Основные оксиды
Основными называются такие оксиды, при реакции которых с водой получаются щёлочи или нерастворимые в воде основания, а также такие, из которых путём проведения двух или более реакций можно получить нерастворимые в воде основание. Эти основания не должны проявлять амфотерных свойств. Первый вариант – получаются щёлочи:
Na2O + H2O → 2 NaOH Tl2O + H2O → 2 TlOH жёлтый BaO + H2O → Ba(OH)2 малорастворимые в воде основания:
CaO + H2O → Ca(OH)2
или нерастворимые основания:
La2O3 + 3 H2O → 2 La(OH)3
Аналогично реагируют и все остальные оксиды трёхвалентных лантаноидов.
При втором варианте основной оксид не реагирует с водой ни при каких условиях. Но соответствующее ему основание можно получить, переводя оксид в растворимую соль, из которой действием щёлочи можно осадить нерастворимое основание:
CrO + 2 HCl → CrCl2 + H2O CrCl2 + 2 KOH → Cr(OH)2↓ + 2 KCl
Bi2O3 + 6 HNO3 → 2 Bi(NO3)3 + 3 H2O Bi(NO3)3 + 3 NaOH → Bi(OH)3↓ + 3 NaNO3
Основные оксиды дают металлы s-элементы (Li2O – Fr2O) и CaO – RaO (но не BeO и MgO, которые амфотерны), металлы – d-элементы: CrO, , HgO.
Из p-элементов основные оксиды дают Tl (Tl2O) и Bi (Bi2O3). Из f-элементов все лантаноиды как в степени окисления 3, так и некоторые из них в степени окисления +2 дают основные оксиды. Например, EuO и Eu2O3. Правда EuO реагирует на холоду и даёт щёлочь, а Eu2O3 только при нагревании и даёт нерастворимое в воде основание:
EuO
+ H2O
→ Eu(OH)2
Eu2O3
+
3 H2O
2Eu(OH)3↓
Актиноиды в низших степенях окисления также дают основные оксиды. Например, UO2, ThO2.
Способы получения основных оксидов
Основные оксиды можно получить:
Прямым синтезом из простых веществ
4 Li + O2 → 2 Li2O
(Li- единственный щелочной металл, дающий с кислородом оксид; прочие дают пероксиды и надпероксиды, см. стр. 1)
2 Ca + O2 → 2 CaO
Из пероксидов путём сплавления с соотстветвующим металлом:
2 Na + O2 → Na2O2 Na2O2 + 2 Na 2 Na2O
Аналогично из надпероксидов:
K + O2 → KO2 KO2 + 3 K → 2 K2O (так же для Rb2O и Cs2O)
Путём реакций разложения нерастворимых в воде оснований:
2
Bi(OH)3
Bi2O3
+ 3 H2O
Cr(OH)2
CrO + H2O
2
La(OH)3
La2O3
+ 3H2O
↑
солей:
SrCO3 SrO + CO2↑ 2 Bi(NO3)3 Bi2O3 + 6 NO2↑ + O2↑
комплексных солей:
[Ni(NH3)6] (NO3)2 NiO + 6 NH3↑ + 2 NO2↑ + O2↑
Путём восстановления других оксидов углеродом (коксом), активными металлами или водородом:
Eu2O3
+ C
2 EuO + CO
2
CеO2
+ Ca
Cе2O3
+ CaO 2 CeO2
+ H2
Ce2O3
+ H2O
Путём доокисления одних основных оксидов до других:
4
EuO
+ O2
2 Eu2O3
Путем реакций контрпропорционирования:
Eu2O3
+ Eu
3 EuO
Физические свойства основных оксидов
Среди основных оксидов при обычных условиях (тем более при нормальных) нет ни газообразных, ни жидких веществ. Температуры плавления и кипения у тех основных оксидов, которые при нагревании не претерпевают химических превращений, очень высокие (кроме Tl2O):
Оксид |
Tl2O |
Li2O |
CaO |
SrO |
BaO |
Y2O3 |
La2O3 |
EuO |
Eu2O3 |
Bi2O3 |
CrO |
t пл.,оС |
303 |
1453 |
2614 |
2650 |
2020 |
2430 |
2280 |
2200 |
› 2200 |
825 |
1550 |
t кип.,.оС |
1100 |
2600 |
2850 |
› 3000 |
- |
4300 |
4200 |
- |
- |
1890 |
- |
Ряд основных оксидов не имеет температур плавления при нормальном давлении, так как относительно слабом нагревании они диспропорционируют на металл и пероксид:
2
Na2O
Na2O2
+ 2 Na 2 K2O
K2O2
+ 2 K
Аналогично ведут себя Rb2O (t › 400оС) и Cs2O (t › 300оС). Иначе ведут себя оксид ртути
(II) и оксид таллия (I): они разлагаются на простые вещества:
2
HgO
2 Hg
+ O2↑
2 Tl2O
4 Tl
+ O2↑