4.1. Оксиди

Оксид – сполука утворена двома хімічними елементами, одним із яких є Оксиген.

Майже всі елементи утворюють оксиди. Виходячи з валентності Оксигену(ІІ) та валентності елементів, склад оксидів можна виразити такими формулами.

Загальні формули оксидів

Валентність елемента / № групи

III

VII

Формула оксиду

Me₂O

MeO

Me₂O₃

EO₂

E₂O₅

EO₃

E₂O₇

Приклад

Na₂O

K₂O

ZnO

BaO

Al₂O₃

CO₂

SiO₂

N₂O₅

P₂O₅

SO₃

Cl₂O₇

Назва оксидів

При сталій валентності елемента

При змінній валентності елемента

Тривіальні назви

Якщо елемент має сталу валентність, то він утворює один оксид. Назва оксиду складається з назви елемента і слова «оксид». Наприклад: Na₂O – натрій оксид, ZnO – цинк оксид.

Якщо елемент має змінну валентність, то він може утворювати кілька оксидів. Тоді в назві таких оксидів вказується валентність елемента:

а) SO₂ – сульфур(IV) оксид;
б) SO₃ – сульфур(VI) оксид;
в) Cu₂O – купрум(I) оксид;
г) CuO – купрум(II) оксид.

Назви деяких оксидів, які зустрічаються у повсякденному житті:

CаO – негашене вапно;
CO₂ – вуглекислий газ;
CO – чадний газ;
H₂O – вода;
SO₂ – сірчистий газ;
SіO₂ – кварц, кремнезем.

Класифікація оксидів

де Ме – умовно металічний елемент, Е – умовно неметалічний елемент.

Оксиди, що взаємодіють з кислотами, утворюючи сіль і воду, називають оснóвними. Цю назву їм дали тому, що кожному оснóвному оксидові відповідає основа. Оснóвні оксиди утворюються тільки металічними елементами. Гідратами цих оксидів є основи:

Me_xO_y → Me(OH)_n;

; K₂O → KOH; Al₂O₃ → Al(OH)₃.

Оксиди, які взаємодіють з основами, утворюючи сіль і воду, називають кислотними.

Називають їх так тому, що кожному кислотному оксидові відповідає кислота: E_xO_y → H_nR, де R — кислотний залишок.

Приклад: SO₂ → H₂SO₃; P₂O₅ → H₃PO₄; As₂О₃ → H₃AsO₃; SO₃ → H₂SO₄; SiO₂ → H₂SiO₃; Cl₂О₅ → HClO₃; CO₂ → H₂CO₃; В₂О₃ → H₃ВO₃; N₂O₅ → HNO₃.

Кислотні оксиди утворюються неметалічними і деякими металічними елементами, наприклад: елементи Хром і Манган, які мають змінну валентність, утворюють основні і кислотні оксиди:
CrO → Cr(OH)₂; CrO₃ → H₂CrO₄; MnO → Mn(OH)₂; Mn₂O₇ → HMnO₄.

Солетворними називають такі оксиди, які в результаті певних хімічних реакцій утворюють солі. Несолетворні оксиди солей не утворюють.

Амфотерними називають оксиди металічних елементів, що утворюють солі як при взаємодії з кислотами (кислотними оксидами), так і з основами (основними оксидами), тобто проявляють кислотний або основний характер залежно від умов.

Деякі бінарні оксигеновмісні сполуки відносять до змішаних або подвійних оксидів. Графічні формули таких сполук показують, що атоми металічного елемента мають різну валентність. Вивчення властивостей змішаних оксидів показує, що їх також можна розглядати як солі певних кислот. Наприклад, сполука Fe₃O₄є продуктом взаємодії основного оксиду FeO, з амфотерним Fe₂O₃. При цьому утворюється сіль ферит феруму Fe(FeO₂)₂. Графічно цю сіль можна подати так:

O = Fe⁺³ – O – Fe⁺² – O – Fe⁺³ = O

Поширення у природі. Застосування

Мабуть, важко переоцінити значення оксидів. Оксиди доволі поширені у природі завдяки хімічній активності Оксигену. В атмосферному повітрі містяться такі його сполуки як вуглекислий газ CO₂, водяна пара, оксиди Нітрогену та Сульфуру.

Вода – найпоширеніший оксид на Землі. Вода вкриває близько 71% земної поверхні. Такий важливий оксид, як вода, необхідний для нормальної життєдіяльності всіх організмів. Він є розчинником значної кількості поживних речовин. Воду називають живою кров’ю Землі. Масова частка води в організмі людини складає близько 65%-80%.

Вода незвичайна тим, що вона, охолоджуючись до температури +4°С, стискується, а після подальшого зниження температури – розширюється. На властивості води впливає кремній і сполуки Силіцію. Якщо 10 частин води змішати з 1 частиною силікатної кислоти, то утворюється «суха вода». Інші кремнієві сполуки роблять воду такою густою, що вона стає подібна до ґуми, і її можна різати ножем.

Тверду оболонку Землі утворюють сполуки, що містять оксиди. Вони входять до складу гірських порід, грунтів, мінералів.

Силіцій оксид (SiO₂) є в складі піску, глини, кварцу. SiO₂ відомий як пісок. Він утворюється у процесі вивітрювання гірських порід. Чистий, майже білий пісок називають кварцом. Силіцій оксид трапляється у вигляді кристалів гірського кришталю. Забарвлений кришталь утворює напівкоштовне каміння: фіалковий аметист, димчастий топаз, барвисту яшму та опал. Трапляється силіцій оксид у вигляді кременю, з якого ще в сиву давнину виготовляли перші знаряддя праці.

Алюміній оксид (Al₂O₃) входить до складу глини і різних гірських порід. Його прозорі кристали з домішками інших речовин утворюють коштовне каміння: сині сапфіри, червоні рубіни. Непрозорий корунд використовують як наждак для виготовлення шліфувальних кругів, брусків для полірування.

Значно поширені оксиди феруму, які входять до складу залізних руд, наприклад, – Fe₃O₄ (магнітний залізняк), Fe₂O₃ (червоний залізняк). Fe₂O₃ – тверда кристалічна речовина червоно-коричневого кольору, використовується для виплавляння чавуну, у лакофарбовій промисловості, виробництві лінолеуму.

CaO – біла тугоплавка речовина, відома як палене, або негашене, вапно. Без цього оксиду не обходиться жодне будівництво. В реакції з водою він утворює вапняний розчин, а після додавання піску – будівельний розчин.

CO₂ – вуглекислий газ, необхідний для процесу фотосинтезу зеленим рослинам. У природі він утворюється під час дихання, горіння, гниття органічних решток. Його використовують у вигляді «сухого льоду» для охолодження продуктів харчування тощо.

ZnO і TiO використовують для виготовлення білила, Cr₂O₃ – зеленої фарби, MnO₂ – фіолетової, FeO • CaO • Al₂O₃ – чорної фарби.

Завдання для самоконтролю

■284. Напишіть формули кислот, які відповідають таким оксидам: CO₂, SiO₂, CrO₃, SO₃.

285. Вкажіть оксид, у якому валентність металічного елемента найнижча: а) Na₂O; б) CaO; в) Fe₂O₃.

286. Напишіть формули гідратів, які відповідають таким оксидам: Al₂O₃, Li₂O, SO₃, N₂O₅, MgO, SiO₂.

287. Напишіть формули оксидів, що відповідають таким гідратам: H₃PO₄, Ca(OH)₂, Fe(OH)₃, H₂SO₄, Fe(OH)₂, HNO₃, H₂SiO₃.

288. Укажіть ряд, у якому вказано формули лише кислотних оксидів: а) NO, CO₂, SO₃; б) Fe₂O_3,CuO, K₂O; в) SO₂, N₂O₅, CO₂.

289. Запишіть в таблицю формули оксидів та їхні назви.

	K	Ca	Al	P(V)	P(III)	N(II)	N(V)
Формула оксиду
Назва оксиду

290. Обчисліть кількість речовини і масу нітроген(IV) оксиду об’ємом 11,2 л.

291. Яка речовина: кисень масою 32 г чи сульфур(IV) оксид масою 32 г за однакових умов займає більший об’єм?

292. Оксид елемента має загальну формулу EO₂. Відносна густина цього оксиду за воднем – 22. Що це за елемент?

293. Масова частка Оксигену в оксиді металічного елемента, формула якого – Me₂O, становить 25,8 %. Що це за метал?

▲● 294. Вкажіть серед наведених формул сполук формули оксидів: K₂O, KNO₃, CO₂, H₂CO₃, Al₂O₃, Al(OH)₃.

295. Вкажіть оксид, у якому валентність елемента дорівнює III: а) K₂O; б) Al₂O₃; в) ZnO.

296. Позначте формулу несолетворного оксиду: а) NO; б) Fe₂O₃; в) CO; г) Na₂O; ґ) SO₃; д) BaO.

297. Назвіть оксиди, формули яких: SO₂, ZnO, BaO, K₂O, P₂O₃.

298. Установіть відповідність між формулами оксидів та їх класифікацією:

Р₂О₅;	а) основний оксид;
СО;	б) кислотний оксид;
Al₂O₃;	в) несолетворний оксид;
MgO;	г) амфотерний оксид.

299. Узгодьте формули кислот та оксидів, що їм відповідають:

Р₂О₅;	а) силікатна кислота;
СО₂;	б) сульфітна кислота;
SiO₂;	в) ортофосфатна кислота;
SO₂;	г) сульфатна кислота;
SO₃;	д) карбонатна кислота.

300. Узгодьте формули основ та оксидів, що їм відповідають:

К₂О;	а) алюміній гідроксид;
СаО;	б) калій гідроксид;
Al₂O₃;	в) магній гідроксид;
MgO;	г) кальцій гідроксид.

●● 301. Напишіть формули оксидів Нітрогену з валентністю (I), (II), (IV), (V). Назвіть їх.

302. Визначте валентність елемента в оксидах: Fe₂O₃, MgO, SiO₂, B₂O₃, N₂O.

303. Запишіть формули сполук, які мають такі назви: ферум(II) оксид; ванадій(V) оксид; бор оксид; манган(IV) оксид; манган(VII) оксид; літій оксид.

304. Запишіть формули оксидів, що містять такі йони: S⁴⁺, S⁶⁺, N⁺, N³⁺, N⁵⁺.

305. Запишіть формули оксидів, що містять такі йони: Rb⁺, Be²⁺, B³⁺, Cr³⁺, As⁵⁺.

●●●306. Складіть формули оксидів і гідроксидів таких елементів: Магнію, Натрію, Мангану(II), Фосфору(V), Нітрогену(IV), Карбону(IV). Зазначте їх характер.

307. Визначте масову частку Кальцію в кальцій оксиді.

308. Із переліку речовин випишіть кислотні й оснóвні оксиди, назвіть їх: NaOH, CO₂, NO₂, Fe₂O₃, Na₂O, SO₂, BaO, HNO₃, SiO₂, MgO, Mg(NO₃)₂, NO, P₂O₅, Al(OH)₃.

309. В ряду оксидів є тільки тверді речовини: а) SiO₂, MgO, Fe₂O₃; б) Н₂О, SO₂, ZnO; в) CO₂, NO₂, Na₂O.

●●●● 310. Однакову чи різну масу мають карбон(IV) оксид і сульфур(IV) оксид об’ємом 5,6 л. Відповідь підтвердьте розрахунками.

311. Масова частка Оксигену в оксиді одновалентного металічного елемента становить 17%. Що це за метал?

312. Виведіть формулу магній оксиду, масова частка Магнію в якому становить 60%.

313. Оксид елемента має загальну формулу E₂O₅ та відносну молекулярну масу 108. Назвіть хімічний елемент, складіть формулу оксиду та відповідного гідрату.

314. Виведіть формулу одного з оксидів хрому, масова частка Хрому в якому становить 68,4%.

315. Виведіть формулу одного з оксидів феруму, масова частка Феруму в якому становить 70%.

316. Виведіть формулу одного з оксидів купруму, масова частка Купруму в якому становить 80%.