Рассмотрим генетическую взаимосвязь основных классов неорганических веществ на примере металла кальция (Ca) и его соединений.
Металл → Оксид металла
Начнем с получения оксида кальция из металла:
[
2 \text{Ca} + \text{O}_2 \rightarrow 2 \text{CaO}
]
Это реакция окисления, так как кальций реагирует с кислородом, образуя оксид кальция.
Оксид металла → Гидроксид металла
Оксид кальция реагирует с водой, образуя гидроксид кальция:
[
\text{CaO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2
]
Это реакция соединения, так как два вещества (оксид кальция и вода) соединяются в одно — гидроксид кальция.
Гидроксид металла → Соль металла 1
Гидроксид кальция может реагировать с кислотой, образуя соль. Например, с соляной кислотой (HCl):
[
\text{Ca(OH)}_2 + 2 \text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + 2 \text{H}_2\text{O}
]
Это реакция нейтрализации, в которой основание (гидроксид кальция) реагирует с кислотой (соляная кислота) с образованием соли (хлорид кальция) и воды.
Соль металла 1 → Соль металла 2
Соль кальция может быть превращена в другую соль. Например, хлорид кальция можно превратить в карбонат кальция, взаимодействуя с карбонатом натрия:
[
\text{CaCl}_2 + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{CaCO}_3 + 2 \text{NaCl}
]
Это реакция обмена (двойного замещения), в которой происходит обмен ионов между реагентами, приводящий к образованию новой соли (карбонат кальция) и соли натрия (хлорид натрия).
Таким образом, на примере кальция мы проследили генетическую взаимосвязь между различными классами неорганических соединений: начиная с металла, через оксид и гидроксид, к различным солям, с описанием типов реакций на каждом этапе.