Классификация химических элементов

Одной из первых попыток систематизации химических элементов была их классификация, т. е. распределение по классам на основе общих свойств и признаков. Еще в конце XVIII в. элементы стали делить на две группы — металлы и неметаллы. Такая классификация была основана на различии свойств простых веществ.

Вспомним общие свойства простых веществ металлов и неметаллов. Металлы хорошо проводят электрический ток и теплоту, имеют характерный металлический блеск. Многие из них пластичны, т. е. легко расплющиваются, вытягиваются, поддаются обработке, особенно в нагретом состоянии. Все металлы (кроме ртути) — твердые кристаллические вещества.

Неметаллы, как правило, плохие проводники тока, не обладают блеском и пластичностью. При обычных условиях простые вещества неметаллы могут быть твердыми (сера, фосфор), жидкими (бром), газообразными (кислород, азот).

Эти две группы простых веществ существенно различаются и по химическим свойствам. Металлы взаимодействуют с кислородом и другими неметаллами, кислотами, солями, но газообразных соединений не образуют.

Неметаллы образуют с водородом летучие соединения; взаимодействуют с кислородом, часто с образованием газообразных оксидов. С разбавленными кислотами большинство из них не реагируют.

Как доказать, что оксид, соответствующий металлу, является основным его гидроксид проявляет свойства оснований?

Поместим в пробирку небольшое количество оксида кальция. Добавим к нему воды объемом 2 см₃ и хорошо встряхнем. Внесем в полученный раствор 2—3 капли раствора фенолфталеина и по появлению окраски отметим наличие щелочи в растворе. Добавив 2 капли раствора соляной кислоты, отметим изменение окраски.

Не все основные оксиды взаимодействуют с водой, однако каждому из нисоответствует гидроксид, проявляющий свойства основания. Так, оксид FeOне реагирует с водой, но ему соответствует основание Fe(OH) ₂. И оксид, и основание реагируют с кислотами:

FeO + 2HCl = FeCl₂ + H₂O;
Fe(OH) ₂ + 2HCl = FeCl₂ + 2H₂O.
Кислородные соединения неметаллов обычно являются кислотными оксидами, а их гидроксиды — кислотами.

Доказательством кислотных свойств этих соединений неметаллов является их способность вступать в реакции со щелочами с образованием соли и воды:

CO₂ + 2KOH = K₂CO₃ + H₂O;
H₃PO₄ + 3KOH = K₃PO₄ + 3H₂O.
Кислотные свойства гидроксидов неметаллов легко доказать с помощью индикаторов (лакмуса, метилоранжа или универсального индикатора) по характерной красной окраске.

Однако еще в ХIX в. выяснилось, что оксиды и гидроксиды некоторых элементов могут проявлять как кислотные, так и основные свойства. Например, простые вещества таких элементов, как цинк Zn и алюминий Al, по своим физическим свойствам являются металлами, но их гидроксиды Zn(OH) ₂, Al(OH) ₃ проявляют свойства как оснований, так и кислот, т. е. являются амфотерными соединениями. Слово «амфотерные» происходит от древнегреческого «амфи» — двойственный. Так, например, осадок гидроксида алюминия, взаимодействуя с кислотой, растворяется, т. е. ведет себя как основание. В то же время этот гидроксид может реагировать и со щелочью, проявляя свойство кислоты.

Смотрите так же статью