"Химия", Савинкина Е.В., Логинова Г.П.; под ред. Вахрушева А.А.
Оксиды — сложные вещества, состоящие из кислорода и другого элемента. Их делят по химическим свойствам: одни соответствуют основаниям, другие — кислотам, а некоторые проявляют оба характера или не образуют гидроксид при реакции с водой. Классификация помогает предсказать, с чем будет реагировать оксид и какие продукты появятся. Например, основной оксид обычно реагирует с кислотой, а кислотный — с основанием; при этом растворимость в воде сама по себе не определяет все свойства вещества.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Основный оксид — оксид металла, которому соответствует основание. Например, CaO соответствует Ca(OH)₂, а Na₂O — NaOH; с кислотой основной оксид может образовать соль и воду. Это определение помогает предсказывать реакцию, даже если сам оксид с водой не взаимодействует.
Кислотный оксид — оксид, которому соответствует кислота. Например, SO₃ соответствует H₂SO₄; при реакции кислотного оксида с основанием обычно образуются соль и вода. Связь с кислотой позволяет понять, почему такие оксиды противоположны основным по характерным реакциям.
Нерастворимый оксид — оксид, который не взаимодействует с водой с образованием кислоты или основания. Это свойство не означает, что вещество химически бездействует: оно может реагировать с кислотами или основаниями. Поэтому нужно отдельно выяснять растворимость в воде и типичные реакции оксида.
Амфотерный оксид проявляет и основные, и кислотные свойства. Таковы оксид алюминия Al₂O₃ и оксид цинка ZnO: они способны реагировать и с кислотами, и со щелочами. Термин помогает распознать вещества, которые нельзя отнести только к основным или только к кислотным.
Чтобы различить основные и кислотные оксиды, выясняют, какому гидроксиду соответствует оксид и как он ведёт себя в реакциях. Гидроксид — соединение с группой OH; основания и кислоты относятся к разным типам таких веществ. Если оксид связан с основанием, он проявляет основные свойства, а если с кислотой — кислотные. Но одной формулы бывает недостаточно: проверяют также характерные реакции, особенно для оксидов металлов.
Оксиды активных металлов, например натрия и кальция, относят к основным: их взаимодействие с водой приводит к образованию оснований. Вода присоединяется к оксиду, а продукт содержит гидроксильные группы: Na₂O + H₂O → 2NaOH, CaO + H₂O → Ca(OH)₂. Число частиц должно сохраняться, поэтому в первом уравнении перед NaOH ставят коэффициент 2. Не все основные оксиды растворяются или реагируют с водой, но их основной характер может проявляться в реакции с кислотой.
Оксиды неметаллов часто оказываются кислотными, потому что им соответствуют кислоты. Например, SO₃ соединяется с водой с образованием H₂SO₄, а CO₂ — с образованием H₂CO₃: свойства продукта и объясняют название оксида. Однако слово «часто» здесь существенно: не каждый кислотный оксид реагирует с водой. Так, SiO₂ с водой кислоту не образует, хотя по своим свойствам относится к кислотным оксидам.
Оксид, который не образует кислоту или основание при взаимодействии с водой, не обязательно лишён других химических свойств. Вода может не вступать с ним в реакцию, а кислота или основание — вступать. Например, основный MgO реагирует с соляной кислотой, хотя непосредственно с водой заметно не образует гидроксид. Поэтому «нерастворимый» или «не реагирует с водой» — не то же самое, что «не реагирует вообще».
Амфотерные оксиды занимают особое положение: они проявляют основные свойства в реакциях с кислотами и кислотные — в реакциях со щелочами. Именно поэтому Al₂O₃ и ZnO нельзя описать как только основные либо только кислотные. Их свойства определяются не одним названием элемента в формуле, а тем, с каким веществом идёт реакция. При классификации амфотерность нужно проверять отдельно, а не автоматически записывать все оксиды металлов в основные.
| Тип оксида | Примеры | Соответствующий гидроксид | Отношение к воде | Характерные реакции |
|---|---|---|---|---|
| Основные оксиды | Na₂O, CaO, CuO | Основание, например NaOH, Ca(OH)₂ | Некоторые реагируют с водой; другие не образуют с ней гидроксид | С кислотами образуют соль и воду |
| Кислотные оксиды | CO₂, SO₃, SiO₂ | Кислота, например H₂CO₃, H₂SO₄ | Некоторые реагируют с водой, другие — нет | С основаниями образуют соль и воду |
| Нерастворимые оксиды | MgO, CuO, SiO₂ | Зависит от химического типа; с водой не образуется | Не образуют кислоту или основание при взаимодействии с водой | Могут реагировать с кислотами или основаниями |
| Амфотерные оксиды | Al₂O₃, ZnO | Проявляют свойства обоих типов | Обычно не образуют гидроксид непосредственно с водой | Реагируют и с кислотами, и со щелочами |
Сначала найдите в таблице тип по известным свойствам и соответствующему гидроксиду, а затем проверьте отношение к воде. Строка о нерастворимых оксидах описывает поведение в воде, поэтому она может пересекаться с основными или кислотными свойствами. Для предсказания реакции смотрите на столбец «Характерные реакции».
Задача 1. Распределите Na₂O, CO₂ и Al₂O₃ по типам оксидов.
Задача 2. Запишите реакции CaO с водой и SO₃ с водой, укажите типы оксидов.
Задача 3. Для MgO, CuO и SiO₂ определите, какие вещества вступят в реакцию с раствором HCl, и запишите уравнения.
Ошибка — считать основным любой оксид металла. Так думают, потому что многие знакомые оксиды металлов действительно основные, но Al₂O₃ амфотерен. Проверьте, не реагирует ли вещество также со щёлочью: если реагирует и с кислотой, и со щёлочью, это признак амфотерности.
Ошибка — ожидать, что каждый кислотный оксид обязательно образует кислоту с водой. Такое заключение делают по примерам CO₂ и SO₃, но SiO₂ с водой не реагирует. Сверяйте конкретное вещество и его свойства, а не переносите реакцию одного оксида на все остальные.
Ошибка — считать, что нерастворимый в воде оксид вообще ни с чем не реагирует. Причина путаницы — смешение растворимости и химической активности: вода может не давать реакции, а кислота или основание — давать. Проверьте, относится ли оксид к основным, кислотным или амфотерным, и только после этого прогнозируйте реакцию.
Ошибка — определять тип только по формуле и по тому, металл это или неметалл. Это удобное первое предположение, но оно не учитывает исключения и характерные свойства. Для самопроверки выясните, какой гидроксид соответствует оксиду, и проверьте его реакции; если металлосодержащий оксид реагирует и с кислотой, и со щёлочью, он амфотерный.
Для работы с оксидами нужно знать, как составлены их формулы, уметь различать металлы и неметаллы, узнавать кислоты и основания. Эти знания помогают определить возможные продукты реакции и правильно расставить коэффициенты в уравнении. Классификация оксидов пригодится при изучении получения кислот, оснований и солей, а также реакций между веществами. Она помогает заранее понять, какие пары веществ могут взаимодействовать и что получится в результате.
Как определить, является ли оксид основным или кислотным?
Проверьте, какому гидроксиду соответствует оксид: основанию или кислоте. Затем учитывайте характерные реакции: основные оксиды взаимодействуют с кислотами, а кислотные — с основаниями, образуя соль и воду.
Почему не каждый оксид металла является основным?
Некоторые оксиды металлов обладают амфотерными свойствами. Например, Al₂O₃ реагирует и с кислотами, и со щелочами, поэтому его нельзя отнести только к основным.
Всегда ли кислотный оксид реагирует с водой?
Нет. Многие кислотные оксиды, например CO₂ и SO₃, образуют кислоты при взаимодействии с водой, но некоторые, например SiO₂, с водой не реагируют.
Чем нерастворимый оксид отличается от амфотерного?
Нерастворимость описывает поведение оксида в воде: он не образует с ней кислоту или основание. Амфотерность означает, что оксид проявляет и основные, и кислотные свойства; амфотерный оксид может быть нерастворимым в воде.
С какими веществами реагируют основные и кислотные оксиды?
Основные оксиды обычно реагируют с кислотами, а кислотные — с основаниями, в том числе со щелочами. В результате таких реакций часто образуются соль и вода; отдельные оксиды также реагируют с водой.
§ 51. Оксиды делят на кислотные, основные и нерастворимые
