Оксиды и кислородсодержащие кислоты

Наиболее важными оксидами рассматриваемых элементов являются соединения типа ЭО₂ и ЭО₃ и соответствующие им кислоты и их соли.

Диоксиды серы и её аналогов являются наиболее устойчивыми из их кислородных соединений. Они образуются при непосредственном взаимодействии простых веществ с кислородом при нагревании. Диоксид серы в промышленности получают при обжиге сернистых соединений, например:

4 FeS₂ + 11 O₂ = 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂ .

Cвойства диоксидов серы и её аналогов отличаются друг от друга. SO₂ -газ ( t_пл.=-75 ⁰C и t_кип.=-10 ⁰C). Диоксиды селена и теллура – твердые вещества.

Из всех диоксидов наибольшее значение имеет сернистый газ. Он хорошо растворим в воде (при обычных условиях в одном объёме воды растворяется около 40 объёмов SO₂). Водный раствор SO₂ называется сернистой кислотой, которая представляет собой гидратированные молекулы сернистого газа

SO₂∙xH₂O. Условные константы диссоциации сернистой кислоты равны К₁= 1,7 10^-2 и К₂=6,2 10^-8 . Наиболее характерным свойством диоксида серы и его проиводных являются восстановительные свойства.

Из высших оксидов SO₃, SeO₃ и TeO₃ наиболее важное значение имеет SO₃, который используется для получения серной кислоты. Устойчивость в их ряду изменяется немонотонно.Наименее устойчивым является SeO₃, что обусловлено проявлением вторичной периодичности. Высшим оксидам соответствуют серная, селеновая и теллуровые кислоты. Состав серной и селеновой кислот определяется общей формулой Н₂ЭО₄. Эти кислоты относятся к сильным кислотам. Теллуровая кислота характеризуется формулой Те(ОН)₆ , является слабой и практически ведет себя как двухосновная кислота. Окислительные свойства в ряду H₂SO₄, H₂SeO₄ , Te(OH)₆ также изменяются немонотонно. Наиболее сильным окислителем является селеновая кислота. Горячая безводная H₂SeO₄ окисляет, например, золото

2 Au + 6 H₂SeO₄ = Au₂(SeO₄)₃ + 3 SeO₂ + 6 H₂O

В отличие от H₂SO₄ селеновая и теллуровая кислоты окисляют концентрированную HCl

H₂SeO₄ + 2 HCl _конц.  H₂SeO₃ + Cl₂ + 2 H₂O .

Эта реакция обратима, при высоких концентрациях H₂SeO₄ и HCl равновесие смещено вправо. Поэтому смеси концентрированных H₂SeO₄ и HCl, подобно царской водке, растворяют золото и платину

Pt + 2 H₂SeO₄ + 6 HCl = H₂[PtCl₆] + 2 H₂SeO₃ + 2 H₂O.

Из производных серной кислоты важное значение имеют соли тиосерной кислоты, H₂S₂O₃. При комнатной температуре H₂S₂O₃ неустойчива. По силе она близка к серной кислоте. Наибольшее применение находит кристаллогидрат тиосульфата натрия, содержащий пять молекул воды Na₂S₂O₃ · 5 H₂O. В кислой среде тиосульфаты неустойчивы

Na₂S₂O₃ + 2 HCl _разб. = 2 NaCl + SO₂ ↑ + S ↓ + H₂O .

Тиосульфат натрия, являясь сильным восстановителем, используется для удаления следов хлора,применяемого для отбеливания тканей

Na₂S₂O₃ + 4 Cl₂ + 5 H₂O = 2 NaHSO₄ + 8 HCl .

В аналитической химии для определения иода используется реакция образования тетратионата натрия

2 Na₂S₂O₃ + J₂ = Na₂S₄O₆ + 2 NaJ .

На способности тиосульфата растворять галогениды серебра с образованием устойчивых комплексных соединений основано его применение в фотографии

AgBr + 2 Na₂S₂O₃ = Na₃[Ag(S₂O₃)₂] + NaBr .

Для серы известны пероксомоносерная H₂SO₅ и пероксодисерная H₂S₂O₈ кислоты. Их можно рассматривать как производнные Н₂О₂, в которых один или два атома водорода замещены на группу - HSO₃ . Поэтому H₂SO₅ является практически одноосновной кислотой. Обе кислоты и их соли являются очень сильными окислителями. Например, пероксодисульфаты способны окислять Mn(II) и Cr(III) до высших состояний окисления:

2 MnSO₄ + 5 K₂S₂O₈ + 8 H₂O = 2 HМnO₄ + 5 K₂SO₄ + 7 H₂SO₄

2 CrCl₃ + 3 K₂S₂O₈ + 7 H₂O = H₂Cr₂O₇ + 3 K₂SO₄ + 3 H₂SO₄ + 6 HCl .

Реакции окисления с помощью пероксодисульфатов обычно протекают медленно, но заметно ускоряются в присутствии ионов серебра.

Лабораторная работа