Оксиды – сложные вещества, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород. Оксиды могут быть солеобразующими и несолеобразующими: одним из видов солеобразующих оксидов являются основные оксиды. Чем они отличаются от других видов, и каковы их химические свойства?
Солеобразующие оксиды подразделяются на основные, кислотные и амфотерные оксиды. Если основным оксидам соответствуют основания, то кислотным – кислоты, а амфотерным оксидам соответствуют амфотерные образования. Амфотерными оксидами называют такие соединения, которые в зависимости от условий могут проявлять либо основные, либо кислотные свойства.
Рис. 1. Классификация оксидов.
Физические свойства оксидов очень разнообразны. Они могут быть как газами (CO 2), так и твердыми (Fe 2 O 3) или жидкими веществами (H 2 O).
При этом большинство основных оксидов является твердыми веществами различных цветов.
оксиды, в которых элементы проявляют свою высшую активность называются высшими оксидами. Порядок возрастания кислотных свойств высших оксидов соответствующих элементов в периодах слева направо объясняется постепенным возрастанием положительного заряда ионов этих элементов.
Химические свойства основных оксидов
Основными оксидами называются оксиды, которым соответствуют основания. Например, основным оксидам K 2 O, СaO соответствуют основания KOH, Ca(OH) 2 .
Рис. 2. Основные оксиды и соответствующие им основания.
Основные оксиды образуются типичными металлами, а также металлами переменной валентности в низшей степени окисления (например, CaO, FeO), реагируют с кислотами и кислотными оксидами, образуя при этом соли:
CaO (основной оксид)+CO 2 (кислотный оксид)=СaCO 3 (соль)
FeO (основной оксид)+H 2 SO 4 (кислота)=FeSO 4 (соль)+2H 2 O (вода)
Основные оксиды также взаимодействуют с амфотерными оксидами, в результате чего происходит образование соли, например:
С водой реагируют только оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов:
BaO (основной оксид)+H 2 O (вода)=Ba(OH) 2 (основание щелочнозем. металла)
Многие основные оксиды имеют характер восстанавливаться до веществ, состоящих из атомов одного химического элемента:
3CuO+2NH 3 =3Cu+3H 2 O+N 2
При нагревании разлагаются только оксиды ртути и благородных металлов:
Рис. 3. Оксид ртути.
Список основных оксидов:
| Название оксида | Химическая формула | Свойства |
| Оксид кальция | CaO | негашенная известь, белое кристаллическое вещество |
| Оксид магния | MgO | белое вещество, малорастворимое в воде |
| Оксид бария | BaO | бесцветные кристаллы с кубической решеткой |
| Оксид меди II | CuO | вещество черного цвета практически нерастворимое в воде |
| HgO | твердое вещество красного или желто-оранжевого цвета | |
| Оксид калия | K 2 O | бесцветное или бледно-желтое вещество |
| Оксид натрия | Na 2 O | вещество, состоящее из бесцветных кристаллов |
| Оксид лития | Li 2 O | вещество, состоящее из бесцветных кристаллов, которые имеют строение кубической решетки |
Оксиды - это сложные неорганические соединения, состоящие из двух элементов, один из которых кислород (в степени окисления -2).
Например, Na 2 O, B 2 O 3 , Cl 2 O 7 относятся к оксидам. Все перечисленные вещества содержат кислород и еще один элемент. Вещества Na 2 O 2 , H 2 SO 4 , HCl не относятся к оксидам: в первом степень окисления кислорода равна -1, в составе второго не два, а три элемента, а третье вообще не содержит кислорода.
Если вы не понимаете смысл термина "степень окисления", ничего страшного. Во-первых, можно обратиться к соответствующей статье на этом сайте. Во-вторых, даже без понимания этого термина можно продолжать чтение. Временно можете забыть про упоминание о степени окисления.
Получены оксиды практически всех известных на сегодняшний день элементов, кроме некоторых благородных газов и "экзотических" трансурановых элементов. Более того, многие элементы образуют несколько оксидов (для азота, например, их известно шесть).
Номенклатура оксидов
Мы должны научиться называть оксиды. Это очень просто.Пример 1 . Назовите следующие соединения: Li 2 O, Al 2 O 3 , N 2 O 5 , N 2 O 3 .
Li 2 O - оксид лития,
Al 2 O 3 - оксид алюминия,
N 2 O 5 - оксид азота (V),
N 2 O 3 - оксид азота (III).
Обратите внимание на важный момент: если валентность элемента постоянна, мы НЕ упоминаем ее в названии оксида. Если валентность меняется, следует обязательно указать ее в скобках! Литий и алюминий имеют постоянную валентность, у азота валентность переменная; именно по этой причине названия окислов азота дополнены римскими цифрами, символизирующими валентность.
Задание 1 . Назовите оксиды: Na 2 O, P 2 O 3 , BaO, V 2 O 5 , Fe 2 O 3 , GeO 2 , Rb 2 O. Не забывайте, что существуют элементы как с постоянной, так и с переменной валентностью.
Еще один важный момент: вещество F 2 O правильнее называть не "оксид фтора", а "фторид кислорода"!
Физические свойства оксидов
Физические свойства весьма разнообразны. Обусловлено это, в частности, тем, что в оксидах могут проявляться разные типы химической связи. Температуры плавления и кипения варьируются в широких пределах. При нормальных условиях оксиды могут находиться в твердом состоянии (CaO, Fe 2 O 3 , SiO 2 , B 2 O 3), жидком состоянии (N 2 O 3 , H 2 O), в виде газов (N 2 O, SO 2 , NO, CO).
Разнообразна окраска: MgO и Na 2 O белого цвета, CuO - черного, N 2 O 3 - синего, CrO 3 - красного и т. д.
Расплавы оксидов с ионным типом связи хорошо проводят электрический ток, ковалентные оксиды, как правило, имеют низкую электропроводность.
Классификация оксидов
Все существующие в природе оксиды можно разделить на 4 класса: основные, кислотные, амфотерные и несолеобразующие. Иногда первые три класса объединяют в группу солеобразующих оксидов, но для нас это сейчас несущественно. Химические свойства оксидов из разных классов отличаются весьма сильно, поэтому вопрос классификации очень важен для дальнейшего изучения этой темы!
Начнем с несолеобразующих оксидов . Их нужно запомнить: NO, SiO, CO, N 2 O. Просто выучите эти четыре формулы!
Для дальнейшего продвижения мы должны вспомнить, что в природе существуют два типа простых веществ - металлы и неметаллы (иногда выделяют еще группу полуметаллов или металлоидов). Если вы четко понимаете, какие элементы относятся к металлам, продолжайте читать эту статью. Если есть малейшие сомнения, обратитесь к материалу "Металлы и неметаллы" на этом сайте.
Итак, сообщаю вам, что все амфотерные оксиды являются оксидами металлов, но не все оксиды металлов относятся к амфотерным. Я перечислю наиболее важные из них: BeO, ZnO, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , SnO. Список не является полным, но перечисленные формулы следует обязательно запомнить! В большинстве амфотерных оксидов металл проявляет степень окисления +2 или +3 (но есть исключения).
В следующей части статьи мы продолжим говорить о классификации; обсудим кислотные и основные оксиды.
Оксиды - это вещества, в которых молекулы состоят из атома кислорода со степенью окисления - 2 и атомов какого-либо второго элемента.
Оксиды образуются прямым путем при взаимодействии кислорода с другим веществом или косвенным путем - при разложении оснований, солей, кислот. Такой тип соединений очень распространен в природе, и может существовать в виде газа, жидкости или В земной коре также находятся оксиды. Так, песок, ржавчина, и даже привычная вода - это все
Бывают как солеобразующие, так и несолеобразующие оксиды. Солеобразующие в результате химической реакции дают соли. К ним относятся оксиды неметаллов и металлов, которые в реакции с водой образуют кислоту, а в реакции с основанием - соли, нормальные и кислые. К солеобразующим относится, например,
Соответственно, из несолеобразующих получить соль невозможно. В качестве примера можно привести оксид диазота и
Солеобразующие оксиды делятся, в свою очередь, на основные, кислотные и амфотерные. Поговорим подробней об основных.
Итак, основные оксиды - это оксиды некоторых металлов, соответствующие которым гидроксиды относятся к классу оснований. То есть при взаимодействии с кислотой такие вещества образуют воду и соль. Например, это К2О, СаО, MgO и пр. В обычных условиях основные оксиды представляют собой твердые кристаллические образования. Степень оксиления металлов в таких соединениях, как правило, не превышает +2 или редко +3.
Химические свойства основных оксидов
1. Реакция с кислотой
Именно в реакции с кислотой оксид проявляет свои основные свойства, поэтому подобным экспериментом можно доказать тип того или иного оксида. Если образовались соль и вода - значит, это основной оксид. Кислотные оксиды в подобном взаимодействии образуют кислоту. А амфотерные могут проявлять либо кислотные, либо основные свойства - это зависит от условий. Таковы основные отличия несолеобразующих оксидов между собой.
2. Реакция с водой
Во взаимодействие с водой вступают те оксиды, которые образованы металлами из электротехнического ряда напряжения, стоящими перед магнием. При реакции с водой они образуют растворимые основания. Это группа оксидов щелочноземельных и (оксид бария, оксид лития и пр.). Кислотные оксиды в воде образуют кислоту, а амфотерные на воду не реагируют.
3. Реакция с амфотерными и кислотными оксидами
Противоположные по своему химическому вступают в реакцию между собой, образуя при этом соли. Так, например, основные оксиды могут вступать во взаимодействие с кислотными, но не реагируют на других представителей своей группы. Наиболее активными являются оксиды щелочных металлов, щелочноземельных и магния. Даже в обычных условиях они сплавляются с твердыми амфотерными оксидами, с твердыми и газообразными кислотными. При реакции с кислотными оксидами они образуют соответствующие соли.
Но основные оксиды других металлов менее активны и практически не вступают в реакцию с оксидами газообразными (кислотными). Они только могут вступить в реакцию присоединения при сплавлении с твердыми кислотными оксидами.
4. Окислительно-восстановительные свойства
Оксиды активных щелочных металлов не проявляют выраженных восстановительных или окислительных свойств. И, напротив, оксиды не настолько активных металлов могут восстанавливаться углем, водородом, аммиаком или угарным газом.
Получение основных оксидов
1. Разложение гидроксидов: при нагревании нерастворимые основания разлагаются на воду и основной оксид.
2. Окисление металлов: щелочной металл при горении в кислороде образует пероксид, который потом при восстановлении образует основной оксид.
РАЗДЕЛ II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
7. Основные классы неорганических соединений
7.1. Оксиды
Оксиды - это бинарные соединения элементов с Оксигеном, в которых он проявляет степень окисления - 2. Характерные Признаки оксидов:
степень окисления Кислорода - - 2;
атомы Кислорода не связаны между собой, а соединяются только с атомами других элементов;
атомы элемента, образующего оксид, имеют одинаковую степень окисления 1 .
Графические формулы оксидов
|
Валентность элементов |
Графическая формула |
|
|
|
|
|
Не все бинарные соединения Кислорода являются оксидами:
|
Вещество |
Формула |
Графическая формула |
Степень окисления Кислорода |
|
гидроген пероксид |
H 2 O 2 |
H - O - O - H |
|
|
натрий пероксид |
Na 2 O 2 |
Na-O-O-Na |
|
|
оксиген флуорид |
OF 2 |
F-O-F |
По химическому характеру оксиды разделяют на несолетворні и солетворні.
Несолетворні оксиды - NO , N 2 O , CO , SiO - это оксиды, которые относят к реакционно способных соединений, но во время реакций соли не образуются. Они не реагируют с водой, кислотами и основаниями при обычных условиях (следовательно, к классу оксидов их относят условно).
Солетворні оксиды - это оксиды, которые образуют соли. Солетворні оксиды подразделяют на основные (К 2 O , ВаО, MgO , FeO ), кислотные (SO 2 , SO 3 , N 2 O 5 , P 2 O 5 ) и амфотерные (ZnO , А l 2 O 3 , Cr 2 O 3 , BeO ).
Номенклатура оксидов
Название оксидов состоит из названия элемента, после которой, когда элемент проявляет несколько степеней окисления, в скобках римскими цифрами указывают степень его окисления и добавляют слово «оксид». Например:
К 2 O - калий оксид;
Fe 2 O 3 - феррум(ІІІ) оксид;
С u 2 O - купрум(И) оксид;
MgO - магний оксид;
Р 2 O 5 - фосфор(V ) оксид;
А l 2 O 3 - алюминий оксид;
СО - карбон(II) оксид.
Некоторые, давно известны человеку оксиды имеют и тривиальные названия: СаО - негашеная известь, С O 2 - углекислый газ, SO 2 - сернистый газ.
Получения оксидов
1. Взаимодействие простых веществ (металлов и неметаллов) с кислородом:
2. Окисление сложных веществ:
3. Термическое разложение:
основ:
солей:
амфотерных гидроксидов:
Некоторых кислот:
4. Во время некоторых других реакций:
______________________________________________________
1 Двойной «оксид» ( FeFe 2 ) O 4 содержит Ферум с различными степенями окисления (+2 и +3) и при взаимодействии с кислотными оксидами образует две различные соли.
7.1.1. Основные оксиды
Основные оксиды - это оксиды, гидраты которых являются основаниями. Все основные оксиды являются оксидами металлических элементов, которые обнаруживают невысокие степени окисления (+1, +2). До основных оксидов относятся:
окислы металлических элементов главных подгрупп i И II групп (кроме Be );
оксиды одновалентных элементов, двухвалентных, за исключением BeO , ZnO , Г b О, которые являются амфотерными;
оксиды переходных металлических элементов в низких степенях окисления (NiO , FeO , М n О, С rO ).
Основным оксидам соответствуют основания:
Na 2 O - NaOH
MgO - Mg (OH ) 2
FeO - Fe (OH ) 2
BaO - Ba (OH ) 2
CrO - Cr (OH ) 2
Тип химической связи в основных оксидах преимущественно ионный.
Химические свойства основных оксидов
1. Взаимодействие с кислотами с образованием солей:
2. Взаимодействие с кислотными оксидами с образованием солей:
3. Взаимодействие с водой. Только оксиды щелочных и щелочноземельных металлических элементов взаимодействуют с водой, образуя щелочи:
4. Взаимодействие с амфотерными оксидами. Реакция происходит во время сплавления. Амфотерный оксид в этой реакции проявляет кислотные свойства:
5. Взаимодействие с амфотерными основаниями. Реакция происходит во время сплавления:
Оксиды — это неорганические соединения, состоящие из двух химических элементов, одним из которых является кислород в степени окисления -2. Единственным элементом, не образующим оксид, является фтор , который в соединении с кислородом образует фторид кислорода. Это связано с тем, что фтор является более электроотрицательным элементом, чем кислород.
Данный класс соединений является очень распространенным. Каждый день человек встречается с разнообразными оксидами в повседневной жизни. Вода, песок, выдыхаемый нами углекислый газ, выхлопы автомобилей, ржавчина — все это примеры оксидов.
Классификация оксидов
Все оксиды, по способности образовать соли, можно разделить на две группы:
- Солеобразующие оксиды (CO 2 , N 2 O 5 ,Na 2 O, SO 3 и т. д.)
- Несолеобразующие оксиды(CO, N 2 O,SiO, NO и т. д.)
В свою очередь, солеобразующие оксиды подразделяют на 3 группы:
- Основные оксиды — (Оксиды металлов — Na 2 O, CaO, CuO и т д)
- Кислотные оксиды — (Оксиды неметаллов, а так же оксиды металлов в степени окисления V-VII — Mn 2 O 7 ,CO 2 , N 2 O 5 , SO 2 , SO 3 и т д)
- (Оксиды металлов со степенью окисления III-IV а так же ZnO, BeO, SnO, PbO)
Данная классификация основана на проявлении оксидами определенных химических свойств. Так, основным оксидам соответствуют основания, а кислотным оксидам — кислоты
. Кислотные оксиды реагируют с основными оксидами с образованием соответствующей соли, как если бы реагировали основание и кислота, соответствующие данным оксидам:
Аналогично, амфотерным оксидам соответствуют амфотерные основания
, которые могут проявлять как кислотные, так и основные свойства:
Химические элементы проявляющие разную степень окисления, могут образовывать различные оксиды. Чтобы как то различать оксиды таких элементов, после названия оксиды, в скобках указывается валентность
.
CO 2 – оксид углерода (IV)
N 2 O 3 – оксид азота (III)
Физические свойства оксидов
Оксиды весьма разнообразны по своим физическим свойствам. Они могут быть как жидкостями (Н 2 О), так и газами (СО 2 , SO 3) или твёрдыми веществами (Al 2 O 3 , Fe 2 O 3). Приэтом оснОвные оксиды, как правило, твёрдые вещества. Окраску оксиды также имеют самую разнообразную — от бесцветной (Н 2 О, СО) и белой (ZnO, TiO 2) до зелёной (Cr 2 O 3) и даже чёрной (CuO).
Основные оксиды
Некоторые оксиды реагируют с водой с образованием соответствующих гидроксидов (оснований):Основные оксиды реагируют с кислотными оксидами с образованием солей:Аналогично реагируют и с кислотами, но с выделением воды:Оксиды металлов, менее активных чем алюминий, могут восстанавливаться до металлов:
Кислотные оксиды
Кислотные оксиды в реакции с водой образуют кислоты:Некоторые оксиды (например оксид кремния SiO2) не взаимодействуют с водой, поэтому кислоты получают другими путями.
Кислотные оксиды взаимодействуют с основными оксидами, образую соли:Таким же образом, с образование солей, кислотные оксиды реагируют с основаниями:Если данному оксиду соответствует многоосновная кислота, то так же может образоваться кислая соль:Нелетучие кислотные оксиды могут замещать в солях летучие оксиды:
Как уже говорилось ранее, амфотерные оксиды, в зависимости от условий, могут проявлять как кислотные, так и основные свойства. Так они выступают в качестве основных оксидов в реакциях с кислотами или кислотными оксидами, с образованием солей: И в реакциях с основаниями или основными оксидами проявляют кислотные свойства:
Получение оксидов
Оксиды можно получить самыми разнообразными способами, мы приведем основные из них.
Большинство оксидов можно получить непосредственным взаимодействием кислорода с химических элементом: 
При обжиге или горении различных бинарных соединений:Термическое разложение солей, кислот и оснований:
Взаимодействие некоторых металлов с водой:
Применение оксидов
Оксиды крайне распространены по всему земному шару и находят применение как в быту, так и в промышленности. Самый важный оксид — оксид водорода, вода — сделал возможной жизнь на Земле. Оксид серы SO 3 используют для получения серной кислоты, а также для обработки пищевых продуктов — так увеличивают срок хранения, например, фруктов.
Оксиды железа используют для получения красок, производства электродов, хотя больше всего оксидов железа восстанавливают до металлического железа в металлургии.
Оксид кальция, также известный как негашеная известь, применяют в строительстве. Оксиды цинка и титана имеют белый цвет и нерастворимы в воде, потому стали хорошим материалом для производства красок — белил.
Оксид кремния SiO 2 является основным компонентом стекла. Оксид хрома Cr 2 O 3 применяют для производства цветных зелёных стекол и керамики, а за счёт высоких прочностных свойств — для полировки изделий (в виде пасты ГОИ).
Оксид углерода CO 2 , который выделяют при дыхании все живые организмы, используется для пожаротушения, а также, в виде сухого льда, для охлаждения чего-либо.