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.
