Ìíîãèå ïðîñòûå òåëà ñóùåñòâóþò â ðàçëè÷íûõ âèäîèçìåíåíèÿõ, à ýëåìåíò åñòü íå÷òî, èçìåíåíèþ íå ïîäëåæàùåå. Òàê, óãëåðîä ÿâëÿåòñÿ â âèäå óãëÿ, ãðàôèòà è àëìàçà, êîòîðûå ñóòü ðàçëè÷íûå òåëà, ïðèòîì ïðîñòûå, à ýëåìåíò îäèí. Òîò æå óãëåðîä ñîäåðæèòñÿ è â óãëåêèñëîì ãàçå, íî â í¸ì íåò íè óãëÿ, íè ãðàôèòà, íè àëìàçà.
Ä. È. Ìåíäåëååâ. «Îñíîâû õèìèè»
Õèìèÿ, êàê è ëþáàÿ äðóãàÿ íàóêà, èìååò ñâîé îñîáûé ÿçûê Ýòî ÿçûê õèìè÷åñêèõ ñèìâîëîâ, ôîðìóë è óðàâíåíèé ðåàêöèé. Êàæäîå õèìè÷åñêîå ñîåäèíåíèå çàïèñûâàåòñÿ â âèäå ôîðìóëû, ïîêàçûâàþùåé, àòîìû êàêèõ ýëåìåíòîâ è â êàêîì êîëè÷åñòâå â í¸ì ïðèñóòñòâóþò.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ èçâåñòíî îêîëî 500 òûñ. íåîðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ. Çíàòü âñå èõ ôîðìóëû è íàçâàíèÿ, íå ãîâîðÿ óæå î ñâîéñòâàõ, ïðàêòè÷åñêè
íåâîçìîæíî. ×òîáû ëåã÷å îðèåíòèðîâàòüñÿ â ìèðå õèìèè, âñ¸ ýòî ìíîãîîáðàçèå âåùåñòâ ïîäðàçäåëåíî íà îòäåëüíûå êëàññû, âêëþ÷àþùèå ñîåäèíåíèÿ, ñõîäíûå ïî ñòðîåíèþ è ñâîéñòâàì.
Ïåðâîé âåòâüþ «ôàìèëüíîãî äðåâà» íåîðãàíè÷åñêîé õèìèè ÿâëÿåòñÿ êëàññ ïðîñòûõ âåùåñòâ, ñîñòîÿùèõ èç àòîìîâ îäíîãî ýëåìåíòà (íàïðèìåð, êèñëîðîä Î2, àçîò N2, æåëåçî Fe è ò. ä.).
Ïðîñòûå âåùåñòâà ïîäðàçäåëÿþò íà ìåòàëëû è íåìåòàëëû. Ìåòàëëû — ýòî òâ¸ðäûå ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå âåùåñòâà (çà èñêëþ÷åíèåì ðòóòè), ñ ìåòàëëè÷åñêèì áëåñêîì, âûñîêîé òåïëî- è ýëåêòðîïðîâîäíîñòüþ, Êðèñòàëëè÷åñêàÿ ðåø¸òêà ìåòàëëîâ ñîñòîèò èç àòîìîâ. Íîñèòåëÿìè òîêà â íèõ ÿâëÿþòñÿ ñâîáîäíûå ýëåêòðîíû (òàê íàçûâàåìûé ýëåêòðîííûé ãàç). Àòîìû ìåòàëëîâ ñîäåðæàò íà âíåøíåì ýëåêòðîííîì óðîâíå íåáîëüøîå ÷èñëî ýëåêòðîíîâ, êîòîðûå îíè îòäàþò â ðåçóëüòàòå õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé, ò. å. ìåòàëëû ÿâëÿþòñÿ âîññòàíîâèòåëÿìè. Ìåòàëëè÷åñêèå ñâîéñòâà â íàèáîëüøåé ñòåïåíè âûðàæåíû ó ýëåìåíòîâ ãëàâíîé ïîäãðóïïû ïåðâîé ãðóïïû ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìû (ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ).
Òèïè÷íûå íåìåòàëëû — ïîëíàÿ ïðîòèâîïîëîæíîñòü ìåòàëëàì. Ê íèì îòíîñÿòñÿ âåùåñòâà, ñîñòîÿùèå èç ìîëåêóë (ãàçû, æèäêîñòè, ëåãêîëåòó÷èå òâ¸ðäûå âåùåñòâà). Íî íåêîòîðûå íåìåòàëëû èìåþò è íåìîëåêóëÿðíîå ñòðîåíèå (êðàñíûé ôîñôîð, àëìàç), îíè îòëè÷àþòñÿ âûñîêîé òåìïåðàòóðîé ïëàâëåíèÿ è êèïåíèÿ. Íåìåòàëëû, çà ðåäêèì èñêëþ÷åíèåì, — ïëîõèå ïðîâîäíèêè òåïëà è ýëåêòðè÷åñòâà. Îíè ÿâëÿþòñÿ ïîëóïðîâîäíèêàìè èëè äèýëåêòðèêàìè.
Ïîìèìî òèïè÷íûõ ìåòàëëîâ è íåìåòàëëîâ åñòü áîëüøàÿ ãðóïïà ïðîñòûõ âåùåñòâ ñ ïðîìåæóòî÷íûìè ñâîéñòâàìè — ìåòàëëîèäîâ. Ê íèì îòíîñÿòñÿ ìûøüÿê, ñóðüìà, âèñìóò, ñåëåí è ìíîãèå äðóãèå.
Ñðåäè ñëîæíûõ âåùåñòâ, èëè õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, îáû÷íî âûäåëÿþò ÷åòûðå îñíîâíûõ êëàññà: îêñèäû, êèñëîòû, îñíîâàíèÿ è ñîëè. Ýòà êëàññèôèêàöèÿ ðàçðàáîòàíà âûäàþùèìèñÿ õèìèêàìè XVIII—XIX ñòîëåòèé À. Ë. Ëàâóàçüå, Ì. Â. Ëîìîíîñîâûì, É. ß. Áåðöåëèóñîì, Äæ. Äàëüòîíîì.
Îêñèäû (â ðóññêîé õèìè÷åñêîé òðàäèöèè — îêèñëû) — ñîåäèíåíèÿ ýëåìåíòîâ ñ êèñëîðîäîì, íàïðèìåð îêñèä ôîñôîðà(V) Ð2Î5, îêñèä êàëüöèÿ ÑàÎ. Ó áîëüøèíñòâà ýëåìåíòîâ îíè îáðàçóþòñÿ ïðè âçàèìîäåéñòâèè ïðîñòûõ âåùåñòâ ñ êèñëîðîäîì âîçäóõà. Îêñèäû ìåòàëëîâ — ïðåèìóùåñòâåííî èîííûå ñîåäèíåíèÿ, õàðàêòåðèçóþùèåñÿ âûñîêèìè òåìïåðàòóðàìè ïëàâëåíèÿ (íåêîòîðûå èç íèõ ïðè ñèëüíîì íàãðåâàíèè ðàçëàãàþòñÿ íà ìåòàëë è êèñëîðîä). Îêñèäû íåìåòàëëîâ, êàê ïðàâèëî, èìåþò ìîëåêóëÿðíîå ñòðîåíèå. Îêñèäû ñëåäóåò îòëè÷àòü îò ïåðîêñèäîâ — ïðîèçâîäíûõ ïåðîêñèäà âîäîðîäà Í2Î2, â êîòîðûõ èìååòñÿ ñâÿçü ΗÎ, íàïðèìåð Na2O2, BaO2 è ò. ä.
Ïðè äèññîöèàöèè êèñëîò ïðîèñõîäèò ðàçðûâ ñâÿçè ΗÍ, à ïðè äèññîöèàöèè îñíîâàíèé — îòäåëåíèå ÎÍ-ãðóïïû
Êèñëîòû — âåùåñòâà, ñîñòîÿùèå èç àòîìîâ âîäîðîäà, ñïîñîáíûõ çàìåùàòüñÿ íà ìåòàëë, è êèñëîòíîãî îñòàòêà. Îíè îáû÷íî ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà êèñëîðîäñîäåðæàùèå (ñåðíàÿ êèñëîòà H2SO4, îðòîôîñôîðíàÿ êèñëîòà Í3ÐÎ4) è áåñêèñëîðîäíûå (ñîëÿíàÿ êèñëîòà ÍÑl, ñåðîâîäîðîäíàÿ êèñëîòà H2S).
Îñíîâàíèÿ, èëè ãèäðîêñèäû (ñòàðûå ðóññêèå èõ íàçâàíèÿ — ãèäðîîêèñè, ãèäðàòû îêèñëîâ), — ñîåäèíåíèÿ, ñîäåðæàùèå àòîì ìåòàëëà è îäíó èëè íåñêîëüêî ãèäðîêñèëüíûõ ãðóïï ÎÍ. Ïîëó÷åíû îñíîâàíèÿ ïî÷òè âñåõ ìåòàëëîâ ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìû. Åñëè ýëåìåíò èìååò íåñêîëüêî ñòåïåíåé îêèñëåíèÿ, åìó ñîîòâåòñòâóåò íåñêîëüêî îñíîâàíèé, íàïðèìåð æåëåçó — ãèäðîêñèä æåëåçà(III) Fe(OH)3 è ãèäðîêñèä æåëåçà(II) Fe(OH)2.
Ãèäðîêñèäû ùåëî÷íûõ è ù¸ëî÷íîçåìåëüíûõ ìåòàëëîâ, õîðîøî ðàñòâîðèìûå â âîäå, íàçûâàþòñÿ ùåëî÷àìè. Ù¸ëî÷è — òâ¸ðäûå êðèñòàëëè÷åñêèå âåùåñòâà, èõ ðàñòâîðû ìûëêè íà îùóïü. Ãèäðîêñèäû ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ (NaOH, ÊÎÍ) ãèãðîñêîïè÷íû, ïîýòîìó ïðè õðàíåíèè â íåïëîòíî çàêðûòûõ ñêëÿíêàõ îíè «ðàñïëûâàþòñÿ».
Íåðàñòâîðèìûå â âîäå îñíîâàíèÿ âûäåëÿþòñÿ èç ðàñòâîðà â âèäå àìîðôíûõ ñòóäåíèñòûõ îñàäêîâ, êîòîðûå ñî âðåìåíåì êðèñòàëëèçóþòñÿ. ×àñòî îíè èìåþò ïåðåìåííûé ñîñòàâ, ïîýòîìó ïðàâèëüíåå çàïèñûâàòü, íàïðèìåð, íå Fe(OH)3, a Fe2O3•õÍ2Î. Ãèäðîêñèäû ìíîãèõ ìåòàëëîâ (æåëåçà, ìåäè, íèêåëÿ è äð.) ÿðêî îêðàøåíû.
Ãèäðîêñèäû àëþìèíèÿ, ìåäè(II) è æåëåçà(III). Ãèäðîêñèä ìåäè(II), îáðàçóþùèéñÿ ïðè äîáàâëåíèè ðàñòâîðà ù¸ëî÷è ê ðàñòâîðó ñóëüôàòà ìåäè: CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2¯+Na2SO4, ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñòóäåíèñòûé îñàäîê ñèíåãî öâåòà. Ïðè ñëàáîì íàãðåâàíèè îí òåðÿåò âîäó, ïðåâðàùàÿñü â ÷¸ðíûé ïîðîøîê îêñèäà ìåäè(II): Cu(ÎÍ)2=CuÎ+Í2Î.
Ïðèìå÷àòåëüíî, ÷òî ïî ôîðìóëå ñîåäèíåíèÿ ÷àñòî íåëüçÿ ïðåäñêàçàòü, ÿâëÿåòñÿ ëè îíî îñíîâàíèåì èëè êèñëîòîé: âåäü ÎÍ-ãðóïïû ñîäåðæàòñÿ è â êèñëîòàõ, è â îñíîâàíèÿõ. Íàïðèìåð, ôîðìóëó ñåðíîé êèñëîòû H2SO4 ìîæíî çàïèñàòü â âèäå SO2(OH)2, à áîðíîé êèñëîòû Í3ÂÎ3 — êàê Â(ÎÍ)3.  ÷¸ìæå ðàçíèöà ìåæäó êèñëîòàìè è îñíîâàíèÿìè? Êèñëîòû â ðàñòâîðàõ äèññîöèèðóþò ñ îáðàçîâàíèåì èîíîâ Í+, à îñíîâàíèÿ äàþò èîíû ÎÍ".
Ãèäðîêñèäû, êîòîðûå â çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé ïðîÿâëÿþò ñâîéñòâà òî êèñëîòû, òî îñíîâàíèÿ, íàçûâàþòñÿ àìôîòåðíûìè (îò ãðå÷. «àìôîòåðîñ» — «è òîò, è äðóãîé»).
Ñîëè — ýòî ïðîäóêòû ïîëíîãî èëè ÷àñòè÷íîãî çàìåùåíèÿ âîäîðîäà â êèñëîòå íà ìåòàëë èëè ãèäðîêñèëüíîé ãðóïïû â îñíîâàíèè íà êèñëîòíûé îñòàòîê. Íàïðèìåð, åñëè â ñåðíîé êèñëîòå H2SO4 çàìåñòèòü íà êàëèé îäèí àòîì âîäîðîäà, ïîëó÷èì ñîëü KHSO4, à åñëè äâà — K2SO4.
Ðàçëè÷àþò íåñêîëüêî òèïîâ ñîëåé. Êèñëûå ñîëè ñîäåðæàò â ñâî¸ì ñîñòàâå àòîìû âîäîðîäà, îñíîâíûå (ãèäðîêñîñîëè) âêëþ÷àþò ÎÍ-ãðóïïû. Ñðåäíèå ñîëè íè àòîìîâ Í, íè ÎÍ-ãðóïï íå ñîäåðæàò. Ñóùåñòâóþò òàêæå ñìåøàííûå (ñîëè äâóõ êèñëîò) è äâîéíûå (ñîëè äâóõ ìåòàëëîâ). Íàïðèìåð, êàëüöèíèðîâàííàÿ ñîäà Na2CO3 — ýòî ñðåäíÿÿ ñîëü, ïèòüåâàÿ ñîäà NaHCO3 — êèñëàÿ, à ìàëàõèò (CuÎÍ)2ÑÎ3 — îñíîâíàÿ, Àëþìîêàëèåâûå êâàñöû KAl(SO4)2•12Í2Î ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé äâîéíóþ ñîëü, à õëîðíàÿ èçâåñòü Ñà(ÎÑl)Ñl — ñìåøàííóþ.
Áåçâîäíûå õëîðèäû ìíîãèõ ìåòàëëîâ ïî ñâîéñòâàì ñèëüíî îòëè÷àþòñÿ îò ñîîòâåòñòâóþùèõ ãèäðàòîâ. Èõ ïîëó÷àþò äåéñòâèåì õëîðà èëè õëîðîâîäîðîäà íà ìåòàëë è õðàíÿò â çàïàÿííûõ àìïóëàõ. Ñëåâà íàïðàâî: ÑîÑl2, NiCl2, CrCl3, VCl2.
Îñàæäåíèå ñóëüôàòà áàðèÿ: Na2SO4+ÂàÑl2=BaSO4¯+ 2NaCl.
Ïîðîøîê ìàëàõèòà (CuÎÍ)2ÑÎ3.
Îäíàêî áîëüøàÿ ãðóïïà íåîðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ íèêàê íå óêëàäûâàåòñÿ â ðàìêè ïåðå÷èñëåííûõ îñíîâíûõ êëàññîâ. Ïîýòîìó êðîìå îêñèäîâ ñðåäè áèíàðíûõ (ò. å. ñîñòîÿùèõ èç äâóõ ýëåìåíòîâ) ñîåäèíåíèé âûäåëÿþò ãèäðèäû (NaH, NH3), êàðáèäû (ÑàÑ2, Fe3C), íèòðèäû (Li3N, Mg3N2) è ò. ä. Äà è ñàìà ãðàíèöà ìåæäó íåîðãàíè÷åñêèìè è îðãàíè÷åñêèìè âåùåñòâàìè ïðåäñòàâëÿåòñÿ äîâîëüíî-òàêè ðàçìûòîé. Êóäà îòíåñòè, íàïðèìåð, òàêèå âåùåñòâà, êàê ôåððîöåí Fe(C5H5)2, áîðàçîë B3N3H6, êàðáîíèë íèêåëÿ Ni(CO)4? Ïîýòîìó êëàññèôèêàöèþ âåùåñòâ íåëüçÿ ñ÷èòàòü çàêîí÷åííîé, è íå âñå âåòâè õèìè÷åñêîãî äðåâà ïîëó÷èëè ñâîè íàçâàíèÿ.
Ïîõîæèå ñòàòüè