Свойства оксидов

 Л.А. Яковишин

Оксиды – это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород в степени окисления -2. Общая формула оксидов Э_nO_m.

Номенклатура. Названия оксидов составляют согласно схеме:

Например, Р₂О₅ – оксид фосфора(V); указана степень окисления фосфора, т.к. она переменная. Na₂O – оксид натрия; степень окисления натрия не указана, т.к. она постоянная.

Для обозначения оксидов также используют тривиальные названия, например, оксид железа(II, III) Fe₃O₄ называют ещё железной окалиной.

Классификация. По способности образовывать соли оксиды подразделяются на следующие.

1) Солеобразующие (бывают кислотные, основные и амфотерные). Такие оксиды образуют кислоты или основания.

Кислотным оксидам соответствуют кислородсодержащие кислоты, а основным – основания (см. таблицу 1.1).

Кислотные оксиды образованы неметаллами (за исключением CO, N₂O, NO, SiO), например, SO₃, P₂O₅ и CO₂. Элементы-металлы, имеющие высокое значение степени окисления (обычно +5 и более) или обладающие значительной валентностью, также дают кислотные оксиды. Например, оксиды CrO₃ (ему соответствует кислота H₂CrO₄) и Mn₂O₇ (соответствует кислота НMnO₄) – кислотные. 

Таблица 1.1 – Соответствие некоторых оксидов, кислот и гидроксидов металлов 

Основные оксиды – это оксиды металлов (см. таблицу 1.1). Основными оксидами являются все оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, оксид магния и др. Если металл обладает переменной степенью окисления (или валентностью), то в основном оксиде она обычно минимальна. Например, оксид железа(II) FeO является основным.

Амфотерные оксиды обладают химической двойственностью, т.к. могут проявлять свойства кислотных и основных оксидов в зависимости от того, с чем реагируют. Такие оксиды образуют элементы-металлы.

2) Несолеобразующие (безразличные или индифферентные). Оксиды этой группы не образуют кислот и оснований, а, следовательно, не дают и солей. К ним относят оксиды неметаллов: CO, N₂O, NO, SiO.

Физические свойства. Оксиды бывают газообразными (CO₂, SO₂), жидкими (Н₂О, Cl₂O₇) и твердыми (SiO₂, MgO). Некоторые оксиды окрашены (например, NO₂ – бурый газ) и имеют запах (у оксида SO₂ резкий запах).

Химические свойства кислотных оксидов

1) Взаимодействие с водой. При этом получаются кислоты. Соответствие оксида и кислоты см. в таблице 1.1. Оксид кремния(IV) SiO₂ с водой не реагирует! 

SO₃ + Н₂О ® H₂SO₄              СO₂ + H₂OH₂СO₃. 

2) Взаимодействие с основными и амфотерными оксидами. 

SiO₂ + CaO  CaSiO₃             CO₂ + ZnO  ZnCO₃. 

3) Взаимодействие с основаниями и амфотерными гидроксидами. 

CO₂ + 2NaOH ® Na₂CO₃ + H₂O

N₂O₅ + Zn(OH)₂  Zn(NO₃)₂ + H₂O. 

4) Взаимодействие с солями. Некоторые оксиды вытесняют более летучий оксид из соли. 

Na₂CO₃ + SiO₂  Na₂SiO₃ + CO₂. 

Химические свойства основных оксидов

1) Взаимодействие с водой. При этом образуются щелочи. С водой реагируют оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов. 

Na₂O + H₂O ® 2NaOH            ВaO + H₂O ® Вa(OH)₂. 

2) Взаимодействие с кислотными и амфотерными оксидами. 

Na₂O + SO₂  Na₂SO₃           K₂O + ZnO  K₂ZnO₂. 

3) Взаимодействие с кислотами и амфотерными гидроксидами. 

Na₂O + 2HNO₃ ® 2NaNO₃ + H₂O

Na₂O + Zn(OH)₂  Na₂ZnO₂ + H₂O. 

Химические свойства амфотерных оксидов

1) Взаимодействие с кислотными оксидами.

ZnO + SO₃  ZnSO₄. 

2) Взаимодействие с основными оксидами.

ZnO + Na₂O  Na₂ZnO₂. 

3) Взаимодействие с кислотами. 

Al₂O₃ + 6HNO₃ ® 2Al(NO₃)₃ + 3H₂O. 

4) Взаимодействие с основаниями.

В растворе: ZnO + 2KOH + H₂O ® K₂[Zn(OH)₄]. 

При сплавлении: ZnO + 2KOH  K₂ZnO₂ + H₂O. 

Способы получения. 1) Взаимодействие простых и сложных веществ с кислородом. При окислении кислородом органических и неорганических веществ можно получить оксиды. 

С + О₂  СО₂          4Al + 3О₂  2Al₂О₃

СН₄ + 2О₂  СО₂ + 2Н₂О        2СО + О₂  2СО₂. 

2) Разложение неорганических сложных веществ. При нагревании кислородсодержащих кислот, оснований и некоторых солей получаются оксиды. 

H₂SO₄  SO₃ + H₂О              Zn(OH)₂  ZnO + H₂О

СаСО₃  СаО + СО₂. 

3) Взаимодействие кислот-окислителей по аниону (HNO₃, концентрированной H₂SO₄) с металлами и неметаллами. 

Cu + 4НNO_{3 (конц)} ® Cu(NO₃)₂ + 2H₂O + 2NO₂

4Zn + 5H₂SO_{4 (конц)}  4ZnSO₄ + H₂S + 4H₂O. 

C + 2H₂SO_{4 (конц)} ® CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

S + 2НNO_{3 (разб)} ® H₂SO₄ + 2NO.

4) Из органических веществ. Продуктами некоторых реакций органических веществ являются оксиды. 

С₂Н₅ОН  С₂Н₄ + Н₂O.

 Л.А. Яковишин