А
Химия·8 класскод 1.6·12 мин

Классы неорганических соединений и Периодический закон: строение атома и свойства элементов

Оксиды, кислоты, основания и соли связаны генетически, а их свойства объясняются строением атома и положением элемента в Периодической системе.

Тренировать тему
Четыре класса неорганических веществ

Оксиды — сложные вещества из двух элементов, один из которых кислород (CaO, SO3). Кислоты — вещества, состоящие из атомов водорода, способных замещаться на металл, и кислотного остатка (HCl, H2SO4, H3PO4). Основания — вещества из атома металла и одной или нескольких гидроксогрупп OH (NaOH, Ca(OH)2, Fe(OH)3); растворимые основания называют щелочами. Соли — вещества из атомов металла и кислотного остатка (NaCl, CaCO3, Al2(SO4)3).

Классификация неорганических соединений
Неорганические вещества
Оксиды
Основные: CaO, Na2O, FeOКислотные: CO2, SO3, P2O5Амфотерные: ZnO, Al2O3
Кислоты
Бескислородные: HCl, H2SКислородсодержащие: H2SO4, HNO3
Основания
Щёлочи: NaOH, KOH, Ca(OH)2Нерастворимые: Cu(OH)2, Fe(OH)3
Соли
Средние: NaCl, CaCO3Кислые: NaHCO3
Классы различают по составу: наличие O, H и кислотного остатка.

Индикаторы и среда раствора

ИндикаторКислая средаНейтральная средаЩелочная среда
Лакмускрасныйфиолетовыйсиний
Метилоранжрозовыйоранжевыйжёлтый
Фенолфталеинбесцветныйбесцветныймалиновый
Универсальная бумагаpH меньше 7pH = 7pH больше 7
Шкала pH
01234567891011121314раствор HClнейтральная среда, чистая водараствор NaOHкислая средащелочная среда
Нейтральная среда соответствует значению 7; чем меньше pH, тем сильнее кислая среда.
Строение атома и информация из Периодической системы
Атом элемента
Порядковый номер Zзаряд ядра и число протонов
Число электроновравно Z, атом электронейтрален
Массовое число Aокруглённая Ar, сумма протонов и нейтронов
Номер периодачисло электронных уровней
Номер группы (главная подгруппа)число электронов на внешнем уровне
Все числа читаются прямо из клетки элемента.
Состав ядра и оболочки

Число протонов N(p+) = Z; число электронов N(e−) = Z; число нейтронов N(n0) = A − Z. Пример для фосфора-31: Z = 15, A = 31, значит 15 протонов, 15 электронов и 31 − 15 = 16 нейтронов.

Разбор записи 31P (Z = 15)
A = 31массовое число, верхний индекс
Z = 15заряд ядра, порядковый номер, число протонов
= N = 16число нейтронов в ядре
2, 8, 5распределение 15 электронов по трём уровням
A = Z + N — основное соотношение для состава ядра.
Максимальное число электронов на уровне

N(max) = 2 · n^2, где n — номер уровня. Первый уровень вмещает 2 электрона, второй 8, третий 18 (но как внешний — не более 8). Для серы (Z = 16) распределение 2, 8, 6: на внешнем уровне 6 электронов, что соответствует номеру группы VI A.

Алгоритм: от номера элемента к его свойствам
Найти Z и A
для серы Z = 16, A = 32
Состав атома
16 протонов, 16 нейтронов, 16 электронов
Период и группа
3-й период, группа VI A
Схема электронов
2, 8, 6 — три уровня, 6 внешних электронов
Высший оксид и гидроксид
SO3 и H2SO4, свойства кислотные
Сравнить с соседями
неметаллические свойства растут вправо по периоду и вверх по группе
Шесть шагов дают характеристику элемента по плану ОГЭ.
Реакция нейтрализации с полным расчётом

Дано: m(NaOH) = 8 г, взаимодействие с соляной кислотой. Найти: m(HCl) и m(NaCl). Решение: уравнение NaOH + HCl → NaCl + H2O; M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 г/моль; n(NaOH) = 8 г : 40 г/моль = 0,2 моль; по уравнению коэффициенты 1 : 1 : 1, значит n(HCl) = 0,2 моль и n(NaCl) = 0,2 моль; M(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 г/моль, m(HCl) = 0,2 моль · 36,5 г/моль = 7,3 г; M(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5 г/моль, m(NaCl) = 0,2 моль · 58,5 г/моль = 11,7 г. Ответ: m(HCl) = 7,3 г; m(NaCl) = 11,7 г.

Генетическая связь классов

  • Металл → основный оксид → основание → соль: Ca → CaO → Ca(OH)2 → CaCl2
  • Неметалл → кислотный оксид → кислота → соль: S → SO3 → H2SO4 → Na2SO4
  • Основный оксид + кислотный оксид → соль: CaO + CO2 → CaCO3
  • Основание + кислота → соль + вода (нейтрализация): Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O
  • Соль + соль → две новые соли при выпадении осадка: BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4 + 2NaCl
Периодический закон формулируют по заряду ядра, а не по массе

Современная формулировка: свойства элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов. Именно поэтому Ar и Co, Te и I стоят в системе не по возрастанию Ar. Вторая частая ошибка — считать, что число нейтронов равно числу протонов: для 31P протонов 15, а нейтронов 16, и находят их только по разности A − Z.

Проверьте себя
  • Отношу вещество к оксидам, кислотам, основаниям или солям по составу формулы
  • Называю окраску лакмуса, метилоранжа и фенолфталеина в кислой и щелочной среде
  • Определяю по номеру элемента число протонов, нейтронов и электронов и схему уровней
  • Связываю номер периода с числом уровней, номер группы — с числом внешних электронов
  • Записываю уравнение нейтрализации и считаю по нему массы в граммах
  • Формулирую Периодический закон через заряд ядра атома