Оксиды

Оксиды – это соединения, образованные атомами двух элементов, одним из которых является кислород в степени окисления (-2).

 К оксидам относятся все соединения элементов с кислородом, например Fe₂O₃, P₄O₁₀, кроме содержащих атомы кислорода, связанные химической связью друг с другом:

• пероксиды (Na₂O₂);
• надпероксиды (KO₂);
• озониды (KO₂).

и соединения фтора с кислородом (OF₂, O₂F₂), которые следует назвать не оксидами фтора, а фторидами кислорода, так как степень окисления кислорода в них положительная.

---

Физические свойства оксидов

Температуры плавления и кипения оксидов меняются в очень широком интервале. При комнатной температуре они, в зависимости от типа кристаллической решетки, могут находиться в различных агрегатных состояниях. Это определяется природой химической связи в оксидах, которая может быть ионной или ковалентной полярной.

В газообразном и жидком состояниях при комнатной температуре находятся оксиды, образующие молекулярные кристаллические решетки. С увеличением полярности молекул температуры плавления и кипения повышаются (таблица 1).

Таблица 1: Температуры плавления и кипения некоторых оксидов (при давлении 101,3 кПа)

	CO2	CO	SO2	ClO2	SO2	Cl2O7	H2O
Tплавления,⁰C	-78 (Tвозгонки)	-205	-75,46	-59	-16,8	-93,4	0
Tкипения, ⁰C		-191,5	-10,1	9,7	44,8	87	100

Оксиды, образующие ионные кристаллические решетки, например, CaO, BaO и другие являются твердыми веществами, имеющими очень высокие температуры плавления (>1000⁰C)/

В некоторых оксидах связи ковалентные полярные. Они образуют кристаллические решетки, где атомы связаны несколькими «мостиковыми» атомами кислорода, образуя бесконечную трехмерную сеть, например, Al₂O₃, SiO₂, TiO₂, BeO и эти оксиды тоже имеют очень высокие температуры плавления.

---

 

Классификация оксидов по химическим свойствами

Несолеобразующие оксиды – оксиды, которым не соответствуют ни кислоты, ни основания.

Солеобразные оксиды – это двойные оксиды, в состав которых входят атомы одного металла в разных степенях окисления.

Металлы, проявляющие в соединениях несколько степеней окисления, образуют двойные, или солеобразные оксиды. Например, Pb₃O₄, Fe₃O₄, Mn₃O₄ (формулы этих оксидов могут быть записаны также в виде 2PO·PbO₂, FeO·Fe₂O₃, MnO·Mn₂O₃ соответственно).

Например, Fe₃O₄→FeO·FeO₃: представляет собой основной оксид FeO химически связанный с амфотерным оксидом Fe₂O₃, который в данном случае проявляет свойства кислотного оксида. И Fe₃O₄ формально можно рассматривать как соль, образованную основанием  Fe(OH)₂ и кислотой [HFeO₂], которая не существует в природе:

От  гидрата оксида свинца (IV), как от кислоты, и Pb(OH₂), как основания, могут быть получены два двойных оксида Pb₂O₃, Pb₃O₄(сурик), которые можно рассматривать как соли. Первый является свинцовой солью метасвинцовой кислоты (H₂PbO₃), а второй – ортосвинцовой кислоты (H₄PbO₄).

Среди  оксидов, особенно среди оксидов d–элементов, много соединений переменного состава (бертолиды), содержание кислорода в которых не соответствует стехиометрическому составу, а изменяется в довольно широких пределах, например, состав оксида титана (II) TiO изменяется в пределах TiO_0,65 – TiO_1,25.

Солеобразующие оксиды – это оксиды, которые образуют соли. Оксиды этого типа делятся на три класса: основные, амфотерные и кислотные.

Основные оксиды – оксиды, элемент которых при образовании соли или основания становится катионом.

Кислотные оксиды – это оксиды, элемент которых при образовании соли или кислоты входит в состав аниона.

Амфотерные оксиды – это оксиды, которые в зависимости от условий реакции могут проявлять как свойства кислотных, так и свойства основных оксидов.

При образовании солей степени окисления элементов, образующих оксиды, не изменяются, например:

Если при образовании соли происходит изменение степеней окисления элементов, образующих оксиды, то получившуюся соль следует отнести к соли другой кислоты или другого основания, например:

Fe₂(SO₄)₃ представляет собой соль, образованную серной кислотой и гидроксидом железа (III)- Fe(OH)₃, которому соответствует оксид Fe₂O₃.

Образовавшиеся соли являются солями азотистой (H⁺³NO₂) и азотной (H⁺⁵NO₃) кислот, которым соответствуют оксиды:

 

---

Закономерности изменения свойств оксидов

Увеличение степени окисления и уменьшение радиуса его иона (при этом происходит уменьшение эффективного отрицательного заряда на атоме кислорода –δ₀) делают оксид более кислотным. Это и объясняет закономерное изменение свойств оксидов от основных к амфотерным и далее к кислотным.

А) В одном периоде при увеличении порядкового номера происходит усиление кислотных свойств оксидов и увеличение силы соответствующих им кислот.

Таблица 2: Зависимость кислотно-основных свойств оксидов от эффективного заряда на атоме кислорода

Оксид	Na2O	MgO	Al2O3	SiO2	P4O1023	SO3	Cl2O7
Эффективный заряд δ0	-0,81	-0,42	-0,31	-0,23	-0,13	-0,06	-0,01
Кислотно- основные свойства оксида	Основный	Основный	Амфотерный	Кислотный

 Б)В главных подгруппах периодической системы при переходе от одного элемента к другому сверху вниз наблюдается усиление основных свойств оксидов:

В)При  повышении степени окисления элемента усиливаются кислотные свойства оксидов и ослабевают основные:

Таблица 3: Зависимость кислотно-основных свойств от степени окисления металлов

---

Список литературы: Общая и неорганическая химия, Ю. М. Коренев, В. П. Овчаренко, 2000г
Автор: Ю. М. Коренев
Источник: Общая и неорганическая химия, Ю. М. Коренев, В. П. Овчаренко, 2000г
Дата в источнике: 2000 год