Часть И. ОБЩАЯ ХИМИЯ

Раздел 6. ВАЖНЕЙШИЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

§ 6.1. Оксиды

Классификация веществ облегчает их изучению. Зная особенности классов соединений, можно охарактеризовать свойства отдельных их представителей. Важнейшими классами неорганических соединений являются оксиды, кислоты, основания, соли.

Оксидами называются сложные вещества, в которых входят два элемента, один из которых кислород.

Почти все химические элементы образуют окислы. И до сих пор еще не добыто оксиды трех элементов - благородных газов: гелия, неона и аргона.

Названия оксидов. Согласно международной номенклатуре¹ названия оксидов образуют из латинского корня названия элемента с большей относительной електронегативністю с окончанием-ид и русского названия элемента с меньшей относительной електронегативністю (см. табл. 2.2) в родительном падеже. Если же элемент образует несколько оксидов, то в их названиях указывается степень окисления элемента римской цифрой в скобках сразу после названия. Например, Н₂О - оксид водорода (вода), FeO - оксид железа(II), Fe₂O₃ - оксид железа(III), Г₂В₃ - оксид фосфора(III), Р₂О₅ - оксид фосфит py(V), P₄O₆ - гексаоксид тетрафосфору, Р₄О₁₀ - декаоксид тетрафосфору, Сu₂О - оксид купруму(И).

¹ Ныне за основу принято номенклатуру, разработанную Международным союзом теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) и адаптированную к традициям украинского языка. Подробнее см.: Терминологический пособие по химии/М. Ю. Корнилов, А. И. Белодед, А. А. Голуб. - К.: ІЗМН, 1996.- 256 с.

Особую группу кислородных соединений элементов составляют пероксиды. Обычно их рассматривают как соли пероксида водорода Н₂О₂, что проявляет слабые кислотные свойства. В пероксидов атомы кислорода химически связаны не только с атомами других элементов, но и между собой (образуют пероксидну группу -O-O-). Например, пероксид натрия Na₂O₂ (пероксо- - название группы-О-О-). Нужно уметь правильно определять степень окисления элементов в пероксидах. Так, в перекиси бария ВаО₂ степень окисления бария равна +2, а кислорода - -1.

По химическим свойствам оксиды делятся на три группы: основные, кислотные и амфотерные.

Основные оксиды. Основными называются такие оксиды, которым соответствуют основания. Например, Na₂O, CaO, FeO, NiO являются основными оксидами, так как им соответствуют основания NaOH, Са(OН)₂, Fe(OH)₂, Ni(OH)₂. Некоторые основные оксиды при взаимодействии с водой образуют основания. Например:

Na₂O + Н₂O = 2NaOH; СаО + Н₂O = Са (OН)₂.

Другие основные оксиды непосредственно с водой не взаимодействуют, а соответствующие им основы образуются из солей. Например:

NiSO₄ + 2NaOH = Ni (OН)₂ + Na₂SO₄.

Основные оксиды образуются только металлами.

Кислотные окислы. Кислотными оксидами называются такие оксиды, которым соответствуют кислоты. Например, СО₂, Р₂О₅, SO2, SO3 - кислотные оксиды, поскольку им соответствуют кислоты Н₂СО₃, Н₃РО₄, H₂SO₃, H₂SO₄. Большинство кислотных оксидов образуют кислоты при взаимодействии с водой, например:

СО₂ + Н₂О = Н₂СО₃; SO₃ + Н₂О = H₂SO₄.

Некоторые кислотные оксиды с водой не взаимодействуют. Однако сами они могут быть добыты из соответствующей кислоты. Например:

Н₂Sио₃ = SiO₂ + Н₂О.

Кислотные оксиды образуются неметаллами и некоторыми металлами, которые проявляют высокие степени окисления (например, оксида Гn₂О₇ соответствует манганатна кислота НМnO₄).

  Амфотерные оксиды. Амфотерными называются такие оксиды, которые в зависимости от условий проявляют основные или кислотные свойства, то есть имеют двойные свойства. К ним относятся некоторые оксиды металлов: ZnO, Аl₂О₃, Сr₂О₃ и др.

Амфотерные оксиды с водой непосредственно не соединяются, но они реагируют и с кислотами, и с основаниями. Например:

ZnO + 2НСl = ZnCl₂ + Н₂О;

ZnO + 2NaOH + H₂O = Na₂[Zn (OН)₄].

Под время сплавления Аl2О3 со щелочами или карбонатами щелочных металлов образуются метаалюмінати (безводные алюминаты):

Аl₂О₃ + 2NaOH = 2NaAlO₂ + Н₂O;

Аl₂О₃ + NaСО₃ = 2NaAlO₂ + СО₂.

Удобно рассматривать свойства окислов, пользуясь периодической системой элементов Д. И. Менделеева. Так, свойства оксидов элементов III периода Na₂O, MgO, Аl₂О₃, SiO₂, Р₂О₅, SO₃, Сl₂О₇ закономерно изменяются согласно строения их атомов (см. § 2.6) от основных (Na₂O, MgO) через амфотерные (Аl₂О₃) к кислотным (SiO₂, Р₂О₅, SO₃, Сl₂О₇). Такой переход справедливый для оксидов элементов всех периодов, кроме i И VII.

Основные, кислотные и амфотерные оксиды есть солетворними, т.е. способны образовывать соли при взаимодействии с кислотами или основами). Есть небольшая группа оксидов, которые не проявляют ни кислотных, ни основных свойств и не образуют солей. Такие оксиды называются безразличными, или індиферентними. К ним, например, относятся оксид углерода(II) СО, оксид азота(I) N₂O, оксид азота(II) NO и оксид кремния(II) SiO.

Получения оксидов. Способы добывания оксидов разнообразные. Основными являются три способа.

1. Непосредственное сочетание простой вещества с кислородом (при разных условиях). Например:

С + О₂ = СО₂; 4К + O₂ = 2К₂А.

2. Горение сложных веществ. Например:

СН₄ + 2O₂ = СO₂ + 2Н₂О.

3. Расписание во время нагрева кислородсодержащих соединений: карбонатов, нитратов, гидроксидов. Например:

СаСО₃ = СаО + СО₂;

2Cu (NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂ + O₂;

2Fe (OH)₃ = Fe₂O₃ + ЗН₂О.

Разнообразные физические свойства оксидов. Одни из них являются газуватими веществами (СО₂, SO₂, NO и т.п.), другие - жидкостями (N₂O₃, N₂O₄, Сr₂О₇ и т.д), другие - твердыми веществами (все основные и амфотерные оксиды, некоторые кислотные оксиды - Р₂О₅, SiO₂ и т.д.).

Химические свойства. Важнейшие химические свойства оксидов обусловлены их отношением к кислотам и основам.

1. Основные оксиды взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду. Например:

FeO + H₂SO₄ = FeSO₄ + Н₂О.

2. Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями, образуя соль и воду. Например:

SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + Н₂О.

3. Взаимодействие основных и кислотных оксидов приводит к образованию солей. Например:

СаО + СО₂ = СаСО₃.