§ 24. Взаємодія води з оксидами

Пригадайте, як складати формули оксидів за § 13.

Поняття про кислоти й основи

Більшість оксидів здатні вступати в хімічні реакції з водою. Зазвичай ці реакції є реакціями сполучення, у результаті яких утворюються продукти приєднання води до оксидів. Речовини, що утворюються сполученням води з іншими речовинами, називають гідратами.

Залежно від того, з яким оксидом взаємодіє вода, може утворитися два типи гідратів: кислоти і основи. Кислоти складаються з атомів Гідрогену і кислотного залишку (H₂SO₄, H₂CO3), а у формулах основ на першому місці записують металічний елемент, з яким сполучається гідроксильна група —ОН (КОН, Ва(ОН)₂). Залежно від гідрату, що відповідає певному оксиду, серед оксидів виділяють дві групи: кислотні оксиди та основні оксиди.

Кислотні оксиди

Усі кислотні оксиди, за винятком силіцій(ІV) оксиду SiO₂, за звичайних умов вступають у реакції сполучення з водою з утворенням кислот:

SO₃ + Н₂O = H₂SO₄ (сульфатна кислота)

СO₂ + Н₂O = Н₂СO₃ (карбонатна кислота)

Р₂O₅ + 3Н₂O = 2Н₃РO₄ (ортофосфатна кислота)

Оксиди, гідрати яких є кислотами, називають кислотними оксидами.

Більшість кислотних оксидів — це оксиди неметалічних елементів. Але кислотні оксиди можуть утворювати і металічні елементи, якщо ці елементи можуть виявляти високі валентності, вищі за чотири. Так, до кислотних оксидів належать хром(VІ) оксид CrO₃та манган(VІІ) оксид Мn₂O₇.

Формули найбільш поширених кислотних оксидів та відповідних їм кислот наведено в таблиці 5.

Таблиця 5. Кислотні оксиди та відповідні їм кислоти

Кислотний оксид	Кислота (гідрат кислотного оксиду)
SiO₂	Силікатна H₂SiO₃
SO₂	Сульфітна H₂SO₃
P₂O₅	Ортофосфатна Н₃РO₄
N₂O₃	Нітритна HNO₂
CrO₃	Хроматна Н₂СrO₄
Mn₂O₇	Перманганатна НМnO₄

Основні оксиди

Продукти реакції оксидів із водою (гідрати) можуть виявляти основні властивості. Якщо гідрат оксиду є основою, то такий оксид є основним.

Оксиди, гідрати яких є основами, називають основними оксидами.

До основних оксидів належать оксиди металічних елементів. Це здебільшого оксиди одно-, дво-, а іноді тривалентних металічних елементів (табл. 6).

Таблиця 6. Основні оксиди та відповідні їм основи

Основні оксиди	Взаємодія з водою	Основи
Na₂O	Взаємодіють	Натрій гідроксид NaOH
K₂O		Калій гідроксид КОН
Li₂O		Літій гідроксид LiOH
SrO		Стронцій гідроксид Sr(OH)₂
ВаО		Барій гідроксид Ва(ОН)₂
Ag₂O	Не взаємодіють	Аргентум гідроксид AgOH
CuO		Купрум(ІІ) гідроксид Сu(ОН)₂
FeO		Ферум(ІІ) гідроксид Fe(OH)₂

Більшість основних оксидів із водою не взаємодіють. У реакцію з водою вступають лише оксиди, гідрати яких розчиняються у воді (див. табл 6, с. 161). Такі гідрати називають лугами:

Na₂O + Н₂O = 2NaOH

СаО + Н₂O = Са(ОН)₂

Дізнайтеся більше

Єдиний кислотний оксид, що за звичайних умов не взаємодіє з водою, — це силіцій(ІV) оксид SiO₂, якому відповідає силікатна кислота H₂SiO₃. Він дуже поширений у природі у складі мінералу кварцу. Звичайний кварцовий пісок на берегах морів і річок — це і є силіцій(ІV) оксид.

• При взаємодії кальцій оксиду (негашеного вапна) з водою утворюється кальцій гідроксид (гашене вапно). Під час цієї реакції з водою виділяється настільки багато теплоти, що вода може закипіти. Цю реакцію використовують у так званих хімічних грілках для розігрівання сніданків або напоїв в одноразових пакетах.

Виявлення кислот і основ у розчинах

Більшість оксидів і відповідних їм гідратів — безбарвні сполуки, тому визначити їх наявність або розрізнити кислоти й основи без «сторонньої допомоги» неможливо. Для виявлення кислот і основ у розчинах використовують індикатори — складні органічні сполуки, що змінюють своє забарвлення залежно від наявності кислоти або основи в розчині (мал. 114). Найпоширеніші індикатори та їхній колір за наявності кислот та основ наведено в таблиці 7.

Мал. 114. Забарвлення лакмусу: а — за наявності кислот; б — основ

Таблиця 7. Забарвлення деяких індикаторів за наявності кислот і основ та у воді

Індикатор	Забарвлення
Індикатор	у розчинах кислот	у розчинах основ	у чистій воді
Лакмус	Червоний	Синій	Фіолетовий
Метилоранж	Червоний	Жовтий	Оранжевий
Фенолфталеїн	Безбарвний	Малиновий	Безбарвний

Здебільшого індикатори використовують у вигляді розчинів — у воді або в спирті. Зручніше використовувати індикаторний папір — звичайний папір, просочений розчином індикатору, а потім висушений. У продаж він потрапляє у вигляді набору тоненьких смужечок (мал. 115).