Оксиды

ОксидыРассмотрим теперь немного подробнее, какие бывают оксиды. Алхимики знали, что многие металлы при прокаливании на воздухе превращаются в рыхлые вещества, их называли землистыми веществами или просто землями.

Это название по традиции сохранялось очень долго.

Как писал в 1808 году Дж. Дальтон, «мне представляется, можно без ущерба делу поместить все земли в один класс как оксиды металлов».

До сих пор термины «редкоземельные» и «щёлочноземельные» используют по отношению к определённым металлам (или элементам), так как эти металлы впервые были выделены из соответствующих «редких земель» и «щелочных земель».

Следует отметить, что к землям иногда причисляли и другие вещества, на земли похожие, но не являющиеся оксидами.

Со временем выяснилось, что оксиды образуют как металлы, так и неметаллы. Валентность элемента в его оксиде может совпадать с номером группы в периодической системе, в которой этот элемент находится.

Так, элементы в оксидах могут быть одновалентными (оксид лития Li2О, оксид серебра Ag2О), двухвалентными (оксид кальция СаО, оксид цинка ZnO), трёхвалентными (оксид бора В203, оксид алюминия А12О3), четырёхвалентными (оксид углерода СО2, оксид титана ТiO2), пятивалентными (оксид фосфора Р2O5, оксид ванадия V2O5), шестивалентными (оксид серы SO3, оксид хрома СгО3 семивалентными (оксид хлора С12О7, оксид марганца Мn2O7), восьмивалентными (оксид осмия OsO4). Но часто валентность элемента, как металла, так и неметалла, не совпадает с номером группы.

Вот несколько примеров: С12O, N2O, Тi2O, NO, FeO, PbO, N2O3, Fe2O3, Cr2O3, SO2, СlO2, MoO2, СrO2, MnO2, XeO3 и т. д. По химическому поведению оксиды делят на несколько групп.

Основные оксиды при взаимодействии с водой дают основания: СаО + Н2O = Са(ОН)2 или же образуются путём отщепления воды от гидроксидов малоактивных металлов: Сu(ОН)2 = СuО + Н2O. В реакции с кислотами основные оксиды дают соль и воду CuO + H2SO4 = CuSO4 + Н2O. Основные оксиды образуются металлами с низкой валентностью (степенью окисления). Оксиды активных щелочных и щёлочноземельных металлов энергично реагируют с водой.

Ещё более бурно протекает их реакция с кислотами, например: Na2O + H2SO4 = Na2SO4 + Н2O. Не все оксиды реагируют с водой.

Например, оксид меди СиО в воде не растворяется и с ней не реагирует.

Однако он может реагировать с кислотами. Так, чёрный оксид меди растворяется в серной кислоте с образованием голубого раствора соли — сульфата меди, при этом также выделяется вода: CuO + H2SO4 = CuSO4 + Н2O. Нерастворимым в воде оксидам соответствуют также нерастворимые гидроксиды.

Например, оксиду меди СuО соответствует гидроксид Сu(ОН)2. Но как же он получается, если оксид с водой не реагирует? Гидроксид меди легко получить, если к раствору соли меди добавить раствор щёлочи.

Например, если к голубому раствору сульфата меди добавить раствор гидроксида натрия, немедленно выделится голубой осадок гидроксида меди: CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2v + Na2SO4.

Нерастворимые гидроксиды легко peaгируют с кислотами, образуя соль и воду: Сu (ОН) 2 + H2SO4 = CuSO4 + 2Н2O.

Поскольку это реакция основания с кислотой, её тоже можно считать реакцией нейтрализации. При нагревании, иногда даже небольшом, нерастворимые гидроксиды отщепляют воду, и вновь получаются оксиды: Сu (ОН) 2 = СuО + Н2O. Когда-то химики с удивлением узнали, что оксиды металлов с высокой валентностью проявляют не основные, а кислотные свойства.

Например, двухвалентный марганец образует типичный основный оксид МnО, который, реагируя, как ему положено, с кислотой, образует соль (сернокислый марганец, сульфат марганца) и воду: МnО + H2SO4 = MnSO4 + Н2O. Оксиду марганца МnО соответствует основание Мn(ОН)2, которое также реагирует с кислотами. А вот семивалентный марганец образует типичный кислотный оксид Мn2O7.

Этот оксид реагирует с водой, давая кислоту (марганцовую): Мn2O7 + Н2O = 2НМnO4, в ней степень окисления марганца (+7) сохраняется. Реагирует оксид Мn2O7 и со щелочами с образованием солей; например, в реакции с гидроксидом калия образуется известная всем соль — марганцовокислый калий (перманганат калия), который в быту называют просто марганцовкой: Мn2О2 + 2КОН = 2КМnO4 + Н2O. (Правда, въедливый химик может сказать: эта реакция идёт в растворе, поэтому сначала оксид Мn2O7 реагирует с водой, а потом уже марганцовая кислота вступает в обычную реакцию нейтрализации со щёлочью.

Доказать, прав он или нет, можно с помощью специального исследования, попробовав провести реакцию при полном отсутствии даже следов воды.

Сделать это непросто: гидроксид калия уже после кратковременного пребывания на воздухе становится влажным, а оксид Мn7O7 — легко взрывающаяся жидкость…

) Аналогично оксиду Мn2O7 ведёт себя и оксид шестивалентного хрома СrO3 (другое его название — хромовый ангидрид, это твёрдое растворимое в воде вещество). Уравнения его реакций с водой (с образованием двухосновной хромовой кислоты) и с гидроксидом калия (с образованием соли хромовой кислоты — хромата калия) попробуйте написать самостоятельно.

Читайте так же:

Комментарии запрещены.

О химии и химиках
  • Репетитор – это не обязательно

    06.09.2017

    Очень примечательным и ободряющим для российских граждан является тот факт, что во всем мире репетиторство развивается не менее бурными темпами, чем в России. Ведь когда на законодательном уровне было закреплено единый... 
    Читать полностью

  • Чудеса для разминки

    02.02.2017

    Если чего-нибудь не раздобудешь, неважно. Пропусти опыт и переходи к следующему. Но описание пропущенного опыта прочитай: когда-нибудь, при удобном случае, к нему можно и вернуться. Для первого опыта нужны два вещества, которые,... 
    Читать полностью

  • Варим яйцо в бумажной кастрюле

    02.02.2017

    Возьмите лист плотной бумаги, сверните из него колпачок. Стыки проклейте быстросохнущим клеем и скрепите скобами степлера. В эту бумажную емкость налейте воды, положите сырое яйцо. Согните из проволоки держатель (его можно... 
    Читать полностью

  • Свеча из мыла

    02.02.2017

    Когда мы рассуждали о том, почему мыло моет, то упоминали особое устройство его молекулы: «голова» и длинный «хвост», причем «голова» стремится к воде, а «хвост», напротив, от воды отталкивается… Рассмотрим... 
    Читать полностью

  • Главные принципы домашнего физика

    01.02.2017

    Правило первое (самое главное). Сначала демонстрация опыта, потом – его объяснение и применение закона! Именно такая последовательность привлекает максимальное внимание, и вызывает главный вопрос исследователя – «Почему?» Правило... 
    Читать полностью