Карта неорганики: четыре класса, из которых собрана вся таблица реакций.
Простые вещества — металлы и неметаллы. А всё сложное сводится к четырём классам: оксиды, основания, кислоты, соли. Научишься узнавать класс по формуле — и цепочки превращений станут очевидны.
Э + O → оксид. Металл + OH → основание. H + кислотный остаток → кислота. Металл + кислотный остаток → соль.
Al, Be, Zn — «амфотерные» металлы: реагируют и с кислотами, и со щелочами. Все остальные металлы — «обычные», со щелочами не реагируют. К амфотерным по свойствам примыкают и оксиды/гидроксиды хрома(III), железа(III), олова, свинца.
Одному элементу может отвечать несколько простых веществ — аллотропных модификаций. Они различаются числом атомов (O₂ и озон O₃) или строением кристалла (углерод: графит и алмаз; фосфор: белый P₄, красный, чёрный; сера: ромбическая и моноклинная). Свойства при этом сильно различаются — вспомни алмаз и графит.
Оксид — соединение элемента с кислородом (степень окисления O = −2). По химическому поведению делятся так:
Оксиды металлов в низких СО. Реагируют с кислотами. Пример: Na2O, CaO, FeO, MgO.
Реагируют со щелочами, дают кислоты. Пример: CO2, SO3, P2O5, N2O5, CrO3, Mn2O7.
Реагируют и с кислотами, и со щелочами. Пример: Al2O3, ZnO, BeO, Cr2O3, Fe2O3, MnO2.
Их всего несколько, надо запомнить: CO, NO, N2O, SiO. Ни с чем «солеобразного» не реагируют.
Характер оксида металла растёт по СО: +1,+2 → основный, +3,+4 → амфотерный, +5,+6,+7 → кислотный. У хрома видно всё сразу: CrO — основный, Cr2O3 — амфотерный, CrO3 — кислотный. У марганца та же картина: MnO — основный, MnO2 — амфотерный, Mn2O7 — кислотный.
Содержат металл в двух степенях окисления сразу. Классика — железная окалина Fe₃O₄ (это FeO·Fe₂O₃, железо +2 и +3). Ещё пример — сурик Pb₃O₄. В расчётах степень окисления берут как среднее (у Fe в Fe₃O₄ она +8/3).
По степени окисления кислорода различают: оксиды (O-2), пероксиды (O-1: H₂O₂, Na₂O₂, BaO₂), надпероксиды/супероксиды (O−½: KO₂), озониды (O−⅓: KO₃) и фториды кислорода (O+1 в O₂F₂, O+2 в OF₂). Na₂O₂ — это не оксид натрия, а пероксид, и химия у него совсем другая.
Растворимые основания: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH и Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2. Мылкие, едкие.
Cu(OH)2, Fe(OH)2, Mg(OH)2 и др. Разлагаются при нагревании на оксид и воду.
Al(OH)3, Zn(OH)2, Be(OH)2, Cr(OH)3, Fe(OH)3. Реагируют и с кислотой, и со щёлочью.
Щёлочь — это растворимое основание. Список щелочей маленький — выучи его наизусть, всё остальное считается нерастворимым (кроме гидроксида аммония в растворе).
Это стоит выучить как таблицу умножения: формула кислоты, её название, кислотный остаток и название соли. С ними решается половина неорганики.
| Кислота | Название | Осн. | Остаток | Соль |
|---|---|---|---|---|
| HCl | соляная | 1 | Cl- | хлорид |
| HF | плавиковая | 1 | F- | фторид |
| H₂S | сероводородная | 2 | S2- | сульфид |
| HNO₃ | азотная | 1 | NO₃- | нитрат |
| HNO₂ | азотистая | 1 | NO₂- | нитрит |
| H₂SO₄ | серная | 2 | SO₄2- | сульфат |
| H₂SO₃ | сернистая | 2 | SO₃2- | сульфит |
| H₂CO₃ | угольная | 2 | CO₃2- | карбонат |
| H₂SiO₃ | кремниевая | 2 | SiO₃2- | силикат |
| H₃PO₄ | фосфорная | 3 | PO₄3- | фосфат |
| CCH₃COOH | уксусная | 1 | CCH₃COO- | ацетат |
| HMnO₄ | марганцовая | 1 | MnO₄- | перманганат |
Больше кислорода (высшая кислота) → соль на -ат (сульфат из серной). Меньше → на -ит (сульфит из сернистой). Бескислородные кислоты дают соли на -ид (хлорид, сульфид).
Все атомы H заменены на металл. Na₂SO₄, CaCO₃, K₃PO₄.
Заменены не все H — остался «кислый» водород. NaHCO₃, KH₂PO₄ (гидро-).
Осталась группа OH. (CuOH)₂CO₃, MgOHCl (гидроксо-).
Два металла: KAl(SO₄)₂. Комплексные: Na[Al(OH)₄], K₄[Fe(CN)₆].
Их не надо запоминать списком — они получаются сами, когда одного реагента взяли в недостатке.
Избыток кислоты → водород заменяется не весь → кислая соль. Избыток основания → гидроксогруппы замещаются не все → основная соль. Реагенты поровну → средняя соль.
2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O (поровну → средняя соль)
NaOH + H₂SO₄ → NaHSO₄ + H₂O (избыток кислоты → кислая соль)
Кислая соль легко превращается в среднюю, если добавить щёлочь:
NaHSO₄ + NaOH → Na₂SO₄ + H₂O
Cu(OH)₂ + HCl → CuOHCl + H₂O (избыток основания → основная соль)
CuOHCl + HCl → CuCl₂ + H₂O (добавили кислоту → средняя)
Основные соли образуют только многокислотные основания — те, у которых больше одной группы OH: Cu(OH)₂, Fe(OH)₃, Mg(OH)₂. У NaOH основных солей не бывает.
Только многоосно́вные кислоты — с двумя и более атомами водорода: H₂SO₄, H₃PO₄, H₂CO₃, H₂S. У HCl и HNO₃ водород один, замещать «частично» нечего — кислых солей они не образуют никогда.
| Кислота | Средняя соль | Кислые соли |
|---|---|---|
| HCl | NaCl | невозможны |
| H₂CO₃ | Na₂CO₃ карбонат | NaHCO₃ гидрокарбонат |
| H₂SO₄ | Na₂SO₄ сульфат | NaHSO₄ гидросульфат |
| H₃PO₄ | Na₃PO₄ фосфат | Na₂HPO₄ гидрофосфат · NaH₂PO₄ дигидрофосфат |
гидро- = один оставшийся H, дигидро- = два. Гидроксо- = оставшаяся группа OH. Дальше как обычно: NaH₂PO₄ — дигидрофосфат натрия, MgOHCl — гидроксохлорид магния.
Три, по числу замещаемых атомов водорода: NaH₂PO₄ — дигидрофосфат, Na₂HPO₄ — гидрофосфат, Na₃PO₄ — фосфат натрия. Какая получится, решает соотношение кислоты и щёлочи.
Кроме оксидов, есть и другие соединения из двух элементов. Их регулярно подсовывают в заданиях на классификацию — важно не принять их за оксиды или соли.
| Класс | Что это | Примеры | Как назвать |
|---|---|---|---|
| Гидриды | металл + H, где водород имеет с.о. −1 | NaH, CaH₂ | гидрид натрия |
| Пероксиды | есть цепочка O–O, кислород −1 | H₂O₂, Na₂O₂, BaO₂ | пероксид натрия |
| Сульфиды | металл + S | Na₂S, ZnS, FeS | сульфид цинка |
| Нитриды | металл + N | Mg₃N₂, AlN | нитрид магния |
| Карбиды | металл + C | CaC₂, Al₄C₃ | карбид кальция |
| Фосфиды | металл + P | Ca₃P₂, Mg₃P₂ | фосфид кальция |
В оксиде Na₂O кислород имеет −2 и связан только с металлом. В пероксиде Na₂O₂ есть связь O–O, и кислород здесь −1. Разные вещества с разной химией: пероксиды — сильные окислители и реагируют с водой совсем иначе.
Все эти соединения объединяет одно свойство, которое любят спрашивать: они необратимо гидролизуются водой, давая гидроксид и водородное соединение неметалла.
CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂↑ (ацетилен)
Mg₃N₂ + 6H₂O → 3Mg(OH)₂ + 2NH₃↑ (аммиак)
Ca₃P₂ + 6H₂O → 3Ca(OH)₂ + 2PH₃↑ (фосфин)
NaH + H₂O → NaOH + H₂↑
Схема одна: металл забирает OH, неметалл забирает H. Зная её, уравнение пишется без запоминания.
В заданиях вещество часто называют «бытовым» именем: не «карбонат натрия», а «сода». Не узнал название — не решил задание, хотя химию знаешь.
| Тривиальное название | Формула | Систематическое название |
|---|---|---|
| Негашёная известь | CaO | оксид кальция |
| Гашёная известь, пушонка | Ca(OH)₂ | гидроксид кальция |
| Известковая вода | Ca(OH)₂ (раствор) | раствор гидроксида кальция |
| Известняк, мел, мрамор | CaCO₃ | карбонат кальция |
| Питьевая (пищевая) сода | NaHCO₃ | гидрокарбонат натрия |
| Кальцинированная сода | Na₂CO₃ | карбонат натрия |
| Поташ | K₂CO₃ | карбонат калия |
| Едкий натр, каустик | NaOH | гидроксид натрия |
| Едкое кали | KOH | гидроксид калия |
| Поваренная соль | NaCl | хлорид натрия |
| Селитры | NaNO₃, KNO₃, NH₄NO₃ | нитраты |
| Купорос медный | CuSO₄·5H₂O | сульфат меди(II) пятиводный |
| Купорос железный | FeSO₄·7H₂O | сульфат железа(II) семиводный |
| Гипс | CaSO₄·2H₂O | сульфат кальция двухводный |
| Глауберова соль | Na₂SO₄·10H₂O | сульфат натрия десятиводный |
| Нашатырный спирт | NH₃·H₂O | раствор аммиака |
| Нашатырь | NH₄Cl | хлорид аммония |
| Кварц, песок | SiO₂ | оксид кремния(IV) |
| Сухой лёд | CO₂ (тв.) | оксид углерода(IV) |
| Угарный газ | CO | оксид углерода(II) |
| Веселящий газ | N₂O | оксид азота(I) |
| Бурый газ | NO₂ | оксид азота(IV) |
| Пирит, железный колчедан | FeS₂ | дисульфид железа |
| Боксит (глинозём) | Al₂O₃ | оксид алюминия |
| Царская водка | HNO₃ + 3HCl | смесь концентрированных кислот |
«Питьевая» — та, что пьют, значит помягче: NaHCO₃, кислая соль. «Кальцинированная» — прокалённая, из неё водород уже ушёл: Na₂CO₃, средняя соль. Прокаливание и превращает одну в другую: 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O.
Известняк — это CaCO₃. При прокаливании: CaCO₃ → CaO + CO₂↑. Продукт CaO — негашёная известь. Если её залить водой, получится гашёная: CaO + H₂O → Ca(OH)₂, реакция идёт с сильным разогревом.
FeO — оксид железа(II), Fe₂O₃ — оксид железа(III), SO₃ — оксид серы(VI).
CuSO₄ — сульфат меди(II), Ca₃(PO₄)₂ — фосфат кальция, Fe(NO₃)₃ — нитрат железа(III), NaHCO₃ — гидрокарбонат натрия.
Ответь мысленно, потом раскрой карточку.
CaO — основный; SO3 — кислотный; Al2O3 — амфотерный; CO — несолеобразующий.
K2SO3 — сульфит калия; Fe(NO3)3 — нитрат железа(III); NaHSO4 — гидросульфат натрия (кислая соль).
Щёлочи (растворимые): Ba(OH)₂ и KOH. Cu(OH)2 и Fe(OH)3 нерастворимы.
Кальций Ca2+, остаток PO43-. Уравниваем заряды крест-накрест → Ca₃(PO₄)₂.
Орбита оценит уровень по каждой из 34 тем ЕГЭ и сама подберёт, что решать дальше. Первая диагностика — 12 задач, регистрация по логину, почту не спрашиваем.
Начать бесплатно