Оксид

Оксид - бинарное соединение, в состав которой входит Кислород.

Кроме нормальных оксидов кислород может образовывать и другие бинарные соединения: сложные оксиды, двойные оксиды, высший оксид пероксиды и т.д..

Нормальными оксидами называются бинарные соединения элементов с кислородом, в молекулах которых все атомы кислорода обеими валентными связями напрямую соединены с атомами другого элемента, а атомы элемента, в свою очередь, всеми своими валентными связями напрямую соединены с атомами кислорода.

Высший оксид-это оксид, в котором элемент проявляет высшую степень окисления. Высшая степень окисления часто равна номеру группы или числу электронов на внешнем энергетическом уровне

Нормальные оксиды достаточно распространены. они образуют почти все химические элементы, кроме инертных элементов. Формулы нормальных оксидов всех элементов можно свести к следующим восьми общих формул: R ₂ О, RO, R ₂ О _3, RO _2, R ₂ О _5, RO _3, R ₂ О ₇ и RO _4, где R - соответствующий элемент ( металл или неметалл).

1. Состав и названия

Если химический элемент проявляет постоянную валентность и с кислородом образует только один оксид, то его называют просто оксидом этого элемента. Например, K ₂ O - оксид калия, CaO - оксид кальция, Аl ₂ О ₃ - оксид алюминия и т. д.

Если же элемент проявляет переменную валентность и образует по несколько оксидов, то в их названиях к слову оксид добавляются префиксы из греческих числительных, которые показывают количество атомов кислорода, приходящихся на один атом данного элемента. Например, Cu ₂ O - гемиоксид (пивоксид) меди, а CuO - монооксид (однооксид) меди. Железо чаще всего бывает положительно двух-и трехвалентным и с кислородом образует: FeO - монооксид железа и Fe ₂ O ₃ - сесквиоксид (пивтораоксид) железа. Сера с кислородом образует SO ₂ - диоксид (двуокись) серы и SO ₃ - триоксид серы.

Азот образует несколько оксидов, в том числе N ₂ O - оксид азота (I) известен как веселя газ, NO - монооксид азота, N ₂ O ₃ - сесквиоксид азота, NO ₂ - диоксид азота и N ₂ O ₅ - гемипентаоксид (пивпьятиоксид) азота.

Хлор среди других оксидов образует Cl ₂ O ₇ - гемигептаоксид хлора, а осмий - OsO ₄ тетраоксид осмия. Более четырех атомов кислорода, приходящихся на один атом элемента, в нормальных оксидов не бывает.

Также, оксиды с переменной валентностью элементов могут записываться с добавлением валентности элемента. Например, CO ₂ - оксид углерода (IV) или Карбон (IV) оксид.

Кроме того, некоторые оксиды имеют еще и особые названия. Например, диоксид углерода CO ₂ - называют углекислым газом, диоксид серы, SO ₂ - сернистый газом, монооксид углерода СО - угарным газом и т.п.. Большинство оксидов неметаллов называют ангидридами соответствующих кислот. Например, триоксид серы SO ₃ называют сульфатным ангидридом (ангидридом серной кислоты Н ₂ SO _4), гемипентоксид фосфора P ₂ O ₅ - фосфатным ангидридом (ангидридом фосфорной кислоты Н ₃ РО ₄₎ и т. д.

Формулы высших солетвирних оксидов и летучих водородных соединений химического элементов зависимости от номера группы [1]
Соединение	I	II	II и	IV	V	VI	VII	VIII
Высший солетвирний оксид
Летучая водородная соединение элементов главной подгруппы	-	-	-					-

2. Свойства

Оксиды металлов представляют собой кристаллические вещества. Оксиды неметаллов - это, наоборот, преимущественно летучие вещества и газы.

3. Основные оксиды

Основные оксиды - это оксиды, которым соответствуют основы. Основными оксидами являются, например, Na ₂ O, CaO, MgO, K ₂ O. Некоторые оксиды легко взаимодействуют с водой с образованием соответствующих оснований:

CaO + H ₂ O → Ca (OH) ₂

K ₂ O + H ₂ O → 2KOH.

Оксиды Fe ₂ O _3, CuO, Ag ₂ O с водой не взаимодействуют, однако они нейтрализуют кислоты и поэтому считаются основными.

Fe ₂ O ₃ + 6HCl → 2FeCl ₃ + 3H ₂ O

CuO + H ₂ SO ₄ → CuSO ₄ + H ₂ O

Характерной химической свойством основных оксидов является их взаимодействие с кислотами, при этом, как правило, образуются соль и вода

FeO + 2HCl → FeCl ₂ + H ₂ O

При взаимодействии с кислотными и амфотерными оксидами образуют соли, а между собой не взаимодействуют. Например:

СаО + СО ₂ = СаСО ₃

Na ₂ O + ZnO = Na ₂ ZnO ₂

Основные оксиды образуются только металлами с низкой валентностью (не выше 3 +). Большинство основных оксидов с водой непосредственно не взаимодействуют, за исключением оксидов щелочных и щелочно-земельных металлов, которые реагируют с водой. Всем основным оксидам соответствуют основания, то есть гидроксиды, которые проявляют свойства оснований.

4. Кислотные оксиды

Кислотных оксидов относят такие оксиды, которые взаимодействуют с основными и амфотерными оксидами, а также с их гидроксидами с образованием солей. Например:

P _{2 O 5} + 3СаО → Са ₃ (РО _{4) 2}

SO ₃ + ZnO → ZnSO ₄

CO ₂ + 2NaOH → Na ₂ СО ₃ + Н ₂ О

Кислотные оксиды называют обычно ангидридами (обезвоженной кислотами), указывая тем самым, что их можно получить из кислот, отнимая от них элементы воды. Кислотные оксиды образуются неметаллами и некоторыми металлами, которые проявляют переменную валентность. Валентность металлов в кислотных оксидах бывает, от 4 + до 7 +. Например CrO ₃ - хроматное ангидрид (валентность хрома 6 +), Mn ₂ O ₇ - ангидрид марганца (валентность марганца 7 +) и т. д.

Некоторые кислотные оксиды взаимодействуют с водой, образуя соответствующие гидроксиды, т.е. кислоты. Есть кислотные оксиды, которые не взаимодействуют с водой. Например, SiO ₂ практически не растворим в воде, однако он нейтрализует основы, поэтому есть кислотным оксидом

2NaOH + SiO ₂ → ^{сплавления} Na ₂ SiO ₃ + H ₂ O

Гидроксиды, т.е. кислоты, тех кислотных оксидов, непосредственно с водой не взаимодействуют, получают посредственным путем.

5. Амфотерные оксиды

Амфотерными называют такие оксиды, которые взаимодействуют как с кислотами, так и с основами, образуя соль и воду. При взаимодействии с кислотами они ведут себя как основные оксиды, а при взаимодействии с основаниями - как кислотные.

ZnO + H ₂ SO ₄ → ZnSO ₄ + H ₂ О

ZnO + 2NaOH → Na ₂ ZnO ₂ + H ₂ О

С водой амфотерные оксиды не взаимодействуют. Амфотерные оксиды образуются только металлами с валентностью от 2 + до 4 +. К амфотерных оксидов относятся ZnO, SnO, PbO, Al _{2 O 3,} SnO _2, PbO ₂ и др..

Итак, неметаллы образуют только кислотные оксиды, а металлы могут образовывать основные, амфотерные и кислотные. Причем для металлов с переменной валентностью существует такая зависимость: при низком валентном состоянии металла (не выше 3 +) он образует основной оксид, при высоком валентном состоянии (от 4 + до 7 +) он образует кислотный оксид, а при промежуточном (обычно от 2 + до 4 +) он образует амфотерный оксид. Основные, кислотные и амфотерные оксиды называют еще солетвирнимы, потому что они при взаимодействии с кислотами или основаниями образуют соли.

6. Индифферентные (несолетвирни) оксиды

Индифферентными называют такие оксиды, которые не взаимодействуют ни с кислотами, ни с основами и солей не образуют. Поэтому их называют еще несолетвирнимы оксидами. Индифферентных оксидов немного. К ним относятся монооксид углерода - CO, гемиоксид азота - N ₂ O, монооксид азота - NO и некоторые другие.

7. Получение

Оксиды можно получать различными способами.

• Непосредственным сообщением элементов с кислородом:

4Р + 5О ₂ = 2Р ₂ О ₅

• Окислением различных соединений кислородом:

СН ₄ + 2О ₂ = СО ₂ + 2Н ₂ О

2Н ₂ S + 3О ₂ = 2SO ₂ + 2Н ₂ О

• Расписанию гидроксидов при нагревании:

Ca (OH) ₂ = СаО + Н ₂ О

2Fe (OH) ₃ = Fe ₂ О ₃ + 3Н ₂ О

• Расписанию солей кислородных кислот при нагревании:

CaCO ₃ = CaO + CO ₂

Cu ₂ (OH) ₂ СО ₃ = CuO + СО ₂ + Н ₂ О

См.. также

• Оксиды природные

Источники

• Ф. А. Деркач "Химия" Л. 1968

Примечания