Классификация оксидов

Тема: Основные классы соединений, их свойства и типичные реакции

Урок: Оксиды

1. 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, F₂O, SiO.

2. Физические свойства оксидов

Оксиды обладают физическими свойствами. Многие оксиды неметаллов при стандартных условиях газообразны CO₂, SO_2, SO₃, оксиды азота. Есть жидкие оксиды. Это, например, Mn₂O_7, Сl₂O₇. Большинство оксидов металлов – твердые (Ag₂O, HgO, NiO, Cu₂O)

Рис. 1

Оксиды бывают бесцветными (CO₂, SO₂.) или имеют окраску, например, NO₂-, бурый газ (лисий хвост). Рис. 1.

3. 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 →2 NaOH (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 – SiO_2.

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 +2 HCl → MnCl₂ + H₂O (5)

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

ZnO +2 HCl → ZnCl₂ + H₂O (6)

ZnO +2 KOH → 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 +2 KOH → K₂SO₃ + H₂O (8)

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

MnO + SO₂ → MnSO₃ (9)

3CaO + P₂O₅ → Ca₃(PO₄)₂ (10)

4. 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

H₂SiO₃ SiO₂ + H₂O

(CuOH)₂CO₃ 2CuO + CO₂+ H₂O

2Cu(NO₃)₂ CuO + 4 NO₂+ H₂O

5. 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. 2. Массовая доля кварца и его разновидностей в земной коре составляет 60%.

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

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.

Рис. 2