Графическое изображение формул оксидов

Для того чтобы изобразить графическую формулу оксида, необходимо помнить, что:

1. Кислород в оксидах проявляет постоянную степень окисления - 2, а элементы, образующие оксиды, имеют положительные степени окисления от +1 до +8.

2. Если в молекулу оксида входит не один, а несколько атомов элемента, то они будут соединяться в молекулу через атом кислорода.

3. Каждая черточка в графическом изображении символизирует единицу связи.

Например:

1.1.4. Физические свойства оксидов.

По агрегатному состоянию оксиды бывают газообразными (например, СО₂, SO₂), жидкими (например, N₂O₄, Cl₂O₇, Mn₂O₇) и твердыми (все основные и амфотерные оксиды, а также ряд кислотных оксидов, например, Р₂О₅, SiO₂).

Химические свойства оксидов.

1. Основные оксиды взаимодействуют:

а) с кислотами. Продуктами этих реакций будут соль и вода.

Например:

FеО + Н₂SO₄ = FеSO₄ + Н₂О

СuO + 2НNО₃ = Сu(NО₃)₂ + Н₂О

б) с кислотными оксидами. При этом образуются соли.

Например:

СаО + СО₂ = СаСО₃

MgО + SiO₂ MgSiO₃

в) самфотерными оксидами.Продуктом реакции являются соответствующие соли.

Na₂O + ZnO Na₂ZnO₂

K₂O + Al₂O₃ 2KAlO₂

2. Кислотные оксиды взаимодействуют:

а)с основаниями. Продуктами реакции будут соль и вода.

Например:

В₂O₃ + 2NaOН = 2NaВО₂ + Н₂О

SO₂ + 2NaОН = Na₂SO₃ + H₂O

СО₂ + Са(ОН)₂ = СаСО₃ + Н₂О

б) с основными оксидами.При этом образуются соответствующие соли.

SO₂ + CaО = CaSO₃

SiO₂ + BaO = BaSiO₃

в) с амфотерными оксидами. Продуктом реакции является соль.

P₂O₅ + Al₂O₃ 2AlPO₄

3. Амфотерные оксиды взаимодействуют:

a) со щелочами, образуя при сплавлении соответствующую соль и воду.

Например:

А1₂O₃ + 2NaOН_тв 2NaА1O₂ + Н₂О

ZnO + 2КОН_тв К₂ZnО₂ + Н₂О

В этом случае амфотерные оксидыведут себя как кислотные.

б) с кислотами, образуя и соль и воду.

Например:

РbО + 2НNО₃ = Рb(NO₃)₂ + Н₂О

ZnO + Н₂SО₄ = ZnSO₄ + Н₂О

В этом случае амфотерные оксиды ведут себя как основные оксиды.

в) с основными оксидами, образуя соли.

Cr₂O₃ + Na₂O 2NaCrO₂

Fe₂O₃ + K₂O 2KFeO₂.

В данном случае амфотерные оксиды ведут себя как кислотные оксиды.

г) с кислотными оксидами,образуя соли.

ZnO + SO₃ = ZnSO₄

А1₂O₃ + 3SiO₂ Al₂(SiO₃)₃

В данном случае амфотерные оксиды ведут себя как основные оксиды.

4. Некоторые оксиды способны взаимодействовать с водой.

а) Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов растворяются в воде, образуя щелочи (растворимые в воде основания).

Например:

Na₂O + H₂O = 2NaOH

ВаО + Н₂О = Ва(ОН)₂

б) Большинство кислотных оксидов растворимы в воде, при этом образуется соответствующие кислоты:

Например:

SO₂ + H₂O = H₂SO₃

СО₂ + Н₂О = Н₂СО₃

в) Амфотерные оксиды с водой не взаимодействуют.

Способы получения оксидов

1. Окисление простых веществ кислородом (сжигание простых веществ):

2Mg + O₂ = 2МgО

4Р + 5O₂ = 2Р₂О₅.

Метод не применим для получения оксидов щелочных металлов, т.к. при окислении щелочные металлы обычно дают не оксиды, а пероксиды (Na₂O₂, K₂O₂).

Не окисляются кислородом воздуха благородные металлы, напрмер, Аu, Аg, Рt.

2. Окисление сложных веществ (солей некоторых кислот и водородных соединений неметаллов):

2ZnS + 3O₂ = 2ZnO + 2SO₂

2Н₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2Н₂О

3. Разложение при нагревании гидроксидов (оснований и кислородсодержащих кислот):

Сu(ОН)₂ СuО + Н₂О

H₂SO₃ SO₂ + H₂O

Нельзя пользоваться этим методом для получения оксидов щелочных металлов, так как разложение щелочей происходит при слишком высоких температурах.

4. Разложение некоторых солей кислородсодержащих кислот:

СаСО₃ СаО + СО₂

2Рb(NO₃)₂ 2РbО + 4NO₂ + O₂

Следует иметь в виду, что соли щелочных металлов не разлагаются при нагревании с образованием оксидов.

1.1.7. Области применения оксидов.

Ряд природных минералов представляют собой оксиды (см. табл.7) и используются как рудное сырье для получения соответствующих металлов.

Например:

Боксит А1₂O₃ · nH₂O.

Гематит Fe₂O₃.

Магнетит FеО · Fe₂O₃.

Касситерит SnO₂.

Пиролюзит МnO₂.

Рутил ТiО₂.

Минерал корунд (А1₂O₃) обладающий большой твердостью, используют как абразивный материал. Его прозрачные, окрашенные в красный и синий цвет кристаллы представляют собой драгоценные камни - рубин и сапфир.

Негашеная известь (CaO), получаемая обжигом известняка (СаСО₃), находит широкое применение в строительстве, сельском хозяйстве и как реагент для буровых растворов.

Оксиды железа (Fе₂О₃, Fе₃О₄) используются при бурении нефтяных и газовых скважин в качестве утяжелителей и реагентов-нейтрализаторов сероводорода.

Оксид кремния (IV) (SiO₂) в виде кварцевого песка широко используется для производства стекла, цемента и эмалей, для пескоструйной обработки поверхности металлов, для гидропескоструйной перфорации и при гидроразрыве в нефтяных и газовых скважинах. В виде мельчайших сферических частиц (аэрозоля) находит применение в качестве эффективного пеногасителя буровых растворов и наполнителя при производстве резинотехнических изделий (белая резина).

Ряд оксидов (А1₂O₃,Cr₂O₃, V₂O₅, СuО, NО) используются в качестве катализаторов в современных химических производствах.

Являющийся одним из главных продуктов сгорания угля, нефти и нефтепродуктов углекислый газ (СО₂) при закачке в продуктивные пласты способствует повышению их нефтеотдачи. Используется СО₂ также для заполнения огнетушителей и газирования напитков.

Образующиеся при нарушении режимов сгорания топлива (NO, СО) или при сгорании сернистого топлива (SO₂) оксиды являются продуктами загрязняющими атмосферу. Современное производство, а также транспорт предусматривают строгий контроль за содержанием таких оксидов и их нейтрализацию,

Оксиды азота (NO, NO₂) и серы (SO₂, SO₃) являются промежуточными продуктами в крупнотоннажных производствах азотной (НNO₃) и серной (Н₂SО₄) кислот.

Оксиды хрома (Сг₂O₃) и свинца (2РbО · РbО₂ - сурик) используются для производства антикоррозионных красочных составов.

Вопросы для самоконтроля по теме оксиды

1. На какие основные классы подразделяются все неорганические соединения?

2. Что такое оксиды?

3. Какие типы оксидов Вам известны?

4. Какие оксиды относятся к несолеобразующим (безразличным)?

5. Дайте определения: а) основной оксид, б) кислотный оксид,

в) амфотерный оксид.

6. Какие элементы образуют основные оксиды?

7. Какие элементы образуют кислотные оксиды?

8. Напишите формулы некоторых амфотерных оксидов.

9. Как составляются названия оксидов оксиды?

10. Назовите следующие оксиды: Cu₂O, FeO, Al₂O₃ , Mn₂O₇, SO₂.

11. Изобразите формулы следующих оксидов графически: а) оксид натрия, б) оксид кальция, в) оксид алюминия, г) оксид серы (1V), д) оксид марганца (VII) . Укажите их характер.

12. Напишите формулы высших оксидов элементов II и III периодов. Назовите их. Как изменяется химический характер оксидов II и III периодов?

13. Каковы химические свойства а) основных оксидов, б) кислотных оксидов, г) амфотерных оксидов?

14. Какие оксиды реагируют с водой? Приведите примеры.

15. Докажите амфотерность следующих оксидов: а) оксид бериллия, б) оксид цинка, в) оксид олова (IV).

16. Какие способы получения оксидов Вам известны?

17. Напишите уравнения реакций получения всеми известными Вам способами следующих оксидов: а) оксид цинка, б) оксид меди (II), в) оксид кремния (1V).

18. Назовите некоторые из областей применения оксидов.

1.2. Основания

Оcнованиями называются химические вещества, распадающиеся (диссоциирующие) в водном растворе (или в расплаве) на положительно заряженные ионы металла и отрицательно заряженные ионы гидроксила(определение Аррениуса):

гидроксид натрия катион натрия гидроксид-ион

Основаниями являются сложные вещества, образующиеся при гидратации основных оксидов.

Например:

Na₂O + H₂O = NaOH – гидроксид натрия

BaO + H₂O = Ва(ОН)₂ – гидроксид бария

Классификация оснований

По растворимости в воде все основания можно подразделить на растворимые в воде и нерастворимые.

Основания, растворимые в воде, называются щелочами (см. таблицу растворимости). Большинство оснований в воде нерастворимы.

Рис.4 Схема классификации оснований

Основания различаются по кислотности. Они бывают одно- и многокислотными.

Кислотность оснований определяется количеством гидроксильных групп, которые могут быть замещены на кислотные остатки.

Однокислотные основания образуются от одновалентных металлов, а многокислотные основания от поливалентных металлов.

Например:

LiОН – однокислотное основание,

Са(ОН)₂ – двухкислотное основание,

A1(ОН)₃ – трехкислотное основание и т.д.