Родство и взаимосвязь химических превращений подтверждается генетической связью между классами неорганических веществ. Одно простое вещество в зависимости от класса и химических свойств образует цепочку превращений сложных веществ – генетический ряд.
Неорганические вещества
Соединения, не имеющие углеродного скелета, характерного для органических веществ, называются неорганическими или минеральными веществами. Все минеральные соединения классифицируются на две обширные группы:
- простые, состоящие из атомов одного элемента;
- сложные, включающие атомы двух и более элементов.
Рис. 1. Общая классификация веществ.
К простым соединениям относятся:
- металлы (K, Mg, Ca);
- неметаллы (O2, S, P);
- инертные газы (Kr, Xe, Rn).
Сложные вещества имеют более разветвлённую классификацию, приведённую в таблице.
|
Класс |
Подкласс |
Примеры |
|
Оксиды |
Основные |
CaO, Na2O |
|
Кислотные |
CO2, SO3 |
|
|
Амфотерные |
ZnO, Al2O3 |
|
|
Гидроксиды |
Нерастворимые основания |
Mg(OH)2, Cu(OH)2 |
|
Щёлочи |
NaOH, Ba(OH)2 |
|
|
Амфотерные |
Zn(OH)2, Fe(OH)3 |
|
|
Кислоты |
Бескислородные |
HCl, H2S, HCN |
|
Кислородсодержащие |
HNO3, H2SO4 |
|
|
Соли |
Основные (комплексные) |
Zn(OH)Cl, Cu2(OH)2CO3 |
|
Кислые |
NaHSO3, CaHPO4 |
|
|
Средние |
Na2SO4, Ca3(PO4)2 |
Рис. 2. Классификация сложных веществ.
Амфотерные металлы образуют соответствующие оксиды и гидроксиды. Амфотерные соединения проявляют свойства кислот и оснований.
Генетические ряды
Простые вещества – металлы и неметаллы – образуют цепочки превращений, отражающие генетическую связь неорганических веществ. Посредством химических реакций присоединения, замещения и разложения образуются новые более простые или сложные соединения.
Каждое звено цепочки связано с предыдущим наличием простого вещества. Различие между двумя типами генетических рядов заключается в реакции с водой: металлы образуют растворимые и нерастворимые основания, неметаллы – кислоты.
Основные цепочки превращений описаны в таблице.
|
Вещество |
Генетический ряд |
Примеры |
|
Металл |
Активный металл → основный оксид → щёлочь → соль |
– 2Са + О2 → 2CaO; – CaO + Н2О → Ca(ОН)2; – Ca(ОН)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O |
|
Малоактивный металл → основный оксид → соль → нерастворимое основание → основный оксид → металл |
– 2Cu + O2 → 2CuO; – CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O; – CuCl2 + 2KOH → Cu(OH)2 + 2KCl; – Cu(OH)2 → CuO + H2O; – CuO + H2 → Cu + H2O |
|
|
Неметалл |
→ кислотный оксид → растворимая (сильная) кислота → соль |
– 4P + 5O2 → 2P2O5; – P2O5 + 3H2O → 2H3PO4; – H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O |
|
→ кислотный оксид → соль → нерастворимая (слабая) кислота → кислотный оксид → неметалл |
– Si + O2 → SiO2; – SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O; – Na2SiO3 + 2HCl → H2SiO3 + 2NaCl; – H2SiO3 → SiO2 + H2O; – SiO2 + 2Zn → 2ZnO + Si |
Рис. 3. Схема генетической связи между классами.
С помощью цепочки превращения можно получить средние (нормальные) или кислые соли. Комплексные соли могут включать несколько атомов металлов и неметаллов.
Что мы узнали?
Генетическая связь показывает взаимосвязь между классами неорганических веществ. Она характеризуется генетическим рядом – чередой превращений простых веществ. К простым веществам относятся металлы и неметаллы. Металлы образуют растворимые и нерастворимые основания в зависимости от активности. Неметаллы превращаются в сильные или слабые кислоты. Новые сложные вещества ряда образуются реакциями присоединения, замещения и разложения.
