Оксиды. Классификация, получение и химические свойства.

Оксидами называются сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых кислород.

Номенклатура оксидов. Названия оксидов строится таким образом: сначала произносят слово «оксид», а затем называют образующий его элемент. Если элемент имеет переменную валентность, то она указывается римской цифрой в круглых скобках в конце названия: Na₂O – оксид натрия (I); СаО – оксид кальция (II); SO₂ – оксид серы (IV); SO₃ – оксид серы (VI).

При составлении формул оксидов необходимо помнить, что молекула всегда электронейтральна, т.е. она содержит одинаковое число положительных и отрицательных зарядов. Степень окисления кислорода в оксидах всегда – 2. Выравнивание зарядов производят индексами, которые ставят внизу справа у элемента.

Характерная степени окисления элементов определяется следующим образом:

I группа – в основном +1,

II группа – в основном +2,

III группа – в основном +3,

IV группа – в основном +2, +4 (четные числа),

V группа – в основном +3, +5 (нечетные числа),

VI группа – в основном +2, +4, +6 (четные числа),

VII группа – в основном +3, +5, +7 (нечетные числа).

Классификация оксидов.

По химическим свойствам оксиды делятся на две группы:

1) Безразличные (несолеобразующие) – не образуют солей, например: NO, CO;

2) Солеобразующие, которые, в свою очередь, подразделяются на:

– Основные – это оксиды типичных металлов со степенью окисления +1,+2 (I и II групп главных подгрупп, кроме бериллия) и оксиды металлов в минимальной степени окисления, если металл обладает переменной степенью окисления (CrO, MnO);

– Кислотные – это оксиды типичных неметаллов (CO₂, SO₃, N₂O₅) и металлов в максимальной степени окисления (CrO₃, Mn₂O₇);

– Амфотерные – это оксиды, обладающие как основными, так и кислотными свойствами, в зависимости от условий проведения реакции: оксиды металлов BeO, Al₂O₃, ZnO и металлов побочных подгрупп в промежуточной степени окисления (Cr₂O₃, MnO₂).

Основные оксиды

Основными называются оксиды, которые образуют соли при взаимодействии с кислотами или кислотными оксидами. Основным оксидам соответствуют основания. Например, оксиду кальция CaO отвечает гидроксид кальция Ca(OH)₂.

Получение

1. Непосредственное взаимодействие металла с кислородом: 2Mg + O₂ = 2MgO.

2. Горение сложных веществ: 2FeS + 3O₂ = 2FeO + 2SO₂.

3. Разложение солей кислородсодержащих кислот: CaCO₃ = CaO + CO₂.

4. Разложение оснований: Ca(OH)₂ = CaO + H₂O.

Физические свойства.

Все основные оксиды – твердые вещества, чаще нерастворимые в воде, окрашенные в различные цвета, например Cu₂O –красного цвета, MgO – белого.

Химические свойства

1. Основные оксиды взаимодействуют с водой с образованием оснований. Непосредственно в реакцию соединения с водой вступают только оксиды щелочных и щелочноземельных металлов:

Na₂O + H₂O → 2NaOH,

CaO + H₂O → Ca(OH) ₂.

2. Взаимодействие с кислотами с образованием соли и воды:

CaO + H₂SO₄ → CaSO₄ + H₂O.

3. Взаимодействие с кислотными оксидами с образованием соли:

СaO + SiO₂ → CaSiO₃

4. Взаимодействие с амфотерными оксидами:

СaO + Al₂O₃ → Сa (AlO₂) ₂.

Кислотные оксиды

Кислотными называются оксиды, которые образуют соли при взаимодействии с основаниями или основными оксидами. Им соответствуют кислоты. Например, оксиду серы (IV) соответствует сернистая кислота H₂SO₃.

Получение

1. Горение сложных веществ: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O.

2. Разложение кислородосодержащих кислот: H₂SO₄ → SO₃ + H₂O.

3. Взаимодействие неметалла с кислородом: S + O₂ → SO₂.

4. Разложение солей кислородсодержащих кислот: CaCO₃ → CaO + CO₂.

Физические свойства.

Кислотные оксиды могут быть твердыми, жидкими и газообразными: Р₂О₅ – твердый, SiO₂ – твердый, СО₂ – газообразный,. SO₃ – жидкий. К воде относятся по-разному (Р₂О₅ – растворимый, SiO₂ – нерастворимый).

Химические свойства

1. Взаимодействие с водой с образованием кислоты:

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄.

2. Взаимодействие со щелочами с образованием соли и воды:

SO₃ + 2NaOH → Na₂SO₄ + H₂O.

3. Взаимодействие с основными оксидами с образованием солей:

SO₃ + Na₂O → Na₂SO₄.

Амфотерные оксиды

Оксиды, гидратные соединения которых проявляют свойства как кислот, так и оснований, называются амфотерными. Например: оксид алюминия Al₂O3, оксид марганца (IV) MnO₂.

Получение.

Способы получения амфотерных оксидов аналогичны основным оксидам.

Физические свойства.

Поскольку это оксиды металлов, то они, как и основные оксиды, твердые вещества, мало или нерастворимые в воде. (Al₂O₃ – нерастворим в Н₂О). Некоторые из них имеют характерную окраску (Fe₂О₃– бурый).

Химические свойства

1. C водой не взаимодействуют.

2. Взаимодействие с кислотными оксидами с образованием солей при сплавлении (основные свойства):

ZnO + SiO₂ → ZnSiO₃.

3. Взаимодействие с кислотами с образованием соли и воды (основные свойства):

ZnO + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂O.

4. Взаимодействие с растворами и расплавами щелочей с образованием соли и воды (кислотные свойства):

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄],

AI₂O₃ + 2NaOH→2NaAIO₂ + H₂O.

5. Взаимодействие с основными оксидами (кислотные свойства):

AI₂O₃ + CaO →Ca(AIO₂)₂.

Вопрос 10.