Генетической связью между веществами называется такая связь, которая основывается на их взаимопревращениях, она отражает единство происхождения веществ, другими словами – генезис.
Обладая знаниями о классах простых веществ, можно выделить два генетических ряда:
1) Генетический ряд металлов
2) Генетический ряд неметаллов.
Генетический ряд металлов раскрывает взаимосвязанность веществ разных классов, в основу которой положен один и тот же металл.
Генетический ряд металлов бывает двух видов.
1. Генетический ряд металлов, которым в качестве гидроксида соответствует щелочь. Такой ряд может быть представлен подобной цепочкой превращений:
металл → основной оксид → основание (щелочь) → соль
Возьмем для примера генетический ряд кальция:
Ca → CaO → Ca(OH) 2 → Ca 3 (PO 4) 2 .
2. Генетический ряд металлов, которым соответствуют нерастворимые основания. В данном ряде больше генетических связей, т.к. он более полно отражает идею прямых и обратных превращений (взаимных). Такой ряд можно изобразить очередной цепочкой превращений:
металл → основной оксид → соль → основание → основной оксид → металл.
Возьмем для примера генетический ряд меди:
Cu → CuO → CuCl 2 → Cu (OH) 2 → CuO → Cu.
Генетический ряд неметаллов раскрывает взаимосвязь веществ различных классов, в основе которых лежит один и тот же неметалл.
Давайте выделим еще две разновидности.
1. Генетический ряд неметаллов, которым в качестве гидроксида соответствует растворимая кислота, может быть изображен в виде следующей линии превращений:
неметалл → кислотный оксид → кислота → соль.
Возьмем для примера генетический ряд фосфора:
P → P 2 O 5 → H 3 PO 4 → Ca 3 (PO 4) 2 .
2. Генетический ряд неметаллов, которым соответствует нерастворимая кислота, может быть изображен очередной цепочкой трансформаций:
неметалл → кислотный оксид → соль → кислота → кислотный оксид → неметалл.
Поскольку из рассмотренных нами кислот нерастворимой является исключительно кремниевая кислота, давайте рассмотрим в качестве примера генетический ряд кремния:
Si → SiO 2 → Na 2 SiO 3 → H 2 SiO 3 → H 2 SiO 3 → SiO 2 → Si.
Итак, давайте подведем итоги и выделим самую основную информацию.
Целосность и разнообразие химических веществ наиболее выражено изображены в генетической связи веществ, которая раскрывается в генетических рядах. Рассмотрим самые важные признаки генетических рядов:
Генетические ряды – это группа органических соединений, у которых равное число атомов углерода в молекуле, различающихся функциональными группами.
Генетическая связь – более общее понятие, в отличие от генетического ряда, который пусть и является достаточно ярким, но в тоже время частным проявлением данной связи, которая может происходить при любых двусторонних превращениях веществ.
сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.
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:
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:
уже можно рассматривать как полный: он начинался простым веществом бромом и им же закончился.
Обобщая сказанное выше, можно дать следующее определение генетического ряда.
Генетический ряд - это 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 ряд веществ.
Существует три разновидности генетических рядов:
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):
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:
По этой реакции в природе из вулканических газов образуется сера.
Аналогично для хлора:
3. 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:
Генетическая связь между классами неорганических веществ
Характерными являются реакции между представителями разных генетических рядов. Вещества из одного генетического ряда, как правило, не вступают во взаимодействия.
Например:
1. металл + неметалл = соль
Hg + S = HgS
2Al + 3I 2 = 2AlI 3
2. основной оксид + кислотный оксид = соль
Li 2 O + CO 2 = Li 2 CO 3
CaO + SiO 2 =CaSiO 3
3. основание + кислота=соль
Cu(OH) 2 + 2HCl =CuCl 2 + 2H 2 O
FeCl 3 + 3HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + 3HCl
соль кислота соль кислота
4. металл — основной оксид
2Ca + O 2 = 2CaO
4Li + O 2 =2Li 2 O
5. неметалл — кислотный оксид
S + O 2 = SO 2
4As + 5O 2 = 2As 2 O 5
6. основной оксид — основание
BaO + H 2 O = Ba(OH) 2
Li 2 O + H 2 O = 2LiOH
7. кислотный оксид — кислота
P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4
SO 3 + H 2 O =H 2 SO 4
Каждый такой ряд состоит состоит из металла, его основного оксида, основания и любой соли этого же металла:
Для перехода от металлов к основным оксидам во всех этих рядах используются реакции соединения с кислородом, например:
2Сa + O 2 = 2СaO; 2Mg + O 2 = 2MgO;
Переход от основных оксидов к основаниям в первых двух рядах осуществляется путём известной вам реакции гидратации, например:
СaO + H 2 O = Сa(OH) 2 .
Что касается последних двух рядов, то содержащиеся в них оксиды MgO и FeO с водой не реагируют. В таких случаях для получения оснований эти оксиды сначала превращают в соли, а уже их – в основания. Поэтому, например, для осуществления перехода от оксида MgO к гидроксиду Mg(OH) 2 используют последовательные реакции:
MgO + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2 O; MgSO 4 + 2NaOH = Mg(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4 .
Переходы от оснований к солям осуществляются уже известными вам реакциями. Так, растворимые основания (щёлочи), находящиеся в первых двух рядах, превращаются в соли под действием кислот, кислотных оксидов или солей. Нерастворимые основания из последних двух рядов образуют соли под действием кислот.
Генетические ряды неметаллов и их соединений .
Каждый такой ряд состоит состоит из неметалла, кислотного оксида, соответствующей кислоты и соли, содержащей анионы этой кислоты:
Для перехода от неметаллов к кислотным оксидам во всех этих рядах используются реакции соединения с кислородом, например:
4P + 5O 2 = 2 P 2 O 5 ; Si + O 2 = SiO 2 ;
Переход от кислотных оксидов к кислотам в первых трёх рядах осуществляется путём известной вам реакции гидратации, например:
P 2 O 5 + 3H 2 O = 2 H 3 PO 4 .
Однако, вы знаете, что содержащийся в последнем ряду оксид SiO 2 с водой не реагирует. В этом случае его сначала превращают в соответствующую соль, из которой затем получают нужную кислоту:
SiO 2 + 2KOH = K 2 SiO 3 + H 2 O; K 2 SiO 3 + 2HСl = 2KCl + H 2 SiO 3 ↓.
Переходы от кислот к солям могут осуществляться известными вам реакциями с основными оксидами, основаниями или с солями.
Следует запомнить:
· Вещества одного и того же генетического ряда друг с другом не реагируют.
· Вещества генетических рядов разных типов реагируют друг с другом. Продуктами таких реакций всегда являются соли (рис. 5):
Рис. 5. Схема взаимосвязи веществ разных генетических рядов.
Эта схема отображает взаимосвязь между различными классами неорганических соединений и объясняет многообразие химических реакций между ними.
Задание по теме:
Составьте уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
1. Na → Na 2 O → NaOH → Na 2 CO 3 → Na 2 SO 4 → NaOH;
2. P → P 2 O 5 → H 3 PO 4 → K 3 PO 4 → Ca 3 (PO 4) 2 → CaSO 4 ;
3. Ca → CaO → Ca(OH) 2 → CaCl 2 → CaCO 3 → CaO;
4. S → SO 2 → H 2 SO 3 → K 2 SO 3 → H 2 SO 3 → BaSO 3 ;
5. Zn → ZnO → ZnCl 2 → Zn(OH) 2 → ZnSO 4 → Zn(OH) 2 ;
6. C → CO 2 → H 2 CO 3 → K 2 CO 3 → H 2 CO 3 → CaCO 3 ;
7. Al → Al 2 (SO 4) 3 → Al(OH) 3 → Al 2 O 3 → AlCl 3 ;
8. Fe → FeCl 2 →FeSO 4 → Fe(OH) 2 → FeO → Fe 3 (PO 4) 2 ;
9. Si → SiO 2 → H 2 SiO 3 → Na 2 SiO 3 → H 2 SiO 3 → SiO 2 ;
10. Mg → MgCl 2 → Mg(OH) 2 → MgSO 4 → MgCO 3 → MgO;
11. K → KOH → K 2 CO 3 → KCl → K 2 SO 4 → KOH;
12. S → SO 2 → CaSO 3 → H 2 SO 3 → SO 2 → Na 2 SO 3 ;
13. S → H 2 S → Na 2 S → H 2 S → SO 2 → K 2 SO 3 ;
14. Cl 2 → HCl → AlCl 3 → KCl → HCl → H 2 CO 3 → CaCO 3 ;
15. FeO → Fe(OH) 2 → FeSO 4 → FeCl 2 → Fe(OH) 2 → FeO;
16. CO 2 → K 2 CO 3 → CaCO 3 → CO 2 → BaCO 3 → H 2 CO 3 ;
17. K 2 O → K 2 SO 4 → KOH → KCl → K 2 SO 4 → KNO 3 ;
18. P 2 O 5 → H 3 PO 4 → Na 3 PO 4 → Ca 3 (PO 4) 2 → H 3 PO 4 → H 2 SO 3 ;
19. Al 2 O 3 → AlCl 3 → Al(OH) 3 → Al(NO 3) 3 → Al 2 (SO 4) 3 → AlCl 3 ;
20. SO 3 → H 2 SO 4 → FeSO 4 → Na 2 SO 4 → NaCl → HCl;
21. KOH → KCl → K 2 SO 4 → KOH → Zn(OH) 2 → ZnO;
22. Fe(OH) 2 → FeCl 2 → Fe(OH) 2 → FeSO 4 → Fe(NO 3) 2 → Fe;
23. Mg(OH) 2 → MgO → Mg(NO 3) 2 → MgSO 4 → Mg(OH) 2 → MgCl 2 ;
24. Al(OH) 3 → Al 2 O 3 → Al(NO 3) 3 → Al 2 (SO 4) 3 → AlCl 3 → Al(OH) 3 ;
25. H 2 SO 4 → MgSO 4 → Na 2 SO 4 → NaOH → NaNO 3 → HNO 3 ;
26. HNO 3 → Ca(NO 3) 2 → CaCO 3 → CaCl 2 → HCl → AlCl 3 ;
27. CuСO 3 → Cu(NO 3) 2 → Cu(OH) 2 → CuO → CuSO 4 → Cu;
28. MgSO 4 → MgCl 2 → Mg(OH) 2 → MgO → Mg(NO 3) 2 → MgCO 3 ;
29. K 2 S → H 2 S → Na 2 S → H 2 S → SO 2 → K 2 SO 3 ;
30. ZnSO 4 → Zn(OH) 2 → ZnCl 2 → HCl → AlCl 3 → Al(OH) 3 ;
31. Na 2 CO 3 → Na 2 SO 4 → NaOH → Cu(OH) 2 → H 2 O → HNO 3 ;
Данный урок посвящен обобщению и систематизации знаний по теме «Классы неорганических веществ». Учитель расскажет, как из веществ одного класса можно получить вещество другого класса. Полученные знания и умения пригодятся для составления уравнений реакций по цепочкам превращений.
В ходе химических реакций химический элемент не исчезает, атомы переходят из одного вещества в другое. Атомы химического элемента как бы передаются от простого вещества к более сложному, и наоборот. Таким образом, возникают так называемые генетические ряды, начинающиеся простым веществом - металлом или неметаллом - и заканчивающиеся солью.
Напомню вам, что в состав солей входят металлы и кислотные остатки. Итак, генетический ряд металла может выглядеть таким образом:
Из металла в результате реакции соединения с кислородом можно получить основный оксид, основный оксид при взаимодействии с водой дает основание (только, если это основание - щелочь), из основания в результате реакции обмена с кислотой, солью или кислотным оксидом можно получить соль.
Обратите внимание, такой генетический ряд подходит только для металлов, гидроксиды которых являются щелочами.
Запишем уравнения реакций, соответствующих превращениям лития в его генетическом ряду:
Li → Li 2 O → LiOH→ Li 2 SO 4
Как вы знаете, металлы при взаимодействии с кислородом, как правило, образуют оксиды. При окислении кислородом воздуха литий образует оксид лития:
4Li + O 2 = 2Li 2 O
Оксид лития, взаимодействуя с водой, образует гидроксид лития - растворимое в воде основание (щелочь):
Li 2 O + H 2 O = 2LiOH
Сульфат лития можно получить из лития несколькими способами, например, в результате реакции нейтрализации с серной кислотой:
2. Химическая информационная сеть ().
Домашнее задание
1. с. 130-131 №№ 2,4 из Рабочей тетради по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под.ред. проф. П.А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006.
2. с.204 №№ 2, 4 из учебника П.А. Оржековского, Л.М. Мещеряковой, М.М. Шалашовой «Химия: 8кл.», 2013 г.
