1. Оксиды. Классификация. Свойства. Номенклатура.

К наиболее важным и распространенным кислородсодержащим соединениям элементов относятся оксиды.

Оксиды - бинарные соединения элементов с кислородом в степени окисления -2. Общая формула оксидов Э_хО_у^-2.

Почти все элементы образуют оксиды. Исходя из степени окисления кислорода и положения в ПС Д.И.Менделеева, состав оксидов можно представить простейшими формулами: Э₂О, ЭО, Э₂О₃, ЭО₂, Э₂О₅, ЭО₃ , Э₂О₇, ЭО₄.

К оксидам не относятся соединения, содержащие атомы кислорода, связанные химической связью друг с другом ( Na₂O_2- пероксид натрия : Na –O^-1 – O^-1- Na )

Название оксидов состоит соответственно из слова «оксид» плюс название элемента в родительном падеже единственного числа:

Na₂O – оксид натрия,

CaO – оксид кальция

Если элемент проявляет переменную степень окисления, то в скобках дополнительно указывают степени окисления элемента:

SO₂ - оксид серы (IV),

SO₃ - оксид серы (VI).

Оксиды

Несолеобразующие

(безразличные)

Солеобразующие

NO, CO, SiO, N₂O

Основные

Кислотные

Амфотерные

Основные: Кислотные: Амфотерные

Li₂O - оксид лития; В₂О₃ - оксид бора; BeO - оксид бериллия;

MgO - оксид магния СО₂ - оксид углерода(IV); Al₂O₃ - оксид алюминия;

МnО - оксид марганца(II). Mn₂О₇ - оксид марганца(VII) Cr₂O₃ - оксид хрома (III);

ZnO - оксид цинка;

SnO - оксид олова (II);

PbO - оксид свинца (II).

Несолеобразующими называют оксиды, которым не соответствуют ни кислоты, ни основания и поэтому, с точки зрения кислотно-основных свойств, их характер может быть назван безразличным.

Солеобразующими называются оксиды, которые образуют соли. Солеобразующие оксиды делятся на основные, амфотерные и кислотные. Основными называются оксиды, элемент которых при образовании соли или основания становится катионом. Для основных оксидов характерны ионные или сильно полярные связи между атомами, что обусловливает прочность их кристаллических решеток и способность к поляризации атомов кислорода.

К основным оксидам относятся:

- оксиды всех металлов главной подгруппы первой группы (щелочные металлы Li – Fr);

- главной подгруппы второй группы (Mg-Ra);

- оксиды переходных металлов в низших степенях окисления ( например, MnO ,FeO)

Кислотными называют оксиды, элемент которых при образовании соли или кислоты входит в состав аниона. Оксиды (высшие) малоактивных металлов и неметаллических элементов характеризуются наличием ковалентных связей в молекуле. Они способны быть акцепторами поляризованных атомов кислорода. Большинство оксидов неметаллов являются кислотными оксидами (СО₂, SO₃). К неметаллам относятся элементы:

				H	He
B	C	N	O	F	Ne
	Si	P	S	Cl	Ar
		As	Se	Br	Kr
			Te	I	Xe
				At	Rn

Остальные элементы – металлы.

Оксиды переходных металлов в высших степенях окисления проявляют преимущественно также свойства кислотных оксидов (например, CrO_{3 ,} Mn₂О₇) . Большинство кислот образуется при взаимодействии кислотных оксидов с водой. Поэтому кислотные оксиды называют ангидридами кислот.

Например : Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РО₄

Элемент, образующий ангидрид, проявляет одинаковую степень окисления и в

ангидриде, и в соответствующей ему кислоте:

1) N⁺⁵₂O₅ – HN⁺⁵O₃ 2)Sn⁺⁴O₂ – H₂Sn⁺⁴O₃

3) S⁺⁶O₃ – H₂S⁺⁶O₄ 4)As⁺³₂O₃– H₃As⁺³O₃

Амфотерные оксиды в зависимости от условий реакции могут проявлять как кислотные, так и основные свойства. Например : Al₂О₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄ ) ₃ +3H₂O;

А1₂О₃ + 2NaOH 2NaAlO₂ + H₂O.

В первом случае алюминий проявляет свойства металла и входит в состав электроположительной составляющей A1⁺³ , во втором случае - свойства неметалла и входит в состав электроотрицательной составляющей формулы соли AlO₂ ^- .

Соединения, обладающие амфотерными свойствами, образуют следующие металлы:

Be ,Al, Ga, Ge ,Sn, Pb, Sb ,Bi,Cr, Mn, Fe ,Zn и др.

Кислотно-основной характер зависит от электроотрицательности, степени окисления элементов и эффективного заряда на атоме кислорода. Оксиды элементов с высокой электроотрицательностью имеют кислотный характер. Чем выше окислен металл, т.е. чем выше его степень окисления, тем более кислотным характером обладает оксид.

В периодах уменьшается отрицательный эффективный заряд на атомах кислорода и осуществляется постепенный переход от основных через амфотерные к кислотным оксидам.

Зависимость кислотно-основных свойств оксидов от эффективного заряда на атоме кислорода:

Оксид	Na2O	MgO	Al2O3	SiO2	Р2О5	SO3	Сl2O7
Эфективный заряд	-0,81	-0,42	-0,31	-0,23	-0,13	-0,06	-0,01
Кислотно-основные свойства оксида	основной	основной	амфотерный	кислотный	кислотный	кислотный	кислотный

При увеличении степени окисления элемента усиливаются кислотные свойства оксида:

Мn⁺² О Мn⁺³ ₂ О₃ Мn⁺⁴ О₂ Мn⁺⁶ О₃ Mn⁺⁷ ₂О₇

основной амфотерный амфотерный кислотный кислотный

В главных подгруппах ПС при переходе от одного элемента к другому сверху вниз наблюдается усиление основных свойств оксидов:

BeO MgO CaO SrO BaO RaO

амфотерный основной основной основной основной основной

увеличение силы соответствующих оснований

В результате взаимодействия элемента с кислородом образуются соединения с ионной или полярной ковалентной связью. Тип химической связи в оксидах зависит главным образом от химической природы атома, его заряда и размера. Типичные металлы образуют оксиды с ионной связью. С ослаблением металлических свойств элемента в соединениях наблюдается переход от ионной связи к ковалентной полярной с постепенным снижением степени полярности и больше проявляются кислотные свойства.

В пределах периодов с возрастанием порядкового номера элемента увеличивается заряд ядра атома и уменьшается его размер, что приводит к тому, что связь изменяется от ионной к полярной ковалентной, а характер высших оксидов от основных через амфотерные к кислотным.

В пределах групп с возрастанием порядкового номера элемента степень окисления не изменяется, но вследствие увеличения энергетических уровней размер элемента возрастает. Это приводит к тому, что связь Э-О ослабевает, т.е становится более полярной ковалентной или ионной и в пределах групп усиливаются основные свойства оксидов.

Изменение химического характера оксидов одного элемента связано с тем, что с увеличением степени окисления элемента уменьшается его размер. Это приводит к тому, что тип химической связи изменяется от ионной к полярной ковалентной. Поэтому оксиды, в которых степень окисления наиболее низкая, относятся к основным, с высшей – к кислотным, а с промежуточной – к амфотерным.

Большинство основных оксидов представляет собой твердые кристаллические вещества ионного характера, в узлах кристаллической решетки расположены ионы металлов, достаточно прочно связанные с оксид-ионами О^2-, по­этому оксиды типичных металлов обладают высокими темпера­турами плавления и кипения.