Оксиди

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
(Перенаправлено з Оксид)
Перейти до: навігація, пошук

Окси́динеорганічні бінарні сполуки, до складу яких входить Оксиген у ступені окиснення -2. В таких сполуках Оксиген може зв'язуватися лише з менш електронегативними елементами, тобто з усіма, окрім флуору (такі сполуки вважаються флуоридами оксигену). Відомі також оксиди інертних газів.

Оксиди є найпоширенішими сполуками на Землі: до цього класу належить вода, пісок, вуглекислий газ, оксид алюмінію та оксид заліза, які є основою багатьох мінералів, тощо.

Оксиген може утворювати також інші сполуки: пероксиди, супероксиди, озоніди та кластерні субоксиди, але вони вважаються окремими класами.

Склад і номенклатура[ред.ред. код]

З огляду на те, що Оксиген проявляє в оксидах сталий ступінь окиснення -2, їх розподіляють за ступенем окиснення парного елементу. Так, всі оксиди можна поділити на групи: R2О, RO, R2О3, RO2, R2О5, RO3, R2О7 і RO4, де R — відповідний елемент (метал або неметал).

Формули вищих солетвірних оксидів і летких
водневих сполук хімічних елементів
залежно від номера групи[1]
Група елементу I II III IV V VI VII VIII
Вищий солетвірний оксид E2O EO E2O3 EO2 E2O5 EO3 E2O7 EO4
Летка воднева сполука елементів головної підгрупи EH4 EH3 EH2 EH

Якщо хімічний елемент проявляє сталу валентність і з киснем утворює тільки один оксид, то його називають просто оксидом цього елементу. Наприклад, K2O — оксид калію, CaO — оксид кальцію, Al2O3оксид алюмінію і т. д. Якщо ж елемент проявляє змінну валентність і утворює по кілька оксидів, то він може записуватися з додаванням валентності елемента. Наприклад, FeO — оксид заліза(II), Fe2O3оксид заліза(III).

Дещо застарілими є варіанти назв, в яких до слова оксид додаються префікси з грецьких числівників, які показують кількість атомів оксигену, що припадають на один атом даного елементу. Наприклад, Cu2O — геміоксид (півоксид) міді, NO — монооксид азоту, Cr2O3сесквіоксид (півтораоксид) хрому, TiO2діоксид (двооксид) титану, V2O5геміпентаоксид (півп'ятиоксид) ванадію, SO3триоксид сірки, Cl2O7гемігептаоксид хлору, OsO4тетраоксид осмію. Більше чотирьох атомів кисню, що припадають на один атом елементу, в нормальних оксидів не буває.

Крім того, деякі оксиди мають ще й особливі, тривіальні назви. Наприклад, діоксид вуглецю CO2 називають вуглекислим газом, діоксид сірки SO2 — сірчистим газом, монооксид вуглецю CO — чадним газом тощо. Більшість оксидів неметалів називають ангідридами відповідних кислот. Наприклад, триоксид сірки SO3 називають сульфатним ангідридом (ангідридом сульфатної кислоти H2SO4), оксид фосфору P2O5 — фосфатним ангідридом (ангідридом фосфатної кислоти H3PO4) і т. д.

Фізичні властивості[ред.ред. код]

Оксиди металів являють собою кристалічні речовини. Оксиди неметалів — це, навпаки, переважно леткі речовини і гази.

Класифікація[ред.ред. код]

Осно́вні оксиди[ред.ред. код]

Осно́вні оксиди — це оксиди, яким відповідають основи. Осно́вними оксидами є, наприклад, Na2O, K2O, CaO, MgO. Декотрі оксиди легко взаємодіють з водою з утворенням відповідних основ:

\mathrm{CaO + H_2O\longrightarrow Ca(OH)_2}
\mathrm{K_2O + H_2O\longrightarrow 2KOH}

Багато оксидів, наприклад, Fe2O3, CuO, Ag2O та ін., з водою не взаємодіють, однак вони нейтралізують кислоти і тому вважаються осно́вними.

\mathrm{Fe_2O_3 + 6HCl\longrightarrow 2FeCl_3 + 3H_2O}
\mathrm{CuO + H_2SO_4\longrightarrow CuSO_4 + H_2O}

Характерною хімічною властивістю осно́вних оксидів є їхня взаємодія з кислотами. При цьому, як правило, утворюються сіль і вода:

\mathrm{FeO + 2HCl\longrightarrow FeCl_2 + H_2O}

При взаємодії з кислотними і амфотерними оксидами вони утворюють солі, а між собою не взаємодіють. Наприклад:

\mathrm{CaO + CO_2\longrightarrow CaCO_3}
\mathrm{Na_2O + ZnO\longrightarrow Na_2ZnO_2}

В осно́вних оксидах метали проявляють низьку валентність (не більше +3). Більшість осно́вних оксидів з водою безпосередньо не взаємодіють, за виключенням лужних та лужноземельних металів. Всім осно́вним оксидам віповідають гідроксиди, які проявлять осно́вні властивості.

Кислотні оксиди[ред.ред. код]

Склянки з газуватими кислотними оксидами NO2 та N2O4

До кислотних оксидів відносять такі оксиди, які взаємодіють з осно́вними та амфотерними оксидами, а також з їхніми гідроксидами з утворенням солей. Наприклад:

\mathrm{P_2O_5 + 3CaO\longrightarrow Ca_3(PO_4)_2}
\mathrm{SO_3 + ZnO\longrightarrow ZnSO_4}
\mathrm{CO_2 + 2NaOH\longrightarrow Na_2CO_3 + H_2O}
\mathrm{ WO_3 + PbO \xrightarrow{600-800^oC} PbWO_4}

До кислотних оксидів відносяться також оксиди інертних газів, наприклад, оксиди ксенону, які у воді утворюють відповідні кислоти, а з гідроксидами &nbspсолі:

\mathrm{ XeO_3 + H_2O \leftrightarrow H_2XeO_4}
\mathrm{ XeO_4 + 2H_2O \leftrightarrow H_4XeO_6 }
\mathrm{ XeO_4 + 4NaOH \xrightarrow{} Na_4XeO_6 + 2H_2O}

Кислотні оксиди також називають ангідридами (зневодненими кислотами), вказуючи цим, що їх можна одержати з відповідних кислот, віднімаючи від них елементи води, але такий термін вже не є широковживаним. Кислотні оксиди утворюються неметалами та деякими металами, які проявляють змінну валентність. Ступінь окиснення металів у кислотних оксидах буває від +4 до +7. Наприклад CrO3оксид хрому(VI) (ступінь окиснення хрому +6), Mn2O7оксид марганцю(VII) (ступінь окиснення марганцю +7) і т. д.

Деякі кислотні оксиди взаємодіють з водою, утворюючи відповідні кислоти, але також є оксиди, які не взаємодіють з водою. Наприклад, SiO2 практично не розчинний у воді, однак він нейтралізує основи, тому є кислотним оксидом:

\mathrm{2NaOH + SiO_2\longrightarrow Na_2SiO_3 + H_2O}

Кислоти тих кислотних оксидів, що безпосередньо з водою не взаємодіють, одержують посереднім шляхом.

Амфотерні оксиди[ред.ред. код]

Амфотерними називають такі оксиди, які взаємодіють як з кислотами, так і з основами, утворюючи сіль і воду. При взаємодії з кислотами вони поводять себе як основні оксиди, а при взаємодії з основами — як кислотні.

\mathrm{ZnO + H_2SO_4\longrightarrow ZnSO_4 + H_2O}
\mathrm{ZnO + 2NaOH\longrightarrow Na_2ZnO_2 + H_2O}

З водою амфотерні оксиди не взаємодіють. Амфотерні оксиди утворюються тільки металами з валентністю від II до IV. До амфотерних оксидів належать ZnO, SnO, PbO, Al2O3, SnO2 і ін.

Отже, неметали утворюють тільки кислотні оксиди, а метали можуть утворювати основні, амфотерні і кислотні. Причому для металів із змінною валентністю існує така залежність: при низькому валентному стані металу (не вище III) він утворює осно́вний оксид, при високому валентному стані (від IV до VII) він утворює кислотний оксид, а при проміжному (звичайно від II до IV) він утворює амфотерний оксид. Осно́вні, кислотні і амфотерні оксиди називають ще солетвірними, бо вони при взаємодії з кислотами або основами утворюють солі.

Індиферентні (несолетвірні) оксиди[ред.ред. код]

Індиферентними називають такі оксиди, які не взаємодіють ні з кислотами, ні з основами і солей не утворюють. Тому їх називають ще несолетвірними оксидами. Індиферентних оксидів небагато. До них належать монооксид вуглецю CO, оксид азоту(I) N2O, монооксид азоту NO і деякі інші.

Подвійні оксиди[ред.ред. код]

Змішаний оксид свинцю

Деякі елементи можуть утворювати подвійні (змішані) оксиди. До таких речовин відносяться, наприклад, змішані оксиди заліза FeO·Fe2O3, свинцю PbO·PbO2 та срібла Ag2O·Ag2O3

Отримання[ред.ред. код]

Оксиди можна одержувати різними способами.

  • Безпосереднім сполученням елементів з киснем:
\mathrm{2Zn + O_2\longrightarrow 2ZnO}
\mathrm{4P + 5O_2\longrightarrow 2P_2O_5}
  • Окисленням різних сполук киснем:
\mathrm{CH_4 + 2O_2\longrightarrow CO_2 + 2H_2O}
\mathrm{H_2S + 3O_2\longrightarrow 2SO_2 + 2H_2O}
  • Розкладанням гідроксидів при нагріванні:
\mathrm{Ca(OH)_2\longrightarrow CaO + H_2O}
\mathrm{2Fe(OH)_3\longrightarrow Fe_2O_3 + 3H_2O}
  • Розкладанням солей кисневих кислот при нагріванні:
\mathrm{CaCO_3\longrightarrow CaO + CO_2}
\mathrm{Cu_2(OH)_2CO_3\longrightarrow CuO + CO_2 + H_2O}

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Хімія: Посібник для вступників до вищих анвчальних закладів /В. В. Сухан, Т. В. Табенська, А. Й. Капустян, В. Ф. Горлач. — 3-є вид. — К.: Либідь, 1996. — 448 с. ISBN 5-325-00832-3

Джерела[ред.ред. код]

  • Encyclopedia of Physical Science and Technology (3rd ed.) / Robert A. Meyers, ed. — San Diego : Academic Press. 2002. — 15453 p. — ISBN 978-0-12-227410-7 (англ.)
  • Ф. А. Деркач «Хімія» Л. 1968
  • В. В. Григор'єва, В. М. Самійленко, А. М. Сич. Загальна хімія. Київ. "Вища школа" 1991. с. 140-145. ISBN 5-11-003667-5.