Классы веществ и номенклатура

1. Зачем делить вещества на классы

Веществ — миллионы. Запоминать каждое в отдельности невозможно. Но оказывается, что вещества с похожим составом ведут себя похоже: одинаково реагируют с другими веществами, дают похожие реакции. Поэтому химики разбили всё на классы.

ГЛАВНАЯ ИДЕЯ

Если знаешь класс вещества — примерно знаешь, как оно себя ведёт. А формулу любого вещества можно отнести к одному из пяти классов.

Пять классов веществ, которые нужно знать в 8 классе. Амфотерные гидроксиды — особый случай, они могут вести себя и как основания, и как кислоты.

2. Оксиды

класс 1

Оксиды

Оксиды — сложные вещества из двух элементов, один из которых — кислород O.

В формуле оксида кислород всегда стоит на втором месте. И в оксиде только два разных элемента — если элементов три, это уже не оксид.

Общая формула: Э_xO_y, где Э — любой другой элемент.

Na₂Oоксид натрия

CaOоксид кальция

CO₂оксид углерода(IV)

SO₃оксид серы(VI)

Fe₂O₃оксид железа(III)

Al₂O₃оксид алюминия

Как называть оксиды

Название = «оксид» + название элемента. Если у элемента переменная валентность — в скобках римскими цифрами указываем, какая именно.

Формула	Валентность	Название
Na₂O	Na(I) — постоянная	оксид натрия
CaO	Ca(II) — постоянная	оксид кальция
Al₂O₃	Al(III) — постоянная	оксид алюминия
CO	C(II)	оксид углерода(II)
CO₂	C(IV)	оксид углерода(IV)
SO₂	S(IV)	оксид серы(IV)
SO₃	S(VI)	оксид серы(VI)
FeO	Fe(II)	оксид железа(II)
Fe₂O₃	Fe(III)	оксид железа(III)

Частая ошибка: писать «оксид кислорода» или «оксид углерода» без валентности, если элемент переменновалентный. CO и CO₂ — это два разных газа, и путать их опасно! Угарный газ CO — ядовитый, а CO₂ — обычный углекислый газ.

3. Основания

класс 2

Основания

Основания — сложные вещества, в составе которых есть металл и гидроксогруппы OH.

Гидроксогруппа OH — это «кирпичик», который ведёт себя как одно целое. В формулах её всегда пишут вместе и, если её больше одной, берут в скобки.

Общая формула: Me(OH)_n, где Me — металл, n — его валентность.

NaOHгидроксид натрия

KOHгидроксид калия

Ca(OH)₂гидроксид кальция

Al(OH)₃гидроксид алюминия

Fe(OH)₂гидроксид железа(II)

Fe(OH)₃гидроксид железа(III)

Как называть основания

Название = «гидроксид» + название металла (в скобках римскими — если валентность переменная).

Формула	Валентность металла	Название
NaOH	Na(I)	гидроксид натрия
KOH	K(I)	гидроксид калия
Ca(OH)₂	Ca(II)	гидроксид кальция
Ba(OH)₂	Ba(II)	гидроксид бария
Cu(OH)₂	Cu(II)	гидроксид меди(II)
Fe(OH)₃	Fe(III)	гидроксид железа(III)

Растворимые и нерастворимые

Щёлочи (растворимые)

Гидроксиды металлов I и II групп (главных подгрупп), кроме Be(OH)₂ и Mg(OH)₂. Растворяются в воде, мылкие на ощупь, разъедают кожу.

NaOH, KOH, LiOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂

Нерастворимые

Все остальные основания. В воде не растворяются, выпадают в осадок. Это важно для реакций ионного обмена в 9 классе.

Cu(OH)₂, Fe(OH)₃, Al(OH)₃, Mg(OH)₂

Хитрость с гидроксогруппой

Если металл одновалентный — пишем NaOH (одна OH). Если двухвалентный — Ca(OH)₂: берём OH два раза и обязательно в скобках. Если трёхвалентный — Al(OH)₃: три раза, скобки. Индекс после скобки относится ко всей группе OH.

4. Кислоты

класс 3

Кислоты

Кислоты — сложные вещества, в составе которых есть водород (на первом месте!) и кислотный остаток.

У кислот водород всегда стоит в формуле на первом месте. Остальная часть формулы — «кислотный остаток». В водном растворе кислоты отдают водород в виде ионов H⁺ — именно поэтому у них кислый вкус и способность реагировать с металлами.

Общая формула: H_n(кислотный остаток).

HClхлороводородная (соляная)

HNO₃азотная

H₂SO₄серная

H₂CO₃угольная

H₃PO₄фосфорная

H₂Sсероводородная

Кислотные остатки — надо знать

Это «хвосты» кислот без водорода. Их валентность равна числу атомов водорода в кислоте (то есть числу H, которые кислота может отдать).

Кислота	Кислотный остаток	Валентность	Название остатка
HCl	Cl	I	хлорид
HBr	Br	I	бромид
HF	F	I	фторид
H₂S	S	II	сульфид
HNO₃	NO₃	I	нитрат
HNO₂	NO₂	I	нитрит
H₂SO₄	SO₄	II	сульфат
H₂SO₃	SO₃	II	сульфит
H₂CO₃	CO₃	II	карбонат
H₂SiO₃	SiO₃	II	силикат
H₃PO₄	PO₄	III	фосфат

Классификация кислот

По составу

Бескислородные: HCl, HBr, H₂S.

Кислородсодержащие: HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄.

По числу H

Одноосновные: HCl, HNO₃.

Двухосновные: H₂SO₄, H₂S.

Трёхосновные: H₃PO₄.

По силе

Сильные: HCl, HNO₃, H₂SO₄. В воде полностью распадаются на ионы.

Слабые: H₂CO₃, H₂S, H₂SiO₃, HF.

Осторожно! Правило «водород на первом месте» — почти всегда, но не всегда. H₂O и H₂O₂ — не кислоты, а вода и пероксид водорода. Формально они тоже начинаются с H, но не относятся к классу кислот.

5. Амфотерные гидроксиды

класс 4

Амфотерные гидроксиды

Амфотерные — значит «двойственные». Эти вещества могут вести себя и как основания (реагировать с кислотами), и как кислоты (реагировать со щелочами).

Это особая группа, к ней относятся гидроксиды Al, Zn, Be, Cr(III), Fe(III) и некоторые другие. От обычных оснований их отличает то, что они нерастворимы в воде и могут реагировать по-разному.

Al(OH)₃гидроксид алюминия

Zn(OH)₂гидроксид цинка

Be(OH)₂гидроксид бериллия

Fe(OH)₃гидроксид железа(III)

В 8 классе амфотерные гидроксиды просто нужно узнавать в формуле. Реакции с ними разберём в 9 классе, когда будем изучать свойства классов соединений.

6. Соли

класс 5

Соли

Соли — сложные вещества, в составе которых есть металл (или аммоний NH₄) и кислотный остаток.

Соль — это как бы «кислота, у которой водород заменили на металл». Например: HCl → NaCl, H₂SO₄ → CuSO₄.

Общая формула: Me_x(кислотный остаток)_y.

NaClхлорид натрия

CaCO₃карбонат кальция

CuSO₄сульфат меди(II)

Al(NO₃)₃нитрат алюминия

Fe₂(SO₄)₃сульфат железа(III)

Ca₃(PO₄)₂фосфат кальция

Как называть соли

Название = название кислотного остатка + название металла (в скобках — валентность, если она переменная).

Формула	Кислотный остаток	Название соли
NaCl	Cl⁻ (хлорид)	хлорид натрия
CaCO₃	CO₃²⁻ (карбонат)	карбонат кальция
CuSO₄	SO₄²⁻ (сульфат)	сульфат меди(II)
Fe(NO₃)₂	NO₃⁻ (нитрат)	нитрат железа(II)
Fe(NO₃)₃	NO₃⁻ (нитрат)	нитрат железа(III)
K₂S	S²⁻ (сульфид)	сульфид калия
Ba₃(PO₄)₂	PO₄³⁻ (фосфат)	фосфат бария

Скобки в солях

Если кислотный остаток состоит из нескольких атомов (SO₄, NO₃, PO₄, CO₃) и его в соли больше одного — берём его в скобки: Al(NO₃)₃, Fe₂(SO₄)₃, Ca₃(PO₄)₂. А если один — без скобок: Na₂SO₄, CaCO₃. Так же как с гидроксогруппой OH.

Особый случай: комплексные соли

В 8 классе их изучать подробно не нужно, но узнать полезно. Комплексные соли — это соли, в которых вокруг атома металла «сгруппировались» другие молекулы или ионы. Внешне формула выглядит непривычно, часто с квадратными скобками:

Примеры

K₄[Fe(CN)₆] — гексацианоферрат(II) калия (жёлтая кровяная соль)

K₃[Fe(CN)₆] — красная кровяная соль

[Cu(NH₃)₄]SO₄ — сульфат тетраамминмеди(II)

Что тут происходит

В квадратных скобках сидит «комплекс» — металл с «окружением». Заряд этого комплекса компенсируется ионами снаружи. В 8 классе достаточно понимать, что это тоже соль, только нестандартно записанная.

8. Сводная таблица классов

Всё вместе — чтобы было под рукой. Запомни общие формулы: по ним ты всегда сможешь определить класс.

Класс	Общая формула	Что в составе	Примеры
Оксиды	Э_xO_y	два элемента, один из них O	Na₂O, CO₂, Fe₂O₃
Основания	Me(OH)_n	металл + гидроксогруппа OH	NaOH, Ca(OH)₂
Кислоты	H_n(кисл. остаток)	водород + кислотный остаток	HCl, H₂SO₄, HNO₃
Амфотерные гидроксиды	Me(OH)_n	металл (Al, Zn, Be, Fe III) + OH	Al(OH)₃, Zn(OH)₂
Соли	Me_x(кисл. остаток)_y	металл + кислотный остаток	NaCl, CaCO₃, CuSO₄

Ключ к определению класса: 1) есть только два элемента, один из них O — оксид. 2) есть OH — основание (или амфотерный гидроксид, если металл Al, Zn, Be, Fe III). 3) есть H на первом месте — кислота. 4) есть металл + кислотный остаток — соль.

9. Как определять класс на примере

Пример 1: определить класс Fe₂O₃

Шаг 1. Разберём на элементы: Fe и O.

Шаг 2. Элементов два, один из них O, а сам O стоит на втором месте.

Шаг 3. Значит, это оксид. Название: оксид железа(III).

Пример 2: определить класс Ca(OH)₂

Шаг 1. В формуле есть группа OH, причём в скобках.

Шаг 2. Впереди металл Ca. Это гидроксид. Металл Ca — щёлочноземельный, значит, это щёлочь (растворимое основание). Название: гидроксид кальция.

Пример 3: определить класс H₃PO₄

Шаг 1. Формула начинается с H, значит, скорее всего это кислота.

Шаг 2. Остаток — PO₄ (фосфат, валентность III, как раз 3 атома H).

Шаг 3. Значит, это кислота, фосфорная. Трёхосновная, кислородсодержащая.

Пример 4: определить класс K₂SO₄

Шаг 1. В формуле есть металл K и остаток SO₄.

Шаг 2. H впереди нет, OH нет. Это соль: калий + сульфат.

Шаг 3. Название: сульфат калия.

Пример 5: определить класс Al(OH)₃

Шаг 1. Есть группа OH, металл Al.

Шаг 2. Al — из списка Al/Zn/Be/Cr(III)/Fe(III) → это амфотерный гидроксид.

Шаг 3. Название: гидроксид алюминия.

10. Частые ошибки

1. Забывают про скобки в основаниях и солях. Правильно: Ca(OH)₂, а не CaOH₂. Правильно: Al₂(SO₄)₃, а не Al₂SO₄₃. Скобки берут, если группа (OH, SO₄, NO₃, PO₄) повторяется.

2. Путают оксиды и основания. NaOH содержит и металл, и кислород, но это не оксид — это основание. Оксид — только два элемента!

3. Не указывают валентность в названии, если элемент переменновалентный. FeO — оксид железа(II), Fe₂O₃ — оксид железа(III). Это разные вещества!

4. Считают, что H₂O — кислота. Нет, вода — оксид (точнее, амфотерный, но так её не называют). Аналогично H₂O₂ — пероксид, а не кислота.

5. Путают кислотные остатки с элементами. Cl (хлор) — элемент, а Cl⁻ — кислотный остаток «хлорид». NO₃ — это не «азот и кислород», это целая группа — нитрат.

6. Забывают, что индекс после скобки относится ко всей группе. Ca(OH)₂ — это 1 Ca, 2 O и 2 H. Не 1 O и 1 H.

7. Называют соль как кислоту. CuSO₄ — сульфат меди, а не «серная медь». HNO₃ — азотная кислота, а KNO₃ — нитрат калия.

11. Что запомнить

1. Пять классов: оксиды, основания, кислоты, амфотерные гидроксиды, соли.

2. Оксиды: два элемента, один — кислород. Формула Э_xO_y.

3. Основания: металл + OH. Формула Me(OH)_n.

4. Кислоты: H на первом месте + кислотный остаток. Формула H_n(остаток).

5. Амфотерные гидроксиды: Al(OH)₃, Zn(OH)₂, Be(OH)₂, Fe(OH)₃ и др.

6. Соли: металл + кислотный остаток. Формула Me_x(остаток)_y.

7. Названия: «оксид Э», «гидроксид Ме», «название кислоты», «остаток + Ме».

8. Скобки — если группа повторяется: Ca(OH)₂, Al₂(SO₄)₃.