl - amonio chloridas;

H 2 SO 4 + 2NH 3 = (NH 4) 2 SO 4 - amonio sulfatas.

4. Neoksiduojančios rūgštys, susidarant druskai ir išskirdamos vandenilį, reaguoja su metalais, esančiais veiklos eilėje, į vandenilį:

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

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

Oksiduojančių rūgščių (HNO 3 , H 2 SO 4 (konc)) sąveika su metalais yra labai specifinė ir į ją atsižvelgiama tiriant elementų ir jų junginių chemiją.

5. Rūgštys sąveikauja su druskomis. Reakcija turi keletą savybių:

a) dažniausiai stipresnei rūgščiai reaguojant su silpnesnės rūgšties druska susidaro silpnos rūgšties druska ir silpna rūgštis arba, kaip sakoma, stipresnė rūgštis išstumia silpnesnę. Rūgščių stiprumo mažėjimo serija atrodo taip:

Vykstančių reakcijų pavyzdžiai:

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

Nesąveikauja tarpusavyje, pvz., KCl ir H 2 SO 4 (diff), NaNO 3 ir H 2 SO 4 (diff), K 2 SO 4 ir HCl (HNO 3, HBr, HI), K 3 PO 4 ir H2CO3, CH3COOK ir H2CO3;

b) kai kuriais atvejais silpnesnė rūgštis iš druskos išstumia stipresnę:

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

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

Tokios reakcijos galimos, kai susidariusių druskų nuosėdos netirpsta susidariusiose atskiestose stipriose rūgštyse (H 2 SO 4 ir HNO 3);

c) susidarius stipriose rūgštyse netirpioms nuosėdoms, galima reakcija tarp stiprios rūgšties ir kitos stiprios rūgšties suformuotos druskos:

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

7.2 pavyzdys. Nurodykite eilutes, kuriose pateiktos su H 2 SO 4 reaguojančių medžiagų formulės (skirtumas).

1) Zn, Al2O3, KCl (p-p); 3) NaNO3 (p-p), Na 2S, NaF; 2) Cu (OH) 2, K 2 CO 3, Ag; 4) Na 2 SO 3, Mg, Zn (OH) 2.

Sprendimas. Visos 4 serijos medžiagos sąveikauja su 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 + H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O

1 eilutėje reakcija su KCl (p-p) neįmanoma, 2 eilutėje - su Ag, 3 eilutėje - su NaNO 3 (p-p).

Atsakymas: 4).

6. Koncentruota sieros rūgštis labai specifiškai elgiasi reakcijose su druskomis. Tai nelaki ir termiškai stabili rūgštis, todėl iš kietųjų (!) druskų išstumia visas stiprias rūgštis, nes jos yra lakesnės nei H 2 SO 4 (konc.):

KCl (tv) + H 2 SO 4 (konc.) KHSO 4 + HCl

2KCl (tv) + H 2 SO 4 (konc.) K 2 SO 4 + 2HCl

Stiprių rūgščių (HBr, HI, HCl, HNO 3, HClO 4) susidarančios druskos reaguoja tik su koncentruota sieros rūgštimi ir tik kietoje būsenoje.

7.3 pavyzdys. Koncentruota sieros rūgštis, skirtingai nei praskiesta sieros rūgštis, reaguoja:

3) KNO 3 (televizorius);

Sprendimas. Abi rūgštys reaguoja su KF, Na 2 CO 3 ir Na 3 PO 4, o tik H 2 SO 4 (konc) su KNO 3 (tv).

Atsakymas: 3).

Rūgščių gavimo būdai yra labai įvairūs.

Anoksinės rūgštys gauti:

• ištirpinant atitinkamas dujas vandenyje:

HCl (g) + H 2 O (g) → HCl (p-p)

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

• iš druskų, išstumiant stipresnes arba mažiau lakias rūgštis:

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

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

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

deguonies prisotintos rūgštys gauti:

• ištirpinant atitinkamus rūgščių oksidus vandenyje, o rūgštį sudarančio elemento oksidacijos būsena okside ir rūgštyje išlieka ta pati (NO 2 yra išimtis):

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

• nemetalų oksidavimas oksiduojančiomis rūgštimis:

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

• pakeičiant stiprią rūgštį iš kitos stiprios rūgšties druskos (jei susidaro nuosėdos, netirpios susidariusiose rūgštyse):

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

AgNO 3 + HCl = AgCl↓ + HNO 3

• lakiosios rūgšties išstūmimas iš jos druskų mažiau lakia rūgštimi.

Šiuo tikslu dažniausiai naudojama nelaki termiškai stabili koncentruota sieros rūgštis:

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

KClO 4 (tv) + H 2 SO 4 (konc.) KHSO 4 + HClO 4

• pakeičiant silpnesnę rūgštį iš jos druskų stipresne rūgštimi:

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 ↓

Neorganinių medžiagų klasifikacija su junginių pavyzdžiais

Dabar panagrinėkime aukščiau pateiktą klasifikavimo schemą išsamiau.

Kaip matome, visų pirma visos neorganinės medžiagos skirstomos į paprastas ir kompleksas:

paprastos medžiagos vadinamos medžiagos, kurias sudaro tik vieno cheminio elemento atomai. Pavyzdžiui, paprastos medžiagos yra vandenilis H 2 , deguonis O 2 , geležis Fe, anglis C ir kt.

Tarp paprastų medžiagų yra metalai, nemetalai ir tauriosios dujos:

Metalai yra sudaryti iš cheminių elementų, esančių žemiau boro-astato įstrižainės, taip pat iš visų elementų, kurie yra šoninėse grupėse.

tauriųjų dujų susidaro iš VIIIA grupės cheminių elementų.

nemetalai atitinkamai sudaryti iš cheminių elementų, esančių virš boro-astato įstrižainės, išskyrus visus antrinių pogrupių elementus ir inerąsias dujas, esančias VIIIA grupėje:

Paprastų medžiagų pavadinimai dažniausiai sutampa su cheminių elementų, kurių atomai jie susidaro, pavadinimais. Tačiau daugeliui cheminių elementų alotropijos reiškinys yra plačiai paplitęs. Allotropija yra reiškinys, kai vienas cheminis elementas gali sudaryti kelias paprastas medžiagas. Pavyzdžiui, cheminio elemento deguonies atveju galimas molekulinių junginių, kurių formulės O 2 ir O 3, egzistavimas. Pirmoji medžiaga paprastai vadinama deguonimi, kaip ir cheminis elementas, iš kurio atomų ji susidaro, o antroji medžiaga (O 3) – ozonu. Paprasta medžiaga anglis gali reikšti bet kurią iš jos alotropinių modifikacijų, pavyzdžiui, deimantą, grafitą ar fullerenus. Paprasta medžiaga fosforas gali būti suprantamas kaip jos alotropinės modifikacijos, tokios kaip baltas fosforas, raudonasis fosforas, juodasis fosforas.

Sudėtingos medžiagos

sudėtingos medžiagos Medžiagos, sudarytos iš dviejų ar daugiau elementų atomų, vadinamos.

Taigi, pavyzdžiui, sudėtingos medžiagos yra amoniakas NH 3, sieros rūgštis H 2 SO 4, gesintos kalkės Ca (OH) 2 ir daugybė kitų.

Tarp sudėtingų neorganinių medžiagų išskiriamos 5 pagrindinės klasės, būtent oksidai, bazės, amfoteriniai hidroksidai, rūgštys ir druskos:

oksidai - sudėtingos medžiagos, sudarytos iš dviejų cheminių elementų, iš kurių vienas yra -2 oksidacijos būsenos deguonis.

Bendrą oksidų formulę galima parašyti kaip E x O y, kur E yra cheminio elemento simbolis.

Oksidų nomenklatūra

Cheminio elemento oksido pavadinimas grindžiamas principu:

Pavyzdžiui:

Fe 2 O 3 - geležies oksidas (III); CuO, vario(II) oksidas; N 2 O 5 – azoto oksidas (V)

Dažnai galite rasti informacijos, kad elemento valentingumas nurodytas skliausteliuose, tačiau taip nėra. Taigi, pavyzdžiui, azoto N 2 O 5 oksidacijos būsena yra +5, o valentingumas, kaip bebūtų keista, yra keturi.

Jei cheminis elementas turi vieną teigiamą junginių oksidacijos būseną, tada oksidacijos būsena nenurodoma. Pavyzdžiui:

Na 2 O - natrio oksidas; H 2 O - vandenilio oksidas; ZnO yra cinko oksidas.

Oksidų klasifikacija

Oksidai pagal gebėjimą sudaryti druskas sąveikaujant su rūgštimis arba bazėmis, atitinkamai skirstomi į druską formuojantis ir nesudarantis druskos.

Druskos nesudarančių oksidų yra nedaug, juos visus sudaro nemetalai, kurių oksidacijos būsena +1 ir +2. Reikėtų prisiminti druskos nesudarančių oksidų sąrašą: CO, SiO, N 2 O, NO.

Savo ruožtu druską formuojantys oksidai skirstomi į pagrindinis, rūgštus ir amfoterinis.

Pagrindiniai oksidai vadinami tokiais oksidais, kurie sąveikaudami su rūgštimis (arba rūgščių oksidais) sudaro druskas. Pagrindiniai oksidai yra metalų oksidai, kurių oksidacijos būsena yra +1 ir +2, išskyrus BeO, ZnO, SnO, PbO oksidus.

Rūgščių oksidai vadinami tokiais oksidais, kurie sąveikaudami su bazėmis (arba baziniais oksidais) sudaro druskas. Rūgščių oksidai yra praktiškai visi nemetalų oksidai, išskyrus druskos nesudarančius CO, NO, N 2 O, SiO, taip pat visus metalų oksidus, kurių oksidacijos laipsnis yra didelis (+5, +6 ir +7). .

amfoteriniai oksidai vadinami oksidais, kurie gali reaguoti tiek su rūgštimis, tiek su bazėmis, o dėl šių reakcijų susidaro druskos. Tokie oksidai pasižymi dvigubu rūgščių ir šarmų pobūdžiu, tai yra, jie gali turėti tiek rūgščių, tiek bazinių oksidų savybes. Amfoteriniai oksidai apima metalų oksidus, kurių oksidacijos būsena yra +3, +4, ir, kaip išimtis, BeO, ZnO, SnO, PbO oksidus.

Kai kurie metalai gali sudaryti visų trijų tipų druskas sudarančius oksidus. Pavyzdžiui, chromas sudaro bazinį oksidą CrO, amfoterinį oksidą Cr 2 O 3 ir rūgštinį oksidą CrO 3.

Kaip matyti, metalo oksidų rūgščių-šarmų savybės tiesiogiai priklauso nuo metalo oksidacijos laipsnio okside: kuo didesnis oksidacijos laipsnis, tuo ryškesnės rūgščių savybės.

Pamatai

Pamatai - junginiai, kurių formulė yra Me (OH) x, kur x dažniausiai lygus 1 arba 2.

Bazinė klasifikacija

Bazės klasifikuojamos pagal hidrokso grupių skaičių viename struktūriniame vienete.

Bazės su viena hidrokso grupe, t.y. tipo MeOH, vadinamas vienos rūgšties bazės su dviem hidrokso grupėmis, t.y. atitinkamai Me(OH)2 tipo, dirūgštis ir tt

Taip pat bazės skirstomos į tirpias (šarmines) ir netirpias.

Šarmams priskiriami tik šarminių ir šarminių žemės metalų hidroksidai, taip pat talio hidroksidas TlOH.

Bazinė nomenklatūra

Fondo pavadinimas pastatytas pagal tokį principą:

Pavyzdžiui:

Fe (OH) 2 - geležies (II) hidroksidas,

Cu (OH) 2 - vario (II) hidroksidas.

Tais atvejais, kai sudėtingose ​​medžiagose esantis metalas turi pastovią oksidacijos būseną, jos nurodyti nereikia. Pavyzdžiui:

NaOH - natrio hidroksidas,

Ca (OH) 2 - kalcio hidroksidas ir kt.

rūgštys

rūgštys - sudėtingos medžiagos, kurių molekulėse yra vandenilio atomų, kuriuos galima pakeisti metalu.

Bendra rūgščių formulė gali būti parašyta kaip H x A, kur H yra vandenilio atomai, kuriuos galima pakeisti metalu, o A yra rūgšties liekana.

Pavyzdžiui, rūgštys apima tokius junginius kaip H2SO4, HCl, HNO3, HNO2 ir kt.

Rūgščių klasifikacija

Pagal vandenilio atomų, kuriuos galima pakeisti metalu, skaičių, rūgštys skirstomos į:

- apie monobazinės rūgštys: HF, HCl, HBr, HI, HNO 3 ;

– d acto rūgštys: H2SO4, H2SO3, H2CO3;

- t rebazinės rūgštys: H 3 PO 4 , H 3 BO 3 .

Pažymėtina, kad vandenilio atomų skaičius organinėse rūgštyse dažniausiai neatspindi jų baziškumo. Pavyzdžiui, acto rūgštis, kurios formulė CH 3 COOH, nepaisant to, kad molekulėje yra 4 vandenilio atomai, yra ne keturių, o vienbazių. Organinių rūgščių šarmiškumą lemia karboksilo grupių (-COOH) skaičius molekulėje.

Taip pat pagal deguonies buvimą rūgšties molekulėse jos skirstomos į anoksines (HF, HCl, HBr ir kt.) ir turinčias deguonies (H 2 SO 4, HNO 3, H 3 PO 4 ir kt.). Deguonimi prisotintos rūgštys taip pat vadinamos okso rūgštys.

Daugiau apie rūgščių klasifikaciją galite perskaityti.

Rūgščių ir rūgščių likučių nomenklatūra

Reikėtų išmokti šį rūgščių ir rūgščių likučių pavadinimų ir formulių sąrašą.

Kai kuriais atvejais, kai kurios toliau nurodytos taisyklės gali palengvinti įsiminimą.

Kaip matyti iš aukščiau esančios lentelės, sisteminių anoksinių rūgščių pavadinimų struktūra yra tokia:

Pavyzdžiui:

HF, vandenilio fluorido rūgštis;

HCl, druskos rūgštis;

H 2 S – hidrosulfido rūgštis.

Bedeguonių rūgščių rūgščių likučių pavadinimai sudaromi pagal principą:

Pavyzdžiui, Cl - - chloridas, Br - - bromidas.

Deguonies turinčių rūgščių pavadinimai gaunami prie rūgštį sudarančio elemento pavadinimo pridedant įvairias priesagas ir galūnes. Pavyzdžiui, jei rūgštį sudarančio elemento deguonies turinčioje rūgštyje oksidacijos būsena yra didžiausia, tada tokios rūgšties pavadinimas sudaromas taip:

Pavyzdžiui, sieros rūgštis H 2 S +6 O 4, chromo rūgštis H 2 Cr +6 O 4.

Visos deguonies turinčios rūgštys taip pat gali būti klasifikuojamos kaip rūgštiniai hidroksidai, nes jų molekulėse yra hidrokso grupių (OH). Pavyzdžiui, tai matyti iš šių kai kurių deguonies turinčių rūgščių grafinių formulių:

Taigi, sieros rūgštis kitaip gali būti vadinama sieros (VI) hidroksidu, azoto rūgštis – azoto (V) hidroksidu, fosforo rūgštis – fosforo (V) hidroksidu ir kt. Skaičius skliausteliuose apibūdina rūgštį sudarančio elemento oksidacijos laipsnį. Toks deguonies turinčių rūgščių pavadinimų variantas daugeliui gali pasirodyti itin neįprastas, tačiau kartais tokius pavadinimus galima rasti tikruose Vieningo valstybinio chemijos egzamino KIM atliekant neorganinių medžiagų klasifikavimo užduotis.

Amfoteriniai hidroksidai

Amfoteriniai hidroksidai - metalų hidroksidai, pasižymintys dviguba prigimtimi, t.y. galintis parodyti ir rūgščių, ir bazių savybes.

Amfoteriniai yra metalų hidroksidai, kurių oksidacijos būsenos +3 ir +4 (taip pat oksidai).

Be to, junginiai Be (OH) 2, Zn (OH) 2, Sn (OH) 2 ir Pb (OH) 2 yra įtraukti kaip amfoterinių hidroksidų išimtys, nepaisant juose esančio metalo oksidacijos laipsnio +2.

Tri- ir keturiavalenčių metalų amfoteriniams hidroksidams gali būti orto- ir metaformų, kurios skiriasi viena nuo kitos viena vandens molekule. Pavyzdžiui, aliuminio (III) hidroksidas gali egzistuoti Al(OH)3 orto formos arba AlO(OH) (metahidroksido) metaforma.

Kadangi, kaip jau minėta, amfoteriniai hidroksidai pasižymi ir rūgščių, ir bazių savybėmis, jų formulė ir pavadinimas taip pat gali būti rašomi skirtingai: arba kaip bazė, arba kaip rūgštis. Pavyzdžiui:

druskos

Taigi, pavyzdžiui, druskos apima tokius junginius kaip KCl, Ca(NO 3) 2, NaHCO 3 ir kt.

Aukščiau pateiktas apibrėžimas apibūdina daugumos druskų sudėtį, tačiau yra druskų, kurios į jį nepatenka. Pavyzdžiui, vietoj metalo katijonų druskoje gali būti amonio katijonų arba jo organinių darinių. Tie. druskos apima tokius junginius, kaip, pavyzdžiui, (NH 4) 2 SO 4 (amonio sulfatas), + Cl - (metilamonio chloridas) ir kt.

Druskos klasifikacija

Kita vertus, druskos gali būti laikomos vandenilio katijonų H + rūgštyje pakeitimo kitais katijonais produktais arba hidroksido jonų pakeitimo bazėse (arba amfoteriniais hidroksidais) produktais kitais anijonais.

Visiškai pakeitus, vadinamasis vidutinis arba normalus druskos. Pavyzdžiui, visiškai pakeitus vandenilio katijonus sieros rūgštyje natrio katijonais, susidaro vidutinė (normali) druska Na 2 SO 4, o visiškai pakeitus hidroksido jonus Ca(OH) 2 bazėje rūgšties likučiais, nitratų jonai sudaro vidutinę (normalią) druską Ca(NO3)2.

Druskos, gautos nevisiškai pakeitus vandenilio katijonus dvibazinėje (ar daugiau) rūgštyje metalo katijonais, vadinamos rūgščių druskomis. Taigi, nevisiškai pakeitus vandenilio katijonus sieros rūgštyje natrio katijonais, susidaro rūgšties druska NaHSO 4.

Druskos, kurios susidaro nevisiškai pakeitus hidroksido jonus dviejų rūgščių (ar daugiau) bazėse, vadinamos bazinėmis. apie druskos. Pavyzdžiui, nevisiškai pakeitus hidroksido jonus Ca (OH) 2 bazėje nitratų jonais, bazinis apie skaidri druska Ca(OH)NO 3 .

Druskos, susidedančios iš dviejų skirtingų metalų katijonų ir tik vienos rūgšties rūgščių liekanų anijonų, vadinamos dvigubos druskos. Taigi, pavyzdžiui, dvigubos druskos yra KNaCO 3 , KMgCl 3 ir kt.

Jei druską sudaro vieno tipo katijonai ir dviejų tipų rūgščių liekanos, tokios druskos vadinamos mišriomis. Pavyzdžiui, mišrios druskos yra junginiai Ca(OCl)Cl, CuBrCl ir kt.

Yra druskų, kurioms netaikomos druskos kaip vandenilio katijonų pakeitimo rūgštyse produktai metalo katijonais arba hidroksido jonų pakeitimo bazėse produktai rūgščių likučių anijonais. Tai sudėtingos druskos. Taigi, pavyzdžiui, kompleksinės druskos yra natrio tetrahidroksocinkatas ir tetrahidroksoaliuminatas, kurių formulės yra atitinkamai Na2 ir Na. Atpažinkite sudėtingas druskas, be kita ko, dažniausiai pagal formulėje esančius laužtinius skliaustus. Tačiau reikia suprasti, kad norint, kad medžiaga būtų klasifikuojama kaip druska, jos sudėtis turi apimti bet kokius katijonus, išskyrus H + (arba vietoj jo), o iš anijonų turi būti bet kokių anijonų, be (arba) vietoj) OH -. Pavyzdžiui, junginys H2 nepriklauso kompleksinių druskų klasei, nes tirpale yra tik vandenilio katijonai H +, kai jis disociuojasi nuo katijonų. Pagal disociacijos tipą ši medžiaga turėtų būti klasifikuojama kaip kompleksinė rūgštis be deguonies. Panašiai OH junginys nepriklauso druskoms, nes šis junginys susideda iš katijonų + ir hidroksido jonų OH -, t.y. tai turėtų būti laikoma sudėtingu pagrindu.

Druskos nomenklatūra

Vidutinių ir rūgščių druskų nomenklatūra

Vidutinių ir rūgščių druskų pavadinimas grindžiamas principu:

Jei sudėtingose ​​medžiagose metalo oksidacijos laipsnis yra pastovus, tada jis nenurodytas.

Rūgščių likučių pavadinimai buvo pateikti aukščiau, svarstant rūgščių nomenklatūrą.

Pavyzdžiui,

Na 2 SO 4 - natrio sulfatas;

NaHSO 4 - natrio hidrosulfatas;

CaCO 3 - kalcio karbonatas;

Ca (HCO 3) 2 – kalcio bikarbonatas ir kt.

Bazinių druskų nomenklatūra

Pagrindinių druskų pavadinimai sudaryti pagal principą:

Pavyzdžiui:

(CuOH) 2 CO 3 - vario (II) hidroksokarbonatas;

Fe (OH) 2 NO 3 - geležies (III) dihidroksonitratas.

Sudėtinių druskų nomenklatūra

Sudėtinių junginių nomenklatūra yra daug sudėtingesnė, todėl norint išlaikyti egzaminą, nereikia daug žinoti iš sudėtingų druskų nomenklatūros.

Reikėtų įvardyti kompleksines druskas, gaunamas sąveikaujant šarminiams tirpalams su amfoteriniais hidroksidais. Pavyzdžiui:

*Tos pačios spalvos formulėje ir pavadinime nurodo atitinkamus formulės elementus ir pavadinimą.

Trivialūs neorganinių medžiagų pavadinimai

Trivialūs pavadinimai suprantami kaip medžiagų pavadinimai, kurie nėra susiję arba silpnai susiję su jų sudėtimi ir struktūra. Nereikšmingi pavadinimai, kaip taisyklė, atsiranda dėl istorinių priežasčių arba dėl šių junginių fizinių ar cheminių savybių.

Trivialių neorganinių medžiagų pavadinimų, kuriuos reikia žinoti, sąrašas:

Na 3	kriolitas
SiO2	kvarcas, silicio dioksidas
FeS 2	piritas, geležies piritas
CaSO 4∙2H2O	gipso
CaC2	kalcio karbidas
Al 4 C 3	aliuminio karbidas
KOH	kaustinis kalis
NaOH	kaustinė soda, kaustinė soda
H2O2	vandenilio peroksidas
CuSO 4 ∙ 5H 2 O	mėlynas vitriolis
NH4Cl	amoniako
CaCO3	kreida, marmuras, kalkakmenis
N2O	juoko dujos
NE 2	rudos dujos
NaHCO3	maisto (geriamojo) soda
Fe3O4	geležies oksidas
NH3∙H2O (NH4OH)	amoniako
CO	smalkės
CO2	anglies dioksidas
SiC	karborundas (silicio karbidas)
PH 3	fosfinas
NH3	amoniako
KClO 3	bertholet druska (kalio chloratas)
(CuOH) 2 CO 3	malachitas
CaO	negesintos kalkės
Ca(OH)2	gesintos kalkės
skaidrus vandeninis Ca(OH) 2 tirpalas	kalkių vanduo
kieto Ca (OH) 2 suspensija jo vandeniniame tirpale	kalkių pienas
K2CO3	kalio
Na2CO3	sodos pelenai
Na2CO3∙10H2O	krištolo soda
MgO	magnezija

Anoksinis:	Elementarumas	Druskos pavadinimas
HCl - druskos (hidrochloridas)	vienbazis	chloridas
HBr – hidrobrominis	vienbazis	bromidas
HI – hidrojodidas	vienbazis	jodidas
HF - vandenilio fluoridas (hidrofluoridas)	vienbazis	fluoras
H 2 S – vandenilio sulfidas	dvibazis	sulfidas
Prisotintas deguonimi:
HNO 3 – azotas	vienbazis	nitratas
H 2 SO 3 – sieros	dvibazis	sulfitas
H 2 SO 4 – sieros	dvibazis	sulfatas
H 2 CO 3 - anglis	dvibazis	karbonatas
H 2 SiO 3 – silicis	dvibazis	silikatas
H 3 PO 4 – ortofosforinis	trišalis	ortofosfatas

druskos - sudėtingos medžiagos, susidedančios iš metalo atomų ir rūgščių liekanų. Tai pati gausiausia neorganinių junginių klasė.

Klasifikacija. Pagal sudėtį ir savybes: vidutinis, rūgštus, bazinis, dvigubas, mišrus, kompleksinis

Vidutinės druskos yra daugiabazės rūgšties vandenilio atomų visiško pakeitimo metalo atomais produktai.

Disocijuojant susidaro tik metalo katijonai (arba NH 4 +). Pavyzdžiui:

Na 2 SO 4 ® 2Na + + SO

CaCl 2 ® Ca 2+ + 2Cl -

Rūgščių druskos yra nepilno daugiabazės rūgšties vandenilio atomų pakeitimo metalo atomais produktai.

Atsiskyrę jie suteikia metalo katijonus (NH 4 +), vandenilio jonus ir rūgšties liekanos anijonus, pavyzdžiui:

NaHCO 3 ® Na + + HCO « H + + CO .

Bazinės druskos yra nepilno OH grupių pakeitimo produktai – atitinkama bazė rūgštinėms liekanoms.

Disociacijos metu susidaro metalų katijonai, hidroksilo anijonai ir rūgšties liekana.

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

dvigubos druskos yra du metalo katijonai, o disociacijos metu gaunami du katijonai ir vienas anijonas.

KAl(SO 4) 2 ® K + + Al 3+ + 2SO

Sudėtingos druskos sudėtyje yra sudėtingų katijonų arba anijonų.

Br ® + + Br - « Ag + +2 NH 3 + Br -

Na ® Na + + - « Na + + Ag + + 2 CN -

Genetinis ryšys tarp skirtingų klasių junginių

EKSPERIMENTINĖ DALIS

Įranga ir indai: trikojis su mėgintuvėliais, poveržlė, spiritinė lempa.

Reagentai ir medžiagos: raudonasis fosforas, cinko oksidas, Zn granulės, gesintų kalkių milteliai Ca (OH) 2, 1 mol / dm 3 NaOH, ZnSO 4, CuSO 4, AlCl 3, FeCl 3, HCl, H 2 SO 4 tirpalai, universalus indikatorinis popierius, tirpalas fenolftaleinas, metilo apelsinas, distiliuotas vanduo.

Darbo tvarka

1. Į du mėgintuvėlius supilkite cinko oksidą; į vieną įpilkite rūgšties tirpalo (HCl arba H 2 SO 4), į kitą - šarminio tirpalo (NaOH arba KOH) ir šiek tiek pakaitinkite ant spiritinės lempos.

Pastebėjimai: Ar cinko oksidas tirpsta rūgšties ir šarmo tirpale?

Parašykite lygtis

Išvados: 1. Kokiam oksidų tipui priklauso ZnO?

2. Kokias savybes turi amfoteriniai oksidai?

Hidroksidų paruošimas ir savybės

2.1. Įmerkite universalios indikatoriaus juostelės galiuką į šarminį tirpalą (NaOH arba KOH). Palyginkite gautą indikatoriaus juostelės spalvą su standartine spalvų schema.

Pastebėjimai: Užrašykite tirpalo pH vertę.

2.2. Paimkite keturis mėgintuvėlius, į pirmąjį įpilkite 1 ml ZnSO 4 tirpalo, į antrąjį - СuSO 4, į trečią - AlCl 3, į ketvirtą - į FeCl 3. Į kiekvieną mėgintuvėlį įpilkite 1 ml NaOH tirpalo. Parašykite vykstančių reakcijų pastebėjimus ir lygtis.

Pastebėjimai: Ar į druskos tirpalą įpilant šarmo atsiranda nuosėdų? Nurodykite nuosėdų spalvą.

Parašykite lygtis vykstančios reakcijos (molekulinės ir joninės formos).

Išvados: Kaip galima gauti metalų hidroksidus?

2.3. Pusę 2.2 eksperimento metu gautų nuosėdų perkelkite į kitus mėgintuvėlius. Vieną nuosėdų dalį naudokite H 2 SO 4 tirpalu, kitą - NaOH tirpalu.

Pastebėjimai: Ar nuosėdos ištirpsta, kai į nuosėdas pridedama šarmo ir rūgšties?

Parašykite lygtis vykstančios reakcijos (molekulinės ir joninės formos).

Išvados: 1. Kokio tipo hidroksidai yra Zn (OH) 2, Al (OH) 3, Сu (OH) 2, Fe (OH) 3?

2. Kokias savybes turi amfoteriniai hidroksidai?

Gauti druskas.

3.1. Į mėgintuvėlį supilkite 2 ml CuSO 4 tirpalo ir į šį tirpalą nuleiskite nuvalytą nagą. (Reakcija lėta, pokyčiai nago paviršiuje atsiranda po 5-10 min.).

Pastebėjimai: Ar yra kokių nors pakitimų nago paviršiuje? Kas deponuojama?

Parašykite redokso reakcijos lygtį.

Išvados: Atsižvelgdami į daugybę metalų įtempių, nurodykite druskų gavimo būdą.

3.2. Į mėgintuvėlį įdėkite vieną cinko granulę ir įpilkite HCl tirpalo.

Pastebėjimai: Ar vyksta dujų išsiskyrimas?

Parašykite lygtį

Išvados: Paaiškinkite šį druskų gavimo būdą?

3.3. Į mėgintuvėlį įpilkite šiek tiek gesintos kalkių Ca (OH) 2 miltelių ir įpilkite HCl tirpalo.

Pastebėjimai: Ar vyksta dujų evoliucija?

Parašykite lygtį vykstančią reakciją (molekuline ir jonine forma).

Išvada: 1. Kokio tipo reakcija yra hidroksido ir rūgšties sąveika?

2. Kokios medžiagos yra šios reakcijos produktai?

3.5. Į du mėgintuvėlius supilkite 1 ml druskos tirpalų: pirmame - vario sulfatą, antrame - kobalto chloridą. Pridėkite prie abiejų vamzdelių lašas po lašo natrio hidroksido tirpalu, kol susidarys nuosėdos. Tada į abu mėgintuvėlius įpilkite šarmo perteklių.

Pastebėjimai: Nurodykite nuosėdų spalvos pokyčius reakcijose.

Parašykite lygtį vykstančią reakciją (molekuline ir jonine forma).

Išvada: 1. Kokių reakcijų metu susidaro bazinės druskos?

2. Kaip bazines druskas galima paversti vidutinėmis druskomis?

Kontrolės užduotys:

1. Iš išvardytų medžiagų išrašykite druskų, bazių, rūgščių formules: 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. Nurodykite oksidų formules, atitinkančias išvardytas medžiagas 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. Kokie hidroksidai yra amfoteriniai? Parašykite aliuminio hidroksido ir cinko hidroksido amfoteriškumą apibūdinančias reakcijų lygtis.

4. Kurie iš šių junginių sąveikaus poromis: P 2 O 5, NaOH, ZnO, AgNO 3, Na 2 CO 3, Cr(OH) 3, H 2 SO 4. Sudarykite galimų reakcijų lygtis.

Laboratorinis darbas Nr.2 (4 val.)

Tema: Kokybinė katijonų ir anijonų analizė

Tikslas:įsisavinti kokybinių ir grupinių reakcijų į katijonus ir anijonus atlikimo techniką.

TEORINĖ DALIS

Pagrindinis kokybinės analizės uždavinys – nustatyti įvairiuose objektuose (biologinėse medžiagose, vaistais, maiste, aplinkos objektuose) randamų medžiagų cheminę sudėtį. Šiame darbe nagrinėjame kokybinę neorganinių medžiagų, kurios yra elektrolitai, analizę, ty iš tikrųjų kokybinę jonų analizę. Iš susidarančių jonų visumos atrinkti svarbiausi medicininiu ir biologiniu požiūriu: (Fe 3+, Fe 2+, Zn 2+, Ca 2+, Na +, K +, Mg 2+, Cl -, PO, CO ir kt.). Daugelio šių jonų yra įvairiuose vaistuose ir maisto produktuose.

Kokybinėje analizėje naudojamos ne visos galimos reakcijos, o tik tos, kurias lydi ryškus analitinis poveikis. Dažniausi analitiniai efektai yra: naujos spalvos atsiradimas, dujų išsiskyrimas, nuosėdų susidarymas.

Yra du iš esmės skirtingi kokybinės analizės metodai: trupmeninis ir sisteminis . Sisteminėje analizėje grupiniai reagentai būtinai naudojami atskirti esamus jonus į atskiras grupes, o kai kuriais atvejais – į pogrupius. Norėdami tai padaryti, dalis jonų perkeliama į netirpių junginių sudėtį, o dalis jonų paliekama tirpale. Atskyrus nuosėdas nuo tirpalo, jos analizuojamos atskirai.

Pavyzdžiui, tirpale yra A1 3+, Fe 3+ ir Ni 2+ jonų. Jei šis tirpalas yra veikiamas šarmų pertekliaus, Fe (OH) 3 ir Ni (OH) 2 nuosėdos nusėda, o jonai [A1 (OH) 4] lieka tirpale. Geležies ir nikelio hidroksidų turinčios nuosėdos, apdorojamos amoniaku, iš dalies ištirps dėl perėjimo prie 2+ tirpalo. Taigi dviejų reagentų - šarmo ir amoniako - pagalba buvo gauti du tirpalai: viename buvo jonų [А1(OH) 4 ] - , kitame buvo jonų 2+ ir Fe(OH) 3 nuosėdų. Būdingų reakcijų pagalba įrodomas tam tikrų jonų buvimas tirpaluose ir nuosėdose, kurios pirmiausia turi būti ištirpintos.

Sisteminė analizė daugiausia naudojama jonams aptikti sudėtinguose daugiakomponentiniuose mišiniuose. Tai atima labai daug laiko, tačiau jo pranašumas yra paprastas visų veiksmų, kurie telpa į aiškią schemą (metodiką), formalizavimas.

Dalinei analizei naudojamos tik būdingos reakcijos. Akivaizdu, kad kitų jonų buvimas gali žymiai iškraipyti reakcijos rezultatus (spalvų uždėjimas viena ant kitos, nepageidaujamų kritulių nusodinimas ir pan.). Siekiant to išvengti, frakcinėje analizėje daugiausia naudojamos labai specifinės reakcijos, kurios suteikia analitinį efektą su nedideliu jonų skaičiumi. Kad reakcijos būtų sėkmingos, labai svarbu išlaikyti tam tikras sąlygas, ypač pH. Labai dažnai atliekant trupmeninę analizę tenka griebtis maskavimo, t.y. jonų pavertimo junginiais, kurie su pasirinktu reagentu nesugeba sukurti analitinio efekto. Pavyzdžiui, nikelio jonui aptikti naudojamas dimetilglioksimas. Panašus analitinis šio reagento poveikis suteikia Fe 2+ joną. Norint aptikti Ni 2+, Fe 2+ jonas paverčiamas stabiliu fluorido kompleksu 4- arba oksiduojamas iki Fe 3+, pavyzdžiui, vandenilio peroksidu.

Frakcinė analizė naudojama jonams aptikti paprastesniuose mišiniuose. Analizės laikas žymiai sutrumpėja, tačiau eksperimentuotojas turi turėti gilesnių žinių apie cheminių reakcijų dėsningumus, nes gana sunku atsižvelgti į visus galimus abipusės jonų įtakos stebimos analizės pobūdžiui atvejus. efektai vienoje konkrečioje technikoje.

Analitinėje praktikoje vadinamasis trupmeninis sisteminis metodas. Taikant šį metodą, naudojamas minimalus grupinių reagentų skaičius, o tai leidžia bendrais bruožais apibūdinti analizės taktiką, kuri vėliau atliekama trupmeniniu metodu.

Pagal analitinių reakcijų atlikimo techniką išskiriamos reakcijos: nuosėdinės; mikrokristaloskopinis; kartu su dujinių produktų išsiskyrimu; atliekamas popieriuje; ištraukimas; spalvoti tirpaluose; liepsnos dažymas.

Vykdant nuosėdų reakcijas, reikia atkreipti dėmesį į nuosėdų spalvą ir pobūdį (kristalinės, amorfinės), prireikus atliekami papildomi tyrimai: tikrinamas nuosėdų tirpumas stipriose ir silpnose rūgštyse, šarmuose ir amoniake bei perteklius. reagento. Vykdant reakcijas, kurias lydi dujų išsiskyrimas, pastebima jų spalva ir kvapas. Kai kuriais atvejais atliekami papildomi tyrimai.

Pavyzdžiui, jei daroma prielaida, kad išsiskiriančios dujos yra anglies monoksidas (IV), jos praleidžiamos per kalkių vandens perteklių.

Frakcinėje ir sisteminėje analizėje plačiai naudojamos reakcijos, kurių metu atsiranda nauja spalva, dažniausiai tai yra kompleksinės reakcijos arba redokso reakcijos.

Kai kuriais atvejais tokias reakcijas patogu atlikti ant popieriaus (lašų reakcijos). Reagentai, kurie normaliomis sąlygomis nesuyra, ant popieriaus užtepami iš anksto. Taigi vandenilio sulfido ar sulfido jonams aptikti naudojamas švino nitratu impregnuotas popierius [juodavimas atsiranda dėl švino (II) sulfido susidarymo]. Daug oksiduojančių medžiagų aptinkama naudojant krakmolo jodo popierių, t.y. popierius, impregnuotas kalio jodido ir krakmolo tirpalais. Dažniausiai popieriui vykstant reakcijai naudojami reikalingi reagentai, pavyzdžiui, alizarinas A1 3+ jonui, kupronas Cu 2+ jonui ir tt Spalvai pagerinti kartais naudojamas ekstrahavimas į organinį tirpiklį. . Pirminiams bandymams naudojamos liepsnos spalvos reakcijos.