Современная энциклопедия
Оксиды - ОКСИДЫ, соединения химических элементов (кроме фтора) с кислородом. При взаимодействии с водой образуют основания (основные оксиды) или кислоты (кислые оксиды), многие оксиды амфотерны. Большинство оксидов при обычных условиях твёрдые вещества,… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Оксид (окисел, окись) бинарное соединение химического элемента с кислородом в степени окисления −2, в котором сам кислород связан только с менее электроотрицательным элементом. Химический элемент кислород по электроотрицательности второй… … Википедия
Оксиды металлов - это соединения металлов с кислородом. Многие из них могут соединяться с одной или несколькими молекулами воды с образованием гидроксидов. Большинство оксидов являются основными, так как их гидроксиды ведут себя как основания. Однако некоторые… … Официальная терминология
оксиды - Соединение химического элемента с кислородом. По химическим свойствам все оксиды делятся на солеобразующие (наприме, Na2О, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, SO3, Cl2O7) и несолеобразующие (например, СО, N2O, NO, H2O). Солеобразующие оксиды подразделяют на… … Справочник технического переводчика
ОКСИДЫ - хим. соединения элементов с кислородом (устаревшее название окислы); один из важнейших классов хим. веществ. О. образуются чаще всего при непосредственном окислении простых и сложных веществ. Напр. при окислении углеводородов образуются О.… … Большая политехническая энциклопедия
Основные факты
Основные факты - Нефть - это горючая жидкость, представляющая собой сложную смесь из углеводородов. Различные типы нефти существенно различаются по химическим и физическим свойствам: в природе она представлена и в виде черного битумного асфальта, и в форме… … Нефтегазовая микроэнциклопедия
Основные факты - Нефть - это горючая жидкость, представляющая собой сложную смесь из углеводородов. Различные типы нефти существенно различаются по химическим и физическим свойствам: в природе она представлена и в виде черного битумного асфальта, и в форме… … Нефтегазовая микроэнциклопедия
Оксиды - соединение химического элемента с кислородом. По химическим свойствам все оксиды делятся на солеобразующие (например, Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, SO3, Cl2O7) и несолеобразующие (например, СО, N2O, NO, H2O). Солеобразующие оксиды… … Энциклопедический словарь по металлургии
Книги
- , Гусев Александр Иванович. Нестехиометрия, обусловленная наличием структурных вакансий, широко распространена в твердофазных соединениях и создает предпосылки для неупорядоченного или упорядоченного распределения…
- Нестехиометрия, беспорядок, ближний и дальний порядок в твердом теле , Гусев А.И.. Нестехиометрия, обусловленная наличием структурных вакансий, широко распространена в твердофазных соединениях и создает предпосылки для неупорядоченного или упорядоченного распределения…
Несолеобразующие (безразличные, индифферентные) оксиды СО, SiO, N 2 0, NO.
Солеобразующие оксиды:
Основные. Оксиды, гидраты которых являются основания ми. Оксиды металлов со степенями окисления +1 и +2 (реже +3). Примеры: Na 2 O - оксид натрия, СаО - оксид кальция, CuO - оксид меди (II), СоО - оксид кобальта (II), Bi 2 O 3 - оксид висмута (III), Mn 2 O 3 - оксид марганца (III).
Амфотерные. Оксиды, гидраты которых являются амфотерными гидроксидами. Оксиды металлов со степенями окисления +3 и +4 (реже +2). Примеры: Аl 2 O 3 - оксид алюминия, Cr 2 O 3 - оксид хрома (III), SnO 2 - оксид олова (IV), МnO 2 - оксид марганца (IV), ZnO - оксид цинка, ВеО - оксид бериллия.
Кислотные. Оксиды, гидраты которых являются кислородсодержащими кислотами. Оксиды неметаллов. Примеры: Р 2 О 3 - оксид фосфора (III), СO 2 - оксид углерода (IV), N 2 O 5 - оксид азота (V), SO 3 - оксид серы (VI), Cl 2 O 7 - оксид хлора (VII). Оксиды металлов со степенями окисления +5, +6 и +7. Примеры: Sb 2 O 5 - оксид сурьмы (V). СrОз - оксид хрома (VI), МnОз - оксид марганца (VI), Мn 2 O 7 - оксид марганца (VII).
Изменение характера оксидов при увеличении степени окисления металла
Физические свойства
Оксиды бывают твердые, жидкие и газообразные, различного цвета. Например: оксид меди (II) CuO черного цвета, оксид кальция СаО белого цвета - твердые вещества. Оксид серы (VI) SO 3 - бесцветная летучая жидкость, а оксид углерода (IV) СО 2 - бесцветный газ при обычных условиях.
Агрегатное состояние
CaO, СuО, Li 2 O и др. основные оксиды; ZnO, Аl 2 O 3 , Сr 2 O 3 и др. амфотерные оксиды; SiO 2 , Р 2 O 5 , СrO 3 и др. кислотные оксиды.
SO 3 , Cl 2 O 7 , Мn 2 O 7 и др..
Газообразные:
CO 2 , SO 2 , N 2 O, NO, NO 2 и др..
Растворимость в воде
Растворимые:
а) основные оксиды щелочных и щелочноземельных металлов;
б) практически все кислотные оксиды (исключение: SiO 2).
Нерастворимые:
а) все остальные основные оксиды;
б) все амфотерные оксиды
Химические свойства
1. Кислотно-основные свойства
Общими свойствами основных, кислотных и амфотерных оксидов являются кислотно-основные взаимодействия, которые иллюстрируются следующей схемой:
(только для оксидов щелочных и щелочно-земельных металлов) (кроме SiO 2).
Амфотерные оксиды, обладая свойствами и основных и кислотных оксидов, взаимодействуют с сильными кислотами и щелочами:
2. Окислительно - восстановительные свойства
Если элемент имеет переменную степень окисления (с. о.), то его оксиды с низкими с. о. могут проявлять восстановительные свойства, а оксиды с высокими с. о. - окислительные.
Примеры реакций, в которых оксиды выступают в роли восстановителей:
Окисление оксидов с низкими с. о. до оксидов с высокими с. о. элементов.
2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2
2S +4 O 2 + O 2 = 2S +6 O 3
2N +2 O + O 2 = 2N +4 O 2
Оксид углерода (II) восстанавливает металлы из их оксидов и водород из воды.
C +2 O + FeO = Fe + 2C +4 O 2
C +2 O + H 2 O = H 2 + 2C +4 O 2
Примеры реакций, в которых оксиды выступают в роли окислителей:
Восстановление оксидов с высокими с о. элементов до оксидов с низкими с. о. или до простых веществ.
C +4 O 2 + C = 2C +2 O
2S +6 O 3 + H 2 S = 4S +4 O 2 + H 2 O
C +4 O 2 + Mg = C 0 + 2MgO
Cr +3 2 O 3 + 2Al = 2Cr 0 + 2Al 2 O 3
Cu +2 O + H 2 = Cu 0 + H 2 O
Использование оксидов малоактивных металлов дпя окисления органических веществ.
Некоторые оксиды, в которых элемент имеет промежуточную с. о., способны к диспропорционированию;
например:
2NO 2 + 2NaOH = NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O
Способы получения
1. Взаимодействие простых веществ - металлов и неметаллов - с кислородом:
4Li + O 2 = 2Li 2 O;
2Cu + O 2 = 2CuO;
4P + 5O 2 = 2P 2 O 5
2. Дегидратация нерастворимых оснований, амфотерных гидроксидов и некоторых кислот:
Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O
2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O
H 2 SO 3 = SO 2 + H 2 O
H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O
3. Разложение некоторых солей:
2Cu(NO 3) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2
CaCO 3 = CaO + CO 2
(CuOH) 2 CO 3 = 2CuO + CO 2 + H 2 O
4. Окисление сложных веществ кислородом:
CH 4 + 2O 2 = CO 2 + H 2 O
4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2
4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O
5.Восстановление кислот-окислителей металлами и неметаллами:
Cu + H 2 SO 4 (конц) = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
10HNO 3 (конц) + 4Ca = 4Ca(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O
2HNO 3 (разб) + S = H 2 SO 4 + 2NO
6. Взаимопревращения оксидов в ходе окислительно-восстановительных реакций (см. окислительно-восстановительные свойства оксидов).
Амфотерные оксиды (имеющие двойственные свойства) - это в большинстве случаев оксиды металлов, которые обладают небольшой электроотрицательностью. В зависимости от внешних условий проявляют либо кислотные, либо оксидные свойства. Образуются эти оксиды которые обычно проявляют следующие степени окисления: ll, lll, lV.
Примеры амфотерных оксидов: цинка оксид (ZnO), хрома оксид lll (Cr2O3), алюминия оксид (Al2O3), олова оксид ll (SnO), олова оксид lV (SnO2), свинца оксид ll (PbO), свинца оксид lV (PbO2), титана оксид lV (TiO2), марганца оксид lV (MnO2), железа оксид lll (Fe2O3), бериллия оксид (BeO).
Реакции, характерные для амфотерных оксидов:
1. Эти оксиды могут реагировать с сильными кислотами. При этом образуются соли этих же кислот. Реакции такого типа являются проявлением свойств основного типа. Например: ZnO (оксид цинка) + H2SO4 (соляная кислота) → ZnSO4 + H2O (вода).
2. При взаимодействии с сильными щелочами амфотерные оксиды и гидроксиды проявляют При этом двойственность свойств (то есть амфотерность) проявляется в образовании двух солей.
В расплаве при реакции с щелочью образуется соль средняя обычная, например:
ZnO (оксид цинка) + 2NaOH (гидроксид натрия) → Na2ZnO2 (обычная средняя соль) + H2O (вода).
Al2О3 (оксид алюминия) + 2NaOH (гидроксид натрия) = 2NaAlO2 + H2O (вода).
2Al(OH)3 (алюминия гидроксид) + 3SO3 (оксид серы) = Al2(SO4)3 (алюминия сульфат) + 3H2O (вода).
В растворе амфотерные оксиды при реакции с щелочью образуют комплексную соль, например: Al2O3 (алюминия оксид) + 2NaOH (гидроксид натрия)+ 3H2O (вода) + 2Na(Al(OH)4) (комплексная соль тетрагидроксоалюминат натрия).
3. Каждый металл любого амфотерного оксида имеет свое координационное число. Например: для цинка (Zn) - 4, для алюминия (Al) - 4 или 6, для хрома (Cr) - 4 (редко) или 6.
4. Амфотерный оксид не реагирует с водой и не растворяется в ней.
Какие реакции доказывают амфотерность металла?
Условно говоря, амфотерный элемент может проявлять свойства как металлов, так и неметаллов. Подобная характерная особенность присутствует у элементов А-групп: Be (бериллий), Ga (галлий), Ge (германий), Sn (олово), Pb, Sb (сурьма), Bi (висмут) и некоторые другие, а также многие элементы Б-групп - это Cr (хром), Mn (марганец), Fe (железо), Zn (цинк), Cd (кадмий) и другие.
Докажем следующими химическими реакциями амфотерность химического элемента цинка (Zn):
1. Zn(OH)2 + N2O5 (пентаоксид диазота) = Zn(NO3)2 (нитрат цинка) + H2O (вода).
ZnO (оксид цинка) + 2HNO3 = Zn(NO3)2 (нитрат цинка) + H2O (вода).
б) Zn(OH)2 (цинка гидроксид) + Na2O (натрия оксид) = Na2ZnO2 (диоксоцинкат натрия)+ H2O (вода).
ZnO (оксид цинка) + 2NaOH (гидроксид натрия) = Na2ZnO2 (диоксоцинкат натрия) + H2O (вода).
В том случае, если элемент с двойственными свойствами в соединении имеет следующие степени окисления, его двойственные (амфотерные) свойства наиболее заметно проявляются в промежуточной стадии окисления.
Как пример можно привести хром (Cr). Этот элемент имеет следующие степени окисления: 3+, 2+, 6+. В случае +3 основные и кислотные свойства выражаются приблизительно в одинаковой степени, в то время как у Cr +2 преобладают основные свойства, а у Cr +6 - кислотные. Вот реакции, доказывающие данное утверждение:
Cr+2 → CrO (оксид хрома +2), Cr(OH)2 → CrSO4;
Cr+3 → Cr2O3 (оксид хрома +3), Cr(OH)3 (хрома гидроксид) → KCrO2 или же хрома сульфат Cr2(SO4)3;
Cr+6 → CrO3 (оксид хрома +6), H2CrO4 → K2CrO4.
В большинстве случаев амфотерные оксиды химических элементов со степенью окисления +3 существуют в мета-форме. Как пример, можно привести: метагидроксид алюминия (хим. формула AlO(OH) и метагидроксид железа (хим. формула FeO(OH)).
Как получают амфотерные оксиды?
1. Наиболее удобный метод их получения заключается в осаждении из водного раствора с использованием гидрата аммиака, то есть слабого основания. Например:
Al(NO3)3 (нитрат алюминия) + 3(H2OxNH3) (водный гидрата) = Al(OH)3 (амфотерный оксид) + 3NH4NO3 (реакция выполняется при двадцати градусах тепла).
Al(NO3)3 (нитрат алюминия) + 3(H2OxNH3) (водный раствор гидрата аммиака) = AlO(OH) (амфотерный оксид) + 3NH4NO3 + H2O (реакция осуществляется при 80 °C)
При этом в обменной реакции этого типа в случае избытка щелочей не будет осаждаться. Это происходит по причине того, что алюминий переходит в анион из-за своих двойственных свойств: Al(OH)3 (алюминия гидроксид) + OH− (избыток щелочей) = − (анион гидроксида алюминия).
Примеры реакций данного типа:
Al(NO3)3 (нитрат алюминия) + 4NaOH(избыток гидроксида натрия) = 3NaNO3 + Na(Al(OH)4).
ZnSO4 (сульфат цинка) + 4NaOH(избыток гидроксида натрия) = Na2SO4 + Na2(Zn(OH)4).
Соли, которые при этом образуются, относятся к Они включают в себя следующие анионы комплексные: (Al(OH)4)− и еще (Zn(OH)4)2−. Вот так называются эти соли: Na(Al(OH)4) - натрия тетрагидроксоалюминат, Na2(Zn(OH)4) - натрия тетрагидроксоцинкат. Продукты взаимодействия алюминиевых или цинковых оксидов с щелочью твердой называются по-другому: NaAlO2 - натрия диоксоалюминат и Na2ZnO2 - натрия диоксоцинкат.
Роль химии в научно-техническом прогрессе велика. Множество простых и сложных веществ применяют в разных областях строительной, производственной и сельскохозяйственной сфер. Среди них достаточное количество неорганических соединений. К важнейшим классам неорганических соединений относят оксиды , основания, кислоты, соли.
Оксиды
Оксид - сложное вещество, включающее в себя два элемента, один из которых кислород в степени окисления - 2. Общая формула оксидов Э х О у, где х - число атомов элемента; у - число атомов кислорода .
Состав оксидов
Состав оксида определяется положительной степенью окисления элемента, образующего оксид.
Название оксида складывается из слова “оксид” и названия элемента. Если элемент проявляет переменную валентность, то рядом с названием оксида ставится валентность в скобках:
Na 2 O - оксид натрия;
SO 3 - оксид серы (VI);
Получение оксидов
Получение оксидов :
a) окислением элементов кислородом
4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 ;
S + O 2 = SO 2 ;
б) при разложении сложных веществ
Ca(OH) 2 → CaO + H 2 O;
H 2 SO 3 → SO 2 + H 2 O;
в) при окислении сложных веществ
2H 2 S + 3O 2 = 2SO 2 + 2H 2 O.
Классификация оксидов
По химическим свойствам оксиды подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие или безразличные (СО, NO, N 2 O, SiO).
Продукты взаимодействия оксидов с водой называются гидроксидами, которые могут быть основаниями (NaOH, Cu(OH) 2), кислотами (H 2 SO 4 , H 3 PO 4), амфотерными гидроксидами (Zn(OH) 2 = H 2 ZnO 2).
Солеобразующие оксиды делятся на основные , кислотные и амфотерные .
Основными называют оксиды, которым соответствует основание: CaO → Ca(OH) 2 , кислотными - которым соответствует кислота: CO 2 → H 2 CO 3 . Амфотерным оксидам соответствуют как кислоты, так и основания:
Zn(OH) 2 ← ZnO → H 2 ZnO 2 .
Основные оксиды образуют металлы, кислотные - неметаллы и некоторые металлы побочных подгрупп, амфотерные - амфотерные металлы.
Химические свойства оксидов
Основные оксиды реагируют:
1) с водой с образованием оснований:
Na 2 О + H 2 O = 2NaОH;
CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 ;
2) с соединениями кислотного характера (кислотными оксидами, кислотами) с образованием солей и воды:
CaO + СО 2 = СаСО 3 ;
CaO + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O;
3) с соединениями амфотерного характера:
Li 2 O + Al 2 O 3 = 2Li AlO 2 ;
3NaOH + Al(OН) 3 = Na 3 AlO 3 + 3Н 2 О;
Кислотные оксиды реагируют:
1) с водой с образованием кислот:
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 ;
2) с соединениями основного характера (основными оксидами и основаниями) с образованием солей и воды:
SO 2 + Na 2 O = Na 2 SO 3 ;
CO 2 + 2NaОH = Na 2 CO 3 + H 2 O;
3) с соединениями амфотерного характера
СО 2 + ZnO = ZnCO 3 ;
СО 2 + Zn(OH) 2 = ZnСО 3 + H 2 O;
Амфотерные оксиды проявляют свойства как основных, так и кислотных оксидов. Им отвечают амфотерные гидроксиды:
Кислая среда щелочная среда
Ве(ОН) 2 ВеО Н 2 ВеО 2
Zn(OH) 2 ZnO Н 2 ZnО 2
Аl(OН) 3 Al 2 O 3 H 3 AlО 3 , НАlO 2
Cr(OН) 3 Сr 2 O 3 HCrO 2
Pb(OH) 2 PbO Н 2 PbО 2
Sn(OH) 2 SnO Н 2 SnО 2
Амфотерные оксиды взаимодействуют с соеднинениями кислого и основного характера:
| ZnO + SiO 2 = ZnSiO 3 ; ZnO + H 2 SiO 3 = ZnSiO 3 + H 2 O; | Al 2 O 3 + 3Na 2 O = 2Na 3 AlO 3 ; Al 2 O 3 + 2NaOH = 2NaAlO 2 + H 2 O. |
Металлы с переменной валентностью могут образовывать оксиды всех трех типов. Например:
CrO основной Cr(OH) 2 ;
Cr 2 O 3 амфотерный Cr(OH) 3 ;
Cr 2 O 7 кислотный H 2 Cr 2 O 7 ;
MnO, Mn 2 O 3 основной;
MnO 2 амфотерный;
Mn 2 O 7 кислотный HMnO 4 .
Основными называются такие оксиды, которым соответствуют основания. Например, Na 2 O, CaO являются основными оксидами, так как им соответствуют основания NaOH, Ca(OH) 2 .
Получение основных оксидов
- Взаимодействие металла с кислородом:
2Mg + O 2 = 2MgO,
2Cu + O 2 = 2CuO.
Этот метод неприменим для щелочных металлов, которые при окислении обычно дают пероксиды и супероксиды, и только литий, сгорая, образует оксид Li 2 O.
2. Обжиг сульфидов:
2CuS + 3O 2 = 2 CuO + 2SO 2 ,
4FeS 2 + 11O 2 = 2 Fe 2 O 3 + 8SO 2 .
Этим методом нельзя получить оксиды щелочных металлов.
3. Разложение нерастворимых оснований (при t):
Сu(OH) 2 = CuO + H 2 O.
4. Разложение солей кислородсодержащих кислот — чаще нитратов и карбонатов (при t):
ВаСО 3 = ВаО + СО 2 ,
2Pb(NO 3) 2 = 2PbO + 4NO 2 + O 2 ,
4FeSO 4 = 2Fe 2 O 3 + 4SO 2 + O 2 .
Свойства основных оксидов
Большинство основных оксидов представляет собой твердые кристаллические вещества ионного характера, в узлах кристаллической решетки расположены ионы металлов, достаточно прочно связанные с оксид-ионами О -2 , поэтому оксиды типичных металлов обладают высокими температурами плавления и кипения.
1. Большинство основных оксидов не распадаются при нагревании, исключение составляют оксиды ртути и благородных металлов:
2HgO = 2Hg + O 2 ,
2Ag 2 O = 4Ag + O 2 .
2. Типичные реакции с образованием солей:
3. Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов непосредственно реагируют с водой:
Li 2 O + H 2 O = 2LiOH,
CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 .
4. Как и все другие типы оксидов, основные оксиды могут вступать в окислительно-восстановительные реакции:
Fe 2 O 3 + 2Al = Al 2 O 3 + 2Fe,
3CuO + 2NH 3 = 3Cu + N 2 + 3H 2 O,
