Які оксиди розкладаються під час нагрівання. Властивості оксиду ртуті та реакція її розкладання

Спостереження та результати дослідів виконаних реакцій кожного типу окремо заносяться до таблиць наступного виду:

У ці таблиці можна внести інші приклади реакцій даного типу без проведення натурного експерименту (віртуальні досліди).
^

Реакції з'єднання

^ Досліди 1-5. Прості речовини поєднуються з киснем. а) Внесіть за допомогою пінцета в полум'я пальника стрічку магнію ( на полум'я не дивитись!). Магній згоряє яскравим полум'ям із виділенням великої кількості тепла:

2Mg + O2 = 2MgO.

Б) Внесіть за допомогою пінцету в полум'я пальника мідну пластинку або дріт і потримайте в середній зоні близько хвилини. Мідь також окислюється киснем повітря, проте без ознак горіння та виділення тепла:

2Cu + O2 = 2CuO.

В) Внесіть у полум'я за допомогою ложечки для спалювання речовин трохи сірки. Зверніть увагу, що сірка спочатку плавиться, потім спалахує і горить ледь помітним блакитним полум'ям з утворенням газу, що різко пахне ( обережно, не вдихати!):

S + O2 = SO2.

Погасіть сірку, що горить, опустивши ложечку в склянку з водою або з піском.

Г) Внесіть у полум'я за допомогою ложечки для спалювання речовин трохи фосфору. Зверніть увагу, що фосфор спалахує без плавлення і згоряє яскравим полум'ям ( обережно!) з утворенням рясного диму:

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

Д) Налийте в пробірку до половини розчин (10%) кухонної солі і опустіть в нього очищений залізний цвях, щоб його частина не була б покрита розчином. Закрийте пробірку нещільно (для доступу повітря) ватним тампоном і залиште на кілька днів. Зверніть увагу на появу іржі на поверхні цвяха. Спрощено її освіту можна виразити рівнянням:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 .

^ Досліди 6-7. Оксиди з'єднуються з водою . а) Налийте у склянку трохи води та внесіть у воду шматочок оксиду кальцію. Зверніть увагу на бурхливий характер реакції, в результаті якої суміш сильно розігрівається:

CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 .

Утворення гідроксиду кальцію підтвердіть за допомогою індикатора.

Б) Налийте в колбу трохи води і внесіть у колбу фосфор, що горить, у закріпленій у пробці ложечці для спалювання речовин. Не торкайтеся при цьому ложкою поверхні води (рис. 19).

Мал. 19. Взаємодія оксиду фосфору із водою.

Коли оксид фосфору заповнить колбу, приберіть ложечку з запаленою речовиною в склянку з водою або з піском і знову закрийте колбу іншою пробкою. Енергійно струшуйте колбу з водою та оксидом до повної взаємодії речовин:

P 2 O 5 + H 2 O = 2HPO 3 .

Утворення кислоти у колбі підтвердіть за допомогою індикатора.

^ Досвід 8. Оксиди з'єднуються між собою. Змішайте і розітріть у ступці оксид свинцю (II) (2,2 г) та оксид кремнію (0,6 г). Вигніть кінчик дроту у вигляді невеликої петлі, наберіть нею трохи отриманої суміші і внесіть в полум'я пальника. За потреби повторіть цю операцію кілька разів. Суміш сплавляється, утворюючи маленьку склоподібну кульку силікату свинцю (II):

PbO + SiO2 = PbSiO3.

^ Досліди 9-10. Метали з'єднуються з неметалами . а) Нагрійте до кипіння в пробірці (зміцнивши її у штативі вертикально) трохи сірки і внесіть на кілька секунд до її пари пучок тонкого мідного дроту. Спостерігайте утворення бурого диму:

Б) У пробірку з водою (2-3 мл) додайте 3-4 краплі настоянки йоду і додайте щіпку алюмінієвого порошку (або іншого металу). Струшуйте пробірку і спостерігайте поступове знебарвлення розчину:

2Al + 3I 2 = 2AlI 3 .

^ Досвід 11. Солі з'єднуються із водою. Помістіть у пробірку трохи (0,5 г) безводного сульфату міді (II) і додайте 2-3 краплі води. Спостерігайте зміну забарвлення внаслідок утворення мідного купоросу:

CuSO 4 + 5H 2 O = CuSO 4 · 5H 2 O.

^ Досліди 12-14. Складні речовини реагують із аміаком. а) Два ватних тампони змочіть концентрованими розчинами аміаку та соляної кислоти. Піднесіть обидва тампони за допомогою пінцетів один до одного і спостерігайте появу білого диму:

HCl + NH3 = NH4Cl.

Б) До розчину мідного купоросу (2-3 мл) додайте по краплях концентрований розчин аміаку до утворення прозорого розчину сульфату тетраммінмеді (II) інтенсивно синього кольору:

CuSO 4 + 4NH3 = SO4.

Б) До розчину нітрату срібла додавайте по краплях розчин аміаку. Спочатку випадає осад гідроксиду срібла, який миттєво розкладається на воду та оксид срібла коричнево-чорного кольору:

AgNO 3 + NH 3 · H 2 O = AgOH↓ + NH 4 NO 3;

2AgOH = Ag 2 O↓ + H 2 O.

При подальшому додаванні аміаку відбувається розчинення осаду з утворенням гідроксиду діаммінсрібла:

Ag 2 O + 4NH 3 + H 2 O = 2OH.

^ Досвід 15. Дві солі з'єднуються між собою. Приготуйте насичені при 50-60 о С розчини залізного купоросу і сульфату амонію і відразу ж злийте їх у широку склянку або кристалізатор. Додайте до суміші кілька крапель концентрованої сірчаної кислоти та охолодіть при помішуванні. Незабаром з'являються синювато-зелені кристали солі Мора:

FeSO 4 + (NH 4) 2 SO 4 + 6H 2 O = FeSO 4 · (NH 4) 2 SO 4 · 6H 2 O.

Залишіть суміш у холодному місці до наступного дня, потім відфільтруйте сіль, висушіть та збережіть для подальшого вивчення.
^

Реакції розкладання

^ Досвід 1. Оксиди розкладаються на вихідні речовини. Проведіть у приладі для електролізу (рис. 20) розкладання води електричним струмом:

2H 2 O = 2H 2 +O 2 .

Якщо в лабораторії немає приладу для електролізу розчинів, виготовте його самі. Вийміть із відпрацьованих електричних батарейок два графітових стрижні. Прикріпіть до їхніх кінців ізольованим дротом (30-40 см), бажано різного кольору. Виріжте шматочок щільного картону (5х10) і проробіть у ньому на відстані 2-2,5 см два отвори діаметром графітових стрижнів, щоб вони щільно трималися в картонці. Підключіть електроди до джерела постійного струму напругою 6-24 вольт (можна використовувати батарейки). Опустіть електроди у склянку з водою – електроліз не спостерігається, оскільки чиста вода практично не проводить електричний струм. Підкисліть воду сірчаною кислотою і знову опустіть електроди у розчин. На них виділяються водень та кисень. За кількістю бульбашок визначте, на якому електроді, який газ виділяється. Уточніть припущення по знаку заряду відповідного полюса джерела струму.

Мал. 20. Прилад для проведення електролізу у розчині.

Досвід можна провести за допомогою приладу, зібраного за схемою (рис. 21). У цьому випадку легко порівняти обсяги водню та кисню, що виділяються на електродах.

Мал. 21. Схема установки для розкладання води електричним струмом.

^ Досвід 2. Солі розкладаються під час нагрівання. Помістіть у пробірку трохи рокроксокарбонату міді (II) (малахіт). Встановіть пробірку у штативі вертикально та нагрійте речовину. Внесіть в пробірку лучинку, що горить, вона гасне. Зверніть увагу на появу крапель води на стінках пробірки. На дні пробірки залишається порошок оксиду міді (II) чорного кольору:

(CuOH) 2 CO 3 = 2CuO + CO 2 + H 2 O.

Продовжуйте нагрівати сіль до її повного розкладання. Отриманий оксид міді збережіть для інших дослідів.

^ Досвід 3-4. Гідроксиди можуть розкладатися під час нагрівання. а) Вмочіть кінчик скляної палички в сірчану кислоту і внесіть у полум'я пальника. Спостерігайте утворення білого "диму" внаслідок розкладання речовини:

H2SO4=SO3+H2O.

Б) Нагрійте в пробірці трохи (1-2 г) суспензії свіжоприготовленої гідроксиду міді (II). Речовина легко розкладається:

Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O.

Спостерігайте утворення речовини чорного кольору.

^ Досвід 5. Дегідратація кристалогідратів. Помістіть 3-5 г дрібно стовченого мідного купоросу у порцелянову чашку. Встановіть її на кільце штатива і нагрівайте при помішуванні речовини скляною паличкою, утримуючи чашку тигельними щипцями. Спостерігайте поступове знебарвлення кристалогідрату за рахунок відщеплення води:

CuSO 4 · 5H 2 O = CuSO 4 + 5H 2 O.

Не допускайте зайвого прожарювання, інакше розпочнеться розкладання безводного сульфату міді (II). Отриману сіль охолодіть та збережіть у герметично закритій баночці для інших дослідів. Відщеплення води від кристалогідратів відбувається також мимовільно при їх зберіганні у відкритому посуді та в природі. І тут процес відщеплення кристалізаційної води називається вивітрюванням.

^ Досвід 6. Деякі речовини розкладаються із тепла. Розітріть у ступці кристали дихромату амонію і отриманий порошок (3-4 г) насипте невеликою купкою (конусом) на широку незгоряну підставку. Нагрійте кінчик скляної палички в полум'ї пальника і внесіть його в порошок. Тепло скляної палички ініціює реакцію розкладання, яка протікає мимоволі з виділенням великої кількості тепла:

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 = Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.
^

Реакції заміщення

^ Досвід 1. Активні метали витісняють водень із води за звичайних умов. Невелику пробірку заповніть майже догори водою. Киньте в неї шматочок натрію завбільшки з пшеничне зерно. Спостерігайте ( не нахиляйтеся над пробіркою!) бурхливу реакцію з виділенням газу. Піднесіть до отвору пробірки лучинку, що горить, і переконайтеся по звуку займання і по характеру горіння, що це - водень. Після закінчення реакції додайте в розчин краплю розчину фенолфталеїну і переконайтеся, що утворився також луг:

2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 .

^ Досвід 2. Метал витісняє водень із кислоти. У невелику пробірку опустіть 2-3 гранули цинку та додайте 3-5 мл розчину (1:1) соляної кислоти. Спостерігайте виділення газу. Доведіть, що це водень. Випаруйте краплю розчину після реакції і переконайтеся, що у розчині утворилася сіль:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 .

^ Досвід 3. Магній витісняє мідь із оксиду міді (II). Змішайте в ступці порошок магнію масою 2 г і оксид міді масою 4 г і суміш помістіть у порцеляновий тигель, який з метою пожежної безпеки поставте в чашку з піском. У суміш помістіть магнієву стружку та підпаліть її. Тепло, що виділилося, ініціює реакцію, яка далі триває мимоволі з виділенням великої кількості тепла:

Mg+CuO=MgO+Cu.

Коли продукти реакції охолонуть, переконайтеся, що утворився білий порошок – оксид магнію та металева мідь.

^ Досвід 4-5. Метали та неметали вступають у реакції заміщення із солями. а) Налийте в пробірку розчин (10%) сульфату міді (II) або іншої солі міді (II) та опустіть у розчин очищений залізний цвях. Спостерігайте появу нальоту міді на поверхні цвяха та зміна (через деякий час) забарвлення розчину:

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu.

Б) Налийте в пробірку розчин (5%) йодиду натрію і додайте кілька крапель хлорної води або розчину відбілювача "Білізна". Спостерігайте зміну забарвлення розчину внаслідок реакції:

2NaI + Cl 2 = 2NaCl + I 2 .

Додайте до розчину краплю крохмального клейстеру, і ви переконаєтеся у освіті йоду з появою синього забарвлення.
^

Реакції обміну

^ Досліди 1-3. Оксиди вступають у реакції обміну з кислотами, лугами та солями. а) Наберіть у пробірку кілька крупинок оксиду міді (II) і налийте 3-5 мл розчину (1:1) соляної кислоти. Спостерігайте розчинення оксиду та утворення забарвленого розчину:

CuO + 2HCl = CuCl 2 + H 2 O.

Б) Налийте в конічну колбу об'ємом 150-200 мл 10-15 мл води та додайте кілька крапель розчину фенолфталеїну. Прилийте сюди по краплях розчин гідроксиду натрію (1%) до появи інтенсивного малинового забарвлення. У ложечку для спалювання речовин наберіть трохи сірки, підпаліть її в полум'ї пальника і внесіть у колбу (не торкайтеся ложечкою поверхні розчину), закривши отвір вологим тампоном. Спостерігайте знебарвлення розчину (залишок палаючої сірки погасіть у склянці з водою):

SO 2 + 2NaOH = Na 2 SO 3 + H 2 O.

В) Змішайте у ступці, а потім розітріть крейду (5 г) і кварц або чистий пісок (3 г). Візьміть шматочок тонкого залізного зволікання (30-40 см) і вигніть його кінець у вигляді невеликої петлі. Наберіть суміш на петлю і, намагаючись не розсипати її, внесіть у полум'я пальника. Повторіть цю процедуру кілька разів і спостерігайте утворення твердої бусинки:

SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2.

^ Досліди 4-6. Солі вступають у реакції обміну з кислотами, лугами та солями. а) Налийте в пробірку трохи розчину силікату натрію (Розбавте силікатний клей у 2-3 рази) і додайте кілька крапель розчину соляної кислоти. Спостерігайте утворення безбарвного осаду:

Na 2 SiO 3 + 2HCl = H 2 SiO 3 ↓ + 2NaCl.

Б) Налийте в пробірку трохи розчину (5%) солі міді і додайте кілька крапель розчину (5%) лугу, не допускаючи надлишку. Спостерігайте утворення блакитного осаду:

CuSO 4 + 2NaOH = Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4 .

В) Налийте в пробірку трохи розчину (5%) хлориду кальцію і додайте по краплях розчин (5%) карбонату натрію. Спостерігайте утворення білого осаду:

CaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2NaCl.

^ Досвід 7. Реакція нейтралізації є обмінною реакцією. Налийте в колбу уніфікованого приладу 20-30 мл розчину розбавленого будь-якого лугу і додайте кілька крапель розчину фенолфталеїну до появи інтенсивного малинового забарвлення рідини. У ділильну вирву уніфікованого приладу налийте 30-40 мл розведеного розчину (2-3%) будь-якої, наприклад, азотної кислоти. Концентрації розчинів мають бути приблизно еквівалентними. Повертаючи кран ділильної лійки, додайте кислоту до розчину лугу спочатку невеликими порціями, а потім краплями (при постійному перемішуванні розчину круговими рухами колби) до повної нейтралізації лугу, тобто до знебарвлення розчину:

NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O.
^

Досліди, що ілюструють кілька типів реакцій в одному процесі

^ Досвід 1. Реакції обміну та розкладання в одному процесі. Помістіть шматок крейди в пробірку і додайте|добавляйте| трохи розведеної соляної кислоти (1:5). Спостерігайте розчинення крейди та спукування суміші за рахунок двох реакцій:

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 CO 3;

H2CO3=H2O+CO2.

Обидві реакції протікають одночасно, тому процес виражають одним рівнянням:

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2 .

^ Досвід 2. Реакції обміну та з'єднання в одному процесі. До розчину (5%) сульфату заліза (II) прилийте трохи розчину (5%) лугу. Спостерігайте утворення світлого осаду гідроксиду заліза (II), який відразу перетворюється на бурий осад гідроксиду заліза (III):

FeSO 4 + 2NaOH = Fe(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4 ;

4 Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3 ↓.

Обидва процеси можна виразити одним рівнянням:

4FeSO 4 + 8NaOH+ 2H 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3 ↓ + 4Na 2 SO 4 .

^ Досвід 3. Реакції обміну та розкладання за участю води в одному процесі. До розчину солі алюмінію в пробірці долийте розчин карбонату натрію. Спостерігайте утворення осаду і виділення вуглекислого газу в результаті гідролізу карбонату алюмінію, що утворився, і розкладання вугільної кислоти:

3Na 2 CO 3 + 2AlCl 3 = 6NaCl + Al 2 (CO 3) 3;

Al 2 (CO 3) 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 CO 3 ;

H2CO3=H2O+CO2.

Процес можна виразити одним сумарним хімічним рівнянням реакцій:

3Na 2 CO 3 + 2AlCl 3 + 3H 2 O = 6NaCl + 2Al(OH) 3 ↓+ 3CO 2 .
^

Запитання та завдання

2. Реакції часто класифікують за ознакою поглинання та виділення тепла (енергії). Які з проведених вами реакцій є ендотермічними, які є екзотермічними?

3. Реакції, що протікають із виділенням світла та тепла, називаються реакціями горіння. Які з проведених реакцій відносяться до реакцій горіння?

4. Погортайте ваш підручник хімії, побачивши запис рівняння будь-якої реакції, визначте (використовуючи різні способи класифікації), до якого типу реакція відноситься.

Оксиди- Це складні речовини, що складаються з атомів двох елементів, один з яких - кисень зі ступенем окислення -2. При цьому кисень пов'язаний лише з меншим електронегативним елементом.

Залежно від другого елемента оксиди виявляють різні хімічні властивості. У шкільному курсі оксиди традиційно ділять на солеутворюючі та несолетворні. Деякі оксиди відносять до солеподібних (подвійних).

Подвійніоксиди - це деякі оксиди, утворені елементом з різними ступенями окиснення.

Солеутворюючіоксиди ділять на основні, амфотерні та кислотні.

Основніоксиди - це оксиди, що мають характерні основні властивості. До них відносять оксиди, утворені атомами металів зі ступенем окиснення +1 і +2.

Кислотніоксиди - це оксиди, що характеризуються кислотними властивостями. До них відносять оксиди, утворені атомами металів зі ступенем окиснення +5, +6 та +7, а також атомами неметалів.

Амфотерніоксиди - це оксиди, що характеризуються і основними, і кислотними властивостями. Це оксиди металів зі ступенем окиснення +3 і +4, а також чотири оксиди зі ступенем окиснення +2: ZnO, PbO, SnO та BeO.

Несолетворніоксиди не виявляють характерних основних чи кислотних властивостей, їм відповідають гидроксиды. До несолетворних відносять чотири оксиди: CO, NO, N 2 O і SiO.

Класифікація оксидів

Одержання оксидів

Загальні способи одержання оксидів:

1. Взаємодія простих речовин із киснем :

1.1. Окислення металів: більшість металів окислюються киснем до оксидів зі стійкими ступенями окиснення.

Наприклад,алюміній взаємодіє з киснем з утворенням оксиду:

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

Не взаємодіють із киснем золото, платина, паладій.

Натрійпри окисленні киснем повітря утворює переважно пероксид Na 2 O 2 ,

2Na + O 2 → 2Na 2 O 2

Калій, цезій, рубідійутворюють переважно пероксиди складу MeO 2:

K + O 2 → KO 2

Примітки: метали зі змінним ступенем окиснення окислюються киснем повітря, як правило, до проміжного ступеня окиснення (+3):

4Fe + 3O 2 → 2Fe 2 O 3

4Cr + 3O 2 → 2Cr 2 O 3

Залізотакож горить з утворенням залізної окалини - оксиду заліза (II, III):

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

1.2. Окислення простих речовин-неметалів.

Як правило, при окисленні неметалів утворюється оксид неметалу з вищим ступенем окислення, якщо кисень у надлишку, або оксид неметалу з проміжним ступенем окислення, якщо кисень у нестачі.

Наприклад, фосфор окислюється надлишком кисню до оксиду фосфору (V), а під дією нестачі кисню до оксиду фосфору (III):

4P + 5O 2(поз.) → 2P 2 O 5

4P + 3O 2(тиж.) → 2P 2 O 3

Але є деякі винятки .

Наприклад, сірка згоряє тільки до оксиду сірки (IV):

S + O 2 → SO 2

Оксид сірки (VI) можна отримати тільки окисленням оксиду сірки (IV) у жорстких умовах у присутності каталізатора:

2SO 2 + O 2=2SO 3

Азот окислюється киснем тільки при дуже високій температурі (близько 2000 про С) або під дією електричного розряду, і тільки до оксиду азоту (II):

N 2 + O 2 = 2NO

Чи не окислюється киснем фтор F 2 (сам фтор окислює кисень). Не взаємодіють із киснем інші галогени (хлор Cl 2 , бром та інших.), інертні гази (гелій He, неон, аргон, криптон).

2. Окислення складних речовин(Бінарних сполук): сульфідів, гідридів, фосфідів і т.д.

При окисненні киснем складних речовин, що складаються, як правило, з двох елементів, утворюється суміш оксидів цих елементів у стійких ступенях окиснення.

Наприклад, при спалюванні піриту FeS 2 утворюються оксид заліза (III) та оксид сірки (IV):

4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

Сірководень горить з утворенням оксиду сірки (IV) при надлишку кисню та з утворенням сірки при нестачі кисню:

2H 2 S + 3O 2(поз.) → 2H 2 O + 2SO 2

2H 2 S + O 2(тиж.) → 2H 2 O + 2S

А ось аміак горить з утворенням простої речовини N 2 т.к. азот реагує з киснем лише у жорстких умовах:

4NH 3 + 3O 2 →2N 2 + 6H 2 O

А ось у присутності каталізатора аміак окислюється киснем до оксиду азоту (II):

4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O

3. Розкладання гідроксидів. Оксиди можна отримати також із гідроксидів - кислот або основ. Деякі гідроксиди нестійкі, і мимовільно розпадаються на оксид та воду; для розкладання деяких інших (зазвичай нерозчинних у воді) гідроксидів необхідно їх нагрівати (прожарювати).

гідроксид → оксид + вода

Мимовільно розкладаються у водному розчині вугільна кислота, сірчиста кислота, гідроксид амонію, гідроксиди срібла (I), міді (I):

H 2 CO 3 → H 2 O + CO 2

H 2 SO 3 → H 2 O + SO 2

NH 4 OH → NH 3 + H2O

2AgOH → Ag 2 O + H 2 O

2CuOH → Cu 2 O + H 2 O

При нагріванні розкладаються на оксиди більшість нерозчинних гідроксидів - кремнієва кислота, гідроксиди важких металів - гідроксид заліза (III) та ін.

H 2 SiO 3 → H 2 O + SiO 2

2Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3 + 3H 2 O

4. Ще один спосіб отримання оксидів розкладання складних сполук - солей .

Наприклад, нерозчинні карбонати та карбонат літію при нагріванні розкладаються на оксиди:

Li 2 CO 3 → H 2 O + Li 2 O

CaCO 3 → CaO + CO 2

Солі, утворені сильними кислотами-окислювачами (нітрати, сульфати, перхлорати та ін.), при нагріванні, як правило, розкладаються зі зміною ступеня окислення:

2Zn(NO 3) 2 → 2ZnO + 4NO 2 + O 2

Докладніше про розкладання нітратів можна прочитати у статті.

Хімічні властивості оксидів

Значна частина хімічних властивостей оксидів описується схемою взаємозв'язку основних класів неорганічних речовин.

Хімічні властивості основних оксидів

Детально про хімічні властивості оксидів можна прочитати у відповідних статтях:

2. Класифікація, отримання та властивості оксидів

З бінарних сполук найбільш відомі оксиди. Оксидами називаються сполуки, які з двох елементів, однією з є кисень, має ступінь окислення -2.За функціональними ознаками оксиди поділяються на солеутворюючі та несолетворні (байдужі). Солеутворюючі оксиди, у свою чергу, поділяються на основні, кислотні та амфотерні.

Назви оксидів утворюються із застосуванням слова «оксид» та російської назви елемента в родовому відмінку із зазначенням римськими цифрами валентності елемента, наприклад: SO 2 - оксид сірки (IV), SO 3 - оксид сірки (VI), CrO - оксид хрому (II), Cr 2 O 3 - оксид хрому (III).

2.1. Основні оксиди

Основними називаються оксиди, що взаємодіють із кислотами (або з кислотними оксидами) з утворенням солей.

До основних оксидів відносяться оксиди типових металів, їм відповідають гідроксиди, що мають властивості основ (основні гідроксиди), причому ступінь окислення елемента не змінюється при переході від оксиду до гідроксиду, наприклад,

Отримання основних оксидів

1. Окислення металів при нагріванні в атмосфері кисню:

2Mg + O 2 = 2MgO,

2Cu + O2 = 2CuO.

Цей метод не застосовується для лужних металів, які при окисленні зазвичай дають пероксиди та супероксиди, і тільки літій, згоряючи, утворює оксид. Li 2 O.

2. Випал сульфідів:

2 CuS + 3 O 2 = 2 CuO + 2 SO 2

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

Метод не застосовується для сульфідів активних металів, що окислюються до сульфатів.

3. Розкладання гідроксидів (за високої температури):

З u(OH)2 = CuO + H2O.

Цим методом не можна одержати оксиди лужних металів.

4. Розкладання солей кисневмісних кислот (за високої температури):

СО 3 = СО + СО 2 ,

2Pb(NO 3) 2 = 2PbO + 4NO 2 + O 2 ,

4 FeSO 4 = 2 Fe 2 O 3 + 4 SO 2 + O 2 .

Цей спосіб одержання оксидів особливо легко здійснюється для нітратів та карбонатів, у тому числі і для основних солей:

(ZnOH) 2 CO 3 = 2ZnO + CO 2 + H 2 O.

Властивості основних оксидів

Більшість основних оксидів є твердими кристалічними речовинами іонного характеру, у вузлах кристалічної решітки розташовані іони металів, досить міцно пов'язані з оксид-іонами Про —2 , тому оксиди типових металів мають високі температури плавлення і кипіння.

1. Більшість основних оксидів не розпадаються при нагріванні, виняток становлять оксиди ртуті та благородних металів:

2HgO = 2Hg + O 2 ,

2Ag 2 O = 4Ag + O 2 .

2. Основні оксиди при нагріванні можуть вступати в реакції з кислотними та амфотерними оксидами, з кислотами:

BaO + SiO 2 = BaSiO 3 ,

MgO + Al 2 O 3 = Mg(AlO 2) 2 ,

ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O.

3. Приєднуючи (безпосередньо чи опосередковано) воду, основні оксиди утворюють основи (основні гідроксиди). Оксиди лужних та лужноземельних металів безпосередньо реагують з водою:

Li 2 O + H 2 O = 2 LiOH,

CaO + H 2 O = Ca (OH) 2 .

Виняток становить оксид магнію MgO . З нього не можна отримати гідроксид магнію Mg (OH ) 2 при взаємодії з водою.

4. Як і всі інші типи оксидів, основні оксиди можуть вступати в окисно-відновлювальні реакції:

Fe 2 O 3 + 2Al = Al 2 O 3 + 2Fe,

3CuO + 2NH 3 = 3Cu + N 2 + 3H 2 O,

4 FeO + O 2 = 2 Fe 2 O 3 .

М.В. Андрюхова, Л.М. Бородіна

Оксиди - це неорганічні сполуки, що складаються з двох хімічних елементів, одним із яких є кисень у ступені окислення -2. Єдиним елементом, що не утворює оксид, є фтор, який у поєднанні з киснем утворює фторид кисню. Це з тим, що фтор є більш электроотрицательным елементом, ніж кисень.

Цей клас сполук є дуже поширеним. Щодня людина зустрічається з різноманітними оксидами у повсякденному житті. Вода, пісок, вуглекислий газ, що видихається, вихлопи автомобілів, іржа — все це приклади оксидів.

Класифікація оксидів

Усі оксиди, за здатністю утворити солі, можна розділити на дві групи:

1. Солеутворюючіоксиди (CO 2 , N 2 O 5 ,Na 2 O, SO 3 і т. д.)
2. Несолетворніоксиди(CO, N 2 O,SiO, NO тощо)

У свою чергу солеутворюючі оксиди поділяють на 3 групи:

• Основні оксиди- (Оксиди металів - Na 2 O, CaO, CuO і т д)
• Кислотні оксиди— (Оксиди неметалів, а також оксиди металів у ступені окислення V-VII — Mn 2 O 7 ,CO 2 , N 2 O 5 , SO 2 , SO 3 тощо)
• (Оксиди металів зі ступенем окислення III-IV а також ZnO, BeO, SnO, PbO)

Ця класифікація полягає в прояві оксидами певних хімічних властивостей. Так, основним оксидам відповідають основи, а кислотним оксидам - ​​кислоти. Кислотні оксиди реагують з основними оксидами з утворенням відповідної солі, ніби реагували основу і кислота, відповідні даним оксидам: Аналогічно, амфотерним оксидам відповідають амфотерні основи, які можуть виявляти як кислотні, так і основні властивості: Хімічні елементи, що виявляють різний ступінь окислення, можуть утворювати різні оксиди. Щоб якось розрізняти оксиди таких елементів, після назви оксиди, у дужках вказується валентність.

CO 2 – оксид вуглецю (IV)

N 2 O 3 – оксид азоту (III)

Фізичні властивості оксидів

Оксиди дуже різноманітні за своїми фізичними властивостями. Вони можуть бути як рідинами (Н 2 Про), так і газами (СО 2 , SO 3) або твердими речовинами (Al 2 O 3 Fe 2 O 3). При цьому основні оксиди, як правило, тверді речовини. Забарвлення оксиди також мають найрізноманітнішу - від безбарвного (Н 2 О, СО) і білого (ZnO, TiO 2) до зеленого (Cr 2 O 3) і навіть чорного (CuO).

• Основні оксиди

Деякі оксиди реагують з водою з утворенням відповідних гідроксидів (підстав):Основні оксиди реагують з кислотними оксидами з утворенням солей:Аналогічно реагують і з кислотами, але з виділенням води:Оксиди металів, менш активних ніж алюміній, можуть відновлюватися до металів:

• Кислотні оксиди

Кислотні оксиди у реакції з водою утворюють кислоти: Деякі оксиди (наприклад оксид кремнію SiO2) не взаємодіють з водою, тому кислоти одержують іншими шляхами.

Кислотні оксиди взаємодіють з основними оксидами, утворюю солі:Так само, з утворення солей, кислотні оксиди реагують з основами:Якщо даному оксиду відповідає багатоосновна кислота, то так само може утворитися кисла сіль:Нелеткі кислотні оксиди можуть заміщати в солях леткі оксиди:

Як говорилося раніше, амфотерні оксиди, залежно та умовами, можуть виявляти як кислотні, і основні властивості. Так вони виступають як основні оксиди в реакціях з кислотами або кислотними оксидами, з утворенням солей: І в реакціях з основами або основними оксидами виявляють кислотні властивості:

Одержання оксидів

Оксиди можна отримати найрізноманітнішими способами, ми наведемо основні їх.

Більшість оксидів можна отримати безпосереднім взаємодією кисню з хімічним елементом: При випаленні або горінні різних бінарних сполук: Термічне розкладання солей, кислот та основ: Взаємодія деяких металів із водою:

Застосування оксидів

Оксиди дуже поширені по всій земній кулі і знаходять застосування як у побуті, так і в промисловості. Найважливіший оксид — оксид водню, вода — уможливив життя на Землі. Оксид сірки SO 3 використовують для отримання сірчаної кислоти, а також для обробки харчових продуктів - так збільшують термін зберігання, наприклад, фруктів.

Оксиди заліза використовують для одержання фарб, виробництва електродів, хоча найбільше оксидів заліза відновлюють до металевого заліза металургії.

Оксид кальцію, також відомий як негашене вапно, застосовують у будівництві. Оксиди цинку та титану мають білий колір і нерозчинні у воді, тому стали гарним матеріалом для виробництва фарб – білил.

Оксид кремнію SiO2 є основним компонентом скла. Оксид хрому Cr 2 O 3 застосовують для виробництва кольорового зеленого скла і кераміки, а за рахунок високих властивостей міцності — для полірування виробів (у вигляді пасти ГОІ).

Оксид вуглецю CO 2 , який виділяють при диханні всі живі організми, використовується для пожежогасіння, а також у вигляді сухого льоду для охолодження чого-небудь.

Хотілося б дати якомога простіше визначення оксиду - це з'єднання елемента з киснем. Але існують кислоти та солі. Розглянемо сполуки H2O2 та BaO2. Перекис водню є слабкою кислотою (вона дисоціює у воді даючи іони водню та аніони HO2- та O2-2). Пероксид барію – це барієва сіль перекису водню. У молекул H2O2 і BaO2 є кисневий місток -O-O-, тому ступінь окислення кисню у цих сполуках -1. У неорганічній хімії зазвичай пероксиди до класу оксидів не відносять і тому необхідно уточнити визначення оксиду таким чином, щоб пероксиди до цього класу не потрапляли. Фтор найактивніший неметал і за ним йде кисень. Формальний ступінь окислення атома кисню в оксиді фтору +2, а у всіх інших оксидах -2. Отже, оксидами називають сполуки елементів з киснем, у яких кисень виявляє формальний ступінь окислення рівну -2 (за винятком оксиду фтору, де вона дорівнює +2).

Один і той же хімічний елемент може утворювати з киснем не один оксид, а кілька, наприклад, азоту відомі оксиди N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5. У всіх цих оксидах ступінь окислення у кисню -2, а в азоту відповідно +1, +2, +3, +4, +4 і +5. У двох оксидів: NO2 і N2O4 ступенів окиснення азоту та кисню збігаються. У назві речовин відбивається історія розвитку хімії як науки. У період накопичення експериментальних даних у хімії назви речовин відображали або спосіб їх отримання (палена магнезія: MgCO3 ® MgO + CO2), або характер впливу на людину (N2O - газ, що веселить), або сферу застосування (пурпурно-червона фарба "сурік" - Pb3O4 ) і т.д. У міру того як дедалі більше людей вивчало хімію, у міру того як дедалі більше речовин треба було охарактеризувати і запам'ятати виникла потреба просто словами називати формулу речовини. Введення понять валентність, ступінь окиснення тощо. впливало на назви речовин. Ми наведемо таблицю, в якій наведено назви оксидів азоту при використанні різних стилів і номенклатур.

Одержання оксидів

При вивченні цього розділу особливу увагу буде приділено взаємозв'язку "споріднених" речовин із різних класів.

Як отримати оксиди із простих речовин? Їх окисненням:

2Mg + O2 = 2MgO, 2C + O2 = 2CO, C + O2 = CO2.

Розглянемо лише важливу можливість отримання оксиду із простих речовин. Отримання CO та CO2 буде розглянуто у розділі "Вуглець".

Чи можна отримати оксиди із оксидів? Так:

2SO2 + O2 = 2SO3, 2SO3 = 2SO2 + O2, Fe2O3 + CO = 2FeO + CO2.

Чи можна отримати оксиди із гідроксидів? Так:

Ca(OH)2 CaO + H2O, H2CO3 = CO2 + H2O.

Чи можна отримати оксиди із солей? Так:

CaCO3 CaO + CO2, 2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2.

Властивості оксидів

Якщо уважно подивитися реакції, написані вище, то ті з них, в яких оксиди зустрічалися в лівій частині рівняння, будуть говорити нам про властивості оксидів. Ці загальні всім оксидів властивості ставляться до окислювально-відновних процесів:

2SO2 + O2 = 2SO3, 2SO3 = 2SO2 + O2, Fe2O3 + CO = 2FeO + CO2, Al + Fe2O3 = Al2O3 + Fe, C + Fe2O3 = CO + 2FeO.

Проте властивості оксидів зазвичай розглядаються з урахуванням їх класифікації.

Властивості основних оксидів

Насамперед треба показати, що гідроксиди, що їм відповідають, є підставами:

CaO + H2O = Ca(OH)2, Ca(OH)2 = Ca2+ + 2OH-,

тобто. оксиди лужних та лужноземельних металів при взаємодії з водою дають розчинні у воді основи, які називаються лугами.

Основні оксиди, реагуючи з кислотними або амфотерними оксидами, дають солі:

CaO + SO3 = CaSO4, BaO + Al2O3 = Ba(AlO2)2.

Основні оксиди, реагуючи з кислотними або амфотерними гідроксидами, дають солі:

CaO + H2SO4 = CaSO4 + H2O, K2O + Zn(OH)2 = K2ZnO2 + H2O.

Основні оксиди, реагуючи з кислими солями, дають середні солі:

CaO + Ca(HCO3)2 = 2CaCO3 + H2O.

Основні оксиди, реагуючи з нормальними солями, дають основні солі:

MgO + MgCl2 + H2O = 2Mg(OH)Cl.

Властивості кислотних оксидів

Гідроксиди, що відповідають кислотним оксидам, є кислотами:

SO3 + H2O = H2SO4, H2SO4 = 2H + + SO42-.

Багато кислотних оксидів, розчиняючись у воді, дають кислоти. Але є й такі кислотні оксиди, які розчиняються у воді і з нею не взаємодіють: SiO2.

Кислотні оксиди, реагуючи з основними або амфотерними оксидами, дають солі:

SiO2 + CaO = CaSiO3, 3SO3 + Al2O3 = Al2(SO4)3.

Кислотні оксиди, реагуючи з основними або амфотерними гідроксидами, дають солі:

SO3 + Ca(OH)2 = CaSO4 + H2O, SO3 + Zn(OH)2 = ZnSO4 + H2O.

Кислотні оксиди, реагуючи із основними солями, дають середні солі.

Кислотні оксиди, реагуючи з нормальними солями, дають кислі солі:

CO2 + CaCO3 + H2O = Ca(HCO3)2.

Властивості амфотерних оксидів

Гідроксиди, що відповідають амфотерним оксидам, мають амфотерні властивості:

Zn(OH)2 = Zn2+ + 2OH-, H2ZnO2 = 2H+ + ZnO22-.

Амфотерні оксиди не розчиняються у введенні.

Амфотерні оксиди, реагуючи з основними або кислотними оксидами, дають солі:

Al2O3 + K2O = 2KAlO2, Al2O3 + 3SO3 = Al2(SO4)3.

Амфотерні оксиди, реагуючи з основними або кислотними гідроксидами, дають солі:

ZnO + 2KOH = K2ZnO2 + H2O, ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O.