Класифікація, номенклатура і хімічні властивості оксидів.
Номенклатура
Назви оксидів утворюються так: спочатку вказують назву хімічного елементу, потім, якщо елемент має змінну валентність, то її вказують римською цифрою в дужках, а потім додають слово «оксид»
СО – карбон (ІІ) оксид;
СО2 – карбон (IV) оксид;
FeO – ферум (ІІ) оксид;
Al2O3 – алюміній оксид.
Фізичні властивості
Оксиди мають різні фізичні властивості. За стандартних умов більшість оксидів — тверді речовини (BaO, CuO, Р2О5), деякі — рідкі (Сl2О7, Н20) і газуваті (СО2, NО). Мають різний колір. Густина, температури плавлення і кипіння змінюються в широких межах.
Хімічні властивості
За хімічними властивостями оксиди поділяють на солетворні та несолетворні, або байдужі. Несолетворних оксидів дуже мало, це – CO, SiO, NO, N2O. Вони не утворюють солей. Речовини поділяються на прості і складні. Прості речовини складаються з атомів одного хімічного елементу, а складні – з атомів різних елементів. Складні речовини називаються хімічними сполуками. Прості речовини поділяються на метали і неметали. До неметалів відносяться речовини, утворені атомами двадцяти двох хімічних елементів: Гідрогену, благородних газів, галогенів, Оксигену, Сульфуру, Селену, Телуру, Нітрогену, Фосфору, Арсену, Карбону, Силіцію, Бору. Усі інші хімічні елементи і їх прості речовини – метали. Основними класами неорганічних – сполук є оксиди, гідроксиди (основи і кислоти) і солі. Оксидами називаються складні речовини, що складаються із двох елементів, одним із яких є Оксиген. Майже всі хімічні елементи (за виключенням Гелію, Неону і Аргону) утворюють оксиди. За хімічними властивостями оксиди поділяються на три групи: – основні (Na2O, CaO, FeO, Fe2O3), утворюються тільки металами; – кислотні (CO2, P2O5, SO2, SO3), утворюються неметалами і деякими металами, що проявляють високий ступінь окиснення (Mn2O7, CrO3 ); – амфотерні (ZnO, Al2O3, Cr2O3), які проявляють двоїсті властивості – основні і кислотні, утворюються амфотерними елементами. Основні, кислотні і амфотерні оксиди називаються солетворними – мають властивість утворювати солі в результаті взаємодії з кислотами або основами. Є невелика група оксидів, які не проявляють солетворних властивостей: CO, N2O, NO, SiO. Оксиди можуть бути отримані, в основному, трьома способами: 1. Безпосередня взаємодія простої речовини з киснем: С + О2 → СО2; 2Са + О2 → 2СаО 2. Розкладання під час нагрівання оксигеновмісних сполук: СаСО3 → СаО + СО2; 2Сu(NО3)2 → 2СО + 4NО2 + О2; 2Fе(ОН)3 → Fе2О3 + 3Н2О; Н2СО3 → СО2 + Н2О 3. Горіння складних органічних речовин: СН4 + 2О2 → СО2 + 2Н2О З точки зору фізичних властивостей оксиди бувають газоподібними (CO2, SO2, SO3, NO ); рідкими (N2O3, N2O4, Cl2O7 ); і твердими (всі основні і амфотерні оксиди, Р2О5 та ін.). Окрему групу оксигеновмісних сполук елементів складають пероксиди. Їх розглядають як солі пероксиду Гідрогену Н2О2, що проявляє слабкі кислотні властивості. Наприклад: пероксид натрію Nа2О2 (перокси – назва групи –О–О–, структурна формула цього пероксиду Nа–О–О–Nа), ВаО2. Ступінь окиснення Оксигену в пероксидах – -1, валентність –ІІ. Кислотами називаються складні речовини, утворені кислотним залишком і одним або декількома атомами Гідрогену, здатного заміщуватись під час хімічних реакцій на атоми металу. А за визначенням Ареніуса кислотами є сполуки, що дисоціюють у водному розчині (або розплаві) на позитивно заряджені йони гідроксонію і негативно заряджені йони кислотного залишку. H2SO4 D 2H+ + SO42- сірчана кислота CH3COOH D H+ + CH3COO– оцтова (етанова) кислота Кислоти є досить різноманітними як за агрегатним станом (газоподібні, рідкі, тверді), так і за фізико-хімічними властивостями. Більшість кислот добре розчиняється у воді. Їх найважливішою хімічною властивістю є здатність утворювати солі в результаті взаємодії з основами і основними оксидами. Основність кислоти визначається кількістю йонів Гідрогену, які утворюються в результаті дисоціації її молекул: HCl, HNO3 – одноосновні кислоти, H2S, H2SO4, H2CO3 – двохосновні кислоти, H3PO4, H3AsO4 – трьохосновні кислоти. Кількістю йонів Гідрогену, що утворюються кожною молекулою кислоти під час її дисоціації визначається валентність кислотного залишку (аніона). Двох- і багатоосновні кислоти дисоціюють ступінчасто і утворюють кислі солі: сірчана кислота H2SO4 утворює два кислотних залишки – одновалентний HSO4– і SO42– двовалентний (відповідні солі NaHSO4 і Na2SO4); HCl, HNO3 – тільки одновалентні залишки Cl–, NO3– (утворюють тільки нейтральні солі NaCl, NaNO3). Розрізняють кислоти оксигеновмісні (H2SO4, HNO3, H3PO4, H2CO3, HNO2) і безоксигенові (не містять Оксиген у своєму складі: HCl, HBr, HI, H2S, HCN). Згідно із теорією електролітичної дисоціації, всі загальні характерні властивості кислот (кислий смак, зміна кольору індикаторів, взаємодія з основами і основними оксидами, солями) зумовлені йонами гідроксонію H3O+. Основами називаються хімічні сполуки, утворені атомами металу (або NH4+-йоном), з’єднаними з однією або декількома гідроксогрупами. За визначенням Ареніуса основами є складні речовини, які у водному розчині (або розплаві) дисоціюють на вільні позитивно заряджені йони металу і негативно заряджені гідроксид-йони. NaOH D Na+ + OH– Ca(OH)2 D Ca2+ + 2OH– (за Ареніусом) Вони є твердими кристалічними речовинами. Основна хімічна властивість основ – здатність взаємодіяти з кислотами і кислотними оксидами з утворенням солей. Основи, які є розчинними у воді називаються лугами. Це основи лужних і лужноземельних металів: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2. Кислотність основи визначається кількістю гідроксильних груп в її молекулі. Наприклад: NH4OH, NaOH, KOH, – однокислотні основи; Ca(OH)2, Fe(OH)2, Mg(OH)2 – двокислотні основи; Al(OH)3, Fe(OH)3, Cr(OH)3 – трикислотні основи. Дво- і багатокислотні основи дисоціюють ступінчасто, утворюють основні солі (MgOHNO3, Cu2(OH)2CO3). Луги NaOH і KOH є стійкими до нагрівання. Більшість основ під час нагрівання розкладаються: Cu(OH)2 → CuO + H2O. З точки зору теорії електролітичної дисоціації, гідроксид-йонами ОН– зумовлені всі загальні властивості розчинів основ (зміна забарвлення індикаторів, взаємодія з кислотами, ангідридами кислот, солями). Відомі також і гідроксиди, які під час дисоціації утворюють одночасно і катіони H3О+ і гідроксид-йони ОН– – це амфотерні гідроксиди Al(OH)3 → Al3+ + 3OH– Al(OH)3 + 2H2O → [Al(OH)4]– + H3О+ Такі гідроксиди проявляють як кислотні, так і основні властивості: Al(OH)3, Cr(OH)3, Zn(OH)2, Pb(OH)2, Sn(OH)2 та ін. У амфотерного гідроксиду, наприклад Al(OH)3 та йому подібних, в кислому середовищі рівновага зміщується в бік утворення солей; а в лужному – в бік утворення гідроксокомплексів: Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O проявляє основні властивості Al(OH)3 + 3NaOH → Na3[Al(OH)6] проявляє кислотні властивості Солями називають складні хімічні сполуки, в результаті дисоціації яких утворюються катіони металу (або амонію NH4+) і аніони кислотних залишків. NaCl → Na+ + Cl–; K3PO4 → 3K+ + PO43- В залежності від складу розрізняють наступні типи солей: – середні Na2SO4, KCl, Ba(NO3)2, ZnSO4, Na3PO4; – кислі NaHSO4, Ca(HCO3)2, KH2PO4, K2HPO4; – основні MgOHCl, Cu2(OH)2CO3, Al(OH)2Cl, AlOHCl2; – подвійні KAl(SO4)2, KCr(SO4)2, (NH4)2Fe(SO4)2; – комплексні K4[Fe(CN)6], [Ag(NH3)2]Cl. Солі є твердими кристалічними речовинами. За розчинністю у воді їх можна розділити на розчинні, малорозчинні і практично нерозчинні. Всі солі азотної та оцтової кислоти є розчинними у воді. Розчинними також є майже всі солі соляної кислоти (AgCl, PbCl2, Hg2Cl2 – нерозчинні).
Оксиди за складом класифікують на оксиди металів і оксиди неметалів.
