← Классификация неорганических веществ

Оксиды и гидроксиды

Каждому оксиду соответствует свой гидроксид — это соответствие и есть ключ к цепочкам.

3. Оксиды ЭxOy−2

Оксиды — это соединения элемента с кислородом, в которых кислород имеет степень окисления −2.

НЕ относятся к оксидам: пероксиды (Na₂O₂, CaO₂, BaO₂), супероксиды (KO₂, NaO₂), фториды кислорода (OF₂, O₂F₂).

Несолеобразующие оксиды


Оксиды неметаллов в низких степенях окисления, которые не реагируют ни с кислотами, ни с основаниями.
Запомнить: NO (+2), N₂O (+1), SiO (+2), CO (+2).

Солеобразующие оксиды

ТипСтепени окисленияПримеры
Основные+1: Na₂O, Li₂O, Cu₂O
+2: MgO, CaO, BaO, CuO		Na₂O, Li₂O, Cu₂O, MgO, CaO, BaO, CuO
Амфотерные+2: BeO, ZnO, SnO, PbO
+3: Cr₂O₃, Fe₂O₃, Al₂O₃
+4: SnO₂, PbO₂, MnO₂, TiO₂		BeO, ZnO, Al₂O₃, Cr₂O₃, Fe₂O₃, SnO₂, PbO₂, MnO₂
КислотныенеМе: Cl₂O₇, SiO₂, SO₃, N₂O₅
Ме в СО≥5: Mn₂O₇, CrO₃		Cl₂O₇, SiO₂, SO₂, SO₃, N₂O₅, CO₂, P₂O₅, Mn₂O₇, CrO₃

Исключения

Некоторые оксиды металлов в высоких степенях окисления являются кислотными (Mn₂O₇, CrO₃).
Оксид свинца PbO₂ и оксид марганца MnO₂ — амфотерные.

Fe₃O₄ (FeO · Fe₂O₃) — смешанный оксид.

Номенклатура оксидов

Систематическое название строится так: Оксид элемента (валентность).

Примеры: CuO — оксид меди (II), Cu₂O — оксид меди (I), SO₃ — оксид серы (VI).

Также используются названия с приставками, указывающими число атомов кислорода (см. таблицу ниже).

Названия оксидов по числу атомов кислорода

ОКСИДЫ ПО ЧИСЛУ АТОМОВ КИСЛОРОДА
МОНООКСИДЫ
CO монооксид углерода (II)
NO монооксид азота (II)
ДИОКСИДЫ
CO₂ диоксид (двуокись) углерода (IV)
ClO₂ диоксид хлора (IV)
MnO₂ диоксид марганца (IV)
ТРИОКСИДЫ
SO₃ триоксид серы (VI)
SeO₃ триоксид селена (VI)

Тривиальные названия оксидов

Формула Тривиальное название
CO угарный газ
CO₂ углекислый газ
SO₂ сернистый газ
SO₃ серный ангидрид
N₂O веселящий газ, закись азота
NO₂ бурый газ, лисий хвост
SiO₂ кварц, кремнезём
CaO негашеная известь
MgO жжёная магнезия
Al₂O₃ корунд (рубин, сапфир), глинозём
Fe₃O₄ железная окалина (минерал магнетит)

Вопрос 1: Классификация оксидов

Проверка

К какой группе оксидов относится оксид цинка ($ZnO$) и оксид углерода(II) ($CO$)?

Ответ: $ZnO$ — амфотерный, $CO$ — несолеобразующий.

Пояснение: Оксид цинка проявляет двойственные свойства (реагирует и с кислотами, и со щелочами). $CO$ (угарный газ) — классический несолеобразующий оксид, как и $NO, N_2O$.

Вопрос 2: Валентность и свойства

Проверка

Почему оксид хрома(II) ($CrO$) — основный, а оксид хрома(VI) ($CrO_3$) — кислотный?

Ответ: Свойства оксидов переходных металлов зависят от их степени окисления.

Пояснение: При низких степенях окисления (+1, +2) оксиды металлов основные. При промежуточных (+3, +4) — амфотерные. При высоких (+5, +6, +7) — они приобретают кислотный характер.

Вопрос 3: Тривиальные названия оксидов

Проверка

Сопоставьте тривиальные названия: «веселящий газ», «угарный газ», «бурый газ» с их химическими формулами.

Ответ: «Веселящий газ» — $N_2O$, «угарный газ» — $CO$, «бурый газ» — $NO_2$.

Пояснение: $N_2O$ и $CO$ — несолеобразующие оксиды. $NO_2$ — кислотный оксид (ангидрид двух кислот: азотной и азотистой).

Вопрос 4: Составление названий

Проверка

Как правильно по номенклатуре ИЮПАК назвать кислотный оксид $Cl_2O_7$?

Ответ: Оксид хлора(VII) или гептаоксид дихлора.

Пояснение: Поскольку хлор имеет переменную степень окисления, её необходимо указывать в скобках римскими цифрами: (VII).

Вопрос 5: Смешанные оксиды

Проверка

К какому классу веществ относится железная окалина ($Fe_3O_4$)?

Ответ: Это смешанный (двойной) оксид.

Пояснение: Железную окалину можно представить как соединение двух оксидов железа в разных степенях окисления: $FeO \cdot Fe_2O_3$. В ней атомы железа имеют степени окисления +2 и +3.

4. Гидроксиды

Гидроксиды делятся на три типа: основные (основания), амфотерные и кислотные (кислородсодержащие кислоты). Классификация гидроксидов основана на степени окисления металлов. Смотри таблицу Солеобразующие оксиды.

Гидроксиды
ОсновныеАмфотерныеКислотные
Металлы в СО +1, +2
(кроме Be, Zn, Sn, Pb)

NaOH, Ca(OH)₂, Fe(OH)₂ 		Металлы в СО +3, +4
и исключения: Be⁺², Zn⁺², Sn⁺², Pb⁺²

Al(OH)₃, Be(OH)₂, Fe(OH)₃		Металлы в СО +5, +6, +7
а также Неметаллы

H₂SO₄, HNO₃, HMnO₄

Основные гидроксиды = Основания. Кислотные гидроксиды = Кислородсодержащие кислоты.

Номенклатура гидроксидов

Название строится так: Гидроксид элемента (валентность).

Примеры: NaOH — гидроксид натрия, Fe(OH)₂ — гидроксид железа (II), Fe(OH)₃ — гидроксид железа (III).

Основания

Основания делятся на щёлочи (растворимые) и нерастворимые основания.

Важно

Растворимые основания называют щелочами. К ним относятся гидроксиды щелочных (Li-Cs) и щелочноземельных (Ca-Ba) металлов.
Нерастворимые основания (Cu(OH)₂, Fe(OH)₂) не являются щелочами и разлагаются при нагревании.

Щелочи: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂

NH₃ · H₂O — гидроксид аммония (гидрат аммиака) — слабое растворимое основание.

Амфотерные гидроксиды

Реагируют и с кислотами, и с щелочами:

Al(OH)₃, Be(OH)₂, Zn(OH)₂, Cr(OH)₃, Fe(OH)₃ (слабо), Sn(OH)₂, Pb(OH)₂

Тривиальные названия гидроксидов

Формула Тривиальное название
KOH едкое кали
NaOH едкий натр, каустическая сода
Ca(OH)₂ гашёная известь
Прозрачный водный раствор Ca(OH)₂ известковая вода
Взвесь тв. Ca(OH)₂ в водном растворе известковое молоко
Ba(OH)₂ баритовая вода
NH₃·H₂O (NH₄OH) нашатырный спирт

Вопрос 1: Щелочи

Проверка

Какие из перечисленных гидроксидов являются щелочами (хорошо растворимыми сильными основаниями)? 1) $Cu(OH)_2$; 2) $KOH$; 3) $Al(OH)_3$; 4) $Ba(OH)_2$.

Ответ: 2 и 4.

Пояснение: Щелочи образуют только щелочные (Li, Na, K, Rb, Cs) и щелочноземельные (Ca, Sr, Ba) металлы. Гидроксиды меди и алюминия — нерастворимые в воде осадки.

Вопрос 2: Амфотерность

Проверка

Какое основание или гидроксид может реагировать как с соляной кислотой, так и с раствором гидроксида натрия?

Ответ: Амфотерные гидроксиды, например, $Al(OH)_3$ или $Zn(OH)_2$.

Пояснение: Они обладают двойственной природой. С кислотами они ведут себя как типичные основания, а со щелочами — как кислоты, образуя растворимые комплексные соли.

Вопрос 3: Тривиальные названия гидроксидов

Проверка

Какие вещества скрываются под тривиальными названиями «едкий натр», «гашеная известь» и «едкое кали»?

Ответ: $NaOH$, $Ca(OH)_2$ и $KOH$.

Пояснение: Едкий натр — гидроксид натрия (каустическая сода). Едкое кали — гидроксид калия. Гашеная известь — гидроксид кальция (продукт гашения негашеной извести $CaO$ водой).

Вопрос 4: Составление названий

Проверка

Назовите вещество $Fe(OH)_3$ по номенклатуре ИЮПАК и укажите его кислотно-основные свойства.

Ответ: Гидроксид железа(III). Слабый амфотерный гидроксид.

Пояснение: Так как железо имеет переменную валентность, цифра (III) обязательна. Гидроксиды металлов в степени окисления +3 проявляют амфотерные свойства.