10.1. Оксиды

Оксиды - соединения элемента с кислородом, имеющим степень окисления 2. Общая формула оксидов Э_mO_n, где m - число атомов элемента, а n - число атомов кислорода.

Оксиды, не образующие кислот, оснований и солей при обычных условиях, называются несолеобразующими. К ним относят такие соединения, как N₂O, NO, CO. Однако, последний при нагревании с твердым NaOH образует соль муравьиной кислоты (НСOONa), что позволяет считать этот оксид солеобразующим.

Солеобразующие оксиды подразделяются на кислотные, основные и амфотерные (обладающие двойственными свойствами). Неметаллы образуют только кислотные оксиды. Металлы - все основные и амфотерные, а также некоторые кислотные оксиды.

При комнатной температуре большинство оксидов - твердые вещества (CuO, Fe₂O₃ и др.), некоторые - жидкости (H₂O, Cl₂O₇ и др.) и газы (NO, SO₂ и др.). Химическая связь в оксидах - ионная, либо ковалентная.

Оксиды имеют определенное медико-биологическое значение. При лечении кожных заболеваний используют мазь на основе ZnO, в офтальмологии - мази на основе HgO. При повышенной кислотности желудочного сока готовят лекарственные препараты с использованием MgO. Вода, насыщенная углекислым газом, применяется для лечебных ванн. Анестезирующим действием обладает N₂O (“веселящий газ”), входящий в состав газовой смеси для наркоза.

Номенклатура оксидов

Если элемент, образующий оксид, имеет единственную валентность, то ее в названии оксида можно не указывать: Na₂O - оксид натрия. Если же элемент образует несколько оксидов, то это необходимо: Mn₂O₇ - оксид марганца(VII). По систематической номенклатуре, требующей полного отражения состава соединения, оксиды называют так: CrO - хром оксид, Cr₂O₃ - дихром триоксид.

Химические свойства оксидов

Кислотным оксидам соответствуют кислоты, которые могут быть получены из оксидов прямо или косвенно. Большинство оксидов взаимодействует с водой (кроме SiO₂, Bi₂O₅ и др.) с образованием кислот:

SO₃ + H₂O  H₂SO₄ ; N₂O₅ + H₂O  2HNO₃

Все кислотные оксиды реагируют с основными и амфотерными оксидами, с основаниями, образуя соли.

CO₂ + CaO  CaCO₃ ; SO₂ + 2NaOH  Na₂SO₃ + H₂O

Основным оксидам соответствуют основания. Например:

Na₂O  NaOH ; CuO  Cu(OH)₂

Cреди основных оксидов с водой взаимодействуют только оксиды щелочных и щелочноземельных металлов:

К₂O + H₂O  2KOH ; BaO + H₂O  Ba(OH)₂

Все основные оксиды при реакции с кислотными оксидами или кислотами образуют соли:

MgO + 2Hcl  MgCl₂ + H₂O

Амфотерным оксидам соответствуют амфотерные гидроксиды.

ZnO  Zn(OH)₂  H₂ZnO₂

Al₂O₃  Al(OH)₃  H₃AlO₃  HAlO₂ + H₂O

Амфотерные оксиды в воде не растворяются. Они образуют соли:

1) при взаимодействии с сильными кислотами (как основные оксиды):

Al₂O₃ + 6HNO₃  2Al(NO₃)₃ + 3H₂O

2) при реакции со щелочами (как кислотные оксиды):

Al₂O₃ + 2NaOH  2NaAlO₂ + H₂O (в расплаве)

Al₂O₃ + 6NaOH + 3H₂O  2Na₃[Al(OH)₆] (в растворе)

3) при нагревании с кислотными или основными оксидами:

ZnO + SO₃ ZnSO₄ ; Na₂O + ZnO Na₂ZnO₂

Получение оксидов

1) Взаимодействие простых веществ с кислородом:

S + O₂  SO₂ ; 2Cu + O₂  2CuO

2) Разложение сложных веществ:

a) дегидратация кислородсодержащих кислот:

Н₂CO₃ D CO₂ + H₂O

Н₂SiO₃  SiO₂ + H₂O

б) дегидратация нерастворимых оснований при нагревании:

Cu(OH)₂ CuO + H₂O

в) термическое разложение некоторых солей:

CaCO₃ CaO + CO₂

2Cu(NO₃)₂ 2CuO + 4NO₂ + O₂

3) Горение органических соединений:

CH₄ + 2O₂  CO₂ + 2H₂O

4) взаимодействие H₂SO₄ (конц.) и HNO₃ c металлами:

Cu + 2H₂SO₄ (конц.)  CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

3Ag + 4HNO₃ (разб.)  3AgNO₃ + NO + 2H₂O