Генетические ряды

Все классы неорганических веществ связаны превращениями. Генетическая связь — это связь между веществами разных классов, содержащими один и тот же элемент, основанная на их взаимных превращениях. Генетический ряд показывает путь элемента от простого вещества к соли и обратно. Умение строить такие ряды — основа заданий 9 и 31.

Ряд металла

Для металла с растворимым гидроксидом ряд прямой: металл \(\rightarrow\) основный оксид \(\rightarrow\) щёлочь \(\rightarrow\) соль.

\[ \ce{2Ca + O2 -> 2CaO}; \qquad \ce{CaO + H2O -> Ca(OH)2}; \qquad \ce{Ca(OH)2 + 2HCl -> CaCl2 + 2H2O} \]

Если гидроксид нерастворим, оксид с водой не реагирует, и путь идёт через соль: металл \(\rightarrow\) оксид \(\rightarrow\) соль \(\rightarrow\) гидроксид \(\rightarrow\) оксид \(\rightarrow\) металл.

\[ \ce{2Cu + O2 ->[t^\circ] 2CuO}; \quad \ce{CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O}; \quad \ce{CuSO4 + 2NaOH -> Cu(OH)2 v + Na2SO4}; \quad \ce{Cu(OH)2 ->[t^\circ] CuO + H2O}; \quad \ce{CuO + H2 ->[t^\circ] Cu + H2O} \]

Ряд неметалла

Неметалл \(\rightarrow\) кислотный оксид \(\rightarrow\) кислота \(\rightarrow\) соль:

\[ \ce{S + O2 -> SO2}; \quad \ce{2SO2 + O2 <=>[V2O5] 2SO3}; \quad \ce{SO3 + H2O -> H2SO4}; \quad \ce{H2SO4 + 2NaOH -> Na2SO4 + 2H2O} \]

\[ \ce{4P + 5O2 -> 2P2O5}; \quad \ce{P2O5 + 3H2O -> 2H3PO4}; \quad \ce{2H3PO4 + 3Ca(OH)2 -> Ca3(PO4)2 v + 6H2O} \]

Ряд амфотерного элемента

Амфотерный элемент даёт ветвящийся ряд: его оксид и гидроксид переходят и в соль с катионом металла, и в гидроксокомплекс:

\[ \ce{ZnO + 2HCl -> ZnCl2 + H2O}; \quad \ce{ZnCl2 + 2NaOH -> Zn(OH)2 v + 2NaCl}; \quad \ce{Zn(OH)2 + 2NaOH -> Na2[Zn(OH)4]} \]

Переходы с изменением степени окисления

Элементы с переменной степенью окисления дают «двухэтажные» ряды, где переходы между этажами — окислительно-восстановительные реакции:

\[ \ce{Fe -> FeCl2 -> Fe(OH)2 -> Fe(OH)3 -> Fe2O3 -> Fe} \]

Здесь \(\ce{Fe + 2HCl}\) даёт соль железа(II), гидроксид железа(II) окисляется кислородом воздуха до гидроксида железа(III), а оксид железа(III) восстанавливается до металла угарным газом или алюминием.