2.1.4. Получение оксидов

Для получения оксидов используют различные способы:

1. Взаимодействие простых веществ с кислородом:

С + O₂ СO₂; S + O₂ SO₂; 4Al + 3O₂ 2Al₂O₃.

2. Взаимодействие сложных веществ с кислородом:

2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O; СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О.

3. Термическое разложение малорастворимых оснований. При этом образуется основный или амфотерный оксид и вода:

Mg(OH)₂ MgO + H₂O; 2Al(OH)₃ Al₂O₃ + 3H₂O.

4. Термическое разложение некоторых кислот. При этом образуются кислотный оксид и вода:

H₂CO₃ CO₂ + H₂O; H₂SiO₃ SiO₂ + H₂O; H₂SO₃ SO₂ + H₂O.

5. Термическое разложение некоторых солей, например, карбонатов или сульфитов двухвалентных металлов. При этом образуются по два оксида – основный или амфотерный и кислотный:

CaCO₃ CaO + CO₂; ZnCO₃ ZnO + CO₂.

6. Действие водоотнимающих веществ (фосфорный ангидрид, концентрированная серная кислота) на некоторые кислородсодержащие кислоты:

2HNO₃ + P₂O₅ N₂O₅ + 2HPO₃; H₂SO₄ + P₂O₅ SO₃ + 2HPO₃.

Некоторые оксиды являются природными соединениями (минералами): H₂O – вода, SiO₂ – кварц, Al₂O₃ – корунд, Fe₂O₃ – гематит, MnO₂ – пиролюзит, TiO₂ – рутил, SnO₂ – касситерит и др.

2.1.5. Закономерности изменения свойств высших оксидов

Высшими называются оксиды, в которых положительные степени окисления элементов численно равны номерам групп в периодической системе, в которых они расположены.

Свойства высших солеобразующих оксидов закономерно изменяются в соответствии с расположением соответствующих элементов в Периодической системе и величиной степени окисления их атомов.

В периодах в направлении слева направо оснóвные свойства оксидов ослабевают, а кислотные – усиливаются. Например, оксиды элементов третьего периода – натрия и магния – основные, алюминия – амфотерный, кремния, фосфора, серы и хлора – кислотные:

Na2O; MgO	Al2O3	SiO2; P2O5; SO3; Cl2O7
основные	амфотерный	кислотные

В группах А (главных подгруппах) Периодической системы в направлении сверху вниз оснóвные свойства оксидов усиливаются, а кислотные – ослабевают. Например, оксиды элементов группы III-А – бора – кислотный, алюминия и галлия – амфотерные, индия и таллия – основные:

B2O3	Al2O3; Ga2O3	In2O3; Tl2O3
кислотный	амфотерные	оснóвные

Если металлы образуют по несколько оксидов, то с увеличением степени окисления атомов металлов оснóвные свойства их оксидов ослабевают, а кислотные – усиливаются. Наглядным примером проявления этой закономерности являются оксиды марганца:

MnO	Mn2O3; MnO2	MnO3; Mn2O7
оснóвный	амфотерные	кислотные

2.2. Г и д р о к с и д ы

Некоторые основные и почти все кислотные оксиды соединяются с водой, образуя соответствующие основания и кислородсодержащие кислоты. Однако воду присоединяют не только оксиды, но и многие другие вещества. Поскольку реакций присоединения воды известно много, им было дано общее название – реакции гидратации. Слово «гидратация» происходит от греческого «hydor», обозначающего воду. Вещества, которые получаются в результате реакций гидратации, получили название гидраты. Например, спирт, присоединяя воду, образует гидрат спирта, а сахар – гидрат сахара. Соответственно, если воду присоединяет оксид, то получается гидрат оксида или сокращённо «гидроксид»:

ОКСИД

+

вода

=

ГИДРАТ ОКСИДА или ГИДРОКСИД

Поскольку оксиды, вступающие в эту реакцию, делятся на основные и кислотные, то и образующиеся из них гидроксиды также делятся на основные и кислотные. Основные гидроксиды – это основания, а кислотные гидроксиды – это кислородсодержаще кислоты.

Запомните:

• В результате гидратации оснόвного оксида образуется оснόвный гидроксид, являющийся основанием:

оснόвный ОКСИД

+

вода

=

ОСНОВНЫЙ ГИДРОКСИД (ОСНОВАНИЕ)

Na2O	+	H2O	=	2NaOH
оксид		вода		гидроксид	(ОСНОВАНИЕ)
натрия				натрия

Пример:

• В результате гидратации кислотного оксида образуется кислотный гидроксид, являющийся кислородсодержащей кислотой:

КИСЛОТНЫЙ ОКСИД

+

вода

=

КИСЛОТНЫЙ ГИДРОКСИД (КИСЛОРОДСОДЕРЖ. КИСЛОТА)

СO2	+	H2O	=	H2СO3
оксид		вода		гидроксид	(КИСЛОРОДСОДЕРЖ. КИСЛОТА)
углерода(IV)				углерода(IV)

Пример:

Таким образом, основания и кислородсодержащие кислоты являются гидроксидами, т. е. гидратами соответствующих оксидов:

NaOH – гидрат оксида натрия или гидроксид натрия – основание;

H₂СO₃ – гидрат оксида углерода(IV) или гидроксид углерода(IV) – кислородсодержащая (угольная) кислота.

Формулы важнейших оксидов, соответствующих им гидроксидов и их названия приведены в следующей таблице:

Элементы	Оксиды	Гидроксиды
Элементы-металлы	Основные оксиды	Основные гидроксиды (основания)
Na	Na2O	NaOH	гидроксид натрия
K	K2O	KOH	гидроксид калия
Ca	CaO	Ca(OH)2	гидроксид кальция
Ba	BaO	Ba(OH)2	гидроксид бария
Fe	FeO	Fe(OH)2	гидроксид железа(II)
Cu	CuO	Cu(OH)2	гидроксид меди(II)
Элементы-неметаллы	Кислотные оксиды	Кислотные гидроксиды (кислоты)
C	CO2	H2CO3	гидроксид углерода(IV), угольная кислота
Si	SiO2	H2SiO3	гидроксид кремния(IV), кремниевая кислота
N	N2O5	HNO3	гидроксид азота(V), азотная кислота
P	P2O5	H3PO4	гидроксид фосфора(V), фосфорная кислота
S	SO3	H2SO4	гидроксид серы(VI), серная кислота
Cl	Cl2O7	HClO4	гидроксид хлора(VII), хлорная кислота

2.3. К и с л о т ы