§ 29. Оксиды: физические свойства, распространенность и применение

Вспомните: зависимость физических свойств веществ от типа химической связи

и кристаллических решеток (§ 23).

Строение и физические свойства оксидов

Среди оксидов встречаются вещества и молекулярного, и немолекулярного строения. Строение оксидов определяет их физические свойства.

Большинство оксидов неметаллических элементов (кислотные оксиды) — это преимущественно вещества молекулярного строения с небольшими температурами плавления и кипения. При обычных условиях кислотные оксиды встречаются в разном агрегатном состоянии, т. е. бывают твердыми, жидкими и газообразными.

Оксиды металлических элементов (основные и амфотерные оксиды) являются веществами преимущественно ионного строения. Это твердые кристаллические вещества с высокой температурой плавления и кипения. Большинство из них не растворяются в воде.

Поскольку большинство химических элементов являются металлическими, то можно утверждать, что большинство оксидов — твердые вещества. Твердыми также являются некоторые оксиды неметаллических элементов, например силиций(ГУ') оксид и фосфор^) оксид.

Газообразных оксидов значительно меньше. Все они являются молекулярными веществами и образованы неметаллическими элементами: нитроген(^) оксид и нитроген(ІІ) оксид, карбон(ГУ) оксид и карбон(ГГ) оксид, сульфур(^) оксид и др.

И лишь несколько оксидов при обычных условиях находятся в жидком состоянии: H₂O, N₂O₃, SO₃, ClO₂, ClO₃, Cl₂O₇, Mn₂O₇.

Гидроген оксид (вода) содержится в воздухе в виде водяного пара. При определенной температуре газообразная вода превращается в жидкую и выпадает в виде росы или дождя.

Карбон(ІУ) оксид (углекислый газ) выделяется в атмосферу в результате дыхания организмов, вулканической деятельности и техногенной деятельности человека. Поглощается растениями при фотосинтезе.

Нитроген(ГУ) оксид и сульфур(ГУ) оксид (сернистый газ) образуются при извержении вулканов, во время грозы и в результате техногенной деятельности. Эти оксиды являются причиной загрязнения воздуха в больших городах.

Нитроген(ГУ) оксид NO₂ — отравляющий газ бурого цвета, который называют «лисий хвост». Попадает в атмосферу с выбросами металлургических и химических предприятий. При взаимодействии с водяным паром образует нитратную кислоту, которая является одной из причин кислотных дождей.

Силиций(ІУ) оксид SiO₂ называют кремнеземом, поскольку он является составляющей песка, почв, многих минералов: кварца, горного хрусталя, хризолита, аметиста и др. В Карпатах найдена уникальная разновидность кварцевых кристаллов — мармарошский бриллиант.

Алюминий оксид Al₂O₃ является основой многих минералов: рубина, хризоберилла, корунда и др. Вместе с силиций(ІУ) оксидом является составляющей почв и пород, в частности боксита, из которого добывают алюминий. В Украине большие залежи бокситов найдены в Закарпатье и Приазовье.

Феррум(Ш) оксид Fe₂O₃ образует много минералов: гематит, лимонит, магнетит и др., из которых получают железо. В Украине месторождения этих минералов расположены в Криворожском железорудном бассейне.

Кварц и кварцевый песок — сырье для производства стекла. Стекло из чистого кварца — очень ценный материал, так как оно пропускает ультрафиолетовое излучение.

Породы с большим содержимым алюминий оксида используют для получения алюминия — конструкционного материала. Разновидность алюминий оксида — корунд — очень твердый минерал, его используют для обработки металлических, керамических и других поверхностей.

Оксиды Феррума Fe₂O₃ и Fe₃O₄ используют для получения железа. Также на их основе изготовляют коричневую краску (охру) и ферромагнитные покрытия для аудио- и видеопленок и пластин жестких магнитных дисков (винчестеров).

Хром(Ш) оксид Cr₂O₃ используют для изготовления шлифовальной пасты (пасты ГОИ) и зеленой краски. В Украине хром(Ш) оксид встречается в виде хромитового оруденения в Среднем Побужье.

Титан(ІУ) оксид TiO₂ и цинк оксид ZnO

являются основой белой краски (титановые и цинковые белила). Их производят в больших объемах на химических предприятиях Украины. Значительные залежи титан(ІУ) оксида в виде минерала рутила есть в Приднепровье и на Волыни. Это почти 20 % мировых запасов титана.

Магний оксид MgO (жженую магнезию) используют для производства огнеупорных материалов, цемента для очистки нефтепродуктов, изготовления лекарственных препаратов.

Кальций оксид CaO (негашеную известь) используют для изготовления строительных материалов — извести, цемента, кирпича, а также в сельском хозяйстве.

•    Из чистого силиций(ІУ) оксида получают так называемое кварцевое стекло. Оно проявляет стойкость при нагревании до 1000-1200 °С. В отличие от обычного стекла, оно почти не расширяется при нагревании, а при охлаждении не сжимается. Поэтому стакан, изготовленный из кварцевого стекла, можно нагреть до 1000 °С, а потом резко охладить под струей воды. Кварцевый стакан при этом не треснет, в отличие от стакана из обычного стекла.

•    Многие случаи появления «призраков» объясняются плохой системой отопления. Если в помещении накапливается угарный газ (карбон(ІІ) оксид), то даже в малой концентрации он приводит к отравлению, которое наряду с головной болью и чувством усталости вызывает зрительные и слуховые галлюцинации.

Выводы

1.    Оксиды — очень распространенные соединения в природе благодаря большому содержанию Оксигена на Земле. Основные и амфотерные оксиды при обычных условиях всегда твердые. Кислотные оксиды могут находиться в твердом, жидком и газообразном состояниях.

2.    Оксиды образуют очень ценные природные минералы. Оксиды широко используют для изготовления красок и строительных материалов.

Контрольные вопросы

1.    Назовите оксиды, которые встречаются в атмосфере, гидросфере, литосфере.

2.    От чего зависят физические свойства оксидов? Приведите примеры оксидов, которые при обычных условиях находятся в твердом, жидком и газообразном состояниях.

3.    Приведите примеры использования оксидов.

Задания для усвоения материала

1.    Составьте формулы веществ: кальций оксид, калий оксид, фосфор^) оксид, фосфор(ІІІ) оксид, барий оксид, цинк оксид, бор оксид, алюминий оксид. Какие из этих оксидов основные, какие — кислотные, а какие — амфотерные?

2.    Составьте формулы и названия веществ: а) газ — оксид, который содержится в воздухе и необходим для фотосинтеза; б) оксид, образующийся в атмосфере при вспышке молнии; в) оксид, который «гасят» водой; г) оксид, являющийся основной составляющей песка; д) отравляющий оксид, который называют угарным газом; е) оксид, обладающий ферромагнитными свойствами.

3.    Манган может образовывать несколько оксидов, в которых он проявляет степени окисления +2, +3, +4, +7. Составьте формулы этих оксидов и укажите их названия.

4.    Хром может образовывать два оксида, в которых он проявляет валентность III и VI. Составьте формулы этих оксидов и вычислите массовую долю Хрома в них. К какой группе оксидов они относятся?

5.    Составьте уравнения реакций образования из простых веществ оксидов: а) Сульфура(У); б) Нитрогена(П); в) Алюминия; г) Феррума(ІІ); д) Фосфора^).

6.    Составьте уравнения реакций горения магния, лития и углерода в кислороде. Укажите названия полученных оксидов.

7.    Вычислите число атомов Нитрогена в нитроген(І) оксиде объемом 2,8 л.

8.    Из текста параграфа выпишите оксиды, содержащиеся в воздухе, и вычислите их относительную плотность по воздуху.

9*. Какие газообразные оксиды, загрязняющие атмосферу Земли, вы знаете? Рассмотрите пути загрязнения атмосферы. Предложите способы предотвращения загрязнения воздуха.

Это материал учебника Химия 8 класс Григорович