Соединения элементов с кислородом
Оксиды- это сложные химические вещества, представляющие собой химические соединения простых элементов с кислородом. Они бывают солеобразующими и не образующие соли. При этом солеобразующие бывают 3-х типов: основными (от слова "основание"), кислотными и амфотерными. Примером окислов, не образующих соли, могут быть: NO (окись азота) - представляет собой бесцветный газ, без запаха. Он образуется во время грозы в атмосфере. CO (окись углерода) - газ без запаха, образуется при сгорании угля. Его обычно называют угарным газом. Существуют и другие оксиды, не образующие соли. Теперь разберём подробнее каждый вид солеобразующих окислов.
Основные оксиды.
Основные оксиды – это сложные химические вещества, относящиеся к оксидам, которые образуют соли при химической реакции с кислотами или кислотными оксидами и не реагируют с основаниями или основными оксидами. Например, к основным относятся: K2O (оксид калия), CaO (оксид кальция), FeO (оксид железа (II)).
Рассмотрим химические свойства оксидов на примерах:
1. Взаимодействие с водой: - взаимодействие с водой с образованием основания (или щёлочи) CaO + H2O = Ca(OH)2 (известная реакция гашения извести, при этом выделяется большое количества тепла!)
2. Взаимодействие с кислотами: - взаимодействие с кислотой с образованием соли и воды (раствор соли в воде) CaO + H2SO4 = CaSO4 + H2O (кристаллы этого вещества CaSO4 известны всем под названием "гипс").
3. Взаимодействие с кислотными оксидами: образование соли CaO + CO2 = CaCO3 (это вещество известно всем - обычный мел!)
Кислотные оксиды
Кислотные оксиды – это сложные химические вещества, относящиеся к оксидам, которые образуют соли при химическом взаимодействии с основаниями или основными оксидами и не взаимодействуют с кислотными оксидами.
Примерами кислотных окислов могут быть: CO2 (всем известный углекислый газ), P2O5 – оксид фосфора (образуется при сгорании на воздухе белого фосфора), SO3 – триокись серы, это вещество используют для получения серной кислоты.
- химическая реакция с водой: CO2 + H2O = H2CO3 – это вещество – угольная кислота, одна из слабых кислот. С повышением температуры растворимость газа в воде уменьшается, а его излишки выходят в виде пузырьков.
- реакция с щелочами (основаниями): CO2 + NaOH = Na2CO3- образовавшееся вещество (соль), её название – кальцинированная сода.
- реакция с основными оксидами: CO2 + MgO = MgCO3. Получившая соль – карбонат магния.
Амфотерные оксиды
Амфотерные оксиды – это сложные химические вещества, также относящиеся к оксидам, которые образуют соли при химическом взаимодействии и с кислотами (или кислотными оксидами) и основаниями (или основными оксидами). Наиболее частое применение слово "амфотерный" в нашем случае относится к оксидам металлов.
Примером амфотерных оксидов могут быть: ZnO – оксид цинка (белый порошок, часто применяемый в медицине для изготовления масок и кремов), Al2O3 – окись алюминия (называют еще "глинозёмом").
Химические свойства амфотерных оксидов уникальны тем, что они могут вступать в химические реакции, соответствующие как основаниями так и с кислотами, например:
- реакция с кислотным оксидом: ZnO + H2CO3 = ZnCO3 + H2O - образовавшееся вещество – раствор соли "карбоната цинка" в воде.
- реакция с основаниями: ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2. Полученное вещество – двойная соль натрия и цинка.
Получение оксидов
Получение оксидов производят различными способами. Это может происходить физическим и химическим способами. Самым простым способом является химическое взаимодействие простых элементов с кислородом. Например, если расплавить железо Fe и поместить в колбу с кислородом, то произойдёт химическая реакция окисления железа, которая сопровождается яркой вспышкой и искрами. Продуктом реакции будет чёрный порошок оксида железа FeO: 2Fe + O2 = 2FeO
Полностью аналогичны химические реакции с другими металлами и неметаллами, Например: цинк сгорает в кислороде с образованием оксида цинка 2Zn + O2 = 2ZnO
Горение угля сопровождается образованием сразу двух окислов:
- угарного газа и углекислого газа 2C + O2 = 2CO
- образование угарного газа. C + O2 = CO2 -–образование углекислого газа. Этот газ образуется, если кислорода имеется в более, чем достаточном количестве, то есть в любом случае сначала протекает реакция с образованием угарного газа, а потом угарный газ окисляется, превращаясь в углекислый газ.
Получение оксидов можно осуществить другим способом – путём химической реакции разложения. Например, для получения оксида железа или оксида алюминия необходимо прокалить на огне соответствующие основания этих металлов:
Fe(OH)2 = FeO + H2O
2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O,
а также при разложении отдельных кислот:
H2CO3 = H2O + CO2 – разложение угольной кислоты
H2SO3 = H2O + SO2 – разложение сернистой кислоты
Получение оксидов можно осуществить из солей металлов при сильном нагревании, например:
CaCO3 = CaO + CO2 – прокаливанием мела получают окись кальция и углекислый газ.
Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2 – в этой реакции разложения получается сразу два оксида: CuO – оксид меди (чёрного цвета) и NO2 – оксид азота (его ещё называют бурым газом из-за его действительно бурого цвета).
Ещё одним способом, которым можно осуществить получение оксидов – это окислительно-восстановительные реакции, например:
Cu + 4HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
S + H2SO4(конц.) = 3SO2 + 2H2O
Лабораторная работа № 11
Методы получения оксидов