Неорганічні речовини - це прості і складні речовини, крім органічних сполук вуглецю. З них складаються об 'єкти неживої природи: ґрунт, повітря, Сонце. Деякі входять до складу живих клітин. Відомо кілька сотень неорганічних речовин. Відповідно до своїх властивостей, вони діляться на ряд класів.
Що відносять до неорганічних речовин
По-перше, неорганічними є прості речовини: вони складаються з атомів одного хімічного елемента. Наприклад, це кисень, золото, кремній і сірка. Втім, сюди відноситься вся таблиця Менделєєва.
По-друге, до числа неорганічних належать багато складних речовин (або сполук), до складу яких входять атоми декількох елементів. Винятком є вуглецеві органічні сполуки, які утворюють окремий великий клас речовин. Вони мають особливу структуру, в основі якої лежить так званий вуглецевий скелет. Деякі з "єднання вуглецю, втім, відносяться до неорганічних.
Особливості неорганічних речовин:
- Молекули зазвичай пов 'язані з іонним зв' язком. Тобто, атоми елементів з низькою електроотрицательностью "віддають" електрони атомам іншої простої речовини. У підсумку утворюються рознозаряджені частинки - іони ("з плюсом" - катіон і "з мінусом" - аніон), які притягуються між собою.
- Молекулярна маса невелика, якщо порівнювати з більшістю органічних сполук.
- Хімічні реакції між неорганічними речовинами протікають швидко, іноді моментально.
- Більшість неорганічних речовин тією чи іншою мірою розчиняються у воді. При цьому вони розпадаються (дисоціюють) на іони, завдяки чому проводять електричний струм.
- Найчастіше, це тверді речовини (хоча зустрічаються гази та рідини). При цьому вони володіють високою температурою плавлення, а при плавленні не руйнуються.
- Як правило, не окисляються на повітрі і не горючи. Так, після згоряння палива (наприклад, дров або вугілля) мінеральні домішки залишаються у вигляді золи.
Деякі неорганічні речовини входять до складу клітин живих організмів. Це, в першу чергу, вода. Також важливу роль відіграють мінеральні солі.
Прості і складні неорганічні речовини підрозділюються на кілька класів, кожен з яких має різні властивості.
Прості неорганічні речовини
- Метали: літій (Li), натрій (Na), мідь (Cu) та інші. З фізичної точки зору зазвичай це тверді (крім рідкої ртуті) речовини з характерним блиском, високою тепло- і електропровідністю. Як правило, в хімічних реакціях вони є відновлювачами, тобто віддають свої електрони.
- Неметали. Це, наприклад, гази фтор (F2), хлор (Cl2) і кисень (O2). Тверді неметалічні прості речовини - сірка (S) фосфор (P) та інші. У хімічних реакціях зазвичай виступають окислювачами, тобто притягують електрони відновлювачів.
- Амфотерні прості речовини. Мають двоїсту природу: можуть проявляти і металеві, і неметалеві властивості. До таких речовин відносять, зокрема, цинк (Zn), алюміній (Al) і марганець (Mn).
- Шляхетні, або інертні, гази. Це гелій (He), неон (Ne), аргон (Ar) та інші. Їх молекули складається з одного атома. Хімічно неактивні, здатні утворювати сполуки тільки в спеціальних умовах. Це пов 'язано з тим, що зовнішні електронні оболонки атомів інертних газів заповнені: вони і не віддають своїх, і не забирають електрони інших елементів.
Неорганічні з 'єднання: оксиди
Найпоширеніший клас складних органічних сполук - це оксиди. До їх числа належить одна з найважливіших речовин - вода, або оксид водню (Н2О).
Оксиди виникають при взаємодії різних хімічних елементів з киснем. При цьому атом кисню приєднує до себе два "чужих" електрони.
Оскільки кисень - один з найсильніших окислювачів, то майже всі бінарні (що містять два елементи) сполуки з ним є оксидами. Сам кисень окисляється тільки фтором. Отримувана речовина - OF2 - належить до фторидів.
Виділяють декілька груп віксидів:
- основні (з наголосом на другий складі) оксиди - сполуки кисню з металами. Це реакція з кислотами, при цьому утворюються сіль і вода. До основних відносять, зокрема, оксид натрію (Na2O), оксид міді (II) CuO;
- кислотні оксиди - сполуки з киснем неметалів або перехідних металів у ступені окислення від + 5 до + 8. Взаємодіють з підставами, при цьому виникають сіль і вода. Приклад: оксид азоту (IV) NO2;
- амфотерні оксиди. Вступають у реакцію і з кислотами, і з підставами. Це, зокрема, оксид цинку (ZnO), що входить до складу дерматологічних мазей і присипок;
- несолоподібні оксиди, які не реагують з кислотами і з підставами. Наприклад, таким є оксиди вуглецю CO2 і CO, добре всім відомі як вуглекислий і чадний гази.
Гідроксиди
Гідроксиди у своєму складі містять так звану гідроксильну групу (-OH). Вона включає в себе атому кисню і водню. Гідроксиди розділяються на кілька груп:
- підстави - гідроксиди металів з низьким ступенем окислення. Розчинні у воді підстави називають лужами. Приклади: каустична сода, або гідроксид натрію (NaOH); гашена вапна, він же гідроксид кальцію (Ca (OH) 2).
- кислоти - гідроксиди неметалів і металів з високим ступенем окислення. Більшість з них представляють з себе рідини, рідше - тверді речовини. Майже всі розчинні у воді. Зазвичай кислоти дуже їдкі, отруйні. У виробництві, медицині та інших сферах активно використовують сірчану кислоту (H2SO4), азотну (HNO3) і деякі інші;
- амфотерні гідроксиди. Виявляють то основні, то кислотні властивості. Наприклад, сюди належить гідроксид цинку (Zn (OH) 2).
Солі
Солі складаються з катіонів металу, пов 'язаних з негативно зарядженими молекулами кислотного залишку. Також існують солі амонію - катіона NH4 +.
Солі виникають при взаємодії кислот з металами, оксидами, підставами або іншими солями. Водень у складі кислоти при цьому частково або повністю витісняється атомами металу, тому в ході реакції також виділяється водень або вода.
Короткий опис деяких груп солей:
- середні солі - в них водень повністю заміщається на атоми металу. Наприклад, це ортофосфат калію (K3PO4), що застосовується у виробництві харчова добавки Е340;
- кислі солі, у складі яких залишається водень. Широко відомий гідрокарбонат натрію (NaHCO3) - харчова сода;
- основні солі - містять гідроксогрупи.
Бінарні з 'єднання
Серед неорганічних речовин окремо виділяють бінарні сполуки. До їх складу входять атоми двох речовин. Це можуть бути:
- безкислородні кислоти. Наприклад, соляна кислота (HCl), яка входить до складу шлункового соку людини;
- безкислородні солі, які виникають при взаємодії безкислородних кислот з металами або двох простих речовин між собою. До таких сіль відноситься звичайна кухонна сіль, або хлорид натрію (NaCl);
- інші бінарні з 'єднання. Це, зокрема, широко застосовуваний в хімічній промисловості та інших галузях сероуглець (CS2).
Неорганічні з "єднання вуглецю
Як вже зазначено, деякі сполуки вуглецю відносяться до неорганічних речовин. Це:
- вугільна (H2CO3) і синильна кислоти (HCN);
- карбонати та гідрокарбонати - солі вугільної кислоти. Найпростіший зразок - та ж харчова сода;
- оксиди вуглецю - чадний і вуглекислий газ;
- карбіди - сполука вуглецю з металами і деякими неметаллами. Це тверді речовини. Через свою тугоплавкість широко застосовуються в металургії для отримання високоякісних сплавів, а також в інших галузях;
- ціаніди - солі синильної кислоти. До числа належить сумнозвісний ціаністий калій, найсильніша отрута.
Вуглець також міститься в природі в чистому вигляді, причому в декількох несхожих формах. Порошкоподібна сажа, слоїстий графіт і самий твердий мінерал на Землі, алмаз, - всі вони мають хімічну формулу С. Природно, вони теж є неорганічними речовинами.