Оксиды

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Окси́д (о́кисел) — 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, называются пероксидами (перекисями; содержат цепочку −O−O−), супероксидами (содержат группу О2) и озонидами (содержат группу О3). Они, строго говоря, не относятся к категории оксидов.

Свинцовый сурик (оксид свинца Pb3O4)

Классификация[править | править вики-текст]

В зависимости от химических свойств различают:

Номенклатура[править | править вики-текст]

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 моноокисью, 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».

Оксиды с низшими степенями окисления (субоксиды) иногда по старой русской номенклатуре называют[1] закись (англ. аналог — protoxide) и недокись (например, оксид углерода(II), CO — закись углерода; диоксид триуглерода, C3O2 — недокись углерода[2]; оксид азота(I), N2O — закись азота; оксид меди(I), Cu2O — закись меди). Высшие степени окисления (оксид железа(III), Fe2O3) называют в соответствии с этой номенклатурой окись, а сложные оксиды — закись железа (FeO) или закись-окись (Fe3O4 = FeO·Fe2O3 — закись-окись железа, оксид урана(VI)-диурана(V), U3O8 — закись-окись урана). Эта номенклатура, однако, не отличается последовательностью, поэтому такие названия следует рассматривать скорее как традиционные.

Химические свойства[править | править вики-текст]

  • 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[править | править вики-текст]

1. Основный оксид + сильная кислотасоль + вода

\mathsf{CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O}

2. Сильноосновный оксид + водагидроксид

\mathsf{CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2}

3. Сильноосновный оксид + кислотный оксид → соль

\mathsf{CaO + Mn_2O_7 \rightarrow Ca(MnO_4)_2}

4. Основный оксид + водород → металл + вода

\mathsf{CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O}

Примечание: металл менее активный, чем алюминий.

Кислотные оксиды[править | править вики-текст]

1. Кислотный оксид + водакислота

\mathsf{SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4}

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

2. Кислотный оксид + основный оксид → соль

\mathsf{CO_2 + CaO \rightarrow CaCO_3}

3. Кислотный оксид + основаниесоль + вода

\mathsf{SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O}

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

\mathsf{Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O}
\mathsf{CaCO_3 + H_2O + CO_2 \rightarrow Ca(HCO_3)_2}

4. Нелетучий оксид + соль1соль2 + летучий оксид

\mathsf{SiO_2 + Na_2CO_3 \rightarrow Na_2SiO_3 + CO_2}

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

\mathsf{2P_2O_{5} + 4HClO_4 \rightarrow 4HPO_3 + 2Cl_2O_7}

Амфотерные оксиды[править | править вики-текст]

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

\mathsf{ZnO + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2O}

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

\mathsf{ZnO + 2KOH + H_2O \rightarrow K_2[Zn(OH)_4]} (в водном растворе)
\mathsf{ZnO + 2KOH \rightarrow K_2ZnO_2} (при сплавлении)

Получение[править | править вики-текст]

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

\mathsf{2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O}
\mathsf{2Cu + O_2 \rightarrow 2CuO}

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

\mathsf{2Na + O_2 \rightarrow Na_2O_2}
\mathsf{K + O_2 \rightarrow KO_2}

2. Обжиг или горение бинарных соединений в кислороде:

\mathsf{4FeS_2 + 11O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 8SO_2}
\mathsf{CS_2 + 3O_2 \rightarrow CO_2 + 2SO_2}
\mathsf{2PH_3 + 4O_2 \rightarrow P_2O_5 + 3H_2O}

3. Термическое разложение солей:

\mathsf{CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2}
\mathsf{2FeSO_4 \rightarrow Fe_2O_3 + SO_2 + SO_3}

4. Термическое разложение оснований или кислот:

\mathsf{2Al(OH)_3 \rightarrow Al_2O_3 + 3H_2O}
\mathsf{4HNO_3 \rightarrow 4NO_2 + O_2 + 2H_2O}

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

\mathsf{4FeO + O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3}

6. Взаимодействие некоторых металлов с водой при высокой температуре:

\mathsf{Zn + H_2O \rightarrow ZnO + H_2}

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

\mathsf{Ca_3(PO_4)_2 + 3SiO_2 + 5C \rightarrow 3CaSiO_3 + 2P + 5CO}

8. Взаимодействие металлов с кислотами-окислителями:

\mathsf{Zn + 4HNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O}

9. При действии водоотнимающих веществ на кислоты и соли:

\mathsf{2KClO_4 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + Cl_2O_7 + H_2O}

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

\mathsf{NaHCO_3 + HCl \rightarrow NaCl + H_2O + CO_2\uparrow}

Примечания[править | править вики-текст]

  1. «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 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  2. Л. Б. Дашкевич, В. Г. Бейлин. Недокись углерода в органическом синтезе / Успехи химии. — 1967. — Том 36. — № 6. — C. 947—964.

Ссылки[править | править вики-текст]