Первый урок.
Предыдущий урок.
На прошлом уроке мы изучили кислород. Теперь логично поговорить про оксиды. Оксиды, как вы, наверное, догадались, это соединения, в который входит этот самый кислород. Правда, не все соединения, составе которых есть данный элемент, являются оксидами. Кислород и в состав белков, например, входит, но это не оксиды. А что же тогда такое оксиды? Оксидами, с точки зрения неорганической химии, являться сложные вещества, молекулы которых состоят из двух элементов, один из которых кислород. Сам процесс соединения с кислородом, при котором образуются оксиды, принято называть окислением (горение с этой точки зрения тоже окисление).
Оксиды, как было сказано в предыдущем уроке, образуют почти все химические элементы, кроме благородных металлов и инертных газов. И сейчас мы разберем, какие именно бывают оксиды. Для начала, классификация. Оксиды, во-первых, делятся на солеобразующие и не солеобразующие.
Солеобразующие оксиды это такие оксиды, которые реагируют с кислотами и основаниям с образованием соли и воды. Например, если смешать оксид натрия с соляной кислотой, в результате реакции мы получим обычную поваренную соль:
Солеобразующие оксиды, в свою очередь, делятся на три группы:
· Основные оксиды.
· Кислотные оксиды.
· Амфотерные оксиды.
Под основными оксидами подразумевают оксиды, которые соответствуют основаниям (щелочам) и по химическим свойствам напоминают их, реагируя с кислотами с образованием соли и воды. Только что рассмотренный в примере оксид натрия как раз и есть такой вот основной оксид.
К основным оксидам относятся такие оксиды, как оксида кальция (CaO), магния (MgO), бария (BaO), калия, (K2O), ртути (HgO), натрия (Na2O), лития (Li2O), цезия (CS2O), рубидия (Rb2O). В общем, основные оксиды – это в основном, оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, с нескорыми исключениями
Если в таблице Менделеева выделить эти металлы, то они окажутся в левой части:
То есть, это металлы, проявляющие щелочные свойства, и их оксиды тоже являться щелочными. Эти щелочные свойства оксидов проявляться, например, в том, что при взаимодействии с водой они образуют соответствующее основание(щелочь):
Следующая подгруппа солеобразующих оксидов – это кислотные оксиды. Они наоборот, образуют соль при взаимодействии со щелочами. То есть, кислотные оксиды соответствуют кислоте. К ним относятся оксид серы (SO2 и SO3, но не SO!), оксид углерода (CO2), оксид кремния (SiO2), фосфора (P2O5), азота (N2O5, NO2), хлора (Cl2O7), марганца (Mn2O7).
Например, диоксид углерода взаимодействует с едким натром, с образованием карбоната натрия:
Кислотные оксиды так же взаимодействуют с водой (кроме оксида кремния SiO2), только при этом получается не щелочь, как в случае с основными оксидами, а кислота:
А еще основные и кислотные оксиды взаимодействуют друг с другом, с образованием соли (на этот раз без воды):
А теперь посмотрим, где элементы, образующие кислотные оксиды, расположены в таблице Менделеева:
Как видим, это середина и правая часть. Данные элементы имеют кислотные свойства, и поэтому их оксиды кислотные.
А еще есть промежуточные оксиды, которые могут быть как щелочными, так и кислотными. Они называют амфортерными. К ним относится оксид цинка, бериллия, свинца, олова, алюминия, хрома, железа (ржавчина), титана, марганца, никеля, ванадия. Давайте, для сравнения, посмотрим где эти элементы в таблице Менделеева:
Как видим, они как раз где-то посередине между элементами, образующими щелочные оксиды и элементами, образующими кислотные оксиды.
Что интересно, марганец образует как кислотные, так и афмотерные оксиды. Это зависит от его валентности. Когда марганец семивалентен (марганец VII), он образует кислотные оксиды, в четырехвалентном состоянии (марганец IV), он образует амфортеные оксиды.
Амфотерные оксиды, в отличие от кислотных и щелочных, не взаимодействуют с водой. Но при этом могут взаимодействовать как с кислотами, так и со щелочами, в обоих случаях образуется соль (и в обоих случаях разная). Например, оксид цинка, реакция с серной кислотой:
С едким натром (щелочь):
Амфотерные оксиды могут взаимодействовать с другими оксидами, причем, как с кислотными, так и со щелочными, и даже с другими амфотерными!
Вот несколько примеров такого взаимодействия.
Оксид цинка с оксидом кальция (основной оксид):
Оксид алюминия с оксидом серы (кислотный оксид):
Замечу, что данная реакция идет в расплаве данных веществ, при высокой температуре.
Амфотерные оксиды могут и друг с другом взаимодействовать, например:
А некоторые из них при нагревании взаимодействуют с солями:
Еще есть специфический класс оксидов, которые соли не образуют. Их так и называют: не солеобразующие оксиды. Они не взаимодействуют со щелочами и кислотами, не вступают в реакцию солеобразования. Таких оксидов немного, их можно буквально пересчитать по пальцам. Это оксид углерода (CO), тот самый угарный газ, Оксид азота I (N2O), оксид азота II (NO), вода (H2O), оксид кремния II (SiO), оксид серы I (S2O) и оксид серы II (SO). Они не взаимодействуют с кислотами и щелочами и при смешивании с водой не меняют ее pH, то есть не дают щелочной или кислотной реакции.
Как эти оксиды запомнить? Смотрите, оксид углерода, вы его знаете как угарный газ. Он не солеобразующий потому, что это как бы «неполноценный» оксид, у него не хватает одного атома кислорода. Это же касается и двух оксидов азота. То есть мы знаем два кислотных оксида азота N2O5 и NO2 (пяти- и двухвалентного соответственно). А вот одно- и двухвалентный азот образует «неполноценные оксиды». С водой понятно. Кремний. Он у нас четырехвалентен, и поэтому SiO – это тоже своеобразные «недооксид». Ну и про серу мы можем сказать то же самое.
Если вы дочитали до конца, то молодцы. Да, оксиды – это муторная тема, но если вы хотите сдать экзамен по химии, то в оксидах надо разбираться. А чтобы было легче все это запомнить, запомните главную идею: оксиды это как будто бы некая такая основа щелочей или кислот. А вот основа чего именно зависит от того, оксид какого элемента. Если щелочного металла, то это щелочной оксид, если какого-нибудь неметалла типа серы, который входит в состав какой-нибудь кислоты (например, серной, если это сера), то это, скорее всего, кислотный оксид.