Бейорганикалық химия: Оксидтер. Негіздер. Қышқылдар. Тұздар.

Негіздік оксидтерге негіздер сәйкес, негіздік окситердің металл төменгі тотығу дәрежесін ТД көрсетеді (+1, +2).

Мысалы:

K₂O – калий оксиді, KOH – калий гидроксиді

CaO – кальций оксиді, Ca(OH)₂ – кальций гидроксиді

FeO – темір (ІІ) оксиді, Fe(OH)₂ – темір (ІІ) гидроксиді

CrO – хром (ІІ) оксиді, Cr(OH)₂ – хром (ІІ) гидроксиді.

Екідайлы оксидтерде металдар жоғары тотығу дәрежелерді көрсетеді: +2, +3, +4.

Мысалы:

Al₂O₃ – алюминий оксиді (ТД(Al) = +3, топ нөмеріне сәйкес)

Fe₂O₃ – темір (ІІІ) оксиді

Cr₂O₃ – хром (ІІІ) оксиді

ZnO – мырыш оксиді (ТД(Zn) = +2, топ нөмеріне сәйкес)

Қышқылдық оксидтер қышқылдарға сәйкес, құрамында бейметалдар:

CO₂ – көміртек (IV) оксиді; H₂CO₃ – көміртек қышқылы

SO₂ – күкірт (IV) оксиді; H₂SO₃ – күкіртті қышқыл

SO₃ – күкірт (VI) оксиді; H₂SO₄ – күкірт қышқылы

P₂O₅ – фосфор (V) оксиді; H₃PO₄ – фосфор қышқылы

және жоғары тотығу дәрежелерін көрсететін (+5, +6, +7) металдар болады:

Cr₂O₃ – хром (VI) оксиді, хром ангидриді; H₂Cr₂O₇ – дихром және HCrO₄ хром қышқылдары сәйкес

Mn₂O₇ – марганец (VІІ) оксиді, HMnO₄ – марганец қышқылы.

Оксидтердің алу жолдары

1. Жай және күрделі заттарды оттекпен тотықтыру арқылы:

\(2Ca+O_2=2CaO \\ 4P+5O_2=2P_2O_5 \\ 4FeO+O_2=2Fe_2O_3\)

2. Негіздерді, қышқылдарды, тұздарды термиялық ыдырау:

\(2Fe(OH)_3 \xrightarrow{t} Fe_2O_3+3H_2O \\ H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2+H_2O \\ 2Cu(NO_3)_2 \xrightarrow{t} 2CuO+4NO_2+O_2 \\ (CuOH)_2CO_3 \xrightarrow{t} 2CuO+CO_2+H_2O\)

Оксидтердің химиялық қасиеттері:

1. Сумен әрекеттесуі:

а) негіздік оксид + су = сілті

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

б) қышқылдық оксид + су = қышқыл

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

2. оксидтермен әрекеттесуі:

а) қышқылдық оксид + негіздік оксид = тұз

CO₂ + CaO = CaCO₃

б) қышқылдық оксид + екідайлы оксид = тұз

3SO₃ + Al₂O₃ = Al₂(SO₄)₃

в) негіздік оксид + екідайлы оксид = тұз

Na₂O + ZnO = Na₂ZnO₂

3. Қышқылдармен және негіздермен әрекеттесуі:

а) негіздік оксид + қышқыл = тұз + Н₂О

MgO + 2HCl = MgCl₂ + H₂O

б) қышқылдық оксид + негіз = тұз + Н₂О

CO₂ + 2NaOH = Na₂CO₃ + H₂O

в) екідайлы оксид + негіз = тұз + Н₂О

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O

г) екідайлы оксид + негіз = тұз + Н₂О

\(Al_2O_3+2NaOH \stackrel{t}{=} \underset{натрий \\ метааллюминаты}{2NaAlO_2+H_2O}\)

Негіздердің судағы ерігіштігі бойынша суда еритін негіздер (сілтілер) мен суда ерімейтін негіздер деп жіктейді. Екідайлы негіздер қышқылдар мен негіздермен әрекеттеседі.

Негіздердің алынуы:

1) сумен әрекеттесуі:

активті метал + су = сілті + сутек

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂

сілтілік және сілтілікжер метал оксидтері + су = сілті

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

2) ерімтал тұз + сілті = ерімейтін негіз + су

FeSO₄ + 2NaOH = Fe(OH)₂↓ + Na₂SO₄

K₂CO₃ + Ba(OH)₂ = 2KOH + BaCO₃↓

3) тұздардың сулы ерітінділерінің электролизі:

2NaCl + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑

Негіздердің химиялық қасиеттері:

1. Бейтараптану реакция

а) негіз + қышқыл = тұз + Н₂О

3NaOH + H₃PO₄ = Na₃PO₄ + 3H₂O

Cu(OH)₂ + 2HCl = CuCl₂ + 2H₂O

б) негіз + қышқылдық тұз = орта тұз + су

Ca(OH)₂ + Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃↓ + 3H₂O

2. қышқылдық оксид + негіз = тұз + су

SO₂ + 2KOH = K₂CO₃ + H₂O

3. термиялық ыдырау:

 \(2Al(OH)_3 \xrightarrow{t} Al_2O_3+3H_2O\)

Қышқылдардың жіктелуі

1) қышқыл қалдығының табиғаты бойынша:

а) оттексіз қышқылдар:

HCl –хлорсутек қышқылы, тұз қышқылы

H₂S – күкіртсутек қышқылы

б) оттекті қышқылдар:

H₂SO₄ – күкірт қышқылы

HClO₄ – хлор қышқылы

2) қышқыл құрамындағы металл атомдарымен орынбасу сутек атом сандары бойынша;

а) бірнегізді қышқылдар:

HNO₃ – азот қышқылы

HBr – бромсутек қышқылы

б) көпнегізді қышқылдар:

H₂S (екінегізді),

H₃BO₃ (үшнегізді) – бор қышқылы.

Қышқылдардың алу жолдары

1. қышқылдық оксид + су = қышқыл

P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄

2. әлсіз қышқылдық тұз + күшті қышқыл = тұз + қышқыл

Na₂SiO₃ + 2HCl = H₂SiO₃↓ + 2KCl

3. қатты тұз + концентрлі күкірт қышқылы = ұшқыш қышқыл + тұз

\(\underset{қатты}{ NaNO_3}+\underset{конц.}{H_2SO_4}=HNO_3 \uparrow +Na_2SO_4\)

Қышқылдардың химиялық қасиеттері:

1. металл + қышқыл = тұз + сутек

(металдардың электрохимиялық кернеу қатарында сутекке дейін орналасқан металдар)

\(Zn+ \underset{ер-ді}{H_2SO_4}=ZnSO_4+H_2 \uparrow\)

2. негіздік оксид + қышқыл = тұз + Н₂О

CuO + 2HCl = CuCl₂ + H₂O

3. негіз + қышқыл = тұз + Н₂О

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + 2H₂O

4. тұз + қышқыл = жаңа тұз + жаңа қышқыл

Күшті қышқыл әлсіз қышқылдарды тұздарынан ығыстырады.

CH₃COONa + HCl = CH₃COOH + NaCl

Тұздардың жіктелуі

1) орта тұздар – қышқыл құрамындағы сутек атомдары толығымен металл атомдарына алмасқан. Мысалы: Na₂SO₄, Na₃PO₄, K₂CO₃

2) қышқылдық тұздар – қышқыл құрамындағы сутек атомдары толық металл атомдарына алмаспаған. Мысалы:

KH₂PO₄ – калий дигидрофосфаты

NaHCO₃ – натрий гидрокарбонаты

3) негіздік тұздар – негіз құрамындағы гидроксид топтары толық қышқыл қалдықтарына алмаспаған. MgOHCl – магний хлоридінің негіздік тұзы, магнийдің гидроксохлориді.

4) кешенді тұздар – олардың құрамындағы күрделі катион немесе анион кешен түзуші метал мен лигандлардан тұрады. Мысалы:

\(\underset{~~~~~~~~~~~~\downarrow~~~~~~~~~~~~\searrow}{K_4[Fe(CN)_6]}-калийдің ~ гексацианофераты (II)~(сары ~қан ~тұзы) \\ кешен ~түзуші~~~~~лигандылар~\\ метал \)

K₃[Fe(CN)₆] – калийдің гексацианоферрат (ІІІ) (қызыл қан тұзы)

5) Қос тұздар – екі катиондар мен анионның арасында түзіледі, KAl(SO₄)₂

6) Аралас тұздар – бір катионмен екі аниондардан арасында пайда болады: CaOCl₂ кальций гипохлориті-хлориді

Орта тұздардың алынуы

1) Қышқылдардың металдармен, негіздік және екідайлы оксидтермен және негіздермен әрекеттесуі:

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

MgO + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂O

ZnO + 2HNO₃ = Zn(NO₃)₂ + H₂O

3NaOH + H₃PO₄ = Na₃PO₄ + 3H₂O

2) Негіздердің қышқылдық және екідайлы оксидтермен және қышқылдармен әрекеттесуі:

2KOH + CO₂ = K₂CO₃ + H₂O

2KOH + ZnO = K₂ZnO₂ + H₂O

2KOH + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2H₂O

3) Қышқылдық және негіздік оксидтердің әрекеттесуі:

\(CaO+SiO \overset{t}{=} CaSiO_3\)

4) Алмасу реакция нәтижесінде:

тұз + тұз = жаңа тұз↓ + жаңа тұз

Ba(NO₃)₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2NaNO₃

қышқыл + тұз = жаңа тұз↓ + жаңа қышқыл

HCl + AgNO₃ = AgCl + HNO₃.

Орта тұздардың қасиеттері:

1. Оттекті қышқылдар мен аммоний тұздарының термиялық айырылуы:

NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O

NH₄Cl = NH₃↑+ HCl

CaCO₃ = CaO + CO₂↑

2Pb(NO₃)₂ = 2PbO + 4NO₂ + O₂

2. Гидролизға ұшырайды:

\(Na_2CO_3+H_2O \leftrightarrows NaHCO_3+NaOH~~~анион~ бойынша \\ FeCl_3+H_2O \leftrightarrows [FeOH]Cl_2+HCl~~~~~~~~~катион ~бойынша \\ Al_2S_3+6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 \downarrow+3H_2S \uparrow~қайтымсыз~гидролиз\)

3. Қышқылдармен, негіздермен және тұздармен әрекеттесуі:

AgNO₃ + HCl = AgCl↓ + HNO₃

Al₂(SO₄)₃ + 6KOH = 2Al(OH)₃↓ + 3K₂SO₄

Ca(NO₃)₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaNO₃

Қышқылдық тұздардың алынуы:

1. Қышқыл (артық) + негіз = қышқылдық тұз + су

H₂SO₄ + KOH = KHSO₄ + H₂O

2. Қышқылдық оксид + негіз = қышқылдық тұз

(артық мөлшерде

алынған кезде)

2CO₂ + Ca(OH)₂ = Ca(HCO₃)₂

3.Орта тұз + қышқыл = қышқылдық тұз

CaSO₄ + H₂SO₄ = Ca(HSO₄)₂

Қышқылдық тұздардың химиялық қасиеттері:

1) Қыздырғанда айырылады:

\(Mg(HCO_3)_2 \overset{t}{=} MgCO_3 \downarrow+CO_2 \uparrow+H_2O\)

2) Бейтараптану реакцияға қатысады:

Mg(HCO₃)₂ + NaOH = MgCO₃↓ + NaHCO₃ + H₂O

Негіздік тұздардың алынуы:

1) Орта тұздардың ерітінділеріне сілтінің аз мөлшерін қоссақ:

Al₂(SO₄)₃ + 2NaOH = 2[AlOH]SO₄ + Na₂SO₄

2) Әлсіз қышқылдардың тұздары орта тұздарға әсер еткенде:

2Ca(NO₃)₂ + 2Na₂CO₃ + H₂O = [Ca(OH)]₂CO₃ + СO₂ + 4NaNO₃

Негіздік тұздардың химиялық қасиеттері:

1) Термиялық ыдырау:

[CuOH]₂CO₃ → 2CuO + H₂O + CO₂↑

2) негіздік тұз + қышқыл = орта тұз + су

[FeOH]Cl + HCl = FeCl₂ + H₂O