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: OF₂, HF, KBr, PbI₂, NH₄Cl, BrF₃, IF₇

б) хальгогениды: H₂S, Na₂S, ZnS, As₂S₃, NH₄HS, K₂Se, NiSe

в) нитриды: NH₃, NH₃ H₂O, Li₃N, Mg₃N₂, AlN, Si₃N₄

г) карбиды: CH₄, Be₂C, Al₄C₃, Na₂C₂, CaC₂, Fe₃C, SiC

д) силициды: Li₄Si, Mg₂Si, ThSi₂

е) гидриды: LiH, CaH₂, AlH₃, SiH₄

ж) пероксидьг. H₂O₂, Na₂O₂, СаO₂

з) надпероксиды: HO₂, КO₂, Ва(O₂)₂

По типу химической связи среди этих бинарных соединений различают:

ковалентные: OF₂, IF₇, H₂S, P₂S₅, NH₃, H₂O₂

ионные: Nal, K₂Se, Mg₃N₂, CaC₂, Na₂O₂, KO₂

Встречаются двойные (с двумя разными катионами) и смешанные (с двумя разными анионами) бинарные соединения, например: KMgCl₃, (FeCu)S₂ и Pb(Cl)F, Bi(Cl)O, SCl₂O₂, As(O)F₃.

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

[Cu(NH₃)₄]SO₄ K₄[Fe(CN)₆] Na₃[AlF₆]

[Ag(NH₃)₂]Cl K₃[Fe(NCS)₆] K₂[SiF₆]

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 кислоты содержат (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 H₂S, из них HF, HCN и H₂S – слабые кислоты, а остальные – сильные.

Примеры реакций солеобразования:

2HBr + ZnO = ZnBr₂ + Н₂O

2H₂S + Ва(ОН)₂ = Ba(HS)₂ + 2Н₂O

2HI + Pb(OH)₂ = Pbl₂↓ + 2Н₂O

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 = МГ₂ + Н₂↑ (М = Be, Mg, Zn, Cr, Mn, Fe, Co, Ni)

2M + 6НГ = 2МГ₃ + H₂↑ (M = Al, Ga)

Бескислородные соли образованы катионами металлов и амфигенов (а также катионом аммония NH₄⁺) и анионами (остатками) бескислородных кислот; примеры: AgF, NaCl, KBr, PbI₂, Na₂S, Ba(HS)₂, NaCN, NH₄Cl. Проявляют некоторые химические свойства оксосолей.

Общий способ получения бескислородных солей с одноэлементными анионами – взаимодействие металлов и амфигенов с неметаллами F₂, Cl₂, Br₂ и I₂ (в общем виде Г₂) и серой S (приведены реально протекающие реакции):

2М + Г₂ = 2МГ (М = Li, Na, К, Rb, Cs, Ag)

M + Г₂ = МГ₂ (М = Be, Mg, Са, Sr, Ва, Zn, Mn, Со)

2М + ЗГ₂ = 2МГ₃ (М = Al, Ga, Cr)

2М + S = M₂S (М = Li, Na, К, Rb, Cs, Ag)

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

2M + 3S = M₂S₃ (M = Al, Ga, Cr)

Исключения:

а) Cu и Ni реагируют только с галогенами Cl₂ и Br₂ (продукты МCl₂, МBr₂)

б) Cr и Mn реагируют с Cl₂, Br₂ и I₂ (продукты CrCl₃, CrBr₃, CrI₃ и MnCl₂, MnBr₂, MnI₂)

в) Fe реагирует с F₂ и Cl₂ (продукты FeF₃, FeCl₃), с Br₂ (смесь FeBr₃ и FeBr₂), с I₂ (продукт FeI₂)

г) Cu при реакции с S образует смесь продуктов Cu₂S 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 + 3F₂ = SF₆, N₂ + 3F₂ = 2NF₃

2P + 5Г₂ = 2РГ₅ (Г = F, CI, Br)

С + 2F₂ = CF₄

Si + 2Г₂ = Sir₄ (Г = F, CI, Br, I)

б) халькогениды:

2As + 3S = As₂S₃

2E + 5S = E₂S₅ (E = P, As)

E + 2S = ES₂ (E = C, Si)

в) нитриды:

3H₂ + N₂  2NH₃

6M + N₂ = 2M₃N (M = Li, Na, K)

3M + N₂ = M₃N₂ (M = Be, Mg, Ca)

2Al + N₂ = 2AlN

3Si + 2N₂ = Si₃N₄

г) карбиды:

2M + 2C = M₂C₂ (M = Li, Na)

2Be + С = Be₂C

M + 2C = MC₂ (M = Ca, Sr, Ba)

4Al + 3C = Al₄C₃

Si + С = SiC

д) силициды:

4Li + Si = Li₄Si

2M + Si = M₂Si (M = Mg, Ca)

е) гидриды:

2M + H₂ = 2MH (M = Li, Na, K)

M + H₂ = MH₂ (M = Mg, Ca)

ж) пероксиды, надпероксиды:

2Na + O₂ = Na₂O₂ (сгорание на воздухе)

M + O₂ = МО₂ (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):

РCl₅ + 4Н₂O = Н₃РO₄ + 5НCl