Физические и химические свойства оксидов

Исключение дифторид кислорода (OF₂), поскольку электроотрицательность фтора выше, чем у кислорода и фтор всегда проявляет степень окисления «-1».

Оксиды, в зависимости от проявляемых ими химических свойств подразделяют на два класса – солеобразующие и несолеобразующие оксиды. Солеобразующие оксиды имеют внутреннюю классификацию. Среди них выделяют кислотные, основные и амфотерные оксиды.

Химические свойства несолеобразующих оксидов

Несолеобразующие оксиды не проявляют ни кислотных, ни основных, ни амфотерных свойств, не образуют соли. К несолеобразующим оксидам относятся оксиды азота (I) и (II) (N₂O, NO), оксид углерода (II) (CO), оксид кремния (II) SiO и др.

Несмотря на то, что несолеобразующие оксиды не способны к образованию солей при взаимодействии оксида углерода (II) с гидроксидом натрия образуется органическая соль – формиат натрия (соль муравьиной кислоты):

CO + NaOH = HCOONa.

При взаимодействии несолеобразующих оксидов с кислородом получают высшие оксиды элементов:

2CO + O₂ = 2CO₂;

2NO + O₂ = 2NO₂.

Химические свойства солеобразующих оксидов

Среди солеобразующих оксидов различают основные, кислотные и амфотерные оксиды, первые из которых при взаимодействии с водой образуют основания (гидроксиды), вторые – кислоты, а третьи – проявляют свойства как кислотных, так и основных оксидов.

Основные оксиды реагируют с водой с образованием оснований:

CaO + 2H₂O = Ca(OH)₂ + H₂↑;

Li₂O + H₂O = 2LiOH.

При взаимодействии основных оксидов с кислотными или амфотерными оксидами получаются соли:

CaO + SiO₂ = CaSiO₃;

CaO + Mn₂O₇ = Ca(MnO₄)₂;

CaO + Al₂O₃ = Ca(AlO₂)₂.

Основные оксиды реагируют с кислотами с образованием солей и воды:

CaO + H₂SO₄ = CaSO₄ + H₂O;

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O.

При взаимодействии основных оксидов, образованных металлами, стоящими в ряду активности после алюминия, с водородом, происходит восстановление металлов, входящих в оксида:

CuO + H₂ = Cu + H₂O.

Кислотные оксиды реагируют с водой с образованием кислот:

P₂O₅ + H₂O = HPO₃ (метафосфорная кислота);

HPO₃ + H₂O = H₃PO₄ (ортофосфорная кислота);

SO₃ + H₂O = H₂SO₄.

Некоторые кислотные оксиды, например, оксид кремния (IV) (SiO₂), не вступают в реакцию взаимодействия с водой, поэтому, соответствующие этим оксидам кислоты получают косвенным путем.

При взаимодействии кислотных оксидов с основными или амфотерными оксидами получаются соли:

P₂O₅ + 3CaO = Ca₃(PO₄)₂;

CO₂ + CaO = CaCO₃;

P₂O₅ +Al₂O₃ = 2AlPO₄.

Кислотные оксиды реагируют с основаниями с образованием солей и воды:

P₂O₅ + 6NaOH = 3Na₃PO₄ + 3H₂O;

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O.

Амфотерные оксиды взаимодействуют с кислотными и основными оксидами (см. выше), а также с кислотами и основаниями:

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O;

Al₂O₃ + NaOH + 3H₂O = 2Na[Al(OH)₄];

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O;

ZnO + 2KOH + H₂O = K₂[Zn(OH)₄]4

ZnO + 2KOH = K₂ZnO₂.

Физические свойства оксидов

Большинство оксидов – твердые вещества при комнатной температуре (CuO – порошок черного цвета, CaO – белое кристаллическое вещество, Cr₂O₃ – порошок зеленого цвета и т.д.). Некоторые оксиды представляют собой жидкости (вода – оксид водорода – бесцветная жидкость, Cl₂O₇ – бесцветная жидкость) или газы (CO₂ – газ без цвета, NO₂ – газ бурого цвета). Строение оксидов также различно, чаще всего молекулярное или ионное.

Получение оксидов

Практически все оксиды можно получить по реакции взаимодействия конкретного элемента с кислородом, например:

2Cu + O₂ = 2CuO.

К образованию оксидов также приводит термическое разложение солей, оснований и кислот:

CaCO₃ = CaO + CO₂↑;

2Al(OH)₃ = Al₂O₃ + 3H₂O;

4HNO₃ = 4NO₂ + O₂ + 2H₂O.

Среди других способов получения оксидов выделяют обжиг бинарных соединений, например, сульфидов, окисление высших оксидов до низших, восстановление низших оксидов до высших, взаимодействие металлов с водой при высокой температуре и др.

Примеры решения задач