Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре неорганической химии Пятигорской государственной фармацевтической академии в соответствии с примерной программой по дисциплине «Химия: общая и неорганическая»

Скачать 2.1 Mb.

Название	Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре неорганической химии Пятигорской государственной фармацевтической академии в соответствии с примерной программой по дисциплине «Химия: общая и неорганическая»
страница	1/14
Тип	Учебно-методическое пособие

filling-form.ru > Туризм > Учебно-методическое пособие

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 14

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пятигорская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

В.А. Компанцев, Л.П. Гокжаева,

Г.Н. Шестаков, Н.И. Крикова

ВВЕДЕНИЕ

в неорганическую

химию

Учебное пособие для студентов фармацевтических вузов и факультетов

Под общей редакцией доктора фармацевтических наук,

профессора В.А. Компанцева

2-е издание, переработанное и дополненное

Пятигорская ГФА

2009

УДК 546 (07)

ББК 24.1(07)

К 63

Рецензенты: доктор фармацевтических наук, профессор кафедры общей химии ММА им. И.М. Сеченова В.Ю. Решетняк;

заведующий кафедрой аналитической, физической и коллоидной химии ММА им. И.М. Сеченова, доктор химических наук, профессор

Ю.Я. Харитонов

В.А. Компанцев, Л.П. Гокжаева, Г.Н. Шестаков, Н.И. Крикова

К 63 Введение в неорганическую химию: учебное пособие для студентов фармацевтических вузов и факультетов / В.А. Компанцев, Л.П. Гокжаева, Г.Н. Шестаков, Н.И. Крикова; под ред. В.А. Компанцева. - 2-е изд., перераб. и доп. - Пятигорск: Пятигорская ГФА, 2009. – 141 с.
ISBN 978-5-94122-067-0

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре неорганической химии Пятигорской государственной фармацевтической академии в соответствии с примерной программой по дисциплине «Химия: общая и неорганическая» (М.:Минобразования РФ и Минздрава РФ, 2002). Рекомендовано для использования в учебном процессе на кафедре неорганической химии проблемной учебно-методической комиссией по химическим дисциплинам Всероссийского учебно-научно-методического Центра по непрерывному медицинскому и фармацевтическому образованию Минздрава России (М., 27.10.2004) и разрешено Департаментом образовательных медицинских учреждений и кадровой политики Минздрава России к изданию внутри ВУЗа (29.11.2004).
УДК 546 (07)

ББК 24.1(07)

ISBN 978-5-94122-067-0 © Пятигорская государственная фармацевтическая академия, 2009

© Компьютерная верстка и дизайн Биляч Я.И.

ПРЕДИСЛОВИЕ
Пособие "Введение в неорганическую химию" предназначено для самостоятельной аудиторной и внеаудиторной работы студентов. В пособии изложены некоторые разделы общей химии, которые недостаточно отражены в доступных для студентов учебниках по общей и неорганической химии. Пособие имеет профессиональную направленность и предназначено студентам фармацевтических вузов и факультетов.

Во второе издание внесены все исправления в соответствии с новой действующей программой по дисциплине химия: общая и неорганическая, а также изменения и некоторые дополнения, высказанные рецензентами и коллегами по работе.

Авторы: Компанцев Владислав Алексеевич - заведующий кафедрой неорганической химии Пятигорской государственной фармацевтической академии, доктор фармацевтических наук, профессор; Гокжаева Лариса Петровна - кандидат химических наук, доцент; Шестаков Геннадий Николаевич - кандидат фармацевтических наук, доцент; Крикова Нина Ивановна - кандидат химических наук, доцент.

ВВЕДЕНИЕ

Объектом изучения химии является вещество. Вещество - материальная система, дискретные частицы которой характеризуются конечной массой покоя. Различают физические и химические виды вещества. Под химическим видом вещества понимают атомы, молекулы, ионы, ионные кристаллы, радикалы, молекулы полимеров. Именно их и изучает химия. Вещества, используемые в химической практике, называются реактивами. К реактивам предъявляются определенные требования, которые нормируются техническими условиями или государственными стандартами. В РФ для реактивов установлены квалификации:

«чистый», (ч.) - реактивы имеют до 0,1% примесей, применяются в учебных и производственных лабораториях;

«чистый для анализа», (ч. д. а.) - общее количество примесей не превышает 0,07%, реактивы применяются для аналитических работ, выполняемых с большой точностью;

«химически чистый», (х. ч.) - количество примесей не более 0,03%, эти реактивы используются при научных исследованиях.

Степень чистоты лекарственных препаратов регламентируется Государственной фармакопеей XI издания (ГФ XI). В соответствии с требованиями ГФ допустимые пределы примесей зависят от назначения лекарственного препарата (для употребления внутрь, для инъекций и т.п.).
Раздел I

Номенклатура и классификация

неорганических соединений
Номенклатура химических веществ складывается из формул, которые изображают состав веществ при помощи символов химических элементов,

числовых индексов, названий.

Названия неорганических соединений образуются в соответствии с адаптированным вариантом номенклатурных правил ИЮПАК (Международный союз теоретической и прикладной химии).

Адаптированный вариант номенклатуры ИЮПАК соответствует требованиям русского языка и предусматривает «обратный» порядок чтения формул. В ГФ-XI используют английский вариант международной номенклатуры, в котором названия строятся «по ходу формул». Студентам фармацевтических вузов и факультетов необходимо владеть обоими вариантами номенклатуры ИЮПАК. Кроме того, для неорганических лекарственных веществ используются международные непатентованные названия (МНН) в соответствии с рекомендациями ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения), которые даются на английском языке, их также необходимо знать студентам, как будущим специалистам – провизорам. В дальнейшем при изложении правил номенклатуры для каждого соединения будут использованы два названия: по адаптированному и неадаптированному варианту.
Элементы, простые (элементарные) вещества

Все элементы периодической системы делятся на металлы, неметаллы, полуметаллы.
Неметаллы - элементы, атомы которых выражают способность к присоединению и отдаче электронов, этих элементов – 22.

Металлы — элементы, атомы которых могут только отдавать электроны. Их в периодической системе 87.

Благородные газы относятся к неметаллам.

Несколько элементов относятся к полуметаллам.

Полуметаллы — элементы, атомы которых в форме простых веществ обнаруживают отдельные свойства металлов, однако, отличаются от них хрупкостью и возрастанием электрической проводимости при нагревании. К ним относят As, Sb, Te, At.

Для отдельных групп элементов предлагаются следующие названия: галогены: F, Cl, Br, I, At; халькогены: О, S, Se, Te, Ро; галогениды и халькогениды для их соединений соответственно, щелочные металлы от Li до Fr, щелочноземельные от Са до Ra, благородные газы от Не до Rn.

Названия «лантаноиды» рекомендуют для элементов 57-71, «актиноиды» - 89 -103.

К переходным элементам относятся металлы, атомы которых имеют незавершенный d-подуровень, или образуют катионы с незавершенным

d-подуровнем.
Химические соединения

Все химические соединения можно считать условно бинарными, т.е. бинарными с точки зрения номенклатуры. В них можно выделить электроположительную и электроотрицательную части. Электроположительная составляющая в формулах всегда помещается на первое место. В формулах истинно бинарных соединений (двухэлементных) неметаллов на первое место ставится составляющая, стоящая раньше в следующем ряду: Rn, Xe, Кr, В, Si, С, Sb, As, P, N, Н, Те, Se, S, At, I, Br, Cl, О, F. Например: NH₃, H₂S, CO₂, OF₂.

Соотношение элементов в соединениях может выражаться с помощью системы Штока или системы Эвенса-Бассета. В соответствии с системой Штока степень окисления элементов указывается римской цифрой в круглых скобках сразу же после названия менее электроотрицательного элемента. Если элемент имеет постоянную степень окисления, то она опускается.

По системе Эвенса-Бассета указывается заряд иона арабскими цифрами в круглых скобках сразу же после названия иона. Например:

FeCl₂ - железо (2+) хлорид;

Hg₂Cl₂ - диртуть (1+) хлорид.

В учебной литературе в основном используется система Штока.

Названия истинно бинарных (двухэлементных) соединений образуются из названия менее электроотрицательного элемента и латинского названия более электроотрицательного элемента с окончанием «ид».

К истинно бинарным соединениям относятся соединения элементов с кислородом (оксиды), серой (сульфиды), галогенами (фториды, хлориды, бромиды, иодиды), водородом (гидриды), углеродом (карбиды), бором (бориды), азотом (нитриды), кремнием (силициды).
Оксиды

Оксиды - сложные вещества, состоящие из атомов двух элементов, одним из которых является кислород со степенью окисления - 2.

Сu₂О - оксид меди (I), медь (I) оксид,

СuО - оксид меди (II), медь (II) оксид,

FeO - оксид железа (II), железо (II) оксид,

Fе₂O₃ - оксид железа (III), железо (III) оксид,

MnO₂ - оксид марганца (IV), марганец (IV) оксид,

Mn₂O₇ - оксид марганца (VII), марганец (VII) оксид,

Р₂O₃ - оксид фосфора (III), фосфор (III) оксид,

Р₂O₅ - оксид фосфора (V), фосфор (V) оксид,

SO₂ - оксид серы (IV), сера (IV) оксид,

SO₃ - оксид серы (VI), сера (VI) оксид,

Na₂O - оксид натрия, натрий оксид,

ZnO - оксид цинка, цинк оксид.

Кроме оксидов известны и другие соединения с кислородом – пероксиды:

Н₂О^-1₂ - пероксид водорода, водород пероксид,

Na₂O₂ - пероксид натрия, натрий пероксид,

ВаO₂ - пероксид бария, барий пероксид,

гипероксиды: КО₂;

озониды: КO^-1/3₃ - озонид калия, калий озонид,

субоксиды, в которых атомы оксидобразующего элемента связаны между собой:

Сульфиды, галогениды, гидриды, карбиды и др.

Аl₂S₃ - сульфид алюминия, алюминий сульфид,

MnS - сульфид марганца (II), марганец (II) сульфид,

FeS - сульфид железа (II), железо (II) сульфид,

Na₃N - нитрид натрия, натрий нитрид,

СаС₂ - карбид кальция, кальций карбид,

FеСlз - хлорид железа (III), железо (III) хлорид,

РbI₂ - иодид свинца (II), свинец (II) иодид,

MgF₂ - фторид магния, магний фторид,

LiH - гидрид лития, литий гидрид,

ВаН₂ - гидрид бария, барий гидрид,

SiC - карбид кремния, кремний карбид,

КN₃ - азид калия, калий азид,

HN₃ - азид водорода, водород азид.

По этому же принципу образуются названия соединений металлов с гидроксид-ионами. Эти соединения являются основаниями и называются гидроксидами.

Fe(OH)₂ - гидроксид железа (II), железо (II) гидроксид,

Fe(OH)₃ - гидроксид железа (III), железо (III) гидроксид,

Мn(ОН)₂ - гидроксид марганца (II), марганец (II) гидроксид,

LiOH - гидроксид лития, литий гидроксид.
Кислоты

Кислоты - соединения, электроположительная часть которых представлена катионами водорода, способными замещаться металлом, а электроотрицательная часть кислотным остатком. Различают оксокислоты (кислородсодержащие), пероксокислоты, тиокислоты. По свойствам к кислотам относятся растворы некоторых бинарных соединений водорода. Их называют бескислородными кислотами.
а) Оксокислоты (кислородосодержащие кислоты)

Тривиальные названия оксокислот, укоренившиеся в русском языке, сохраняются без изменения.

Во многих случаях для того, чтобы показать различие между разными степенями окисления элемента в его оксокислотах, используют суффикс ...н(ая) (серная H₂SO₄) или ...ов(ая) (мышьяковая H₃AsO₄) для максимальной степени окисления; ...ист(ая) (сернистая Н₂SО₃) и …овист(ая) (мышьяковистая Н₃АsО₃) для низкой степени окисления элемента.

Префиксы орто - и мета - применяются для распознавания оксокислот элемента, различающихся по количеству молекул воды. Орто - соответствует кислоте с большим количеством молекул воды, мета - - с меньшим.

Н₃ВО₃ - ортоборная кислота,

(НВО₂)n - метаборная кислота,

Н₃PO₄ - ортофосфорная кислота,

(НРО₃)n - метафосфорная кислота,

H₄SiO₄ - ортокремниевая кислота,

Н₂SiO₃ - метакремниевая кислота.

Названия некоторых оксокислот и их солей

Формула	Название кислоты	Название соли
Н₃ВO₃	(орто) борная	(орто) борат
Н₂СO₃	угольная	карбонат
HOCN	циановая	цианат
H₄SiO₄	ортокремниевая	ортосиликат
H₂SiO₃	(мета) кремниевая	(мета) силикат
HNO₃	азотная	нитрат
HNO₂	азотистая	нитрит
H₃PO₃	(орто) фосфористая	(орто) фосфит
H₃PO₄	(орто) фосфорная	(орто) фосфат
H₄P₂O₇	дифосфорная	дифосфат
(HPO₃)n	(мета) фосфорная	(мета) фосфат
H₃AsO₄	мышьяковая	арсенат
H₃AsO₃	мышьяковистая	арсенит
H₂SO₄	серная	сульфат
Н₂SO_з	сернистая	сульфит
H₂CrO₄	хромовая	хромат
H₂Cr₂O₇	дихромовая	дихромат
HClO₄	хлорная	перхлорат
HClO₃	хлорноватая	хлорат
HClO₂	хлористая	хлорит
HClO	хлорноватистая	гипохлорит
HMnO₄	марганцевая	перманганат
H₂MnO₄	марганцовистая	манганат

б) Пероксокислоты

Пероксокислоты получаются при замещении оксид-иона (O^2-) в молекуле оксокислоты пероксид-ионом (О₂^2-).

Чтобы назвать пероксокислоту, к тривиальному названию оксокислоты прибавляется префикс пероксо -:

Формула	Название кислоты	Название соли
H₂SO₅	перооксомоносерная (пероксосерная)	пероксосульфат
H₂S₂O₈	пероксодисерная	пероксодисульфат
Н₂СrO₆	дипероксохромовая	дипероксохромат

в) Тиокислоты

Тиокислоты получаются при замещении оксид-ионов в молекуле оксокислоты сульфид-ионом (S^2-). К названию оксокислоты прибавляется префикс тио -.

Формула	Название кислоты	Название соли
Н₂S₂O₃	монотиосерная	тиосульфат
Н₃АsS₃	тиомышьяковистая	тиоарсенит
H₃AsS₄	тиомышьяковая	тиоарсенат
HSCN	тиоциановая (родановодородная)	тиоционат (роданид)

г) Бескислородные кислоты

Эти кислоты являются бинарными соединениями водорода. Если рассматриваются водородные соединения в газообразном состоянии, то им даются следующие названия:

НСI - хлороводород, водород хлорид,

НВг - бромоводород, водород бромид,

HI - иодоводород, водород иодид,

Н₂S - сероводород, водород сульфид.
Водные растворы этих веществ являются кислотами и имеют названия:

Формула	Название кислоты	Название соли
HF	фтороводородная (плавиковая)	фторид
НСI	хлороводородная (соляная)	хлорид
НВг	бромоводородная	бромид
HI	иодоводородная	иодид
H₂S	сероводородная	сульфид
H₂Se	селеноводородная	селенид
HCN	циановодородная (синильная)	Цианид

Соли

а) Средние соли - соединения, состоящие из атомов металла и кислотных остатков, это продукты полного замещения атомов водорода в молекуле кислоты на атомы металлов. В соответствии с традициями русского языка сначала называется электроотрицательная часть соли (анион), затем электроположительная часть (катион). Соотношение компонентов обозначается по системе Штока:
Мn(NО₃)₂ - нитрат марганца (II), марганец (II) нитрат;

Са₃(РO₄)₂ - фосфат кальция, кальций фосфат;

Fe₂(SО₄)₃ - сульфат железа (III), железо (III) сульфат;

РbCO₃ - карбонат свинца (II), свинец (II) карбонат;

Hg(CN)₂ - цианид ртути (II), ртуть (II) цианид.
б) Кислые соли - соли, содержащие не полностью замещенный в кислоте водород. Название образуется путем добавления к названию кислотного остатка префикса «гидро». Перед ним с помощью числового префикса указывается количество незамещенных атомов водорода.

NaHCO₃ - гидрокарбонат натрия, натрий гидрокарбонат;

LiН₂РO₄ - дигидрофосфат лития, литий дигидрофосфат;

Са(Н₂PO₄)₂ - дигидрофосфат кальция, кальций дигидрофосфат;

АI(НSO₄)₃ - гидросульфат алюминия, алюминий гидросульфат;

KHS - гидросульфид калия, калий гидросульфид.
в) Основные соли (гидроксидные), оксосоли (оксидные).

К этому типу относятся соли, содержащие анионы OH^- или O^2-, связанные с катионом металла. Сначала называется анион, затем префикс гидроксо- или оксо-, в последнюю очередь называется катион металла.

(СuОН)₂СО₃ - карбонат гидроксомеди (II), медь (II) гидроксид карбонат;

AIOHSO₄ - сульфат гидроксоалюминия, алюминий гидроксид сульфат;

Fe(ОН)₂NO₃ - нитрат дигидроксожелеза (III), железо (III) дигидроксид нитрат;

FeOH(NO₃)₂ - нитрат гидроксожелеза (III), железо (III) гидроксид нитрат;

(FeOH)₂SO₄ - сульфат гидроксожелеза (II), железо (II) гидроксид сульфат:

ZnOHCl - хлорид гидроксоцинка, цинк гидроксид хлорид;

ВiONO₃ - нитрат оксовисмута (III), висмут (III) оксид нитрат;

LaOF - фторид оксолантана (III), лантан (III) оксид фторид;

SbOCl - хлорид оксосурьмы (III), сурьма (III) оксид хлорид;

Hg₂OCl₂ - хлорид оксортути (II), ртуть (II) оксид хлорид;

BiOОН - гидроксид оксовисмута (III), висмут (III) гидроксид оксид;

Hg₂O(CN)₂ - цианид оксортути (II) ртуть (II) оксид цианид.
Двойные соли

В названиях двойных солей, содержащих два различных катиона, в первую очередь называется анион, катионы перечисляются в алфавитном порядке (в соответствии с русским алфавитом).

KMgF₃ - фторид калия магния, калий магний фторид;

КNаСО₃ - карбонат калия натрия, калий натрий карбонат;

NH₄MgPO₄ - фосфат аммония магния, аммоний магний фосфат;

КАISO₄)₂ - сульфат алюминия калия, алюминий калий сульфат;

NH₄Fe(SO₄)₂ - сульфат аммония железа (III), аммоний железо (III) сульфат;

NaNH₄HPO₄ - гидрофосфат аммония натрия, аммоний натрий водород фосфат.

Название двойной соли, содержащей два разных аниона, складывается из названий анионов, которые перечисляются в алфавитном порядке (в соответствии с русским алфавитом) и названия катиона.

СаСlOCl - гипохлорит хлорид кальция, кальций гипохлорит хлорид;

PbFCl - фторид хлорид свинца (II), свинец (II) фторид хлорид;

HgNH₂Cl - амид хлорид ртути (II), ртуть (II) амид хлорид.
Кристаллогидраты

Соли или другие вещества, содержащие кристаллизационную воду, называются так же как и безводные соли с указанием числа молекул кристаллизационной воды при помощи префиксов моно-, ди-, три-, тетра-, пента-, гекса-, гепта-, окта-, нона-, дека-.

Если молекул Н₂O больше десяти, то их количество обозначается арабскими цифрами. Префикс моно- можно опускать:

FeSO₄7H₂O - гептагидрат сульфата железа (II), железо (II) сульфат гептагидрат;

NH₄MgPO₄6H₂O - гексагидрат фосфата магния аммония, аммоний магний фосфат гексагидрат:

КАI(SO₄)₂12Н₂O - 12-гидрат сульфата калия алюминия, алюминий калий сульфат 12-гидрат.

H₃PO₄2H₂O – дигидрат ортофосфорной кислоты.
Ионы

а) Катионы. Катионы следует называть по русскому названию элемента без его изменения. Заряд иона указывается рядом римской цифрой в круглых скобках:

Сu⁺ - ион меди (I), медь (I) ион;

Сu²⁺ - ион меди (II), медь (II) ион;

Fe²⁺ - ион железа (II), железо (II) ион;

Fe³⁺ - ион железа (III), железо (III) ион;

Н⁺ - ион водорода, водород-ион (если он неопределенно гидратирован);

Н₃О⁺ - ион оксония, оксоний ион (если точно известно, что водород-ион гидратирован одной молекулой воды);

NH₄⁺ - ион аммония, аммоний ион;

АIОН²⁺ - ион гидрооксоалюминия, алюминий гидроксид ион;

АI(ОН)₂⁺ - ион дигидроксоалюминия, алюминий дигидроксид ион.

б) Анионы.

Названия для одноатомных анионов состоят из названия элемента и окончания -ид. Такие же названия имеют некоторые многоатомные анионы:

Н^-- гидрид-ион,

F^- - фторид-ион,

СI^- - хлорид-ион,

ОН^- - гидроксид-ион (но не гидроксил ион; термин гидроксил сохраняется для нейтральной или положительной группы НО),

НS^- - гидросульфид-ион,

S₂^2- - дисульфид-ион,

NH₂^- - амид-ион,

CN^- - цианид-ион,

O₂^2- - пероксид-ион,

O^2- - оксид-ион.

Названия для других многоатомных ионов должны состоять из корня латинского названия центрального атома с окончанием -ат или -ит. Окончание -ит употребляется, чтобы обозначить более низкую степень окисления.

NO₃^- - нитрат-ион,

NO₂^- - нитрит-ион,

SO₄^2- - сульфат-ион,

SO₃^2- - сульфит-ион.

в) Радикалы - группа атомов, неоднократно встречающихся в различных соединениях, временно сохраняет следующие названия нейтральных и положительных радикалов:

НО, НО⁺ - гидроксил,

СО, СО²⁺ - карбонил (=С=О),

СrO⁺ - хромил,

UO₂²⁺ - уранил,

VO⁺₂– ванадил.

Названия ВiO⁺, SbO⁺ - висмутил и антимонил не рекомендуются, т. к. отдельные молекулы таких групп не содержат. В тех случаях, когда название соединения вызывает затруднение, ему дают систематическое название, в котором отражается соотношение элементов:

Н₂МnO₄ - тетраоксомарганцевая (VI) кислота,

FeS₂ – дисульфид железа, железа дисульфид,

H₂ReO₄ - тетраоксорениевая (VI) кислота.

Формула соединения	Названия по
Формула соединения	Адаптированному варианту номенклатуры ИЮПАК	ГФ ХI	Не адаптированному варианту номенклатуры ИЮПАК
MgO	оксид магния	магния оксид	магний оксид
PbO	оксид свинца (II)	свинца окись	свинец (II) оксид
HgO	оксид ртути (II)	ртути окись желтая	ртуть (II) оксид
MgO₂	пероксид магния	магния перекись	магний пероксид
СаСI₂	хлорид кальция	кальция хлорид	кальций хлорид
HgCl₂	хлорид ртути (II)	ртути дихлорид	ртуть (II) хлорид
КВr	бромид калия	калия бромид	калий бромид
AgNO₃	нитрат серебра	серебра нитрат	серебро нитрат
CuSO₄	сульфат меди (II)	меди сульфат	медь (II) сульфат
CH₃COOK	ацетат калия	калия ацетат	калий ацетат
Na₃AsO₄	арсенат натрия	натрия арсенат	натрий арсенат
Na₂B₄O₇	тетраборат натрия	натрия тетраборат	натрий тетраборат
NaHCO₃	гидрокарбонат натрия	натрия гидрокарбонат	натрий гидрокарбонат
(MgOH)₂CO₃	карбонат гидроксомагния	магния карбонат основной	магний гидроксид карбонат
HgNH₂Cl	амидхлорид ртути (II)	ртути амидохлорид	ртуть (II) амид хлорид

Раздел II

Строение вещества