Читать онлайн учебники
на ANSEVIK.RU

>>> Перейти на мобильный размер сайта >>>

Учебник для 11 класса

Естествознание

       

§ 10. Классификация неорганических веществ и её относительность

  1. Объясните, что такое классификация. Приведите примеры классификаций из биологии, астрономии, математики, других наук.
  2. Назовите классы простых и сложных веществ, принятые в неорганической химии.

Классификация природных химических веществ. Философская истина «Всё в нашем мире относительно» — справедлива и для классификации веществ и их свойств. Великое многообразие веществ во Вселенной и на нашей планете состоит всего лишь из 90 химических элементов. В природе встречаются вещества, построенные элементами с порядковыми номерами с 1-го по 91-й включительно. Элемент 43-й — технеций — в настоящее время на Земле в природе не обнаружен, так как не имеет стабильных изотопов. Он был получен искусственно в результате ядерной реакции. Отсюда и название элемента: от греческого technetos — «искусственный».

Все земные природные химические вещества, построенные из 90 элементов, можно разделить на два больших типа — неорганические и органические.

Органическими веществами называют соединения углерода, за исключением простейших — оксидов углерода, карбидов металлов, угольной кислоты и её солей; все остальные вещества относятся к неорганическим.

Органических веществ насчитывается более 27 млн — гораздо больше, чем неорганических, число которых, по самым оптимистическим подсчётам, не превышает 400 тыс. О причинах многообразия органических соединений мы поговорим чуть позже, а пока отметим, что резкой границы между двумя этими группами веществ не существует. Например, соль изоцианат аммония NH2NCO считается неорганическим соединением, мочевина (NH2)2CO, имеющая точно такой же элементный состав N2H4CO, — вещество органическое.

Вещества, имеющие одинаковую молекулярную формулу, но разное химическое строение, а потому и разные свойства, называются изомерами.

Например, формулу C2H6O имеют два химических вещества — ди-метиловый эфир и этиловый спирт.

Классификация неорганических веществ. Неорганические вещества принято делить на два подтипа — простые и сложные. Как вы уже знаете, простыми называют вещества, состоящие из атомов одного химического элемента, а сложные — из двух и более химических элементов.

Казалось бы, число простых веществ должно совпадать с числом химических элементов. Однако это не так. Дело в том, что атомы одного и того же химического элемента могут образовывать не одно, а несколько различных простых веществ. Такое явление, как вы уже знаете, называют аллотропией. Причинами аллотропии может быть разное число атомов в молекуле (например, аллотропные модификации элемента кислорода — кислород O2 и озон O3), а также различное строение кристаллической решётки твёрдого вещества (например, уже знакомые вам аллотропные видоизменения углерода — алмаз и графит).

В подтипе простых веществ выделяют металлы, неметаллы и благородные газы, причём последние часто относят к неметаллам. В основе такой классификации лежат физические свойства простых веществ, обусловленные строением атомов химических элементов, из которых эти вещества образованы, и типом кристаллической решётки. Вам известно, что металлы обладают хорошей электро- и теплопроводностью, пластичны, имеют металлический блеск. Неметаллы, как правило, такими свойствами не обладают. Наша оговорка «как правило» не случайна, она ещё раз подчёркивает относительность классификации простых веществ. Некоторые металлы по свойствам напоминают неметаллы (например, аллотропная модификация олова — серое олово является комкообразным или порошкообразным веществом серого цвета, не проводит электрический ток, лишено блеска и пластичности; рис. 42). Тогда как белое олово, другая аллотропная модификация, — типичный металл. Напротив, неметалл графит, аллотропная модификация углерода, обладает хорошей электропроводностью, характерным металлическим блеском.

Рис. 42. Олово: а — белое олово; б — алло тропная модификация — серое олово

Самая общая классификация сложных неорганических веществ хорошо вам знакома из курса химии основной школы. Здесь выделяют четыре класса соединений: оксиды, основания, кислоты и соли.

Деление неорганических веществ на классы проводят на основании их состава, который, в свою очередь, отражается на свойствах соединений.

Напомним, что оксидами называют сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых — кислород в степени окисления -2 (например, H2O, CO2, CuO).

Основания — сложные вещества, состоящие из атома металла и одной или нескольких гидроксогрупп (например, NaOH, Ca(OH)2).

Кислоты — сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка (например, HCl, HNO3, H2SO4, H3PO4).

Соли — сложные вещества, состоящие из атомов металла и кислотных остатков (например, NaNO3, K2SO4, AlCl3).

Вот так на схеме выглядит классификация неорганических веществ.

Но подобная классификация и определения также весьма относительны.

Во-первых, роль металла в основаниях и солях могут выполнять сложные частицы наподобие знакомого вам катиона аммония NH4+, построенные элементами-неметаллами.

Во-вторых, существует достаточно многочисленная группа веществ, которые по формальным признакам (по составу) являются основаниями, а по свойствам относятся к амфотерным гидроксидам, т. е. сочетают свойства оснований и кислот. Например, гидроксид алюминия Al(OH)3 при взаимодействии с кислотой ведёт себя как основание:

Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O,

а при сплавлении с щелочами проявляет свойства кислоты:

H3AlO3 + NaOH = NaAlO2 + H2O.

В-третьих, в приведённую выше классификацию сложных неорганических веществ не попадёт большое число соединений, которые нельзя отнести ни к одному из перечисленных классов. Это, например, соединения, образованные двумя или более элементами-неметаллами (хлорид фосфора (V) PCl5, сульфид углерода CS2, фосген COCl2).

Как классифицируют органические вещества, будет рассказано в следующем параграфе.

Теперь вы знаете

  • как классифицируют простые и сложные неорганические вещества
  • какова причина аллотропии

Теперь вы можете

  • доказать, что классификация неорганических веществ относительна
  • объяснить, почему число простых веществ превышает число химических элементов

Выполните задания

  1. Дайте определение понятия «аллотропия», приведите примеры аллотропных модификаций разных веществ.
  2. Определите, какими веществами являются благородные газы — атомного или молекулярного строения, подкрепите свой ответ аргументами в пользу той и другой точки зрения.
  3. Перечислите четыре класса неорганических веществ, проиллюстрируйте их свойства двумя-тремя уравнениями химических реакций.
  4. С помощью уравнений химических реакций докажите, что амфотерные гидроксиды проявляют свойства как кислот, так и оснований.
  5. Карбонат кальция (мел, мрамор, известняк) вдохновлял скульпторов, художников, поэтов. Например, поэт И. Сельвинский пишет:

      Видишь мрамор? Это просто кальций.
      Химия. Породистый кристалл.
      Но коснулись этой глыбы пальцы,
      И Венерой вышла красота.

    Какую неточность с точки зрения химии допустил поэт?

Темы для рефератов

  1. Аллотропия олова.
  2. Аллотропия фосфора.
  3. Аллотропия углерода.

Рейтинг@Mail.ru