Как определить основный оксид

Оксиды

Запрос «Окись» перенаправляется сюда; об одноимённом фильме см. Окись (фильм).

Окси́д (синонимы: о́кисел, о́кись) — 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 после фтора, поэтому к оксидам относятся почти все соединения химических элементов с кислородом. К исключениям относятся, например, дифторид кислорода OF2.

Оксиды — весьма распространённый тип соединений, содержащихся в земной коре и во Вселенной вообще. Примерами таких соединений являются ржавчина, вода, песок, углекислый газ, ряд красителей. Оксидами также является класс минералов, представляющих собой соединения металла с кислородом (см. Окислы).

Соединения, которые содержат атомы кислорода, соединённые между собой, называют пероксидами или перекисями (содержат цепочку −O−O−), супероксидами (содержат группу О−
2) и озонидами (содержат группу О−
3). Они, строго говоря, не относятся к категории оксидов.

Свинцовый сурик (оксид свинца Pb3O4)

Классификация

В зависимости от химических свойств различают:

  • Солеобразующие оксиды:
    • основные оксиды (например, оксид натрия Na2O, оксид меди(II) CuO): оксиды металлов, степень окисления которых I—II;
    • кислотные оксиды (например, оксид серы(VI) SO3, оксид азота(IV) NO2): оксиды металлов со степенью окисления IV—VII и оксиды неметаллов;
    • амфотерные оксиды (например, оксид цинка ZnO, оксид алюминия Al2О3): оксиды металлов со степенью окисления III—IV и исключения (ZnO, BeO, SnO, PbO);
  • Несолеобразующие оксиды: оксид углерода(II) СО, оксид азота(I) N2O, оксид азота(II) NO, оксид кремния(II) SiO.

Существуют сложные оксиды, включающие в молекулу атомы двух и более элементов, кроме кислорода (например, оксид лития-кобальта(III) Li2O·Co2O3), и двойные оксиды, в которые атомы одного и того же элемента входят в двух или более степенях окисления (например, оксид марганца(II,IV) Mn5O8). Во многих случаях такие оксиды могут рассматриваться как соли кислородсодержащих кислот (так, оксид лития-кобальта(III) можно рассматривать как кобальтит лития Li2Co2O4, а оксид марганца(II,IV) — как ортоманганит марганца Mn3(MnO4)2).

Номенклатура

В соответствии с номенклатурой ИЮПАК, оксиды называют словом «оксид», после которого следует наименование химического элемента в родительном падеже, например: Na2O — оксид натрия, Al2O3 — оксид алюминия. Если элемент имеет переменную степень окисления, то в названии оксида указывается его степень окисления римской цифрой в скобках сразу после названия (без пробела). Например, Cu2О — оксид меди(I), CuO — оксид меди(II), FeO — оксид железа(II), Fe2О3 — оксид железа(III), Cl2O7 — оксид хлора(VII).

Часто используют и другие наименования оксидов по числу атомов кислорода: если оксид содержит только один атом кислорода, то его называют монооксидом или одноокисью, если два — диоксидом или двуокисью, если три — то триоксидом или триокисью и т. д. Например: монооксид углерода CO, диоксид углерода СО2, триоксид серы SO3.

Также распространены исторически сложившиеся (тривиальные) названия оксидов, например угарный газ CO, серный ангидрид SO3 и т. д.

В начале XIX века и ранее тугоплавкие, практически не растворимые в воде оксиды химики называли «землями».

Традиционная номенклатура

Оксиды с низшими степенями окисления (субоксиды) иногда называют закись и недокись (например, оксид углерода(II), CO — закись углерода; диоксид триуглерода, C3O2 — недокись углерода; оксид азота(I), N2O — закись азота; оксид меди(I), Cu2O — закись меди).

Оксиды с высшими степенями окисления (например, оксид железа(III), Fe2O3) называют в соответствии с этой номенклатурой окись, а двойные (то есть с разными степенями окисления) оксиды — закись-окись (Fe3O4 = FeO·Fe2O3 — закись-окись железа, оксид урана(VI)-диурана(V), U3O8 — закись-окись урана).

Если какой-нибудь металл дает один основной окисел, то последний называют окисью, например окись кальция, окись магния и пр.; если их существует два, то окисел с меньшим содержанием кислорода называется закисью, например закись железа FeO и окись Fe2O3. Окись с меньшим содержанием кислорода, чем в закиси, называется недокисью

— Вуколов С. П., Менделеев Д. И. Окислы // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

Эта номенклатура, однако, не отличается последовательностью, поэтому такие названия следует рассматривать скорее как традиционные.

Свойства

  • При взаимодействии кислотного оксида с основным образуется соль.
  • Оксиды взаимодействуют с водой, если образуется растворимая кислота или растворимое основание.
  • Основные оксиды взаимодействуют с кислотами, а кислотные с основаниями.

Основные оксиды

1. Основный оксид + сильная кислота → соль + вода

C u O + H 2 S O 4 → C u S O 4 + H 2 O {\displaystyle {\mathsf {CuO+H_{2}SO_{4}\rightarrow CuSO_{4}+H_{2}O}}}

2. Сильноосновный оксид + вода → гидроксид

C a O + H 2 O → C a ( O H ) 2 {\displaystyle {\mathsf {CaO+H_{2}O\rightarrow Ca(OH)_{2}}}}

3. Сильноосновный оксид + кислотный оксид → соль

C a O + M n 2 O 7 → C a ( M n O 4 ) 2 {\displaystyle {\mathsf {CaO+Mn_{2}O_{7}\rightarrow Ca(MnO_{4})_{2}}}}

4. Основный оксид + водород → металл + вода

C u O + H 2 → C u + H 2 O {\displaystyle {\mathsf {CuO+H_{2}\rightarrow Cu+H_{2}O}}}

Примечание: металл менее активный, чем алюминий.

Кислотные оксиды

1. Кислотный оксид + вода → кислота

S O 3 + H 2 O → H 2 S O 4 {\displaystyle {\mathsf {SO_{3}+H_{2}O\rightarrow H_{2}SO_{4}}}}

Некоторые оксиды, например SiO2, с водой не вступают в реакцию, поэтому их кислоты получают косвенным путём.

2. Кислотный оксид + основный оксид → соль

C O 2 + C a O → C a C O 3 {\displaystyle {\mathsf {CO_{2}+CaO\rightarrow CaCO_{3}}}}

3. Кислотный оксид + основание → соль + вода

S O 2 + 2 N a O H → N a 2 S O 3 + H 2 O {\displaystyle {\mathsf {SO_{2}+2NaOH\rightarrow Na_{2}SO_{3}+H_{2}O}}}

Если кислотный оксид является ангидридом многоосновной кислоты, возможно образование кислых или средних солей:

C a ( O H ) 2 + C O 2 → C a C O 3 ↓ + H 2 O {\displaystyle {\mathsf {Ca(OH)_{2}+CO_{2}\rightarrow CaCO_{3}\downarrow +H_{2}O}}} C a C O 3 + H 2 O + C O 2 → C a ( H C O 3 ) 2 {\displaystyle {\mathsf {CaCO_{3}+H_{2}O+CO_{2}\rightarrow Ca(HCO_{3})_{2}}}}

4. Нелетучий оксид + соль1 → соль2 + летучий оксид

S i O 2 + N a 2 C O 3 → N a 2 S i O 3 + C O 2 {\displaystyle {\mathsf {SiO_{2}+Na_{2}CO_{3}\rightarrow Na_{2}SiO_{3}+CO_{2}}}}

5. Ангидрид кислоты 1 + безводная кислородосодержащая кислота 2 → Ангидрид кислоты 2 + безводная кислородосодержащая кислота 1

2 P 2 O 5 + 4 H C l O 4 → 4 H P O 3 + 2 C l 2 O 7 {\displaystyle {\mathsf {2P_{2}O_{5}+4HClO_{4}\rightarrow 4HPO_{3}+2Cl_{2}O_{7}}}}

Амфотерные оксиды

При взаимодействии с сильной кислотой или кислотным оксидом проявляют основные свойства:

Z n O + 2 H C l → Z n C l 2 + H 2 O {\displaystyle {\mathsf {ZnO+2HCl\rightarrow ZnCl_{2}+H_{2}O}}}

При взаимодействии с сильным основанием или основным оксидом проявляют кислотные свойства:

Z n O + 2 K O H + H 2 O → K 2 {\displaystyle {\mathsf {ZnO+2KOH+H_{2}O\rightarrow K_{2}}}} (в водном растворе) Z n O + 2 K O H → K 2 Z n O 2 + H 2 O {\displaystyle {\mathsf {ZnO+2KOH\rightarrow K_{2}ZnO_{2}+H_{2}O\uparrow }}} (при сплавлении)

Получение

1. Взаимодействие простых веществ (за исключением инертных газов, золота и платины) с кислородом:

2 H 2 + O 2 → 2 H 2 O {\textstyle {\mathsf {2H_{2}+O_{2}\rightarrow 2H_{2}O}}} 2 C u + O 2 → 2 C u O {\displaystyle {\mathsf {2Cu+O_{2}\rightarrow 2CuO}}}

При горении в кислороде щелочных металлов (кроме лития), а также стронция и бария образуются пероксиды и надпероксиды:

2 N a + O 2 → N a 2 O 2 {\displaystyle {\mathsf {2Na+O_{2}\rightarrow Na_{2}O_{2}}}} K + O 2 → K O 2 {\displaystyle {\mathsf {K+O_{2}\rightarrow KO_{2}}}}

2. Обжиг или горение бинарных соединений в кислороде:

4 F e S 2 + 11 O 2 → 2 F e 2 O 3 + 8 S O 2 {\displaystyle {\mathsf {4FeS_{2}+11O_{2}\rightarrow 2Fe_{2}O_{3}+8SO_{2}}}} C S 2 + 3 O 2 → C O 2 + 2 S O 2 {\displaystyle {\mathsf {CS_{2}+3O_{2}\rightarrow CO_{2}+2SO_{2}}}} 2 P H 3 + 4 O 2 → P 2 O 5 + 3 H 2 O {\displaystyle {\mathsf {2PH_{3}+4O_{2}\rightarrow P_{2}O_{5}+3H_{2}O}}}

3. Термическое разложение солей:

C a C O 3 → C a O + C O 2 {\displaystyle {\mathsf {CaCO_{3}\rightarrow CaO+CO_{2}}}} 2 F e S O 4 → F e 2 O 3 + S O 2 + S O 3 {\displaystyle {\mathsf {2FeSO_{4}\rightarrow Fe_{2}O_{3}+SO_{2}+SO_{3}}}}

4. Термическое разложение оснований или кислот:

2 A l ( O H ) 3 → A l 2 O 3 + 3 H 2 O {\displaystyle {\mathsf {2Al(OH)_{3}\rightarrow Al_{2}O_{3}+3H_{2}O}}} 4 H N O 3 → 4 N O 2 + O 2 + 2 H 2 O {\displaystyle {\mathsf {4HNO_{3}\rightarrow 4NO_{2}+O_{2}+2H_{2}O}}}

5. Окисление низших оксидов в высшие и восстановление высших в низшие:

4 F e O + O 2 → 2 F e 2 O 3 {\displaystyle {\mathsf {4FeO+O_{2}\rightarrow 2Fe_{2}O_{3}}}}

6. Взаимодействие некоторых металлов с водой при высокой температуре:

Z n + H 2 O → Z n O + H 2 {\displaystyle {\mathsf {Zn+H_{2}O\rightarrow ZnO+H_{2}}}}

7. Взаимодействие солей с кислотными оксидами при сжигании кокса с выделением летучего оксида:

C a 3 ( P O 4 ) 2 + 3 S i O 2 + 5 C → 3 C a S i O 3 + 2 P + 5 C O {\displaystyle {\mathsf {Ca_{3}(PO_{4})_{2}+3SiO_{2}+5C\rightarrow 3CaSiO_{3}+2P+5CO}}}

8. Взаимодействие металлов с кислотами-окислителями:

Z n + 4 H N O 3 → Z n ( N O 3 ) 2 + 2 N O 2 + 2 H 2 O {\displaystyle {\mathsf {Zn+4HNO_{3}\rightarrow Zn(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}

9. При действии водоотнимающих веществ на кислоты и соли:

2 K C l O 4 + H 2 S O 4 → K 2 S O 4 + C l 2 O 7 + H 2 O {\displaystyle {\mathsf {2KClO_{4}+H_{2}SO_{4}\rightarrow K_{2}SO_{4}+Cl_{2}O_{7}+H_{2}O}}}

10. Взаимодействие солей слабых неустойчивых кислот с более сильными кислотами:

Как определить кислотный оксид или основный?

  1. Основные оксиды — как правило, оксиды металлов с низкими степенями окисления — щелочных NaO, щелочноземельных BaO металлов, магния MgO, а также переходных переходных металлов в низких степенях окисления, например MnO, FeO, ..Основным оксидам соответствуют только основания. Это значит, что оксид элемента основный, если в такой же степени окисления элемента существуют только основание и соли, в которых элемент является катионом. Например, CaO — основный, т. к. ему соответсвует гидроксид Ca(OH), образующий соли, в которых кальций — катион и только катион: CaF. Никаких «кальцатов» нет, значит CaO — основный. Аналогично, для двухвалентного марганца есть только соли, в которых он — катион, значит MnO — основный.

    Кислотные оксиды — оксиды неметаллов (SO, CO, ..) и металлов в высших степенях окисления (CrO, MnO, ..). Оксид элемента кислотный, если в такой же степени окисления элемента можно записать только кислоту или соль, где этот элемент будет в кислотном остатке. Например, NO — кислотный, степень окисления у азота +5, и такую же степень окисления он имеет в азотной кислоте HNO и солях — нитратах. Оксид азота (V) кислотный, т. к. солей азота (V) нет, в которых он был бы катионом.

    Амфотерный оксиды — те оксиды, которым соответствуют гидроксиды, в зависимости от условий проявляющие как основные, так и кислотные свойства. Часто это оксиды переходных металлов в средних степенях окисления. Например, CrO, MnO, а также AlO, BeO, ZnO и др. Оксид элемента амфотерный, если в той же степени окисления можно записать два вида солей — 1) такую, в которой элемент является катионом и 2) такую, в которой элемент входит в состав кислотного остатка. Например ZnO — амфотерный, поскольку существуют как соли цинка, так и соли цинковой кислоты — цинкаты. И в тех и в других цинк имеет степень окисления +2. Аналогично AlO — есть соли алюминия и алюминаты

    Безразличные оксиды, они же несолеобразующие — те оксиды, для которых в той же степени окисления элемента нельзя записать ни кислоту, ни основание, а потому и никаких солей. Например NO. Для него нет ни солей «азота (II)», ни «нитритов (II)».

  2. если вещество которое стоит с лева от кислорода металл то основный оксид а если не метал то кислотный

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *