НЕМЕТАЛЛЫ

СОЛИ

Соли представляют собой продукты замещения атомов водорода в кислоте на металл или группы ОН- в основании на кислотный остаток.

В зависимости от степени замещения иона водорода в кислотах или ОН- группы в основаниях образующиеся соли классифицируют на кислые (гидросоли) типа NaHSO4, Mg(HCO3)2, средние (полное замещение Н и ОН) типа Fe2(SO4)3, Na2CO3 и основные (гидроксосоли) типа Fe(OH)Cl, (CuOH)2CO3.

Двойные соли состоят из ионов двух разных металлов и кислотного остатка. Диссоциируют они на те ионы, из которых они состоят:

KAl(SO4)2 ↔ K+ + Al3+ + 2SO42- (NH4)2Fe(SO4)2 ↔ 2NH4+ + Fe2+ + 2SO42-

В состав комплексных солей входят сложные (комплексные) ионы, которые и отщепляются при диссоциации:

K4[Fe(CN)6]↔4K+ + [Fe(CN)6]4- [Ag(NH3)2]Cl↔[Ag(NH3)2]+ +Cl-

Комплексные ионы в очень малой степени подвергаются дальнейшей диссоциации:

[Fe(CN)6]4-↔Fe2+ + 6CN- [Ag(NH3)2]+ ↔ Ag+ + 2NH3

Таким образом, комплексные соли при диссоциации сначала отщепляют комплексные ионы, которые затем подвергаются вторичной диссоциации как слабые электролиты.

Название солей.Названия солей по международной номенклатуре состоят из двух слов: названия аниона в именительном падеже и катиона – в родительном падеже. Если один и тот же металл проявляет различную степень окисления, то её указывают в скобках римской цифрой, например: Fe2(SO4)3 сульфат железа (III), FeSO4 – сульфат железа (II).

Названия кислых солей образуют добавлением к аниону приставки гидро-: например, NaHSO4 – гидросульфат натрия, KH2PO4 – дигидрофосфат калия.

Названия основных солей образуют, добавляя к наименованию аниона соответствующей средней соли приставки гидроксо-: Al(OH)SO4 – гидроксосульфат алюминия , Al(OH)2Cl – дигидроксохлорид алюминия.

Получение. Соли получают при химическом взаимодействии соединений различных классов и простых веществ.

1. Реакция нейтрализации:

KOH + HNO3 = KNO3 + H2O

OH- + H+ = H2O

2. Взаимодействие кислот с основными оксидами:

H2SO4 + CuO = CuSO4 + H2O

2H+ + CuO = Cu2+ + H2O

3. Взаимодействие кислот с солями:

H2S + CuCl2 = CuS↓ + 2HCl

H2S + Cu2+ = CuS↓ + 2H+

4. Взаимодействие двух различных солей:

Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2NaCl

SO42- + Ba2+ = BaSO4

5. Взаимодействие оснований с кислотными оксидами:

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O

Ca2+ + 2OH- + CO2 = CaCO3↓ + H2O

6. Взаимодействие щелочей с солями:

3KOH + FeCl3 = 3KCl + Fe(OH)3

3OH- + Fe3+ = Fe(OH)3

7. Взаимодействие основных оксидов с кислотными:

CaO + SiO2 = CaSiO3

8. Взаимодействие металлов с неметаллами:

2K + Cl2 = 2KCl

9. Взаимодействие металлов с кислотами:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2

10. Взаимодействие металлов с солями:

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu

Свойства.Соли являются, за редким исключением, твёрдыми кристаллическими веществами. Химические свойства солей обусловливаются их отношением к металлам, щелочам, кислотам и солям.

1. В ряду стандартных электродных потенциалов каждый предыдущий металл вытесняет последующие из растворов их солей:

Zn + Hg(NO3)2 = Zn(NO3)2 + Hg

Zn + Hg2+ = Zn2+ + Hg

2. Соли взаимодействуют со щелочами:

CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 ↓+ Na2SO4

Cu2+ + 2OH- = Cu(OH)2

3. Соли взаимодействуют с кислотами:

CuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4

Cu2+ + H2S = CuS↓+ 2H+

4. Многие соли взаимодействуют между собой:

CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 ↓+ 2NaCl

Ca2+ + CO32- = CaCO3

Реакции протекают до конца лишь в том случае, если один из образующихся продуктов уходит из сферы реакции, т.е. выпадает в виде осадка, уходит в виде газа или представляет собой малодиссоциированное соединение.

Элементы с неметаллическими свойствами занимают правый верхний угол Периодической системы. Общая электронная конфигурация их атомов – ns2np1-5, где n – номер периода; отсюда вытекает разнообразие степеней окисления неметаллов в их соединениях.

Характерным свойством неметаллов является большее (по сравнению с металлами) число электронов на внешней электронной оболочке их атомов, а следовательно, большая способность к присоединению электронов (окислительная способность), передаваемая высокими значениями их электроотрицательности.

В свободном виде встречаются газообразные (F2,O2, N2,Cl2) и твёрдые неметаллические простые вещества (B, C, Si, P, S, I2 и др.), при комнатной температуре известен лишь один жидкий неметалл - Br2.

Взаимодействуя с металлом, типичные неметаллы образуют соединения с ионной связью, например, NaCl, CaO, K2S. В определённых условиях неметаллы реагируют между собой, образуя соединения с ковалентной связью – как полярные, так и неполярные, например, H2O, HCl, NH3 характеризуют первый тип связей, а CO2, CH4, C6H6 – второй.

Загрузка...

Инертные газы, кислород и азот содержатся в воздухе и их в промышленном масштабе получают сжижением и перегонкой воздуха при очень низких температурах. В земной коре в самородном состоянии встречаются также углерод и сера. Остальные неметаллы можно получить только из сложных соединений.

Если неметалл в соединении находится в отрицательной степени окисления, то получить его в виде простого вещества можно действием окислителя:

4N-3H3 + 3O2 = 2N +6H2O

2H2S-2 + O2 = 2S0 + 2H2O

2KI-1 + 2FeCl3 = I + 2KCl + 2FeCl2

16HCl-1 + 2KMnO4 = 5Cl + 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O

2KBr-1 + MnO2 + 2H2SO4 = Br + MnSO4 + K2SO4 + 2H2O

Если в соединении неметалл находится в положительной степени окисления, то получить его в виде простого вещества можно действием восстановителя:

Si+4O2 + 2Mg = Si0 + 2MgO

Na2S+4O3 + 2H2S-2 + H2SO4 = 3S0↓ + Na2SO4 + 3H2O

2KCl+5O3 + I2 = Cl + 2KJO3

Восстановление и окисление можно проводить, пропуская электрический ток через раствор или расплав:

а) анодное окисление:

А(+): 2H2O – 4e = O2↑ + 4H+ (раствор)

2Cl- - 2e = Cl2↑ (раствор или расплав)

2F- - 2e = F2↑ (расплав)

б) катодное восстановление:

К(-): 2H2O + 2e = H2↑ + 2OH-

Некоторые неметаллы могут быть получены за счёт термического разложения сложных веществ:

C12H22O11(сахар) = 12C + 11H2O

2KClO3 3O2↑ + 2KCl

NH4NO2 = N2↑ + 2H2O

Поскольку неметаллы обладают высокой электроотрицательностью, их простые вещества могут выступать окислителями.

При этом восстановителями могут быть:

а) металлы

O + Mg = MgO-2 (оксид магния)

N + 6Li = 2Li3N-3 (нитрид лития)

S0 + Zn = ZnS2- (сульфид цинка)

б) менее активные неметаллы

O + C = CO

O + P = P2O

O + S = SO

в) сложные вещества

3O + C H5OH = 2C+4O + 3H2O

Br + 2Ni(OH)2 + 2KOH = 2KBr-1 + Ni2O3 + 3H2O

Степень окисления, в которую при этом переходит неметалл-окислитель, легко определить по правилу n-8, где n – номер группы.

Неметаллы бывают восстановителями только в реакциях с более активными неметаллами:

3H + N2 ↔ 2NH3 S0 + 3F2 = S+6F6,

а также с сильными окислителями:

6P0 + 5KClO3(при ударе) = 3P O5 + 5KCl

S0 +2KNO3 2KNO2 + S+4O2

Углерод при высоких температурах способен восстанавливать даже некоторые оксиды металлов, например, железную руду:

3C0 + Fe2O3 = 3C+2O↑ + 2Fe

Данная реакция возможна за счёт образования газообразного продукта СО.

При взаимодействии с водой ряда наиболее активных неметаллов происходит их диспропорционирование:

Cl + H2O↔ HCl-1 + HOCl+1

3I + 3H2O ↔ 5HI-1 + HI+5O3

Однако эти реакции идут в незначительной степени и сильно смещены влево.

Так как в реакциях образуются кислоты, то можно добиться смещение равновесия введением щёлочи:

Cl + 2NaOH = NaCl- + NaOCl+1 + H2O

При нагревании раствора галогены устойчивее в более высоких степенях окисления:

3 Cl + 6KOH(раствор) 5KCl- + 3H2O + KCl+5O3(бертолетова соль)

По аналогичной схеме (с диспропорционированием) при нагревании в щелочах растворяются и некоторые менее активные металлы:

3S0 + 6NaOH = 2Na2S-2 + Na2S+4O3 + 3H2O

2P0 + 2NaOH + H2O = P-3H3 + Na2[P+3O3H]

Неметаллы с минимальной электроотрицательностью растворяются в щелочах с выделением водорода:

Si0 + 2 NaOH + 2H O = Na2[H2Si+4O4] + 2Н

Углерод реагирует с водяным паром только выше 900°С:

C0 + H O = C+2O + H

Во фторе вода горит с выделением кислорода:

2F +2H2O-2 = 4HF-1 + O

Из-за высокой прочности молекул водорода при комнатной температуре с ним реагирует только фтор (сo взрывом):

H2 + F2 = 2HF

При нагревании взрывают также смеси водорода с хлором и кислородом:

2H2 + O2 = 2H2O (гремучая смесь)

Активно идёт взаимодействие с бромом. В остальных случаях реакция идёт с трудом или вообще не идёт, поэтому соединения с водородом получают косвенным путём:

Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4

Все соединения неметаллов с водородом состоят из молекул. Простейшие молекулы содержат один центральный атом и число атомов водорода, определяемое правилом 8-n(n –номер группы Периодической системы):

HCl, H2S, PH3.

Связь водорода с центральным атомом ковалентная полярная, общая электронная пара смещена к более электроотрицательному атому: H : F.

Обычно водород слабее удерживает свой электрон и приобретает положительный заряд. Часть водородных соединений при растворении в воде даёт кислоты. В подгруппе сверху вниз сила кислот увеличивается: из галогеноводородных кислот слабее всех плавиковая, сильнее всех – иодоводородная. Причина заключается в увеличении длины и снижении прочности связи Н-Э.

При взаимодействии кислотных водородных соединений со щелочами образуются соли:

H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O

Действием сильной или нелетучей кислоты на такую соль можно получить водородное соединение:

ZnS + 2HCl = ZnCl2 + H2S↑

KCl(сухой) + H3PO4 KH2PO4 + HCl↑

Из водородных соединений основную природу имеет только аммиак. В его растворе устанавливаются равновесия:

NH3 + H2O ↔ NH3∙H2O ↔ NH + OH

При взаимодействии аммиака с кислотами образуются соли, содержащие ион аммония NH :

NH3 + HCl(раствор) = NH4Cl

Аммиак – слабое основание, поэтому он может вытесняться из своих солей более сильными основаниями:

2NH4Cl + Ca(OH)2 2NH3↑ + CaCl2 + 2H2O

Соли аммония разлагаются при нагревании:

а) по обменному механизму: NH4Cl → NH3 + HCl

б) с редокс-реакцией, если анион может быть окислителем:

(N-3H4)2Cr O7 → N ↑ + Cr O3 + 4H2O

Водородные соединения ряда неметаллов в обычных условиях практически не проявляют ни кислотных, ни основных свойств (фосфин, силаны, углеводороды, бораны).

Все водородные соединения неметаллов, кроме галогеноводородов, сгорают в кислороде:

CH4 +2O2 = CO2 + 2H2O

2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O

Кислород является вторым по электроотрицательности элементом, поэтому в соединениях с его участием все неметаллы, кроме фтора, проявляют положительные степени окисления.

Максимальная степень окисления неметалла равна числу электронов на валентных подуровнях, т.е. номеру группы Периодической системы. Групповую степень окисления не проявляют только F,At и инертные газы.

К кислородным соединениям неметаллов относят оксиды, отвечающие им кислоты (гидроксиды) и соли этих кислот.

Помимо высшей степени окисления n, где n – номер группы; у большинства неметаллов достаточно устойчива в кислородных соединениях степень окисления n-2:

III IV V VI VII VIII
B2O3--H3BO3 CO2-- H2CO3
CO
N2O5-- HNO3
N2O3–HNO2

O3

SiO2—SiO2∙nH2O
SiO
P2O5—H3PO4
P2O3—H3PO3
SO3—H2SO4
SO2—H2SO3
Cl2O7—HClO4
HClO3
As2O5—H3AsO4
As2O3—HAsO2
SeO3—H2SeO4
SeO2—H2SeO3
HBrO4
HBrO3
H2KrO4
TeO3—H6TeO6
TeO2—H2TeO2
I2O7—H5IO6
I2O5—HJO3
XeO3—H4XeO6
XeO4—H2XeO4

Выделены кислоты, устойчивые только в водных растворах.

Оксиды неметаллов могут быть получены:

1) непосредственно взаимодействием неметаллов с кислородом:

S + O2 =SO2 4B + 3O2 = 2B2O3

С кислородом взаимодействуют все неметаллы, кроме благородных газов и галогенов;

2) удалением воды из кислот (поэтому кислотные оксиды называют ангидридами кислот):

3ВО3 В2О3 +3Н2О

3) окислением оксидов в низших степенях окисления:

+2О + О2 = 2С+4О2

2S+4O2 + O2 2S+6O3

4) окислением других сложных веществ при нагревании:

2H2S +3O2 = 3SO2 +2H2O

CH4 + 2O2 = CO2 +2H2O

5) восстановлением оксидов в высших степенях окисления:

C+4O2 + H2 = C+2O + H2O

6) разложением солей при нагревании:

CaCO3 = CaO + CO2↑ и другими способами.

Оксиды неметаллов бывают кислотные и несолеобразующие.

Кислотные оксиды при взаимодействии с водой дают кислоты, а со щелочами – соли. Из двух кислородных кислот одного неметалла сильнее та кислота, в которой он проявляет более высокую степень окисления; например, азотная кислота HNO3 сильнее азотистой HNO2.

Кислотные свойства оксидов увеличиваются по периоду слева направо, а в подгруппе – снизу вверх; например, в рядах B2O3—CO2—N2O5,

SiO2—P2O5—SO3—Cl2O7 и Sb2O5—As2O5—P2O5—N2O5 им отвечают всё более сильные кислоты.

Кислородные кислоты неметаллов получают:

-- при взаимодействии кислотных оксидов с водой:

SO3 + H2O = H2SO4

-- вытеснением более сильными и нелетучими кислотами из солей:

KNO3(конц) + H2SO4(конц) HNO3↑ + KHSO4

Сила и устойчивость кислоты определяется поляризующим действием катиона неметалла. Поляризующее действие заключается в деформации электронной оболочки соседних атомов или ионов. Основной фактор, влияющий нм поляризующее действие – поверхностная плотность заряда:

σe= q/S = q/(4πr2), где S – площадь поверхности, r – радиус.

В кислородных кислотах можно выделить фрагмент

Э - О – Н.

Если катион неметалла обладает высоким поляризующим действием, он оттягивает на себя электроны с кислорода, и прочность связи Н–О снижается и облегчается переход Н+ - ионов в раствор.




Ответить

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Вы можете использовать HTML- теги и атрибуты:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

7 + 1 =