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 + 4HNO_3(конц.) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

S + H₂SO_4(конц.) = 3SO₂ + 2H₂O

Лабораторная работа № 11

Методы получения оксидов