Свойства оксидов
Оксиды - это сложные химические вещества, представляющие собой химические соединения простых элементов с кислородом. Они бываютсолеобразующими и не образующие соли. При этом солеобразующие бывают 3-х типов: основными (от слова "основание"), кислотными иамфотерными. Примером окислов, не образующих соли, могут быть: NO (окись азота) - представляет собой бесцветный газ, без запаха. Он образуется во время грозы в атмосфере. CO (окись углерода) - газ без запаха, образуется при сгорании угля. Его обычно называют угарным газом. Существуют и другие окислы, не образующие соли. Теперь разберём подробнее каждый вид солеобразующих окислов.
Основные оксиды - это сложные химические вещества, относящиеся к окислам, которые образуют соли при химической реакции с кислотами или кислотными оксидами и не реагируют с основаниями или основными оксидами. Например, к основным относятся следующие: K2O (окись калия), CaO (окись кальция), FeO (окись железа 2-валентного).
Рассмотрим химические свойства оксидов на примерах
1. Взаимодействие с водой: - взаимодействие с водой с образованием основания (или щёлочи) CaO+H2O = Ca(OH)2 (известная реакция гашения извести, при этом выделяется большое количества тепла!)
2. Взаимодействие с кислотами: - взаимодействие с кислотой с образованием соли и воды (раствор соли в воде) CaO+H2SO4 = CaSO4+ H2O (Кристаллы этого вещества CaSO4 известны всем под названием "гипс").
3. Взаимодействие с кислотными оксидами: образование соли CaO+CO2=CaCO3 (Это вещество известно всем - обычный мел!)
Кислотные оксиды - это сложные химические вещества, относящиеся к окислам, которые образуют соли при химическом взаимодействии с основаниями или основными оксидами и не взаимодействуют с кислотными оксидами. Примерами кислотных окислов могут быть: CO2 (всем известный углекислый газ), P2O5 - оксид фосфора (образуется при сгорании на воздухе белого фосфора), SO3 - триокись серы - это вещество используют для получения серной кислоты.
- химическая реакция с водой CO2+H2O=H2CO3 - это вещество - угольная кислота - одна из слабых кислот, её добавляют в газированную воду для "пузырьков" газа. С повышением температуры растворимость газа в воде уменьшается, а его излишек выходит в виде пузырьков. - реакция с щелочами (основаниями): CO2+NaOH=Na2CO3 - образовавшееся вещество (соль) широко используется в хозяйстве. Её название - кальцинированная сода или стиральная сода, - отличное моющее средство для подгоревших кастрюль, жира, пригара. Голыми руками работать не рекомендую! - реакция с основными оксидами: CO2+MgO=MgCO3 - получившая соль - карбонат магния - ещё называется "горькая соль".
Амфотерные оксиды - это сложные химические вещества, также относящиеся к окислам, которые образуют соли при химическом взаимодействии и с кислотами (или кислотными оксидами) и основаниями (или основными оксидами). Наиболее частое применение слово "амфотерный" в нашем случае относится к оксидам металлов. Примером амфотерных оксидов могут быть: ZnO - окись цинка (белый порошок, часто применяемый в медицине для изготовления масок и кремов), Al2O3 - окись алюминия (называют еще "глинозёмом").
Химические свойства амфотерных оксидов уникальны тем, что они могут вступать в химические реакции, соответствующие как основаниями так и с кислотами. Например: - реакция с кислотным оксидом: ZnO+H2CO3 = ZnCO3 + H2O - Образовавшееся вещество - раствор соли "карбоната цинка" в воде. - реакция с основаниями: ZnO+2NaOH=Na2ZnO2+H2O - полученное вещество - двойная соль натрия и цинка.
Получение оксидов производят различными способами. Это может происходить физическим и химическим способами. Самым простым способом является химическое взаимодействие простых элементов с кислородом. Например, результатом процесса горения или одним из продуктов этой химической реакции являются оксиды. Например, если раскалённое железный прутик, да и не только железный (можно взять цинк Zn, олово Sn, свинец Pb, медь Cu, - вообщем то, что имеется под рукой) поместить в колбу с кислородом, то произойдёт химическая реакция окисления железа, которая сопровождается яркой вспышкой и искрами. Продуктом реакции будет чёрный порошок оксида железа FeO: 2Fe+O2=2FeO Полностью аналогичны химические реакции с другими металлами и неметаллами, Например: Цинк сгорает в кислороде с образованием окисла цинка 2Zn+O2=2ZnO Горение угля сопровождается образованием сразу двух окислов: угарного газа и углекислого газа 2C+O2=2CO - образование угарного газа. C+O2=CO2 - образование углекислого газа. Этот газ образуется если кислорода имеется в более, чем достаточном количестве, то есть в любом случае сначала протекает реакция с образованием угарного газа, а потом угарный газ окисляется, превращаясь в углекислый газ. Получение оксидов можно осуществить другим способом - путём химической реакции разложения. Например, для получения окисла железа или окисла алюминия необходимо прокалить на огне соответствующие основания этих металлов: Fe(OH)2=FeO+H2O 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O, а также при разложении отдельных кислот: H2CO3=H2O+CO2 - разложение угольной кислоты H2SO3=H2O+SO2 - разложение сернистой кислоты Получение оксидов можно осуществить из солей металлов при сильном нагревании, например: CaCO3=CaO+CO2 - прокаливанием мела получают окись кальция (или негашенную известь) и углекислый газ. Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2 - в этой реакции разложения получается сразу два окисла: меди CuO (чёрного цвета) и азота NO2 (его ещё называют бурым газом из-за его действительно бурого цвета). Ещё одним способом, которым можно осуществить получение окислов - это окислительно-восстановительные реакции, например Cu + 4HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O S + H2SO4(конц.) = 3SO2 + 2H2O
Оксиды хлора
Известны следующие оксиды хлора: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7. Все они, за исключением Cl2O7, имеют желтую или оранжевую окраску и не устойчивы, особенно ClO2, Cl2O6. Все оксиды хлора взрывоопасны и являются очень сильными окислителями. Реагируя с водой, они образуют соответствующие кислородсодержащие и хлорсодержащие кислоты: Так, Cl2O - кислотный оксид хлора хлорноватистой кислоты. Cl2O + H2O = 2HClO - Хлорноватистая кислота ClO2 - кислотный оксид хлора хлорноватистой и хлорноватой кислоты, так как при химической реакции с водой образует сразу две этих кислоты: ClO2 + H2O = HClO2 + HClO3 Cl2O6 - тоже кислотный оксид хлора хлорноватой и хлорной кислот: Cl2O6 + H2O = HClO3 + HClO4 И, наконец, Cl2O7 - бесцветная жидкость - кислотный оксид хлора хлорной кислоты: Cl2O7 + H2O = HClO4
Оксиды азота
Азот - газ, который образует 5 различных соединений с кислородом - 5 оксидов азота. А именно: - N2O - гемиоксид азота. Другое его название известно в медицине под названием веселящий газ или закись азота - это бесцветный сладковатый и приятный на вкус на газ. - NO - моноксид азота - бесцветный, не имеющий ни запаха ни вкуса газ. - N2O3 - азотистый ангидрид - бесцветное кристаллическое вещество - NO2 - диоксид азота. Другое его название - бурый газ - газ действительно имеет буро-коричневый цвет - N2O5 - азотный ангидрид - синяя жидкость, кипящая при температуре 3,5 0C
Из всех этих перечисленных соединений азота наибольший интерес в промышленности представляют NO - моноксид азота и NO2 - диоксид азота. Моноксид азота (NO) и закись азота N2O не реагируют ни с водой, ни с щелочами. Азотистый ангидрид (N2O3) при реакции с водой образует слабую и неустойчивую азотистую кислоту HNO2, которая на воздухе постепенно переходит в более стойкое химическое веществоазотную кислоту. Рассмотрим некоторые химические свойства оксидов азота: Реакция с водой: 2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2 - образуется сразу 2 кислоты: азотная кислота HNO3 и азотистая кислота. Реакция с щелочью: 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O - образуются две соли: нитрат натрия NaNO3 (или натриевая селитра) и нитрит натрия (соль азотистой кислоты). Реакция с солями: 2NO2 + Na2CO3 = NaNO3 + NaNO2 + CO2 - образуются образуются две соли: нитрат натрия и нитрит натрия, и выделяется углекислый газ.
Получают диоксид азота (NO2) из моноксида азота (NO) с помощью химической реакции соединения c кислородом: 2NO + O2 = 2NO2
Оксиды железа
Железо образует два оксида: FeO - оксид железа (2-валентный) - порошок чёрного цвета, который получают восстановлением оксида железа(3-валентного) угарным газом по следующей химической реакции: Fe2O3+CO --> 2FeO+CO2 Этот основной оксид, легко вступающий в реакции с кислотами. Он обладает восстановительными свойствами и быстро окисляется в оксид железа (3-валентный). FeO +O2 --> 2Fe2O3 Оксид железа (3-валентный) - красно-бурый порошок (гематит), обладающий амфотерными свойствами (может взаимодействовать и с кислотами и со щелочами). Но кислотные свойства этого оксида выражены настолько слабо, что наиболее часто он его используют, как основной оксид . Есть ещё так называемы смешанный оксид железа Fe3O4. Он образуется при горении железа, хорошо проводит электрический ток и обладает магнитными свойствами (его называют магнитным железняком или магнетитом). Если железо сгорает,то в результате реакции горения образуется окалина, состоящая сразу из двух оксидов: оксида железа (III) и (II) валентные.