Учебник для 11 класса

ХИМИЯ

§ 17. Классификация веществ

Самая простая классификация заключается в том, что все известные вещества делят на неорганические и органические.

К органическим веществам относят углеводороды и их производные. Все остальные вещества — неорганические.

Классификация неорганических веществ

Неорганические вещества по составу делят на простые и сложные.

Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента и подразделяются на металлы, неметаллы, благородные газы. Сложные вещества состоят из атомов разных элементов, химически связанных друг с другом.

Сложные неорганические вещества по составу и свойствам распределяют по следующим важнейшим классам: оксиды, основания, кислоты, амфотерные гидроксиды, соли.

Оксиды — это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых — кислород в степени окисления —2.

Общая формула оксидов: Э_mО_n, где m — число атомов элемента Э, а n — число атомов кислорода. Оксиды классифицируют на солеобразующие и несолеобразующие. Солеобразующие делятся на основные, амфотерные, кислотные, которым соответствуют основания, амфотерные гидроксиды, кислородсодержащие кислоты соответственно.

Примеры формул оксидов: Na₂O, Аl₂O₃, СO₂.

Основания — это сложные вещества, состоящие из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп (—ОН).

Общая формула оснований: , где у — число гидроксогрупп, равное степени окисления металла (как правило, +1 и +2). Основания делят на растворимые (щелочи) и нерастворимые (см. также в § 21).

Примеры формул оснований:

NaOH, Ва(ОН)₂, Mg(OH)₂.

Кислоты — это сложные вещества, состоящие из атомов водорода, способных замещаться на атомы металла, и кислотных остатков.

Общая формула кислот: Н_xАс, где Ас — кислотный остаток (от англ. acid — кислота), х — число атомов водорода, равное заряду иона кислотного остатка (см. также §20).

Примеры формул кислот:

НСl, H₂SO₄, Н₃РO₄.

Амфотерные гидроксиды — это сложные вещества, которые проявляют и свойства кислот, и свойства оснований. Поэтому формулы амфотерных гидроксидов можно записывать и в форме кислот, и в форме оснований (см. также § 22).

Например:

Соли — это сложные вещества, состоящие из катионов металла (иона аммония) и анионов кислотных остатков.

Такое определение относится к средним солям.

Средние соли — это продукты полного замещения атомов водорода в молекуле кислоты атомами металла (иона аммония) или полного замещения гидроксогрупп в молекуле основания кислотными остатками.

Например:

Кислые соли — это продукты неполного замещения атомов водорода в молекулах многоосновных кислот атомами металла (иона аммония).

Например:

Основные соли — это продукты неполного замещения гидроксогрупп в многокислотных основаниях кислотными остатками.

Например:

Помимо средних, кислых, основных солей, вы встречались с солями более сложного строения — комплексными:

В переводе с латинского complexus означает «сочетание». И действительно, очень многие комплексные соединения получают из двух или трех веществ, например:

Малорастворимый гидроксид алюминия под воздействием гидроксид-ионов ОН^- переходит в раствор в виде иона [Аl(ОН)₄]^-:

Комплексные соединения — весьма многочисленная группа веществ. Для объяснения их строения и свойств в 1863 г. швейцарский химик А. Вернер разработал координационную теорию, в основу которой легли представления о пространственном строении веществ (стереохимия) и теория электролитической диссоциации.

Согласно этой теории, комплексные, или, как их еще называют, координационные, соединения построены так: в центре находится атом или ион (он называется комплексообразователем), а вокруг него — атомы, молекулы или ионы, образовавшие с ним в основном ковалентные связи по донорно-акцепторному механизму. Они называются лигандами. Ими могут быть анионы кислот, некоторые молекулы небольшого размера (Н₂O, NH₃, СО), имеющие атомы с неподеленными электронными парами.

Общее число лигандов, непосредственно связанных с центральным атомом, называется координационным числом. Известны комплексные соединения с координационными числами от 1 до 12 (чаще встречаются 4 и 6). Лиганды вместе с центральным атомом образуют внутреннюю сферу комплекса. При написании формул внутреннюю сферу заключают в квадратные скобки. Вокруг внутренней сферы образуется еще и внешняя сфера — из ионов, не связанных непосредственно с комплексообразователем. Внутренняя сфера участвует в химических реакциях как один многоатомный ион, внешняя сфера — как обычные ионы.

Например, строение тетрагидроксоцинката натрия:

При изучении химии металлов побочных подгрупп вы встретитесь с примерами других комплексных соединений:

[Cu(NH₃)₂](OH) гидроксид диамминмеди (I),
[Cu(NH₃)₄](OH)₂ гидроксид тетраамминмеди (И),
[Ag(NH₃)₂]OH гидроксид диамминсеребра,
Na₃[Cr(OH)₆] гексагидроксохромат (III) натрия,
K₃[Fe(CN)₆] гексацианоферрат (III) калия.

Комплексные соединения играют большую роль в жизнедеятельности живых организмов. Почти все ферменты, многие гормоны, хлорофилл зеленых растений и гемоглобин крови животных, многие лекарства и другие биологически активные вещества представляют собой комплексные соединения.

В курсе органической химии вы познакомились с ярко окрашенными комплексными соединениями меди (II) и железа (III) при изучении качественных реакций:

Классификация неорганических веществ представлена на схеме 7.

Схема 7
Классификация неорганических веществ