2.1.2. Номенклатура оксидов

Названия оксидов состоят из двух слов: первое слово «оксид» – производное от латинского названия кислорода (oxygenium), а второе – русское название элемента в родительном падеже. Если элемент образует несколько оксидов, то указывается его валентность (степень окисления) римской цифрой в скобках после названия элемента. Примеры: Na₂O – оксид натрия, CaO – оксид кальция, Al₂O₃ – оксид алюминия, FeO – оксид железа (II), Fe₂O₃ – оксид железа (III), N₂O₅ – оксид азота (V).

Если элемент имеет чётную валентность, то в названии его оксида число атомов кислорода может быть указано греческими названия чисел 1 (моно), 2 (ди), 3 (три) и 4 (тетра), которые вводятся в виде префикса к слову «оксид»; при этом валентность не указывается. Примеры: СО – монооксид углерода, СО₂ – диоксид углерода, SO₃ – триоксид серы, RuO₄ – тетраоксид рутения.

Кислотные оксиды в отечественной литературе часто называются ангидридами соответствующих кислот: SO₃ – серный ангидрид, SO₂ – сернистый ангидрид, P₂O₅ – фосфорный ангидрид, N₂O₃ – азотистый ангидрид, N₂O₅ – азотный ангидрид. Слово «ангидрид» переводится как «безводный», следовательно, подобное название оксида SO₃ дословно означает «безводная серная кислота», P₂O₅ – «безводная фосфорная кислота» и т.д.

1.3. Свойства оксидов

Физические свойства оксидов разнообразны. Одни из них являются газообразными веществами (SO₂, SO₃, CO₂, NO), другие – жидкости (N₂O₄, Mn₂O₇), третьи – твёрдые (CaO, SiО₂, P₂O₅).

Химические свойства оксидов определяются их взаимодействием с водой, кислотами и щелочами.

1. Оснóвные оксиды наиболее активных металлов (щелочных и щелочноземельных) взаимодействуют с водой с образованием сильных оснований – щелочей:

Na₂O + H₂O = 2NaOH; CaO + H₂O = Ca(OH)₂

Оснóвные оксиды других, менее активных металлов с водой при обычных условиях не взаимодействуют. Поэтому соответствующие им основания получают другими способами; принято говорить, что их получают косвенным путём.

Примечание. Самый распространённый косвенный метод получения оснований тех металлов, которые не относятся к щелочным и щелочноземельным – их осаждение (они практически не растворимы в воде) из растворов солей щелочами или раствором аммиака (см. п. 2.2.4).

2. Все оснóвные оксиды взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды:

Na₂O + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂O; BaO + 2HCl = BaCl₂ + H₂O

MgO + 2HNO₃ = Mg(NO₃)₂ + H₂O; MnO + 2H₂SO₄ = MnSO₄ + H₂O

Но с основаниями оснóвные оксиды не взаимодействуют ни при каких условиях – эти реакции принципиально невозможны:

BaO + NaOH ≠ MnO + KOH ≠ MgO + Ba(OH)₂ ≠

3. Многие кислотные оксиды взаимодействуют с водой с образованием кислот:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄; P₄O₁₀ + 6H₂O = 4H₃PO₄; Mn₂O₇ + H₂O = 2HMnO₄

Некоторые кислотные оксиды с водой при обычных условиях не взаимодействуют, поэтому соответствующие им кислоты получают косвенным путём.

Примечание. Самый распространённый косвенный метод получения кислот – взаимодействие их солей с другими кислотами (см. п. 2.3.4).

4. Все кислотные оксиды взаимодействуют со щелочами с образованием солей и воды:

SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O; N₂O₅ + 2KOH = 2KNO₃ + H₂O

CrO₃ + 2NaOH = Na₂CrO₄ + H₂O

Но с кислотами кислотные оксиды не взаимодействуют ни при каких условиях:

CO₂ + H₂SO₄ ≠ SO₃ + HNO₃ ≠ P₄O₁₀ + HCl ≠

5. Оснóвные и кислотные оксиды взаимодействуют между собой с образованием солей:

Na₂O + CO₂ = Na₂CO₃; CаO + SO₃ = CаSO₄; К₂O + CrO₃ = K₂CrO₄

6. Амфотерные оксиды обладают свойствами как оснóвных, так и кислотных оксидов, т.е. они взаимодействуют и с кислотами, и со щелочами. В обоих случаях образуется соль и вода. Например, амфотерный оксид цинка взаимодействует с азотной кислотой согласно уравнению:

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O

Но он взаимодействует и со щелочами. При взаимодействии с расплавленными щелочами образуется соль несуществующей цинковой кислоты. Её гипотетическая формула H₂ZnO₂ (это формула гидроксида цинка Zn(OH)₂, записанная в виде кислоты), поэтому уравнение реакции таково:

ZnO + 2NaOH(расплав) = Na₂ZnO₂ + H₂O

Но при взаимодействии с раствором щёлочи в реакции участвует вода и образуется комплексное соединение, которое также является солью, но комплексной:

ZnO + 2NaOH(раствор) + H₂O = Na₂[Zn(OH)₄]

Также взаимодействует с кислотами и щелочами амфотерный оксид бериллия.

При взаимодействии с кислотами и щелочами амфотерных оксидов алюминия, хрома (III), олова (II), олова (IV) и др. уравнения реакций принципиально такие же, но в формулах комплексных соединений, образующихся при их взаимодействии с растворами щелочей, число присоединённых ОН-групп (координационное число) равно шести: Na₃[Al(OH)₆], Na₃[Cr(OH)₆] и т.д.

7. Амфотерные оксиды взаимодействуют как с кислотными, так и с оснóвными оксидами (обычно эти реакции идут при нагревании) с образованием солей:

Al₂O₃ + 3SO₃ = Al₂(SO₄)₃; Al₂O₃ + Na₂O = 2NaAlO₂