Оксиды. Функциональная классификация сложных неорганических соединений

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 Следующая ⇒

Функциональная классификация сложных неорганических соединений

Традиционно по химическим свойствам среди основных классов неорганических соединений выделяют оксиды, гидроксиды, бескислородные кислоты, соли и галогенангидриды (см. схему 2):

Упражнения:

25. Приведите примеры химических соединений, относящихся к различным функциональным классам сложных неорганических соединений: несолеобразующий оксид, основной оксид, амфотерный оксид, кислотный оксид, основной гидроксид (основание), амфотерный гидроксид, кислотный гидроксид (оксокислота), галогенангидрид, бескислородная кислота, средняя соль, основная соль, кислая соль, двойная соль, смешанная соль.

Схема 2. Основные классы сложных неорганических соединений.

Оксидами называются бинарные соединения элементов с кислородом в степени окисления –2. Характерной особенностью строения оксидов является наличие в них только одного типа химической связи: элемент-кислород. В соответствии с формальными степенями окисления элемента (Э^я+, z = 1-8) и кислорода О^2- возможно образование оксидов с простейшими формулами: Э₂О, ЭО, Э₂О₃, ЭО₂, Э₂О₅. ЭО₃, Э₂О₇, ЭО₄. Истинные молекулярные формулы оксидов соответствуют целому числу структурных единиц, определяемых простейшей формулой. Например, молекулярная формула оксида фосфора (V) P₄O₁₀ соответствует его удвоенной простейшей формуле P₂O₅. В графических формулах оксидов число химических связей, образуемых каждым атомом химического элемента, принимается равным его формальной степени окисления. Каждый атом кислорода может образовывать две химические связи либо непосредственно с одним атомом элемента, либо, выступая в качестве «мостикового атома», по одной связи с двумя атомами элемента. Важно отметить, что в оксиды характеризуются наличием не более одного мостикового атома кислорода между двумя атомами химических элементов. Это показывает, что бинарные соединения с кислородом, характеризующиеся наличием двух и более мостиковых атомов кислорода, к оксидам не относятся. Например, как видно из графических формул:

Pb₂O₃ (PbO×PbO₂), Pb₃O₄ (2PbO×PbO₂), называемые ранее смешанными оксидами, следует рассматривать как свинцовые соли метасвинцовой (H₂PbO₃) и ортосвинцовой (H₄PbO₄) кислот.

Характерной особенностью строения пероксидов является наличие в их структурах кислородной группировки из O₂^2- с непосредственной химической связью между двумя атомами кислорода {-O-O-} – например, Na₂O₂, BaO₂. В связи с этим, несмотря на формальное подобие молекулярных формул ЭО₂, BaO₂ относится к пероксидам, а PbO₂ – к оксидам.

Систематические названия оксидов и пероксидов образуются в соответствии с общими правилами для названий бинарных соединений. Названия складываются из слова оксид (пероксид) и русского названия элемента в родительном падеже с указанием (для элементов с переменной степенью окисления) римскими цифрами в круглых скобках степени окисления элемента:

Na₂O - оксид натрия, Fe₂O₃ - оксид железа (III),

H₂O₂ - пероксид водорода, BaO₂ – пероксид бария.

Либо в названиях оксидов используются латинские числовые приставки:

Na₂O - оксид динатрия, Fe₂O₃ - триоксид дижелеза.

Некоторые оксиды и пероксиды имеют тривиальные названия (приложение 2.), используемые в основном в технической литературе.

В зависимости от способности оксидов к образованию солей при взаимодействию с кислотами, кислотными оксидами, или основаниями и основными оксидами, они подразделяются на солеобразующие и несолеобразующие (CO, NO, N₂O) оксиды. Солеобразующие оксиды подразделяются на основные, амфотерные и кислотные:

:

Схема 3. Классификация солеобразующих оксидов.

Основные оксиды с преимущественно ионным характером химической связи Э-О образуют прочные ионные кристаллические решетки с высокими температурами кипения и плавления. В результате этого при нормальных условиях они существуют в виде твердых кристаллических веществ. Такие оксиды образуют наименее электроотрицательные элементы периодической системы с относительно низкой степенью окисления – например, катионы щелочных и щелочноземельных металлов, ряд переходных металлов в низких степенях окисления.

Для кислотных оксидов с преимущественно ковалентным характером связи Э-О характерны менее прочные молекулярные кристаллические решетки с относительно низкими температурами кипения и плавления. Как следствие этого, типичные кислотные оксиды при нормальных условиях являются газами – CO₂, SO₂, летучими жидкостями, или лекгоплавкими твердыми веществами – (SO₃)₃ (t_кип. = 44,8 ^оС, t_пл. = 16,8 ^оС). Кислотные оксиды образуют электроотрицательные химические элементы (неметаллы или переходные металлы с высокой степенью окисления).

Амфотерные оксиды характеризуются ионно-ковалентным характером химической связи Э-О и в основном образуют полимерные структуры. При нормальных условиях это твердые вещества. Образованию амфотерных оксидов способствует как промежуточное значение относительной электроотрицательности химического элемента, так и средние значения его степени окисления. Например, увеличение степени окисления хрома: Сr²⁺®Cr³⁺®Cr⁶⁺ приводит к ослаблению степени ионности и усилению ковалентности связи Cr-O в оксидах и, как следствие этого, к закономерному переходу от основного оксида CrO к амфотерному Cr₂O₃ и кислотному оксиду CrO₃

В соответствии с характером химической связи основные и кислотные оксиды взаимодействуют с водой с образованием соответствующих основных и кислотных гидроксидов – оснований и кислородсодержащих кислот (оксокислот):

BaO + H₂O = Ba(OH)₂

SO₃ + H₂О = Н₂SO₄ {SO₂(OH)₂)}

Взаимодействие основных оксидов с кислотами, а кислотных оксидов с основаниями сопровождается образованием соли и воды:

BaO + 2HCl = BaCl₂ + H₂O

SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O

Различный характер химической связи Э-О в кислотных и основных оксидах определяет эффективное взаимодействие их между собой с образование оксосолей: BaO + SO₃ = BaSO₄

Кислотно-основные свойства амфотерных оксидов выражены значительно слабее. С водой большинство амфотерных оксидов практически не взаимодействуют. Их кислотно-основная двойственность проявляется при взаимодействии с сильными основаниями и кислотами, а также с типично основными и кислотными оксидами:

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + 2H₂O

ZnO + 2NaOH + H₂O = Na₂[Zn(OH)₄]

ZnO + 2NaOH (сплав) = Na₂ZnO₂ + H₂O

ZnO + SO₃ = ZnSO₄

ZnO + Na₂O (сплав) = Na₂ZnO₂

Следует отметить, что образование оксосолей на основе амфотерных оксидов происходит только в расплавах. В водных растворах продуктами их взаимодействия с основаниями являются соли, содержащие в качестве аниона гидроксокомплексы.

Упражнения:

26. Приведите систематические названия оксидов, распределите оксиды по классам: K₂O, BeO, Al₂O₃, OsO₄, CO, CO₂, ZnO, N₂O, NiO, N₂O₅, Cr₂O₃, CrO₃, Mn₂O₇. Какие из данных оксидов будут вступать в реакцию: а) с соляной кислотой, б) с гидроксидом натрия, в) и с соляной кислотой, и с гидроксидом натрия; записать уравнения химических реакций.

27. Указать, какая из приведенных графических формул отвечает оксиду Mn (VII) и почему:

28. Приведите молекулярные и графические формулы оксидов: магния, алюминия, азота (IV), азота (I), фосфора (V), серы (VI), хлора (VII), марганца (VII), хрома (III). Приведите реакции гидратации (взаимодействия с водой) этих оксидов.

29. Напишите реакции, демонстрирующие кислотный характер следующих оксидов: CrO₃, TeO₃, Сl₂O₃, NO₂, SeO₂.

30. Приведите графические формулы, отражающие молекулярный состав оксидов фосфора(III) P₄O₆ и фосфора(V) P₄O₁₀.

31. На основании структурных формул объясните, какие из приведенных бинарных кислородных соединений относятся к оксидам:

32. Приведите реакции, демонстрирующих кислотно-основные свойства оксидов: Na₂O, MgO, Al₂O₃, SiO₂, P₂O₅, SO₃, Cl₂O₇, CrO, Cr₂O₃, CrO₃.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 Следующая ⇒

Поделиться с друзьями:

Дата добавления: 2014-10-15; Просмотров: 1037; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

studopediasu.com - Студопедия (2013 - 2026) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление

Генерация страницы за: 0.009 сек.