[БЕЗ_ЗВУКА]

[БЕЗ_ЗВУКА] Мы с вами

разобрали классификацию неорганических соединений и систему их названий.

Давайте чуть более подробно рассмотрим важнейшие классы неорганических веществ и

начнем, конечно же, с оксидов.

Итак, оксиды — это бинарные, то есть двухэлементные соединения элементов

с кислородом, в которых кислород проявляет степень окисления −2.

Примеры оксидов: Na2O, CuO, Al2O3, P4O10, SO3, MnO2.

Этот ряд можно продолжать практически бесконечно,

ведь таких соединений огромное количество.

Отмечу, что существуют и другие бинарные соединения элементов с кислородом,

в которых степень окисления у кислорода не равна −2.

Такие соединения к оксидам не относятся.

Например, Na2O2, степень окисления водорода −1 — это пероксид натрия; KO2,

степень окисления кислорода −1/2 — это надпероксид калия; KO3,

степень окисления кислорода −3 — это озонид калия.

Существует и такое необычное соединение кислорода, как OF2 — фторид кислорода.

Здесь степень окисления кислорода +2.

Конечно же, это соединение не относится к оксидам.

Как даем название оксидам?

По ИЮПАК,

традиционной и русской номенклатуре названия строятся всегда в два слова.

По номенклатуре ИЮПАК первое слово — это числовая приставка плюс оксид,

второе слово — снова числовая приставка плюс название элемента.

По традиционной номенклатуре первое слово — оксид,

второе слово — название элемента, и в скобках указывается его степень окисления,

если она переменная для этого элемента.

В русской номенклатуре все оксиды — это окислы,

поэтому и название их — окись плюс название элемента.

Несколько примеров: Na2O — оксид динатрия, это по ИЮПАК, оксид

натрия — по традиционной номенклатуре, или окись натрия — по русской.

CuO, у меди переменная степень окисления может быть +1, может быть +2,

поэтому по номенклатуре ИЮПАК это называется оксид мономеди.

По традиционной номенклатуре — оксид меди (II), а по русской — окись меди.

Если для элемента возможно огромное количество степеней окисления,

то в русской номенклатуре прибегают к использованию различных слов: закись,

окись, закись-окись, двуокись или ангидрид для высших степеней окисления.

Приведем пример: оксиды марганца MnO, Mn2O3, Mn3O4,

MnO2, Mn2O7, это оксид марганца (II), оксид марганца (III), смешанный оксид,

оксид марганца (II, III), оксид марганца (IV) и оксид марганца (VII).

По русской номенклатуре будет называться закись марганца, окись марганца,

закись-окись марганца, двуокись марганца и марганцевый ангидрид.

Как же получают оксиды?

Оксиды можно получить взаимодействием простых веществ с кислородом.

Давайте перейдем в лабораторию и посмотрим, как протекают эти реакции.

Давайте посмотрим, как горит сера.

Для этого в металлическую ложечку я наберу немножечко элементарной серы и

подожгу ее в пламени спиртов.

[БЕЗ_ЗВУКА] Пламени

практически не видно.

давайте опустим серу в колбу, куда предварительно был набран кислород.

Сера горит ярким голубым пламенем.

Третий способ получения оксидов — это разложение некоторых солей.

Легко или относительно легко подвергаются разложению карбонаты, нитраты и сульфиты.

Так, нерастворимые карбонаты при прокаливании разлагаются с образованием

оксида и выделением углекислого газа.

Например, CaCO3 при нагревании до 1000 °C разлагается с образованием CaO и CO2.

Это один из промышленных способов получения углекислого газа и негашеной

извести, то есть оксида кальция.

Нитраты металлов, стоящих в ряду напряжения от магния до меди,

разлагаются с образованием оксида выделением двух газов: NO2 и кислорода.

Так, например, нитрат меди разлагается с образованием оксида меди (II) CuO,

выделением NO2 и кислорода.

Также нерастворимые сульфиты разлагаются при нагревании с образованием оксида и

выделением SO2, например, сульфид бария разлагается с образованием BaO и SO2.

Четвертый способ получения оксидов — это окисление сложных веществ.

Здесь, пожалуй, отметим лишь некоторые примеры.

Например, при окислении оксидов можно получить оксиды элементов в более высокой

степени окисления.

Каталитический процесс окисления SO2 позволяет получить SO3.

Окисление NO очень легко протекает на воздухе с образованием оксида азота

(IV) NO2.

Очень важным с промышленной точки зрения является обжиг сульфидов.

Так, например, при обжиге пирита FeS2 образуется Fe2O3 и SO2, два оксида, один

из которых SO2 используется в дальнейшем для производства серной кислоты.

Или, например, ZnS, это сфалерит, опять же, природный сульфит,

можно обжечь с образованием ZnO и снова SO2.

Очень важным процессом является каталитическое окисление аммиака,

которое протекает при повышенном давлении и температуре в присутствии

платино-родиевого катализатора.

Так, аммиак окисляется кислородом с образованием NO и H2O,

это очень важная стадия в процессе производства азотной кислоты.

По своим свойствам все оксиды разделяются на две большие группы:

солеобразующие и несолеобразующие оксиды.

Как следует из названия, солеобразующие оксиды способны вступать в реакции с

кислотами или основаниями с образованием солей,

а несолеобразующие оксиды в такие реакции не вступают.

Их всего три: N2O, NO и CO.

Правда, последний довольно условно относится к несолеобразующим оксидам,

поскольку в жестких условиях при повышенной температуре и давлении он

все-таки реагирует с раствором NaOH, и образуется формиат натрия HCOONa.

В свою очередь солеобразующие оксиды по свойствам разделяются на три

группы: основные, кислотные и амфотерные.

Основным оксидам соответствуют основания.

Например, NA2O соответствует основание NaOH, FeO соответствует основание FeOH2.

Кислотные оксиды.

Им соответствуют кислоты, например, SO3 кислота H2SO4, P4O10 — кислота H3PO4.

А амфотерным оксидам, конечно же, соответствуют амфотерные гидроксиды.

Например, ZnO гидроксид ZnOH2, а Al2O3 — гидроксид AlOH3.

Как следует, опять же, из названия, основные оксиды проявляют

химическое сродство к кислотам и реагируют с ними с образованием солей.

Какие свойства характерны для основных оксидов?

Первое: взаимодействует с водой только в том случае,

если при этом образуется растворимое основание.

Так, оксид калия K2O легко реагирует с водой с образованием щелочи KOH.

А вот CuO с водой в реакцию не вступает, поскольку CuOH2 нерастворим.

Основные оксиды реагируют с кислотами с образованием соли и воды.

Например, CuO + HCl получается CuCl2, и выделяется вода.

Основные оксиды могут реагировать с кислотными оксидами,

и в этом случае снова получается соль.

Например, при взаимодействии оксида кальция с оксидом фосфора (V) образуется

фосфат кальция Ca3(PO4)2.

Кислотные оксиды, или ангидриды, соответствуют кислородсодержащим

кислотам и проявляют химическое сродство к основаниям.

Какие свойства характерны для кислотных оксидов?

Они взаимодействуют с водой только в том случае,

если при этом образуется растворимая кислота.

Например, SO3 весьма бурно реагирует с водой с образованием серной кислоты H2SO4.

А вот оксид кремния (IV) с водой в реакцию не вступает, потому что при этом

должна была бы образовываться нерастворимая кремниевая кислота.

Кислотные оксиды реагируют с растворимыми основаниями,

при этом образуется соль и вода.

Например, CO2 + KOH образуется K2CO3, и выделяется вода.

Также кислотные оксиды реагируют с основными оксидами с образованием солей.

Тот же CO2 вступает в реакцию с CaO и образуется CaCO3.

Амфотерные оксиды могут вступать в реакцию как с кислотами,

так и со щелочами, при этом будут образовываться соли.

Ни один из амфотерных оксидов не реагирует с водой,

зато амфотерные оксиды реагируют с кислотами.

Например, ZnO + HCl получается ZnCl2 и вода.

А могут реагировать со щелочами.

При сплавлении ZnO с NaOH образуется Na2ZnO2, и выделяется вода.

А если эту реакцию проводить в растворе,

то будет получаться комплексное соединение Na2Zn(OH)4.

Комплексные соединения мы рассмотрим в одной из следующих лекций.

2.4. Оксиды

Неорганическая химия

Meet the Instructors