Номенклатура оксидов

Названия оксидов по международной номенклатуре начинаются со слова «оксид», затем называется элемент, образующий данный оксид, и в скобках, с помощью римской цифры, указывается валентность элемента. Если элемент имеет постоянную валентность, то ее можно не указывать.

Например:

Мn₂О₇ – оксид марганца (VII),

Р₂О₅ – оксид фосфора (V),

Na₂O – оксид натрия.

В научно-технической и научно-популярной литературе можно встретить и тривиальные (исторически сложившиеся) названия оксидов.

Например:

N₂O – веселящий газ,

Al₂O₃ – глинозём,

SiO₂ – кремнезём,

SO₂ – сернистый газ,

СO₂ (тв.) – сухой лёд,

СО₂ – углекислый газ,

СО – угарный газ,

СаО – негашеная известь.

Графическое изображение формул оксидов

Для того, чтобы изобразить графическую формулу оксида, необходимо помнить, что:

1. Кислород в оксидах проявляет постоянную степень окисления - 2, а элементы, образующие оксиды, имеют положительные степени окисления от +1 до +8.

2. Если в молекулу оксида входит не один, а несколько атомов элемента, то они будут соединяться в молекулу через атом кислорода.

3. Каждая черточка в графическом изображении символизирует единицу связи.

Например:

_{+5 -2} О О

N₂O₅ N – O – N

O O

Физические свойства оксидов

По агрегатному состоянию оксиды бывают газообразными (например, СО₂, SO₂), жидкими (например, N₂O₄, Cl₂O₇, Mn₂O₇) и твердыми (все основные и амфотерные оксиды, а также ряд кислотных оксидов, например, Р₂О₅, SiO₂).

Химические свойства оксидов

1. Основные оксиды взаимодействуют:

а) с кислотами. Продуктами этих реакций будут соль и вода.

Например:

FеО + Н₂SO₄ = FеSO₄ + Н₂О,

СuO + 2НNО₃ = Сu(NО₃)₂ + Н₂О;

б) с кислотными оксидами. При этом образуются соли.

Например:

СаО + СО₂ = СаСО₃,

MgО + SiO₂ MgSiO₃;

в) с амфотерными оксидами. Продуктом реакции являются соответствующие соли.

Например:

Na₂O + ZnO Na₂ZnO₂,

K₂O + Al₂O₃ 2KAlO₂;

г) некоторые основные оксиды способны взаимодействовать с водой. В воде растворяются оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, образуя щелочи (растворимые в воде основания).

Например:

Na₂O + H₂O = 2NaOH,

ВаО + Н₂О = Ва(ОН)_2.

2. Кислотные оксиды взаимодействуют:

а) с основаниями. Продуктами реакции будут соль и вода.

Например:

В₂O₃ + 2NaOН = 2NaВО₂ + Н₂О,

SO₂ + 2NaОН = Na₂SO₃ + H₂O,

СО₂ + Са(ОН)₂ = СаСО₃ + Н₂О;

б) с основными оксидами. При этом образуются соответствующие соли.

Например:

SO₂+ CaО = CaSO₃,

SiO₂+ BaO = BaSiO₃,

в) с амфотерными оксидами. Продуктом реакции является соль.

Например:

P₂O₅ + Al₂O₃ 2AlPO₄;

г) некоторые основные оксиды способны взаимодействовать с водой. Большинство кислотных оксидов растворимы в воде, при этом образуются соответствующие кислоты.

Например:

SO₂ + H₂O = H₂SO₃,

СО₂ + Н₂О = Н₂СО₃.

3. Амфотерные оксиды взаимодействуют:

a) со щелочами, образуя при сплавлении соответствующую соль и воду.

Например:

А1₂O₃ + 2NaOН_тв 2NaА1O₂ + Н₂О,

ZnO + 2КОН_тв К₂ZnО₂ + Н₂О.

В этом случае амфотерные оксиды ведут себя как кислотные;

б) с кислотами, образуя и соль и воду.

Например:

РbО + 2НNО₃ = Рb(NO₃)₂ + Н₂О,

ZnO + Н₂SО₄ = ZnSO₄ + Н₂О.

В этом случае амфотерные оксиды ведут себя как основные оксиды;

в) с основными оксидами, образуя соли.

Например:

Cr₂O₃ + Na₂O 2NaCrO_2,

Fe₂O₃ + K₂O 2KFeO₂.

В данном случае амфотерные оксиды ведут себя как кислотные оксиды;

г) с кислотными оксидами, образуя соли.

ZnO + SO₃ = ZnSO₄,

А1₂O₃ + 3SiO₂ Al₂(SiO₃)₃.

В данном случае амфотерные оксиды ведут себя как основные оксиды;

д) амфотерные оксиды с водой не взаимодействуют.

ZnO + Н₂О =

Способы получения оксидов

1. Окислением простых веществ кислородом (сжигание простых веществ).

Например:

2Mg + O₂ = 2МgО,

4Р + 5O₂ = 2Р₂О₅.

Метод неприменим для получения оксидов щелочных металлов, т.к. при окислении щелочные металлы обычно дают не оксиды, а пероксиды (Na₂O₂, K₂O₂).

Не окисляются кислородом воздуха благородные металлы, например, Аu, Аg, Рt.

2. Окислением сложных веществ (солей некоторых кислот и водородных соединений неметаллов).

Например:

2ZnS + 3O₂ = 2ZnO + 2SO₂,

2Н₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2Н₂О.

3. Разложением при нагревании гидроксидов (оснований и кислородсодержащих кислот).

Например:

Сu(ОН)₂ СuО + Н₂О,

H₂SO₃ SO₂ + H₂O.

Нельзя пользоваться этим методом для получения оксидов щелочных металлов, так как разложение щелочей происходит при слишком высоких температурах.

4. Разложением некоторых солей кислородсодержащих кислот.

Например:

СаСО₃ СаО + СО₂,

2Рb(NO₃)₂ 2РbО + 4NO₂ + O₂.

Следует иметь в виду, что соли щелочных металлов не разлагаются при нагревании с образованием оксидов.

Области применения оксидов

Ряд природных минералов представляют собой оксиды и используются как рудное сырье для получения соответствующих металлов.

Например:

Боксит А1₂O₃ · nH₂O

Гематит Fe₂O₃

Пиролюзит МnO₂

Магнетит FеО · Fe₂O₃

Рутил ТiО₂

Минерал корунд (А1₂O₃) обладающий большой твердостью, используют как абразивный материал. Его прозрачные, окрашенные в красный и синий цвет кристаллы представляют собой драгоценные камни – рубин и сапфир.

Негашеная известь (CaO), получаемая обжигом природного минерала известняка (СаСО₃), находит широкое применение в строительстве, сельском хозяйстве и используется как реагент для буровых растворов.

Оксиды железа (Fе₂О₃, Fе₃О₄) используются при бурении нефтяных и газовых скважин в качестве утяжелителей и реагентов-нейтрализаторов сероводорода.

Оксид кремния (IV) (SiO₂) в виде кварцевого песка широко используется для производства стекла, цемента и эмалей, для пескоструйной обработки поверхности металлов, для гидропескоструйной перфорации и при гидроразрыве в нефтяных и газовых скважинах. В виде мельчайших сферических частиц (аэрозоля) находит применение в качестве эффективного пеногасителя буровых растворов и наполнителя при производстве резинотехнических изделий (белая ре-зина).

Ряд оксидов (А1₂O₃, Cr₂O₃, V₂O₅, СuО, NО и др.) используются в качестве катализаторов в современных химических производствах.

Являющийся одним из главных продуктов сгорания угля, нефти и нефтепродуктов углекислый газ (СО₂) при закачке в продуктивные пласты способствует повышению их нефтеотдачи. Используется СО₂ также для заполнения огнетушителей, газирования напитков и для других целей.

Образующиеся при нарушении режимов сгорания топлива (NO, СО) или при сгорании сернистого топлива (SO₂) оксиды являются продуктами загрязняющими атмосферу. Современное производство, а также транспорт предусматривают строгий контроль за содержанием таких оксидов и их нейтрализацию.

Оксиды азота (NO, NO₂) и серы (SO₂, SO₃) являются промежуточными продуктами в крупнотоннажных производствах азотной (НNO₃) и серной (Н₂SО₄) кислот.

Оксиды хрома (Сr₂O₃) и свинца (2РbО · РbО₂  сурик) используются для производства антикоррозионных красочных составов.