Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ

Бинарные соединения– это сложные вещества, не относящиеся к классам оксидов, гидроксидов и солей и состоящие из катионов и бескислородных анионов (реальных или условных).

Их химические свойства разнообразны и рассматриваются в неорганической химии отдельно для неметаллов разных групп Периодической системы; в этом случае классификация проводится по виду аниона.

Примеры:

а)  галогениды:OF ₂, HF, KBr, PbI ₂, NH ₄Cl, BrF ₃, IF ₇

б)  хальгогениды:H ₂S, Na ₂S, ZnS, As ₂S ₃, NH ₄HS, K ₂Se, NiSe

в)  нитриды:NH ₃, NH ₃H ₂O, Li ₃N, Mg ₃N ₂, AlN, Si ₃N ₄

г)  карбиды:CH ₄, Be ₂C, Al ₄C ₃, Na ₂C ₂, CaC ₂, Fe ₃C, SiC

д)  силициды:Li ₄Si, Mg ₂Si, ThSi ₂

е)  гидриды:LiH, CaH ₂, AlH ₃, SiH ₄

ж)  пероксидьг.H ₂O ₂, Na ₂O ₂, СаO ₂

з)  надпероксиды:HO ₂, КO ₂, Ва(O ₂) ₂

По типу химической связи среди этих бинарных соединений различают:

ковалентные:OF ₂, IF ₇, H ₂S, P ₂S ₅, NH ₃, H ₂O ₂

ионные:Nal, K ₂Se, Mg ₃N ₂, CaC ₂, Na ₂O ₂, KO ₂

Встречаются двойные(с двумя разными катионами) и смешанные(с двумя разными анионами) бинарные соединения, например: KMgCl ₃, (FeCu)S ₂и Pb(Cl)F, Bi(Cl)O, SCl ₂O ₂, As(O)F ₃.

Все ионные комплексные соли (кроме гидроксокомплексных) также относятся к этому классу сложных веществ (хотя обычно рассматриваются отдельно), например:

[Cu(NH ₃) ₄]SO ₄K ₄[Fe(CN) ₆] Na ₃[AlF ₆]

[Ag(NH ₃) ₂]Cl K ₃[Fe(NCS) ₆] K ₂[SiF ₆]

К бинарным соединениям относятся ковалентные комплексные соединения без внешней сферы, например [Fe(CO) ₅] и [№(СО) ₄].

По аналогии со взаимосвязью гидроксидов и солей из всех бинарных соединений выделяют бескислородные кислоты и соли (остальные соединения классифицируют как прочие).

Бескислородные кислотысодержат (как и оксокислоты) подвижный водород Н ⁺и поэтому проявляют некоторые химические свойства кислотных гидроксидов (диссоциация в воде, участие в реакциях солеобразования в роли кислоты). Распространенные бескислородные кислоты – это HF, НCl, HBr, HI, HCN и H ₂S, из них HF, HCN и H ₂S – слабые кислоты, а остальные – сильные.

Примерыреакций солеобразования:

2HBr + ZnO = ZnBr ₂+ Н ₂O

2H ₂S + Ва(ОН) ₂= Ba(HS) ₂+ 2Н ₂O

2HI + Pb(OH) ₂= Pbl ₂V + 2Н ₂O

Металлы и амфигены, стоящие в ряду напряжений левее водорода и не реагирующие с водой, вступают во взаимодействие с сильными кислотами НCl, НВr и HI (в общем виде НГ) в разбавленном растворе и вытесняют из них водород (приведены реально протекающие реакции):

М + 2НГ = МГ ₂+ Н ₂^ (М = Be, Mg, Zn, Cr, Mn, Fe, Co, Ni)

2M + 6НГ = 2МГ ₃+ H ₂^ (M = Al, Ga)

Бескислородные солиобразованы катионами металлов и амфигенов (а также катионом аммония NH ₄ ⁺) и анионами (остатками) бескислородных кислот; примеры: AgF, NaCl, KBr, PbI ₂, Na ₂S, Ba(HS) ₂, NaCN, NH ₄Cl. Проявляют некоторые химические свойства оксосолей.

Общий способ получения бескислородных солей с одноэлементными анионами – взаимодействие металлов и амфигенов с неметаллами F ₂, Cl ₂, Br ₂и I ₂(в общем виде Г ₂) и серой S (приведены реально протекающие реакции):

2М + Г ₂= 2МГ (М = Li, Na, К, Rb, Cs, Ag)

M + Г ₂= МГ ₂ (М = Be, Mg, Са, Sr, Ва, Zn, Mn, Со)

2М + ЗГ ₂= 2МГ ₃ (М = Al, Ga, Cr)

2М + S = M ₂S (М = Li, Na, К, Rb, Cs, Ag)

M + S = MS (M = Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Mn, Fe, Co, Ni)

2M + 3S = M ₂S ₃ (M = Al, Ga, Cr)

Исключения:

а) Cu и Ni реагируют только с галогенами Cl ₂и Br ₂(продукты МCl ₂, МBr ₂)

б) Cr и Mn реагируют с Cl ₂, Br ₂и I ₂(продукты CrCl ₃, CrBr ₃, CrI ₃и MnCl ₂, MnBr ₂, MnI ₂)

в) Fe реагирует с F ₂и Cl ₂(продукты FeF ₃, FeCl ₃), с Br ₂(смесь FeBr ₃и FeBr ₂), с I ₂(продукт FeI ₂)

г) Cu при реакции с S образует смесь продуктов Cu ₂S и CuS

Прочие бинарные соединения– все вещества этого класса, кроме выделенных в отдельные подклассы бескислородных кислот и солей.

Способы получения бинарных соединений этого подкласса разнообразны, самый простой – взаимодействие простых веществ (приведены реально протекающие реакции):

а) галогениды:

S + 3F ₂= SF ₆, N ₂+ 3F ₂= 2NF ₃

2P + 5Г ₂= 2РГ ₅(Г = F, CI, Br)

С + 2F ₂= CF ₄

Si + 2Г ₂= Sir ₄ (Г = F, CI, Br, I)

б) халькогениды:

2As + 3S = As ₂S ₃

2E + 5S = E ₂S ₅ (E = P, As)

E + 2S = ES ₂ (E = C, Si)

в) нитриды:

3H ₂+ N ₂ 

2NH ₃

6M + N ₂= 2M ₃N (M = Li, Na, K)

3M + N ₂= M ₃N ₂ (M = Be, Mg, Ca)

2Al + N ₂= 2AlN

3Si + 2N ₂= Si ₃N ₄

г) карбиды:

2M + 2C = M ₂C ₂ (M = Li, Na)

2Be + С = Be ₂C

M + 2C = MC ₂ (M = Ca, Sr, Ba)

4Al + 3C = Al ₄C ₃

Si + С = SiC

д) силициды:

4Li + Si = Li ₄Si

2M + Si = M ₂Si (M = Mg, Ca)

е) гидриды:

2M + H ₂= 2MH (M = Li, Na, K)

M + H ₂= MH ₂ (M = Mg, Ca)

ж) пероксиды, надпероксиды:

2Na + O ₂= Na ₂O ₂(сгорание на воздухе)

M + O ₂= МО ₂(М = К, Rb, Cs; сгорание на воздухе)

Многие из этих веществ полностью реагируют с водой (чаще гидролизуются без изменения степеней окисления элементов, но гидриды выступают как восстановители, а надпероксиды вступают в реакции дисмутации):

РCl ₅+ 4Н ₂O = Н ₃РO ₄+ 5НCl