Оксид

Окси́д — бінарна сполука, до складу якої входить Оксиген.

Крім нормальних оксидів оксиген може утворювати й інші бінарні сполуки: складні оксиди, подвійні оксиди, вищий оксид пероксиди теща

Нормальними оксидами називаються бінарні сполуки елементів з киснем, у молекулах яких усі атоми кисню обома своїми валентними зв'язками безпосередньо сполучені з атомами іншого елемента, а атоми елемента, в свою чергу, всіма своїми валентними зв'язками безпосередньо сполучені з атомами кисню.

Вищий оксид- це оксид, в якому елемент проявляє вищу ступінь окислення. Вища ступінь окислення часто дорівнює номеру групи або числу електронів на зовнішньому енергетичному рівні

Нормальні оксиди досить поширені. їх утворюють майже всі хімічні елементи, за винятком інертних елементів. Формули нормальних оксидів усіх елементів можна звести до таких восьми загальних формул: R₂О, RO, R₂О₃, RO₂, R₂О₅, RO₃, R₂О₇ і RO₄, де R — відповідний елемент (метал або неметал).

Склад і назви

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, Al₂О₃ — оксид алюмінію і т. д.

Якщо ж елемент проявляє змінну валентність і утворює по кілька оксидів, то в їх назвах 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, а CuO — монооксид (однооксид) міді. Залізо частіше всього буває позитивно дво- і тривалентним і з киснем утворює: FeO — монооксид заліза і Fe₂O₃ — сесквіоксид (півтораоксид) заліза. Сірка з киснем утворює SO₂ — діоксид (двооксид) сірки і SO₃ — триоксид сірки.

Азот утворює кілька оксидів, у тому числі N₂O — оксид азоту (I) відомий як веселячий газ, NO — монооксид азоту, N₂O₃ — сесквіоксид азоту, NO₂ — діоксид азоту і N₂O₅ — геміпентаоксид (півп'ятиоксид) азоту.

Хлор серед інших оксидів утворює Cl₂O₇ — гемігептаоксид хлору, а осмій — OsO₄ тетраоксид осмію. Більше чотирьох атомів кисню, що припадають на один атом елементу, в нормальних оксидів не буває.

Також, оксиди з змінною валентністю елементів можуть записуватися з додаванням валентності елемента. Наприклад, CO₂  — оксид карбону (IV) або Карбон (IV) оксид.

Крім того, деякі оксиди мають ще й особливі назви. Наприклад, діоксид вуглецю CO₂ — називають вуглекислим газом, діоксид сірки, SO₂ — сірковим газом, монооксид вуглецю СО — чадним газом тощо. Більшість оксидів неметалів називають ангідридами відповідних кислот. Наприклад, триоксид сірки SO₃ називають сульфатним ангідридом (ангідридом сульфатної кислоти Н₂SO₄), геміпентоксид фосфору P₂O₅ — фосфатним ангідридом (ангідридом фосфатної кислоти Н₃РО₄) і т. д.

Формули вищих солетвірних оксидів і летких водневих сполук хімічних елементів залежно від номера групи
Сполука	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Вищий солетвірний оксид	$E_2 O$	$E O$	$E_2 O_3$	$E O_2$	$E_2 O_5$	$E O_3$	$E_2 O_7$	$E O_4$
Летка воднева сполука елементів головної підгрупи	—	—	—	$E H_4$	$E H_3$	$E H_2$	$E H$	—

Властивості

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

Осно́вні оксиди

Основні оксиди - це оксиди, яким відповідають основи. Основними оксидами є, наприклад, Na₂O, CaO, MgO, K₂O. Декотрі оксиди легко взаємодіють з водою з утворенням відповідних основ:

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

K₂O + H₂O → 2KOH.

Оксиди Fe₂O₃, CuO, Ag₂O з водою не взаємодіють, однак вони нейтралізують кислоти і тому вважаються основними.

Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O

CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O

Характерною хімічною властивісттю основних оксидів є їхня взаємодія з кислотами, при цьому, як правило, утворюються сіль і вода

FeO + 2HCl → FeCl₂ + H₂O

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

СаО + СО₂ = СаСО₃

Na₂O + ZnO = Na₂ZnO₂

Основні оксиди утворюються тільки металами з низькою валентністю (не вище 3+ ). Більшість основних оксидів з водою безпосередньо не взаємодіють, за винятком оксидів лужних і лужноземельних металів, які реагують з водою. Усім основним оксидам відповідають основи, тобто гідроксиди, які проявляють властивості основ.

Кислотні оксиди

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

P₂О₅ + 3СаО → Са₃(РО₄)₂

SO₃ + ZnO → ZnSO₄

CO₂ + 2NaOH → Na₂СО₃ + Н₂О

Кислотні оксиди називають звичайно ангідридами (зневодненими кислотами), вказуючи цим, що їх можна одержати з кислот, віднімаючи від них елементи води. Кислотні оксиди утворюються неметалами та деякими металами, які проявляють змінну валентність. Валентність металів у кислотних оксидах буває, від 4+ до 7+. Наприклад CrO₃ — хроматний ангідрид (валентність хрому 6+ ), Mn₂O₇ — ангідрид марганцю (валентність марганцю 7+ ) і т. д.

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

2NaOH + SiO₂ →^{сплавлення} Na₂SiO₃ + H₂O

Гідроксиди, тобто кислоти, тих кислотних оксидів, що безпосередньо з водою не взаємодіють, одержують посереднім шляхом.

Амфотерні оксиди

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.

ZnO + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂О

ZnO + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂О

З водою амфотерні оксиди не взаємодіють. Амфотерні оксиди утворюються тільки металами з валентністю від 2+ до 4+. До амфотерних оксидів належать ZnO, SnO, PbO, Al₂О₃, SnO₂, PbO₂ 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 3+ ) він утворює основний оксид, при високому валентному стані (від 4+ до 7+ ) він утворює кислотний оксид, а при проміжному (звичайно від 2+ до 4+ ) він утворює амфотерний оксид. Основні, кислотні і амфотерні оксиди називають ще солетвірними, бо вони при взаємодії з кислотами або основами утворюють солі.

Індиферентні (несолетвірні) оксиди

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, геміоксид азоту — N₂O, монооксид азоту — NO і деякі інші.

Отримання

Оксиди можна одержувати різними способами.

• Безпосереднім сполученням елементів з киснем:

2 Zn + O₂ = 2ZnO

4Р + 5О₂ = 2Р₂О₅

• Окисленням різних сполук киснем:

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О

2Н₂S + 3О₂ = 2SO₂ + 2Н₂О

• Розкладом гідроксидів при нагріванні:

Ca(ОН)₂ = СаО + Н₂О

2Fe(ОН)₃ = Fe₂О₃ + 3Н₂О

• Розкладом солей кисневих кислот при нагріванні:

CaCO₃ = CaO + СО₂

Cu₂(ОН)₂СО₃ = CuO + СО₂ + Н₂О

Див. також

• Оксиди природні

Джерела

• 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.