Загальні хімічні властивості оксидів

Вивчення параграфа допоможе вам:

• складати рівняння реакцій, що характеризують хімічні властивості оксидів;
• ознайомитися з новим типом реакцій — реакціями обміну; 
• застосовувати знання номенклатури оксидів; розрізняти несолетворні й солетворні оксиди;
• доповнити знання про класифікацію речовин класифікацією оксидів;
• повторити правила номенклатури солей;
• розвивати уміння здійснювати класифікацію речовин.

Оксиди хімічно досить активні речовини. Для них характерною є взаємодія з: 1) водою; 2) кислотами;

3) лугами; 4) іншими оксидами. Перейдемо до розгляду зазначених властивостей.

1. ВЗАЄМОДІЯ ОКСИДІВ З ВОДОЮ. Цю властивість оксидів було детально розглянуто в попередньому параграфі. Наголосимо лише на тому, що:

• з водою взаємодіють оксиди металічних елементів, розташованих у І і П групах головних підгрупах (виняток Берилій, Магній). Продуктами взаємодії є луги — розчинні основи;

• більшість оксидів неметалічних елементів взаємодіють із водою з утворенням кислот.

З’ясувати інші хімічні властивості оксидів допоможуть демонстраційні досліди.

2. ВЗАЄМОДІЯ ОКСИДІВ З КИСЛОТАМИ. ОСНОВНІ ОКСИДИ. Якщо з кислотами взаємодіють лише метали, розташовані у витиску вальному⁷ ряді до водню (про це ви дізналися з § 4, повторіть його), то стосовно оксидів металічних елементів таких обмежень не існує. З кислотами взаємодіють оксиди як металічних елементів, розташованих у витискувальному⁷ ряді до водню, так і металічних елементів, розташованих у ньому⁷ після водню. Підтвердимо це дослідами.

Помістимо у пробірку⁷ кілька грамів магній оксиду — твердої, нерозчинної у⁷ воді речовини білого кольору — і доллємо до нього 2-3 мл розчину нітратної кислоти. Для прискорення перебігу⁷ реакції вміст пробірки підігріємо. Через невеликий проміжок часу осад зникає (мал. 53).

Це хімічне явище описується таким рівнянням реакції:

Як бачимо, продуктом реакції є сіль і вода.

Помістимо у пробірку кілька грамів купрум(ІІ) оксиду — твердої, нерозчинної у воді речовини чорного кольору — і доллємо до нього 2-3 мл розчину сульфатної кислоти. Для прискорення перебігу" реакції вміст пробірки підігріємо. Досить швидко помітимо, що рідина у пробірці набуває голубого кольору, а вміст у ній купрум(ІІ) оксиду зменшується (мал. 54).

Поява кольору свідчить про перебіг хімічного явища:

Як і в попередньому досліді, продуктами реакції є сіль та вода.

Оксиди, що взаємодіють із кислотами з утворенням солі, називають основними оксидами. Гідратами цих оксидів є основи.

До основних оксидів належать виключно оксиди металічних елементів, здебільшого з невеликим значенням валентності — I, II.

РЕАКЦІЇ ОБМІНУ. Пригадайте означення реакцій приєднання, розкладу, заміщення і зробіть висновок, до яких із них належать розглянуті реакції. Аналіз складу речовин до та після реакції вказує, що ці рівняння не належать до жодної з них. Вочевидь, це новий тип реакцій.

Що в ньому особливого? По-перше, він характеризується відсутністю простих речовин, а по-друге, реагентами та продуктами реакції є дві складні речовини.

Реакція, під час якої дві складні речовини обмінюються складовими частинами, унаслідок чого утворюються нові складні речовини, називається реакцією обміну.

Скориставшись рівнянням реакції обміну між купрум(ІІ) оксидом та сульфатною кислотою, проілюструємо схематично це визначення:

Як вам відомо, першою складовою частиною оксидів є будь-який металічний чи неметалічний елемент, другою — Оксиген. Першою складовою частиною кислот є Гідроген, другою — кислотний залишок. У наведеному рівнянні перші частини складних речовин зафарбовані в синій колір, другі — у червоний. Це дає змогу легко помітити, що оксид обміняв свою другу складову частину — Оксиген — на другу складову частину кислоти — кислотний залишок й утворилася сіль. Якщо ж розглядати кислоту, то можемо сказати, що її перша складова частина — атоми Гідрогену — обмінялася місцями з атомом металу, а отже, вони сполучилися з Оксиге-ном і утворили воду.

3. ВЗАЄМОДІЯ ОКСИДІВ З ЛУГАМИ. КИСЛОТНІ ОКСИДИ. Проведемо дослід, відомий вам ще з природознавства, — взаємодію вуглекислого газу з вапняною водою, тобто розчином лугу — кальцій гідроксиду Ca(OH)₂.

Наллємо у пробірку 2-3 мл прозорого розчину кальцій гідроксиду (вапняної води). У прилад для добування газів помістимо шматочки мармуру, основна складова частина якого — кальцій карбонат, і додамо хлоридної кислоти. Відкриємо затискач на газовідвідній трубці. Кислота почне взаємодіяти з кальцій карбонатом, спостерігатиметься активне виділення вуглекислого газу.

Вуглекислий газ газовідвідною трубкою надходить до посудини з вапняною водою, і прозорий розчин досить швидко мутніє. Напишемо рівняння реакції та з’ясуємо, яка з утворених речовин вішала в осад (у хімії будь-яке помутніння називають осадом, бо воно спричинене утворенням нерозчинної речовини):

Як і в попередніх дослідах з оксидами металічних елементів, продуктами реакції є дві складні речовини — сіль та вода. Але цього разу сіль утворилася з оксиду неметалічного елемента.

Оксиди, які взаємодіють з основами й утворюють сіль, називають кислотними оксидами.

До кислотних оксидів належить більшість оксидів неметалічних елементів, а також оксиди металічних елементів із високою валентністю.

4. ВЗАЄМОДІЯ ОСНОВНИХ І КИСЛОТНИХ ОКСИДІВ МІЖ СОВОЮ. Основні оксиди взаємодіють із кислотними оксидами:

Ця взаємодія характерна для оксидів, гідратами яких є розчинні основи — луги.

Зверніть увагуі Утворені солі мають кислотний залишок кислоти, яка відповідає взятому для реакції кислотному оксиду.

ПОНЯТТЯ ПРО СОЛЕТВОРНІ Й НЕСОЛЕТВОРШ ОКСИДИ. Розглянуті в цьому параграфі приклади хімічних явищ указують на те, що з оксиду можна добути сіть, подіявши на нього кислотою чи лугом. Проте деякі оксиди цієї властивості не мають. Це стосується карбон(ІІ) оксиду CO, нітроген(І) оксиду N₂O, нітроген(ІІ) оксиду N0, гідроген оксиду H₂O. За цією класифікаційною ознакою здійснено поділ оксидів на солетворні та несолетворні.

КЛАСИФІКАЦІЯ ОКСИДІВ. Узагальнимо у вигляді схеми розглянутий у процесі вивчення хімічних властивостей оксидів поділ речовин цього класу на групи. Як видно зі схеми, серед солетворних оксидів виділяють основні, кислотні та амфотерні оксиди. З представниками основних і кислотних оксидів, а також їх означеннями ви щойно ознайомилися. Амфотерні оксиди та їх гідрати вивчатимете далі окремим параграфом.

Основні оксиди взаємодіють із водою, кислотами, кислотними оксидами:

Кислотні оксиди взаємодіють із водою, основами (лугами), основними оксидами:

У параграфі розглянуто загальні хімічні властивості оксидів. Сполукам цього класу властива й інша взаємодія, зокрема доокиснення оксидів. З назви легко здогадатися, що ця реакція пов’язана з киснем. Дійсно, якщо елемент у сполуках виявляє змінну валентність, то за певних умов його оксид із нижчим значенням ступеня окиснення окиснюється до оксиду з вищим ступенем окиснення, наприклад:

Визначте валентність Карбону та Сульфуру до і після реакції, щоб переконатися, що це дійсно так.

Доокиснення оксидів причетне до такого екологічно небезпечного явища, як кислотні дощі (про них ітиметься пізніше).

Назвіть відому вам класифікацію оксидів.

Дайте означення основних оксидів, наведіть приклади. Дайте означення кислотних оксидів, наведіть приклади. Наведіть приклади несолетворних оксидів.

Які властивості основних оксидів вам відомо?

Які властивості кислотних оксидів вам відомо?

Із наведеного переліку формул оксидів випишіть формули і назвіть за сучасною українською номенклатурою:

а) основні оксиди: б) кислотні оксиди; в) амфотерні оксиди:

З якими з перелічених речовин взаємодіє магній оксид: кисень, хлоридна кислота, барій оксид, калій гідроксид, натрій хлорид, карбон(ІУ) оксид? Напишіть рівняння реакцій, що відбуваються.

Установіть відповідність між оксидом і групою, до якої він належить.

1 сульфур(І\/) оксид А несолетворний

2 алюміній оксид Б основний

3 калій оксид В амфотерний

Г кислотний

Проаналізуйте твердження 1 і 2 та оберіть правильний варіант відповіді. Твердження 1. Натрій оксид взаємодіє з водою.

Твердження 2. Купрум(ІІ) оксид не взаємодіє з водою.

А Правильне лише твердження 1 Б Правильне лише твердження 2 В Правильні обидва твердження Г Неправильні обидва твердження Виберіть зайву формулу в кожному переліку:

Аргументуйте спій вибір.

Напишіть рівняння можливих реакцій за наведеними схемами:

КІЛЬКІСНІ ВІДНОШЕННЯ РЕЧОВИН У ХІМІЧНІЙ РЕАКЦІЇ. Щоразу, записуючи хімічне рівняння тієї чи іншої реакції, ви брали до уваги склад реагентів і продуктів реакції. Тобто зважали на якісну характеристику хімічного явища. Коефіцієнти перед формулами забезпечували відповідність ваших записів закону збереження маси речовин. Однак роль коефіцієнтів цим не вичерпується у рівняннях реакцій вони відображають відношення кількості речовини реагентів і продуктів реакції.

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Ярошенко