Ю.М. Коренев, В.П. Овчаренко - Общая и неорганическая химия, страница 14

являются твердыми веществами, имеющими очень высокиетемпературы плавления (> 1 000°C).3‫א‬. ОксидыВ некоторых оксидах связи ковалентные полярные. Они образуюткристаллические решетки, где атомы элемента связаны несколькими“мостиковыми” атомами кислорода, образуя бесконечную трехмернуюсеть, например, Al2O3 , SiO2 , TiO2 , BeO и эти оксиды тоже имеют оченьвысокие температуры плавления.§ 2. Классификация оксидов и закономерностиизменения химических свойств2.1.

Классификация оксидов по химическим свойствамПо химическим свойствам оксиды разделяются на следующие типы:ОКСИДЫСолеобразующиеСолеобразные(или двойные)НесолеобразующиеN2OFe3O4, Pb3O4ОсновныеАмфотерныеКислотныеNa2O, CaOAl2O3, ZnO, BeOSO3, CO2, N2O3Несолеобразующими называются оксиды, которым не соответствуют никислоты, ни основания.Солеобразными оксидами называются двойные оксиды, в состав которыхвходят атомы одного металла в разных степенях окисления.Металлы, проявляющие в соединениях несколько степеней окисления,образуют двойные, или солеобразные оксиды. Например, Pb3O4 , Fe3O4 ,Mn3O4 (формулы этих оксидов могут быть записаны также в виде2 PbO ⋅ PbO2 ; FeO ⋅ Fe2O3 ; MnO ⋅ Mn2O3 соответственно).Например, Fe3O4 ⇒ FeO ⋅ Fe2O3 : представляет собой основный оксидFeO химически связанный с амфотерным оксидом Fe2O3 , который в данномслучае проявляет свойства кислотного оксида.

И Fe3O4 формально можнорассматривать как соль, образованную основанием Fe(OH)2 и кислотой[HFeO2 ], которая не существует в природе:+2+3+2+3Fe( Fe O 2 ) 2 + H2O.Fe(OH ) 2 + 2 [ H Fe O 2 ] = 14243Fe3O 4От гидрата оксида свинца (IV), как от кислоты, и Pb(OH)2 , как основания, могут быть получены два двойных оксида — Pb2O3 и Pb3O4 (сурик),которые можно рассматривать как соли. Первый является свинцовой солью4§ 2. Классификация оксидов и закономерности изменения химических свойствметасвинцовой кислоты (H2PbO3), а второй — ортосвинцовой кислоты(H4PbO4).Cреди оксидов, особенно среди оксидов d-элементов, многосоединений переменного состава (бертолиды), содержание кислорода вкоторых не соответствует стехиометрическому составу, а изменяется вдовольно широких пределах, например, состав оксида титана (II) TiOизменяется в пределах TiO0,65 – TiO1,25 .Солеобразующими оксидами называются оксиды, которые образуют соли.Оксиды этого типа делятся на три класса: основные, амфотерные икислотные.Основными оксидами называются оксиды, элементобразовании соли или основания становится катионом.которыхприКислотными оксидами называются оксиды, элемент которых приобразовании соли или кислоты входит в состав аниона.Амфотерными оксидами называются оксиды, которые в зависимости отусловий реакции могут проявлять как свойства кислотных, так и свойстваосновных оксидов.При образовании солей степени окисления элементов, образующихоксиды, не изменяются, например:+2+4+2 +4Ca O + C O2 = Ca C O3 .Если при образовании соли происходит изменение степеней окисленияэлементов, образующих оксиды, то получившуюся соль следует отнести ксоли другой кислоты или другого основания, например,+2+6t+3+6+4а) 2 Fe O + 4 S O 3 = Fe 2 ( S O 4 ) 3 + S O 2 .Fe2(SO4)3 представляет собой соль образованную серной кислотой игидроксидом железа (III) — Fe(OH)3 , которому соответствует оксид Fe2O3 .+4+3+5б) 2 KOH + 2 N O 2 = K N O2 + K N O 3 + H2O.+3Образовавшиеся соли являются солями азотистой ( H N O2 ) и азотной+5( H N O3 ) кислот, которым соответствуют оксиды+3N 2 O3и+5N 2 O5 .2.2.

Закономерности изменения свойств оксидовУвеличение степени окисления элемента и уменьшение радиуса егоиона (при этом происходит уменьшение эффективного отрицательного5‫א‬. Оксидызаряда на атоме кислорода – δО) делают оксид более кислотным. Это иобъясняет закономерное изменение свойств оксидов от основных к амфотерным и далее к кислотным.а) В одном периоде при увеличении порядкового номера происходитусиление кислотных свойств оксидов и увеличение силы соответствующихим кислот.Na2OMgOAl2O3основный основный амфотерныйоксид,оксид,оксид,сильноеслабоеамфотерныйоснование основание гидроксидSiO2P4O10SO3кислотныйкислотныйоксид, оченьоксид,слабаякислотакислотасредней силыCl2O7кислотныйоксид,сильнаякислотакислотныйоксид, оченьсильнаякислотаТаблица 2Зависимость кислотно-основных свойств оксидовот эффективного заряда на атоме кислородаОксидNa2OMgOAl2O3SiO2P4O1023SO3Cl2O7Эффективный заряд,δO– 0,81– 0,42– 0,31– 0,23– 0,13– 0,06– 0,01Кислотно-основныесвойства оксидаОсновныйОсновныйАмфотерныйКислотныйб) В главных подгруппах периодической системы при переходе отодного элемента к другому сверху вниз наблюдается усиление основныхсвойств оксидов:BeOамфотерныйMgOосновныйCaOосновныйSrOосновныйBaOосновныйRaOосновныйувеличение силы соответствующих основанийв) При повышении степени окисления элементакислотные свойства оксида и ослабевают основные:усиливаютсяТаблица 3Зависимость кислотно-основных свойствот степени окисления металлов+2Cr O+3+6Cr2 O3Cr O3––––Mn O2Mn O3Mn 2 O7–основный оксид амфотерный оксид+2Fe O+3Fe2 O3основный оксид амфотерный оксид+2Mn O+3+4Mn 2 O3основный оксид амфотерный оксид амфотерный оксид сс преобладаниемпреобладаниемосновных свойств кислотных свойств6кислотныйоксид+6кислотныйоксид+7кислотный оксид§ 3.

Способы получения оксидов§ 3. Способы получения оксидовОксиды могут быть получены в результате различных химическихреакций.1°. При взаимодействии простых веществ (за исключением золота,платины и инертных газов) с кислородом:S + O2 = SO2,2 Ca + O2 = 2 CaO,4 Li + O2 = 2 Li2O.При горении других щелочных металлов в кислороде образуются пероксиды:2 Na + O2 = Na2O2или надпероксиды:K + O2 = KO2.Оксиды этих металлов могут быть получены при взаимодействиипероксида (или надпероксида) с соответствующим металлом:tNa2O2 + 2 Na = 2 Na2Oили при термическом их разложении:t2 BaO2 = 2 BaO + O2.2°. В результате горения бинарных соединений в кислороде:а) обжиг халькогенидов:4 FeS2 + 11 O2 = 2 Fe2O3 + 8 SO2↑2 CuSe + 3 O2 = 2 CuO + 2 SeO24 CuFeS2 + 13 O2 = 4 CuO + 2 Fe2O3 + 8 SO2↑б) горение гидридов и фосфидов.4 PH3 + 8 O2 = P4O10 + 6 H2O ⇒ 4 H3PO4CS2 + 3 O2 = CO2 + 2 SO22 Сa3P2 + 8 O2 = 6 CaO + P4O10.3°. При термическом разложении солей:a) карбонатов:tCaCO3 = CaO + CO2↑.Карбонаты щелочных металлов (за исключением карбоната лития)плавятся без разложения.б) нитратов:t2 Cu(NO3)2 = 2 CuO + 4 NO2↑ + O2↑.7‫א‬.

Оксидыв) Если соль образована катионом металла, проявляющим переменныестепени окисления и анионом кислоты, обладающей окислительнымисвойствами, то могут образоваться оксиды с другими степенями окисленияэлементов, например,t4 Fe(NO3)2 = 2 Fe2O3 + 8 NO2↑ + O2↑t2 FeSO4 = Fe2O3 + SO2↑ + SO3↑t(NH4)2Cr2O7 = N2↑ + 4 H2O + Cr2O3.4°. Термическое разложение оснований и кислородсодержащих кислотприводит к образованию оксида и воды:tH2SO3 = SO2↑ + H2OtSiO2 ⋅ x H2O = SiO2 + x H2OtCa(OH)2 = CaO + H2O.Гидроксиды щелочных металлов плавятся без разложения.5°. Если химический элемент в своих соединениях проявляетразличные степени окисления и образует несколько оксидов, то:а) при окислении низших оксидов можно получить оксиды, в которыхсоответствующий элемент находится в более высокой степени окисления:4 FeO + O2 = 2 Fe2O32 NO + O2 = 2 NO22 NO2 + O3 = N2O5 + O2t= 2 SO3,V2O52 SO2 + O2б) и, аналогично, при восстановлении высших оксидов можно получитьнизшие оксиды:tFe2O3 + CO = 2 FeO + CO2.6°.

Некоторые металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, могутпри высокой температуре вытеснять водород из воды. При этом такжеобразуется оксид металла:tFe + H2O ↔ FeO + H2 (t > 570°C).7°. При нагревании солей с кислотными оксидами. Направление реакции в этом случае зависит от относительной летучести оксидов — менеелетучий оксид вытесняет более летучий оксид из соли:tNa2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2↑t2 Ca3(PO4)2 + 6 SiO2 = 6 CaSiO3 + P4O108§ 4. Химические свойства оксидовt2Na2SO4 + 2B2O3 = 4NaBO2 + 2SO2↑ + O2↑t4 NaNO3 + 2 Al2O3 = 4 NaAlO2 + 4 NO2↑ + O2↑.8°.

При взаимодействии металлов с кислотами-окислителями происходит частичное восстановление кислотообразующего элемента с образованием оксида:Cu + 2 H2SO4, конц. = CuSO4 + SO2↑ + 2 H2OZn + 4 HNO3, конц. = Zn(NO3)2 + 2 NO2↑ + 2 H2O.9°. При действии водоотнимающих веществ на кислоты или соли:4 HNO3 + P4O10 = (HPO3)4 + 2 N2O52 KMnO4 + H2SO4, конц. = K2SO4 + Mn2O7 + H2O2 KClO4 + H2SO4, конц. = K2SO4 + Cl2O7 + H2O.10°.

При взаимодействии солей слабых неустойчивых кислот с растворами сильных кислот:Na2CO3 + 2 HCl = 2 NaCl + CO2↑ + H2O.§ 4. Химические свойства оксидов4.1. Основные оксидыК основным оксидам относятся:– оксиды всех металлов главной подгруппы первой группы (щелочныеметаллы Li – Fr),– главной подгруппы второй группы, начиная с магния (Mg – Ra) и– оксиды переходных металлов в низших степенях окисления,например, MnO, FeO.1°. Оксиды наиболее активных металлов (щелочных и щелочноземельных, начиная с кальция) при обычных условиях непосредственно взаимодействуют с водой, образуя гидроксиды, которые являются сильными,растворимыми в воде основаниями — щелочами, например,BaO + H2O = Ba(OH)2;Na2O + H2O = 2 NaOH.2°. Основные оксиды взаимодействуют с кислотами образуя соли:CaO + 2 HCl = CaCl2 + H2O.3°.

Также к образованию соли приводит взаимодействие их с кислотными оксидами:Na2O(тв.) + СO2(газ) = Na2CO3CaO(тв.) + SO3(ж.) = CaSO49‫א‬. ОксидыtСaO(тв.) + SiO2(тв.) = CaSiO3.4.2. Кислотные оксидыБольшинство оксидов неметаллов являются кислотными оксидами(СО2 , SO3 , P4O10 и др.). Оксиды переходных металлов в высших степеняхокисления проявляют преимущественно также свойства кислотныхоксидов, например: CrO3 , Mn2O7 , V2O5 .1°. Кислотные оксиды реагируют с водой с образованием соответствующих кислот:SO3 + H2O = H2SO4P4O10 + 6 H2O = 4 H3PO4.Некоторые оксиды, например, SiO2 , MoO3 и др. с водой непосредственно не взаимодействуют и соответствующие им кислоты могут бытьполучены косвенным путем:(x – 1) H2O + Na2SiO3 + 2 HCl = 2 NaCl + SiO2 ⋅ x H2O ↓Na2MoO4 + 2 HCl = 2 NaCl + H2MoO4 ↓.2°.

Взаимодействие кислотных оксидов с основными оксидами приводит к образованию солей:SO2 + Na2O = Na2SO3tSiO2 + CaO = CaSiO3.3°. Также к образованию солей ведет реакция кислотного оксида соснованием.Cl2O + 2 NaOH = 2 NaClO + H2O.Если кислотный оксид является ангидридом многоосновной кислоты,то в зависимости от относительных количеств основания и кислотногооксида, участвующих в реакции, возможно образование среднихCa(OH)2 + CO2 = CaCO3 ↓ + H2O.или кислых солейCaCO3 ↓ + H2O + CO2 ↑ = Ca(HCO3)2 р-р.4°.

Мало летучие оксиды вытесняют летучие оксиды из солей:tNa2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2↑.4.3. Амфотерные оксидыАмфотерность (от греч. amphoteros — и тот и другой) — способностьхимических соединений (оксидов, гидроксидов, аминокислот) проявлять10§ 4. Химические свойства оксидовкак кислотные, так и основные свойства, в зависимости от свойств второгореагента, участвующего в реакции.Одно и то же вещество (например, ZnO), реагируя с сильной кислотойили кислотным оксидом, проявляет свойства основного оксида:ZnO + 2 HCl = ZnCl2 + H2OZnO + SO3 = ZnSO4.а при взаимодействии с сильным основанием или основным оксидом –свойства кислотного оксида:ZnO + 2 NaOH + H2O = Na2[Zn(OH)4] (в водном растворе)tZnO + CaO = CaZnO2 (при сплавлении).Амфотерные оксиды способны вытеснять летучие оксиды из солей:tK2CO3 + ZnO = K2ZnO2 + CO2↑.4.4.