Funkcje nieorganiczne: kwasy, zasady, sole i tlenki

Funkcje nieorganiczne to grupy związków nieorganicznych o podobnych właściwościach.

Podstawowa klasyfikacja w odniesieniu do związków chemicznych to: związki organiczne to takie, które zawierają atomy węgla, natomiast związki organiczne zawierają atomy węgla. związki nieorganiczne są tworzone przez inne pierwiastki chemiczne.

Istnieją wyjątki takie jak CO, CO₂ i dalej₂WSPÓŁ₃, które pomimo posiadania we wzorze strukturalnym węgla, posiadają cechy substancji nieorganicznych.

Cztery główne funkcje nieorganiczne to: kwasy, zasady, sole i tlenki.

Te 4 główne funkcje zostały zdefiniowane przez Arrheniusa, chemika, który zidentyfikował jony w kwasach, zasadach i solach.

Kwasy

Kwasy są związkami kowalencyjnymi, to znaczy mają wspólne elektrony w swoich wiązaniach. Mają zdolność jonizacji w wodzie i tworzenia ładunków, uwalniając H⁺ jako jedyny kation.

Klasyfikacja kwasów

Kwasy można klasyfikować według ilości wodoru, który jest uwalniany do roztworu wodnego i ulega jonizacji, reagując z wodą, tworząc jon hydroniowy.

Liczba jonizowalnych wodorów
Monokwasy: mają tylko jeden jonizowalny wodór. Przykłady: HNO3, HCl i HCN
dikwasy: mają dwa jonizujące wodory. Przykłady: H2TYLKO4, H2S i H2MnO4
Trikwasy: mają trzy jonizujące wodory. Przykłady: H3KURZ4 i H3BO3
tetracydy: mają cztery jonizujące wodory. Przykłady: H4P7O7

Siłę kwasu mierzy się stopniem jonizacji. Im wyższa wartość silniejszy jest kwas, ponieważ:

stopień jonizacji
silny: mają stopień jonizacji większy niż 50%.
umiarkowany: mają stopień jonizacji między 5% a 50%.
słaby: mają stopień jonizacji poniżej 5%.

Kwasy mogą, ale nie muszą zawierać w swojej strukturze tlenu pierwiastkowego, a więc:

obecność tlenu
Hidrakidy: nie mają atomów tlenu. Przykłady: HCl, HBr i HCN.
kwasy tlenowe: Tlen pierwiastkowy jest obecny w strukturze kwasu. Przykłady: HClO, H2WSPÓŁ3 i HNO3.

Nomenklatura kwasów

Ogólny wzór kwasu można opisać jako H_xTEN, gdzie A reprezentuje anion tworzący kwas, a generowana nomenklatura może być:

zakończenie anionów	Zakończenie kwasem
eton Przykład: chlorek (Cl^-)	hydrauliczny Przykład: kwas solny (HCl)
akt Przykład: chloran	ich Przykład: kwas chlorowy (HClO3)
bardzo Przykład: azotyn	kość Przykład: kwas azotawy (HNO2)

Charakterystyka kwasów

Główne cechy kwasów to:

• Smakują kwaśno.
• Przenoszą prąd elektryczny, ponieważ są roztworami elektrolitycznymi.
• Tworzą gazowy wodór, gdy reagują z metalami, takimi jak magnez i cynk.
• Tworzą dwutlenek węgla w reakcji z węglanem wapnia.
• Zmieniają wskaźniki kwasowo-zasadowe na określony kolor (niebieski papierek lakmusowy zmienia kolor na czerwony).

Główne kwasy

Przykłady: kwas solny (HCl), kwas siarkowy (H₂TYLKO₄), kwas octowy (CH₃COOH), kwas węglowy (H₂WSPÓŁ₃) i kwas azotowy (HNO₃).

Chociaż kwas octowy jest kwasem z chemii organicznej, ważne jest poznanie jego struktury ze względu na jego znaczenie.

Bazy

Bazy to związki jonowe tworzone przez kationy, głównie metale, które dysocjują w wodzie uwalniając anion wodorotlenkowy (OH^-).

Klasyfikacja podstawowa

Zasady można klasyfikować według liczby hydroksyli uwolnionych do roztworu.

Liczba hydroksyli
Monobazy: mają tylko jeden hydroksyl. Przykłady: NaOH, KOH i NH4O
Dibazy: mają dwa hydroksyle. Przykłady: Ca(OH)2, Fe(OH)2 i Mg(OH)2
Tribazy: mają trzy hydroksyle. Przykłady: Al(OH)3 i Fe(OH)3
tetrabazy: mają cztery hydroksyle. Przykłady: Sn(OH)4 i Pb(OH)4

Zasady są na ogół substancjami jonowymi, a siłę zasady mierzy się stopniem dysocjacji.

Im wyższa wartość mocniejsza jest podstawa, ponieważ:

stopień dysocjacji
silny: mają prawie 100% stopień dysocjacji. Przykłady: Zasady metali alkalicznych, takie jak NaOH i KOH. Zasady metali ziem alkalicznych, takich jak Ca(OH)2 i Ba(OH)2. Wyjątki: Bądź (OH)2 i Mg(OH)2
słaby: mają stopień dysocjacji mniejszy niż 5%. Przykład: NH4OH i Zn(OH)2.

Rozpuszczalność w wodzie
Rozpuszczalny: zasady metali alkalicznych i amonu. Przykłady: Ca(OH)2, Ba(OH)2 i NH4O.
Lekko rozpuszczalny: zasady metali ziem alkalicznych. Przykłady: Ca(OH)2 i Ba(OH)2.
praktycznie nierozpuszczalny: inne zasady. Przykłady: AgOH i Al(OH)3.

Nomenklatura podstawowa

Ogólny wzór bazy można opisać jako , gdzie B reprezentuje dodatni rodnik tworzący zasadę, a y jest ładunkiem, który określa liczbę hydroksyli.

Nomenklaturę dla podstaw o stałym obciążeniu podaje wzór:

Podstawy ze stałym obciążeniem
metale alkaliczne	wodorotlenek litu	LiOH
Metale ziem alkalicznych	wodorotlenek magnezu	Mg(OH)2
Srebro	wodorotlenek srebra	AgOH
Cynk	wodorotlenek cynku	Zn(OH)2
Aluminium	wodorotlenek glinu	Al(OH)3

Gdy podstawa ma zmienny ładunek, nomenklatura może być na dwa sposoby:

Podstawy ze zmiennym obciążeniem
Miedź	Tyłek^+	wodorotlenek miedzi I	CuOH
wodorotlenek miedziawy
Tyłek^2+	wodorotlenek miedzi II	Cu(OH)2
wodorotlenek miedzi
Żelazo	Wiara^2+	Wodorotlenek żelaza II	Fe(OH)2
wodorotlenek żelaza
Wiara^3+	Wodorotlenek żelaza III	Fe(OH)3
wodorotlenek żelazowy

Charakterystyka baz

• Większość zasad jest nierozpuszczalna w wodzie.
• Przewodzi prąd elektryczny w roztworze wodnym.
• Są śliskie.
• Reagują z kwasem, tworząc sól i wodę jako produkty.
• Zmieniają wskaźniki kwasowo-zasadowe na określony kolor (czerwony papierek lakmusowy zmienia kolor na niebieski).

Główne bazy

Bazy znajdują szerokie zastosowanie w środkach czystości, a także w procesach przemysłu chemicznego.

Przykłady: wodorotlenek sodu (NaOH), wodorotlenek magnezu (Mg (OH)₂), wodorotlenek amonu (NH₄OH), wodorotlenek glinu (Al(OH)₃) i wodorotlenek wapnia (Ca(OH)₂).

sole

sole są związkami jonowymi, które mają co najmniej jeden kation inny niż H⁺ i anion inny niż OH^-.

Sól można otrzymać w reakcji zobojętniania, która jest reakcją między kwasem a zasadą.

W reakcji kwasu solnego z wodorotlenkiem sodu powstaje chlorek sodu i woda.

Utworzona sól składa się z anionu kwasu (Cl^-) i kationem zasadowym (Na⁺).

Klasyfikacja soli

Poniżej przedstawiamy główne rodziny soli, które można sklasyfikować według rozpuszczalności w wodzie i zmiany pH roztworu w następujący sposób:

Rozpuszczalność w wodzie najpopularniejszych soli
Rozpuszczalny	Azotany		Wyjątki: Octan srebra.
Chlorany
Octany
Chlorki		Wyjątki:
Bromki
jodki
Siarczany		Wyjątki:
Nierozpuszczalny	Siarczki		Wyjątki: siarczki metali alkalicznych, ziemia alkaliczna i amon.
Węglany		Wyjątki: Te z metali alkalicznych i amonu.
Fosforany

pH
sole neutralne	Po rozpuszczeniu w wodzie nie zmieniają pH. Przykład: NaCl.
sole kwasowe	Po rozpuszczeniu w wodzie powodują, że pH roztworu jest mniejsze niż 7. Przykład: NH4kl.
sole zasadowe	Po rozpuszczeniu w wodzie powodują, że pH roztworu jest większe niż 7. Przykład: CH3COONa.

Oprócz rodzin soli, które widzieliśmy wcześniej, istnieją inne rodzaje soli, jak pokazano w poniższej tabeli.

Inne rodzaje soli
sole wodorowe	Przykład: NaHCO3
Sole hydroksylowe	Przykład: Al(OH)2Cl
sole podwójne	Przykład: KNaSO4
sole uwodnione	Przykład: CuSO4. 5 godzin2O
sole złożone	Przykład: [Cu (NH3)4]TYLKO4

Nomenklatura soli

Ogólnie rzecz biorąc, nomenklatura soli jest następująca:

nazwa anionu	nazwa kationu	nazwa soli
Cl^- Chlorek	Wiara^3+ Żelazo III	FeCl3 chlorek żelaza III
Siarczan	W^+ Sód	W2TYLKO4 Siarczan Sodu
Azotyn	K^+ Potas	KNO2 Azotyn potasu
br^- Bromek	Tutaj^2+ Wapń	CaBr2 bromek wapnia

Charakterystyka soli

• Są związkami jonowymi.
• Są solidne i krystaliczne.
• Cierpią na gotowanie w wysokich temperaturach.
• Przeprowadź prąd elektryczny w roztworze.
• Smakują słono.

Główne sole

Przykłady: azotan potasu (KNO₃), podchloryn sodu (NaClO), fluorek sodu (NaF), węglan sodu (Na₂WSPÓŁ₃) i siarczan wapnia (CaSO₄).

Tlenki

Tlenki to związki binarne (jonowe lub molekularne), które mają dwa pierwiastki. W swoim składzie mają tlen, który jest ich najbardziej elektroujemnym pierwiastkiem.

Ogólny wzór na tlenek to , gdzie C jest kationem, a jego ładunek y staje się wskaźnikiem tlenku tworzącego związek:

Klasyfikacja tlenków

Według wiązań chemicznych
joński	Połączenie tlenu z metalami. Przykład: ZnO.
Molekularny	Połączenie tlenu z pierwiastkami niemetalicznymi. Przykład: system operacyjny2.

Według właściwości
Podstawy	W roztworze wodnym zmieniają pH na ponad 7. Przykład: czytam2O (oraz inne metale alkaliczne i ziem alkalicznych).
Kwasy	W roztworze wodnym reagują z wodą i tworzą kwasy. Przykłady: CO2, TYLKO3 i nie2.
Neutralne	Niektóre tlenki, które nie reagują z wodą. Przykład: CO.
Nadtlenki	W roztworze wodnym reagują z wodą lub rozcieńczonymi kwasami i tworzą nadtlenek wodoru H2O2. Przykład: Na2O2.
Amfotery	Mogą zachowywać się jak kwasy lub zasady. Przykład: ZnO.

Nomenklatura tlenków

Ogólnie rzecz biorąc, nomenklatura tlenku jest następująca:

Nazwa według rodzaju tlenku
tlenki jonowe	Przykłady tlenków o stałym ładunku: CaO - tlenek wapnia Glin2O3 - tlenek glinu
Przykłady tlenków o zmiennym ładunku: FeO - tlenek żelaza II Wiara2O3 - Tlenek żelaza III
tlenki cząsteczkowe	Przykłady: CO - tlenek węgla N2O5 - pięciotlenek diazotu

Charakterystyka tlenku

• Są to substancje binarne.
• Powstają przez wiązanie tlenu z innymi pierwiastkami, z wyjątkiem fluoru.
• Tlenki metali w reakcji z kwasami tworzą sól i wodę.
• Tlenki niemetali w reakcji z zasadami tworzą sól i wodę.

Główne tlenki

Przykłady: tlenek wapnia (CaO), tlenek manganu (MnO₂), tlenek cyny (SnO₂), tlenek żelaza III (Fe₂O₃) i tlenek glinu (Al₂WSPÓŁ₃).

Ćwiczenia na egzamin wstępny

1. (UEMA/2015) NIE₂i OS₂ to gazy powodujące zanieczyszczenie atmosfery, które wśród wyrządzonych szkód powodują powstawanie kwaśnych deszczów, gdy te gazy reagują z cząsteczkami wody obecnymi w chmurach, tworząc HNO₃ i H₂TYLKO₄.

Związki te, przenoszone przez opady atmosferyczne, powodują zakłócenia, takie jak zanieczyszczenie wody pitnej, korozja pojazdów, zabytków itp.

Wymienione w tekście związki nieorganiczne odpowiadają odpowiednio funkcjom:

a) sole i tlenki
b) zasady i sole
c) kwasy i zasady
d) zasady i tlenki
e) tlenki i kwasy

Zobacz odpowiedź

Właściwa alternatywa: e) tlenki i kwasy.

Tlenki to związki utworzone przez tlen i inne pierwiastki, z wyjątkiem fluoru.

Kwasy w kontakcie z wodą ulegają jonizacji i wytwarzają jon hydroniowy. Dla omawianych kwasów mamy następujące reakcje:

HNO₃ jest monokwasem, ponieważ zawiera tylko jeden jonizowalny wodór. H₂TYLKO₄ jest dikwasem, ponieważ zawiera dwa jonizujące wodory.

Pozostałe funkcje nieorganiczne obecne w pytaniach odpowiadają:

Zasady: jony hydroksylowe (OH^-) związane jonowo z kationami metali.

Sole: produkt reakcji neutralizacji między kwasem a zasadą.

Dowiedz się więcej ofunkcje chemiczne.

2. (UNEMAT/2012) W codziennym życiu używamy różnych produktów chemicznych, takich jak mleko magnezowe, ocet, wapień i soda kaustyczna.

Słuszne jest stwierdzenie, że wymienione substancje należą odpowiednio do funkcji chemicznych:

a) kwas, zasada, sól i zasada
b) zasada, sól, kwas i zasada
c) zasada, kwas, sól i zasada
d) kwas, zasada, zasada i sól
e) sól, kwas, sól i zasada

Zobacz odpowiedź

Właściwa alternatywa: c) zasada, kwas, sól i zasada.

Mleko magnezowe, wapień i soda kaustyczna to przykłady związków, które zawierają w swoich strukturach funkcje nieorganiczne.

Ocet to związek organiczny utworzony przez słaby kwas karboksylowy.

W poniższej tabeli możemy zaobserwować strukturę każdego z nich oraz funkcje chemiczne, które je charakteryzują.

Produkt	Mleko magnezowe	Ocet winny	Wapień	Soda kaustyczna
Kompost chemiczny	wodorotlenek magnezu	Kwas octowy	Węglan wapnia	Wodorotlenek sodu
Formuła
funkcja chemiczna	Baza	kwas karboksylowy	Sól	Baza

Mleko magnezowe to zawiesina wodorotlenku magnezu stosowana w leczeniu kwasu żołądkowego, ponieważ reaguje z kwasem solnym z soku żołądkowego.

Ocet jest przyprawą szeroko stosowaną głównie w przygotowywaniu potraw ze względu na swój aromat i smak.

Wapień to skała osadowa, której główną rudą jest kalcyt, który zawiera duże ilości węglanu wapnia.

Soda kaustyczna to nazwa handlowa wodorotlenku sodu, silnej zasady stosowanej w wielu procesach przemysłowych i domowych do odblokowywania rur z powodu nagromadzenia olejów i smarów.

3. (UDESC/2008) O kwasie solnym można powiedzieć, że:

a) w roztworze wodnym umożliwia przepływ prądu elektrycznego
b) jest dikwasem
c) jest słabym kwasem
d) ma niski stopień jonizacji
e) jest substancją jonową

Zobacz odpowiedź

Prawidłowa alternatywa: a) w roztworze wodnym umożliwia przepływ prądu elektrycznego.

Kwas solny jest monokwasem, ponieważ zawiera tylko jeden jonizujący wodór.

Jest związkiem molekularnym, o wysokim stopniu jonizacji, a zatem jest mocnym kwasem, który wchodząc w kontakt z wodą rozbija swoją cząsteczkę na jony w następujący sposób:

Jak zaobserwował Arrhenius w swoich eksperymentach, jony dodatnie powstałe w wyniku jonizacji przesuwają się w kierunku bieguna ujemnego, podczas gdy jony ujemne w kierunku bieguna dodatniego.

W ten sposób do roztworu wpływa prąd elektryczny.

Aby uzyskać więcej problemów z komentowanym rozwiązaniem, zobacz także: ćwiczenia z funkcji nieorganicznych.