Elementy systematyki związków
nieorganicznych
TLENKI
Tlenki - związki tlenu z metalami i niemetalami, w których atomy tlenu lub jony tlenkowe tworzą wiązania tylko z danym pierwiastkiem, a nie łączą się między sobą. Związki, w których występuje wiązanie między atomami tlenu to nadtlenki (np. H2SO2, Na2O2) oraz ponadtlenki (np. KO2).
Podział tlenków
Zasadowe (np. Na2O, CaO, Cu2O, CrO)
Reakcja z kwasami i zasadami:
• reagują z kwasami, tworząc sole, np.:
Na2O + 2 HCl → 2NaCl + H2O
• nie reagują z zasadami
Reakcja z wodą:
• tlenki litowców i berylowców ( z wyjątkiem berylu) reagują z wodą, tworząc zasady, np.:
Na2O + H2O → 2 NaOH
• tlenki pierwiastków bloku d na najniższych stopniach utlenienia, np. Cu2O, CrO (tlenki o charakterze zasadowym), nie reagują z wodą
Kwasowe (np. CO2, SO2, N2O5, NO2, SiO2, CrO3)
Reakcja z kwasami i zasadami:
• reagują z zasadami, tworząc sole, np.:
SO3 + 2 NaOH → Na2SO4 + H2O
• nie reagują z kwasami
Reakcja z wodą:
Z wodą reagują:
• tlenki, które w reakcji z wodą tworzą kwasy, np.:
V V
N2O5 + H2O → 2 HNO3
• tlenki o charakterze kwasowym: jest to reakcja utleniania - redukcji (dysproporcjonowanie), np.:
IV III V
2 NO2 + H2O → HNO2 + HNO3
• pozostałe tlenki kwasowe nie reagują z wodą
Amfoteryczne (np. Al2O3, Cr2O3, ZnO)
Reakcja z kwasami i zasadami:
• reagują z mocnymi kwasami, np.:
Al2O3 + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2O
• reagują z mocnymi kwasami, np.:
Al2O3 + 2 NaOH + 3H2O → 2 Na[Al(OH) 4]
Reakcja z wodą:
zazwyczaj nie zachodzi
Obojętne (np. NO, CO, N2O)
Reakcja z kwasami i zasadami:
nie reagują ani z kwasami, ani z zasadami
Reakcja z wodą:
nie zachodzi
Metody otrzymywania tlenków
Reakcje spalania pierwiastków, np.:
C + O2 → CO2
Reakcje utleniania - redukcji, np.:
• utlenianie tlenków, np.:
2 CO + O2 → 2 CO2
• redukcja tlenków, np.:
Fe2O3 + C → 2 FeO + CO
Reakcje rozkładu niektórych związków, np.:
• rozkład tlenków
N2O3 → NO + NO2
• rozkład termiczny wodorotlenków
2 Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3 H2O
• rozkład termiczny soli kwasów tlenowych
CaCO3 → CaO + CO2
Reakcje spalania związków organicznych, np.:
• spalanie całkowite
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
• półspalanie
2 CH4 + 3 O2 → 2 CO + 4 H2O
WODORKI
Wodorki - związki wodoru z innymi pierwiastkami typu EHn lub HnE (np. LiH, H2S, HCl);
n - wartościowość pierwiastka E.
Podział wodorków
Wodorki typu soli (np. NaH, CaH2)
Właściwości:
• charakter zasadowy
2 NaH + H2O → 2 NaOH + H2
• właściwości redukujące
Budowa:
Połączenia jonowe metali 1. i 2. grupy ( z wyjątkiem berylu), w których wodór występuje na stopniu utlenienia równym -I.
Wodorki kowalencyjne (np. HF, SnH4, H2Te)
Właściwości:
charakter:
• zasadowy (NH3)
NH3 + H2O → NH4+ + OH-
• kwasowy (HCl)
HCl + H2O → H3O+ + Cl-
• obojętny (CH4)
• amfoteryczny(H2O)
H2O(c) + H2O(c) → H3O+(c) + OH (c)
Budowa:
Związki pierwiastków grup 14. i 17. oraz boru, połączonych za pomocą wiązania kowalencyjnego z wodorem występującym na stopniu utlenienia +I.
Wodorki metaliczne (np. PdH0,6, TiH1,73)
Właściwości:
Właściwości fizyczne zbliżone do metali ( połysk, przewodnictwo elektryczne).
Budowa:
Połączenia pierwiastków bloku d z wodorem, który zajmuje pozycje międzywęzłowe w sieci przestrzennej metali.
Otrzymywanie wodorków
Wodorki otrzymuje się najczęściej w wyniku bezpośredniej reakcji pierwiastków z wodorem, np.:
N2 + 3 H2 → 2 NH3
WODOROTLENKI
Wodorotlenki - związki jonowe o wzorze ogólnym M(OH)m, M - metal o wartościowości m. Wodorotlenki rozpuszczalne w wodzie nazywa się zasadami.
Podział wodorotlenków
Zasadowe (np. NaOH, Ba(OH)2)
Reakcja z kwasami i zasadami:
• reagują z kwasami, np.:
Ca(OH)2 + 2 HCl → CaCl2 + 2 H2O
• nie reagują z zasadami
Reakcja z wodą:
Wodorotlenki pierwiastków 1. grupy oraz wodorotlenki strontu i baru są dobrze rozpuszczalne w wodzie, pozostałe są trudno rozpuszczalne.
Amfoteryczne (np. Al(OH)3, Zn(OH)2)
Reakcja z kwasami i zasadami:
• reagują z mocnymi kwasami, np.:
Zn(OH)2↓ + 2 HCl → ZnCl2 + 2 H2O
• reagują z mocnymi zasadami, tworząc rozpuszczalne, hydrolizujące sole, np.:
Zn(OH)2↓ + 2 NaOH → Na2[Zn(OH)4]
Reakcja z wodą:
trudno rozpuszczalne w wodzie
Metody otrzymywania wodorotlenków
Reakcja tlenku metalu z wodą (tlenek metalu + woda → wodorotlenek):
Reakcji ulegają:
• tlenki litowców, np.:
Na2O + H2O → 2 NaOH
• tlenki berylowców ( z wyjątkiem berylu), np.:
CaO + H2O → Ca(OH)2
Reakcja metalu z wodą (metal + woda → wodorotlenek + wodór↑)
Reakcji ulegają:
• litowce, np.:
2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2↑
• berylowce ( z wyjątkiem berylu)
Ca + 2 H2O → Ca(OH)2 + H2↑
Reakcja wymiany podwójnej ( wodorotlenek1 + sól1 → wodorotlenek2↓ + sól2)
Wodorotlenki trudno rozpuszczalne w wodzie otrzymuje się w wyniku reakcji zasad z solami, np.:
2 NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + Na2SO4
Właściwości chemiczne wodorotlenków
Dysocjacja (M(OH)m → Mm+ + m OH-):
Reakcji ulegają mocne lub dobrze rozpuszczalne wodorotlenki, np.:
NaOH → Na+ + OH-
Zobojętnianie (wodorotlenek + kwas → sól + woda):
Reakcji ulegają:
• wodorotlenki zasadowe, np.:
Ca(OH)2 + 2 HCl → CaCl2 + 2 H2O
• wodorotlenki amfoteryczne, np.:
Al(OH)3 + 3 HCl → AlCl3 + 3 H2O
Reakcja z zasadami ( wodorotlenek + zasada → sól):
Reakcji ulegają wyłącznie wodorotlenki amfoteryczne, np.:
Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]
Reakcja z tlenkami kwasowymi (wodorotlenek + tlenek kwasowy → sól + woda):
Reakcji ulegają:
• wodorotlenki zasadowe, np.:
2 NaOH + SO3 → Na2SO4 + H2O
• wodorotlenki amfoteryczne ( reagują z tlenkami mocnym kwasów), np.:
Al(OH)3 + 3 SO3 → Al2(OH4)3 + 3 H2O
Reakcja z niektórymi metalami (metal + wodorotlenek + woda → sól + wodór):
Reakcji ulegają wyłącznie mocne wodorotlenki, np.:
Zn + 2 NaOH + 2 H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2
Rozkład termiczny (wodorotlenek r tlenek zasadowy + woda):
Reakcji ulegają głownie wodorotlenki pierwiastków z bloku d, np.:
Cu(OH)2 r CuO + H2O
KWASY
Kwasy - związki o wzorze ogólnym HnR; R - reszta kwasowa; n - wartościowość reszty kwasowej.
Podział kwasów nieorganicznych
Ze względu na budowę reszty kwasowej:
• tlenowe (np. HClO4)
• beztlenowe (np. HCl)
Ze względu na stopień dysocjacji:
• mocne (np. HCl, HClO4)
• średnie (np. H3PO4)
• słabe (np. HNO3, HClO)
Ze względu na właściwości utleniające:
• utleniające (np. H2SO4, HNO3)
• nieutleniające (np. H2S)
Ze względu na liczbę atomów wodoru:
• jednoprotonowe (np. HCl)
• wieloprotonowe (np. H3PO4)
Metody otrzymywania kwasów
Reakcja tlenku niemetalu z wodą (tlenek niemetalu + woda → kwas):
Otrzymywanie kwasów tlenowych, np.:
SO2 + H2O → H2SO3
Rozpuszczanie wodorku niemetalu w wodzie:
Otrzymywanie kwasów beztlenowych, np.:
HCl(g) + H2O → H3O (c) + Cl (c)
Reakcja wymiany podwójnej (kwas1 + sól1 → kwas2 + sól2):
Powstały kwas musi być:
• słabo rozpuszczalny w wodzie, np.:
2 HCl + Na2SiO3 → H2SiO3↓ + 2 NaCl
• lotny, np.:
H2SO4 + 2 NaCl → 2 HCl↑ + Na2SO4
• słabo zdysocjonowany, np.:
HCl + CH3COONa → CH3COOH + NaCl
Właściwości chemiczne kwasów
Dysocjacja (HnR → n H+ + Rn-):
Reakcji ulegają mocne lub dobrze rozpuszczalne kwasy
HCl → H+ + Cl
Moc kwasu (kwas1 + sól1 → kwas2 + sól2):
• kwas mocniejszy wypiera słabszy z jego soli, np.:
2 HCl + Na2S → H2S + 2 NaCl
• jeżeli moc kwasów jest porównywalna, to kwas mniej lotny wypiera łatwiej lotny z jego soli, np.:
H2SO4 + 2 NaCl → H2S + 2 NaCl
Moc kwasu tlenowego zwiększa się:
• ze wzrostem elektroujemności atomu centralnego reszty kwasowej
w okresie, np.:
H3PO4 H2SO4 HClO4
w grupie, np.:
HIO HBrO HClO
• w wypadku kwasów tego samego pierwiastka zwiększa się ze wzrostem liczby atomów tlenu, np.:
HCl HClO2 HClO3 HClO4
Moc kwasu beztlenowego
• zwiększa się ze wzrostem elektroujemności w okresie, np.:
H2S HCl
• zmniejsza się ze wzrostem elektroujemności w obrębie grupy, np.:
Hl HBr HCl
Zobojętnianie:
Powstawanie soli tlenowych i beztlenowych, np.:
HCl + NaOH → NaCl + H2O
Reakcja z tlenkami lub amfoterycznymi:
Z tlenkami amfoterycznymi reagują mocne kwasy, np.:
( kwas + tlenek amfoteryczny → sól + woda)
3 H2SO4 + Al2O3 → Al(SO4)3 + 3 H2O
(kwas + tlenek zasadowy → sól + woda)
2 HCl + CaO → CaCl2 + H2O
Reakcja z metalami:
• aktywnymi
(kwas + metal → sól + wodór)
2 HCl + Zn → ZnCl2 + H2↑
• szlachetnymi
(kwas + metal → sól + tlenek niemetalu + woda)
4 HNO3(stęż.) + Cu → Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O
• stężone kwasy (H2SO4, HNO3) mogą powodować pasywację metali
(kwas + metal → pasywacja)
H2SO4(stęż.) + Al → pasywacja
Reakcja z solami (kwas1 + sól1 → kwas2 + sól2):
Jeden z produktów musi być:
• słabo rozpuszczalny w wodzie lub, np.:
H2SO4 + BaCl2 → 2 HCl + BaSO4↓
• lotny lub, np.:
2 HCl + Na2S → H2S↑ + 2 NaCl
• słabo zdysocjonowany, np.:
H2SO4 + Na2CO3 → H2CO3 + Na2SO4
SOLE
Sole - związki o wzorze ogólnym XnRm; X - kation o wartościowości m, R - reszta kwasowa, n - wartościowość reszty kwasowej (ładunek anionu).
Podział soli
Wodorosole - Sole kwasów wieloprotonowych, zawierające wodoroanion reszty kwasowej (np. NaHSO4, KH2PO4).
Hydroksosole - Sole wodorotlenków wielowodorowych, zawierające anion wodorotlenkowy (np. MgOHCl).
Podwójne - Sole zawierające dwa rodzaje kationów (np. Ag3AsS3) lub dwa rodzaje anionów (np. PbCl2CO3).
Uwodnione (hydraty) - Sole zawierające w swoim składzie tzw. Wodę krystalizacyjną (np. CuSO4 ∴5 H2O, BaCl2 ∴2 H2O)
Metody otrzymywania soli
Reakcja metalu z niemetalem (metal + niemetal → sól):
Powstawanie soli kwasów beztlenowych, np.:
Fe + S → FeS
Reakcja metali z kwasami:
• metale aktywne, np.:
(metal + kwas → sól + wodór)
Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2↑
• metale szlachetne, np.:
(metal + kwas → sól + tlenek niemetalu + woda)
Cu + 4 HNO3(stęż.) → Cu(NO3)2 + 2 NO2↑ + 2 H2O
Reakcja tlenków zasadowych z kwasami (tlenek zasadowy + kwas → sól + woda):
Powstała sól powinna być rozpuszczalna w wodzie, np.:
CaO + 2 HCl → CaCl2 + H2O
Reakcja tlenków kwasowych z zasadami(wodorotlenek + tlenek kwasowy → sól + woda):
Powstawanie soli kwasów tlenowych, np.:
2 NaOH + SO3 → Na2SO4 + H2O
Reakcja tlenków zasadowych z kwasowymi (tlenek zasadowy + tlenek kwasowy → sól):
Powstawanie kwasów tlenowych, np.:
Na2O + SO3 → Na2SO4
Reakcja zobojętniania (wodorotlenek + kwas → sól + woda):
• powstawanie soli, np.:
NaOH + HCl → NaCl + H2O
• powstawanie wodorosoli, np.:
NaOH + H3PO4 → NaH2PO4 + H2O
• powstawanie hydroksosoli, np.:
Al.(OH)3 + HCl → Al(OH) 2Cl + H2O
Wymiana pojedyncza - reakcja metali z solami (metal1 + sól1 → sól2 + kwas2):
Stosowana w elektrochemii, np. w ogniwie Daniella; np.:
Zn + Cu SO4 → Cu + ZnSO4
Wymiana podwójna - reakcja soli z kwasami (sól1 + kwas1 → sól2 + kwas2):
Jeden z produktów musi być:
• słabo rozpuszczalny w wodzie, np.:
BaCl2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2 HCl
• lotny, np.:
Na2S + 2 HCl → 2 NaCl + H2S↑
• słabo zdysocjowany, np.:
Na2SO3 + 2 HCl → 2 NaCl + H2SO3
Wymiana podwójna - reakcja soli z zasadami (zasada1 + sól1 → wodorotlenek2 + sól2):
Jeden z produktów musi być:
• słabo rozpuszczalny w wodzie, np.:
2 NaOH + CuSO4 → Cu(OH) 2↓ + Na2SO4
• słabo zdysocjowany, np.:
NaOH + NH4Cl → NH3 ∴H2O + NaCl
Wymiana podwójna - reakcja soli z solami (sól1 + sól2 → sól3↓ + sól4):
Jeden z produktów musi być słabo rozpuszczalny w wodzie, np.:
AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3
Reakcja soli z tlenkami kwasowymi (sól1 + tlenek kwasowy + woda → sól2):
Powstawanie wodorosoli, np.:
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3) 2
Reakcja metali z mocnymi zasadami (metal + wodorotlenek + woda → sól + wodór):
Reakcji ulegają metale elektroujemne, które mogą tworzyć wodorotlenki amfoteryczne, np.:
Zn + 2 NaOH + 2 H2O Na2[Zn(OH) 4] + H2↑
ZWIĄZKI NIEORGANICZNE
TLENKI
WODORKI
WODOROTLENKI
KWASY
SOLE
Wyszukiwarka