Какие физические свойства имеют оксиды

Оксиды — это неорганические соединения, состоящие из двух химических элементов, одним из которых является кислород в степени окисления -2. Единственным элементом, не образующим оксид, является фтор, который в соединении с кислородом образует фторид кислорода. Это связано с тем, что фтор является более электроотрицательным элементом, чем кислород.

Данный класс соединений является очень распространенным. Каждый день человек встречается с разнообразными оксидами в повседневной жизни. Вода, песок, выдыхаемый нами углекислый газ, выхлопы автомобилей, ржавчина — все это примеры оксидов.

Классификация оксидов

Все оксиды, по способности образовать соли, можно разделить на две группы:

Солеобразующие оксиды (CO2, N2O5,Na2O, SO3 и т. д.)
Несолеобразующие оксиды(CO, N2O,SiO, NO и т. д.)

В свою очередь, солеобразующие оксиды подразделяют на 3 группы:

Основные оксиды — (Оксиды металлов — Na2O, CaO, CuO и т д)
Кислотные оксиды — (Оксиды неметаллов, а так же оксиды металлов в степени окисления V-VII — Mn2O7,CO2, N2O5, SO2, SO3 и т д)
Амфотерные оксиды (Оксиды металлов со степенью окисления III-IV а так же ZnO, BeO, SnO, PbO)

Данная классификация основана на проявлении оксидами определенных химических свойств. Так, основным оксидам соответствуют основания, а кислотным оксидам — кислоты. Кислотные оксиды реагируют с основными оксидами с образованием соответствующей соли, как если бы реагировали основание и кислота, соответствующие данным оксидам: Химические свойства оксидов Аналогично, амфотерным оксидам соответствуют амфотерные основания, которые могут проявлять как кислотные, так и основные свойства: Амфотерные оксиды Химические элементы проявляющие разную степень окисления, могут образовывать различные оксиды. Чтобы как то различать оксиды таких элементов, после названия оксиды, в скобках указывается валентность.

CO2 – оксид углерода (IV)

N2O3 – оксид азота (III)

Физические свойства оксидов

Оксиды весьма разнообразны по своим физическим свойствам. Они могут быть как жидкостями (Н2О), так и газами (СО2, SO3) или твёрдыми веществами (Al2O3, Fe2O3). Приэтом оснОвные оксиды, как правило, твёрдые вещества. Окраску оксиды также имеют самую разнообразную — от бесцветной (Н2О, СО) и белой (ZnO, TiO2) до зелёной (Cr2O3) и даже чёрной (CuO).

Химические свойства оксидов

Основные оксиды

Некоторые оксиды реагируют с водой с образованием соответствующих гидроксидов (оснований):Основные оксиды реагируют с кислотными оксидами с образованием солей:Аналогично реагируют и с кислотами, но с выделением воды:Оксиды металлов, менее активных чем алюминий, могут восстанавливаться до металлов:

Кислотные оксиды

Кислотные оксиды в реакции с водой образуют кислоты:Некоторые оксиды (например оксид кремния SiO2) не взаимодействуют с водой, поэтому кислоты получают другими путями.

Кислотные оксиды взаимодействуют с основными оксидами, образую соли:Таким же образом, с образование солей, кислотные оксиды реагируют с основаниями:Если данному оксиду соответствует многоосновная кислота, то так же может образоваться кислая соль:Нелетучие кислотные оксиды могут замещать в солях летучие оксиды:

Амфотерные оксиды

Как уже говорилось ранее, амфотерные оксиды, в зависимости от условий, могут проявлять как кислотные, так и основные свойства. Так они выступают в качестве основных оксидов в реакциях с кислотами или кислотными оксидами, с образованием солей: И в реакциях с основаниями или основными оксидами проявляют кислотные свойства: ZnO + 2NaOH +H2O

Получение оксидов

Оксиды можно получить самыми разнообразными способами, мы приведем основные из них.

Большинство оксидов можно получить непосредственным взаимодействием кислорода с химических элементом: h2+o2 При обжиге или горении различных бинарных соединений:Термическое разложение солей, кислот и оснований :Взаимодействие некоторых металлов с водой:

Применение оксидов

СО2 реакция Оксиды крайне распространены по всему земному шару и находят применение как в быту, так и в промышленности. Самый важный оксид — оксид водорода, вода — сделал возможной жизнь на Земле. Оксид серы SO3 используют для получения серной кислоты, а также для обработки пищевых продуктов — так увеличивают срок хранения, например, фруктов.

Оксиды железа используют для получения красок, производства электродов, хотя больше всего оксидов железа восстанавливают до металлического железа в металлургии.

Оксид кальция, также известный как негашеная известь, применяют в строительстве. Оксиды цинка и титана имеют белый цвет и нерастворимы в воде, потому стали хорошим материалом для производства красок — белил.

Оксид кремния SiO2 является основным компонентом стекла. Оксид хрома Cr2O3 применяют для производства цветных зелёных стекол и керамики, а за счёт высоких прочностных свойств — для полировки изделий (в виде пасты ГОИ).

Оксид углерода CO2, который выделяют при дыхании все живые организмы, используется для пожаротушения, а также, в виде сухого льда, для охлаждения чего-либо.

Источник

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

Источник

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Оксиды – класс неорганических соединений, представляют собой соединения химического элемента с кислородом, в которых кислород проявляет степень окисления «-2».

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.

(
mathrm{CO}+mathrm{NaOH}=mathrm{HCOONa}
)

При взаимодействии несолеобразующих оксидов с кислородом получают высшие оксиды элементов:

(
2 mathrm{CO}+mathrm{O} 2=2 mathrm{CO} 2
)

(
2 mathrm{NO}+mathrm{O} 2=2 mathrm{NO} 2
)

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:

(
mathrm{CaO}+2 mathrm{H} 2 mathrm{O}=mathrm{Ca}(mathrm{OH}) 2+mathrm{H} 2 uparrow
)

(
mathrm{Li} 2 mathrm{O}+mathrm{H} 2 mathrm{O}=2 mathrm{LiOH}
)

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

(
mathrm{CaO}+mathrm{SiO} 2=mathrm{CaSiO} 3
)

(
mathrm{CaO}+mathrm{Mn} 2 mathrm{O} 7=mathrm{Ca}(mathrm{MnO} 4) 2
)

(
mathrm{CaO}+mathrm{Al} 2 mathrm{O} mathrm{Z}=mathrm{Ca}(mathrm{AlO} 2) 2
)

Основные оксиды реагируют с кислотами с образованием солей и воды:

(
mathrm{CaO}+mathrm{H} 2 mathrm{SO} 4=mathrm{CaSO} 4+mathrm{H} 2 mathrm{O}
)

(
mathrm{CuO}+mathrm{H} 2 mathrm{SO} 4=mathrm{CuSO} 4+mathrm{H} 2 mathrm{O}
)

(
mathrm{CuO}+mathrm{H} 2=mathrm{Cu}+mathrm{H} 2 mathrm{O}
)

Кислотные оксиды реагируют с водой с образованием кислот:

(
mathrm{P} 2 mathrm{O} 5+mathrm{H} 2 mathrm{O}=mathrm{HPO} 3
)(метафосфорная кислота);

(
mathrm{HPO} 3+mathrm{H} 2 mathrm{O}=mathrm{H} 3 mathrm{PO} 4
)(ортофосфорная кислота);

(
mathrm{SO} 3+mathrm{H} 2 mathrm{O}=mathrm{H} 2 mathrm{SO} 4
)

Некоторые кислотные оксиды, например, оксид кремния (IV) ((
mathrm{Si} mathrm{O} 2
)), 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:

(
mathrm{P} 2 mathrm{O} 5+3 mathrm{CaO}=mathrm{Ca} 3(mathrm{PO} 4) 2
)

(
mathrm{CO} 2+mathrm{CaO}=mathrm{CaCO} 3
)

(
mathrm{P} 2 mathrm{O} 5+mathrm{A1} 2 mathrm{O} 3=2 mathrm{A1PO} 4
)

Кислотные оксиды реагируют с основаниями с образованием солей и воды:

(
mathrm{P} 2 mathrm{O} 5+6 mathrm{NaOH}=3 mathrm{Na} 3 mathrm{PO} 4+3 mathrm{H} 2 mathrm{O}
)

(
mathrm{Ca}(mathrm{OH}) 2+mathrm{CO} 2=mathrm{CaCO} 3_{downarrow}+mathrm{H} 2 mathrm{O}
)

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

(
mathrm{Al} 2 mathrm{O} 3+6 mathrm{HCl}=2 mathrm{AlCl} 3+3 mathrm{H} 2 mathrm{O}
)

(
mathrm{Al} 2 mathrm{O} 3+mathrm{NaOH}+3 mathrm{H} 2 mathrm{O}=2 mathrm{Na}[mathrm{Al}(mathrm{OH}) 4]
)

(
mathrm{ZnO}+2 mathrm{HCl}=mathrm{ZnCl} 2+mathrm{H} 2 mathrm{O}
)

(
mathrm{ZnO}+2 mathrm{KOH}+mathrm{H} 2 mathrm{O}=mathrm{K} 2[mathrm{Zn}(mathrm{OH}) 4] 4
)

(
mathrm{ZnO}+2 mathrm{KOH}=mathrm{K} 2 mathrm{ZnO} 2
)

Физические свойства оксидов

Получение оксидов

(
2 mathrm{Cu}+mathrm{O} 2=2 mathrm{CuO}
)

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

(
mathrm{CaCO} 3=mathrm{CaO}+mathrm{CO} 2 uparrow
)

(
2 mathrm{Al}(mathrm{OH}) 3=mathrm{Al} 2 mathrm{O} 3+3 mathrm{H} 2 mathrm{O}
)

(
4 mathrm{HNO} 3=4 mathrm{NO} 2+mathrm{O} 2+2 mathrm{H} 2 mathrm{O}
)

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

При электролизе 40 моль воды выделилось 620 г кислорода. Определите выход кислорода.

Решение

Выход продукта реакции определяется по формуле:

(
eta=mathrm{mpr} / mathrm{mtheor} times 100 %
)

Практическая масса кислорода – масса, указанная в условии задачи – 620 г. Теоретическая масса продукта реакции – масса, рассчитанная по уравнению реакции. Запишем уравнение реакции разложения воды под действием электрического тока:

(
2 mathrm{H} 2 mathrm{O}=2 mathrm{H} 2+mathrm{O} 2
)

Согласно уравнению реакции (
mathrm{n}(mathrm{H} 2 mathrm{O}) mathrm{n}(mathrm{O} 2)=2 : 1
), следовательно (
(mathrm{O} 2)=1 / 2 times mathrm{n}(mathrm{H} 2 mathrm{O})=20
) моль. Тогда, теоретическая масса кислорода будет равна:

(
text { mtheor }(mathrm{O} 2)=mathrm{n}(mathrm{O} 2) times mathrm{M}(mathrm{O} 2)=20 times 32=640
) г.

Выход кислорода:

(
eta(O 2)=620 / 640 times 100 %=96,9 %
)

Ответ

Выход кислорода – 96,9 %.

ПРИМЕР 2

Задание

Определите простейшую формулу соединения, содержащего 68,4% хрома и 31,6% кислорода.

Решение

Обозначим количество атомов хрома и кислорода, входящих в состав оксида индексами (
x
) и (
y
). Тогда, формула оксида – (
mathrm{CrxOy}
). Составим соотношение:

(
mathrm{x} : mathrm{y}=omega(mathrm{Cr}) / mathrm{Ar}(mathrm{Cr}) : omega(mathrm{O}) / mathrm{Ar}(mathrm{O})
)

(
x y=68,4 / 52 : 31,6 / 16
)

(
x : y=1,3 : 2
)

Разделим на наименьшее значение – 1,3, получим, что (
x=1
), а (
y=2
). Следовательно формула оксида (
mathrm{CrO} 2
).

Ответ

Формула оксида – (
mathrm{CrO} 2
)

Источник

Оксидами называют сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, одним из которых является кислород.

В оксидах химический элемент кислород находится в степени окисления (–2).

Оксиды — весьма распространённый в природе класс соединений. Они находятся в воздухе, распространены в гидросфере и литосфере.

Примеры оксидов:

H2O — оксид водорода, или вода.

На Земле вода встречается во всех трёх агрегатных состояниях — газообразном (водяной пар), жидком и твёрдом (лёд, снег). На долю воды также приходится большая часть массы живых организмов.

CO2 — оксид углерода((IV)), двуокись углерода или углекислый газ.

Как вы уже знаете, углекислый газ нужен зелёным растениям для фотосинтеза. Оксид углерода((IV)), находящийся в твёрдом агрегатном состоянии, называют сухим льдом.

CO — оксид углерода((II)), угарный газ.

Примесь этого очень ядовитого вещества может содержаться в воздухе. Основным источником загрязнения является транспорт. Угарный газ образуется в результате неполного сгорания топлива. Этот же оксид образуется и во время пожаров.

Fe2O3 — оксид железа((III)).

В природе этот оксид встречается в виде минерала гематита. Он составляет основу руды, называемой красным железняком.

SiO2 — оксид кремния.

В природе встречается в виде кварцевого песка, кварца, горного хрусталя.

Оксиды принято группировать в зависимости от их способности реагировать с кислотами и основаниями. Различают три важнейшие группы оксидов: основные, кислотные и амфотерные. Их относят к солеобразующим оксидам. Существуют также оксиды, которые называют несолеобразующими.

Основные оксиды.

Основными называют оксиды, которые реагируют с кислотами, образуя соль и воду.

Основные оксиды образуются химическими элементами — металлами. Как правило, степень окисления элемента, образующего основный оксид, является невысокой: (+1) или (+2).

Примеры основных оксидов:

оксид натрия Na2O, оксид меди((II)) CuO.

Кислотные оксиды.

Кислотными называют оксиды, которые реагируют с основаниями, образуя соль и воду.

Кислотные оксиды образуют элементы — неметаллы. Например, оксид серы((VI)) SO3, оксид азота((IV)) NO2.

Также кислотные оксиды могут быть образованы металлическими химическими элементами, в которых те проявляют степень окисления от (+5) до (+8). Например, оксид хрома((VI)) CrO3 и оксид марганца((VII)) Mn2O7.

Амфотерные оксиды.

Амфотерными называют оксиды, которые реагируют как с кислотами, так и с основаниями, образуя соли.

Амфотерные свойства проявляет оксид цинка ZnO, оксид алюминия Al2O3, оксид бериллия BeO.

Если металлический элемент имеет переменную валентность (проявляет несколько степеней окисления), то из всех образуемых им оксидов амфотерными свойствами обладают те, в которых этот элемент имеет промежуточную валентность (промежуточную степень окисления).

Например, хром может быть двухвалентен, трёхвалентен и шестивалентен.

Амфотерными свойствами обладает именно оксид хрома ((III)) Cr2O3.

Несолеобразующие оксиды.

Несолеобразующими называют оксиды, которые при обычных условиях не взаимодействуют ни с кислотами, ни с основаниями.

Примеры несолеобразующих оксидов: оксид углерода((II)), или угарный газ CO, оксид азота((I)), или веселящий газ N2O, и оксид азота((II)) NO.

Номенклатура оксидов

В соответствии с номенклатурой ИЮПАК, оксиды называют словом «оксид», после которого следует наименование химического элемента в родительном падеже.

Например: Na2O — оксид натрия, Al2O3 — оксид алюминия.

Если элемент, образующий оксид, имеет переменную степень окисления (или валентность), то в названии оксида указывается его степень окисления римской цифрой в скобках сразу после названия (без пробела).

Например: Cu2O — оксид меди((I)), CuO — оксид меди((II)), FeO — оксид железа((II)), Fe2O3 — оксид железа((III)), Cl2O7 — оксид хлора((VII)).

Часто используют и другие наименования оксидов по числу атомов кислорода: если оксид содержит только один атом кислорода, то его называют монооксидом, или моноокисью, если два — диоксидом, или двуокисью, если три — то триоксидом, или трёхокисью и т. д.

Например: монооксид углерода CO, диоксид углерода CO2, триоксид серы SO3.

Также распространены исторически сложившиеся (тривиальные) названия оксидов, например, угарный газ CO, серный ангидрид SO3 и т. д.

Источник