Конспект урока: Генетическая связь между классами неорганических соединений

Генетическая связь

Деление веществ на классы достаточно условно. Например, и основания, и амфотерные гидроксиды, и кислородсодержащие кислоты можно отнести в группу «гидроксиды», так как они имеют ОН-группы, но они делятся на три класса. При этом бескислородные кислоты и оксиды можно объединить в группу «бинарные соединения» по составу, но по свойствам их относят к двум различным классам. Таким образом, не смотря на различия, многие вещества имеют и общие характеристики.

Между классами существует важная связь, которую называют генетической (генезиз по-гречески обозначает «происхождение»). Эта связь заключается в том, что из веществ одного класса можно получить вещества других классов.

Генетический ряд металлов и неметаллов

Существует два основных пути генетических связей между веществами: один из них начинается металлами, другой — неметаллами.

Такие цепочки называются генетическими рядами. Эти ряды образуют «родственные вещества», которые взаимосвязаны между собой генетическими связями, т. е. имеют одно начало.

Генетический ряд активных металлов, которые образуют растворимый в воде оксид и гидроксид:

Металл → основный оксид → щёлочь → соль.

Генетический ряд металлов, которым соответствует нерастворимое основание:

металл → основный оксид → соль → основание → основный оксид → металл.

Генетический ряд неметаллов отражает взаимосвязь веществ разных классов, в основу которой положен один и тот же неметалл:

неметалл → кислотный оксид → кислота → соль.

Составление и решение цепочек взаимопревращения веществ

Пример 1

Рис. 1. Горение кальция в кислороде

Осуществите цепочку превращений: 

 

$\mathrm{Ca} \to \mathrm{CaO}\to \mathrm{Ca}{\left(\mathrm{OH}\right)}_2\to {\mathrm{CaCO}}_3.$

 

$\mathrm{Ca}$ — это металл. Сгорая, он образует оксид (негашёную известь):

 

$2\mathrm{Ca} + {\mathrm{O}}_2 = 2\mathrm{CaO}$ (реакция соединения).

 

$\mathrm{CaO}$ — это основный оксид, растворяясь в воде, образует малорастворимое в воде вещество — гидроксид кальция (гашёную известь):

 

$\mathrm{CaO} + {\mathrm{H}}_2\mathrm{O} = \mathrm{Ca}{\left(\mathrm{OH}\right)}_2$ (реакция соединения).

Рис. 2. Гашение извести

Рис. 3. Обнаружение углекислого газа

Гидроксид кальция, взаимодействуя с углекислым газом (кислотным оксидом) или карбонатами (солями), образует карбонат кальция:

 

$\mathrm{Ca}{\left(\mathrm{OH}\right)}_2+{\mathrm{CO}}_2={\mathrm{CaCO}}_3\downarrow +{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$
(реакция обмена);

 

$\mathrm{Ca}{\left(\mathrm{OH}\right)}_2+{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3={\mathrm{CaCO}}_3\downarrow +2\mathrm{NaOH}$ (реакция обмена).