Оксиды - это бинарные соединения кислорода, то есть сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых является кислород.

Э 2 +n O n -2 - общая формула оксидов, где

n - степень окисления элемента

2 - степень окисления кислорода

Названия оксидов составляется из слова "оксид" и названия элемента образующего оксид в родительном падеже (CaO - оксид кальция).

Схема классификация оксидов

Таблица классификация оксидов с примерами

Классификация оксидов	Определение	Примеры реакций	Типичные взаимодействия
Нормальные	Оксиды, в которых есть только связи между кислородом и каким-нибудь элементом	MgO, SO 3 , SiO 2	Смотрите свойства кислотных и основных оксидов
Пероксиды	Те, в которых есть связи между двумя атомами кислорода	Na 2 O 2 , H 2 O 2	Смотрите таблицу свойства пероксида водорода
Смешанные оксиды	Те, которые представляют собой смесь двух оксидов одного элемента в разных степенях окисления	Pb 3 O 4 = 2РbО · PbO 2 Fe 3 O 4 = FeO · Fe 2 O 3	Обладают теми же свойствами, что и входящие в их составы оксиды
Кислотные или ангидриды	Оксиды, которые реагируют с водой, образуя кислоты; с основаниями и основными оксидами - образуют соли	SO 3 , SO 2 , Mn 2 O 7	SO 2 + Н 2 O → Н 2 SO 3 С основаниями и основными оксидами: Мn 2 O 7 + 2КOН → 2КМnO 4 + Н 2 O
Основные оксиды	Те, которые реагируют с водой, образуя основания; с кислотами и кислотными оксидами образуют соли		СаО + Н 2 O → Са(ОН) 2 С кислотами и кислотными оксидами: Na 2 O + СО 2 → Na 2 CO 3
Амфотерные оксиды	Те, которые в зависимости от условий проявляют свойства и кислотных, и основных оксидов		С кислотами: ZnO + 2НСl → ZnCl 2 + Н 2 O С щелочами: ZnO + 2NaOH + H 2 O → Na 2
Безразличные (несолеобразующие)	Оксиды, которые не реагируют ни с кислотами, ни с основаниями. Солей не образуют		NO + Н 2 O -/-> N 2 O + NaOH

Способы получения оксидов таблица

Почти все хим. элементы образуют оксиды. На данный момент не получены оксиды гелия, неона и аргона.

Способы получения оксидов		Примечание
Взаимодействие простых веществ с кислородом	S + O 2 → SO 2 4Аl + 3O 2 → 2Аl 2 0 3	Так получают преимущественно оксиды неметаллов
Термическое разложение оснований, солей, кислот	СаСО 3 t → CaO + CO 2 2H 3 BO 3 t → Bg 2 O 3 + H 2 O Mg(OH) 2 t → MgO + H 2 0	Так получают преимущественно оксиды металлов
Взаимодействие простых веществ и солей с кислотами-окислителями	C + 4HNO 3 (p-p) → CO 2 + 4N0 2 + H 2 O Сu + 4HNO 3 (конд.) → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O Na 2 SO 3 + 2H 2 SO 4 → 2NaHS0 4 + SO 2 + H 2 O	Способ получения преимущественно оксидов неметаллов

Химические свойства оксидов таблица

Классификация оксидов	Химические свойства оксидов	Примеры реакции
Основные оксиды	1. Основной оксид* + вода -> щелочь	К 2 О + Н 2 О → 2КОН, ВаО + Н 2 O → Ва(ОН) 2
	2. Основной оксид + кислота -> соль + вода	CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + Н 2 О
	3. Основной оксид + кислотный оксид -> соль	MgO + СО 2 → MgCO 3 , ЗСаО + P 2 O 5 → Ca 3 (PO 4) 2
Кислотные оксиды	1. Кислотный оксид + вода -> кислота	SO 3 + Н 2 O → H 2 SO 4 Сl 2 O 7 + Н 2 О → 2НСlO 4 SiO 2 + Н 2 O -/-> нет реакции (исключение)
	2. Кислотный оксид + щелочь -> соль + вода	SO 3 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + Н 2 O
	3. Кислотный оксид + основной оксид -> соль	SiO 2 + CaO t → CaSiO 3 , Р 2 O 4 + ЗК 2 O → 2К 3 РО 4
Амфотерные оксиды	1. С кислотами реагируют как основные оксиды	ZnO + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + Н 2 O
	2. С основаниями (щелочами) реагируют как кислотные оксиды	ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + Н 2 O

_______________

Источник информации: Насонова А.Е. Химия, школьная программа в таблицах и формулах, 1998

Оксиды, их классификация и свойства - это основа такой важной науки, как химия. Их начинают изучать в первый год обучения химии. В таких точных науках, как математика, физика и химия, весь материал связан между собой, именно поэтому неусвоение материала влечет за собой непонимание новых тем. Поэтому очень важно разобраться в теме оксидов и полностью в ней ориентироваться. Об этом мы с вами сегодня и постараемся поговорить более подробно.

Что такое оксиды?

Оксиды, их классификация и свойства - это то, что нужно понять первостепенно. Итак, что же такое оксиды? Вы помните это из школьной программы?

Оксиды (или оксилы) - бинарные соединения, в состав которых входят атомы электроотрицательного элемента (менее электроотрицательный, чем кислород) и кислорода со степенью окисления -2.

Окислы - это невероятно распространенные на нашей планете вещества. Примеры оксидного соединения: вода, ржавчина, некоторые красители, песок и даже углекислый газ.

Образование оксидов

Окислы можно получить самыми различными способами. Образование окислов также изучает такая наука, как химия. Оксиды, их классификация и свойства - вот, что должны знать ученые, чтобы понять, как образовался тот или иной оксид. Например, они могут быть получены путем прямого соединения атома (или атомов) кислорода с химическим элементом - это взаимодействие химических элементов. Однако есть и косвенное образование оксидов, это когда оксиды образуются путем разложения кислот, солей или оснований.

Классификация оксидов

Оксиды и их классификация зависят от того, как они образовались. По своей классификации окислы делятся всего на две группы, первая из которых солеобразующие, а вторая несолеобразующие. Итак, рассмотрим подробнее обе группы.

Солеобразующие оксиды - это довольно большая группа, которая делится на амфотерные, кислотные и основные оксиды. В результате любой химической реакции солеобразующие оксиды образуют соли. Как правило, в состав оксидов солеобразующих входят элементы металлов и неметаллов, которые в результате химической реакции с водой образуют кислоты, но при взаимодействии с основаниями образуют соответствующие кислоты и соли.

Несолеобразующие окислы - это такие окислы, которые в результате химической реакции не образуют соли. Примерами таких окислов могут служить и углерода.

Амфотерные оксиды

Оксиды, их классификация и свойства - очень важные в химии понятия. В состав солеобразующих входят оксиды амфотерные.

Амфотерные оксиды - это такие окислы, которые могут проявлять основные или кислотные свойства, в зависимости от условий химических реакций (проявляют амфотерность). Такие окислы образуются (медь, серебро, золото, железо, рутений, вольфрам, резерфордий, титан, иттрий и многие другие). Амфотерные окислы реагируют с сильными кислотами, а в результате химической реакции они образуют соли этих кислот.

Кислотные оксиды

Или ангидриды - это такие окислы, которые в химических реакциях проявляют а также образуют кислородсодержащие кислоты. Ангидриды всегда образуются типичными неметаллами, а также некоторыми переходными химическими элементами.

Оксиды, их классификация и химические свойства - это важные понятия. Например, у кислотных оксидов химические свойства совершенно отличаются от амфотерных. Например, когда ангидрид взаимодействует с водой, образуется соответствующая кислота (исключение составляет SiO2 - Ангидриды взаимодействуют с щелочами, а в результате таких реакций выделяется вода и сода. При взаимодействии с образуется соль.

Основные оксиды

Основные (от слова "основание") окислы - это оксиды химических элементов металлов со степенями окисления +1 или +2. К ним относятся щелочные, щелочноземельные металлы, а также химический элемент магний. Основные окислы отличаются от других тем, что именно они способны реагировать с кислотами.

Основные окислы взаимодействуют с кислотами, в отличии от кислотных оксидов, а также с щелочами, водой, другими оксидами. В результате этих реакций, как правило, образуются соли.

Свойства оксидов

Если внимательно изучить реакции различных оксидов, можно самостоятельно сделать выводы о том, какими химическими свойствами оксилы наделены. Общее химическое свойство абсолютно всех оксидов заключается в окислительно-восстановительном процессе.

Но тем не менее, все окислы отличаются друг от друга. Классификация и свойства оксидов - это две взаимосвязанные темы.

Несолеобразующие оксиды и их химические свойства

Несолеобразующие окислы - это такая группа оксидов, которая не проявляет ни кислотных, ни основных, ни амфотерных свойств. В результате химических реакций с несолеобразующими оксидами никаких солей не образуется. Раньше такие оксиды называли не несолеобразующими, а безразличными и индиффирентными, но такие названия не соответсвуют свойствам несолеобразующих оксидов. По своим свойствам эти оксилы вполне способны к химическим реакциям. Но несолебразующих оксидов очень мало, они образованы одновалентными и двухвалентными неметаллами.

Из несолеобразующих оксидов в результате химической реакции могут быть получены солеобразующие оксиды.

Номенклатура

Практически все оксиды принято называть так: слово "оксид", после чего следует название химического элемента в родительном падеже. Например, Al2O3 - это оксид алюминия. На химическом языке этот окисл читается так: алюминий 2 о 3. Некоторые химические элементы, такие как медь, могут иметь несколько степеней оксиления, соответственно, оксиды тоже будут разными. Тогда оксид CuO - это оксид меди (два), то есть со степенью оксиления 2, а оксид Cu2O - это оксид меди (три), который имеет степень оксиления 3.

Но существуют и другие наименования оксидов, которые выделяют по числу в соединении атомов кислорода. Монооксидом или моноокисью называют такие оксиды, в которых содержится всего один атом кислорода. Диоксидами называют такие оксилы, в которых содержится два атома кислорода, о чем сообщается приставка "ди". Триоксидами называют такие оксиды, в которых содержится уже три атома кислорода. Такие наименования как монооксид, диоксид и триоксид, уже устарели, но часто встречаются в учебниках, книгах и других пособиях.

Существуют и так называемые тривиальные названия оксидов, то есть те, которые сложились исторически. Например, CO - это окисл или монооксид углерода, но даже химики чаще всего называют это вещество угарным газом.

Итак, оксид - это соединение кислорода с химическим элементом. Основной наукой, которая изучает их образование и взаимодействия, является химия. Оксиды, их классификация и свойства - это несколько важных тем в науке химия, не поняв которую нельзя понять все остальное. Окислы - это и газы, и минералы, и порошки. Некоторые окислы стоит подробно знать не только ученым, но и обычным людям, ведь они даже могут быть опасны для жизни на этой земле. Окислы - это тема очень интересная и достаточно легкая. Соединения оксидов очень часто встречаются в повседневной жизни.

Оксиды - это бинарные соединения элемента с кислородом, находящимся в степени окисления (-2). Оксиды являются характеристическими соединениями для химических элементов . Неслучайно Д.И. Менделеев при составлении периодической таблицы ориентировался на стехиометрию высшего оксида и объединял в одну группу элементы с одинаковой формулой высшего оксида. Высший оксид - это оксид, в котором элемент присоединил максимально возможное для него количество кислородных атомов. В высшем оксиде элемент находится в своей максимальной (высшей) степени окисления. Так, высшие оксиды элементов VI группы, как неметаллов S, Se, Te, так и металлов Cr, Mo, W, описываются одинаковой формулой ЭО 3 . Все элементы группы проявляют наибольшее сходство именно в высшей степени окисления. Так, например, все высшие оксиды элементов VI группы - кислотные.

Оксиды - это самые распространенные соединения в металлургических технологиях .

Многие металлы находятся в земной коре в виде оксидов . Из природных оксидов получают такие важные металлы, как Fe, Mn, Sn, Cr.

В таблице приведены примеры природных оксидов, используемых для получения металлов.

Ме	Оксид	Минерал
Fe	Fe 2 O 3 и Fe 3 O 4	Гематит и магнетит
Mn	MnO 2	пиролюзит
Cr	FeO . Cr 2 O 3	хромит
Ti	TiO 2 и FeO . TiO 2	Рутил и ильменит
Sn	SnO 2	Касситерит

Оксиды являются целевыми соединениями в ряде металлургических технологий . Природные соединения предварительно переводят в оксиды, из которых затем восстанавливают металл. Например, природные сульфиды Zn, Ni, Co, Pb, Mo обжигают, превращая в оксиды.

2ZnS + 3O 2 = 2 ZnO + 2SO 2

Природные гидроксиды и карбонаты подвергают термическому разложению, приводящему к образованию оксида.

2MeOOH = Me 2 O 3 + H 2 O

MeCO 3 = MeO + CO 2

Кроме того, поскольку металлы, находясь в окружающей среде, окисляются кислородом воздуха, а при высоких температурах, характерных для многих металлургических производств, окисление металлов усиливается, необходимы знания о свойствах получаемых оксидов.

Приведенные выше причины объясняют, почему при обсуждении химии металлов оксидам уделяется особое внимание.

Среди химических элементов металлов - 85, и многие металлы имеют не по одному оксиду, поэтому класс оксидов включает огромное количество соединений, и эта многочисленность делает обзор их свойств непростой задачей. Тем не менее, постарается выявить:

• общие свойства, присущие всем оксидам металлов,
• закономерности в изменениях их свойств,
• выявим химические свойства оксидов, наиболее широко используемых в металлургии,
• приведем некоторые из важных физических характеристик оксидов металлов.

Оксиды металлов различаются стехиометрическим соотношением атомов металла и кислорода . Эти стехиометрические соотношения определяют степень окисления металла в оксиде.

В таблице приведены стехиометрические формулы оксидов металлов в зависимости от степени окисления металла и указано, какие именно металлы способны образовывать оксиды данного стехиометрического типа.

Помимо таких оксидов, которые в общем случае могут быть описаны формулой МеО Х/2 , где Х - это степень окисления металла, существуют также оксиды, содержащие металл в разных степенях окисления, например, Fe 3 O 4 , а также, так называемые, смешанные оксиды, например, FeO . Cr 2 O 3 .

Не все оксиды металлов имеют постоянный состав, известны оксиды переменного состава, например, TiOx, где x = 0,88 - 1,20; FeOx, где x = 1,04 - 1,12 и др.

Оксиды s-металлов имеют только по одному оксиду. Металлы p- и d- блоков, как правило, имеют несколько оксидов, исключение Al, Ga, In и d-элементы 3 и 12 групп.

Оксиды типа MeO и Ме 2 О 3 образуют почти все d-металлы 4 периода . Для большинства d-металлов 5 и 6 периодов характерны оксиды, в которых металл, находится в высоких степенях окисления ³ 4 . Оксиды типа МеО, образуют только Cd, Hg и Pd; типа Me 2 O 3 , помимо Y и La, образуют Au, Rh; серебро и золото образуют оксиды типа Ме 2 O.

Стехиометрические типы оксидов металлов

Степень окисления	Тип оксида	Металлы, образующие оксид
+1	Me 2 O	Металлы 1 и 11 групп
+2	MeO	Все d -металлы 4 периода (кроме Sc), все металлы 2 и 12 групп , а также Sn, Pb; Cd, Hg и Pd
+3	Me 2 O 3	Почти все d -металлы 4 периода (кроме Cu и Zn), все металлы 3 и 13 групп , Au, Rh
+4	MeO 2	Металлы 4 и 14 групп и многие другие d-металлы: V, Nb, Ta; Cr, Mo, W; Mn, Tc, Re; Ru, Os; Ir, Pt
+5	Me 2 O 5	Металлы 5 и 1 5 групп
+6	MeO 3	Металлы 6 группы
+7	Me 2 O 7	Металлы 7 группы
+8	MeO 4	Os и Ru

Структура оксидов

Подавляющее большинство оксидов металлов при обычных условиях - это твердые кристаллические вещества. Исключение - кислотный оксид Mn 2 O 7 (это жидкость темно-зеленого цвета). Лишь очень немногие кристаллы кислотных оксидов металлов имеют молекулярную структуру, это кислотные оксиды с металлом в очень высокой степени окисления: RuO 4 , OsO4, Mn 2 O 7 , Tc 2 O 7 , Re 2 O 7 .

В самом общем виде структуру многих кристаллических оксидов металлов можно представить как регулярное трехмерное расположение кислородных атомов в пространстве, в пустотах между кислородными атомами находятся атомы металлов. Поскольку кислород - это очень электроотрицательный элемент, он перетягивает часть валентных электронов от атома металла, преобразуя его в катион, а сам кислород переходит в анионную форму и увеличивается в размерах за счет присоединения чужих электронов. Крупные кислородные анионы образуют кристаллическую решетку, а в пустотах между ними размещаются катионы металлов. Только в оксидах металлов, находящихся в небольшой степени окисления и отличающихся небольшим значение электроотрицательности, связь в оксидах можно рассматривать как ионную. Практически ионными являются оксиды щелочных и щелочноземельных металлов. В большинстве оксидов металлов химическая связь оказывается промежуточной между ионной и ковалентной . С повышением степени окисления металла вклад ковалентной составляющей возрастает.

Кристаллические структуры оксидов металлов

Координационные числа металлов в оксидах

Металл в оксидах характеризуется не только степенью окисления, но и координационным числом , указывающим, какое количество кислородных атомов он координирует .

Очень распространенным в оксидах металлов является координационное число 6, в этом случае катион металла находится в центре октаэдра, образованного шестью кислородными атомами. Октаэдры так упаковываются в кристаллическую решетку, чтобы выдерживалось стехиометрическое соотношение атомов металла и кислорода. Так в кристаллической решетке оксида кальция, координационное число кальция равно 6. Кислородные октаэдры с катионом Ca 2+ в центре так объединяются между собой, что каждый кислород оказывается в окружении шести атомов кальция, т.е. кислород принадлежит одновременно 6 атомам кальция. Говорят, что такой кристалл имеет координацию (6, 6). Первым указывается координационное число катиона, а вторым аниона. Таким образом формулу оксида СаО следовало бы записать
СаО 6/6 ≡ СаО.
В оксиде TiO 2 металл также находится в октаэдрическом окружении кислородных атомов, часть кислородных атомов соединяется противоположными ребрами, а часть вершинами. В кристалле рутила TiO 2 координация (6, 3) означает, что кислород принадлежит трем атомам титана. Атомы титана образуют в кристаллической решетке рутила прямоугольный параллепипед.

Кристаллические структуры оксидов достаточно разнообразны. Металлы могут находиться не только в октаэдрическом окружении из кислородных атомов, но и в тетраэдрическом окружении, например в оксиде BeO ≡ BeO 4|4 . В оксиде PbO, также имеющем координацию кристалла (4,4), свинец оказывается в вершине тетрагональной призмы, в основании которой находятся атомы кислорода.

Атомы металла могут находиться в разном окружении кислородных атомов, например в октаэдрических и в тетраэдрических пустотах, и металл при этом оказывается в разных степенях окисления , как например, в магнетите Fe 3 O 4 ≡ FeO . Fe 2 O 3 .

Дефекты в кристаллических решетках объясняют непостоянство состава некоторых оксидов.

Представление о пространственных структурах позволяет понять причины образования смешанных оксидов. В пустотах между кислородными атомами могут находиться атомы не одного металла, а двух разных , как например,
в хромите FeO . Cr 2 O 3 .

Структура рутила

Некоторые физические свойства оксидов металлов

Подавляющее большинство оксидов при обычной температуре это твердые вещества. Они имеют меньшую плотность, чем металлы.

Многие оксиды металлов являются тугоплавкими веществами . Это позволяет использовать тугоплавкие оксиды как огнеупорные материалы для металлургических печей.

Оксид CaO получают в промышленном масштабе в объеме 109 млн т/год. Его используют для футеровки печей. В качестве огнеупоров используют также оксиды BeO и MgO. Оксид MgO один из немногих огнеупоров очень устойчивых к действию расплавленных щелочей.

Иногда тугоплавкость оксидов создает проблемы при получении металлов электролизом из их расплавов. Так оксид Al 2 O 3 , имеющий температуру плавления около 2000 о С, приходится смешивать с криолитом Na 3 , чтобы снизить температуру плавления до ~ 1000 о С, и через этот расплав пропускать электрический ток.

Тугоплавкими являются оксиды d-металлов 5 и 6 периодов Y 2 O 3 (2430), La 2 O 3 (2280), ZrO 2 (2700), HfO 2 (2080), Ta 2 O 5 (1870), Nb 2 O 5 (1490), а также многие оксиды d-металлов 4 периода (см. табл.). Высокие температуры плавления имеют все оксиды s-металлов 2 группы, а также Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , SnО,SnO 2 , PbO (см. табл.).

Низкие температуры плавления (о С) обычно имеют кислотные оксиды: RuO 4 (25), OsO 4 (41); Te 2 O 7 (120), Re 2 O 7 (302), ReO 3 (160), CrO 3 (197). Но некоторые кислотные оксиды имеют достаточно высокие температуры плавления (о С): MoO 3 (801) WO 3 (1473), V 2 O 5 (680).

Некоторые из основных оксидов d-элементов, завершающих ряды, оказываются непрочными, плавятся при низкой температуре или при нагревании разлагаются. Разлагаются при нагревании HgO (400 o C), Au 2 O 3 (155), Au 2 O, Ag 2 O (200), PtO 2 (400).

При нагревании выше 400 о С разлагаются и все оксиды щелочных металлов с образованием металла и пероксида. Оксид Li 2 O более устойчив и разлагается при температуре выше 1000 о С.

В таблице, приведенной ниже, приводятся некоторые характеристики d-металлов 4 периода, а также s- и p-металлов.

Характеристики оксидов s- и р-металлов

Me	Оксид	Цвет	Т пл., оС	Кислотно-основной характер
s-металлы
Li	Li 2 O	белый	Все оксиды разлагаются при T > 400 о С, Li 2 O при Т > 1000 o C	Все оксиды щелочных металлов основные, растворяются в воде
Na	Na 2 O	белый
K	K 2 O	желтый
Rb	Rb 2 O	желтый
Cs	Cs 2 O	оранжевый
Be	BeO	белый	2580	амфотерный
Mg	MgO	белый	2850	основной
Ca	CaO	белый	2614	Основные, ограниченно растворяются в воде
Sr	SrO	белый	2430
Ba	BaO	белый	1923
p-металлы
Al	Al 2 O 3	белый	2050	амфотерный
Ga	Ga 2 O 3	желтый	1795	амфотерный
In	In 2 O 3	желтый	1910	амфотерный
Tl	Tl 2 O 3	коричневый	716	амфотерный
	Tl 2 O	черный	303	основной
Sn	SnO	темно-синий	1040	амфотерный
	SnO 2	белый	1630	амфотерный
Pb	PbO	красный	Переходит в желтый при Т > 490 о С	амфотерный
	PbO	желтый	1580	амфотерный
	Pb 3 O 4	красный	Разл.
	PbO 2	черный	Разл. При 300 о С	амфотерный

Химические свойства (см. по ссылке)

Характеристики оксидов d-металлов 4 периода

	Оксид	Цвет	r, г/см3	Т пл., оС	- ΔGo, кДж/моль	- ΔHo, кДж/моль	Преобладающий Кислотно-основной характер
Sc	Sc 2 O 3	белый	3,9	2450	1637	1908	основной
Ti	TiO	коричневый	4,9	1780, p	490	526	основной
	Ti 2 O 3	фиолетовый	4,6	1830	1434	1518	основной
	TiO 2	белый	4,2	1870	945	944	амфотерный
V	VO	серый	5,8	1830	389	432	основной
	V 2 O 3	черный	4,9	1970	1161	1219	основной
	VO 2	синий	4,3	1545	1429	713	амфотерный
	V 2 O 5	оранжевый	3,4	680	1054	1552	кислотный
Cr	Cr 2 O 3	зеленый	5,2	2335 p	536	1141	амфотерный
	CrO 3	красный	2,8	197 p	513	590	кислотный
Mn	MnO	Серо-зеленый	5,2	1842	385	385	основной
	Mn 2 O 3	коричневый	4,5	1000 p	958	958	основной
	Mn 3 O 4	коричневый	4,7	1560 p	1388	1388
	MnO 2	коричневый	5,0	535 p	521	521	амфотерный
	Mn 2 O 7	зеленый	2,4	6, 55 p		726	кислотный
Fe	FeO	Черный	5,7	1400	265	265	основной
	Fe 3 O 4	черный	5,2	1540 p	1117	1117
	Fe 2 O 3	коричневый	5,3	1565 p	822	822	основной
Co	CoO	Серо-зеленый	5,7	1830	213	239	основной
	Co 3 O 4	черный	6,1	900 p	754	887
Ni	NiO	Серо-зеленый	7,4	1955	239	240	основной
Cu	Cu 2 O	оранжевый	6,0	1242	151	173	основной
	CuO	черный	6,4	800 p	134	162	основной
Zn	ZnO	белый	5,7	1975	348	351	амфотерный

Химические свойства (см. по ссылке)

Кислотно-основной характер оксидов зависит от степени окисления металла и от природы металла.

Чем ниже степень окисления, тем сильнее проявляются основные свойства. Если металл находится в степени окисления Х £ 4 , то его оксид имеет либо основной, либо амфотерный характер.

Чем выше степень окисления, тем сильнее выражены кислотные свойства . Если металл находится в степени окисления Х ≥ 5 , то его гидроксид имеет кислотный характер.

Кроме кислотных и основных оксидов существуют амфотерные оксиды, проявляющие одновременно и кислотные и основные свойства .

Амфотерны все оксиды p-металлов, кроме Tl 2 O .

Из s -металлов только Be имеет амфотерный оксид.

Среди d-металлов амфотерными являются оксиды ZnO, Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Au 2 O 3 , и практически все оксиды металлов в степени окисления +4 за исключением основных ZrO 2 и HfO 2 .

Большинство оксидов, в том числе, Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 и диоксиды металлов проявляют амфотерность лишь при сплавлении со щелочами. С растворами щелочей взаимодействуют ZnO, VO 2 , Au 2 O 3 .

Для оксидов, помимо кислотно-основных взаимодействий, т. е. реакций между основными оксидами и кислотами и кислотными оксидами, а также реакций кислотных и амфотерных оксидов со щелочами, характерны также окислительно-восстановительные реакции.

Окислительно-восстановительные свойства оксидов металлов

Поскольку в любых оксидах металл находится в окисленном состоянии, все оксиды без исключения способны проявлять окислительные свойства .

Самые распространенные реакции в пирометаллургии - это окислительно-восстановительные взаимодействия между оксидами металлов и различными восстановителями, приводящие к получению металла.

Примеры

2Fe 2 O 3 + 3C = 4Fe + 3CO 2

Fe 3 O 4 + 2C = 3Fe + 2CO 2

MnO 2 +2C = Mn + 2CO

SnO 2 + C = Sn + 2CO 2

ZnO + C = Zn + CO

Cr 2 O 3 + 2Al = 2Cr + Al 2 O 3

WO 3 + 3H 2 = W + 3H 2 O

Если металл имеет несколько степеней окисления, то при достаточном повышении температуры становится возможным разложение оксида с выделением кислорода.

4CuO = 2Cu 2 O + O 2

3PbO 2 = Pb 3 O 4 + O 2 ,

2Pb 3 O 4 = O 2 + 6PbO

Некоторые оксиды, особенно оксиды благородных металлов, при нагревании могут разлагаться с образованием металла.

2Ag 2 O = 4Ag + O 2

2Au 2 O 3 = 4Au + 3O 2

Сильные окислительные свойства некоторых оксидов используются на практике. Например,

Окислительные свойства оксида PbO 2 используют в свинцовых аккумуляторах, в которых за счет химической реакции между PbO 2 и металлическим свинцом получают электрический ток.

PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 = 2PbSO 4 + 2H 2 O

Окислительные свойства MnO 2 также используют для получения электрического тока в гальванических элементах (электрических батарейках).

2MnO 2 + Zn + 2NH 4 Cl = + 2MnOOH

Сильные окислительные свойства некоторых оксидов приводят к их своеобразному взаимодействию с кислотами. Так оксиды PbO 2 и MnO 2 при растворении в концентрированной соляной кислоте восстанавливаются.

MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O
Если металл образует несколько оксидов, то оксиды металла в более низкой степени окисления могут окисляться, т. е. проявлять восстановительные свойства.

Особенно сильные восстановительные свойства проявляют оксиды металлов в низких и неустойчивых степенях окисления, как например. TiO, VO, CrO. При растворении их в воде они окисляются, восстанавливая воду. Их реакции с водой, подобны реакциям металла с водой.

2TiO + 2H 2 O = 2TiOOH + H 2 .

Тема урока: «Оксиды, их классификация, свойства, применение» Цель урока: познакомить обучающихся с оксидами, их составом и классификацией, рассмотреть названия оксидов, способы их получения, распространение в природе и применение. Тип урока: урок изучения и первичного закрепления знаний. Методы: беседа, устный опрос, организация упражнений по применению знаний (групповая, индивидуальная).

Ход урока:

Орг момент.

Изучение нового материала.

Сегодня мы начинаем знакомство с важнейшими классами неорганических соединений. Неорганические вещества по составу делятся, как вы уже знаете, на простые и сложные.

Оксиды - это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых кислород, с валентность равной 2. Лишь один химический элемент - фтор, соединяясь с кислородом, образует не оксид, а фторид кислорода OF2.

Поскольку оксиды могут быть образованы почти всеми химическими элементами (за некоторым исключением), необходимо, чтобы не было путаницы, чтобы у каждого было свое название

Называются они просто - "оксид + название элемента". Если валентность химического элемента переменная, то указывается римской цифрой, заключённой в круглые скобки, после названия химического элемента.

Название оксида:

Название «Оксид» + Название элемента + (с. о. римскими

оксида в родительном падеже цифрами)

Названия оксидов зависят от числа атомов кислорода в формуле.

CO - монооксид углерода (приставка моно обозначает один) или оксид углерода (2) , угарный газ.

CO2 – диоксид углерода или оксид углерода (4) всем известный углекислый газ

Еще существуют тривиальные названия, например – углекислый газ. Угарный газ. До сих пор в химической литературе встречаются названия – закись (для более низких), окись (для более высоких с.о.) степеней окисления.

N2O– закись азота или оксид азота (1)

NO –окись азота или оксид азота (2)

Понятие «оксиды» включает бесконечное разнообразие веществ:

Таким образом среди оксидов есть твердые, газообразные и жидкие вещества.

Оксиды очень распространенный в природе класс неорганических соединений:

1) Si02 - кварцевый песок, кремнезем. Очень чистый кристаллический Si02 известен также в виде минералов горного хрусталя. Ребятам будет интересно узнать, что Si02, окрашенный различными примесями, образует драгоценные и полудрагоценные камни - яшма, аметист, агат.

Более 50% земной коры состоит из Si02.

2) А1203 2Si02 2Н20 - белая глина, учитель разъясняет, что глина, в основном состоит из оксидов алюминия и кремния. 3) руды железа - красный (Fe203), бурый (Fe203 яН20) и магнитный железняки (Fe304 или FeO Fe203).

Водная оболочка Земли (гидросфера) состоит также из оксида - оксида водорода Н20.

Оксиды входят, также в состав атмосферы - С02, СО, оксиды азота, серы и др.

Задание: Дать названия оксидам по международной номенклатуре 1

PbO, SO2, SO3, K2O, FeO, Fe2O3

Классификация оксидов

Все оксиды можно разделить на две группы: солеобразующие (основные, кислотные, амфотерные) и несолеобразующие или безразличные.

Оксиды металлов Ме х О у

Оксиды неметаллов неМе х О у

Основные

Кислотные

Амфотерные

Кислотные

Безразличные

I, II

Ме

V-VII

Me

ZnO,BeO,Al 2 O 3 ,Fe 2 O 3

> II

неМе

I, II

неМе

CO, NO, N 2 O

Основные оксиды – это оксиды, которым соответствуют основания. К основным оксидам относятся оксиды металлов 1 и 2 групп, а также металлов побочных подгрупп с валентностью I и II (кроме ZnO - оксид цинка и BeO – оксид бериллия).

Кислотные оксиды – это оксиды, которым соответствуют кислоты. К кислотным оксидам относятся оксиды неметаллов (кроме несолеобразующих – безразличных), а также оксиды металлов побочных подгрупп с валентностью от V до VII (Например, CrO 3-оксид хрома ( VI ), Mn 2 O 7 - оксид марганца (VII )).

Амфотерные оксиды – это оксиды, которым соответствуют основания и кислоты. К ним относятся оксиды металлов главных и побочных подгрупп с валентностью III , иногда IV , а также цинк и бериллий (Например, BeO , ZnO , Al 2 O 3, Cr 2 O 3).

Несолеобразующие оксиды – это оксиды безразличные к кислотам и основаниям. К ним относятся оксиды неметаллов с валентностью I и II (Например, N 2 O , NO , CO ).

Вывод: характер свойств оксидов в первую очередь зависит от валентности элемента.

Например, оксиды хрома:

CrO ( II - основный);

Cr 2 O 3 ( III - амфотерный);

CrO 3 ( VII - кислотный).

Получение оксидов

1. Горение веществ (Окисление кислородом)

а) простых веществ

2Mg +O 2 =2MgO

б) сложных веществ

2H 2 S+3O 2 =2H 2 O+2SO 2

2.Разложение сложных веществ

а) солей

СaCO 3 =CaO+CO 2

б) оснований

Cu (OH) 2 =CuO+H 2 O

в) кислородсодержащих кислот

H 2 SO 3 =H 2 O+SO 2

Физические свойства . Оксиды бывают твердые, жидкие и газообразные, различного цвета. Например, оксид меди(2) С u О черного цвета, оксид кальция СаО белого цвета - твердые вещества. Оксид серы(У1) S03 - бесцветная летучая жидкость, а оксид углерода(1У) С02 - бесцветный газ при обычных условиях.

Химические свойства . Кислотные и основные оксиды обладают разными свойствами. 2

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ ОКСИДОВ

1. Основной оксид + Кислотный оксид = Соль (р. соединения)

CaO + SO 2 = CaSO 3

2. Основной оксид + Кислота = Соль + Н 2 О (р. обмена)

3 K 2 O + 2 H 3 PO 4 = 2 K 3 PO 4 + 3 H 2 O

3. (р. соединения)

Na 2 O + H 2 O = 2 NaOH

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КИСЛОТНЫХ ОКСИДОВ

1. (р. соединения)

С O 2 + H 2 O = H 2 CO 3 , SiO 2 – не реагирует

2. Кислотный оксид + Основание = Соль + Н 2 О (р. обмена)

P 2 O 5 + 6 KOH = 2 K 3 PO 4 + 3 H 2 O

3. Основной оксид + Кислотный оксид = Соль (р. соединения)

CaO + SO 2 = CaSO 3

4. Менее летучие вытесняют более летучие из их солей

CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМФОТЕРНЫХ ОКСИДОВ

Взаимодействуют как с кислотами, так и со щелочами.

ZnO + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2 O

ZnO + 2 NaOH + H 2 O = Na 2  Zn ( OH ) 4  (в растворе)

ZnO + 2 NaOH = Na 2 ZnO 2 + H 2 O (при сплавлении)

Применение оксидов . Всем известно, какое значение имеет вода (оксид водорода) в природе, в промышленности и в быту. Многие другие оксиды также широко применяются. Например, из руд, состоящих из оксидов железа Fe203 и Fe304, получают чугун и сталь. Оксид кальция СаО (основная составная часть жженой, или негашеной, извести) используется для получения гашеной извести Са(ОН)2, которая применяется в строительстве. Нерастворимый в воде оксид кремния(4) Si02 используется в производстве строительных материалов. Некоторые из оксидов применяют для производства красок.

Некоторые оксиды не растворяются в воде, но многие вступают с водой в реакции соединения:

SO3 + H2O = H2SO4

CaO + H2O = Ca(OH)2

В результате часто получаются очень нужные и полезные соединения. Например, H2SO4 – серная кислота, Са(ОН)2 – гашеная известь и т.д.

Если оксиды нерастворимы в воде, то люди умело используют и это их свойство. Например, оксид цинка ZnO – вещество белого цвета, поэтому используется для приготовления белой масляной краски (цинковые белила). Поскольку ZnO практически не растворим в воде, то цинковыми белилами можно красить любые поверхности, в том числе и те, которые подвергаются воздействию атмосферных осадков. Нерастворимость и неядовитость позволяют использовать этот оксид при изготовлении косметических кремов, пудры. Фармацевты делают из него вяжущий и подсушивающий порошок для наружного применения.

Такими же ценными свойствами обладает оксид титана (IV) – TiO2. Он тоже имеет красивый белый цвет и применяется для изготовления титановых белил. TiO2 не растворяется не только в воде, но и в кислотах, поэтому покрытия из этого оксида особенно устойчивы. Этот оксид добавляют в пластмассу для придания ей белого цвета. Он входит в состав эмалей для металлической и керамической посуды.

Оксид хрома (III) – Cr2O3 – очень прочные кристаллы темно-зеленого цвета, не растворимые в воде. Cr2O3 используют как пигмент (краску) при изготовлении декоративного зеленого стекла и керамики. Известная многим паста ГОИ (сокращение от наименования “Государственный оптический институт”) применяется для шлифовки и полировки оптики, металлических изделий, в ювелирном деле.

Благодаря нерастворимости и прочности оксида хрома (III) его используют и в полиграфических красках (например, для окраски денежных купюр). Вообще, оксиды многих металлов применяются в качестве пигментов для самых разнообразных красок, хотя это – далеко не единственное их применение.

Задания для закрепления 3

1. Выпишите отдельно химические формулы солеобразующих кислотных и основных оксидов.

NaOH, AlCl3, K2O, H2SO4, SO3, P2O5, HNO3, CaO, CO.

2. Даны вещества : CaO, NaOH, CO2, H2SO3, CaCl2, FeCl3, Zn(OH)2, N2O5, Al2O3, Ca(OH)2, CO2, N2O, FeO, SO3, Na2SO4, ZnO, CaCO3, Mn2O7, CuO, KOH, CO, Fe(OH)3

Выберите из перечня: основные оксиды, кислотные оксиды, безразличные оксиды, амфотерные оксиды и дайте им названия.

3. Закончите УХР, укажите тип реакции, назовите продукты реакции

Na2O + H2O =

N2O5 + H2O =

CaO + HNO3 =

NaOH + P2O5 =

K2O + CO2 =

Cu(OH)2 = ? + ?

4. Осуществите превращения по схеме:

1) K→K2O→KOH→K2SO4

2) S→SO2→H2SO3→Na2SO3

3) P→P2O5→H3PO4→K3PO4

Домашнее задание: параграф 30 стр., 92 упр.1-5

Оксиды - это сложные неорганические соединения, состоящие из двух элементов, один из которых кислород (в степени окисления -2).

Например, Na 2 O, B 2 O 3 , Cl 2 O 7 относятся к оксидам. Все перечисленные вещества содержат кислород и еще один элемент. Вещества Na 2 O 2 , H 2 SO 4 , HCl не относятся к оксидам: в первом степень окисления кислорода равна -1, в составе второго не два, а три элемента, а третье вообще не содержит кислорода.

Если вы не понимаете смысл термина "степень окисления", ничего страшного. Во-первых, можно обратиться к соответствующей статье на этом сайте. Во-вторых, даже без понимания этого термина можно продолжать чтение. Временно можете забыть про упоминание о степени окисления.

Получены оксиды практически всех известных на сегодняшний день элементов, кроме некоторых благородных газов и "экзотических" трансурановых элементов. Более того, многие элементы образуют несколько оксидов (для азота, например, их известно шесть).

Номенклатура оксидов

Мы должны научиться называть оксиды. Это очень просто.

Пример 1 . Назовите следующие соединения: Li 2 O, Al 2 O 3 , N 2 O 5 , N 2 O 3 .

Li 2 O - оксид лития,
Al 2 O 3 - оксид алюминия,
N 2 O 5 - оксид азота (V),
N 2 O 3 - оксид азота (III).

Обратите внимание на важный момент: если валентность элемента постоянна, мы НЕ упоминаем ее в названии оксида. Если валентность меняется, следует обязательно указать ее в скобках! Литий и алюминий имеют постоянную валентность, у азота валентность переменная; именно по этой причине названия окислов азота дополнены римскими цифрами, символизирующими валентность.

Задание 1 . Назовите оксиды: Na 2 O, P 2 O 3 , BaO, V 2 O 5 , Fe 2 O 3 , GeO 2 , Rb 2 O. Не забывайте, что существуют элементы как с постоянной, так и с переменной валентностью.

Еще один важный момент: вещество F 2 O правильнее называть не "оксид фтора", а "фторид кислорода"!

Физические свойства оксидов

Физические свойства весьма разнообразны. Обусловлено это, в частности, тем, что в оксидах могут проявляться разные типы химической связи. Температуры плавления и кипения варьируются в широких пределах. При нормальных условиях оксиды могут находиться в твердом состоянии (CaO, Fe 2 O 3 , SiO 2 , B 2 O 3), жидком состоянии (N 2 O 3 , H 2 O), в виде газов (N 2 O, SO 2 , NO, CO).

Разнообразна окраска: MgO и Na 2 O белого цвета, CuO - черного, N 2 O 3 - синего, CrO 3 - красного и т. д.

Расплавы оксидов с ионным типом связи хорошо проводят электрический ток, ковалентные оксиды, как правило, имеют низкую электропроводность.

Классификация оксидов

Все существующие в природе оксиды можно разделить на 4 класса: основные, кислотные, амфотерные и несолеобразующие. Иногда первые три класса объединяют в группу солеобразующих оксидов, но для нас это сейчас несущественно. Химические свойства оксидов из разных классов отличаются весьма сильно, поэтому вопрос классификации очень важен для дальнейшего изучения этой темы!

Начнем с несолеобразующих оксидов . Их нужно запомнить: NO, SiO, CO, N 2 O. Просто выучите эти четыре формулы!

Для дальнейшего продвижения мы должны вспомнить, что в природе существуют два типа простых веществ - металлы и неметаллы (иногда выделяют еще группу полуметаллов или металлоидов). Если вы четко понимаете, какие элементы относятся к металлам, продолжайте читать эту статью. Если есть малейшие сомнения, обратитесь к материалу "Металлы и неметаллы" на этом сайте.

Итак, сообщаю вам, что все амфотерные оксиды являются оксидами металлов, но не все оксиды металлов относятся к амфотерным. Я перечислю наиболее важные из них: BeO, ZnO, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , SnO. Список не является полным, но перечисленные формулы следует обязательно запомнить! В большинстве амфотерных оксидов металл проявляет степень окисления +2 или +3 (но есть исключения).

В следующей части статьи мы продолжим говорить о классификации; обсудим кислотные и основные оксиды.