§ 25. Властивості оксидів

Опрацювавши зміст параграфа, ви будете:

знати фізичні й хімічні властивості оксидів;
уміти записувати рівняння відповідних реакцій.

Фізичні властивості. Оксиди мають різні фізичні властивості. За стандартних умов¹ більшість оксидів - тверді речовини (Na₂O, ВаО, СuО, Р₂О₅), деякі - рідкі (Сl₂О₇, Н₂О) і газуваті (СО₂, CO, NO). Мають різний колір. Густина, температури плавлення і кипіння змінюються в широких межах.

¹ Стандартні умови - це фізичні умови, що визначаються тиском 100 кПа (1 атм) і температурою 298 К (25 °C)

Основні оксиди. Основними називаються оксиди, гідрати яких є основами.

• Пригадайте, як складаються формули основ (вивчали у 7-му класі).

До основних оксидів належать лише оксиди металічних елементів - лужних (Li, Na, К, Rb, Cs), лужноземельних (Ca, Sr, Ba, Ra), Магнію, Лантану, a також усіх інших металічних елементів у нижчих ступенях окиснення.

1. За звичайних умов або при нагріванні основні оксиди взаємодіють із кислотами, утворюючи сіль і воду:

FeO + 2НСl = FeCl₂ + Н₂О ферум(ІІ) хлорид

ВаО + 2HNO₃ = Ba(NO₃)₂+ Н₂О барій нітрат

2. Основні оксиди взаємодіють із кислотними оксидами з утворенням солей:

СаО + СО₂ = СаСО₃ кальцій карбонат

ВаО + SO₃ = BaSO₄барій сульфат

3. З водою взаємодіють тільки оксиди лужних і лужноземельних елементів, утворюючи гідрати, які є розчинними у воді основами (луги).

Дослід 1. У порцелянову чашку вміщуємо грудочки свіжопрожареного кальцій оксиду СаО (негашене вапно) і доливаємо до нього води (мал. 8). Спостерігається таке сильне розігрівання, що частина води перетворюється на пару, а грудочки розсипаються, перетворюючись на сухий пухкий порошок - гашене вапно, або кальцій гідроксид Са(ОН)₂. Виділення теплоти засвідчує, що відбулася реакція:

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂.

Мал. 8. Гашення вапна

• Пригадайте, як називаються реакції, що відбуваються з виділенням теплоти.

Так само, як кальцій оксид, сполучаються з водою й оксиди інших активних металічних елементів, наприклад:

Na₂O + Н₂О = 2NaOH;

ВаО + Н₂О = Ва(ОН)₂.

Основні оксиди багатьох інших металічних елементів із водою не взаємодіють. Їх гідрати одержують непрямим шляхом.

4. Більшість основних оксидів не розкладається при нагріванні, виняток становлять меркурій(ІІ) оксид HgO і оксиди благородних металічних елементів, наприклад Аргентуму:

2HgO = 2Hg + О₂;

2Ag₂O = 4Ag + O₂.

Кислотні оксиди. Кислотними називають оксиди, гідрати яких є кислотами. Тому кислотні оксиди ще називаються ангідридами кислот. До них належать оксиди неметалічних, і металічних елементів у вищих ступенях окиснення: SO₂, SO₃, СО₂, СrО₃, Мn₂О₇.

1. Більшість кислотних оксидів взаємодіє з водою з утворенням кислот.

Дослід 2. У порцелянову чашку вміщуємо фосфор(V) оксид Р₂О₅ і додаємо теплої води. Реакція також екзотермічна. Суміш розігрівається так, що вода закипає. Утворюється нова речовина - фосфатна Н₃РО₄, або ортофосфатна, кислота. Якщо вода холодна, то утворюється метафосфатна кислота:

Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РО₄ - вода гаряча - ортофосфатна кислота;

Р₂О₅ + Н₂О = 2НРО₃ - вода холодна - метафосфатна кислота.

Деякі кислотні оксиди (наприклад, SiO₂) не взаємодіють з водою. Але це не означає, що силікатної кислоти H₂SiO₃ не існує. Вона так само, як і інші нерозчинні у воді кислоти, що відповідають нерозчинним у воді оксидам неметалічних елементів, може бути добута непрямим шляхом.

2. Кислотні оксиди взаємодіють з лугами з утворенням солі і води:

SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + Н₂О натрій сульфат;

Р₂О₅ + 3Са(ОН)₂ = Са₃(РО₄)₂ + 3Н₂О кальцій ортофосфат.

Амфотерні оксиди. Амфотерними називаються оксиди, які залежно від умов виявляють властивості як основних, так і кислотних оксидів.

До амфотерних належать оксиди окремих металічних елементів головних підгруп (Берилію, Алюмінію), а також багатьох металічних елементів побічних підгруп Періодичної системи хімічних елементів у проміжних ступенях окиснення: ВеО, Аl₂О₃, ZnO, MnO₂, Fe₂O₃.

Амфотерні оксиди з водою не взаємодіють. Їх гідроксиди одержують непрямим шляхом.

Хімічні властивості амфотерних оксидів розглянемо пізніше (див. § 28).

Висновки

Оксиди активних металічних елементів взаємодіють із водою, утворюючи розчинні гідроксиди металічних елементів, або основи (луги).

Оксиди металічних елементів, яким відповідають основи, називаються основними оксидами.

Оксиди неметалічних елементів (окрім несолетворних) і оксиди металічних елементів у вищих ступенях окиснення при взаємодії з водою утворюють розчинні кислоти.

Оксиди неметалів, яким відповідають кислоти, називаються кислотними оксидами.

Кислотним і основним оксидам, що не розчиняються у воді, відповідають нерозчинні кислоти й нерозчинні основи.

Амфотерні оксиди виявляють властивості чи то основних оксидів, то кислотних. Вони з водою не реагують.

Кислотні, основні, амфотерні оксиди - солетворні.

Завдання для самоконтролю

1. Які з наведених оксидів взаємодіють із водою: барій оксид, калій оксид, купрум(ІІ) оксид, силіцій(ІV) оксид, цинк оксид, сульфур(VІ) оксид? Напишіть рівняння реакцій.

2. Напишіть рівняння реакцій, що відповідають таким перетворенням:

Са → СаО → Са(ОН)₂;

S → SO₂ → H₂SO₃.

3. Обчисліть масові частки елементів у натрій оксиді.

Додаткові завдання

4. Яку масу свинцевої руди треба взяти для добування свинцю масою 10 кг? Припускаємо, що домішок немає і руда являє собою чистий свинцевий блиск PbS.