Оксиды определение и классификация. Оксиды примеры. Кислотные оксиды реагируют

Оксиды- бинарные соединения элемента с кислородом, в которых кислород проявляет степень окисления -2.

Номенклатура. Если элемент, образующий с кислородом данное соединение, имеет постоянную валентность, то его (соединение) называют просто оксидом: Na 2 O- оксид натрия,CaO- оксид кальция,BaO- оксид бария,ZnO- оксид цинка.

Если элемент обладает переменной валентностью, то рядом с названием оксида указывают валентность элемента: Cr 2 O 3 - оксид хрома(III ),Cl 2 O 7 – оксид хлора(VII ),Hg 2 O- оксид ртути(I ).

Если элемент образует несколько оксидов, то их название даётся с учётом состава оксида (можно давать тривиальные названия, можно в скобочках указывать валентность элемента):N 2 O- гемиоксид азота, N 2 O 3 - сексвиоксидазота,NO-монооксидазота,NO 2 - диоксид азота,N 2 O 5 – гемипентаоксид азота.

Все оксиды подразделяют на 2 большие группы: солеобразующие и несолеобразующие.

Несолеобразующих оксидов (безразличные)- их не так много:CO, N 2 O, NO.

Хотя причисление COк несолеобразующим оксидам не очень правильно, так как он вступает в реакции с расплавами щелочей, образуя формиаты:

CO + NaOH (расплав)→ HCOONa.

Солеобразующие оксиды делятся на: основные, кислотные и амфотерные.

Основные оксиды. Это оксиды, образующие соли, при взаимодействии с кислотами или кислотными оксидами, или с амфотерными. Основными являются оксиды только оксиды металлов с невысокими степенями окисления:Na 2 O,K 2 O,CaO,BaO,MnO,FeO,Fe 2 O 3 ,Fe 3 O 4 .Не все оксиды металлов являются основные, некоторые из них амфотерные или кислотные.

H 2 SO 4 → CuSO 4 +H 2 O;

Na 2 O+SO 2 → Na 2 SO 3

Кислотные оксиды. Это оксиды, образующие соли при взаимодействии с основаниями или основными оксидами, или с амфотерными. Большинство из кислотных оксидов при взаимодействии с водой дают кислоты, поэтому они также называются ангидридами кислот(P 2 O 5 - фосфорный ангидрид,N 2 O 5 -азотный ангидрид). Кислотными являются оксиды неметаллов и металлов в степени окисления 5 и выше: NO 2 , Mn 2 O 7 ,SiO 2 ,CO 2 .

CO 2 +Na 2 O→Na 2 CO 3 ;

V 2 O 5 + 2NaOH→2NaVO 3 + H 2 O

Амфотерные оксиды. Это оксиды, образующие соли, при взаимодействии как с основными, так и с кислотными оксидами.Например:ZnO,Al 2 O 3 ,BeO, SnO,PbO,Fe 2 O 3 ,Cr 2 O 3 ,MnO 2 ,TiO 2 .

PbO+2NaOH→ Na 2 PbO 2 +H 2 O;

ZnO+2HCl→ZnCl 2 +H 2 O

Смешанные оксиды. Это соединения, представляющие собой, соединение оксидов с различной валентностью:Fe 3 O 4 ↔ Fe 2 O 3 ∙ FeO .

СоединенияPb 2 O 3 ↔PbPbO 3 (плюмбат свинца(II ));Mn 3 O 4 ↔Mn 2 MnO 4 (манганат марганцаIV ); Fe 3 O 4 ↔ Fe (FeO 2 ) 2 (феррит железа (II )) называют двойными или смешанными оксидами, так же их можно рассматривать как соли. Следовательно, в состав молекул смешанного оксида входят атомы одного и того же элемента в различных степенях окисления.Пероксиды. Это соединения, так же, как и оксиды, состоят из металла и кислорода, но существенно отличаются от них по химическим свойствам, так как являются солями пероксида водорода (H 2 O 2 ): Na 2 O 2 , K 2 O 2 , BaO 2 , ZnO 2 , Cs 2 O 2 .В пероксидах кислород имеет степень окисления −1. Из-за наличия непрочной пероксидной группы- O - O - при действии кислот вместе с образованием обычных солей, они ещё и выделяют кислород:

2Na 2 O 2 +4HCl→4NaCl+2H 2 O+O 2

Пероксиды щелочных и щелочноземельных металлов реагируют с водой, образуя соответствующий гидроксид и пероксид водорода.

Na 2 O 2 +2H 2 O→2NaOH+H 2 O 2

Надпероксиды. Этосоединения, содержащие атомы кислорода в степени окисления − 1 ⁄ 2 .Обладют хорошей окислительной способностью. NaO 2 , KO 2 , Ba (O 2 ) 2 .

4NaO 2 +2H 2 O→4NaOH+3O 2

2NaO 2 +2HCl→2NaCl+H 2 O 2 +O 2

4KO 2 +2CO 2 → K 2 CO 3 +3O 2 )

(эта реакция имеет практическое значение, так как используется в противогазах, для очистки выдыхаемого воздуха)

2 NaO 2 + S → Na 2 SO 4

Озониды.

Это соединения щелочных, щелочноземельных металлов с кислородом содержащие озонид-ион O 3 - . Получен также красный озонид аммония - N Н 4 Оз.Все озониды являются сильнейшими окислителями.Вещества эти образуются в виде оранжево-красной корки на поверхности омываемых током озона твердых гидроксидов соответствующих щелочных металлов.Озониды разлагаются с образованием надпероксида металла и кислорода, разлагаются также под действием воды, с образованием соответствующей щелочи и кислорода. NaO 3 , KO 3 , CsO 3 , Ba(O 3 ) 2 .

4 NaO 3 +2 H 2 O →4 NaOH +5 O 2

2NaO 3 →2NaO 2 +O 2 (Распад происходит при различных температурах, например: распад озонида натрия при -10 °C , озонида цезия при +100 ° C )

4NH 4 O 3 →4H 2 O+2NH 4 NO 3 +O 2

Способы получения оксидов.

Взаимодействие веществ с кислородом. Многие вещества сгорают в кислороде, с образованием соответствующего оксида(с некоторыми веществами, например с фосфором, состав оксида зависит от количества кислорода).

4 P +3O 2 →2 P 2 O 3 (при недостатке кислорода)

4 P +5 O 2 →2 P 2 O 5 (при избытке кислорода)

2Mg+O 2 →2MgO

Разложение высших оксидов . Если элемент имеет переменную валентность, то его оксид с меньшим содержанием кислорода можно получить разложением оксида, где элемент проявляет более высокую степень окисления:

2 N 2 O 5 →4 NO 2 + O 2

2 SO 3 ⇌ 2 SO 2 +O 2 (здесь необходимо ставить знак обратимости, так как, в отличии от N 2 O 5 , SO 3 является неустойчивым оксидом, и во время его синтеза / разложения устанавливается равновесие между реагентами и продуктом)

Окисление низших оксидов. Если элемент имеет переменную валентность, то его оксид с большим содержанием кислорода можно получить окислением оксида, где элемент проявляет низкую степень окисления:

2CO+O 2 →2CO 2

2Cr 2 O 3 +3O 2 →4CrO 3

Разложение оснований. Нерастворимые или малорастворимые основания при нагревании теряют воду, превращаясь в основные оксиды:

Cu(OH) 2 ↓→CuO+H 2 O

Ca(OH) 2 →CaO+H 2 O

Разложение кислот. Некоторые кислородосодержащие кислоты при нагревании теряют воду, образуя кислотные оксиды. Также некоторые кислоты существуют очень малое время в растворе, почти мгновенно разлагаясь на ангидрид и воду. Получитькислотный оксид из кислоты можно добавив к ней водотнимающего средства(P 2 O 5) *(не путать с концентрированной H 2 SO 4 , удаляющей следы воды из паров вещества, пропускаемого над ней).

H 2 SiO 3 ↓→ SiO 2 ↓+H 2 O

H 2 CO 3 →CO 2 +H 2 O

4HNO 3 → 4NO 2 +2H 2 O+O 2

Разложение солей. Большинство кислородосодержащих солей при нагревании разлагаются, с образованием оксида металла и кислотного ангидрида. Если оксид металла термически неустойчив, то соль разлагается на металл, кислотный оксид и свободный кислород. Соли щелочных металлов отличаются высокой термической устойчивостью, если при нагревании разлагаются, то оксидов не образуют.

CaCO 3 →CaO+CO 2

*Это интересно:

NH 4 NO 3 →N 2 O+2H 2 O

NH 4 NO 2 →N 2 +2H 2 O (лабораторный способ получения азота, но на самом деле действуют хлоридом аммония на концентрированный раствор нитрита натрия, а выделяющийся газ затем очищают от примесей аммиака, хлора и т.д.)

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 →N 2 +Cr 2 O 3 +4H 2 O

4AgNO 3 →4Ag↓+4NO 2 +O 2

Вытеснение одних оксидов другими. Менее летучие оксиды вытесняют более летучие из их солей. Эти реакции протекают при очень высоких температурах:

Na 2 CO 3 +SiO 2 →Na 2 SiO 3 +CO 2

Взаимодействие кислот окислителей с металлами и неметаллами. Разбавленная азотная кислота и концентрированная серная окисляют металлы и неметаллы, образуя соответствующие соли/кислоты и выделяя оксиды азота/серы в степени окисления ниже, чем в исходных кислотах. (Очень разбавленная азотная кислота с металлами, левее марганца, даёт нитрат аммония, а не газ).

3As+5HNO 3 +2H 2 O→3H 3 AsO 4 +5NO

Cu+2H 2 SO 4 →CuSO 4 +SO 2 +2H 2 O

8Al+30HNO 3 → 8Al(NO 3) 3 +3NH 4 NO 3 +9H 2 O

Способы получения пероксидов, надпероксидов, озонидов.

В случае щелочных металлов пероксиды и над пероксиды образуются при их сгорании на воздухе (образуется смесь)*(нормальный оксид у щелочных металлов при сгорании на воздухе образует только литий, натрий образует смесь с преобладанием пероксида, далее уже почти полное образование надпероксида, с незначительной примесью пероксида).

2Na+O 2 →Na 2 O 2

Пероксиды металлов можно получать при действии перекись водорода на их гидрооксиды:

Ba(OH) 2 +H 2 O 2 →BaO 2 ↓+2H 2 O

Надпероксиды получают окислением пероксидов (кроме щелочных металов, т.к дальше натрия металлы образуют надпероксиды, с незначительной примесью пероксида).

BaO 2 +O 2 →Ba(O 2) 2

Озониды щелочных металлов получают взаимодейтвием их твёрдых гидрооксидов с охоном, озонировании надпероксидов.озонид аммония был получени при озонировании жидкого аммиака при -100°С.

4 NaOH +4 O 3 →4 NaO 3 + O 2 +2 H 2 O

NaO 2 +O 3 →NaO 3 +O 2

Соединения оксидов с водой называют гидратами оксидов.Присоединение оксидом воды не приводит к коренному изменнию его свойств. Гидраты оксидов имеют общее название- гидрооксиды.

Редактор: Харламова Галина Николаевна

Оксиды, их классификация и свойства - это основа такой важной науки, как химия. Их начинают изучать в первый год обучения химии. В таких точных науках, как математика, физика и химия, весь материал связан между собой, именно поэтому неусвоение материала влечет за собой непонимание новых тем. Поэтому очень важно разобраться в теме оксидов и полностью в ней ориентироваться. Об этом мы с вами сегодня и постараемся поговорить более подробно.

Что такое оксиды?

Оксиды, их классификация и свойства - это то, что нужно понять первостепенно. Итак, что же такое оксиды? Вы помните это из школьной программы?

Оксиды (или оксилы) - бинарные соединения, в состав которых входят атомы электроотрицательного элемента (менее электроотрицательный, чем кислород) и кислорода со степенью окисления -2.

Окислы - это невероятно распространенные на нашей планете вещества. Примеры оксидного соединения: вода, ржавчина, некоторые красители, песок и даже углекислый газ.

Образование оксидов

Окислы можно получить самыми различными способами. Образование окислов также изучает такая наука, как химия. Оксиды, их классификация и свойства - вот, что должны знать ученые, чтобы понять, как образовался тот или иной оксид. Например, они могут быть получены путем прямого соединения атома (или атомов) кислорода с химическим элементом - это взаимодействие химических элементов. Однако есть и косвенное образование оксидов, это когда оксиды образуются путем разложения кислот, солей или оснований.

Классификация оксидов

Оксиды и их классификация зависят от того, как они образовались. По своей классификации окислы делятся всего на две группы, первая из которых солеобразующие, а вторая несолеобразующие. Итак, рассмотрим подробнее обе группы.

Солеобразующие оксиды - это довольно большая группа, которая делится на амфотерные, кислотные и основные оксиды. В результате любой химической реакции солеобразующие оксиды образуют соли. Как правило, в состав оксидов солеобразующих входят элементы металлов и неметаллов, которые в результате химической реакции с водой образуют кислоты, но при взаимодействии с основаниями образуют соответствующие кислоты и соли.

Несолеобразующие окислы - это такие окислы, которые в результате химической реакции не образуют соли. Примерами таких окислов могут служить и углерода.

Амфотерные оксиды

Оксиды, их классификация и свойства - очень важные в химии понятия. В состав солеобразующих входят оксиды амфотерные.

Амфотерные оксиды - это такие окислы, которые могут проявлять основные или кислотные свойства, в зависимости от условий химических реакций (проявляют амфотерность). Такие окислы образуются (медь, серебро, золото, железо, рутений, вольфрам, резерфордий, титан, иттрий и многие другие). Амфотерные окислы реагируют с сильными кислотами, а в результате химической реакции они образуют соли этих кислот.

Кислотные оксиды

Или ангидриды - это такие окислы, которые в химических реакциях проявляют а также образуют кислородсодержащие кислоты. Ангидриды всегда образуются типичными неметаллами, а также некоторыми переходными химическими элементами.

Оксиды, их классификация и химические свойства - это важные понятия. Например, у кислотных оксидов химические свойства совершенно отличаются от амфотерных. Например, когда ангидрид взаимодействует с водой, образуется соответствующая кислота (исключение составляет SiO2 - Ангидриды взаимодействуют с щелочами, а в результате таких реакций выделяется вода и сода. При взаимодействии с образуется соль.

Основные оксиды

Основные (от слова "основание") окислы - это оксиды химических элементов металлов со степенями окисления +1 или +2. К ним относятся щелочные, щелочноземельные металлы, а также химический элемент магний. Основные окислы отличаются от других тем, что именно они способны реагировать с кислотами.

Основные окислы взаимодействуют с кислотами, в отличии от кислотных оксидов, а также с щелочами, водой, другими оксидами. В результате этих реакций, как правило, образуются соли.

Свойства оксидов

Если внимательно изучить реакции различных оксидов, можно самостоятельно сделать выводы о том, какими химическими свойствами оксилы наделены. Общее химическое свойство абсолютно всех оксидов заключается в окислительно-восстановительном процессе.

Но тем не менее, все окислы отличаются друг от друга. Классификация и свойства оксидов - это две взаимосвязанные темы.

Несолеобразующие оксиды и их химические свойства

Несолеобразующие окислы - это такая группа оксидов, которая не проявляет ни кислотных, ни основных, ни амфотерных свойств. В результате химических реакций с несолеобразующими оксидами никаких солей не образуется. Раньше такие оксиды называли не несолеобразующими, а безразличными и индиффирентными, но такие названия не соответсвуют свойствам несолеобразующих оксидов. По своим свойствам эти оксилы вполне способны к химическим реакциям. Но несолебразующих оксидов очень мало, они образованы одновалентными и двухвалентными неметаллами.

Из несолеобразующих оксидов в результате химической реакции могут быть получены солеобразующие оксиды.

Номенклатура

Практически все оксиды принято называть так: слово "оксид", после чего следует название химического элемента в родительном падеже. Например, Al2O3 - это оксид алюминия. На химическом языке этот окисл читается так: алюминий 2 о 3. Некоторые химические элементы, такие как медь, могут иметь несколько степеней оксиления, соответственно, оксиды тоже будут разными. Тогда оксид CuO - это оксид меди (два), то есть со степенью оксиления 2, а оксид Cu2O - это оксид меди (три), который имеет степень оксиления 3.

Но существуют и другие наименования оксидов, которые выделяют по числу в соединении атомов кислорода. Монооксидом или моноокисью называют такие оксиды, в которых содержится всего один атом кислорода. Диоксидами называют такие оксилы, в которых содержится два атома кислорода, о чем сообщается приставка "ди". Триоксидами называют такие оксиды, в которых содержится уже три атома кислорода. Такие наименования как монооксид, диоксид и триоксид, уже устарели, но часто встречаются в учебниках, книгах и других пособиях.

Существуют и так называемые тривиальные названия оксидов, то есть те, которые сложились исторически. Например, CO - это окисл или монооксид углерода, но даже химики чаще всего называют это вещество угарным газом.

Итак, оксид - это соединение кислорода с химическим элементом. Основной наукой, которая изучает их образование и взаимодействия, является химия. Оксиды, их классификация и свойства - это несколько важных тем в науке химия, не поняв которую нельзя понять все остальное. Окислы - это и газы, и минералы, и порошки. Некоторые окислы стоит подробно знать не только ученым, но и обычным людям, ведь они даже могут быть опасны для жизни на этой земле. Окислы - это тема очень интересная и достаточно легкая. Соединения оксидов очень часто встречаются в повседневной жизни.

Оксиды.

Это – сложные вещества состоящие из ДВУХ элементов, один из которых кислород. Например:

CuO– оксид меди(II)

AI 2 O 3 – оксид алюминия

SO 3 – оксид серы (VI)

Оксиды делятся (их классифицируют) на 4 группы:

Na 2 O– Оксид натрия

СаО – Оксид кальция

Fe 2 O 3 – оксид железа (III)

2). Кислотные – Это оксидынеметаллов . А иногда и металлов если степень окисления металла > 4. Например:

СО 2 – Оксид углерода (IV)

Р 2 О 5 – Оксид фосфора (V)

SO 3 – Оксид серы (VI)

3). Амфотерные – Это оксиды которые имеют свойства, как основных так и кислотных оксидов. Необходимо знать пять наиболее часто встречающихся амфотерных оксидов:

BeO–оксид бериллия

ZnO– Оксид цинка

AI 2 O 3 – Оксид алюминия

Cr 2 O 3 – Оксид хрома (III)

Fe 2 O 3 – Оксид железа (III)

4). Несолеобразующие (безразличные) – Это оксиды которые не проявляют свойств ни основных, ни кислотных оксидов. Необходимо запомнить три оксида:

СО – оксид углерода (II) угарный газ

NO– оксид азота (II)

N 2 O– оксид азота (I) веселящий газ, закись азота

Способы получения оксидов.

1). Горение, т.е. взаимодействие с кислородом простого вещества:

4Na + O 2 = 2Na 2 O

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5

2). Горение, т.е. взаимодействие с кислородом сложного вещества (состоящего из двух элементов ) при этом образуются два оксида.

2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2

4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

3). Разложение трех слабых кислот. Другие не разлагаются. При этом образуются – кислотный оксид и вода.

Н 2 СО 3 = Н 2 О + СО 2

Н 2 SO 3 = H 2 O + SO 2

H 2 SiO 3 = H 2 O + SiO 2

4). Разложение нерастворимых оснований. Образуются основный оксид и вода.

Mg(OH) 2 = MgO + H 2 O

2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O

5). Разложение нерастворимых солей. Образуются основный оксид и кислотный оксид.

СаСО 3 = СаО + СО 2

МgSO 3 = MgO + SO 2

Химические свойства.

I . Основных оксидов.

щелочь.

Na 2 O + H 2 O = 2NaOH

CaO + H 2 O = Ca(OH) 2

СuO + H 2 O = реакция не протекает, т.к. возможное основание в состав которого входит медь - нерастворимо

2). Взаимодействие с кислотами, при этом образуется соль и вода. (Основный оксид и кислоты реагируют ВСЕГДА)

К 2 О + 2НСI = 2KCl + H 2 O

CaO + 2HNO 3 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O

3). Взаимодействие с кислотными оксидами, при этом образуется соль.

Li 2 O + CO 2 = Li 2 CO 3

3MgO + P 2 O 5 = Mg 3 (PO 4) 2

4). Взаимодействие с водородом, при этом образуется металл и вода.

CuO + H 2 = Cu + H 2 O

Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O

II. Кислотных оксидов.

1). Взаимодействие с водой, при этом должна образоваться кислота. (Только SiO 2 не взаимодействует с водой)

CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3

P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4

2). Взаимодействие с растворимыми основаниями (щелочами). При этом образуется соль и вода.

SO 3 + 2KOH = K 2 SO 4 + H 2 O

N 2 O 5 + 2KOH = 2KNO 3 + H 2 O

3). Взаимодействие с основными оксидами. При этом образуется только соль.

N 2 O 5 + K 2 O = 2KNO 3

Al 2 O 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3

Основные упражнения.

1). Закончить уравнение реакции. Определить её тип.

К 2 О + Р 2 О 5 =

Решение.

Что бы записать, что образуется в результате – необходимо определить – какие вещества вступили в реакцию – здесь это оксид калия (основный) и оксид фосфора (кислотный) согласно свойств – в результате должна получиться СОЛЬ (смотри свойство № 3) а соль состоит из атомов металлов (в нашем случае калия) и кислотного остатка в состав которого входит фосфор (т.е. РО 4 -3 – фосфат) Поэтому

3К 2 О + Р 2 О 5 = 2К 3 РО 4

тип реакции – соединение (так как вступают в реакцию два вещества, а образуется – одно)

2). Осуществить превращения (цепочка).

Са → СаО → Са(ОН) 2 → СаСО 3 → СаО

Решение

Для выполнения этого упражнения необходимо помнить, что каждая стрелочка это одно уравнение (одна химическая реакция). Пронумеруем каждую стрелочку. Следовательно, необходимо записать 4 уравнения. Вещество записанное слева от стрелочки(исходное вещество) вступает в реакцию, а вещество записанное справа – образуется в результате реакции(продукт реакции). Расшифруем первую часть записи:

Са + …..→ СаО Мы обращаем внимание, что вступает в реакцию простое вещество, а образуется оксид. Зная способы получения оксидов (№ 1) приходим к выводу, что в данной реакции необходимо добавить –кислород (О 2)

2Са + О 2 → 2СаО

Переходим к превращению № 2

СаО → Са(ОН) 2

СаО + ……→ Са(ОН) 2

Приходим к выводу, что здесь необходимо применить свойство основных оксидов – взаимодействие с водой, т.к. только в этом случае из оксида образуется основание.

СаО + Н 2 О → Са(ОН) 2

Переходим к превращению № 3

Са(ОН) 2 → СаСО 3

Сa(OH) 2 + ….. = CaCO 3 + …….

Приходим к выводу, что здесь речь идет об углекислом газе СО 2 т.к. только он при взаимодействии со щелочами образует соль (смотри свойство № 2 кислотных оксидов)

Сa(OH) 2 + СО 2 = CaCO 3 + Н 2 О

Переходим к превращению № 4

СаСО 3 → СаО

СаСО 3 = ….. СаО + ……

Приходим к выводу что здесь образуется еще СО 2 , т.к. СаСО 3 нерастворимая соль и именно при разложении таких веществ образуются оксиды.

СаСО 3 = СаО + СО 2

3). С какими из перечисленных веществ взаимодействует СО 2 . Напишите уравнения реакций.

А). Соляная кислота Б). Гидроксид натрия В). Оксид калия г). Вода

Д). Водород Е). Оксид серы (IV).

Определяем, что СО 2 – это кислотный оксид. А кислотные оксиды вступают в реакции с водой, щелочами и основными оксидами … Следовательно из приведенного списка выбираем ответы Б, В, Г И именно с ними записываем уравнения реакций:

1). СО 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O

2). CO 2 + K 2 O = K 2 CO 3

Одним из которых является кислород в степени окисления (-2 ) .

К оксидам относятся все соединения элементов с кислородом, например Fe 2 O 3 , P 4 O 10 , кроме содержащих атомы кислорода, связанные химической связью друг с другом:

и соединения фтора с кислородом (OF 2 , O 2 F 2 ), которые следует назвать не оксидами фтора, а фторидами кислорода , так как степень окисления кислорода в них положительная.

Физические свойства оксидов

Температуры плавления и кипения оксидов меняются в очень широком интервале. При комнатной температуре они, в зависимости от типа кристаллической решетки, могут находиться в различных агрегатных состояниях. Это определяется природой химической связи в оксидах, которая может быть ионной или ковалентной полярной .

В газообразном и жидком состояниях при комнатной температуре находятся оксиды, образующие молекулярные кристаллические решетки . С увеличением полярности молекул температуры плавления и кипения повышаются (таблица 1).

Таблица 1: Температуры плавления и кипения некоторых оксидов (при давлении 101,3 кПа)

	CO 2	CO	SO 2	ClO 2	SO 2	Cl 2 O 7	H 2 O
T плавления ,⁰C	-78 (T возгонки )	-205	-75,46	-59	-16,8	-93,4	0
T кипения , ⁰C		-191,5	-10,1	9,7	44,8	87	100

Оксиды, образующие ионные кристаллические решетки, например, CaO , BaO и другие являются твердыми веществами, имеющими очень высокие температуры плавления (>1000⁰C )/

В некоторых оксидах связи ковалентные полярные. Они образуют кристаллические решетки, где атомы связаны несколькими «мостиковыми» атомами кислорода, образуя бесконечную трехмерную сеть, например, Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , BeO и эти оксиды тоже имеют очень высокие температуры плавления.

Классификация оксидов по химическим свойствами

Несолеобразующие оксиды – оксиды, которым не соответствуют ни кислоты, ни основания.

Солеобразные оксиды – это двойные оксиды, в состав которых входят атомы одного металла в разных степенях окисления.

Металлы, проявляющие в соединениях несколько степеней окисления, образуют двойные, или солеобразные оксиды. Например, Pb 3 O 4 , Fe 3 O 4 , Mn 3 O 4 (формулы этих оксидов могут быть записаны также в виде 2PO·PbO 2 , FeO·Fe 2 O 3 , MnO·Mn 2 O 3 соответственно).

Например, Fe 3 O 4 →FeO·FeO 3 : представляет собой основной оксид FeO химически связанный с амфотерным оксидом Fe 2 O 3 , который в данном случае проявляет свойства кислотного оксида. И Fe 3 O 4 формально можно рассматривать как соль, образованную основанием Fe(OH) 2 и кислотой , которая не существует в природе:

От гидрата оксида свинца (IV) , как от кислоты, и Pb(OH 2) , как основания, могут быть получены два двойных оксида Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 (сурик), которые можно рассматривать как соли. Первый является свинцовой солью метасвинцовой кислоты (H 2 PbO 3 ), а второй – ортосвинцовой кислоты (H 4 PbO 4 ).

Среди оксидов, особенно среди оксидов d – элементов, много соединений переменного состава (бертолиды), содержание кислорода в которых не соответствует стехиометрическому составу, а изменяется в довольно широких пределах, например, состав оксида титана (II) TiO изменяется в пределах TiO 0,65 – TiO 1,25 .

Солеобразующие оксиды – это оксиды, которые образуют соли. Оксиды этого типа делятся на три класса: основные, амфотерные и кислотные.

Основные оксиды – оксиды, элемент которых при образовании соли или основания становится .

Кислотные оксиды – это оксиды, элемент которых при образовании соли или кислоты входит в состав .

Амфотерные оксиды – это оксиды, которые в зависимости от условий реакции могут проявлять как свойства кислотных, так и свойства основных оксидов.

При образовании солей степени окисления элементов, образующих оксиды, не изменяются , например:

Если при образовании соли происходит изменение степеней окисления элементов, образующих оксиды, то получившуюся соль следует отнести к соли другой кислоты или другого основания, например:

Fe 2 (SO 4) 3 представляет собой соль, образованную серной кислотой и гидроксидом железа (III)- Fe(OH) 3 , которому соответствует оксид Fe 2 O 3 .

Образовавшиеся соли являются солями азотистой (H +3 NO 2) и азотной (H +5 NO 3) кислот, которым соответствуют оксиды:

Закономерности изменения свойств оксидов

Увеличение степени окисления и уменьшение радиуса его иона (при этом происходит уменьшение эффективного отрицательного заряда на атоме кислорода –δ 0 ) делают оксид более кислотным. Это и объясняет закономерное изменение свойств оксидов от основных к амфотерным и далее к кислотным.

А) В одном периоде при увеличении порядкового номера происходит усиление кислотных свойств оксидов и увеличение силы соответствующих им кислот.

Таблица 2: Зависимость кислотно-основных свойств оксидов от эффективного заряда на атоме кислорода

Оксид	Na 2 O	MgO	Al 2 O 3	SiO 2	P 4 O 1023	SO 3	Cl 2 O 7
Эффективный заряд δ 0	-0,81	-0,42	-0,31	-0,23	-0,13	-0,06	-0,01
Кислотно- основные свойства оксида	Основный	Основный	Амфотерный	Кислотный

Б)В главных подгруппах периодической системы при переходе от одного элемента к другому сверху вниз наблюдается усиление основных свойств оксидов :

В)При повышении степени окисления элемента усиливаются кислотные свойства оксидов и ослабевают основные:

Таблица 3: Зависимость кислотно-основных свойств от степени окисления металлов

Список литературы: Общая и неорганическая химия, Ю. М. Коренев, В. П. Овчаренко, 2000г

Оксиды — это неорганические соединения, состоящие из двух химических элементов, одним из которых является кислород в степени окисления -2. Единственным элементом, не образующим оксид, является фтор , который в соединении с кислородом образует фторид кислорода. Это связано с тем, что фтор является более электроотрицательным элементом, чем кислород.

Данный класс соединений является очень распространенным. Каждый день человек встречается с разнообразными оксидами в повседневной жизни. Вода, песок, выдыхаемый нами углекислый газ, выхлопы автомобилей, ржавчина — все это примеры оксидов.

Классификация оксидов

Все оксиды, по способности образовать соли, можно разделить на две группы:

Солеобразующие оксиды (CO 2 , N 2 O 5 ,Na 2 O, SO 3 и т. д.)
Несолеобразующие оксиды(CO, N 2 O,SiO, NO и т. д.)

В свою очередь, солеобразующие оксиды подразделяют на 3 группы:

Основные оксиды — (Оксиды металлов — Na 2 O, CaO, CuO и т д)
Кислотные оксиды — (Оксиды неметаллов, а так же оксиды металлов в степени окисления V-VII — Mn 2 O 7 ,CO 2 , N 2 O 5 , SO 2 , SO 3 и т д)
(Оксиды металлов со степенью окисления III-IV а так же ZnO, BeO, SnO, PbO)

Данная классификация основана на проявлении оксидами определенных химических свойств. Так, основным оксидам соответствуют основания, а кислотным оксидам — кислоты . Кислотные оксиды реагируют с основными оксидами с образованием соответствующей соли, как если бы реагировали основание и кислота, соответствующие данным оксидам:Аналогично, амфотерным оксидам соответствуют амфотерные основания , которые могут проявлять как кислотные, так и основные свойства:Химические элементы проявляющие разную степень окисления, могут образовывать различные оксиды. Чтобы как то различать оксиды таких элементов, после названия оксиды, в скобках указывается валентность .

CO 2 – оксид углерода (IV)

N 2 O 3 – оксид азота (III)

Физические свойства оксидов

Оксиды весьма разнообразны по своим физическим свойствам. Они могут быть как жидкостями (Н 2 О), так и газами (СО 2 , SO 3) или твёрдыми веществами (Al 2 O 3 , Fe 2 O 3). Приэтом оснОвные оксиды, как правило, твёрдые вещества. Окраску оксиды также имеют самую разнообразную — от бесцветной (Н 2 О, СО) и белой (ZnO, TiO 2) до зелёной (Cr 2 O 3) и даже чёрной (CuO).

Основные оксиды

Некоторые оксиды реагируют с водой с образованием соответствующих гидроксидов (оснований):Основные оксиды реагируют с кислотными оксидами с образованием солей:Аналогично реагируют и с кислотами, но с выделением воды:Оксиды металлов, менее активных чем алюминий, могут восстанавливаться до металлов:

Кислотные оксиды

Кислотные оксиды в реакции с водой образуют кислоты:Некоторые оксиды (например оксид кремния SiO2) не взаимодействуют с водой, поэтому кислоты получают другими путями.

Кислотные оксиды взаимодействуют с основными оксидами, образую соли:Таким же образом, с образование солей, кислотные оксиды реагируют с основаниями:Если данному оксиду соответствует многоосновная кислота, то так же может образоваться кислая соль:Нелетучие кислотные оксиды могут замещать в солях летучие оксиды:

Как уже говорилось ранее, амфотерные оксиды, в зависимости от условий, могут проявлять как кислотные, так и основные свойства. Так они выступают в качестве основных оксидов в реакциях с кислотами или кислотными оксидами, с образованием солей: И в реакциях с основаниями или основными оксидами проявляют кислотные свойства:

Получение оксидов

Оксиды можно получить самыми разнообразными способами, мы приведем основные из них.

Большинство оксидов можно получить непосредственным взаимодействием кислорода с химических элементом: При обжиге или горении различных бинарных соединений:Термическое разложение солей, кислот и оснований:Взаимодействие некоторых металлов с водой:

Применение оксидов

Оксиды крайне распространены по всему земному шару и находят применение как в быту, так и в промышленности. Самый важный оксид — оксид водорода, вода — сделал возможной жизнь на Земле. Оксид серы SO 3 используют для получения серной кислоты, а также для обработки пищевых продуктов — так увеличивают срок хранения, например, фруктов.

Оксиды железа используют для получения красок, производства электродов, хотя больше всего оксидов железа восстанавливают до металлического железа в металлургии.

Оксид кальция, также известный как негашеная известь, применяют в строительстве. Оксиды цинка и титана имеют белый цвет и нерастворимы в воде, потому стали хорошим материалом для производства красок — белил.

Оксид кремния SiO 2 является основным компонентом стекла. Оксид хрома Cr 2 O 3 применяют для производства цветных зелёных стекол и керамики, а за счёт высоких прочностных свойств — для полировки изделий (в виде пасты ГОИ).

Оксид углерода CO 2 , который выделяют при дыхании все живые организмы, используется для пожаротушения, а также, в виде сухого льда, для охлаждения чего-либо.