Systematyka związków nieorganicznych: charakter tlenków i wodorotlenków

Dział porządkuje związki nieorganiczne w kilka rodzin: tlenki, wodorotlenki, kwasy, sole i wodorki. Przy każdej trzeba umieć przejść od nazwy do wzoru i od wzoru do nazwy, a potem przewidzieć, z czym dany związek przereaguje. Najwięcej pytań dotyczy tlenków. Ich charakter zależy od pierwiastka i od jego stopnia utlenienia, więc podział na tlenki metali i niemetali tylko z grubsza go przybliża. Tlenki niemetali są zwykle kwasowe, a tlenki metali aktywnych zasadowe. Obok nich stoją tlenki amfoteryczne, które reagują i z kwasami, i z mocnymi zasadami, oraz nieliczne tlenki obojętne, które nie tworzą soli. Dobrze to widać na chromie: tlenek chromu(II) jest zasadowy, tlenek chromu(III) amfoteryczny, a tlenek chromu(VI) kwasowy.

O charakterze tlenku rozstrzyga jego zachowanie wobec kwasu i wobec zasady, więc liczą się obie reakcje. Reakcja z wodą tego nie przesądza, bo wiele tlenków w wodzie się nie rozpuszcza, a mimo to ma wyraźny charakter. Tlenek miedzi(II) z wodą nie reaguje, roztwarza się w kwasach, a z zasadami nie reaguje, więc jest zasadowy. Tlenek krzemu(IV) nie reaguje ani z wodą, ani z kwasami, z wyjątkiem kwasu fluorowodorowego, za to reaguje ze stężonymi zasadami na gorąco i ze stopionymi wodorotlenkami, więc jest kwasowy. Tlenki, które z wodą reagują, zmieniają odczyn roztworu, co pokazuje barwa wskaźnika: tlenek niemetalu daje zwykle kwas tlenowy z niemetalem na tym samym stopniu utlenienia, a tlenek metalu aktywnego daje wodorotlenek. Na tej samej logice opierają się zadania z probówkami, w których opis tego, co się rozpuściło, a co nie, ma doprowadzić do typu związku.

Druga grupa zadań dotyczy wodorotlenków i kwasów. Wodorotlenki litowców dobrze rozpuszczają się w wodzie, podobnie wodorotlenek baru, a ich roztwory nazywa się zasadami. Większość pozostałych otrzymuje się przez strącanie: do roztworu soli danego metalu dodaje się zasadę i wypada osad, nierzadko barwny. W tym miejscu wraca amfoteryczność. Osad wodorotlenku amfoterycznego, na przykład glinu albo cynku, znika w nadmiarze mocnej zasady, bo przechodzi w rozpuszczalny jon kompleksowy z grupami wodorotlenowymi. Dlatego przy strącaniu liczy się i rodzaj, i ilość dodanego odczynnika. Kwasy dzieli się na tlenowe i beztlenowe. Wiele kwasów tlenowych powstaje w reakcji tlenku kwasowego z wodą, ale nie wszystkie. Tlenek krzemu(IV) z wodą nie reaguje, więc kwas krzemowy otrzymuje się z krzemianu, działając na niego mocniejszym kwasem. Beztlenowe powstają przez rozpuszczenie w wodzie wodorków niektórych niemetali, na przykład chlorowodoru. Do tego dochodzi porównywanie mocy kwasów i reakcja, w której kwas mocniejszy wypiera słabszy z jego soli.

Ostatnia grupa to sole i wodorki. Sól można otrzymać na wiele sposobów: zobojętniając kwas zasadą, działając kwasem na metal aktywny albo na tlenek zasadowy, wprowadzając tlenek kwasowy do zasady, a sól trudno rozpuszczalną także przez zmieszanie roztworów dwóch soli dobrze rozpuszczalnych. Obok soli obojętnych występują wodorosole, w których anion zachował część atomów wodoru pochodzących z kwasu, hydroksosole z grupą wodorotlenową i hydraty z wodą krystalizacyjną, a każda z tych odmian ma własne reguły nazewnictwa. Wodorki również mają charakter chemiczny. Wodorki metali aktywnych reagują z wodą, dając wodorotlenek i wodór, a wodorki niektórych niemetali tworzą w wodzie kwasy. Rozpoznawanie soli w probówkach polega zwykle na zestawieniu kilku sygnałów naraz: który odczynnik daje osad, jak ten osad wygląda i jaki odczyn ma roztwór badanej soli.