Хімія. 9 клас. Лашевська

§ 2. Властивості основних класів неорганічних сполук

Мало знати, потрібно застосовувати.

Й. Гете

Під час опрацювання параграфа пригадаємо:

• де оксиди, основи, кислоти, солі трапляються в природі та побуті, для чого їх застосовують;
• які хімічні властивості цих сполук;
• як представники різних класів неорганічних сполук пов’язані між собою.

Оксиди, основи, кислоти, солі - невідокремні складники життя людини, важливі компоненти довкілля. Оксиди за звичайних умов¹ бувають твердими, як-от: кварц SiO₂, корунд Аl₂О₃, гематит Fe₂O₃; рідкими, наприклад: вода Н₂О, манган(VІІ) оксид Мn₂О₇, та газуватими - вуглекислий газ СО₂, сірчистий газ SO₂. Оксиди входять до складу мінералів і руд.

¹ Звичайними вважатимемо такі умови: температура 20-25 °С, тиск близько 1 атм.

Оксиди широко застосовують у промисловості й повсякденному житті (наведіть кілька прикладів, за потреби використайте рисунок 2.1).

Рис. 2.1. Застосування оксидів. 1. Пісок SiO₂ - матеріал, незамінний у традиційному й сучасному будівництві. 2. У сучасній косметології як абразивний матеріал використовують мікроскопічні кристали алюміній оксиду (корунду) Аl₂О₃. 3. Вода, газована карбон(ІV) оксидом СО₂, - прохолоджувальний напій. 4. Гематит Fe₂O₃ - поширений мінерал Феруму, одна з найважливіших залізних руд

Цікаво і пізнавально

Першим створив газовану воду англійський хімік Джозеф Прістлі в 1767 р. після експериментів з газом, що виділяється під час бродіння сусла в чанах броварні. Пізніше швед Тоберн Бергман у 1770 р. сконструював апарат для насичування води вуглекислим газом.

Однак багато які з оксидів шкідливі для здоров’я людини та довкілля. Щоб ефективно й безпечно використовувати ці речовини, дуже важливо знати їхні властивості та фізіологічну дію.

Основи в нашому житті - це засоби для прочищення каналізаційних труб і видалення жирових забруднень (містять натрій гідроксид), елементи живлення (містять гідроксиди Натрію, Калію, Літію), складники будівельних розчинів (кальцій гідроксид або гашене вапно) тощо (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Застосування основ. 1. Кальцій гідроксид Са(ОН)₂ - складник будівельних і штукатурних розчинів. 2. Купрум(ІІ) гідроксид Сu(ОН)₂ - важливий компонент засобу захисту рослин від шкідливих мікроскопічних грибів і бактерій

Неорганічні кислоти також поширені в нашому житті. Так, шлунковий сік містить хлоридну кислоту НСl. Сульфатна кислота H₂SO₄ - складник автомобільного акумулятора. Карбонатна Н₂СО₃ та ортофосфатна H₃РО₄ кислоти - компоненти солодких газованих напоїв. Лікувальна вода «Нафтуся» має специфічний запах сірководню - адже до її складу входять не лише карбонатна Н₂СО₃ і силікатна H₂SiO₃ кислоти, а й сульфідна кислота H₂S (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Легендарна вода «Нафтуся» завдяки унікальному хімічному складу здатна творити справжні дива

Цікаво і пізнавально

Теодор Торосевич (1789-1876) - львівський фармацевт і бальнеохімік вірменського походження (рис. 2.4). Дослідив і описав склад лікувальних вод майже всіх водолікарень Галичини. У 1828 р. за власною ініціативою зробив аналіз сухого залишку солоної води, джерела якої знаходилися поблизу поселення Стара Сіль, що на Самбірщині. Це дало змогу щорічно добувати до 17 тис. фунтів чистої магнезії (магній сульфату), яка коштувала в ті часи 90 злотих за центнер.

Рис. 2.4. Теодор Торосевич, «хрещений батько» лікувальної води «Нафтуся»

Солі вам теж добре відомі (рис. 2.5): кухонна сіль (натрій хлорид NaCl), питна сода (натрій гідрогенкарбонат NaHCO₃), кальцинована сода (натрій карбонат Na₂CO₃), крейда (кальцій карбонат СаСО₃), гірка сіль (магній сульфат MgSO₄).

Рис. 2.5. 1. Натрій хлорид. 2. Натрій гідрогенкарбонат. 3. Натрій карбонат. 4. Крейда. 5. Магній сульфат

Хімічні властивості оксидів, основ, кислот, солей ви легко пригадаєте, якщо проаналізуєте схеми генетичних зв’язків між ними. Пригадайте: генетичний (від гр. γένεδις) - той, що вказує на походження, виникнення, процес утворення. Цей зв’язок полягає в тому, що з речовин одного класу неорганічних сполук можна одержати речовини - представники інших класів. Отже, генетичні зв’язки - це зв’язки між різними класами сполук, які ґрунтуються на їхніх взаємоперетвореннях. Генетичний ряд утворений простою речовиною та сполуками одного хімічного елемента. Вони мають єдине походження - генезис - і пов’язані взаємоперетвореннями.

• Завдання. З наведеного переліку виберіть формули речовин, які належать до генетичного ряду Сульфуру: Na, Н₂О, Na₂SO₃, АІСІ₃, S, H₂SO₃, Na₃PO₄, N₂, KOH, SO₂, Mg.

Для металічних елементів виокремлюють кілька різновидів генетичних рядів.

1. Генетичний ряд, складником якого є луг. Цей ряд у загальному вигляді можна представити такими перетвореннями:

Наприклад, генетичний ряд Літію: Li → Li₂O → LiOH → LiCl.

Генетичному ряду, складником якого є малорозчинна або нерозчинна основа, відповідає ланцюжок перетворень:

Зокрема, генетичний ряд Феруму такий:

Fe → FeO → FeCl₂ → Fe(OH)₂ → FeSO₄ → Fe

• Завдання. Складіть генетичний ряд Барію.

Для неметалічних елементів також можна виокремити два різновиди генетичних рядів. Генетичний ряд, ланкою якого є розчинна оксигеновмісна кислота. Ланцюжок перетворень такий:

Наприклад: Р → Р₂О₅ → Н₃РО₄ → Li₃PO₄.

Генетичний ряд, ланкою якого є нерозчинна оксигеновмісна кислота. Ланцюжок перетворень такий:

Наприклад: Si → SiO₂ → Na₂SiO₃ → H₂SiO₃ → SiO₂.

Отже, є два види генетичних рядів: ряди одного виду починаються металом, ряди другого - неметалом.

Наприклад, кальцій ортофосфат можна одержати за допомогою послідовних перетворень з неметалу фосфору та з металу кальцію:

До того ж низка металічних елементів утворює не лише основні, а й амфотерні оксиди й гідроксиди. Різноманітні генетичні зв’язки між основними класами неорганічних сполук описує схема на рисунку 2.6.

Рис. 2.6. Генетичні зв’язки між основними класами неорганічних речовин

ПРО ГОЛОВНЕ

• Оксиди, основи, кислоти, солі - невідокремні складники життя людини, важливі компоненти довкілля.

• Між класами неорганічних сполук існують зв’язки, які називають генетичними.

• Генетичні зв’язки - це зв’язки між різними класами сполук, які ґрунтуються на їхніх взаємоперетвореннях.

• Генетичний ряд утворений простою речовиною та сполуками одного хімічного елемента. Вони мають єдине походження - генезис - і пов’язані взаємоперетвореннями.

• Є два види генетичних рядів: ряди одного виду починаються металом, ряди другого - неметалом.

Перевірте себе

1. Що означає термін «генетичний»? 2. Що таке генетичний зв’язок між класами неорганічних сполук? 3. Які ознаки характеризують генетичний ряд? 4. Які є два основні види генетичних рядів?

Застосуйте свої знання й уміння

5. З наведеного переліку виберіть формули речовин, які належать до генетичного ряду магнію: Na, Н₂О, MgSO₄, MgCl₂, S, H₂SO₃, K₃PO₄, O₂, Mg(OH)₂, SO₃, Mg, MgO.

6. Доберіть приклади до схем перетворень:

• а) метал + неметал → сіль;
• б) основний оксид + кислотний оксид → сіль;
• в) основа + кислота → сіль + вода;
• г) сіль + кислота → сіль + кислота;
• д) метал + кисень → основний оксид;
• е) неметал + кисень → кислотний оксид;
• ж) основний оксид + вода → луг;
• з) кислотний оксид + вода → кислота;
• и) кислотний оксид + луг → сіль + вода;
• і) основний оксид + кислота → сіль + вода.

7. Складіть хімічні рівняння, які відповідають генетичним рядам Літію, Купруму, Силіцію (вони наведені в тексті параграфа) та Сульфуру, Феруму, Алюмінію (їх наведено далі):

8. Проаналізуйте хімічні формули речовин з наведених далі рядків, назвіть речовини і класифікуйте їх:

• а) CaSO₃, BaO, H₂SO₄, Fe(OH)₃, Ba, SO₃, BaCl₂, Ba(OH)₂, HBr;
• б) S, HNO₃, ZnCl₂, SO₂, Cu(OH)₂, Na₂SO₃, H₂O, H₂SO₃, LiOH, CaO, HCl;
• в) CuO, H₃PO₄, C, H₂CO₃, CO₂, Ca(OH)₂, K₂CO₃, CuSO₄, Fe(OH)₂, N₂, HI;
• г) SiO₂, K₂O, Mg(OH)₂, Si, NaOH, H₂SiO₃, Na, AgCl, K₂SiO₃, HF, Al₂O₃.

9. Виберіть з усіх рядків (див. завдання 8) формули двоосновних кислот.

10. Виберіть з кожного рядка (див. завдання 8) формулу основного оксиду. Визначте, з якими речовинами, формули яких наведено в рядку, реагуватиме цей оксид. Складіть відповідні хімічні рівняння. Назвіть реагенти і продукти реакцій, класифікуйте хімічні реакції.

11. Виберіть з кожного рядка (див. завдання 8) формулу нерозчинної основи. Визначте, з якими речовинами, формули яких наведено в рядку, реагуватиме ця сполука. Складіть відповідні хімічні рівняння. Назвіть реагенти і продукти реакцій, класифікуйте хімічні реакції.

12. Виберіть з кожного рядка (див. завдання 8) формули оксигеновмісних кислот. Визначте, з якими речовинами, формули яких наведено в рядку, реагуватимуть ці сполуки. Складіть відповідні хімічні рівняння. Назвіть реагенти і продукти реакцій, класифікуйте хімічні реакції.

13. Виберіть з кожного рядка (див. завдання 8) формулу безоксигенової кислоти. Визначте, з якими речовинами, формули яких наведено в рядку, реагуватиме ця сполука. Складіть відповідні хімічні рівняння. Назвіть реагенти і продукти реакцій, класифікуйте хімічні реакції.

14. Виберіть з кожного рядка (див. завдання 8) формулу розчинної основи. Визначте, з якими речовинами, формули яких наведено в рядку, реагуватиме ця сполука. Складіть відповідні хімічні рівняння. Назвіть реагенти і продукти реакцій, класифікуйте хімічні реакції.

15. Складіть рівняння хімічних реакцій, які відображають генетичні зв’язки всередині генетичних рядів Барію і Сульфуру та між представниками цих рядів.