1.5. Способы получения оксидов

1. Во многих случаях оксиды можно получить реакцией соединения простого вещества с кислородом, протекающей, как правило, при нагревании:

C + O₂ = CO₂ (кислотный оксид)

2Mg + O₂ = 2MgO (основный оксид)

4Li + O₂ = 2Li₂O (основный оксид)

Этот метод практически неприменим для щелочных металлов, кроме Li, которые при окислении обычно дают пероксиды (Na₂O₂, K₂O₂). Непосредственно с кислородом не соединяются металлы – Au, Pt, Ag, неметаллы – F₂, Cl₂, Br₂, I₂.

При горении других щелочных металлов в кислороде образуются пероксиды

2Na + O₂ = Na₂O₂

или надпероксиды

K + О₂ = KО₂

Оксиды этих металлов могут быть получены при взаимодействии пероксида (или надпероксида) с соответствующим металлом

Na₂O₂ + 2Na 2Na₂O

или при термическом их разложении

2ВаО₂ 2ВаО + О₂

2. В некоторых случаях оксиды образуются при окислении кислородом сложных веществ:

СH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂

2ZnS + 3O₂ = 2ZnO + 2SO₂

Метод неприменим для сульфидов активных металлов, окисляющихся до сульфатов, и сульфидов серебра и ртути, образующих при этом свободные металлы.

3. Многие оксиды можно получить термическим разложением:

а) нерастворимых в воде оснований или амфотерных гидроксидов:

Mn(OH)₂ MnO + H₂O

Cu(OH)₂ CuO + H₂O

2Al(OH)₃ Al₂O₃ + 3H₂O

Термическое разложение гидроксидов при высоких температурах (1000 С) приводит к получению оксидов в химически малоактивной форме. Оксиды, полученные таким путем, не растворяются ни в кислотах, ни в щелочах. Перевести их в растворимое состояние можно только лишь сплавлением с кислыми солями или щелочами. Примерами могут служить оксиды алюминия, хрома, титана;

б) некоторых кислородсодержащих кислот:

H₂SO₃ SO₂ + H₂O

H₂SiO₃ SiO₂ + H₂O

2H₃BO₃ B₂O₃ + 3H₂O

в) солей кислородсодержащих кислот:

- сульфатов

4FeSO₄ 2Fe₂O₃ + 4SO₂ + O₂

- карбонатов

СаСО₃ СаО + СО₂

(ZnOH)₂CO₃ 2ZnO + CO₂ + H₂O

Карбонаты щелочных металлов (за исключением карбоната лития) плавятся без разложения;

- нитратов металлов, расположенных в ряду стандартных электродных потенциалов от Mg до Hg:

2Pb(NO₃)₂ 2PbO + 4NO₂ + O₂

2Cu(NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂ + O₂

Этим методом нельзя получить оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, так как при разложении нитратов этих металлов оксиды не образуются, например:

2NaNO₃ 2NaNO₂ + O₂

Если соль образована катионом металла, проявляющим переменные степени окисления, и анионом кислоты, обладающим окислительными свойствами, то могут образовываться оксиды с другими степенями окисления элементов, например:

4Fe(NO₃)₂ 2Fe₂O₃ + 8NO₂ + O₂

2FeSO₄ Fe₂O₃ + SO₂ + SO₃

4. Если химический элемент в своих соединениях проявляет различные степени окисления и образует несколько оксидов, то:

а) при окислении низших оксидов можно получить оксиды, в которых соответствующий элемент находится в более высокой степени окисления:

4FeO + O₂ = 2Fe₂O₃

2NO + O₂ = 2NO₂

2SO₂ + O₂ 2SO₃

б) аналогично при восстановлении высших оксидов можно получить низшие оксиды:

Fe₂O₃ + CO 2FeO + CO₂

5. Если кислотному оксиду (ангидриду) соответствует неустойчивая кислота, а основному оксиду – неустойчивое основание, то можно получить оксид действием кислоты или щелочи на соответствующую соль. При этом оксид является продуктом разложения соответствующего неустойчивого соединения – кислоты или основания:

H₂O

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂CO₃

CO₂↑ (кислотный оксид)

Н₂О

2AgNO₃ + 2NaOH = 2NaNO₃ + 2AgOH

Ag₂O (основный оксид)

6. При нагревании солей с кислотными оксидами менее летучий оксид вытесняет более летучий оксид из соли:

Na₂CO₃ + SiO₂ Na₂SiO₃ + CO₂

2Ca₃(PO₄)₂ + 6SiO₂ 6CaSiO₃ + P₄O₁₀

7. При действии водоотнимающих веществ на кислоты или соли:

4HNO₃ + P₄O₁₀ = (HPO₃)₄ + 2N₂O₅

2KMnO₄ + H₂SO (конц.) = K₂SO₄ + Mn₂O₇ + H₂O

2KClO₄ + H₂SO (конц.) = K₂SO₄ + Cl₂O₇ + H₂O