Способы получения оксидов

1. Взаимодействие простых веществ с кислородом. Многие простые вещества при нагревании на воздухе или в кислороде сгорают, образуя соответствующие оксиды:

2 Мо + 3 О₂ = 2 МоО₃

4 Р + 5 О₂ = 2 Р₂О₅.

2. Разложение оснований. Некоторые основания при нагревании теряют воду, превращаясь в оксиды металлов:

Ва(ОН)₂ = ВаО + Н₂О

2AI(OH)₃ = AI₂O₃ + 3 H₂O.

Реакции протекают с различной степенью лёгкости. Так, образование оксида ртути и оксида серебра из гидроксидов этих металлов происходит уже при комнатной температуре:

Hg(OH)₂ = HgO + H₂O

2 AgOH = Ag₂O + H₂O.

Напротив, гидроксид натрия можно перегнать при 1390 °С, без разложения.

3. Разложение кислот. Кислородсодержащие кислоты при нагревании теряют воду, превращаясь в кислотные оксиды:

Н₄SiO₄ = SiO₂ + 2 H₂O­

4 HNO₃ = 4 NO₂­ + 2 H₂O­ + O₂­.

Иногда можно достичь удаление воды из кислородсодержащих кислот действием на них водоотнимающих средств:

2 HCIO₄ + P₂O₅ = 2 HPO₃ + CI₂O₇

2 HNO₃ + P₂O₅ = 2 HPO₃ + N₂O₅

Некоторые кислоты самопроизвольно теряют воду даже при низких температурах:

H₂CO₃ = H₂O + CO₂­

H₂SO₃ = H₂O + SO₂­.

4. Разложение солей. Подавляющее большинство солей кислородсодержащих кислот при нагревании разлагается на оксид металла и кислотный оксид:

СаСО₃ = СаО + СО₂­

Fe₂(SO₄)₃ = Fe₂O₃ + 3 SO₃­

2 Pb(NO₃)₂ = 2 PbO + 4 NO₂­ + O₂­.

Если оксид металла термически неустойчив, то вместо оксида образуется свободный металл:

2 Ag₂CO₃ = 4 Ag + 2 CO₂­ + O₂­

Hg(NO₃)₂ = Hg + 2 NO₂­ + O₂­.

Cоли щелочных металлов отличаются высокой термической устойчивостью. Если они при нагревании всё же разлагаются, то оксиды при этом, как правило, не образуются:

2 KNO₃ = 2 KNO₂ + O₂­

2 KCIO₃ = 2 KCI + 3 O₂­.

5. Разложение оксидов. Если элемент имеет переменную валентность, то его оксид с меньшим содержанием кислорода можно получить нагреванием оксида, в котором элемент проявляет более высокую степень окисления:

2 SO₃ = 2 SO₂ + O₂

2 N₂O₅ = 2 NO₂ + O₂

4 CrO₃ = 2Cr₂O₃ + 3 O₂­.

И наоборот, высшие оксиды иногда удаётся получить окислением низших:

2 СО + О₂ = 2 СО₂

6 PbO + O₂ = 2 Pb₃O₄

P₂O₃ + O₂ = P₂O₅.

6. Вытеснение одних оксидов другими. Эта реакция может быть применена для получения более летучих оксидов вытеснением их менее летучими:

СаСО₃ + SiO₂ = CaSiO₃ + CO₂­

CoSO₄ + B₂O₃ = Co(BO₂)₂ + SO₃­.

Реакции протекают при высокой температуре и основаны на том, что сесквиоксид бора и диоксид кремния нелетучи и при нагревании вытесняют более летучие: диоксид углерода и триоксид серы.

7. Взаимодействие кислот, обладающих окислительными свойствами, с металлами и неметаллами. Азотная и концентрированная серная кислоты при действии восстановителей образуют оксиды, в которых азот и сера проявляют более низкую степень окисления, чем в исходных кислотах.

Cu + 4 HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2 NO₂­ + 2 H₂O

C + 2 H₂SO₄ = CO₂­ + 2 SO₂­ + 2 Н₂O.

Пероксиды. Некоторые соединения металлов с кислородом по химическим свойствам существенно отличаются от обычных оксидов. Так, соединения Na₂O₂, BaO₂, ZnO₂ состоят из металла и кислорода, но являются не оксидами, а солями пероксида водорода и поэтому называются пероксидами. У пероксидов связанные друг с другом атомы кислорода образуют не очень прочную пероксидную группу -О-О-. Поэтому при действии кислот на пероксиды металлов наряду с солями образуется кислород:

О—Na

2 ½ + 2 H₂SO₄ = 2 Na₂SO₄ + 2 H₂O + O₂­

О—Na

2 BaO₂ + 4 HNO₃ = 2 Ba(NO₃)₂ + 2 H₂O + O₂­.

Смешанные оксиды. Соединения Pb₂O₃, Mn₃O₄, Fe₃O₄ иногда называют двойными или смешанными оксидами. Их можно также рассматривать как соли: Pb₂O₃ º PbPbO₃ — плюмбат свинца (соль свинцовой кислоты H₂PbO₃); Mn₃O₄ º Mn₂MnO₄ — манганит марганца (соль H₄MnO₄); Fe₃O₄ º Fe(FeO₂)₂ — феррит железа (II) (соль НFeO₂). Следовательно, в состав молекулы смешанного оксида входят атомы одного элемента в различных степенях окисления.

Соединения оксидов с водой называют гидратами оксидов. Присоединение оксидом воды не приводит к коренному изменению его химического характера, поэтому гидраты основных оксидов проявляют основные свойства, гидраты амфотерных оксидов — амфотерные, а гидраты кислотных оксидов имеют кислотные свойства.

Основания (гидроксиды).

Основаниями называют гидраты основных оксидов. Общая формула оснований — М(ОН)n. Количество гидроксильных групп в молекуле основания определяет его кислотность. Например, NaОН — однокислотное основание, AI(OH)3 — трёхкислотное основание.

Большинство оснований нерастворимо в воде. Растворимы гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов и гидроксид аммония. В водных растворах такие основания диссоциируют на положительно заряженные ионы металла и отрицательно заряженные ионы гидроксила. Многокислотные основания диссоциируют ступенчато:

Са(ОН)₂ Û СаОН⁺ + ОН^-

СаОН⁺ Û Са²⁺ + ОН^-.