Оксиди.
Оксиди – це сполуки, молекули яких складаються з двох елементів, один із яких оксиґен. Загальна формула оксидів ЕхОу. Оксиди поділяють на основні: Na2O, CaO, FeO, La2O3, тощо; кислотні: CO2, N2O5, Mn2O7, тощо; амфотерні: BeO, ZnO, Al2O3, VO2, тощо та несолетворні: N2O, NO.
Якщо елемент, що утворює оксид, може перебувати у різних станах окисненості, то після назви елемента цифрою в дужках зазначають ступінь окиснення елемента. Наприклад: CaO – кальцій оксид, Fe2O3 – ферум (ІІІ) оксид, SnO2 – станум (IV) оксид, SO3 – сульфур (VI) оксид, Mn2O7 – манґан (VIІ) оксид.
2.1.1. Способи одержання оксидів
1. Взаємодія елементів з киснем:
2Са + О2 ® 2СаО; 4Р + 5О2 ® 2Р2О5;
4Fe + 3O2 ® 2Fe2O3; 2H2 + O2 ® 2H2O.
2. Розклад гідроксидів (основ, кислот і амфотерних гідроксидів):
Са(ОН)2 –to® CaO + H2O; 2BiO(OH) –to® Bi2O3 + H2O;
2H3BO3 –to® B2O3 + 3H2O; 2Al(OH)3 –to® Al2O3 + 3H2O.
3. Розклад солей кисневмісних кислот:
СаСО3 Ü toÞ СаО + СО2; 2FePО4 Ü toÞ Fe2О3 + P2O5.
4. Окиснення деяких оксидів, кислот, солей та інших сполук:
2SO2 + O2 –cat® 2SO3; 4FeO + O2 ® 2Fe2О3;
2H2S + 3O2 ® 2H2О + 2SO2; 4FeS2 + 11O2 ® 2Fe2О3 + 8SO2;
CH4 + 2O2 ® CO2 + 2H2О; CS2 + 3O2 ® CO2 + 2SO2.
2.1.2. Класифікація та хімічні властивості оксидів
Оксиди, які взаємодіють з кислотами, кислотними оксидами, амфотерними оксидами та гідроксидами та не взаємодіють між собою називаються основними. До основних належать лише оксиди металів.
CaO + 2HCl ® CaCl2 + H2O; Li2O + CO2 ® Li2CO3;
Na2O + 2Al(OH)3 –to® 2NaAlO2 + 3H2O; MgO + SnO2 ® MgSnO3.
Деякі основні оксиди (як правило лужних і лужноземельних металів) взаємодіють із водою з утворенням відповідних гідроксидів:
Li2O + Н2О ® 2LiOН; ВаO + Н2О ® Ва(OН)2;
Взаємодіють із сильним відновниками:
Cu2O + H2 ® 2Cu + H2O; 3FeO + 2Al ® Al2O3 + 3Fe;
Оксиди, які взаємодіють з основами, основними оксидами, амфотерними оксидами та гідроксидами та не взаємодіють між собою називаються кислотними. До кислотних оксидів належать оксиди неметалів, а також металів у вищих ступенях окиснення: CO2; SO2; SO3; B2O3; N2O3; N2O5; P2O5; P2O3; SiO2; Mn2O7; CrO3; V2O5;.
Деякі кислотні оксиди взаємодіють із водою з утворенням відповідних кислот:
СО2 + Н2O Û Н2СО3; Mn2O7 + H2O ® 2HMnO4;
SO3 + Н2O ® Н2SО4; CrO3 + H2O ® Н2CrО4;
2CrO3 + H2O ® Н2Cr2О7; N2O5 + H2O ® 2HNO3.
Оксиди металів, які мають подвійну природу та взаємодіють як із кислотами та кислотними оксидами так і з гідроксидами та оксидами металів, називають амфотерними оксидами: BeO, ZnO, Al2O3, Fe2O3, VO2.
Наприклад: ZnO + 2HCl ® ZnCl2 + H2O;
ZnO + 2NaOH –to® Na2ZnO2 + H2O;
або ZnO + 2NaOH + H2O ® Na2[Zn(OH)4];
Також: BeO + SiO2 ® BeSiO3;
BeO + Na2O –to® Na2BeO2.
За стандартних умов амфотерні оксиди не взаємодіють із водою.
Оксиди, які не взаємодіють із кислотами, гідроксидами металів, кислотними та основними оксидами, водою називаються несолетвірними. Для таких оксидів характерні окисно-відновні реакції та реакції комплексоутворення (NO, N2O, H2O, CO):
2NO + O2 ® 2NO2; CuSO4 + 5H2O ® [Cu(H2O)4]SO4 × H2O.
2.2. Гідроксиди металів
Гідроксиди металів – це складні речовини, у молекулах яких атом металу сполучено з гідроксильними групами (KOH; LiOH; TlOH; Ba(OH)2; Cu(OH)2; Fe(OH)3; Ti(OH)4; тощо). У процесі електролітичної дисоціації гідроксид металу розпадається з утворенням аніонів ОН- та катіонів металу:
NaOН « Na+ + OН-;
Сa(OН)2 « СaOH+ + OН- CaOH+ + Ca2+ + OH-.
За стосовністю до води гідроксиди поділяють на добре розчинні (усі вони належать до класу основ та їх ще називають лугами): NaOH, KOH, CsOH, Ba(OH)2; та малорозчинні: Mg(OH)2, Fe(OH)2, La(OH)3, Al(OH)3, Fe(OH)3, Sn(OH)4 тощо (дані гідроксиди можуть бути як основами так і амфотерними гідроксидами). У назвах гідроксидів металів змінної валентності валентність металу позначається цифрою у дужках після назви металу, наприклад Fe(OH)2 – ферум (ІІ) гідроксид чи Sn(OH)4 – станум (4+) гідроксид.
2.2.1. Способи одержання гідроксидів
1. Взаємодія водорозчинних солей металів із лугами:
FeSO4 + 2NaОH ® Fe(ОH)2 + Na2SO4; AlCl3 + 3KОH ® Al(OH)3 + 3KCl.
2. Взаємодія активних металів з водою:
2Nа + 2Н2O ® 2NaOH + H2; Cа + 2Н2O ® Ca(OH)2 + H2;
3. Взаємодія деяких оксидів металів з водою:
ВаО + Н2O ® Вa(OH)2; Li2O + Н2O ® 2LiOH.
2.2.2. Хімічні властивості гідроксидів металів
Всі гідроксиди взаємодіють з кислотами та кислотними оксидами, утворюючи сіль та воду: NaOH + HNO3 ® NaNO3 + H2O;
KOH + SO3 ® K2SO4 + H2O;
3Ca(OH)2 + 2H3PO4 ® Ca3(PO4)2 + 6H2O; Вa(OH)2 + CO2 ® ВaCO3 + H2O.
Луги взаємодіють із солями з утворенням інших гідроксидів та інших солей: Pb(NO3)2 + 2NaOH ® Pb(OH)2¯ + 2NaNO3; FeSO4 + 2KOH ® Fe(OH)2¯ + K2SO4.
При нагріванні гідроксиди металів розпадаються на оксид і воду:
Са(ОН)2 –to® CaO + H2O; Тi(OH)4 –to® ТiO2 + 2H2O;
2Al(OH)3 –to® Al2O3 + 3H2O.
Частина гідроксидів металів реагує як із кислотами так і з лугами, проявляючи амфотерні властивості: Ве(OН)2 + 2HCl ® ВеCl2 + 2H2O;
Ве(OН)2 + 2NaOH ® Na2[Ве(OH)4];