Многие простые тела существуют в различных видоизменениях, а элемент есть нечто, изменению не подлежащее. Так, углерод является в виде угля, графи­та и алмаза, которые суть различные тела, притом простые, а элемент один. Тот же углерод содержится и в углекислом газе, но в нём нет ни угля, ни графита, ни алмаза.

Д. И. Менделеев. «Основы химии»

Химия, как и любая другая наука, имеет свой особый язык Это язык хи­мических символов, формул и урав­нений реакций. Каждое химическое соединение записывается в виде фор­мулы, показывающей, атомы каких элементов и в каком количестве в нём присутствуют. 

В настоящее время известно око­ло 500 тыс. неорганических веществ. Знать все их формулы и названия, не говоря уже о свойствах, практически 

невозможно. Чтобы легче ориенти­роваться в мире химии, всё это мно­гообразие веществ подразделено на отдельные классы, включающие со­единения, сходные по строению и свойствам. 

Первой ветвью «фамильного дре­ва» неорганической химии является класс простых веществ, состоящих из атомов одного элемента (напри­мер, кислород О₂, азот N₂, железо Fe и т. д.). 

Простые вещества подразделяют на металлы и неметаллы. Металлы — это твёрдые при комнатной темпе­ратуре вещества (за исключением ртути), с металлическим блеском, вы­сокой тепло- и электропроводностью, Кристаллическая решётка металлов состоит из атомов. Носителями тока в них являются свободные электроны (так называемый электронный газ). Атомы металлов содержат на внешнем электронном уровне небольшое чис­ло электронов, которые они отдают в результате химических реакций, т. е. металлы являются восстановителями. Металлические свойства в наибольшей степени выражены у элементов главной подгруппы первой группы пе­риодической системы (щелочных ме­таллов). 

Типичные неметаллы — полная противоположность металлам. К ним относятся вещества, состоящие из молекул (газы, жидкости, легколету­чие твёрдые вещества). Но некоторые неметаллы имеют и немолекулярное строение (красный фосфор, алмаз), они отличаются высокой температу­рой плавления и кипения. Неметаллы, за редким исключением, — плохие проводники тепла и электричества. Они являются полупроводниками или диэлектриками. 

Помимо типичных металлов и не­металлов есть большая группа про­стых веществ с промежуточными свойствами — металлоидов. К ним относятся мышьяк, сурьма, висмут, селен и многие другие. 

Среди сложных веществ, или хи­мических соединений, обычно выде­ляют четыре основных класса: окси­ды, кислоты, основания и соли. Эта классификация разработана выдаю­щимися химиками XVIII—XIX столе­тий А. Л. Лавуазье, М. В. Ломоносовым, Й. Я. Берцелиусом, Дж. Дальтоном. 

Оксиды (в русской химической традиции — окислы) — соединения элементов с кислородом, например оксид фосфора(V) Р₂О₅, оксид каль­ция СаО. У большинства элементов они образуются при взаимодейст­вии простых веществ с кислородом воздуха. Оксиды металлов — преиму­щественно ионные соединения, ха­рактеризующиеся высокими темпера­турами плавления (некоторые из них при сильном нагревании разлагают­ся на металл и кислород). Оксиды не­металлов, как правило, имеют моле­кулярное строение. Оксиды следует отличать от пероксидов — производ­ных пероксида водорода Н₂О₂, в ко­торых имеется связь О—О, например Na₂O₂, BaO₂ и т. д.



При диссоциации кислот происходит разрыв связи О—Н, а при диссоциации оснований — отделение ОН-группы



Кислоты — вещества, состоящие из атомов водорода, способных заме­щаться на металл, и кислотного ос­татка. Они обычно подразделяются на кислородсодержащие (серная кис­лота H₂SO₄, ортофосфорная кислота Н₃РО₄) и бескислородные (соляная кислота НСl, сероводородная кис­лота H₂S).

Основания, или гидроксиды (ста­рые русские их названия — гидро­окиси, гидраты окислов), — соедине­ния, содержащие атом металла и одну или несколько гидроксильных групп ОН. Получены основания почти всех металлов периодической системы. Если элемент имеет несколько степе­ней окисления, ему соответствует не­сколько оснований, например желе­зу — гидроксид железа(III) Fe(OH)₃ и гидроксид железа(II) Fe(OH)₂.

Гидроксиды щелочных и щёлочно­земельных металлов, хорошо раство­римые в воде, называются щелочами. Щёлочи — твёрдые кристаллические вещества, их растворы мылки на ощупь. Гидроксиды щелочных метал­лов (NaOH, КОН) гигроскопичны, по­этому при хранении в неплотно за­крытых склянках они «расплываются».

Нерастворимые в воде основания выделяются из раствора в виде аморфных студенистых осадков, кото­рые со временем кристаллизуются. Часто они имеют переменный состав, поэтому правильнее записывать, на­пример, не Fe(OH)₃, a Fe₂O₃•хН₂О. Гидроксиды многих металлов (желе­за, меди, никеля и др.) ярко окрашены.

Гидроксиды алюминия, меди(II) и железа(III). Гидроксид меди(II), образующийся при добавлении раствора щёлочи к раствору сульфата меди: CuSO₄+2NaOH=Cu(OH)₂¯+Na₂SO₄, представляет собой студенистый осадок синего цвета. При слабом нагревании он теряет воду, превращаясь в чёрный порошок оксида меди(II): Cu(ОН)₂=CuО+Н₂О. 

Примечательно, что по формуле соединения часто нельзя предсказать, является ли оно основанием или кис­лотой: ведь ОН-группы содержатся и в кислотах, и в основаниях. Например, формулу серной кислоты H₂SO₄ мож­но записать в виде SO₂(OH)₂, а борной кислоты Н₃ВО₃ — как В(ОН)₃. В чёмже разница между кислотами и осно­ваниями? Кислоты в растворах диссо­циируют с образованием ионов Н⁺, а основания дают ионы ОН".

Гидроксиды, которые в зависимо­сти от условий проявляют свойства то кислоты, то основания, называют­ся амфотерными (от греч. «амфотерос» — «и тот, и другой»).

Соли — это продукты полного или частичного замещения водорода в кислоте на металл или гидроксильной группы в основании на кислот­ный остаток. Например, если в сер­ной кислоте H₂SO₄ заместить на калий один атом водорода, получим соль KHSO₄, а если два — K₂SO₄.

Различают несколько типов солей. Кислые соли содержат в своём соста­ве атомы водорода, основные (гидроксосоли) включают ОН-группы. Сред­ние соли ни атомов Н, ни ОН-групп не содержат. Существуют также сме­шанные (соли двух кислот) и двойные (соли двух металлов). Например, каль­цинированная сода Na₂CO₃ — это средняя соль, питьевая сода NaHCO₃ — кислая, а малахит (CuОН)₂СО₃  — основная, Алюмокалиевые квасцы KAl(SO₄)₂•12Н₂О представляют собой двойную соль, а хлорная известь Са(ОСl)Сl — смешанную.

Безводные хлориды многих металлов по свойствам сильно отличаются от соответствующих гидратов. Их получают действием хлора или хлороводорода на металл и хранят в запаянных ампулах. Слева направо: СоСl₂, NiCl₂, CrCl₃, VCl₂. 

Осаждение сульфата бария: Na₂SO₄+ВаСl₂=BaSO₄¯+ 2NaCl.

 

Порошок малахита (CuОН)₂СО₃.



Однако большая группа неоргани­ческих веществ никак не укладывает­ся в рамки перечисленных основных классов. Поэтому кроме оксидов сре­ди бинарных (т. е. состоящих из двух элементов) соединений выделяют гидриды (NaH, NH₃), карбиды (СаС₂, Fe₃C), нитриды (Li₃N, Mg₃N₂) и т. д. Да и сама граница между неорганиче­скими и органическими веществами представляется довольно-таки раз­мытой. Куда отнести, например, такие вещества, как ферроцен Fe(C₅H₅)₂, боразол B₃N₃H₆, карбонил никеля Ni(CO)₄? Поэтому классификацию веществ нельзя считать законченной, и не все ветви химического древа по­лучили свои названия.