Какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды

Оксиды — это сложные вещества, состоящие из атомов двух элементов, один из которых — кислород со степенью окисления -2. При этом кислород связан только с менее электроотрицательным элементом.

В зависимости от второго элемента оксиды проявляют разные химические свойства. В школьном курсе оксиды традиционно делят на солеобразующие и несолеобразующие. Некоторые оксиды относят к солеобразным (двойным).

Двойные оксиды — это некоторые оксиды , образованные элементом с разными степенями окисления.

Солеобразующие оксиды делят на основные, амфотерные и кислотные.

Основные оксиды — это оксиды, обладающие характерными основными свойствами. К ним относят оксиды, образованные атомами металлов со степень окисления +1 и +2.

Кислотные оксиды — это оксиды, характеризующиеся кислотными свойствами. К ним относят оксиды, образованные атомами металлов со степенью окисления +5, +6 и +7, а также атомами неметаллов.

Амфотерные оксиды — это оксиды, характеризующиеся и основными, и кислотными свойствами. Это оксиды металлов со степенью окисления +3 и +4, а также четыре оксида со степенью окисления +2: ZnO, PbO, SnO и BeO.

Несолеобразующие оксиды не проявляют характерных основных или кислотных свойств, им не соответствуют гидроксиды. К несолеобразующим относят четыре оксида: CO, NO, N2O и SiO.

Классификация оксидов

Какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды

Тренировочные тесты по теме Классификация оксидов.

Получение оксидов

Общие способы получения оксидов:

1. Взаимодействие простых веществ с кислородом:

1.1. Окисление металлов: большинство металлов окисляются кислородом до оксидов с устойчивыми степенями окисления.

Например, алюминий взаимодействует с кислородом с образованием оксида:

4Al + 3O2 → 2Al2O3

Не взаимодействуют с кислородом золото, платина, палладий.

Натрий при окислении кислородом воздуха образует преимущественно пероксид Na2O2,

2Na + O2 → 2Na2O2

Калий, цезий, рубидий образуют преимущественно пероксиды состава MeO2:

K + O2 → KO2

Примечания: металлы с переменной степенью окисления окисляются кислородом воздуха, как правило, до промежуточной степени окисления (+3):

4Fe + 3O2 → 2Fe2O3

4Cr + 3O2 → 2Cr2O3

Железо также горит с образованием железной окалины — оксида железа (II, III):

3Fe + 2O2 → Fe3O4

1.2. Окисление простых веществ-неметаллов.

Как правило, при окислении неметаллов образуется оксид неметалла с высшей степенью окисления, если кислород в избытке, или оксид неметалла с промежуточной степенью окисления, если кислород в недостатке.

Например, фосфор окисляется избытком кислорода до оксида фосфора (V), а под действием недостатка кислорода до оксида фосфора (III):

4P + 5O2(изб.) → 2P2O5

4P + 3O2(нед.) → 2P2O3

Но есть некоторые исключения.

Например, сера сгорает только до оксида серы (IV):

S + O2 → SO2

Оксид серы (VI) можно получить только окислением оксида серы (IV) в жестких условиях в присутствии катализатора:

2SO2 + O2 = 2SO3

Азот окисляется кислородом только при очень высокой температуре (около 2000оС), либо под действием электрического разряда, и только до оксида азота (II):

N2 + O2 = 2NO

Не окисляется кислородом фтор F2 (сам фтор окисляет кислород). Не взаимодействуют с кислородом прочие галогены (хлор Cl2, бром и др.), инертные газы (гелий He, неон, аргон, криптон).

2. Окисление сложных веществ (бинарных соединений): сульфидов, гидридов, фосфидов и т.д.

При окислении кислородом сложных веществ, состоящих, как правило, из двух элементов, образуется смесь оксидов этих элементов в устойчивых степенях окисления.

Например, при сжигании пирита FeS2 образуются оксид железа (III) и оксид серы (IV):

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

Сероводород горит с образованием оксида серы (IV) при избытке кислорода и с образованием серы при недостатке кислорода:

2H2S + 3O2(изб.) → 2H2O + 2SO2

2H2S + O2(нед.) → 2H2O + 2S

А вот аммиак горит с образованием простого вещества N2, т.к. азот реагирует с кислородом только в жестких условиях:

4NH3 + 3O2 →2N2 + 6H2O

А вот в присутствии катализатора аммиак окисляется кислородом до оксида азота (II):

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

3. Разложение гидроксидов. Оксиды можно получить также из гидроксидов — кислот или оснований. Некоторые гидроксиды неустойчивы, и самопроизвольную распадаются на оксид и воду; для разложения некоторых других (как правило, нерастворимых в воде) гидроксидов необходимо их нагревать (прокаливать).

гидроксид → оксид + вода

Самопроизвольно разлагаются в водном растворе угольная кислота, сернистая кислота, гидроксид аммония, гидроксиды серебра (I), меди (I):

H2CO3 → H2O + CO2

H2SO3 → H2O + SO2

NH4OH → NH3 + H2O

2AgOH → Ag2O + H2O

2CuOH → Cu2O + H2O

При нагревании разлагаются на оксиды большинство нерастворимых гидроксидов — кремниевая кислота, гидроксиды тяжелых металлов — гидроксид железа (III) и др.:

H2SiO3 → H2O + SiO2

2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O

4. Еще один способ получения оксидов — разложение сложных соединений — солей.

Например, нерастворимые карбонаты и карбонат лития при нагревании разлагаются на оксиды:

Li2CO3 → CO2 + Li2O

CaCO3 → CaO + CO2

Соли, образованные сильными кислотами-окислителями (нитраты, сульфаты, перхлораты и др.), при нагревании, как правило, разлагаются с с изменением степени окисления:

2Zn(NO3)2 → 2ZnO + 4NO2 + O2

Более подробно про разложение нитратов можно прочитать в статье Окислительно-восстановительные реакции.

Химические свойства оксидов

Значительная часть химических свойств оксидов описывается схемой взаимосвязи основных классов неорганических веществ.

Химические свойства основных оксидов

Подробно про химические свойства оксидов можно прочитать в соответствующих статьях:

Химические свойства основных оксидов.

Химические свойства кислотных оксидов.

Химические свойства амфотерных оксидов.

Источник

Понятие об
амфотерных оксидах и гидроксидах

Первоначальная классификация химических элементов на металлы и неметаллы является
неполной. Существуют химические элементы и соответствующие им вещества, которые
проявляют двойственную природу – амфотерные свойства. Могут
взаимодействовать как с кислотами и кислотными оксидами, так и с основаниями и
основными оксидами, например,

а)

2Al(OH)3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 +
3H2O

Al2O3 + 3H2SO4 =
Al2(SO4)3 + 3H2O

б)

2Al(OH)3 + Na2O = 2NaAlO2 +
3H2O

Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 +
H2O

Al(OH)3 ↔ H3AlO3 (ортоалюминиеваякислота) –H2O↔ HAlO2 (метаалюминиеваякислота), здесь AlO2 (I) – одновалентныйкислотныйостатокметаалюминат

Так,
гидроксид и оксид алюминия в реакциях (а) проявляют свойства основных гидроксидов
и оксидов, т.е. реагируют с кислотными гидроксидом и оксидом, образуя
соответствующую соль – сульфат алюминия Al2(SO4)3,
тогда как в реакциях (б) они же проявляют свойства кислотных гидроксидов
и оксидов, т.е. реагируют с основными гидроксидом и оксидом, образуя соль –
метаалюминат натрия NaAlO2. Если указанные реакции протекают в
водном растворе:

Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]

Другой
пример,

а)

Zn(OH)2 + SO3 = ZnSO4 + H2O

ZnO + H2SO4 = H2O
+ ZnSO4

б)

Zn(OH)2 + Na2O = Na2ZnO2 +
H2O

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]

ZnO + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2O

Zn(OH)2↔H2ZnO2,

здесь ZnO2(II) – двухвалентный кислотный остаток цинкат.

Оксиды и
гидроксиды, которые способны реагировать и с кислотами, и со щелочами, называют
амфотерными.

Химические
элементы, которым соответствуют амфотерные оксиды и гидроксиды, обладают
переходными химическими свойствами, не относящимися ни к металлам, ни к
неметаллам, их называют амфотерными.

Амфотерность (от греч. amphoteros
– и тот, и другой) – способность химических соединений проявлять и кислотные, и
основные свойства в зависимости от природы реагента, с которым амфотерное
вещество вступает в кислотно-основное взаимодействие. Амфотерные оксиды и
гидроксиды – оксиды и гидроксиды, проявляющие как основные, так и кислотные
свойства. Они реагируют как с кислотами, так и с основаниями. Амфотерным
оксидам соответствуют амфотерные гидроксиды, например,

ВeО – Вe(ОН)2,

Сr2O3 – Сr(ОН)3.

Амфотерные гидроксиды практически нерастворимы в воде. Они являются слабыми
кислотами и слабыми основаниями.

Амфотерными оксидами и гидроксидами являются, как правило, оксиды и
гидроксиды металлов, в которых валентность металла III, IV иногда II.

Среди оксидов элементов главных подгрупп амфотерными являются: BeO, Al2O3,
SnO, SnO2, PbO, Sb2O3.

Амфотерными гидроксидами являются следующие гидроксиды элементов главных
подгрупп: Ве(ОН)2, Al(ОН)3, Рb(ОН)2 и
некоторые другие.

Оксиды и гидроксиды, в которых валентность металла III, IV, являются,
как правило, амфотерными: Сг2O3 и Cr(OH)3, Fe2O3
и Fe(OH)3. Однако последние элементы в декадах d–элементов
(например, Zn) образуют амфотерные оксиды и гидроксиды даже в низких степенях
окисления, например, ZnO и Zn(OH)2.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМФОТЕРНЫХ ГИДРОКСИДОВ

(нерастворимы в воде)

Амфотерный гидроксид	Кислотный остаток (А)	Оксид
Zn(OH)2	со щелочами проявляет кислотные свойства: H2ZnO2↔ZnO2 (II) кислотный остаток – цинкат	ZnO
Al(OH)3	со щелочами проявляет кислотные свойства: HAlO2↔AlO2 (I) кислотный остаток – метаалюминат	Al2O3
Be(OH)2	со щелочами проявляет кислотные свойства: H2BeO2↔BeO2 (II) кислотный остаток – бериллат	BeO
Cr(OH)3	со щелочами проявляет кислотные свойства: HCrO2↔CrO2 (I) кислотный остаток – хромат	Cr2O3

1.Реагируют с кислотами: Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O

2.Реагируют со щелочами: Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]

Видео “Амфотерные свойства гидроксида алюминия”

Видео “Получение и химические свойства амфотерных
гидроксидов”

Тренажёр “Амфотерные свойства оксида алюминия”

Тренажёр – виртуальная лаборатория “Амфотерные свойства оксида алюминия”

Применение

Из всех амфотерных гидроксидов наибольшее применение находит гидроксид
алюминия:

·
лекарственные препараты, приготовленные на
основе гидроксида алюминия, врач назначает при нарушении
кислотно-щелочного баланса в пищеварительном тракте;

·
в качестве антипирена (средства для
подавления способности гореть) вещество вводят в состав пластмасс и красок;

·
путём разложения гидроксида алюминия в
металлургии получают оксид алюминия (глинозём) — сырьё для получения
металлического алюминия.

Товары, в
производстве которых используется гидроксид алюминия: лекарственный препарат
«Алмагель» и металлургический глинозём

Гидроксид цинка в
промышленности служит сырьём для получения различных соединений этого металла,
в основном — солей.

Источник

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

Полный курс химии вы можете найти на моем сайте CHEMEGE.RU. Чтобы получать актуальные материалы и новости ЕГЭ по химии, вступайте в мою группу в ВКонтакте или на Facebook. Если вы хотите подготовиться к ЕГЭ по химии на высокие баллы, приглашаю на занятия (индивидуальные, в мини-группах, очно и онлайн) или на онлайн-курс “40 шагов к 100 баллам на ЕГЭ по химии“.

Двойные оксиды — это некоторые оксиды , образованные элементом с разными степенями окисления.

Солеобразующие оксиды делят на основные, амфотерные и кислотные.