Химия Лекция №2 Неорганическая химия

 

Химия

Лекция №2

Неорганическая химия. Простые вещества и их свойства.

Химия делится на органическую и неорганическую. В свою очередь неорганическая химия состоит из простых и сложных веществ.

Простые вещества делятся на:

1.     Металлы

2.     Неметаллы

Сложные вещества делятся на:

1.     Оксиды

2.     Гидроксиды (основания)

3.     Кислоты

4.     Соли

Неметаллы – простые вещества, которые состоят из атомов неметаллических элементов, они могут иметь как атомное (Si – кремний, В - бор), так и молекулярное (H₂, N₂, Br₂) строение. Поэтому среди неметаллов есть газы (O₂, Cl₂), жидкости (Br₂), твердые вещества (С). Большинство неметаллов не электропроводны, имеют низкую теплопроводность, а твердые вещества не пластичны.

Как найти неметаллы в периодической таблице Менделеева? Проводим диагональ от В (бора) до At (астата), все что находится выше этой линии в главных подгруппах – это неметаллы, все что ниже и в побочных подгруппах – металлы.

Неметаллами в 1 и 2 периодах являются - Водород (H), Бор (B), Углерод (C), Азот (N), Кислород (O), Фтор (F), в 3 периоде – Кремний (Si), Фосфор (P), Сера (S), Хлор (Cl), в 4 периоде – Мышьяк (As), Селен (Se), Бром (Br), в 5 периоде – Телур (Te), Йод (I), в 6 периоде – Астат(At). Так же в 8 группе все элементы являются благородными газами.

Все остальные элементы периодической таблицы Менделеева являются металлами.  

Металлы – это вещества обладающий высокой электропроводностью и теплопроводностью, ковкостью, пластичностью и металлическим блеском. Эти характерные свойства металлов обусловлены наличием свободно перемещающихся электронов в его кристаллической решетке.

Теплопроводность и электропроводность уменьшается в ряду металлов:

         Ag (серебро), Cu (медь), Au (золото), Al (алюминий), Mg (магний), Zn (цинк), Fe (железо), Pb (свинец), Hg (ртуть).

Все металлы делятся на две большие группы:

1.     Черные металлы. Имеют темно-серый цвет, большую плотность, высокую температуру плавления и относительно высокую твердость. (пр. железо)

2.     Цветные металлы. Имеют характерную окраску: красную, желтую, белую; обладают большой пластичностью, малой твердостью, относительно низкой температурой плавления. (пр. медь)

В зависимости от своей плотности металлы делятся:

1.     На легкие (плотность не более 5 г/см³). К легким металлам относятся: литий (Li), натрий (Na), калий (K), магний (Mg), кальций (Ca), цезий (Cs), алюминий (Al), барий (Ba). Самый легкий металл – литий (Li).

2.     Тяжелые (плотность более 5 г/см³). К тяжелым металлам относятся: цинк (Zn), медь (Cu), железо (Fe), олово (Sn), свинец (Pb), серебро (Ag), золото (Au), ртуть (Hg) и др.

Металлы различаются по твердости:

1.     Мягкие: режутся даже ножом (натрий (Na), калий (К), индий (In));

2.     Твердые: металлы сравниваются по твёрдости с алмазом, твёрдость которого равна 10 единиц. Хром (Сr) – самый твердый металл, режет стекло.

В зависимости от температуры плавления металлы условно делятся на:

1.     Легкоплавкие (температура плавления до 1539 ⁰С), к легкоплавким относиться ртуть (Hg) – температура плавления 38,9 ⁰С, цезий (Cs) – 28,5 ⁰С и др. металлы;

2.     Тугоплавкие (температура плавления выше 1539 ⁰С), к тугоплавким металлам относиться хром (Сr) – температура плавления 1890 ⁰С, ванадий (V) – 1900 ⁰С и др. Самый тугоплавкий металл вольфрам (W) – температура плавления 3420 ⁰С.

В природе металлы встречаются в различном виде:

1.     В самородном состоянии: серебро, золото, платина, медь и тд.

2.     В виде оксидов: Fe₂O₄

3.     В виде различных солей

Основными классами неорганических соединений являются оксиды, кислоты, соли и основания.

Оксиды представляют собой соединения элементов с кислородом. Оксиды подразделяют на солеобразующие и несолеобразующие. Солеобразующие оксиды делят на основные (образуют соли с основаниями), кислотные (образуют соли с кислотами) и амфотерные (образуют соли как с кислотами, так и с основаниями).

Примеры: Na₂O, MgO, CaO, SO_2, Al₂O₃, P₂ O₅.

Гидроксиды (основания) – сложные неорганические вещества, состоящие из атомов металлов, и одной или нескольких гидроксогрупп OH. Их классифицируют по их силе (сильные – все щелочи кроме NH₄OH и слабые), а также по растворимости в воде (растворимые – щелочи и нерастворимые). Важнейшими щелочами являются КОН (едкий калий) и NaOH (едкий натрий).

Пример: NaOH, Mg(OH)₂, CaOH, Al(OH)₃.

Кислоты- сложные неорганические вещества, состоящие из одного или нескольких атомов водорода и кислотного остатка. Коэффициент х, отвечающий количеству атомов водорода, а, следовательно, равный валентности кислотного остатка. Кислоты классифицируют по их силе (H₂SO₄, HNO₃ – сильные кислоты; HCN – слабая кислота), на кислородсодержащие (H₂SO₄, HNO₃) и бескислородные (HCN, HI);

Соли являются продуктом замещения водорода в кислоте на металл или гидроксогрупп в основании на кислотный остаток. Соли делятся на:

1.     Средние (нормальные) соли K₂SO₄,  Ca(Cl)₂

2.     Кислые соли NaHS, KHCO₃ (гидросульфид натрия и гидрокарбонат натрия)

3.     Основные соли MgOHCl, CaOHCl  (хлориды гидроксо магния и кальция); 

 

Кислоты и соли:

 

H₂SO₄- серная кислота; K₂SO₄ – сульфат K;

H₂SO₃- сернистая кислота; Na₂SO₃- сульфит Na;

HCl – соляная кислота; Ca(Cl)₂- хлорид Ca;

H₂S – сероводородная кислота; Na₂S – сульфид Na;

HNO₃ – азотная кислота; КNO₃ – нитрат К;

HNO₂- азотистая кислота; NaNO₂ – нитрит Na;

H₃PO₄ – ортофорфорная кислота;

H₂SiO₃ – кремнивая кислота;

H₂CO₃ – угольная кислота.