Основные реакции неорганики

Автор текста Анисимова Е.С.

Основные реакции неорганической химии.

Основные реакции неорганической химии протекают между основными группами (классами) неорганических веществ:
между металлами, неметаллами, их оксидами и гидроксидами, а также солями.

Металлы.
К металлам относятся элементы таблицы Менделеева (кроме бериллия – он амфотерен) из 1А и 2А групп (из главных подгрупп).
Точнее, металлами являются простые вещества, образованные атомами элементов 1А и 2А групп.
Кроме них, такие же свойства (свойства металлов) имеют атомы переходных элементов (групп 4-12) при низкой для себя степени окисления (СО):
чаще всего +1, иногда +2.
Примеры:
таллий из 3А группы (СО +1), многие переходные элементы из побочных (В) групп (с 3 по 12) – при низкой СО.
Например, хром со СО +2 ведёт себя как металл.
Главное (химическое) свойство металлов – способность и желание отдавать свои электроны, то есть быть восстановителями.
Чем сильнее металл хочет отдать электроны – тем ниже его электро-отрицательность (ЭО).
Неметаллы.
Среди неметаллов в реакциях чаще всего участвуют элементы 7А группы (галогены, кроме фтора), сера и селен (из 6А группы), азот и фосфор (из 5А группы).
Главное (химическое) свойство неметаллов – способность и желание присоединять к себе чужие электроны, то есть быть окислителями.
Чем сильнее неметалл хочет взять электроны – тем выше его электро-отрицательность (ЭО).
Граница (по длинно-периодному варианту таблицы Менделеева):
Граница между металлами и неметаллами проходит по диагонали от бора до астата:
элементы вдоль диагонали являются полуметаллами (бор, кремний, мышьяк, теллур и астат),
элементы справа от неё – являются неметаллами (азот, фосфор и т.д.), элементы слева от неё являются металлами.
Диагональ справа от диагонали бора (бериллий, алюминий и т.д.) – это не «настоящие» металлы – они имеют амфотерные свойства.
Таблица деления элементов на металлы и неметаллы (не показаны f-элементы):
Благородные газы (8А группа) не дают оксидов и гидроксидов (почти).
Красные элементы (группы 1А с лития, 2А с магния, 3в со скандия и 3А с индия) образуют основные оксиды и гидроксиды.
Синие и фиолетовые (галогены, кроме фтора) образуют кислотные оксиды и гидроксиды.
Атомы остальных элементов могут давать амфотерные оксиды и гидроксиды – при средней СО.
При низкой СО атомы этих элементов дают осОвные оксиды и гидроксиды, а при высокой СО – кислотные.
(См таблицы в отдельном файле.)
Оксиды и гидроксиды.
Соединение металла или неметалла (кроме фтора) с кислородом – это оксид. (Если СО кислорода при этом –2).
Соединение оксида с водой – это гидро-ксид. (Даже если только формальное, а не в качестве продукта реакции оксида и воды)
Оксиды и гидроксиды металлов являются оснОвными. Например, оксид кальция и гидроксид кальция.
Оксиды и гидроксиды неметаллов являются кислотными. Например, оксид серы (VI) и серная кислота.
Основный гидроксид состоит из атомов металла и из ОН групп (оксо-групп). Например, Са(ОН)2 или КОН.
Кислотный гидроксид состоит из атомов водорода и (кислотного остатка). Например, Н2(SO4) или Н(NO3).
Кроме неметаллов, кислотные оксиды и гидроксиды могут содержать в себе атомы переходных элементов, когда эти атомы имеют высокую степень окисления. (Например, хром с СО +6).
(Таблица)
Амфотерность
Когда атомы переходных элементов имеют среднюю степень окисления (например, хром со СО +3), они образуют оксиды и гидроксиды, которые ведут себя:
- как кислотные соединения с основными оксидами и гидроксидами
- и как оснОвные соединения – с кислотными оксидами и гидроксидами. –
Такие двойственные вещества называют амфотерными.
(Амфотерные оксиды не реагируют с водой, а их гидроксиды получают в других реакциях.)
Кроме переходных элементов, амфотерные оксиды и гидроксиды образуются металлами главных подгрупп:
бериллий из 2А группы, бор, алюминий и галлий из 3а группы, германий и ниже по 4А группе и т.д.
Кислоты
Кроме кислотных гидроксидов, к кислотам относятся некоторые бескислородные соединения:
обычно это соединения водорода и элемента 7А группы (галогена) или 6А группы (халькогена).
Эти вещества тоже дают кислую реакцию в растворах.
Примеры бескислородных кислот: HI, HBr, HCl, HF, НTe, H2Se, H2S, H2O. (Хотя вода конечно слабая кислота, «неклассическая).
Во всех кислотах («классического» типа, без экзотики) есть атом или атомы Н – их пишут в начале формулы.
Все остальные атомы кислоты (все после водорода) называют кислотным остатком.
Реакция, среда
Кислоты имеют так называемую кислую реакцию,
а растворы оснований (если они растворимы, то есть являются щелочами) имеют реакцию щелочную.
При реакции между «правильными» количествами кислоты и щелочи реакция раствора становится не кислой и не щелочной – её называют нейтральной.
Поэтому реакцию между кислотой и щелочью называют реакцией нейтрализации.
При реакции между кислотой и основанием металл основания соединяется с кислотным остатком кислоты,
образуя вещество, называемое солью. (Не путать с пищевой солью – здесь речь о химической соли.)
Остальные атомы кислоты и основания дают воду (Н кислоты и ОН основания).
Кислота может реагировать не только со щелочами, но и с нерастворимыми в воде основаниями, растворяя их.
При этом нерастворимое основание вступает в реакцию в виде твёрдого вещества – например, порошка.
Соли из…
Кроме гидроксидов, соль может образоваться из оксидов –
в этом случае в реакцию вступают не кислотный гидроксид и основный гидроксид,
а кислотный оксид и основный оксид. (Вода в таких реакциях не образуется – не из чего).
Так же могут реагировать «противоположные») оксиды и гидроксиды:
кислотный оксид с основным гидроксидом или основный оксид и кислотный гидроксид.
(Эти реакции тоже дают соль и воду.)
Металлы для солей…
Превратить кислоту в соль может не только основный оксид или гидроксид,
но и чистый металл этого оксида или гидроксида –
просто «вытеснив» водород и кислоты и заменив его собой
(соединяясь с кислотным остатком вместо вытесненного водорода);
но только при условии, что этот металл – неблагородный:
то есть не серебро, не злато (не золото), не платина и даже не медь и не ртуть.
Говоря по-научному – при условии, что металл, находится слева от водорода в ряду напряжений металлов (РНМ),
так как слева в нём находятся металлы, которые активнее водорода.
Взаимодействие кислотного и оснОвного.
Итак:
Кислотные и оснОвные соединения (оксиды и гидроксиды) реагируют между собой:
кислотные с основными.
(Поэтому их удобно считать противоположными началами, противоположностями).
То есть – кислотный оксид реагирует с основным оксидом или с основным гидроксидом (основанием).
Кислотный гидроксид тоже реагирует с основным оксидом или с основным гидроксидом (основанием).
Основный оксид реагирует с кислотным оксидом или кислотным гидроксидом (кислотой).
Основный гидроксид тоже реагирует с кислотным оксидом или кислотным гидроксидом (кислотой).
Во всех этих реакциях между «противоположными началами» образуется соль:
соединение, состоящее из:
из металла (входившего в состав основного оксида или гидроксида)
и из кислотного остатка
(входившего в состав кислотного гидроксида
или содержащего атом неметалла, входившего в состав кислотного оксида).
Реакция между кислотой и основанием называется реакцией нейтрализации,
так как в результате неё получается нейтральная среда,
а до реакции в растворе кислоты была кислая среда, а в растворе основания
(если оно растворимо, то есть если оно является щелочью) была щелочная среда.
Соли
Итак, соль (в химии) – это соединение атома металла и кислотного остатка.
Соль с солью:
Соль может обменяться (в растворе) с другой солью: поменять металл или кислотный остаткок.
(Отдать свой металл и получить металл другой соли или отдать свой кислотный остаток и получить новый.)
Такие реакции относятся к реакциям ионного обмена,
потому что при них происходит обмен ионами (ионом металла и ионом кислотного остатка в данном случае).
Реакция считается идущей, если:
в результате неё образуется газ или нерастворимая соль,
так как в этом случае они «уходят из реакции».
В реакции ионного обмена вступают только растворимые вещества,
которые в воде распадаются на ионы (диссоциируют), то есть являются электролитами.
Исключение: кислота может вступать в реакции ионного обмена с нерастворимыми в воде твёрдыми веществами.
Соль с кислотой:
Соль может обменяться с кислотой кислотными остатками – отдать свой остаток и получить новый.
При этом соль превратится в другую соль, а кислота – в другую кислоту.
Соль и щёлочь:
Соль может обменяться с растворимым основанием (щёлочью) металлом – отдать свой металл и получить новый.
При этом соль превратится в другую соль (с другим металлом), а щелочь в другое основание (скорее нераствоимое).

То есть соль может менять свои части на другие части, обмениваясь ими с кислотами, щелочами или солями;
но при условии, что продукт реакции уходит из неё (в виде газа или нерастворимого вещества).
Соль с металлом:
Соль может менять свой металл на другой, вступая в реакцию с металлом
(при условии, что новый металл «сильнее» прежнего: то есть находится слева от него в ряду напряжений металлов).
Реакции между металлами и неметаллами.
Металл и неметалл (не кислород) иногда соединяются, давая вещество, состоящее из металла и неметалла-некислорода –
это тоже соль (в роли кислотного остатка здесь – неметалл).
Если неметаллом является не кислород, а сера или галоген (хлор и т.д.);
Напомню, что соединения металлов с кислородом называют оксидами (если СО –2), а не солями.
Хотя они тоже, как и соли с другими неметаллами, имеют ионное строение и похожие свойства.
Оформим рассказанное в виде общей таблицы:
На пересечениях (строк и столбиков) – продукты реакций.
Чаще всего эти продукты – соли, то есть соединения металла и кислотного остатка;
эти соединения образуются в результате реакций между двумя «противоположностями» -
чем-то кислотным (кислотным оксидом или гидроксидом) и чем-то основным (основным оксидом или гидроксидом).