Podział związków nieorganicznych

Związek chemiczny zawiera atomy co najmniej dwóch pierwiastków. Dlatego Fe, O₂ czy S₈ są substancjami prostymi — nie zaliczamy ich do żadnej klasy związków.

Do związków nieorganicznych należą również niektóre związki węgla, na przykład:

Obecność węgla nie wystarcza, aby uznać związek za organiczny. Podział na związki organiczne i nieorganiczne jest częściowo umowny.

Tlenki to dwupierwiastkowe związki tlenu z innym pierwiastkiem, w których tlen ma stopień utlenienia −II.

Tlenki tworzą zarówno metale, jak i niemetale.

Liczba rzymska w nazwie określa stopień utlenienia pierwiastka, a nie liczbę jego atomów. FeO to tlenek żelaza(II), a Fe₂O₃ — tlenek żelaza(III).

Charakter chemiczny tlenków

Charakter chemiczny ustalamy na podstawie reakcji. Sam podział na tlenki metali i niemetali nie wystarcza. Na przykład CrO₃, tlenek chromu(VI), jest tlenkiem metalu o charakterze kwasowym.

Nie każdy tlenek reaguje z wodą. SiO₂ jest tlenkiem kwasowym, mimo że nie tworzy kwasu przez bezpośrednią reakcję z wodą. Z kolei określenie „obojętny” nie oznacza całkowitego braku reaktywności.

Wodorotlenki to związki zbudowane z kationów metalu i anionów wodorotlenkowych OH⁻.

Ich wzór zapisujemy najczęściej jako M(OH)ₙ, gdzie n odpowiada wartości ładunku kationu metalu.

W Ca(OH)₂ jednemu kationowi Ca²⁺ odpowiadają dwa aniony OH⁻. Suma ładunków wynosi zero.

Wodorotlenki klasyfikujemy według dwóch różnych kryteriów:

To nie jest ten sam podział. Cu(OH)₂ jest praktycznie nierozpuszczalny, ale ma charakter zasadowy. Al(OH)₃ również jest praktycznie nierozpuszczalny, lecz wykazuje amfoteryczność: reaguje zarówno z kwasami, jak i z mocnymi zasadami.

Wodorotlenki a zasady

W szkolnej klasyfikacji zasadami nazywa się wodorotlenki rozpuszczalne w wodzie, które podczas dysocjacji uwalniają aniony OH⁻. Należą do nich między innymi NaOH, KOH i Ba(OH)₂. Do zasad zaliczamy również trudno rozpuszczalny Ca(OH)₂ — jego rozpuszczona część dysocjuje na jony.

Nie każdy wodorotlenek jest zasadą w tym znaczeniu. Nie należy też utożsamiać rozpuszczalności z mocą zasady.

Pojęcie zasady ma szersze znaczenie w teoriach kwasów i zasad. Na przykład NH₃ — amoniak — nie jest wodorotlenkiem, ale przyjmuje proton od cząsteczki wody:

NH₃ + H₂O ⇄ NH₄⁺ + OH⁻

Dlatego jego roztwór ma odczyn zasadowy. Wodę amoniakalną zapisujemy jako NH₃(aq). Często spotykany zapis NH₄OH jest uproszczeniem i nie oznacza, że w roztworze występuje odrębny wodorotlenek analogiczny do NaOH.

W ujęciu Brønsteda kwas jest donorem protonu — może przekazać H⁺ innej drobinie. Typowe kwasy nieorganiczne w reakcji z wodą tworzą jony oksoniowe H₃O⁺ oraz aniony reszty kwasowej.

Przykładowo:

HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻

W uproszczonych równaniach jonowych zamiast H₃O⁺ często zapisujemy H⁺.

Kwasy beztlenowe i tlenowe

W przypadku kwasów beztlenowych rozróżniamy związek i jego roztwór wodny: HCl(g) to chlorowodór, a jego roztwór wodny to kwas chlorowodorowy. Symbol (aq) oznacza roztwór wodny.

Liczba oddawanych protonów i moc kwasu

Kwasy dzielimy według liczby protonów, które może oddać jedna cząsteczka:

Protony kwasu wieloprotonowego są oddawane etapami. Nie zawsze wszystkie atomy wodoru obecne w cząsteczce mogą zostać oddane jako protony — rozstrzyga budowa związku.

Sama obecność wodoru nie świadczy o kwasowym charakterze substancji. NH₃ zawiera wodór, a w wodzie zachowuje się jak zasada.

Podział na kwasy tlenowe i beztlenowe nie określa ich mocy. HCl jest mocnym kwasem beztlenowym, a H₂CO₃ — słabym kwasem tlenowym.

Sole to związki jonowe zbudowane z kationów metali lub innych kationów, na przykład NH₄⁺, oraz anionów reszt kwasowych. Sole zasadowe zawierają dodatkowo aniony wodorotlenkowe.

Sól nie musi zawierać tlenu ani metalu. NH₄Cl jest solą amonową, mimo że nie zawiera atomów żadnego metalu.

Sole obojętne, kwaśne i zasadowe

Inne przykłady wodorosoli to NaHSO₄ — wodorosiarczan(VI) sodu — oraz KH₂PO₄ — diwodorofosforan(V) potasu.

Nazwy tych grup opisują skład soli, a nie odczyn jej roztworu. Na₂CO₃ jest solą obojętną, ale jego roztwór ma odczyn zasadowy. NH₄Cl także jest solą obojętną, a jego roztwór ma odczyn kwasowy.

Hydraty — sole uwodnione

Niektóre sole tworzą kryształy zawierające wodę w określonym stosunku liczbowym. Są to hydraty, czyli sole uwodnione.

Przykład:

CuSO₄·5H₂O — siarczan(VI) miedzi(II)–woda (1/5), zwyczajowo: pięciowodny siarczan(VI) miedzi(II).

Na jedną jednostkę formalną CuSO₄ przypada pięć cząsteczek wody. Woda jest składnikiem struktury kryształu — zapis nie oznacza po prostu roztworu soli w wodzie.

Cztery główne klasy są podstawą tego działu, ale warto znać również inne grupy.

Wodorki

W szkolnym, szerokim znaczeniu do wodorków zaliczamy dwupierwiastkowe związki wodoru zarówno z metalami, jak i z niemetalami.

W NaH wodór ma stopień utlenienia −I, natomiast w NH₃ — +I. Nie należy więc zakładać, że we wszystkich wodorkach stopień utlenienia wodoru jest taki sam. Właściwości poszczególnych wodorków również mogą się znacznie różnić.

Inne związki tlenu

Nadtlenki i ponadtlenki nie są tlenkami w przyjętym wcześniej znaczeniu. Rozstrzygają budowa związku i stopień utlenienia tlenu.

Porównaj:

Nie każdy dwupierwiastkowy związek zawierający tlen jest zatem tlenkiem.

Związki kompleksowe

W związku kompleksowym ligandy są atomami, jonami lub cząsteczkami związanymi z centrum kompleksu.

W K₄[Fe(CN)₆] występują kationy K⁺ i anion kompleksowy [Fe(CN)₆]⁴⁻. Centrum kompleksu stanowi żelazo, a ligandami jest sześć jonów CN⁻. Nawias kwadratowy obejmuje całą drobinę kompleksową.

Na tym etapie wystarczy rozpoznawać taką budowę. Szczegółowe nazewnictwo i właściwości kompleksów wymagają osobnego omówienia.

Tak — jeżeli grupy wyróżniono według różnych kryteriów. Klasyfikacja nie jest jednym drzewem z całkowicie rozłącznymi gałęziami.

Nazwy takie jak chlorki, siarczki, azotany czy siarczany wskazują dokładniejszą grupę związków. NaCl i CaCl₂ to chlorki, natomiast Na₂S i FeS to siarczki. Wszystkie te przykłady należą do soli.

Najpierw sprawdź skład i budowę, a następnie — jeżeli to potrzebne — właściwości.

Najważniejsze pułapki

Klasa związku wynika z jego składu i budowy. Charakter chemiczny opisuje jego zachowanie w reakcjach. Rozpuszczalność jest jeszcze inną właściwością. Rozdzielanie tych kryteriów pozwala klasyfikować związki bez mylenia ich budowy z właściwościami.