СТРОЕНИЕ АТОМА
КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Сложные неорганические вещества подразделяются на четыре важнейших класса: оксиды, кислоты, основания, соли.
Оксиды – это сложные вещества, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород в степени окисления -2.
Оксиды разделяются на несолеобразующие (N2O, NO, SiO) и солеобразующие. Солеобразующие оксиды по химическим свойствам делятся на основные (Na2O, CaO, CuO, MgO, BaO, FeO), кислотные (CO2, N2O5, SO3, SO2, N2O3, SnO2, P2O5, CrO3, Mn2O7) и амфотерные (ZnO, BeO, Al2O3, Cr2O3, PbO, SnO).
Характер оксида определяется природой элемента (металл или неметалл): неметаллы образуют кислотные оксиды, металлы же образуют основные, кислотные и амфотерные оксиды.
Характер оксида определяется также местом элемента в периодической системе. Проследим за изменением характера высших оксидов элементов III периода периодической системы Д.И.Менделеева:
Na2O, MgO Al2O3 SiO2, P2O5, SO3, Cl2O7
основные амфотерный кислотные
Металлы натрий и магний образуют основные оксиды, неметаллы кремний, фосфор, сера, хлор – кислотные. Алюминий стоит в периоде между металлом магнием и неметаллом кремнием, а поэтому должен иметь двойственные (амфотерные) свойства.
Тип оксида определяется также степенью окисления металла. Переменновалентные металлы образуют различные по характеру оксиды. В низшей степени окисления оксидыимеютосновной характер, в высшей - кислотный, в промежуточной – амфотерный. Например:
| Основные оксиды | Амфотерные оксиды | Кислотные оксиды |
| Cr+2O | Cr2 +3O3 | Cr+6O3 |
| Mn+2O, Mn2 +3O3 | Mn+4O2 | Mn+6O3, Mn2 +7O7 |
| V+2O, V2 +3O3 | V+4O2 | V2 +5O5 |
Оксиды взаимодействуют:
| Основные оксиды | Кислотные оксиды |
| 1. Взаимодействие с водой | |
| Образуется основание Na2O + H2O = 2NaOH | Образуется кислота P2O5 + 3H2O = 2H3PO4 |
| 2. Взаимодействие с кислотой или основанием | |
| При взаимодействии с кислотой образуется соль и вода CаO + 2HCl = CаCl2 + H2O | При взаимодействии с основанием образуется соль и вода CO2 + Ba(OH)2 = BaCO3 + H2O |
| Амфотерные оксиды взаимодействуют | |
| С кислотами как основные PbO + 2HNO3 = Pb(NO3)2 + H2O | С основаниями как кислотные PbO + 2NaOH = Na2PbO2 + H2O |
| 3. При взаимодействии основных и кислотных оксидов образуются соли | |
| Na2O + CO2 = Na2CO3 |
Получаются оксиды взаимодействием простых и сложных веществ с кислородом, а также разложением некоторых кислородсодержащих веществ при нагревании:
2Ca + O2 = 2CaO
2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2;
Cu(OH)2 = CuO + H2O.
Кислоты – сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка (H2SO4, HNO3, HCl).
По составу кислоты разделяются на бескислородные (HCl) и кислородсодержащие (H2CO3).
По числу атомов водорода, способных замещаться на металл, кислоты разделяются на одно- (HNO3), двух- (H2SO4) и трёхосновные (H3PO4)
Кислоты взаимодействуют:
1.С основаниями с образованием соли и воды:
2HNO3 + Ca(OH)2 = Ca(NO3)2 + 2H2O.
Реакция между кислотой и основанием, в результате которой образуется соль и вода, называется реакцией нейтрализации.
2. С основными и амфотерными оксидами с образованием соли и воды:
2HCl + BaO = BaCl2 + H2O;
H2SO4 + ZnO = ZnSO4 + H2O.
3. С солями с образованием новой соли и новой кислоты:
H2SO4 + Ba(NO3)2 = BaSO4 ↓+ 2HNO3.
Одним из способов получения кислот является взаимодействие кислотного оксида с водой:
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4.
Основания – сложные вещества, состоящие из атомов металла, связанных с одной или несколькими гидроксильными группами (NaOH, KOH, Cu(OH)2, Fe(OH)3).
Основания взаимодействуют:
1. С кислотами с образованием соли и воды (реакция нейтрализации):
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + H2O.
2. С кислотными и амфотерными оксидами с образованием соли и воды:
2KOH + CO2 = K2CO3 + H2O;
2NaOH + ZnO = Na2ZnO2 + H2O.
3. С солями с образованием новой соли и нового основания:
2NaOH + CuSO4 = Na2SO4 + Cu(OH)2↓
Основания, которые взаимодействуют с кислотами и щелочами, называют амфотерными. К ним относятся: Zn(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3, Be(OH)2, Sn(OH)2, Pb(OH)2.
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O;
Zn(OH)2 + 2KOH = K2ZnO2 + 2H2O.
Растворимые в воде основания (щелочи) получают взаимодействием щелочных и щелочноземельных металлов или их оксидов с водой:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
BaO + H2O = Ba(OH)2.
Нерастворимые в воде и амфотерные основания получают реакцией обмена:
FeCl3 + 3KOH = Fe(OH)3↓ + 3KCl;
ZnSO4 + 2NaOH = Zn(OH)2↓ + Na2SO4.
Соли – это продукты замещения водорода в кислоте на металл или гидроксильной группы в основании на кислотный остаток. Соли бывают средние, кислые, основные.
Средние соли (K2SO4, Na3PO4, MgCl2) – это продукты полного замещения водорода в кислоте на металл:
2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O.
сульфат калия
Кислые соли (KHSO4, Na2HPO4, NaH2PO4) – это продукты неполного замещения водорода в кислоте на металл:
KOH + H2SO4 = KHSO4 + H2O.
гидросульфат калия
Кислые соли образуют только многоосновные кислоты, например H2S, H2SO4, H3PO4. Одноосновные кислоты, например хлороводородная HCl, азотистая HNO2 кислых солей не образуют.
Для перевода кислой соли в среднюю добавляют избыток щелочи:
KHSO4 + KOH = K2SO4 + H2O
Основные соли (MgOHCl, (CuOH)2CO3, FeOHCl2) – это прдукты неполного замещения гидроксильной группы в основании на кислотный остаток:
Mg(OH)2 + HCl = MgOHCl + H2O.
хлорид гидроксомагния
Основные соли образуют только многокислотные основания, например Mg(OH)2, Fe(OH)3, Cu(OH)2, Zn(OH)2. Щелочи, например NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2 основных солей не образуют.
Для перевода основной соли в среднюю добавляют избыток кислоты:
MgOHCl + HCl → MgCl2 + H2O
хлорид магния
Атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него электронов. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Протон (р) – частица с относительной массой 1,0078 а.е.м. и условным зарядом +1. Число протонов в ядре (Z) равно порядковому номеру элемента в Периодической системе и определяет положительный заряд ядра. Нейтрон (n) – частица с относительной массой 1,0087 а.е.м. и зарядом 0. Число нейтронов в ядре (N) определяется по формуле N = A – Z, где А – атомная масса. Например, ядро атома натрия 
Na содержит 11 р и 12 n.
Атом – электронейтральная частица, т.к. оложительный заряд ядра уравновешивается суммарным отрицательным зарядом электронов, движущихся вокруг ядра. Электрон (е) – элементарная частица с условным зарядом -1. Число электронов в атоме равно заряду ядра и порядковому номеру элемента в Периодической системе. Например, порядковый номер натрия 11. Значит, заряд ядра атома натрия +11. Вокруг ядра размещается 11 электронов с общим отрицательным зарядом –11. Все электроны атома образуют его электронную оболочку, строение которой определяет многие химические свойства элемента.
Электроны характеризуются двойственной природой: они имеют свойства и частицы, и волны. Для движущегося электрона невозможно указать его точное местоположение, можно лишь определить вероятность нахождения электрона в различных частях внутриатомного пространства. Область пространства вокруг ядра атома, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называется атомной орбиталью (АО).