Powtórzenie - związki nieorganiczne, Chemia, vademecum maturalne, Notatki
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Zakres materiału do sprawdzianu - I klasy LO - Systematyka związków
nieorganicznych - część I : TLENKI , WODORKI I WODOROTLENKI + przykładowe
zadania
I. TLENKI
- to związki dwuskładnikowe tlenu z pierwiastkami metalicznymi
i niemetalicznymi, których atomy tlenu lub aniony tlenowe tworzą wiązania tylko
z danym pierwiastkiem (nie łączą się między sobą) o ogólnym wzorze E
m
O
n
lub EO
jeżeli m = n, gdzie m - wartościowość pierwiastka a n = 2 (wartościowość tlenu)
Tlenki grupy 1, 2 i 13 u.o.p. chem.
Grupa 1: E
2
O
Li
2
O - tlenek litu,
Na
2
O - tlenek sodu,
K
2
O - tlenek patasu
Grupa 2 : EO
BeO - tlenek berylu,
MgO - tlenek magnezu,
CaO - tlenek wapnia
Grupa 13: E
2
O
3
B
2
O
3
- tlenek boru,
Al
2
O
3
- tlenek glinu,
Ga
2
O
3
- tlenek galu
Wyjątek: Tl
2
O - tlenek talu(I)
Tl
2
O
3
- tlenek talu(III)
Tlenki pierwiastków pozostałych grup
- pierwiastki
w związkach z tlenem mogą przyjąć różne
wartościowości, czyli mogą tworzyć kilka tlenków,
w nazwie systematycznej należy podać
wartościowość pierwiastka:
N
2
O - tlenek azotu(I), NO - tlenek azotu(II)
N
2
O
3
- tlenek azotu(III), NO
2
- tlenek azotu(IV)
N
2
O
5
- tlenek azotu(V)
Cl
2
O - tlenek chloru(I), Cl
2
O
6
- tlenek chloru(VI)
Cl
2
O
7
- tlenek chloru(VII)
SO
2
- tlenek siarki(IV), SO
3
- tlenek siarki(VI)
SiO - tlenek krzemu(II), SiO
2
- tlenek krzemu(IV)
MnO - tlenek manganu(II)
Mn
2
O
3
- tlenek manganu(III)
MnO
2
- tlenek manganu(IV)
Mn
2
O
7
- tlenek manganu(VII)
Podział tlenków ze względu na charakter chemiczny
Tlenki zasadowe
- nie
reagują z zasadami, ale
reagują z wodą dając
wodorotlenki zasady
lub reagują z kwasami i
tlenkami kwasowymi
dając sole
Reagujące z wodą
dając zasady - tlenki
litowców
i magnezowców,
Reagujące z kwasami -
tlenki metali
pozostałych grup,
które nie są tlenkami
kwasowymi lub
amfoterycznymi
Tlenki kwasowe
- nie
reagują z kwasami, ale
reagują z wodą dając
kwasy tlenowe lub reagują
z zasadami i tlenkami
zasadowymi dając sole
CO
2
SO
2
; SO
3
N
2
O
3
; NO
2
(N
2
O
4
); N
2
O
5
P
2
O
3
; P
2
O
5
(P
4
O
10
)
B
2
O
3
Br
2
O; BrO
2
Cl
2
O; Cl
2
O
6
; Cl
2
O
7
I
2
O
5
SiO
2(
reaguje z silnymi
zasadami
CrO
3
; Mn
2
O
7
Tlenki
amfoteryczne
- reagują
zarówno z
kwasami jak
i zasadami
BeO
Cr
2
O
3
MnO
2
ZnO
Al
2
O
3
H
2
O (w teorii
kwasów i
zasad
Brӧnsteda)
Tlenki
obojętne
- nie
reagują z
wodą, z
kwasami
i zasadami
N
2
O
NO,
SiO
CO
1. Metody otrzymywanie tlenków
*
synteza z pierwiastków
2H
2
+ O
2
2
H
2
O
S + O
2
SO
2
4Al + 3O
2
2Al
2
O
3
2Mg+ O
2
2
MgO
C + O
2
CO
2
*
spalanie związków organicznych
CH
4
+ 2O
2
CO
2
+ 2
H
2
O
C
2
H
5
OH + 3O
2
2
CO
2
+ 3
H
2
O
*
utlenianie tlenków
2
SO
2
+ O
2
2
SO
3
2
CO
+ O
2
2
CO
2
2
NO
+ O
2
2
NO
2
* redukcja tlenków
3Fe
2
O
3
+ C
2
Fe
3
O
4
+
CO
*
termiczny rozkład niektórych soli kwasów tlenowych
MgCO
3
MgO
+
CO
2
*
rozkład niektórych tlenków
N
2
O
3
NO
+
NO
2
*
termiczny rozkład niektórych wodorotlenków
2Fe(OH)
3
Fe
2
O
3
+ 3
H
2
O
Cu(OH)
2
CuO
+
H
2
O
*
rozkład nietrwałych kwasów tlenowych
3HNO
2
2
NO
+ HNO
3
+ H
2
O H
2
CO
3
CO
2
+ H
2
O
*
rozkład kwasów utleniających w reakcji z metalami (np.: Cu, Ag, Hg, Bi
)
Cu + 2H
2
SO
4
(stęż)
CuSO
4
+
SO
2
+ 2
H
2
O
3Cu + 8HNO
3
(rozcień.)
3Cu(NO
3
)
2
+ 2
NO
+ 4
H
2
O
Ag + 2HNO
3
(stęż)
AgNO
3
+ NO
2
+
H
2
O
*spalanie niektórych związków nieorganicznych
4NH
3
+ 5O
2
4
NO
+ 6
H
2
O
2H
2
S + 3O
2
2
SO
2
+ 2
H
2
O
2. Właściwości fizyczne tlenków
a) tlenki metali
: substancje stałe o budowie krystalicznej, większość tlenków jest
związkami jonowymi, sieć krystaliczną tworzą kationy metali i aniony tlenowe O
2-
,
- w wodzie rozpuszczają się tylko tlenki litowców i berylowców z wyjątkiem tlenku
berylu,
- w stanie nie przewodzą prądu elektrycznego, w stanie stopionym są przewodnikami
prądu,
b) tlenki niemetali
- związki o wiązaniach kowalencyjnych lub kowalencyjnych
spolaryzowanych
- z reguły substancje gazowe, rzadziej ciała stałe (SO
3
, P
4
O
10
, SiO
2
, N
2
O
5
) lub ciecze
(H
2
O, N
2
O
3
), w temp. poniżej temp. topnienia tworzą kryształy cząsteczkowe o niskiej
temp. topnienia.
3. Właściwości chemiczne:
a) tlenki zasadowe
reagujące z wodą lub kwasami i tlenkami kwasowymi - tylko
litowców i berylowców z wyjątkiem tlenku berylu:
K
2
O + H
2
O
2KOH
Na
2
O + 2HCl
2NaCl + H
2
O
Li
2
O + CO
2
Li
2
CO
3
BaO + H
2
O
Ba(OH)
2
MgO + H
2
SO
4
MgSO
4
+ H
2
O
CaO + CO
2
CaCO
3
b) tlenki kwasowe
(bezwodniki kwasów tlenowych) - reagują z wodą, wodorotlenkami,
tlenkami zasadowymi (patrz 3a) lub tylko z mocnymi zasadami (SiO
2
) :
SO
2
+ H
2
O
H
2
SO
3
P
4
O
10
+ 6H
2
O
4H
3
PO
4
N
2
O
4
+ H
2
O
HNO
3
+ HNO
2
N
2
O
3
+ H
2
O
2HNO
2
Ca(OH)
2
+ CO
2
CaCO
3
+ H
2
O
2NaOH + SO
2
Na
2
SO
3
+ H
2
O
2KOH + N
2
O
5
2KNO
3
+
H
2
O
2NaOH + SiO
2
Na
2
SiO
3
+ H
2
O
c) tlenki amfoteryczne
- reagują zarówno z kwasami jak i mocnymi zasadami
Al
2
O
3
+ 6HCl
2AlCl
3
+ 3H
2
O
Al
2
O
3
+ 2NaOH + 3H
2
O
2Na[Al(OH)
4
] po podgrzaniu
2NaAlO
2
+ 4H
2
O
ZnO + 2HCl
ZnCl
2
+ H
2
O
ZnO + 2KOH + H
2
O
K
2
[Zn(OH)
4
] po podgrzaniu
K
2
ZnO
2
+ 2H
2
O
d) wartościowość metalu w tlenku a charakter chemiczny tlenku
-
wraz ze wzrostem
stopnia utlenienia
(liczby atomów tlenu w cząsteczce tlenku niektórych
matali bloku d
spada udział wiązań jonowych
a
wzrasta udział wiązań kowalencyjnych
) charakter
tlenków z reguły zmienia się
od właściwości zasadowych
poprzez
amfoteryczne
do
kwasowych.
Zasadowy
Amfoteryczny
Kwasowy
CrO
Cr
2
O
3
CrO
3
MnO; Mn
2
O
3
MnO
2
Mn
2
O
7
II
.
WODORKI
- są to dwuskładnikowe związki
wodoru
z innymi
pierwiastkami
Wodorki
Pierwiastki grupy od
1
do
15
u.o.p.chem.
EHn
gdzie n to wartościowość pierwiastka,
jeżeli
n = 1
to ogólny wzór
EH
-
grupa 1:
* LiH - wodorek litu,
* NaH - wodorek sodu,
* KH - wodorek potasu,
* RbH - wodorek rubidu,
- grupa 2:
*BeH
2
- wodorek berylu,
*MgH
2
- wodorek magnezu,
*CaH
2
- wodorek wapnia,
-
grupa 14:
* CH
4
- metan,
* SiH
4
- monosilan,
-
grupa 15:
* NH
3
- amoniak,
* PH
3
- fosfina (fosforiak)
*AsH
3
- arseniak
Pierwiastki grupy
16
i
17
u.o.p.
chem.
HnE
gdzie n to wartościowość
pierwiastka, jeżeli
n = 1
to ogólny
wzór
HE
-
grupa 16:
* H
2
O - tlenek wodoru
* H
2
S - siarkowodór,
* H
2
Se - selenowodór,
-
grupa 17
:
* HF - fluorowodór,
* HCl - chlorowodór,
* HBr - bromowodór,
* HI - jodowodór
Podział wodorków ze względu na
charakter chemiczny
(
w reakcji z wodą
)
Kwasowe
-
dobrze rozpuszczają się w wodzie dając kwasy beztlenowe:
HF - fluorowodór, HCl - chlorowodór, HBr - bromowodór, HI - jodowodór,
H
2
S, - siarkowodór, H
2
Se - selenowodór, H
2
Te - tellurowodór
HCl + H
2
O → H
3
O
+
+ Cl
-
; kwas chlorowodorowy,
H
2
S + 2H
2
O → 2H
3
O
+
+ S
2-
; kwas siarkowodorowy.
Zasadowe
- reagują z wodą dając wodorotlenki :
LiH - wodorek litu, NaH - wodorek
sodu, KH - wodorek potasu, RbH - wodorek rubidu, BeH
2
- wodorek berylu, MgH
2
-
wodorek magnezu, CaH
2
- wodorek wapnia, a także NH
3
- amoniak,
PH
3
- fosfina (bardzo słabe).
KH + H
2
O →KOH + H
2
; wodorotlenek potasu + wodór,
CaH
2
+ 2H
2
O → Ca(OH)
2
+ 2H
2
; wodorotlenek wapnia + wodór
NH
3
+ H
2
O → NH
3
·H
2
O ; woda amoniakalna (wodny roztwór amoniaku)
Obojętne
- nie rozpuszczają się w wodzie i nie reagują z nią:
CH
4
- metan
;
SiH
4
- monosilan
Amfoteryczne
-
w zależności rodzaju substratu może być
kwasem
lub
zasadą
:
H
2
O
Właściwości fizyczne wodorków
:
a)
Wodorki metali
są
związkami typu soli
,
tworzą kryształy jonowe
, w węzłach sieci
krystalicznej znajdują się
kationy metalu
i
aniony wodorowe H
-
, tego typu wodorki
tworzą metale grupy 1, 2 oraz metale bloku d i f,
b)
Wodorki pierwiastków grupy 14, 15, 16, 17
są
związkami kowalencyjnymi
lub
o wiązaniach kowalencyjnych spolaryzowanych
, przede wszystkim
gazy
,
stan ciekły
H
2
O, HF
.
Otrzymywanie wodorków
-
synteza z pierwiastków w określonych warunkach
zewnętrznych (uv, temp., ciśnienie, katalizator itp.), np.:
H
2
+ Cl
3
2HCl (uv)
H
2
+ F
2
2HF (samorzutnie)
H
2
+ Br
2
2HBr (temp.)
Ca + H
2
CaH
2
(temp.)
III. WODOROTLENKI -
to związki chemiczne zbudowane
z
kationu metalu
i
jedne
j lub
kilku grup
wodorotlenowych
(
-OH
)
- ogólny wzór wodorotlenku (
m = 1
)
Me
OH
, gdzie
m
to wartościowość metalu,
- ogólny wzór wodorotlenku
(m ≠ 1)
Me
(
OH
)m
,
Me
- kation metalu
1. Wodorotlenki grupy 1:
Me
OH
(
m = 1
)
*
Li
OH -
wodorotlenek litu;
Li
-
OH
2. Wodorotlenki grupy 2:
Me
(
OH)
2
(
m = 2
)
*
Ca
(
OH
)
2
- wodorotlenek wapnia;
HO
-
Ca
-
OH
3. Wodorotlenki grupy 13:
Me
(OH)
3
(
m = 3
)
*
Al
(
OH
)
3
- wodorotlenek glinu
HO
-
Al
-
OH
ǀ
OH
4
.
Metale pozostałych grup u.o.p. chem. mogą posiadać różną wartościowość i tworzyć
kilka różnych wodorotlenków, w związku z tym w ich nazwie należy podać
wartościowość metalu (stopień utlenienia);
Fe
(
OH)
2
- wodorotlenek żelaza(
II
)
HO
-
Fe
-
OH
Fe
(
OH
)
3
- wodorotlenek żelaza(
III
)
HO
-
Fe
-
OH
|
OH
1. Otrzymywanie wodorotlenków
1. Aktywny metal + woda → wodorotlenek + wodór
2K + 2H
2
O → 2KOH + H
2
, (zapis cząsteczkowy)
wodorotlenek potasu
2K + 2H
2
O → 2K
+
+ 2OH
-
+ H
2
,
(
zapis jonowy)
Ca + 2H
2
O → Ca(OH)
2
+ H
2
,
(zapis cząsteczkowy)
wodorotlenek wapnia
Ca + 2H
2
O → Ca
2+
+ 2OH
-
+ H
2
, (
zapis jonowy)
2. Tlenek aktywnego metalu + woda → wodorotlenek
Na
2
O + H
2
O
→
2NaOH, (
zapis cząsteczkowy)
wodorotlenek sodu
Na
2
O + H
2
O
→
2Na
+
+ 2OH
-
(zapis jonowy)
SrO + H
2
O
→
Sr(OH)
2
(zapis cząsteczkowy)
wodorotlenek strontu
SrO + H
2
O
→
Sr
2+
+ 2OH
-
(zapis jonowy)
3. Wodorek zasadowy + woda
→
wodorotlenek + wodór
KH + H
2
O → KOH + H
2
(zapis cząsteczkowy)
wodorotlenek potasu
KH + H
2
O → K
+
+ OH
-
+ H
2
(zapis jonowy)
Uwaga
: w zależności od stosunków stechiometrycznych powyższe równania reakcji
wodorków metali grupy 1 i 2: można zapisać również:
2KH + H
2
O
K
2
O + H
2
CaH
2
+ H
2
O
CaO + H
2
CaH
2
+ 2HO
Ca(OH)
2
+ H
2
4. Sól metalu mało aktywnego + zasada → wodorotlenek nierozpuszczalny w wodzie + sól
metalu aktywnego
CuSO
4
+ 2NaOH → Cu(OH)
2
↓ + Na
2
SO
4
(zapis cząsteczkowy)
wodorotlenek miedzi(II)
+ siarczan(VI) sodu
[ Pobierz całość w formacie PDF ]