Практично всі елементи періодичної системи Менделєєва можуть утворювати оксиди, або оксиди – бінарні сполуки, що містять у своїх молекулах атоми кисню. Клас цих неорганічних сполук, у свою чергу, ділиться на декілька груп: основні, кислотні, амфотерні і байдужі оксиди. Метою нашої статті є вивчення фізичних і хімічних властивостей оксидів, а також їх практичного застосування та значення для людини.

Способи отримання

Головною хімічною реакцією отримання оксидів є безпосередня взаємодія металу або складальні з киснем. H 2 + O 2 = H 2 O (реакція йде з вибухом) 4K + O 2 = 2K 2 O До інших способів утворення оксидів можна віднести горіння складних речовин, наприклад, вуглеводнів. Воно закінчується отриманням вуглекислого газу і води. При термічному розкладанні нерозчинних у воді підстав або солей: карбонатів, нітратів також виділяються оксиди. Приклади таких реакцій наведені нижче:

Fe(OH)2=FeO+H2O оксид заліза (II)

2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2 ?

Фізична характеристика

Агрегатний стан бінарних сполук кисню з металами або неметалами може бути різним. Наприклад, оксиди вуглецю, двоокис азоту, оксид сірки (IV) – гази. Рідинами є вода, сірчаний ангідрид, а оксиди металів – це тверді речовини. Розчинність сполук також різна. Наведемо приклади оксидів з різним ступенем взаємодії з водою. Так, вуглекислий газ розчиняється у воді при кімнатній температурі у співвідношенні 1:1 оксид азоту (II) - малорозчинний, а діоксид кремнію зовсім не розчиняється.

Основні оксиди

Якщо до складу молекули речовини входять атоми типових металів, воно виявляє основні властивості. Речовина буде реагувати з кислотами і кислотними оксидами, а також з водою. Наприклад, оксид кальцію може реагувати з хлоридною кислотою: 2HCl + CaO = CaCl 2 + H 2 O. Продуктами реакції буде середня сіль і вода. Якщо цей же оксид кальцію вступає у взаємодію з оксидом вуглецю, то отримуємо одна речовина – сіль. CaO + CO 2 = CaCO 3 . Властивості оксидів, утворених металами, знайшли застосування в різних галузях промисловості. Так, оксид кальцію, званий ще негашеного або паленої вапном, має важливе значення як сировина для отримання гашеного вапна. Гідроксид кальцію широко використовується в промисловості в якості будівельного розчину. Вапняну воду застосовують як індикатора на присутність у розчині молекул вуглекислого газу. Приклади оксидів, що входять до складу залізної руди – це FeO і Fe 2 O 3 – бурий і магнітний залізняк. В домні їх відновлюють коксом і оксидами вуглецю і отримують сплав заліза з вуглецем – чавун. В процесі його подальшої переробки в металургійній промисловості виплавляють різні сорти сталі, в тому числі і легованої. Реакція з водою оксидів лужних або лужноземельних металів призводить до отримання лугу.

Характеристика кислотних оксидів

Оксиди нітрогену, карбону, сірки, кремнію та ін. утворюють групу кислотних оксидів. Хімічні властивості оксидів – це реакції з лугами, основними оксидами і водою. Продуктами взаємодії між гідроксидом калію і вуглекислим газом будуть карбонат калію і вода. Якщо між собою вступають в реакцію підстава натрію і діоксид кремнію, отримуємо силікат натрію і воду.
Деякі кислотні оксиди реагують з водою. Продуктом реакції буде відповідна кислота (вугільна): CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3 . Кислотні оксиди, приклади яких ми наведемо далі, мають важливе значення. Так, сірчаний ангідрид SO 3 – безбарвна рідина, що є вихідною сировиною для промислового отримання сульфатної кислоти – основного продукту хімічної промисловості. Сполуки азоту, наприклад, NO 2 використовують для виробництва нітратної кислоти. В реакції окрім діоксиду азоту, беруть участь також вода і кисень. Азотна кислота, отримана в результаті реакції оксидів азоту з водою, застосовується у виробництві мінеральних добрив, вибухових речовин, барвників, лікарських препаратів, пластмас і т. д

Амфотерні сполуки

Оксиди, до складу яких входять, наприклад, атоми цинку або алюмінію, проявляють двоїсті хімічні властивості. Вони можуть реагувати як з кислотами, так і з лугами. У цьому випадку продуктами взаємодії виявляються середні солі. Ось характеристика фізичних властивостей деяких амфотерних оксидів, приклади яких ми розглянемо. Так, Al 2 O 3 - це корунд, він являє собою тверду речовину, температура плавлення якого досягає 2050°. У природі оксид входить до складу глинозему, а також утворює забарвлені кристали, які є коштовним камінням - рубіни і сапфіри. Оксид цинку ZnO – це безбарвні кристали, при температурі 1800° переходять в стан пари. Це явище називається сублімацією. Речовина нерозчинна у воді, при вдиханні пилоподібних частинок викликає отруєння. Окис цинку знайшла застосування в якості абразивного матеріалу, у виробництві фарб, штучної шкіри, в медицині, в стоматології - в якості пломбувального матеріалу. У нашій статті ми розглянули класифікацію оксидів, хімічні і фізичні властивості, а також застосування в промисловості.