Классификация неорганических веществ
Темы кодификатора ЕГЭ
Классификация неорганических веществ. Номенклатура неорганических веществ (тривиальная и международная). Задание 5.
1. Общая схема классификации
Все вещества делятся на простые (состоят из атомов одного элемента) и сложные (состоят из атомов двух и более элементов).
Простые вещества — состоят из атомов одного вида. Могут существовать и в виде атомов, и в виде молекул.
Сложные вещества — состоят из разных атомов. Примеры: KMnO₄, SO₂, NaOH, Mg(NO₃)₂, H₂SiO₃.
2. Простые вещества
Простые вещества образованы атомами одного химического элемента. Один и тот же элемент может образовывать несколько простых веществ — это явление называется аллотропией.
Металлы
Простые вещества, обладающие характерным металлическим блеском, высокой электро- и теплопроводностью, пластичностью и ковкостью. В Периодической таблице расположены левее и ниже диагонали B–Si–As–Te–At.
| Группа металлов | Элементы | Особенности |
|---|---|---|
| Щелочные | Li, Na, K, Rb, Cs, Fr | Мягкие, очень активные, реагируют с H₂O |
| Щелочноземельные | Ca, Sr, Ba, Ra | Активные, реагируют с H₂O |
| Переходные | Fe, Cu, Zn, Cr, Mn, Co, Ni | d-элементы, переменная СО |
| Благородные | Au, Pt, Ag, Pd, Ir, Os | Химически малоактивны |
Неметаллы
Простые вещества, не обладающие металлическими свойствами. Расположены правее и выше диагонали B–At в таблице Менделеева.
Благородные газы (He, Ne, Ar, Kr, Xe) — простые вещества, но они не являются ни металлами, ни неметаллами в классическом смысле. В заданиях ЕГЭ их обычно относят к неметаллам.
Аллотропные модификации неметаллов
| Элемент | Аллотропные формы |
|---|---|
| Углерод (C) | Алмаз, графит, карбин, фуллерен C₆₀, графен |
| Кислород (O) | Кислород O₂, озон O₃ |
| Сера (S) | Ромбическая S₈, моноклинная, пластическая |
| Фосфор (P) | Белый P₄, красный, чёрный, фиолетовый |
| Азот (N) | N₂ (газ) |
| Водород (H) | H₂ (газ) |
Агрегатные состояния неметаллов при н.у.:
Газы: H₂, O₂, O₃, N₂, F₂, Cl₂, He, Ne, Ar, Kr, Xe
Жидкость: Br₂
Твёрдые: I₂, S, P, C, Si, B, Se, Te
3. Оксиды ЭxOy−2
Оксиды — это соединения элемента с кислородом, в которых кислород имеет степень окисления −2.
НЕ относятся к оксидам: пероксиды (Na₂O₂, CaO₂, BaO₂), супероксиды (KO₂, NaO₂), фториды кислорода (OF₂, O₂F₂).
Несолеобразующие оксиды
Оксиды неметаллов в низких степенях окисления, которые не реагируют ни с кислотами, ни с основаниями.
Запомнить: NO (+2), N₂O (+1), SiO (+2), CO (+2).
Солеобразующие оксиды
| Тип | Степени окисления | Примеры |
|---|---|---|
| Основные | +1: Na₂O, Li₂O, Cu₂O +2: MgO, CaO, BaO, CuO | Na₂O, Li₂O, Cu₂O, MgO, CaO, BaO, CuO |
| Амфотерные | +2: BeO, ZnO, SnO, PbO +3: Cr₂O₃, Fe₂O₃, Al₂O₃ +4: SnO₂, PbO₂, MnO₂, TiO₂ | BeO, ZnO, Al₂O₃, Cr₂O₃, Fe₂O₃, SnO₂, PbO₂, MnO₂ |
| Кислотные | неМе: Cl₂O₇, SiO₂, SO₃, N₂O₅ Ме в СО≥5: Mn₂O₇, CrO₃ | Cl₂O₇, SiO₂, SO₂, SO₃, N₂O₅, CO₂, P₂O₅, Mn₂O₇, CrO₃ |
Исключения
Оксид свинца PbO₂ и оксид марганца MnO₂ — амфотерные.
Fe₃O₄ (FeO · Fe₂O₃) — смешанный оксид.
Номенклатура оксидов
Систематическое название строится так: Оксид элемента (валентность).
Примеры: CuO — оксид меди (II), Cu₂O — оксид меди (I), SO₃ — оксид серы (VI).
Также используются названия с приставками, указывающими число атомов кислорода (см. таблицу ниже).
Названия оксидов по числу атомов кислорода
| ОКСИДЫ ПО ЧИСЛУ АТОМОВ КИСЛОРОДА | |
|---|---|
| МОНООКСИДЫ | |
| CO | монооксид углерода (II) |
| NO | монооксид азота (II) |
| ДИОКСИДЫ | |
| CO₂ | диоксид (двуокись) углерода (IV) |
| ClO₂ | диоксид хлора (IV) |
| MnO₂ | диоксид марганца (IV) |
| ТРИОКСИДЫ | |
| SO₃ | триоксид серы (VI) |
| SeO₃ | триоксид селена (VI) |
Тривиальные названия оксидов
| Формула | Тривиальное название |
|---|---|
| CO | угарный газ |
| CO₂ | углекислый газ |
| SO₂ | сернистый газ |
| SO₃ | серный ангидрид |
| N₂O | веселящий газ, закись азота |
| NO₂ | бурый газ, лисий хвост |
| SiO₂ | кварц, кремнезём |
| CaO | негашеная известь |
| MgO | жжёная магнезия |
| Al₂O₃ | корунд (рубин, сапфир), глинозём |
| Fe₃O₄ | железная окалина (минерал магнетит) |
4. Гидроксиды
Гидроксиды делятся на три типа: основные (основания), амфотерные и кислотные (кислородсодержащие кислоты). Классификация гидроксидов основана на степени окисления металлов. Смотри таблицу Солеобразующие оксиды.
| Гидроксиды | ||
|---|---|---|
| Основные | Амфотерные | Кислотные |
|
Металлы в СО +1, +2 (кроме Be, Zn, Sn, Pb) NaOH, Ca(OH)₂, Fe(OH)₂ | Металлы в СО +3, +4 и исключения: Be⁺², Zn⁺², Sn⁺², Pb⁺² Al(OH)₃, Be(OH)₂, Fe(OH)₃ | Металлы в СО +5, +6, +7 а также Неметаллы H₂SO₄, HNO₃, HMnO₄ |
Основные гидроксиды = Основания. Кислотные гидроксиды = Кислородсодержащие кислоты.
Номенклатура гидроксидов
Название строится так: Гидроксид элемента (валентность).
Примеры: NaOH — гидроксид натрия, Fe(OH)₂ — гидроксид железа (II), Fe(OH)₃ — гидроксид железа (III).
Основания
Основания делятся на щёлочи (растворимые) и нерастворимые основания.
Важно
Нерастворимые основания (Cu(OH)₂, Fe(OH)₂) не являются щелочами и разлагаются при нагревании.
Щелочи: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂
NH₃ · H₂O — гидроксид аммония (гидрат аммиака) — слабое растворимое основание.
Амфотерные гидроксиды
Реагируют и с кислотами, и с щелочами:
Al(OH)₃, Be(OH)₂, Zn(OH)₂, Cr(OH)₃, Fe(OH)₃ (слабо), Sn(OH)₂, Pb(OH)₂
Тривиальные названия гидроксидов
| Формула | Тривиальное название |
|---|---|
| KOH | едкое кали |
| NaOH | едкий натр, каустическая сода |
| Ca(OH)₂ | гашёная известь |
| Прозрачный водный раствор Ca(OH)₂ | известковая вода |
| Взвесь тв. Ca(OH)₂ в водном растворе | известковое молоко |
| Ba(OH)₂ | баритовая вода |
| NH₃·H₂O (NH₄OH) | нашатырный спирт |
5. Кислоты HxA
Кислоты — сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка.
Номенклатура кислот
Названия кислот зависят от наличия кислорода и степени окисления кислотообразующего элемента.
1. Бескислородные кислоты
Название: [Элемент] + оводородная.
- HCl — Хлороводородная (соляная)
- H₂S — Сероводородная
2. Кислородсодержащие кислоты
| Элемент | СО | Формула | Название | Суффикс |
|---|---|---|---|---|
| Галогены (Cl) | +1 | HClO | Хлорноватистая | -оват + -истая |
| +3 | HClO₂ | Хлористая | -истая | |
| +5 | HClO₃ | Хлорноватая | -новатая | |
| +7 | HClO₄ | Хлорная | -ная | |
| Сера (S) | +4 | H₂SO₃ | Сернистая | -истая |
| +6 | H₂SO₄ | Серная | -ная | |
| Фосфор (P) | +1 | H₃PO₂ | Фосфорноватистая | -оват + -истая |
| +3 | H₃PO₃ | Фосфористая | -истая | |
| +5 | H₃PO₄ | Фосфорная | -ная |
Классификация по основности
| Одноосновные | Двухосновные / Трёхосновные | |
|---|---|---|
| HNO₃, HF, HCl, HBr, HI, H₃PO₂ | Двухосновные: H₂SO₄, H₂SO₃, H₂S, H₂CO₃, H₂SiO₃, H₃PO₃ | Трёхосновные: H₃PO₄ |
H₃PO₂ (фосфорноватистая) — одноосновная, H₃PO₃ (фосфористая) — двухосновная, H₃PO₄ (ортофосфорная) — трёхосновная.
Классификация по наличию кислорода
| Кислородсодержащие (кислотные гидроксиды) | Бескислородные |
|---|---|
| HNO₃, H₃PO₄, H₂SO₄, HNO₂, H₂SiO₃, HClO₄ и т.д. | HF, HCl, HBr, HI, H₂S, HCN |
Сильные и слабые кислоты
| Слабые | Сильные |
|---|---|
| HF, H₃PO₄, HNO₂, H₂SO₃, H₂CO₃, H₂S, CH₃COOH, HClO, HClO₂, HCN, H₂SiO₃, HCOOH, HBrO, HIO | HClO₄, H₂SO₄, HClO₃, HCl, HBr, HI, HNO₃ (и другие) |
Полная таблица кислот и кислотных остатков
| Формула | Название кислоты | Формула кислотного остатка | Название кислотного остатка |
|---|---|---|---|
| HF | Фтороводородная, плавиковая | F⁻ | Фторид |
| HCl | Хлороводородная, соляная | Cl⁻ | Хлорид |
| HBr | Бромоводородная | Br⁻ | Бромид |
| HI | Йодоводородная | I⁻ | Иодид |
| H₂S | Сероводородная | S²⁻ | Сульфид |
| HCN | Цианистоводородная, синильная | CN⁻ | Цианид |
| HNO₂ | Азотистая | NO₂⁻ | Нитрит |
| HNO₃ | Азотная | NO₃⁻ | Нитрат |
| H₃PO₄ | Ортофосфорная | PO₄³⁻ | Фосфат |
| HPO₃ | Метафосфорная | PO₃⁻ | Метафосфат |
| H₃PO₃ | Фосфористая | HPO₃²⁻ | Фосфит |
| H₃PO₂ | Фосфорноватистая | H₂PO₂⁻ | Гипофосфит |
| H₃AsO₄ | Мышьяковая | AsO₄³⁻ | Арсенат |
| H₂SO₃ | Сернистая | SO₃²⁻ | Сульфит |
| H₂SO₄ | Серная | SO₄²⁻ | Сульфат |
| H₂CO₃ | Угольная | CO₃²⁻ | Карбонат |
| H₂SiO₃ | Кремниевая | SiO₃²⁻ | Силикат |
| H₂CrO₄ | Хромовая | CrO₄²⁻ | Хромат |
| H₂Cr₂O₇ | Дихромовая | Cr₂O₇²⁻ | Дихромат |
| HMnO₄ | Марганцовая | MnO₄⁻ | Перманганат |
| HClO | Хлорноватистая | ClO⁻ | Гипохлорит |
| HClO₂ | Хлористая | ClO₂⁻ | Хлорит |
| HClO₃ | Хлорноватая | ClO₃⁻ | Хлорат |
| HClO₄ | Хлорная | ClO₄⁻ | Перхлорат |
| HCOOH | Метановая, муравьиная | HCOO⁻ | Формиат |
| CH₃COOH | Этановая, уксусная | CH₃COO⁻ | Ацетат |
| H₂C₂O₄ | Этандиовая, щавелевая | C₂O₄²⁻ | Оксалат |
Неустойчивые кислоты
H₂CO₃ ⇄ H₂O + CO₂↑
H₂SO₃ ⇄ H₂O + SO₂↑
Кислоты и кислотные остатки хлора
| Кислота | Название | СО Cl | Остаток | Название остатка |
|---|---|---|---|---|
| HClO | Хлорноватистая | Cl+1 | ClO⁻ | Гипохлорит |
| HClO₂ | Хлористая | Cl+3 | ClO₂⁻ | Хлорит |
| HClO₃ | Хлорноватая | Cl+5 | ClO₃⁻ | Хлорат |
| HClO₄ | Хлорная | Cl+7 | ClO₄⁻ | Перхлорат |
Ангидриды кислот
| Ангидрид | → | Кислота |
|---|---|---|
| SO₃ (серный ангидрид) | → | H₂SO₄ (серная кислота) |
| SO₂ (сернистый ангидрид) | → | H₂SO₃ (сернистая кислота) |
| Cl₂O₇ (хлорный ангидрид) | → | HClO₄ (хлорная кислота) |
| N₂O₅ (азотный ангидрид) | → | HNO₃ (азотная кислота) |
| P₂O₅ (фосфорный ангидрид) | → | H₃PO₄ (фосфорная кислота) |
6. Соли MxAy
Соли — сложные вещества, состоящие из катионов металла (или NH₄⁺) и анионов кислотного остатка.
Средние (нормальные) соли
- — продукты полного замещения атомов водорода в кислоте на атомы металла (Na₂SO₄).
- Кислые соли — продукты неполного замещения атомов водорода в кислоте на металл (NaHSO₄).
- Основные соли — продукты неполного замещения гидроксогрупп в основании на кислотный остаток ((CuOH)₂CO₃).
- Двойные соли — содержат два различных катиона и один анион (KAl(SO₄)₂).
- Смешанные соли — содержат один катион и два различных аниона (Ca(OCl)Cl).
- Комплексные соли — содержат сложные комплексные ионы, состоящие из центрального атома и лигандов (K₄[Fe(CN)₆]).
| Классификация солей | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Средние | Кислые | Основные | Двойные | Смешанные | Комплексные |
|
Катион + Анион KNO₃ FeSO₄ NaCl | С атомами H Na₂HPO₄ Ca(HCO₃)₂ NaHSO₄ | С OH-группой (CuOH)₂CO₃ (ZnOH)Cl (AlOH)SO₄ | Два разных Ме KAl(SO₄)₂ NaFe(SO₄)₂ NaKCO₃ | Два разных аниона Ca(OCl)Cl BaClF Ca(NO₃)Cl | Сложный ион [ ] Na₂[Zn(OH)₄] [Cu(NH₃)₄]Cl₂ K₄[Fe(CN)₆] |
Не все бинарные соединения металлов с неметаллами являются солями: Na₃P, Al₄C₃, Mg₃B₂ — это не соли!
Кристаллогидраты
Кристаллогидраты — соли, содержащие молекулы воды в кристаллической решётке.
| Формула | Тривиальное название |
|---|---|
| Na₂CO₃ · 10H₂O | кристаллическая сода |
| CaSO₄ · 2H₂O | гипс |
| CuSO₄ · 5H₂O | медный купорос |
| Na₂SO₄ · 10H₂O | глауберова соль |
| FeSO₄ · 7H₂O | железный купорос |
| Ca(H₂PO₄)₂ · H₂O | двойной суперфосфат |
кристаллогидраты
CuSO₄·5H₂O (синий) → CuSO₄ (белый) + 5H₂O (t°).
Названия приставок (число молекул воды):
1 — моно-, 2 — ди-, 3 — три-, 4 — тетра-, 5 — пента-, 6 — гекса-, 7 — гепта-, 8 — окта-, 9 — нона-, 10 — дека-
Тривиальные названия солей
| Формула | Тривиальное название |
|---|---|
| NaCl | поваренная соль |
| K₂CO₃ | поташ |
| Na₂CO₃ | кальцинированная сода |
| NaHCO₃ | пищевая (питьевая) сода |
| NH₄NO₃ | аммиачная селитра |
| KNO₃ | калиевая (индийская) селитра |
| Ca(NO₃)₂ | норвежская селитра |
| NaNO₃ | натриевая (чилийская) селитра |
| NH₄Cl | нашатырь |
| AgNO₃ | ляпис |
| KClO₃ | бертолетова соль |
| FeCl₃ | хлорное железо |
| FeCl₂ | хлористое железо |
| FeS₂ | пирит, железный колчедан |
| CaCO₃ | мел, мрамор, известняк |
| (CuOH)₂CO₃ | малахит |
| Na₃[AlF₆] | криолит |
| Ca(OCl)Cl | хлорная известь |
| Ca₃(PO₄)₂ | фосфорит, апатит |
7. Бинарные соединения
Бинарные соединения — вещества, состоящие из двух элементов.
| Тип | Примеры |
|---|---|
| Оксиды | Na₂O, BaO |
| Пероксиды | Na₂O₂, BaO₂ |
| Супероксиды | NaO₂, KO₂ |
| Галогениды | KCl, CaF₂ |
| Сульфиды | MnS, Al₂S₃ |
| Гидриды | LiH, CaH₂ |
| Нитриды | Na₃N, AlN |
| Фосфиды | Ca₃P₂, Na₃P |
| Карбиды | Be₂C, CaC₂ |
| Силициды | Mg₂Si, Al₄Si₃ |
| Бориды | AlB, Mg₃B₂ |
Тривиальные названия бинарных соединений
| Формула | Тривиальное название |
|---|---|
| SiC | карборунд, карбид кремния |
| CaC₂ | карбид кальция, ацетиленид кальция |
| Al₄C₃ | карбид алюминия |
| PH₃ | фосфин |
| NH₃ | аммиак |
| SiH₄ | силан |
| H₂O₂ | перекись водорода |
8. Особенности составления названий солей
Общие правила номенклатуры
Название соли строится по формуле: Название аниона + Название катиона (в родительном падеже).
1. Название катиона (металла)
- Постоянная валентность (Li, Na, K, Ca, Ba, Al и др.) — указывается просто название
элемента.
Пример: Na₂SO₄ — сульфат натрия. - Переменная валентность (Fe, Cu, Cr, Mn и др.) — в скобках римской цифрой
указывается валентность (степень окисления).
Пример: FeSO₄ — сульфат железа (II), Fe₂(SO₄)₃ — сульфат железа (III).
2. Название аниона (кислотного остатка)
Название зависит от степени окисления (СО) кислотообразующего неметалла.
| Степень окисления | Суффикс | Правило | Пример |
|---|---|---|---|
| Низшая (бинарные) | -ид | Соединения без кислорода | Cl⁻ (Хлорид), S²⁻ (Сульфид) |
| Промежуточная | -ит | Меньшее содержание кислорода (одна промеж. СО) | S⁺⁴ (Сульфит), N⁺³ (Нитрит), P⁺³ (Фосфит) |
| Высшая | -ат | Максимальное содержание кислорода | S⁺⁶ (Сульфат), N⁺⁵ (Нитрат), P⁺⁵ (Фосфат) |
Номенклатура солей галогенов (Cl, Br, I)
Для элементов с большим числом степеней окисления (как у хлора) используются дополнительные приставки.
| СО элемента | Название | Пример (Соль натрия) |
|---|---|---|
| +1 (Низшая пол.) | приставка гипо- ... суффикс -ит | NaClO (Гипохлорит натрия) |
| +3 (Промежуточная 1) | суффикс -ит | NaClO₂ (Хлорит натрия) |
| +5 (Промежуточная 2) | суффикс -ат | NaClO₃ (Хлорат натрия) |
| +7 (Высшая) | приставка пер- ... суффикс -ат | NaClO₄ (Перхлорат натрия) |
Номенклатура солей фосфора
У фосфора есть особенности: кислоты H₃PO₂ и H₃PO₃ содержат атомы водорода, которые не замещаются на металл. Поэтому их «кислые» по виду соли на самом деле являются средними.
| СО P | Название соли | Формула (пример) | Тип соли |
|---|---|---|---|
| +1 | Гипофосфит (H₂PO₂⁻) | NaH₂PO₂ | Средняя |
| +3 | Фосфит (HPO₃²⁻) | Na₂HPO₃ | Средняя |
| +5 | Фосфат (Ортофосфат) | Na₃PO₄ | Средняя |
3. Номенклатура других типов солей
| Тип соли | Правило | Пример |
|---|---|---|
| Кислые | Приставка гидро- к названию аниона. Если водородов два — дигидро-. | NaHCO₃ — гидрокарбонат натрия KH₂PO₄ — дигидрофосфат калия |
| Основные | Группа OH называется гидроксо- (или гидроксогруппа). | (CuOH)₂CO₃ — карбонат гидроксомеди (II) |
| Двойные | Перечисляются оба катиона в родительном падеже (обычно в порядке алфавита или по формуле). | KAl(SO₄)₂ — сульфат алюминия-калия |
| Смешанные | Перечисляются оба аниона. | Ca(OCl)Cl — хлорид-гипохлорит кальция |
| Комплексные | Указывается число лигандов, сам лиганд и центральный атом с суффиксом -ат (и валентностью). | K₄[Fe(CN)₆] — гексацианоферрат (II) калия Na[Al(OH)₄] — тетрагидроксоалюминат натрия |
Примеры составления названий
- CrCl₃: Анион Cl⁻ (хлорид) + Катион Cr⁺³ (хром, вал. III) → Хлорид хрома (III)
- K₂SO₃: Анион SO₃²⁻ (сульфит, S⁺⁴) + Катион K⁺ (калий, пост.) → Сульфит калия
- Mg(ClO₄)₂: Анион ClO₄⁻ (перхлорат, Cl⁺⁷) + Катион Mg²⁺ (магний, пост.) → Перхлорат магния
NaOH — каустическая сода, Na₂CO₃ — кальцинированная сода, NaHCO₃ — пищевая (питьевая) сода, Na₂CO₃ · 10H₂O — кристаллическая сода.