Классы неорганических соединений Теоретическая часть Оксиды

Оксидами называют соединения, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород со степенью окисления -2.

Классификация оксидов

• основные оксиды (оксиды большинства металлов с малой степенью окисления: +1, +2 и иногда +3);

• кислотные оксиды (почти все оксиды неметаллов, оксиды металлов с большой степенью окисления: +4, +5, +6, +7,+8;

• амфотерные оксиды (оксиды некоторых металлов со степенью окисления +2, +3 и +4).

• безразличные оксиды (оксиды некоторых неметаллов, которым могут даже соответствовать кислоты: СО – муравьиная, N₂O – азотноватистая…)

Согласно современной международной номенклатуре любой оксид называется оксидом с указанием (в круглых скобках) римскими цифрами степени окисления элемента. Например: SO₂ –оксид серы (IV), SO₃ – оксид серы (VI), MnO – оксид марганца (II), MnO₂ – оксид марганца (IV), MnO₃ – оксид марганца (VI), Mn₂O₇ - оксид марганца (VII).

Получение оксидов

1. Окисление металлов и неметаллов

S + O₂ = SO₂ – реакция протекает при сжигании серы;

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄ – сгорание железа в атмосфере кислорода;

2. Разложение гидроксидов

Cu(OH)₂ = CuO + H₂O – реакция протекает даже без нагревания: голубой гидроксид чернеет при стоянии даже в контакте с водой.

Примечание: оксиды щелочных металлов нельзя получать этим способом.

3. Разложение нестойких кислот.

H₂CO₃ = H₂O + CO₂;

4. Разложение солей

CaCO₃ = CaO + CO₂ – реакция протекает при нагревании;

Химические свойства оксидов

Свойства несолеобразующих оксидов отдельно не рассматриваются. Свойства солеобразующих оксидов рассматриваются отдельно по группам (основные, кислотные, амфотерные).

Химические свойства основных оксидов.

1. Оксиды щелочных и щелочноземельным металлов реагируют с водой, образуя сильные основания (щелочи):

K₂O + H₂O = 2KOH;

CaO + H₂O = Ca(OH)₂.

2. Все оксиды реагируют с кислотами:

Fe₂O₃ + 6HCl = 2FeCl₃ + 3H₂O;

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O.

3. Основные оксиды при нагревании вступают в реакции с кислотными и амфотерными оксидами:

CaO + CO₂ = CaCO₃;

Химические свойства кислотных оксидов.

1. Большинство кислотных оксидов реагируют с водой, образуя кислоты:

P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄;

2NO₂ + H₂O = HNO₃ + HNO₂.

Исключение составляет SiO₂, нерастворимый в воде.

2. Кислотные оксиды реагируют с основаниями:

SiO₂ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + H₂O;

CO₂ + 2NaOH = Na₂CO₃ + H₂O.

3. Кислотные оксиды при нагревании вступают в реакции с основными и амфотерными оксидами:

CO₂ + CaO = CaCO₃;

CO₂ + ZnO = ZnCO₃.

Химические свойства амфотерных оксидов.

Оксиды амфотерных элементов обладают двойственной природой: они одновременно способны к реакциям, в которые вступают как основные, так и кислотные оксиды, т.е. они реагируют и с кислотами, и со щелочами.

1. Амфотерные оксиды реагируют с кислотами:

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O;

ZnO + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂O.

2. Амфотерные оксиды вступают в реакции со щелочами:

Al₂O₃ + 6NaOH + 3H₂O = 2Na₃[Al(OH)₆] (гексагидроксоалюминат натрия);

ZnO + 2NaOH + H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] (тетрагидроксоцинкат натрия).

Основания (гидроксиды металлов)

Основаниями называют электролиты, образующие при диссоциации в водном растворе из отрицательных ионов только ионы гидроксида OH^-.

Гидроксиды принято делить на две группы: растворимые в воде (образованы щелочными и щелочноземельными металлами и поэтому называемые щелочами) и нерастворимые в воде. К щелочам относятся: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂, Sr(OH)₂. Значительная часть оснований в воде практически нерастворима.

По числу гидроксильных групп в основаниях определяют их кислотность. NaOH – однокислотное основание, Ba(OH)₂ – двухкислотное, Al(OH)₃ – трехкислотное и т.д. Двух- и многокислотные основания диссоциируют в растворах ступенчато:

Сa(OH)₂ « (СaOH)⁺ + ОН^- (первая ступень)

(СaOH) ⁺ « Сa²⁺ + ОН^- (вторая ступень)

Диссоциация двух и многокислотных оснований по первой ступени всегда протекает в большей степени. Ступенчатой диссоциацией многокислотных оснований объясняется образование основных солей.

Согласно современной международной номенклатуре основания называются гидроксидами элементов (с указанием римскими цифрами степени окисления элемента, если он образует несколько гидроксидов). Например: NaOH – гидроксид натрия, Ca(OH)₂ – гидроксид кальция, Fe(OH)₂ – гидроксид железа (II), Fe(OH)₃ – гидроксид железа (III).

Для многих гидроксидов наряду с названиями по международной номенклатуре используются тривиальные названия. Например: NaOH – едкий натр, KOH – едкое кали, Ca(OH)₂ – гашенная известь или известковая вода, Ba(OH)₂ – баритовая вода.