Які реакції притаманні основних оксидів. Хімія - комплексна підготовка до зовнішнього незалежного оцінювання

Перш ніж почати говорити про хімічні властивості оксидів, треба згадати про те, що всі оксиди поділяються на 4 типи, а саме основні, кислотні, амфотерні та несолетворні. Для того щоб визначити тип якогось оксиду, перш за все потрібно зрозуміти — оксид металу або неметалу перед вами, а потім скористатися алгоритмом (його треба вивчити!), поданим у наступній таблиці:

Оксид неметалу Оксид металу
1) Ступінь окислення неметалу +1 або +2
Висновок: оксид несолетворний
Виняток: Cl 2 O не відноситься до несолетворних оксидів.
1) Ступінь окиснення металу +1 або +2
Висновок: оксид металу - основний
Виняток: BeO, ZnO та PbO не належать до основних оксидів
2) Ступінь окислення більше або дорівнює +3
Висновок: оксид кислотний
Виняток: Cl 2 O відноситься до кислотних оксидів, незважаючи на ступінь окислення хлору +1
2) Ступінь окислення металу +3 чи +4
Висновок: оксид амфотерний
Виняток: BeO, ZnO та PbO амфотерни, незважаючи на ступінь окислення +2 у металів
3) Ступінь окиснення металу +5, +6, +7
Висновок: оксид кислотний

Крім типів оксидів, зазначених вище, введемо також ще два підтипи основних оксидів, виходячи з їхньої хімічної активності, а саме активні основні оксидиі Малоактивні основні оксиди.

  • До активним основним оксидамвіднесемо оксиди лужних та лужноземельних металів (всі елементи IA та IIA груп, крім водню H, берилію Be та магнію Mg). Наприклад, Na 2 O, CaO, Rb 2 O, SrO і т.д.
  • До малоактивним основним оксидамвіднесемо всі основні оксиди, які не потрапили до списку активних основних оксидів. Наприклад, FeO, CuO, CrO і т.д.

Логічно припустити, що активні основні оксиди часто вступають у ті реакції, які не вступають малоактивні.
Слід зазначити, що незважаючи на те, що фактично вода є оксидом неметалу (H 2 O), зазвичай її властивості розглядають у відриві від властивостей інших оксидів. Зумовлено це її специфічно величезним поширенням в навколишньому світі, у зв'язку з чим у більшості випадків вода є не реагентом, а середовищем, в якому може здійснюватися безліч хімічних реакцій. Однак нерідко вона бере і безпосередню участь у різних перетвореннях, зокрема деякі групи оксидів з нею реагують.

Які оксиди реагують із водою?

З усіх оксидів з водою реагують тільки:
1) усі активні основні оксиди (оксиди ЩМ та ЩЗМ);
2) усі кислотні оксиди, крім діоксиду кремнію (SiO2);

тобто. з вищесказаного випливає, що з водою точно не реагують:
1) усі малоактивні основні оксиди;
2) усі амфотерні оксиди;
3) несолетворні оксиди (NO, N 2 O, CO, SiO).

Здатність визначити те, які оксиди можуть реагувати з водою навіть без уміння писати відповідні рівняння реакцій, дозволяє отримати бали за деякі питання тестової частини ЄДІ.

Тепер давайте розберемося, як же ті чи інші оксиди реагують із водою, тобто. навчимося писати відповідні рівняння реакцій.

Активні основні оксиди, реагуючи з водою, утворюють відповідні гідроксиди. Нагадаємо, що відповідним оксидом металу є такий гідроксид, який містить метал у тій же мірі окислення, що і оксид. Так, наприклад, при реакції з водою активних основних оксидів K +1 2 O і Ba +2 O утворюються відповідні гідроксиди K +1 OH і Ba +2 (OH) 2:

K 2 O + H 2 O = 2KOH– гідроксид калію

BaO + H 2 O = Ba(OH) 2– гідроксид барію

Усі гідроксиди, що відповідають активним основним оксидам (оксидам ЩМ та ЩЗМ), відносяться до лугів. Лугами називають всі добре розчинні у воді гідроксиди металів, а також малорозчинний гідроксид кальцію Ca(OH) 2 (як виняток).

Взаємодія кислотних оксидів з водою, як і реакція активних основних оксидів з водою, призводить до утворення відповідних гідроксидів. Тільки у разі кислотних оксидів їм відповідають не основні, а кислотні гідроксиди, які частіше називають кисневмісними кислотами. Нагадаємо, що відповідною кислотного оксиду є така кисневмісна кислота, яка містить кислотоутворюючий елемент у тій же мірі окислення, що і в оксиді.

Таким чином, якщо ми, наприклад, хочемо записати рівняння взаємодії кислотного оксиду SO 3 з водою, перш за все ми повинні згадати основні кислоти, що вивчаються в рамках шкільної програми. Такими є сірководнева H 2 S, сірчиста H 2 SO 3 і сірчана H 2 SO 4 кислоти. Cіроводнева кислота H 2 S, як легко помітити, не є кисневмісною, тому її утворення при взаємодії SO 3 з водою можна відразу виключити. З кислот H 2 SO 3 і H 2 SO 4 сірку в ступені окислення +6, як в оксиді SO 3 містить тільки сірчана кислота H 2 SO 4 . Тому саме вона і утворюватиметься у реакції SO 3 з водою:

H 2 O + SO 3 = H 2 SO 4

Аналогічно оксид N 2 O 5 містить азот у ступені окислення +5, реагуючи з водою, утворює азотну кислоту HNO 3 , але в жодному разі не азотисту HNO 2 , оскільки в азотній кислоті ступінь окислення азоту, як і в N 2 O 5 , дорівнює +5, а азотистої - +3:

N +5 2 O 5 + H 2 O = 2HN +5 O 3

Взаємодія оксидів один з одним

Насамперед потрібно чітко засвоїти те що, що з солеобразующих оксидів (кислотних, основних, амфотерних) практично будь-коли протікають реакції між оксидами одного класу, тобто. у переважній більшості випадків неможлива взаємодія:

1) основний оксид + основний оксид ≠

2) кислотний оксид + кислотний оксид ≠

3) амфотерний оксид + амфотерний оксид ≠

Тоді, як завжди можливо взаємодія між оксидами, які стосуються різних типів, тобто. практично завжди протікаютьреакції між:

1) основним оксидом та кислотним оксидом;

2) амфотерним оксидом та кислотним оксидом;

3) амфотерним оксидом та основним оксидом.

Внаслідок всіх таких взаємодій завжди продуктом є середня (нормальна) сіль.

Розглянемо всі зазначені пари взаємодій детальніше.

В результаті взаємодії:

Me x O y + кислотний оксид,де Me x O y – оксид металу (основний чи амфотерний)

утворюється сіль, що складається з катіону металу Me (з вихідного Me x O y) та кислотного залишку кислоти, що відповідає кислотному оксиду.

Наприклад спробуємо записати рівняння взаємодії наступних пар реагентів:

Na 2 O + P 2 O 5і Al 2 O 3 + SO 3

У першій парі реагентів бачимо основний оксид (Na 2 O) і кислотний оксид (P 2 O 5). У другій – амфотерний оксид (Al 2 O 3) та кислотний оксид (SO 3).

Як вже було сказано, в результаті взаємодії основного/амфотерного оксиду з кислотним утворюється сіль, що складається з катіону металу (з вихідного основного/амфотерного оксиду) і залишку кислотного кислоти, що відповідає вихідному кислотному оксиду.

Таким чином, при взаємодії Na 2 O і P 2 O 5 повинна утворитися сіль, що складається з катіонів Na + (з Na 2 O) і залишку кислотного PO 4 3- , оскільки оксиду P +5 2 O 5 відповідає кислота H 3 P +5 O 4 . Тобто. в результаті такої взаємодії утворюється фосфат натрію:

3Na 2 O + P 2 O 5 = 2Na 3 PO 4- фосфат натрію

У свою чергу, при взаємодії Al 2 O 3 і SO 3 повинна утворитися сіль, що складається з катіонів Al 3+ (з Al 2 O 3) і залишку кислотного SO 4 2- , оскільки оксиду S +6 O 3 відповідає кислота H 2 S +6 O 4 . Таким чином, в результаті даної реакції виходить сульфат алюмінію:

Al 2 O 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3- сульфат алюмінію

Більш специфічною є взаємодія між амфотерними та основними оксидами. Дані реакції здійснюють при високих температурах, і їх протікання можливе завдяки тому, що оксид амфотеру фактично бере на себе роль кислотного. В результаті такої взаємодії утворюється сіль специфічного складу, що складається з катіону металу, що утворює вихідний основний оксид і кислотного залишку/аніону, до складу якого входить метал з амфотерного оксиду. Формулу такого «кислотного залишку»/аніону у загальному вигляді можна записати як MeO 2 x — , де Me – метал з амфотерного оксиду, а х = 2 у разі амфотерних оксидів із загальною формулою виду Me +2 O (ZnO, BeO, PbO) та x = 1 – для амфотерних оксидів із загальною формулою виду Me +3 2 O 3 (наприклад, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 та Fe 2 O 3).

Спробуємо записати як приклад рівняння взаємодії

ZnO + Na 2 Oі Al 2 O 3 + BaO

У першому випадку ZnO є амфотерним оксидом із загальною формулою Me +2 O, а Na 2 O типовий основний оксид. Згідно з сказаним вище, в результаті їх взаємодії повинна утворитися сіль, що складається з катіону металу, що утворює основний оксид, тобто. у нашому випадку Na + (з Na 2 O) і «кислотного залишку»/аніону з формулою ZnO 2 2- , оскільки амфотерний оксид має загальну формулу виду Me +2 O. Таким чином, формула одержуваної солі при дотриманні умови електронейтральності однієї її структурної одиниці («молекули») матиме вигляд Na 2 ZnO 2:

ZnO + Na 2 O = t o=> Na 2 ZnO 2

У разі взаємодіючої пари реагентів Al 2 O 3 і BaO перша речовина є амфотерним оксидом із загальною формулою виду Me +3 2 O 3 , а друга типовим основним оксидом. І тут утворюється сіль, що містить катіон металу з основного оксиду, тобто. Ba 2+ (з BaO) та «кислотного залишку»/аніону AlO 2 - . Тобто. формула одержуваної солі за дотримання умови електронейтральності однієї її структурної одиниці («молекули») матиме вигляд Ba(AlO 2) 2 , а саме рівняння взаємодії запишеться як:

Al 2 O 3 + BaO = t o=> Ba(AlO 2) 2

Як ми вже писали вище, практично завжди протікає реакція:

Me x O y + кислотний оксид,

де Me x O y - або основний або амфотерний оксид металу.

Однак слід запам'ятати два «вибагливі» кислотні оксиди – вуглекислий газ (CO 2 ) і сірчистий газ (SO 2). «Величливість» їх полягає в тому, що незважаючи на явні кислотні властивості, активності CO 2 і SO 2 недостатньо для їх взаємодії з малоактивними основними та амфотерними оксидами. З оксидів металів вони реагують тільки з активними основними оксидами(оксидами ЩМ та ЩЗМ). Так, наприклад, Na 2 O та BaO, будучи активними основними оксидами, можуть з ними реагувати:

CO 2 + Na 2 O = Na 2 CO 3

SO 2 + BaO = BaSO 3

У той час, як оксиди CuO і Al 2 O 3 , що не відносяться до активних основних оксидів, реакцію з CO 2 і SO 2 не вступають:

CO 2 + CuO ≠

CO 2 + Al 2 O 3 ≠

SO 2 + CuO ≠

SO 2 + Al 2 O 3 ≠

Взаємодія оксидів із кислотами

З кислотами реагують основні та амфотерні оксиди. При цьому утворюються солі та вода:

FeO + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2 O

Несолетворні оксиди не реагують із кислотами взагалі, а кислотні оксиди не реагують із кислотами в більшості випадків.

Коли таки кислотний оксид реагує з кислотою?

Вирішуючи частину ЄДІ з варіантами відповіді, ви повинні умовно вважати, що кислотні оксиди не реагують ні з кислотними оксидами, ні з кислотами, за винятком таких випадків:

1) діоксид кремнію, будучи кислотним оксидом, реагує з плавиковою кислотою, розчиняючись у ній. Зокрема, завдяки цій реакції у плавиковій кислоті можна розчинити скло. У разі надлишку HF рівняння реакції має вигляд:

SiO 2 + 6HF = H 2 + 2H 2 O,

а у разі нестачі HF:

SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O

2) SO 2 , будучи кислотним оксидом, легко реагує із сірководневою кислотою H 2 S за типом співпропорціонування:

S +4 O 2 + 2H 2 S -2 = 3S 0 + 2H 2 O

3) Оксид фосфору (III) P 2 O 3 може реагувати з кислотами-окислювачами, до яких належать концентрована сірчана кислота та азотна кислота будь-якої концентрації. При цьому ступінь окислення фосфору підвищується від +3 до +5:

P 2 O 3 + 2H 2 SO 4 + H 2 O =t o=> 2SO 2 + 2H 3 PO 4
(Конц.)
3 P 2 O 3 + 4HNO 3 + 7 H 2 O =t o=> 4NO + 6 H 3 PO 4
(Розб.)
2HNO 3 + 3SO 2 + 2H 2 O =t o=> 3H 2 SO 4 + 2NO
(Розб.)

Взаємодія оксидів із гідроксидами металів

З гідроксидами металів як основними, і амфотерними реагують кислотні оксиди. При цьому утворюється сіль, що складається з катіону металу (з вихідного гідроксиду металу) і залишку кислотного кислоти, що відповідає кислотному оксиду.

SO 3 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + H 2 O

Кислотні оксиди, яким відповідають багатоосновні кислоти, з лугами можуть утворювати як нормальні, так і кислі солі:

CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O

CO 2 + NaOH = NaHCO 3

P 2 O 5 + 6KOH = 2K 3 PO 4 + 3H 2 O

P 2 O 5 + 4KOH = 2K 2 HPO 4 + H 2 O

P 2 O 5 + 2KOH + H 2 O = 2KH 2 PO 4

«Величливі» оксиди CO 2 і SO 2 активності яких, як уже було сказано, не вистачає для протікання їх реакції з малоактивними основними і амфотерними оксидами, проте, реагують з більшою частиною відповідних їм гідроксидів металів. Точніше, вуглекислий та сірчистий гази взаємодіють з нерозчинними гідроксидами у вигляді їхньої суспензії у воді. При цьому утворюються тільки осн оні солі, звані гідроксокарбонатами та гідроксосульфітами, а утворення середніх (нормальних) солей неможливе:

2Zn(OH) 2 + CO 2 = (ZnOH) 2 CO 3 + H 2 O(У розчині)

2Cu(OH) 2 + CO 2 = (CuOH) 2 CO 3 + H 2 O(У розчині)

Однак з гідроксидами металів у ступені окислення +3, наприклад, такими як Al(OH) 3 , Cr(OH) 3 і т.д., вуглекислий і сірчистий газ не реагують зовсім.

Слід зазначити також особливу інертність діоксиду кремнію (SiO 2), у природі найчастіше що у вигляді звичайного піску. Даний оксид є кислотним, проте гідроксидів металів здатний реагувати тільки з концентрованими (50-60%) розчинами лугів, а також з чистими (твердими) лугами при сплавленні. При цьому утворюються силікати:

2NaOH + SiO 2 = t o=> Na 2 SiO 3 + H 2 O

Амфотерні оксиди з гідроксидів металів реагують лише з лугами (гідроксидами лужних та лужноземельних металів). При цьому при проведенні реакції у водних розчинах утворюються комплексні розчинні солі:

ZnO + 2NaOH + H 2 O = Na 2- Тетрагідроксоцінкат натрію

BeO + 2NaOH + H 2 O = Na 2- Тетрагідроксоберіллат натрію

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na- Тетрагідроксоалюмінат натрію

Cr 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O = 2Na 3- гексагідроксохромат (III) натрію

А при сплавленні цих же амфотерних оксидів з лугами виходять солі, що складаються з катіону лужного або лужноземельного металу та аніону виду MeO 2 x — , де x= 2 у разі амфотерного оксиду типу Me +2 O та x= 1 для амфотерного оксиду виду Me 2 +2 O 3:

ZnO + 2NaOH = t o=> Na 2 ZnO 2 + H 2 O

BeO + 2NaOH = t o=> Na 2 BeO 2 + H 2 O

Al 2 O 3 + 2NaOH = t o=> 2NaAlO 2 + H 2 O

Cr 2 O 3 + 2NaOH = t o=> 2NaCrO 2 + H 2 O

Fe 2 O 3 + 2NaOH = t o=> 2NaFeO 2 + H 2 O

Слід зазначити, що солі, одержувані сплавленням амфотерних оксидів з твердими лугами, можуть бути легко отримані розчинів відповідних комплексних солей їх упарюванням і наступним прожарюванням:

Na 2 = t o=> Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O

Na = t o=> NaAlO 2 + 2H 2 O

Взаємодія оксидів із середніми солями

Найчастіше середні солі з оксидами не реагують.

Однак слід вивчити такі винятки з цього правила, які часто зустрічаються на іспиті.

Одним з таких винятків є те, що амфотерні оксиди, а також діоксид кремнію (SiO 2) при їх сплавленні з сульфітами та карбонатами витісняють з останніх сірчистий (SO 2) та вуглекислий (CO 2) гази відповідно. Наприклад:

Al 2 O 3 + Na 2 CO 3 = t o=> 2NaAlO 2 + CO 2

SiO 2 + K 2 SO 3 = t o=> K 2 SiO 3 + SO 2

Також до реакцій оксидів з солями можна умовно віднести взаємодію сірчистого та вуглекислого газів з водними розчинами або суспензією відповідних солей - сульфітів і карбонатів, що призводить до утворення кислих солей:

Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O = 2NaHCO 3

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2

Також сірчистий газ при пропущенні його через водні розчини або суспензії карбонатів витісняє з них вуглекислий газ завдяки тому, що сірчиста кислота є сильнішою і стійкішою, ніж вугільна:

K 2 СО 3 + SO 2 = K 2 SO 3 + CO 2

ОВР за участю оксидів

Відновлення оксидів металів та неметалів

Аналогічно тому, як метали можуть реагувати з розчинами солей менш активних металів, витісняючи останні у вільному вигляді, оксиди металів при нагріванні здатні реагувати з більш активними металами.

Нагадаємо, що порівняти активність металів можна або використовуючи ряд активності металів, або, якщо одного або одразу двох металів немає в ряду активності, за їхнім положенням щодо один одного в таблиці Менделєєва: чим нижче і лівіше метал, тим він активніший. Також корисно пам'ятати, що будь-який метал із сімейства ЩМ і ЩЗМ буде завжди активнішим за метал, який не є представником ЩМ або ЩЗМ.

Зокрема, на взаємодії металу з оксидом менш активного металу заснований метод алюмотермії, що використовується в промисловості для отримання таких металів, що важко відновлюються, як хром і ванадій:

Cr 2 O 3 + 2Al = t o=> Al 2 O 3 + 2Cr

При протіканні процесу алюмотермії утворюється колосальна кількість тепла, а температура реакційної суміші може сягати понад 2000 o C.

Також оксиди практично всіх металів, що знаходяться в ряду активності правіше за алюміній, можуть бути відновлені до вільних металів воднем (H 2), вуглецем (C) і чадним газом (CO) при нагріванні. Наприклад:

Fe 2 O 3 + 3CO = t o=> 2Fe + 3CO 2

CuO + C = t o=> Cu + CO

FeO + H 2 = t o=> Fe + H 2 O

Слід зазначити, що у випадку, якщо метал може мати декілька ступенів окислення, при нестачі відновника, що використовується, можливе також неповне відновлення оксидів. Наприклад:

Fe 2 O 3 + CO =t o=> 2FeO + CO 2

4CuO + C = t o=> 2Cu 2 O + CO 2

Оксиди активних металів (лужних, лужноземельних, магнію та алюмінію) з воднем та чадним газом не реагують.

Однак оксиди активних металів реагують із вуглецем, але інакше, ніж оксиди менш активних металів.

У рамках програми ЄДІ, щоб не плутатися, слід вважати, що в результаті реакції оксидів активних металів (до включно Al) з вуглецем утворення вільного ЩМ, ЩЗМ, Mg, а також Al неможливо. У таких випадках відбувається утворення карбіду металу та чадного газу. Наприклад:

2Al 2 O 3 + 9C = t o=> Al 4 C 3 + 6CO

CaO + 3C = t o=> CaC 2 + CO

Оксиди неметалів часто можуть бути відновлені металами до вільних неметалів. Так, наприклад, оксиди вуглецю та кремнію при нагріванні реагують з лужними, лужноземельними металами та магнієм:

CO 2 + 2Mg = t o=> 2MgO + C

SiO 2 + 2Mg = t o=> Si + 2MgO

При надлишку магнію остання взаємодія може призводити також до утворення силіциду магнію Mg 2 Si:

SiO 2 + 4Mg = t o=> Mg 2 Si + 2MgO

Оксиди азоту можуть бути відносно легко відновлені менш активними металами, наприклад, цинком або міддю:

Zn + 2NO = t o=> ZnO + N 2

NO 2 + 2Cu = t o=> 2CuO + N 2

Взаємодія оксидів із киснем

Для того щоб у завданнях реального ЄДІ зуміти відповісти на питання, чи реагує якийсь оксид з киснем (O 2 ), перш за все потрібно запам'ятати, що оксиди, здатні реагувати з киснем (з тих, що можуть потрапити вам на іспиті) можуть утворити лише хімічні елементи зі списку:

Оксиди, що зустрічаються в реальному ЄДІ, будь-яких інших хімічних елементів з киснем реагувати не будуть (!).

Для більш наочного зручного запам'ятовування перелічених вище списку елементів, як на мене, зручна наступна ілюстрація:

Усі хімічні елементи, здатні утворювати оксиди, що реагують з киснем (із зустрічається на іспиті)

Насамперед, серед перерахованих елементів слід розглянути азот N, т.к. відношення його оксидів до кисню помітно відрізняється від оксидів інших елементів наведеного вище списку.

Слід чітко запам'ятати той факт, що всього азот здатний утворити п'ять оксидів, а саме:

Зі всіх оксидів азоту з киснем може реагувати тільки NO. Ця реакція протікає дуже легко при змішуванні NO як з чистим киснем, так і повітрям. При цьому спостерігається швидка зміна фарбування газу з безбарвної (NO) на буру (NO 2):

2NO + O 2 = 2NO 2
безбарвний бурий

Щоб дати відповідь питанням — чи реагує з киснем будь-який оксид будь-якого іншого з перелічених вище хімічних елементів (тобто. З,Si, P, S, Cu, Mn, Fe, Cr) — насамперед обов'язково потрібно запам'ятати їх основніступеня окиснення (СО). Ось вони :

Далі потрібно запам'ятати той факт, що з можливих оксидів зазначених вище хімічних елементів, з киснем будуть реагувати тільки ті, які містять елемент мінімальної, серед зазначених вище, ступеня окислення. При цьому ступінь окислення елемента підвищується до найближчого позитивного значення:

елемент

Відношення його оксидівдо кисню

З Мінімальна серед основних позитивних ступенів окислення вуглецю дорівнює +2 , А найближча до неї позитивна - +4 . Таким чином, з киснем з оксидів C +2 O та C +4 O 2 реагує тільки CO. При цьому протікає реакція:

2C +2 O + O 2 = t o=> 2C +4 O 2

CO 2 + O 2 ≠— реакція неможлива у принципі, т.к. +4 – найвищий ступінь окислення вуглецю.

Si Мінімальна серед основних позитивних ступенів окислення кремнію дорівнює +2, а найближча до неї позитивна +4. Таким чином, з киснем із оксидів Si +2 O та Si +4 O 2 реагує тільки SiO. Через деякі особливості оксидів SiO і SiO 2 можливе окислення лише частини атомів кремнію в оксиді Si +2 O. Тобто. в результаті його взаємодії з киснем, утворюється змішаний оксид, що містить як кремній ступеня окислення +2, так і кремній ступеня окиснення +4, а саме Si 2 O 3 (Si +2 O·Si +4 O 2):

4Si +2 O + O 2 = t o=> 2Si +2 ,+4 2 O 3 (Si +2 O·Si +4 O 2)

SiO 2 + O 2 ≠— реакція неможлива у принципі, т.к. +4 – найвищий ступінь окислення кремнію.

P Мінімальна серед основних позитивних ступенів окиснення фосфору дорівнює +3, а найближча до нього позитивна +5. Таким чином, з киснем з оксидів P +3 2 O 3 і P +5 2 O 5 реагує тільки P 2 O 3 . При цьому протікає реакція доокислення фосфору киснем від ступеня окиснення +3 до ступеня окиснення +5:

P +3 2 O 3 + O 2 = t o=> P +5 2 O 5

P +5 2 O 5 + O 2 ≠— реакція неможлива у принципі, т.к. +5 – найвищий ступінь окислення фосфору.

S Мінімальна серед основних позитивних ступенів окислення сірки дорівнює +4, а найближча до неї за значенням позитивна +6. Таким чином, з киснем з оксидів S +4 O 2 S +6 O 3 реагує тільки SO 2 . При цьому протікає реакція:

2S +4 O 2 + O 2 = t o=> 2S +6 O 3

2S +6 O 3 + O 2 ≠— реакція неможлива у принципі, т.к. +6 – найвищий ступінь окислення сірки.

Cu Мінімальна серед позитивних ступенів окислення міді дорівнює +1, а найближча до неї за значенням – позитивна (і єдина) +2. Таким чином, з киснем із оксидів Cu +1 2 O, Cu +2 O реагує тільки Cu 2 O. При цьому протікає реакція:

2Cu +1 2 O + O 2 = t o=> 4Cu +2 O

CuO + O 2 ≠— реакція неможлива у принципі, т.к. +2 – найвищий ступінь окислення міді.

Cr Мінімальна серед основних позитивних ступенів окислення хрому дорівнює +2, а найближча до неї за значенням позитивна +3. Таким чином, з киснем з оксидів Cr +2 O, Cr +3 2 O 3 і Cr +6 O 3 реагує тільки CrO, при цьому окислюючись киснем до сусіднього (з можливих) позитивного ступеня окиснення, тобто. +3:

4Cr +2 O + O 2 = t o=> 2Cr +3 2 O 3

Cr +3 2 O 3 + O 2 ≠— реакція не протікає, незважаючи на те, що існує оксид хрому і більшого, ніж +3, ступеня окислення (Cr +6 O 3). Неможливість перебігу даної реакції пов'язана з тим, що необхідне для її гіпотетичного здійснення нагрівання сильно перевищує температуру розкладання оксиду CrO 3 .

Cr +6 O 3 + O 2 ≠дана реакція неспроможна протікати у принципі, т.к. +6 – найвищий ступінь окислення хрому.

Mn Мінімальна серед основних позитивних ступенів окислення марганцю дорівнює +2, а найближча до неї позитивна +4. Таким чином, з киснем з можливих оксидів Mn +2 O, Mn +4 O 2 Mn +6 O 3 і Mn +7 2 O 7 реагує тільки MnO, при цьому окислюючись киснем до сусідньої (з можливих) позитивного ступеня окислення, т .е. +4:

2Mn +2 O + O 2 = t o=> 2Mn +4 O 2

в той час як:

Mn +4 O 2 + O 2 ≠і Mn +6 O 3 + O 2 ≠— реакції не протікають, незважаючи на те, що існує оксид марганцю Mn 2 O 7 , що містить Mn більшого, ніж +4 і +6, ступеня окислення. Пов'язано це з тим, що необхідний подальшого гіпотетичного окислення оксидів Mn +4 O 2 та Mn +6 O 3 нагрівання суттєво перевищує температуру розкладання одержуваних оксидів MnO 3 та Mn 2 O 7.

Mn +7 2 O 7 + O 2 ≠- Ця реакція неможлива в принципі, т.к. +7 – найвищий ступінь окислення марганцю.

Fe Мінімальна серед основних позитивних ступенів окислення заліза дорівнює +2 , а найближча до неї серед можливих +3 . Незважаючи на те, що для заліза існує ступінь окислення +6, кислотного оксиду FeO 3 , втім, як і відповідної "залізної" кислоти не існує.

Таким чином, із оксидів заліза з киснем можуть реагувати тільки ті оксиди, які містять Fe у ступені окислення +2. Це або оксид Fe +2 O, або змішаний оксид заліза Fe +2 ,+3 3 O 4 (залізна окалина):

4Fe +2 O + O 2 = t o=> 2Fe +3 2 O 3або

6Fe +2 O + O 2 = t o=> 2Fe +2,+3 3 O 4

змішаний оксид Fe +2,+3 3 O 4 може бути доокислений до Fe +3 2 O 3:

4Fe +2 ,+3 3 O 4 + O 2 = t o=> 6Fe +3 2 O 3

Fe +3 2 O 3 + O 2 ≠ — перебіг цієї реакції неможливий у принципі, т.к. оксидів, що містять залізо у ступені окислення вище, ніж +3, немає.

Властивості оксидів

Оксиди- це складні хімічні речовини, що є хімічними сполуками простих елементів з киснем. Вони бувають солеутворюючимиі солі, що не утворюють. При цьому солеутворюючі бувають 3-х типів: основними(від слова "основа"), кислотнимиі амфотерними.
Прикладом оксидів, що не утворюють солі, можуть бути: NO (окис азоту) - є безбарвним газом, без запаху. Він утворюється під час грози у атмосфері. CO (окис вуглецю) - газ без запаху, що утворюється при згорянні вугілля. Його зазвичай називають чадним газом. Існують і інші оксиди, що не утворюють солі. Тепер розберемо докладніше кожен вид солеутворювальних оксидів.

Основні оксиди

Основні оксиди- це складні хімічні речовини, що належать до оксидів, які утворюють солі при хімічній реакції з кислотами або кислотними оксидами і не реагують з основами або основними оксидами. Наприклад, до основних належать такі:
K 2 O (окис калію), CaO (окис кальцію), FeO (окис заліза 2-валентного).

Розглянемо хімічні властивості оксидівна прикладах

1. Взаємодія з водою:
- взаємодія з водою з утворенням основи (або луги)

CaO+H 2 O→ Ca(OH) 2 (відома реакція гасіння вапна, при цьому виділяється велика кількість тепла!)

2. Взаємодія з кислотами:
- взаємодія з кислотою з утворенням солі та води (розчин солі у воді)

CaO+H 2 SO 4 → CaSO 4 + H 2 O (Кристали цієї речовини CaSO 4 відомі всім під назвою "гіпс").

3. Взаємодія із кислотними оксидами: утворення солі

CaO+CO 2 → CaCO 3 (Ця речовина відома всім - звичайна крейда!)

Кислотні оксиди

Кислотні оксиди- це складні хімічні речовини, що відносяться до оксидів, які утворюють солі при хімічній взаємодії з основами або основними оксидами та не взаємодіють із кислотними оксидами.

Прикладами кислотних оксидів можуть бути:

CO 2 (усім відомий вуглекислий газ), P 2 O 5 - оксид фосфору (утворюється при згорянні на повітрі білого фосфору), SO 3 - триокис сірки - цю речовину використовують для одержання сірчаної кислоти.

Хімічна реакція із водою

CO 2 +H 2 O→ H 2 CO 3 - це речовина - вугільна кислота - одна із слабких кислот, її додають у газовану воду для "бульбашок" газу. З підвищенням температури розчинність газу у воді зменшується, а його надлишок виходить у вигляді пухирців.

Реакція з лугами (підставами):

CO 2 +2NaOH→ Na 2 CO 3 +H 2 O- речовина, що утворилася (сіль), широко використовується в господарстві. Її назва - кальцинована сода або пральна сода, - чудовий миючий засіб для підгорілих каструль, жиру, пригару. Голими руками працювати не рекомендую!

Реакція з основними оксидами:

CO 2 +MgO→ MgCO 3 - магнію, що отримала сіль - карбонат - ще називається "гірка сіль".

Амфотерні оксиди

Амфотерні оксиди- це складні хімічні речовини, що також відносяться до оксидів, які утворюють солі при хімічній взаємодії та з кислотами (або кислотними оксидами) та підставами (або основними оксидами). Найчастіше застосування слово "амфотерний" у нашому випадку відноситься до оксидам металів.

прикладом амфотерних оксидівможуть бути:

ZnO - окис цинку (білий порошок, що часто застосовується в медицині для виготовлення масок і кремів), Al 2 O 3 - окис алюмінію (називають ще "глиноземом").

Хімічні властивості амфотерних оксидів унікальні тим, що можуть вступати в хімічні реакції, відповідні як основами і з кислотами. Наприклад:

Реакція з кислотним оксидом:

ZnO+H 2 CO 3 → ZnCO 3 + H 2 O - речовина, що утворилася - розчин солі "карбонату цинку" у воді.

Реакція з основами:

ZnO+2NaOH→ Na 2 ZnO 2 +H 2 O - отримана речовина - подвійна сіль натрію та цинку.

Одержання оксидів

Одержання оксидіввиробляють у різний спосіб. Це може відбуватися фізичним та хімічним способами. Найпростішим способом є хімічна взаємодія простих елементів із киснем. Наприклад, результатом процесу горіння або одним із продуктів цієї хімічної реакції є оксиди. Наприклад, якщо розпечене металевий прутик, але й не тільки металевий (можна взяти цинк Zn, олово Sn, свинець Pb, мідь Cu, - помістити в колбу з киснем, то відбудеться хімічна реакція окислення заліза, яка супроводжується яскравим спалахом та іскрами. Продуктом реакції буде чорний порошок оксиду заліза FeO:

2Fe+O 2 → 2FeO

Цілком аналогічні хімічні реакції з іншими металами та неметалами. Цинк згоряє в кисні з утворенням окислу цинку

2Zn+O 2 → 2ZnO

Горіння вугілля супроводжується утворенням відразу двох оксидів: чадного газу та вуглекислого газу

2C+O 2 → 2CO - утворення чадного газу.

C+O 2 → CO 2 – утворення вуглекислого газу. Цей газ утворюється якщо кисню є більш ніж достатньої кількості, тобто в будь-якому випадку спочатку протікає реакція з утворенням чадного газу, а потім чадний газ окислюється, перетворюючись на вуглекислий газ.

Одержання оксидівможна здійснити іншим способом - шляхом хімічної реакції розкладання. Наприклад, для отримання оксиду заліза або оксиду алюмінію необхідно прожарити на вогні відповідні підстави цих металів:

Fe(OH) 2 → FeO+H 2 O

Твердий оксид алюмінію – мінерал корунд Оксид заліза (ІІІ). Поверхня планети Марс має червонувато-оранжевий колір через наявність у ґрунті оксиду заліза (III). Твердий оксид алюмінію – корунд

2Al(OH) 3 → Al 2 O 3 +3H 2 O,
а також при розкладанні окремих кислот:

H 2 CO 3 → H 2 O+CO 2 - розкладання вугільної кислоти

H 2 SO 3 → H 2 O+SO 2 - розкладання сірчистої кислоти

Одержання оксидівможна здійснити із солей металів при сильному нагріванні:

CaCO 3 → CaO+CO 2 - прожарюванням крейди отримують окис кальцію (або негашене вапно) та вуглекислий газ.

2Cu(NO 3) 2 → 2CuO + 4NO 2 + O 2 - у цій реакції розкладання виходить відразу два оксиди: міді CuO (чорного кольору) і азоту NO 2 (його ще називають бурим газом через його справді бурого кольору).

Ще одним способом, яким можна здійснити отримання оксидів - це окислювально-відновлювальні реакції

Cu + 4HNO 3 (конц.) → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

S + 2H 2 SO 4 (конц.)→ 3SO 2 + 2H 2 O

Оксиди хлору

Молекула ClO 2 Молекула Cl 2 O 7 Закис азоту N 2 O Азотистий ангідрид N 2 O 3 Азотний ангідрид N 2 O 5 Бурий газ NO 2

Відомі такі оксиди хлору: Cl 2 O, ClO 2 , Cl 2 O 6 , Cl 2 O 7 . Всі вони, за винятком Cl 2 O 7 мають жовте або помаранчеве забарвлення і не стійкі, особливо ClO 2 , Cl 2 O 6 . Усе оксиди хлоруВибухонебезпечні і є дуже сильними окислювачами.

Реагуючи з водою, вони утворюють відповідні кисневмісні та хлоровмісні кислоти:

Так, Cl 2 O - кислотний оксид хлорухлорнуватистої кислоти.

Cl 2 O + H 2 O→ 2HClO - Хлорновата кислота

ClO 2 - кислотний оксид хлорухлорнуватистої і хлорної кислоти, так як при хімічній реакції з водою утворює відразу дві цих кислоти:

ClO 2 + H 2 O→ HClO 2 + HClO 3

Cl 2 O 6 - теж кислотний оксид хлорухлорнуватий та хлорної кислот:

Cl 2 O 6 + H 2 O→ HClO 3 + HClO 4

І, нарешті, Cl 2 O 7 - безбарвна рідина - кислотний оксид хлорухлорної кислоти:

Cl 2 O 7 + H 2 O→ 2HClO 4

Оксиди азоту

Азот - газ, який утворює 5 різних сполук з киснем - 5 оксидів азоту. А саме:

N 2 O - геміоксид азоту. Інша його назва відома в медицині під назвою звеселяючий газабо оксид азоту- це безбарвний солодкуватий та приємний на смак на газ.
- NO - моноксид азоту- безбарвний газ, що не має ні запаху ні смаку.
- N 2 O 3 - азотистий ангідрид- безбарвна кристалічна речовина
- NO 2 - діоксид азоту. Інша його назва - бурий газ- газ справді має буро-коричневий колір
- N 2 O 5 - азотний ангідрид- синя рідина, що кипить при температурі 3,5 0 C

З усіх цих перерахованих сполук азоту найбільший інтерес у промисловості представляють NO - моноксид азоту та NO 2 - діоксид азоту. Моноксид азоту(NO) та оксид азоту N 2 O не реагують ні з водою, ні з лугами. (N 2 O 3) при реакції з водою утворює слабку та нестійку азотисту кислоту HNO 2 , яка на повітрі поступово переходить у більш стійку хімічну речовину азотну кислоту Розглянемо деякі хімічні властивості оксидів азоту:

Реакція з водою:

2NO 2 + H 2 O→ HNO 3 + HNO 2 - утворюється відразу 2 кислоти: азотна кислота HNO 3 та азотиста кислота.

Реакція із лугом:

2NO 2 + 2NaOH→ NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O - утворюються дві солі: нітрат натрію NaNO 3 (або натрієва селітра) та нітрит натрію (сіль азотистої кислоти).

Реакція із солями:

2NO 2 + Na 2 CO 3 → NaNO 3 + NaNO 2 + CO 2 - утворюються дві солі: нітрат натрію і нітрит натрію, і виділяється вуглекислий газ.

Отримують діоксид азоту (NO 2) з моноксиду азоту (NO) за допомогою хімічної реакції сполуки з киснем:

2NO + O 2 → 2NO 2

Оксиди заліза

Залізоутворює два оксиду: FeO - оксид заліза(2-валентний) - порошок чорного кольору, який одержують відновленням оксиду заліза(3-валентного) чадним газом за наступною хімічною реакцією:

Fe 2 O 3 +CO→ 2FeO+CO 2

Цей основний оксид легко вступає в реакції з кислотами. Він має відновлювальні властивості і швидко окислюється в оксид заліза(3-валентний).

4FeO +O 2 → 2Fe 2 O 3

Оксид заліза(3-валентний) - червоно-бурий порошок (гематит), що має амфотерні властивості (може взаємодіяти і з кислотами і з лугами). Але кислотні властивості цього оксиду виражені настільки слабко, що найчастіше його використовують, як основний оксид.

Є ще так звані змішаний оксид заліза Fe 3 O 4 . Він утворюється при горінні заліза, добре проводить електричний струм і має магнітні властивості (його називають магнітним залізняком або магнетитом). Якщо залізо згоряє, то результаті реакції горіння утворюється окалина, що складається відразу з двох оксидів: оксиду заліза(III) та (II) валентні.

Оксид сірки

Сірчистий газ SO 2

Оксид сірки SO 2 - або сірчистий газвідноситься до кислотним оксидамале кислоту не утворює, хоча відмінно розчиняється у воді - 40л оксиду сірки в 1 л води (для зручності складання хімічних рівнянь такий розчин називають сірчистою кислотою).

За нормальних обставин це безбарвний газ з різким і задушливим запахом горілої сірки. При температурі -10 0 C його можна перевести в рідкий стан.

У присутності каталізатора -оксиду ванадію (V 2 O 5) оксид сіркиприєднує кисень і перетворюється на триоксид сірки

2SO 2 +O 2 → 2SO 3

Розчинений у воді сірчистий газ- оксид сірки SO 2 - дуже повільно окислюється, внаслідок чого сам розчин перетворюється на сірчану кислоту

Якщо сірчистий газпропускати через розчин лугу, наприклад, гідроксиду натрію, то утворюється сульфіт натрію (або гідросульфіт - дивлячись скільки взяти луги та сірчистого газу)

NaOH + SO 2 → NaHSO 3 - сірчистий газвзятий у надлишку

2NaOH + SO 2 → Na 2 SO 3 + H 2 O

Якщо сірчистий газ не реагує з водою, то чому його водний розчин дає кислу реакцію? Так, не реагує, але він сам окислюється у воді, приєднуючи до себе кисень. І виходить, що у воді накопичуються вільні атоми водню, які дають кислу реакцію (можете перевірити якимось індикатором!)

Оксиди.

Це складні речовини, що складаються з ДВУХ елементів, один з яких кисень. Наприклад:

CuO – оксид міді(II)

AI 2 O 3 – оксид алюмінію

SO 3 – оксид сірки (VI)

Оксиди діляться (їх класифікують) на 4 групи:

Na 2 O – Оксид натрію

СаО – Оксид кальцію

Fe 2 O 3 – оксид заліза (III)

2). Кислотні- Це оксиди неметалів. А іноді і металів, якщо ступінь окислення металу > 4. Наприклад:

СО 2 – Оксид вуглецю (IV)

Р 2 Про 5 – Оксид фосфору (V)

SO 3 – Оксид сірки (VI)

3). Амфотерні– Це оксиди, які мають властивості, як основних так і кислотних оксидів. Необхідно знати п'ять амфотерних оксидів, що найчастіше зустрічаються:

BeO-оксид берилію

ZnO - Оксид цинку

AI 2 O 3 – Оксид алюмінію

Cr 2 O 3 – Оксид хрому (III)

Fe 2 O 3 – Оксид заліза (III)

4). Несолетворні (байдужі)– Це оксиди, які не виявляють властивостей ні основних, ні кислотних оксидів. Необхідно запам'ятати три оксиди:

СО – оксид вуглецю (II) чадний газ

NO-оксид азоту (II)

N 2 O– оксид азоту (I) газ, що веселить, закис азоту

Способи одержання оксидів.

1). Горіння, тобто. взаємодія з киснем простої речовини:

4Na + O 2 = 2Na 2 O

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

2). Горіння, тобто. взаємодія з киснем складної речовини (що складається з двох елементів) при цьому утворюються два оксиди.

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

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

3). Розкладання трьохслабких кислот. Інші не розкладаються. При цьому утворюються кислотний оксид і 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). Розкладання нерозчиннихоснов. Утворюються основний оксид та вода.

Mg(OH) 2 = MgO + H 2 O

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

5). Розкладання нерозчиннихсолей. Утворюються основний оксид та кислотний оксид.

СаСО 3 = СаО + СО 2

МgSO 3 = MgO + SO 2

Хімічні властивості.

I. Основні оксиди.

луг.

Na 2 O + H 2 O = 2NaOH

CaO + H 2 O = Ca(OH) 2

СuO + H 2 O = не протікає реакція, т.к. можлива основа до складу якого входить мідь - нерозчинна

2). Взаємодія з кислотами, при цьому утворюється сіль та вода. (Основний оксид та кислоти реагують ЗАВЖДИ)

До 2 Про + 2НСI = 2KCl + H 2 O

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

3). Взаємодія з кислотними оксидами, утворюється при цьому сіль.

Li 2 O + CO 2 = Li 2 CO 3

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

4). Взаємодія з воднем, утворюється метал і вода.

CuO + H 2 = Cu + H 2 O

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

ІІ.Кислотних оксидів.

1). Взаємодія з водою, при цьому має утворитися кислота.(ТількиSiO 2 не взаємодіє з водою)

CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3

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

2). Взаємодія з розчинними основами (лугами). При цьому утворюється сіль та вода.

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

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

3). Взаємодія із основними оксидами. При цьому утворюється лише сіль.

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

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

Основні вправи.

1). Закінчити рівняння реакції. Визначити її тип.

До 2 Про + Р 2 Про 5 =

Рішення.

Щоб записати, що утворюється в результаті - необхідно визначити - які речовини вступили в реакцію - тут це оксид калію (основний) і оксид фосфору (кислотний) відповідно до властивостей - в результаті повинна вийти СІЛЬ (дивись властивість № 3) а сіль складається з атомів металів (у нашому випадку калію) та кислотного залишку до складу якого входить фосфор (тобто РО 4 -3 – фосфат) Тому

3К 2 О + Р 2 О 5 = 2К 3 РО 4

тип реакції – з'єднання (оскільки вступають у реакцію дві речовини, а утворюється – одна)

2). Здійснити перетворення (ланцюжок).

Са → СаО → Са(ОН) 2 → СаСО 3 → СаО

Рішення

Для виконання цієї вправи слід пам'ятати, що кожна стрілочка це одне рівняння (одна хімічна реакція). Пронумеруємо кожну стрілочку. Отже, необхідно записати 4 рівняння. Речовина записана ліворуч від стрілочки (вихідна речовина) вступає в реакцію, а речовина записана справа – утворюється в результаті реакції (продукт реакції). Розшифруємо першу частину запису:

Са + …..→ СаО Ми звертаємо увагу, що реакцію вступає проста речовина, а утворюється оксид. Знаючи способи отримання оксидів (№ 1) приходимо до висновку, що в цій реакції необхідно додати кисень (Про 2)

2Са + Про 2 → 2СаО

Переходимо до перетворення №2

СаО → Са(ОН) 2

СаО + ……→ Са(ОН) 2

Приходимо до висновку, що необхідно застосувати властивість основних оксидів – взаємодія з водою, т.к. тільки в цьому випадку з оксиду утворюється основа.

СаО + Н 2 О → Са(ОН) 2

Переходимо до перетворення №3

Са(ОН) 2 → СаСО 3

Сa(OH) 2 + ….. = CaCO 3 + …….

Приходимо до висновку, що тут йдеться про вуглекислий газ 2 т.к. тільки він при взаємодії зі лугами утворює сіль (дивись властивість №2 кислотних оксидів)

Сa(OH) 2 + СО 2 = CaCO 3 + Н 2 О

Переходимо до перетворення №4

СаСО 3 → СаО

СаСО 3 = ….. СаО + ……

Приходимо висновку що утворюється ще СО 2 , т.к. СаСО 3 нерозчинна сіль і саме при розкладанні таких речовин утворюються оксиди.

СаСО 3 = СаО + СО 2

3). З якими з перерахованих речовин взаємодіє СО2. Напишіть рівняння реакцій.

а). Соляна кислота Б). Гідроксид натрію). Оксид калію; г). Вода

Д). Водень Е). Оксид сірки (ІV).

Визначаємо, що 2 - це кислотний оксид. А кислотні оксиди вступають у реакції з водою, лугами та основними оксидами… Отже з наведеного списку вибираємо відповіді Б, В, Г І саме з ними записуємо рівняння реакцій:

1). СО 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O

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

Сьогодні ми розпочинаємо знайомство з найважливішими класами неорганічних сполук. Неорганічні речовини за складом поділяються, як ви знаєте, на прості і складні.


ОКСІД

КИСЛОТА

ЗАСНУВАННЯ

СІЛЬ

Е х О у

НnA

А – кислотний залишок

Ме(ВІН)b

ВІН – гідроксильна група

Me n A b

Складні неорганічні речовини поділяють на чотири класи: оксиди, кислоти, основи, солі. Ми починаємо з класу оксидів.

ОКСИДИ

Оксиди - це складні речовини, що складаються з двох хімічних елементів, один з яких кисень, з валентністю 2. Лише один хімічний елемент - фтор, з'єднуючись з киснем, утворює не оксид, а фторид кисню OF 2 .
Називаються вони просто – "оксид + назва елемента" (див. таблицю). Якщо валентність хімічного елемента є змінною, то вказується римською цифрою, укладеною в круглі дужки, після назви хімічного елемента.

Формула

Назва

Формула

Назва

оксид вуглецю (II)

Fe 2 O 3

оксид заліза (III)

оксид азоту (II)

CrO 3

оксид хрому (VI)

Al 2 O 3

оксид алюмінію

оксид цинку

N 2 O 5

оксид азоту (V)

Mn 2 O 7

оксид марганцю (VII)

Класифікація оксидів

Всі оксиди можна розділити на дві групи: солеутворюючі (основні, кислотні, амфотерні) та несолетворні або байдужі.

Оксиди металів Ме х О у

Оксиди неметалів неме х О у

Основні

Кислотні

Амфотерні

Кислотні

байдужі

I, II

Ме

V-VII

Me

ZnO,BeO,Al 2 O 3 ,

Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3

> II

ні

I, II

ні

CO, NO, N 2 O

1). Основні оксиди– це оксиди, яким відповідають основи. До основних оксидів відносяться оксиди металів 1 та 2 груп, а також металів побічних підгруп з валентністю I і II (крім ZnO - оксид цинку та BeO – оксид берилію):

2). Кислотні оксиди- Це оксиди, яким відповідають кислоти. До кислотних оксидів відносяться оксиди неметалів (крім несолетворних – байдужих), а також оксиди металів побічних підгруп з валентністю від V до VII (Наприклад, CrO 3 -оксид хрому (VI), Mn 2 O 7 - оксид марганцю (VII)):


3). Амфотерні оксиди– це оксиди, яким відповідають основи та кислоти. До них відносяться оксиди металів головних та побічних підгруп з валентністю III , іноді IV , а також цинк та берилій (Наприклад, BeO, ZnO, Al2O3, Cr2O3).

4). Несолетворні оксиди– це оксиди байдужі до кислот та основ. До них відносяться оксиди неметалів з валентністю I і II (Наприклад, N 2 O, NO, CO).

Висновок: характер властивостей оксидів насамперед залежить від валентності елемента.

Наприклад, оксиди хрому:

CrO (II- Основний);

Cr 2 O 3 (III- Амфотерний);

CrO 3 (VII- Кислотний).

Класифікація оксидів

(За розчинністю у воді)

Кислотні оксиди

Основні оксиди

Амфотерні оксиди

Розчинні у воді.

Виняток – SiO 2

(Не розчинний у воді)

У воді розчиняються тільки оксиди лужних та лужноземельних металів

(це метали

І «А» та ІІ «А» груп,

виняток Be , Mg )

Із водою не взаємодіють.

У воді не розчиняються

Виконайте завдання:

1. Випишіть окремо хімічні формули солеутворювальних кислотних та основних оксидів.

NaOH, AlCl 3 , K 2 O, H 2 SO 4 , SO 3 , P 2 O 5 , HNO 3 CaO, CO.

2. Дані речовини : CaO, NaOH, CO 2 , H 2 SO 3 , CaCl 2 , FeCl 3 , Zn(OH) 2 , N 2 O 5 , Al 2 O 3 , Ca(OH) 2 , CO 2 , N 2 O, FeO, SO 3 , Na 2 SO 4 , ZnO, CaCO 3 , Mn 2 O 7 , CuO, KOH, CO, Fe(OH) 3

Випишіть оксиди та класифікуйте їх.

Одержання оксидів

Тренажер "Взаємодія кисню із простими речовинами"

1. Горіння речовин (Окислення киснем)

а) простих речовин

Тренажер

2Mg +O 2 =2MgO

б) складних речовин

2H 2 S+3O 2 =2H 2 O+2SO 2

2.Розкладання складних речовин

(використовуйте таблицю кислот, див. додатки)

а) солей

СІЛЬt= ОСНОВНИЙ ОКСИД+КИСЛОТНИЙ ОКСИД

СаCO 3 = CaO+CO 2

б) Нерозчинних основ

Ме(ВІН)bt= Me x O y+ H 2 O

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

в) кисневмісних кислот

НnA =КИСЛОТНИЙ ОКСИД + H 2 O

H 2 SO 3 =H 2 O+SO 2

Фізичні властивості оксидів

При кімнатній температурі більшість оксидів - тверді речовини (СаО, Fe 2 O 3 та ін), деякі - рідини (Н 2 Про, Сl 2 Про 7 та ін) та гази (NO, SO 2 та ін).

Хімічні властивості оксидів

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ОСНОВНИХ ОКСИДІВ

1. Основний оксид + Кислотний оксид = Сіль (р. з'єднання)

CaO + SO 2 = CaSO 3

2. Основний оксид + Кислота = Сіль + Н 2 О (р. обміну)

3 K 2 O + 2 H 3 PO 4 = 2 K 3 PO 4 + 3 H 2 O

3. Основний оксид + вода = луг (р. з'єднання)

Na 2 O + H 2 O = 2 NaOH

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КИСЛОТНИХ ОКСИДІВ

1. Кислотний оксид + Вода = Кислота (р. з'єднання)

З O 2 + H 2 O = H 2 CO 3 , SiO 2 - не реагує

2. Кислотний оксид + Основа = Сіль + Н 2 О (р. обміну)

P 2 O 5 + 6 KOH = 2 K 3 PO 4 + 3 H 2 O

3. Основний оксид + Кислотний оксид = Сіль (р. з'єднання)

CaO + SO 2 = CaSO 3

4. Менш леткі витісняють летючі їх солей

CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ АМФОТЕРНИХ ОКСИДІВ

Взаємодіють як із кислотами, і з лугами.

ZnO + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2 O

ZnO + 2 NaOH + H 2 O = Na 2 [ Zn (OH ) 4 ] (у розчині)

ZnO + 2 NaOH = Na 2 ZnO 2 + H 2 O (при сплавленні)

Застосування оксидів

Деякі оксиди не розчиняються у воді, але багато хто вступає з водою в реакції сполуки:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

CaO + H 2 O = Ca( OH) 2

В результаті часто виходять дуже потрібні та корисні сполуки. Наприклад, H 2 SO 4 - сірчана кислота, Са(ОН) 2 - гашене вапно і т.д.

Якщо оксиди нерозчинні у воді, то люди вміло використовують і це їхня властивість. Наприклад, оксид цинку ZnO – речовина білого кольору, тому використовується для приготування білої олії (цинкові білила). Оскільки ZnO практично не розчиняється у воді, то цинковими білилами можна фарбувати будь-які поверхні, у тому числі й ті, що піддаються впливу атмосферних опадів. Нерозчинність та неотруйність дозволяють використовувати цей оксид при виготовленні косметичних кремів, пудри. Фармацевти роблять з нього в'яжучий і порошок, що підсушує, для зовнішнього застосування.

Такі ж цінні властивості має оксид титану (IV) – TiO 2 . Він також має гарний білий колір і застосовується для виготовлення титанових білил. TiO 2 не розчиняється у воді, а й у кислотах, тому покриття з цього оксиду особливо стійкі. Цей оксид додають до пластмаси для надання їй білого кольору. Він входить до складу емалей для металевого та керамічного посуду.

Оксид хрому (III) – Cr 2 O 3 – дуже міцні кристали темно-зеленого кольору, які не розчиняються у воді. Cr 2 O 3 використовують як пігмент (фарбу) при виготовленні декоративного зеленого скла та кераміки. Відома багатьом паста ГОІ (скорочення від найменування "Державний оптичний інститут") застосовується для шліфування та полірування оптики, металевих виробів у ювелірній справі.

Завдяки нерозчинності та міцності оксиду хрому (III) його використовують і в поліграфічних фарбах (наприклад, для фарбування грошових купюр). Взагалі, оксиди багатьох металів застосовуються як пігменти для найрізноманітніших фарб, хоча це далеко не єдине їх застосування.

Завдання для закріплення

1. Випишіть окремо хімічні формули солеутворювальних кислотних та основних оксидів.

NaOH, AlCl 3 , K 2 O, H 2 SO 4 , SO 3 , P 2 O 5 , HNO 3 CaO, CO.

2. Дані речовини : CaO, NaOH, CO 2 , H 2 SO 3 , CaCl 2 , FeCl 3 , Zn(OH) 2 , N 2 O 5 , Al 2 O 3 , Ca(OH) 2 , CO 2 , N 2 O, FeO, SO 3 , Na 2 SO 4 , ZnO, CaCO 3 , Mn 2 O 7 , CuO, KOH, CO, Fe(OH) 3

Виберіть із переліку: основні оксиди, кислотні оксиди, байдужі оксиди, амфотерні оксиди та дайте їм назви.

3. Закінчіть УХР, вкажіть тип реакції, назвіть продукти реакції

Na 2 O + H 2 O =

N 2 O 5 + H 2 O =

CaO + HNO 3 =

NaOH + P 2 O 5 =

K 2 O + CO 2 =

Cu(OH) 2 =? +?

4. Здійсніть перетворення за схемою:

1) K → K 2 O → KOH → K 2 SO 4

2) S→SO 2 →H 2 SO 3 →Na 2 SO 3

3) P→P 2 O 5 →H 3 PO 4 →K 3 PO 4

Якщо ви в школі не захоплювалися хімією, ви навряд чи відразу згадаєте, що таке оксиди і яка їхня роль у навколишньому середовищі. Насправді це досить поширений тип з'єднання, який найчастіше у навколишньому середовищі зустрічається у формі води, іржі, вуглекислого газу та піску. Також до оксидів відносяться мінерали – вид гірських порід, що має кристалічну будову.

Визначення

Оксиди - це хімічні сполуки, у формулі яких міститься щонайменше один атом кисню та атоми інших хімічних елементів. Оксиди металів, як правило, містять аніони кисню у ступені окислення -2. Значна частина Земної кори складається з твердих оксидів, які виникли у процесі окислення елементів киснем із повітря чи води. У процесі спалення вуглеводню утворюється два основних оксиди вуглецю: монооксид вуглецю (чадний газ, СО) та діоксид вуглецю (вуглекислий газ, CO 2).

Класифікація оксидів

Усі оксиди прийнято ділити на великі групи:

  • солеутворюючі оксиди;
  • несолетворні оксиди.

Солеутворюючі оксиди - хімічні речовини, в яких, крім кисню, містяться елементи металів і неметалів, які утворюють кислоти при контакті з водою, а з'єднуючись з основами - солі.

Солеутворюючі оксиди у свою чергу поділяються на:

  • основні оксиди, в яких при окисленні другий елемент (1, 2 і іноді 3-валентний метал) стає катіоном (Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, CuO, Ag 2 O, MgO, CaO, SrO, BaO, HgO , MnО, CrO, NiO, Fr 2 O, Cs 2 O, Rb 2 O, FeO);
  • кислотні оксиди, в яких при утворенні солі другий елемент приєднується до негативно зарядженого атома кисню (CO 2 , SO 2 , SO 3 , SiO 2 , P 2 O 5 , CrO 3 , Mn 2 O 7 , NO 2 , Cl 2 O 5 , Cl 2 O 3);
  • амфотерні оксиди, в яких другий елемент (3 і 4-валентні метали або такі винятки, як оксид цинку, оксид берилію, оксид олова та оксид свинцю) може стати як катіоном, так і приєднатися до аніону (ZnO, Cr 2 O 3 , Al 2 O 3 , SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , TiO 2 , MnO 2 , Fe 2 O 3 , BeO).

Несолетворні оксиди не виявляють ні кислотних, ні основних, ні амфотерних властивостей і, як випливає з назви, не утворюють солей (CO, NO, NO 2 (FeFe 2)O 4).

Властивості оксидів

  1. Атоми кисню в оксидах мають високу хімічну активність. Завдяки тому, що атом кисню завжди заряджений негативно, він утворює стійкі хімічні зв'язки практично з усіма елементами, що зумовлює широке розмаїття оксидів.
  2. Шляхетні метали, такі як золото та платина, цінуються через те, що вони не окислюються природним шляхом. Корозія металів утворюється в результаті гідролізу або окиснення киснем. Поєднання води та кисню лише прискорює швидкість реакції.
  3. У присутності води та кисню (або просто повітря) реакція окислення деяких елементів, наприклад, натрію, відбувається стрімко і може бути небезпечною для людини.
  4. Оксиди утворюють захисну оксидну плівку на поверхні. Як приклад можна навести алюмінієву фольгу, яка завдяки покриттю тонкої плівки оксиду алюмінію, піддається корозії значно повільніше.
  5. Оксиди більшості металів мають полімерну структуру, завдяки чому не руйнуються під дією розчинників.
  6. Оксиди розчиняються під дією кислот та основ. Оксиди, які можуть реагувати як із кислотами, так і з основами, називаються амфотерними. Метали, як правило, утворюють основні оксиди, неметали – кислотні оксиди, а амфотерні оксиди виходять із лужних металів (металоїди).
  7. Кількість оксиду металу може скоротитись під дією деяких органічних сполук. Такі окисно-відновні реакції лежать в основі багатьох важливих хімічних трансформацій, таких як детоксикація препаратів під впливом P450 ензимів та виробництво етиленоксиду, з якого потім виробляють антифриз.

Тим, хто захоплюється хімією, будуть цікаві наступні статті.



Останні матеріали розділу:

Чому на Місяці немає життя?
Чому на Місяці немає життя?

Зараз, коли людина ретельно досліджувала поверхню Місяця, вона дізналася багато цікавого про неї. Але факт, що на Місяці немає життя, людина знала задовго...

Лінкор
Лінкор "Бісмарк" - залізний канцлер морів

Вважають, що багато в чому погляди Бісмарка як дипломата склалися під час його служби в Петербурзі під впливом російського віце-канцлера.

Крутиться земля обертається як обертання землі навколо сонця і своєї осі
Крутиться земля обертається як обертання землі навколо сонця і своєї осі

Земля не стоїть на місці, а перебуває у безперервному русі. Завдяки тому, що вона обертається навколо Сонця, на планеті відбувається зміна часів.