Окислы (оксиды) и их гидраты

Окислы (оксиды) это сложные неорганические вещества в состав которого обязательно входит кислород и имеют общую формулу Е_х + О_у, где Е — химический элемент, х — атомы элемента, О — кислород и у — количество атомов кислорода.

Они могут образовываться в результате окисления одного элемента другим. Примером может служить окисление алюминия кислородом Al₂O₃, горение метана в кислороде. 

Окислы (оксиды): общая формула и свойства, гидроокиси и классификация

Продукты соединений кислорода с другими элементами называются окислами.

Очень многие окислы (SO₂, Р₂О₅, MgO и др.) получаются в результате непосредственного соединения элементов с кислородом.

При горении сложных веществ обычно тоже поручаются окислы тех элементов, из которых состоит сложное вещество.

Например, при горении метана СН₄ получаются окислы углерода и водорода:

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О

Окислы могут образоваться и при других реакциях, в которых участвуют вещества, содержащие кислород.

При нагревании серной кислоты с углем получаются сернистый газ, углекислый газ и вода:

2H₂SO₄ + C = 2SO₂ + CO₂ + 2H₂O

Почти все элементы тем или иным путем образуют окислы.

Исключение составляют только содержащиеся в воздухе инертные газы, вообще не соединяющиеся ни с какими другими элементами.

Свойства

По своим физическим свойствам окислы чрезвычайно различны.

При обыкновенной температуре большинство окислов — твердые вещества, сравнительно немногие — газообразны, некоторые окислы — жидкости.

Удельные веса, точки плавления и кипения окислов тоже изменяются в очень широких пределах.

Из химических свойств окислов прежде всего следует отметить их отношение к воде.

Гидроокислы

Большинство окислов прямо или косвенным путем образует соединения с водой, которые носят общее название гидратовокислов или гидроокисей.

Примеры гидроокисей: гидроксид железа (II) Fe(OH)2, гидроксид железа (III) Fe(OH)3.

При нагревании почти все гидроокиси разлагаются на окисел и воду.

Гидроокиси относятся к различным классам неорганических соединений:

1. Одни гидроокиси имеют кислотный характер и принадлежат к классу кислот.
2. Другие являются основаниями, третьи — амфотерны.

На отношении окислов к воде и на различии в свойствах образуемых ими гидроокисей основана классификация окислов.

Классификация окислов

Все они могут быть разбиты на следующие пять групп:

1. Кислотные окислы.
2. Основные окислы.
3. Амфотерные окислы.
4. Безразличные окислы.
5. Перекиси.

Кислотные окислы

Кислотными называются окислы, гидраты которых представляют собой кислоты. В состав этой труппы входят как окислы металлоидов, так и некоторые высшие окислы металлов.

Примером может служить триоксид хрома СrO₃,  оксид марганца (VII) Мn₂О₇ и др.

Многие из кислотных окислов непосредственно соединяются с водой, образуя кислоты.

Так, например, при взаимодействии окисла шести-валентной серы с водой получается гидрат этого окисла — серная кислота; окисел азота N₂O₅ дает с водой гидрат — азотную кислоту HNO₃ и т. д.

Гидраты тех кислотных окислов, которые не соединяются непосредственно с водой, получают косвенным путем.

Главным отличительным признаком кислотных окислов является их способность взаимодействовать со щелочами с образованием солей.

Например:

СО₂ + 2NaOH = Na₂CO₃ + Н₂О

Кислоты, как правило, не действуют на кислотные окислы. В тех же немногих случаях, когда взаимодействие происходит, оно не сопровождается образованием соли сравнение действие HF на SiO_2.

Основные окислы

К этой группе относятся окислы гидраты которых являются основаниями.

Только окислы наиболее активных металлов: калия, натрия, кальция и некоторых других — непосредственно соединяются с водой, образуя растворимые в воде основания — щелочи.

Большинство же основных окислов не взаимодействует с водой. Отвечающие этим окислам гидраты (основания) нерастворимы в воде и получаются действием щелочей на соли соответствующих металлов.

Например:

CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

или

Сu^•• + 2OН’ = Cu(OH),

Основные окислы образуются металлами.

Все основные окислы взаимодействуют с кислотами с образованием, солей.

Например:

MgO + H₂SO₄ = MgSO₄ + Н₂O 

или

MgO + 2Н^• = Mg» + Н₂O

Со щелочами основные окислы не взаимодействуют.

Амфотерные окислы

Амфотерными называются окислы обладающие свойствами и кислотных и основных окислов.

По отношению к кислотам они ведут себя как основные окислы, растворяясь в них с образованием солей; в то же время они растворяются и в щелочах, образуя соли.

Примером амфотерного окисла может служить окись цинка ZnO.

С кислотами она дает соли этих кислот:

 ZnO + 2НСl = ZnCl₂ + H₂O

Реакцию окиси цинка со щелочами обычно изображают уравнением:

ZnO + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + Н₂O

Однако в действительности получающаяся при этой реакции соль, так называемый цинкат натрия, имеет несколько иное строение.

Двойственным характером обладают также и гидраты амфотерных окислов — амфотерные гидроокиси, проявляющие свойства и кислот и оснований.

Свойства

Самым важным свойством рассмотренных нами трех групп окислов является их свойство образовывать соли:

1. Кислотные окислы образуют соли при действии щелочей.
2. Основные — при действия кислот.
3. Амфотерные — при действии как тех, так и других.

Поэтому все окислы, относящиеся к первым трем группам, объединяются общим названием солеобразующих окислов.

Безразличные окислы (несолеобразующие оксиды)

Кроме солеобразующих окислов, имеется еще очень небольшое число окислов, которые ни прямым, ни косвенным путем не образуют гидратов и не взаимодействуют с кислотами и щелочами.

Такие окислы называются безразличными или несолеобразующие.

Примером несолеобразующих может служить окись азота (II) NО, оксид азота (I) N₂O, углерода(II) CO, оксид кремния (II) SiO, оксид серы(I) S₂O, оксид серы(II) SO и оксид водорода Н₂О.

Перекиси

Особую группу окислов образуют так называемые перекиси. В то время как в обычных окислах кислород химически связан непосредственно с другим элементом, в перекисях атомы кислорода связаны не только с атомами других элементов, но и между собой.

Примерами перекиси могут служить пероксид натрия Na₂O₂, надпероксид натрия NaO₂, перекись водорода Н₂О₂.

Перекиси только, формально могут быть отнесены к классу окислов, по существу же они являются солями очень слабой кислоты — перекиси водорода.

Быстрые ответы?