02. Оксиды

Классификация оксидов

Оксиды – это соединения, состоящие из двух элементов, одним их которых является кислород в степени окисления -2. Например, оксид кальция: Са⁺²О⁻². Не стоит путать оксиды и пероксиды. В состав пероксида входит кислород в степени окисления -1. Например, Н⁺¹₂О⁻¹₂, атомы кислорода связаны друг с другом.

Классификация оксидов

По строению оксиды могут быть ионными или ковалентными соединениями. К ионным соединениям относятся оксиды щелочных и щелочноземельных металлов. Остальные оксиды – это оксиды с ковалентной полярной связью. Такие оксиды в твердом состоянии могут иметь либо атомную (SiO₂), либо ионную кристаллическую решетку (твердые СО₂ или SO₂).

По кислотно-основным свойствам оксиды делятся на:

Кислотным оксидам соответствуют кислоты. Основным оксидам соответствуют основания. Амфотерным – амфотерные соединения. Несолеобразующими называются те оксиды, которым не соответствуют ни кислота, ни основание.

• Основные оксиды

К основным оксидам относятся оксиды металлов главной подгруппы первой и второй групп и оксиды некоторых переходных металлов в низших степенях окисления (Ag₂O, HgO, NiO, Cu₂O).

• Кислотные оксиды

Кислотные оксиды – это оксиды неметаллов (CO₂, SO₂, SiO₂, SO₃, P₂O₅) и некоторых переходных металлов в высоких степенях окисления (CrO₃, Mn₂O₇, V₂O₅).

• Амфотерные оксиды

К амфотерным оксидам относятся оксиды некоторых металлов в степени окисления +2, +3, +4.

Это: BeO, ZnO, Cr₂O₃, Al₂O₃, SnO, TiO₂, MnO₂ .

• Несолеобразующие оксиды

Несолеобразующие оксиды представлены в основном такими: CO, NO, N₂O, H₂O, SiO.

Оксиды в природе

Оксиды – это довольно распространённый тип соединений. Примером такого соединения является вода, которая очень важна для жизни всех живых организмов, а также кварц и огромное количество его разновидностей (рис. 1-2). Массовая доля кварца и его разновидностей в земной коре составляет 60 %.

К оксидам относится углекислый газ, ржавчина и очень многие известные минералы.

Физические свойства оксидов

Оксиды обладают  физическими свойствами. Многие оксиды неметаллов при стандартных условиях газообразны CO₂, SO₂, SO₃, оксиды азота. Есть жидкие оксиды. Это, например, Mn₂O₇, Сl₂O₇. Большинство оксидов металлов – твердые (Ag₂O, HgO, NiO, Cu₂O).

Оксиды бывают бесцветными (CO₂, SO₂) или имеют окраску, например, NO₂-, бурый газ (лисий хвост).

Химические свойства оксидов

1. Отношение к воде:

С водой реагируют оксиды щелочных и щелочноземельных металлов (Li₂O, Na₂O, K₂O, Pb₂O, Cs₂O, CaO, SrO, BaO, RaO).

Na₂O + H₂O → 2NaOH         (1)

CaO + H₂O → Ca(OH)₂            (2)

Оксиды, которым соответствуют нерастворимые основания, с водой не реагируют.

Кислотные оксиды реагируют с водой с образованием кислот. Исключение – SiO₂.

N₂O₅ + H₂O → 2HNO₃        (3)

SO₃ + H₂O → H₂SO₄             (4)

Амфотерные и несолеобразующие оксиды с водой не взаимодействуют.

2. Важным химическим свойством оксидов являются реакции, приводящие к образованию солей.

В реакциях солеобразования участвуют вещества, обладающие противоположными кислотно-основными свойствами.

Основные оксиды взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды.

MnO + 2HCl → MnCl₂ + H₂O          (5)

Амфотерные оксиды реагируют как с кислотами с образованием соли и воды, так и со щелочами.

ZnO + 2HCl → ZnCl₂ + H₂O            (6)

ZnO + 2KOH → K₂ZnO₂ + H₂O       (7)

Такая реакция (7) может протекать как в растворе, так и при сплавлении. При этом образуются различные продукты, в которых металл, образующий оксид, находится в ионной форме.

Кислотные оксиды реагируют с основаниями, с образованием соли и воды.

 SO₂ + 2KOH → K₂SO₃ + H₂O        (8)

Основные и кислотные оксиды способны взаимодействовать между собой с образованием солей.

MnO + SO₂ → MnSO₃                     (9)

3CaO + P₂O₅ → Ca₃(PO₄)₂            (10)

Получение оксидов

1. При горении простых веществ. Не реагируют благородные газы, галогены, золото и платина.

Li + O₂ → Li₂O            (11)

4P + 5O₂ → 2P₂O₅     (12)

2. При горении сложных веществ.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O         (13)

2H₂S + 3O₂ → 2SO₂ + 2H₂O      (14)

3. Термическое разложение некоторых сложных веществ.

Mg(OH)MgO + H₂O

H₂SiO₃SiO₂ + H₂O

(CuOH)₂CO₃2CuO + CO₂ + H₂O

2Cu(NO₃)₂2CuO + 4NO₂ + O₂

Диоксид циркония

Диоксид циркония – чрезвычайно стабильное соединение, поэтому его образование очень выгодно и приводит к выделению большого количества энергии. Из-за этого, если удается поджечь цирконий, его практически невозможно затушить, потому что он отбирает кислород даже у углекислого газа и песка. Затушить горящий цирконий можно только инертными газами.                                                            

Подведение итога урока

В ходе урока были изучены такие неорганические соединения, как оксиды. Вы узнали о классификации оксидов, их химических свойствах и методах получения.

Список литературы

1. Рудзитис Г. Е. Химия. Основы общей химии. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – 14-е изд. – М.: Просвещение, 2012.

2. Попель П. П. Химия: 8 кл.: учебник для общеобразовательных учебных заведений / П. П. Попель, Л. С.Кривля. – К.: ИЦ «Академия», 2008. – 240 с.: ил.

3. Габриелян О. С. Химия. 11 класс. Базовый уровень. 2-е изд., стер. – М.: Дрофа, 2007. – 220 с.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «hemi.nsu.ru» (Источник)

2. Интернет-портал «chemport.ru» (Источник)

Домашнее задание

1. №№ 5 а, б (с. 192) Габриелян О. С. Химия. 11 класс. Базовый уровень. 2-е изд., стер. – М.: Дрофа, 2007. – 220 с.

2. Приведите примеры оксидов, которые имеют окраску.

3. К какому классу соединений относится магнитный железняк?