Взаимосвязь неорганических веществ

Материальный мир, в котором мы живем и крохотной частичкой которого мы являемся, един и в то же время бесконечно разнообразен. Единство и многообразие химических веществ этого мира наиболее ярко проявляется в генетической связи веществ, которая отражается в так называемых генетических рядах. Выделим наиболее характерные признаки таких рядов:

1. Все вещества этого ряда должны быть образованы одним химическим элементом. Например, ряд, записанный с помощью следующих формул:

$Br_2 → HBr → NaBr → NaNO_3$,

нельзя считать генетическим, т.к. в последнем звене элемент бром отсутствует, хотя реакция для перехода от $NaBr$ к $NaNO_3$ легко осуществима:

$NaBr + AgNO_3 = AgBr↓+ NaNO_3$.

Этот ряд мог бы считаться генетическим рядом элемента брома, если бы его завершили, например, так:

$Br_2 → HBr → NaBr → AgBr$.

2. Вещества, образованные одним и тем же элементом, должны принадлежать к различным классам, т.е. отражать разные формы его существования.

3. Вещества, образующие генетический ряд одного элемента, должны быть связаны взаимопревращениями. По этому признаку можно различать полные и неполные генетические ряды.

Например, приведенный выше генетический ряд брома будет неполным, незавершенным. А вот следующий ряд:

$Br_2 → HBr → NaBr → AgBr → Br_2$

уже можно рассматривать как полный: он начинался простым веществом — бромом и им же закончился. Обобщая сказанное выше, можно дать следующее определение генетического ряда.

Генетическим называется ряд веществ — представителей разных классов, являющихся соединениями одного химического элемента, связанных взаимопревращениями и отражающих общность происхождения этих веществ или их генезис.

Генетическая связь — понятие более общее, чем генетический ряд, который является пусть и ярким, но частным проявлением этой связи, реализующейся при любых взаимных превращениях веществ. Тогда, очевидно, под это определение подходит и первый приведенный в тексте ряд веществ.

Для характеристики генетической связи неорганических веществ мы рассмотрим три разновидности генетических рядов.

Генетический ряд металла.

Наиболее богат ряд металла, у которого проявляются разные степени окисления. В качестве примера рассмотрим генетический ряд железа со степенями окисления $+2$ и $+3$:

${Fe}↙{\text"металл"}→{FeCl_2}↙{\text"соль — хлорид железа(II)"}$ $→{Fe(OH)_2}↙{\text"основание — гидроксид железа(II)"}$ $→{FeO}↙{\text"основный оксид — оксид железа(II)"}$ $→{Fe}↙{\text"металл"}$ $→{FeCl_3}↙{\text"соль — хлорид железа(III)"}$ $→{Fe(OH)_3}↙{\text"гидроксид железа (III) — амфотерное соединение с преобладанием основных свойств"}$ $→{Fe_2O_3}↙{\text"оксид железа(III), аналогичен по свойствам соответствующему гидроксиду"}$ $→{Fe}↙{\text"металл"}$

Напомним, что для окисления железа в хлорид железа (II) нужно взять более слабый окислитель, чем для получения хлорида железа (III):

Генетический ряд неметалла.

Аналогично ряду металла более богат связями ряд неметалла с разными степенями окисления, например, генетический ряд серы со степенями окисления $+4$ и $+6$:

${S}↙{\text"неметалл"} → {SO_2}↙{\text"кислотный оксид — оксид серы (IV)"}$ $ → {H_SO_3}↙{\text"сернистая кислота"}$ $ → {Na_SO_3}↙{\text"соль — сульфит натрия"}$ $ → {SO_2}↙{\text"кислотный оксид — оксид серы (IV)"}$ $ → {SO_3}↙{\text"кислотный оксид — оксид серы (VI)"} $ $ → {H_SO_4}↙{\text"серная кислота"}$ $ → {SO_2}↙{\text"кислотный оксид — оксид серы (IV)"} $ $→ {S}↙{\text"неметалл"}$

Затруднение может вызвать лишь последний переход. Руководствуйтесь правилом: чтобы получить простое вещество из окисленного соединения элемента, нужно взять для этой цели самое восстановленное его соединение, например, летучее водородное соединение неметалла. В нашем случае:

${SO_2}↖{+4}+2H_2{S}↖{-2}=2H_2O+S↖{0}↓.$

По этой реакции в природе из вулканических газов образуется сера.

Аналогично для хлора:

$K{Cl}↖{+5}O_3+6H{Cl}↖{-1}=K{Cl}↖{-1}+3{Cl_2}↖{0}↑+H_2O.$

Генетический ряд металла, которому соответствуют амфотерные оксид и гидроксид, очень богат связями, т.к. они проявляют в зависимости от условий то кислотные, то основные свойства.

Например, рассмотрим генетический ряд цинка: