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:

$\mathit{B}{\mathit{r}}_2\to \mathit{H}\mathit{B}\mathit{r}\to \mathit{N}\mathit{a}\mathit{B}\mathit{r}\to \mathit{N}\mathit{a}\mathit{N}{\mathit{O}}_3$,

нельзя считать генетическим, т.к. в последнем звене элемент бром отсутствует, хотя реакция для перехода от $\mathit{N}\mathit{a}\mathit{B}\mathit{r}$ к $\mathit{N}\mathit{a}\mathit{N}{\mathit{O}}_3$ легко осуществима:

$\mathit{N}\mathit{a}\mathit{B}\mathit{r}+\mathit{A}\mathit{g}\mathit{N}{\mathit{O}}_3=\mathit{A}\mathit{g}\mathit{B}\mathit{r}\downarrow +\mathit{N}\mathit{a}\mathit{N}{\mathit{O}}_3$.

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

$\mathit{B}{\mathit{r}}_2\to \mathit{H}\mathit{B}\mathit{r}\to \mathit{N}\mathit{a}\mathit{B}\mathit{r}\to \mathit{A}\mathit{g}\mathit{B}\mathit{r}$.

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:

$\mathit{B}{\mathit{r}}_2\to \mathit{H}\mathit{B}\mathit{r}\to \mathit{N}\mathit{a}\mathit{B}\mathit{r}\to \mathit{A}\mathit{g}\mathit{B}\mathit{r}\to \mathit{B}{\mathit{r}}_2$

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 $+3$:

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 $+6$:

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:

$\stackrel{+4}{\mathit{S}{\mathit{O}}_2}+2{\mathit{H}}_2\stackrel{-2}{\mathit{S}}=2{\mathit{H}}_2\mathit{O}+\stackrel{0}{\mathit{S}}\downarrow .$

По этой реакции в природе из вулканических газов образуется сера.

Аналогично для хлора:

$\mathit{K}\stackrel{+5}{\mathit{C}\mathit{l}}{\mathit{O}}_3+6\mathit{H}\stackrel{-1}{\mathit{C}\mathit{l}}=\mathit{K}\stackrel{-1}{\mathit{C}\mathit{l}}+3\stackrel{0}{\mathit{C}{\mathit{l}}_2}\uparrow +{\mathit{H}}_2\mathit{O}.$

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: