Способы получения оксидов

Оксиды получают:

• взаимодействием простых веществ:

2Mg + O₂ = 2MgO

S + O₂ = SO₂;

• горением сложных веществ:

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O;

• разложением оснований (некоторые основания при нагревании теряют воду, превращаясь в оксиды металлов):

Mg(OH)₂ → MgO + H₂O;

• разложением кислот (кислородсодержащие кислоты при нагревании теряют воду, превращаясь в кислотные оксиды):

2H₃BO₃ → B₂O₃ + 3H₂O;

• разложением солей (большинство солей кислородсодержащих кислот при нагревании разлагаются на оксид металла и кислотный оксид):

CaCO₃ → CaO + CO₂

2Pb(NO₃)₂ → 2PbO + 4NO₂ + O_2.

При нагревании солей щелочных металлов оксиды не образуются.

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

Hg(NO₃)₂ → Hg + 2NO₂ + O₂;

• разложением оксидов – когда элемент имеет переменную валентность, то оксид с меньшим содержанием кислорода можно получить нагреванием оксида, в котором элемент проявляет более высокую валентность:

4CrO₃ → 2Cr₂O₃ + 3O_2.

Иногда высшие оксиды можно получить окислением низших оксидов:

2SO₂ + O₂ = 2SO_3.

1.2. Основания

Основания - сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов металла (исключение - NH₄OH) и гидроксогрупп OH^–, число которых равно валентности металла (Ca(OH)₂, Al(OH)₃).

Номенклатура оснований

Для составления названия оснований по международной наменклатуре к слову «гидроксид», обозначающему наличие в основаниях гидроксогруппы прибавляют название металла с указанием в скобках римской цифрой его валентности, если она не является постоянной.

Например:Mn(OH)₂-гидроксид марганца (II),

Mn(OH)₃-гидроксид марганца (III),

NaOH–гидроксид натрия

Классификация оснований

Основания классифицируют по кислотности, растворимости и силе.

Кислотность основания определяется количеством гидроксогрупп в молекуле основания. Различают однокислотные (NaOH, NH₄OH), двукислотные (Ca(OH)₂, Mg(OH)₂), трехкислотные (Al(OH)₃, Fe(OH)₃).

В водных растворах основания диссоциируют на положительно заряженные ионы металла и отрицательно заряженные гидроксид-ионы:

NaOH ↔ Na⁺ + OH^–

натрий-ион гидроксид-ион.

Многокислотные основания диссоциируют ступенчато:

I ступень: Fe(OH)₃ ↔ OH^– + [Fe(OH)₂]⁺;

II ступень: [Fe(OH)₂]⁺ ↔OH^– +[Fe(OH)]²⁺;

III ступень: [Fe(OH)]²⁺ ↔ OH^– + Fe³⁺.

Ступенчатая диссоциация многокислотных оснований объясняет образование основных солей.

По растворимости в воде основания делятся на растворимые и нерастворимые. Растворяются только гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, а также гидроксид аммония NH₄OH. Основания, растворимые в воде и хорошо диссоциирующие, называются щелочами.

Раствор аммиака NH₃ в воде проявляет свойства слабого основания, т.к. молекула NH₄OH только частично распадается на ионы.

Сила оснований зависит от степени их диссоциации в водном растворе, т.е. от концентрации гидроксид-ионов.

К сильным основаням относятся щелочи, т.е. гидроксиды щелочных и часть щелочно-земельных металлов. Нерастворимые основания и гидроксид аммония NH₄OH принадлежат к слабым основаниям.

Химические свойства оснований

Характерными свойствами оснований является их способность взаимодействовать с кислотами, кислотными и амфотерными оксидами с образованием солей:

• основания, как и основные оксиды, взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды:

KOH + HCl = KCl + H₂O;

• щелочи взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами, образуя соль и воду:

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O,

2NaOH + Al₃O₃ = 2NaAlO₂ + H₂O;

• щелочи взаимодействуют с растворами различных солей с образованием новой соли и нового основания:

6NaOH + Fe₂(SO₄)₃ = 3Na₂SO₄ + 2Fe(OH)₃;

• нерастворимые в воде основания при нагревании легко разлагаются на оксид и воду:

Cu(OH)₂ → CuO + H₂O;

• амфотерные основания (Al(OH)_3, Cr(OH)_3, Be(OH)_2, Zn(OH)_2, Sn(OH)_2, Pb(OH)₂ и другие) - гидраты амфотерных оксидов. Поэтому они, как и сами оксиды, обладают амфотерными свойствами, то есть при взаимодействии с кислотами проявляют свои основные свойства:

Zn(OH)₂ + 2HCl = ZnCl₂ + 2H₂O,

а взаимодействуя со щелочами, проявляют кислотные свойства:

Be(OH)₂ + NaOH = Na₂BeO₂ + 2H₂O.

Способы получения оснований

Основания образуются при взаимодействии:

• щелочных и щелочно-земельных металлов с водой при комнатной температуре:

Ca + 2H₂O = Ca(OH)₂ + H₂;

• оксидов щелочных и щелочно-земельных металлов и воды:

BaO + H₂O = Ba(OH)₂;

• солей со щелочами образуются главным образом нерастворимые в воде основания:

CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + Na₂SO_4.

Электролизом растворов получают в технике щелочи:

NaCl → Na⁺ + Cl ^–

H₂O → H⁺ + OH^–

на катоде на аноде

2H₂O +2e = H₂ + 2OH^– 2Cl ^– – 2e = Cl_2.