Оксиды и гидроксиды металлов

Для всех металлов известны их оксиды и гидроксиды, а у d-элементов различные степени окисления, поэтому они образуют множество оксидов и гидроксидов. Свойства этих оксидов и гидроксидов зависят от положения металла в периодической системе, от его активности и степени окисления металла. Таким образом, все металлы образуют солеобразующие оксиды.

Известно, что чем ярче выражены металлические свойства, тем сильнее основные свойства оксидов и гидроксидов.

Для s- и p-элементов слева направо по периоду уменьшаются металлические свойства, а значит и основные свойства оксидов и гидроксидов металлов. В IA группе сверху вниз увеличиваются радиусы атомов, при отдаче электронов с внешнего уровня образуются катионы. Естественно, что степень окисления у этих элементов не изменяется, а основный характер оксидов усиливается.

Если рассмотреть изменение свойств оксидов элементов по периоду на примере элементов 3 периода, то следует отметить, что

в атомах этих элементов количество энергетических уровней одинаковое, но степень окисления изменяется, то есть она возрастает, а радиус иона уменьшается, поэтому характер оксидов изменяется от основного через амфотерные к кислотному.

Например, оксиды и гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов проявляют ярко выраженные основные свойства, а уже оксид алюминия проявляют амфотерные свойства.

Так, оксид натрия – это основный оксид, поэтому он будет реагировать с кислотными и амфотерными оксидами, с кислотами. Например, в реакции оксида натрия с оксидом углерода (IV) образуется соль – карбонат натрия, в реакции оксида натрия с соляной кислотой образуется соль – хлорид натрия и вода.

По группе сверху вниз металлические свойства s- и p-элементов усиливаются, поэтому усиливаются и основные свойства их оксидов.

Например, в группе II A оксид бериллия проявляет амфотерные свойства, поэтому он легко растворяется в растворах кислот и щелочей. Например, в реакции оксида бериллия с соляной кислотой образуется соль – хлорид бериллия и вода, в реакции оксида бериллия с раствором гидроксида натрия образуется комплексная соль – тетрагидроксобериллат натрия.

Соединения бария и радия имеют уже ярко выраженные основные свойства, поэтому они будут реагировать с кислотными и амфотерными оксидами, а также с кислотами. Так, в реакции оксида бария с азотной кислотой образуется соль – нитрат бария и вода.

Характер гидроксида зависит также от степени окисления и радиуса иона. Чем больше степень окисления, тем меньше радиус иона.

Поэтому в ряду от гидроксида натрия до гидроксида алюминия идёт ослабление основных свойств и усиление кислотных, так как возрастает степень окисления и уменьшается радиус иона.

Например, в I A группе сверху вниз увеличивается радиус иона, степень окисления не изменяется, поэтому усиливаются основные свойства. В ряду от гидроксида лития до гидроксида цезия основные свойства будут усиливаться.

Переходные элементы, расположенные в малых периодах – это Be, Al образуют оксиды и гидроксиды, проявляющие амфотерные свойства.

Получим гидроксид алюминия и исследуем его свойства. Сначала в растворимую соль алюминия добавим щелочь, в результате у нас образуется осадок – это гидроксид алюминия.

Затем разделим этот осадок на две части: к первой части добавим соляную кислоту, осадок растворяется из-за образования растворимой соли – хлорида алюминия. Ко второй части осадка добавим гидроксид калия – осадок также растворяется, потому что образуется растворимая соль – тетрагидроксоалюминат калия.

Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂O

Al(OH)₃ + KOH = K[Al(OH)₄]

Амфотерные оксиды и гидроксиды вступают в реакции не только с растворами щелочей, но и с твёрдыми основаниями при сплавлении.

Например, при сплавлении гидроксида хрома (III) с гидроксидом калия образуется соль – метахромит калия и вода, при сплавлении гидроксида хрома (III) с оксидом калия образуется метахромит калия и вода, при сплавлении гидроксида хрома (III) с карбонатом калия также образуется соль метахромит калия, вода и углекислый газ.

Аналогично оксид и гидроксид алюминия ведёт себя: при сплавлении оксида алюминия и гидроксида калия образуется соль – металюминат калия и вода, при сплавлении гидроксида алюминия и гидроксида калия образуется соль – метаалюминат калия и вода.

Оксид и гидроксид бериллия также проявляет амфотерные свойства, потому что они реагирует с кислотами, щелочами. Так, в реакции оксида бериллия с соляной кислотой образуется соль – хлорид бериллия и вода, в реакции гидроксида бериллия и серной кислоты образуется соль – сульфат бериллия и вода.

Большое влияние на кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов d-элементов оказывает степень окисления металла, поэтому с увеличением степени окисления металла кислотные свойства соответствующего оксида и гидроксида усиливаются. Например, хром образует оксиды и гидроксиды, в которых атомы хрома проявляют степени окисления +2, +3 и +6.

В оксиде CrO и гидроксиде Cr(OH)₂ степень окисления хрома +2, поэтому этот оксид и гидроксид будут проявлять

основные свойства. В оксиде Cr₂O₃ и гидроксиде Cr(OH)₃ окисления хрома +3, поэтому оксид и гидроксид в этой степени окисления будут проявлять амфотерные свойства, в оксиде CrO₃ и гидроксиде H₂CrO₄ степень окисления хрома +6 – это высшая степень окисления для атома хрома, поэтому этот оксид и гидроксид проявляют кислотные свойства.

Тоже самое наблюдается и в соединениях марганца. Например, в оксиде MnO и в гидроксиде Mn(OH)₂ степень окисления марганца +2 – это низшая степень оксиления, поэтому эти соединения проявляют основные свойства, в оксиде MnO₂ и гидроксиде Mn(OH)₄ марганец имеет степень окисления равную +4 – это промежуточная степень окисления, поэтому эти соединения будут проявлять амфотерные свойства. Если у марганца будет степень окисления +6 или +7, то его оксиды и гидроксиды будут проявлять кислотные свойства. Это такие оксиды, как MnO

3 и Mn₂O₇, а также их гидроксиды H₂MnO₄ и HMnO₄.

Таким образом, с увеличением степени окисления металла происходит уменьшение радиуса иона металла, свойства оксидов и гидроксидов металлов изменяются от основных через амфотерные к кислотным.

videouroki.net

Классификация гидроксидов

Гидроксиды образуют все элементы Периодической системы элементов, кроме благородных газов (VIII группа).

В зависимости от природы центрального атома гидроксиды подразделяются на следующие типы:

1. Основные (основания).

2. Кислотные (кислоты).

3. Амфотерные гидроксиды (гидроксиды металлов, способные проявлять свойства кислот).

Гидроксиды металлов в низших степенях окисления проявляют, как правило, основные свойства их общая формула Ме(ОН)n, где n- валентность (степень окисления +n) металла. Если металл может иметь несколько валентностей (степеней окисления), то при повышении степени окисления проявляются амфотерные свойства. Гидроксиды металлов в высших степенях окисления могут проявлять кислотные свойства, например марганец в степени окисления +7 образует марганцовую кислоту – HMnO₄.

Гидроксиды неметаллов проявляют кислотные свойства.

Основания

Основания - это сложные вещества, состоящие из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп. В общем виде основания изображаются формулой Ме(ОН)_n, где Ме⁺ⁿ – атом металла в степени окисления +n, ОН¯ - гидроксогруппа. Поскольку гидроксогруппа одновалентна (ее заряд «-1») их число в формуле основного гидроксида указывает на степень окисления металла.

Основные свойства гидроксидов реализуются группами ОН¯. В зависимости от числа гидроксильных ионов их подразделяют на однокислотные: NаOH, KOH; двухкислотные: Cа(OH)

2, Mg(OH)₂ и т.д.

Хорошо растворимые в воде основания называются щелочами. К ним относятся гидроксиды металлов главной подгруппы I группы Периодической системы элементов и гидроксиды металлов главной подгруппы II группы от Ca(OH)₂, до Ra(OH)₂.

Международная номенклатура оснований.

В соответствии с международной номенклатурой, название основания образуется из слова гидроксид и названия элемента в родительном падеже, после которого римскими цифрами в скобках указывается валентность металла (если она не единственная).

Cа(OH)₂ – гидроксид кальция,

CuOH- гидроксид меди(I),

Sn(OH)₄- гидроксид олова(IV).

Получение оснований

1. Активный металл + вода = щелочь + водород 2Li + H₂O = 2LiOH + H₂

2. Оксид активного металла + вода = щелочь SrO + H

   2O = Sr(OH)₂

3. Соль + щелочь = основание + соль CuCl₂ + 2KOH = Cu(OH)₂ + 2KCl

Химические свойства оснований

1. Основание (щелочь) + кислотный оксид = соль + вода

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O

2. Основание + кислота = соль + вода

Mg(OH)₂ + HCl = MgCl₂ + 2H₂O

3. Щелочь + соль = новая соль + основание

2KOH + CuSO₄ = K₂SO₄ + Cu(OH)₂

Растворы щелочей изменяют цвет индикаторов: фенолфталеин-с бесцветного на малиновый, лакмус- с фиолетового на синий.

Типовые задачи

Пример 1. Назовите гидроксиды по международной номенклатуре: LiOH, Ba(OH)₂, Fe(OH)₂.

LiOH – гидроксид лития.

Валентность лития может быть только 1 (степень окисления +1) поэтому не указывается.

Ba(OH)₂ – гидроксид бария.

Валентность бария может быть только 2 (степень окисления +2) поэтому не указывается.

Fe(OH)₂ – гидроксид железа (II).

Валентность железа может быть 2 и 3 (степень окисления +2 и +3) поэтому валентность необходимо указывать. Чтобы указать валентность необходимо рассчитать степень окисления железа в Fe(OH)₂.

Заряд молекулы складывается из степеней окисления всех атомов и равен нулю:

0 = 1*х + 2*(-2) + 2*(+1), , 0 = х – 2, х = +2, степень окисления железа равна +2 (валентность равна 2). Валентность железа в данном соединении можно определить по числу одновалентных гидроксогрупп, их две, следовательно, валентность железа в рассматриваемом соединении 2.

Пример 2. Привести графические и эмпирические формулы следующих гидроксидов: гидроксид калия, гидроксид алюминия, гидроксид меди (II).

studfile.net

Оксиды и гидроксиды щелочных металлов — урок. Химия, 8–9 класс.

Щелочные металлы образуют оксиды общей формулы Э2О:

 

Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O.

 

Все оксиды обладают ярко выраженными основными свойствами.

В ряду от оксида лития к оксиду цезия основные свойства усиливаются.

Оксиды щелочных металлов взаимодействуют с:

  

водой:

  

Li2O+h3O=2LiOH,

 

Na2O+h3O=2NaOH;

  

кислотными оксидами:

  

K2O+CO2=K2CO3;

 

кислотами:

 

K2O+HCl=2KCl+h3O. 

Щелочные металлы образуют основные гидроксиды (основания):

• \(LiOH\),
• \(NaOH\) (техническое название — едкий натр, или каустическая сода),
• \(KOH\) (техническое название — едкое кали),
• \(RbOH\),
• \(CsOH\).

Сила оснований увеличивается от гидроксида лития \(LiOH\) к гидроксиду цезия \(CsOH\).

Гидроксиды щелочных металлов являются сильными основаниями, растворимыми в воде. Общее их название — щёлочи.

 

Это белые кристаллические вещества.

 

 

 

Гидроксиды щелочных металлов проявляют все характерные свойства оснований, взаимодействуя с:

 

кислотными (и амфотерными) оксидами:

 

2NaOH+CO2=Na2CO3+h3O;

 

кислотами (и амфотерными гидроксидами):

 

 

солями:

 

2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4.

 

Щёлочи образуются при взаимодействии щелочных металлов или их оксидов с водой.

Гидроксиды натрия и калия имеют большое практическое значение. В промышленности их получают электролизом концентрированных водных растворов соответствующих хлоридов.

Источники:

Иллюстрации: http://mypresentation.ru/documents/e6fb543377251f055d9f547ae7206bf4/img10.jpg

www.yaklass.ru

Что такое оксиды, гидроксиды и соли

Это сложные химические вещества, бинарные по составу, так как состоят из двух компонентов, один из которых кислород в степени окисления -2. Номенклатура строится из слова «оксид» и названия элемента, который входит в состав это вещества. По химическим свойствам могут быть солеобразующими и индифферентными (не образующими соли). К первым можно отнести кислотные (оксиды фосфора, серы, углерода), основные (кальция, меди) или амфотерные (цинка, алюминия). Индифферентные оксиды не проявляют упомянутые выше свойства и ранее назывались безразличными. Однако они тоже могут вступать в химические реакции. Среди таких оксидов, например, оксиды азота.

Большинство кислотных оксидов представлены газами, некоторые жидкостями, в их составе неметаллы. А вот основные чаще твердые вещества, кристаллической структуры, состоят из кислорода и металла. Самый распространенный из оксидов – это вода.
Химические свойства: вступают в реакции с кислотами, гидроксидами и водой.

К ним относят неорганические вещества, имеющие в составе –ОН (гидроксильную) группу. По классификации схожи с оксидами и делятся в зависимости от химических свойств на кислотные, основные и амфотерные. Растворимые в воде гидроксиды называют щелочами, они имеют самый низкий рН и состоят из одновалентного металла и –ОН-группы. С увеличением числа гидрокси-групп и валентностью металла растворимость падает, а значение рН повышается.

По физическим свойствам гидроксиды твердые. Применение гидроксидам находят в производстве извести, аккумуляторов, мыла. К примеру, при использовании КОН мыло будет жидким, а если взять NaOH, то твердым. Химические свойства: с кислотами образуют соли, с солями же реагируют только при летучести или нерастворимости продукта.

Это также сложные соединения, в их состав включены атом металла и кислотный остаток. Образуются они реакциями нейтрализации (взаимодействие кислоты и основания с получение соли и воды). Если в молекуле кислоты один из ионов водорода замещен на металл, то соль считается кислой, а если это происходит с гидрокси-группой, то соль основная. По физическим свойствам они твердые кристаллические вещества.

Самая известная соль – NaCl. Применяется практически повсеместно в пищевой промышленности и является неотъемлемой частью рациона человека.

Химические свойства: взаимодействуют с сильными кислотами, со щелочами образуют нерастворимую соль или основание, более сильные металлы (в электрохимическом ряду) вытесняют из них слабый металл, при нерастворимости одного из продуктов соли реагируют с солями.

www.kakprosto.ru

Разница между оксидом и диоксидом

Ключевое различие между оксидом и диоксидом состоит в том, что оксидом является любое соединение, имеющее один или несколько атомов кислорода в сочетании с другим химическим элементом, тогда как диоксид представляет собой оксид, содержащий два атома кислорода в своей молекуле.

Термин оксид является общим термином, который описывает присутствие атомов кислорода в соединении. Здесь атом(ы) кислорода существует в сочетании с другим химическим элементом, в основном металлы и неметаллы. В зависимости от количества атомов кислорода в соединении их можно назвать монооксидом, диоксидом, триоксидом и т.д. Следовательно, диоксид представляет собой оксид, содержащий два атома кислорода на молекулу.

Содержание

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое оксид
3. Что такое диоксид
4. В чем разница между оксидом и диоксидом
5. Заключение

Что такое оксид?

Оксид — это любое соединение, имеющее один или несколько атомов кислорода в сочетании с другим химическим элементом. «Оксид» здесь представляет собой двухвалентный анион (O^2–). Обычно оксиды металлов содержат этот дианион, в котором атом кислорода находится в степени окисления -2. За исключением легких инертных газов (включая гелий, неон, аргон и криптон), кислород может образовывать оксиды со всеми другими элементами.

При образовании оксида металлы и неметаллы могут демонстрировать свои самые низкие и самые высокие степени окисления. Некоторые оксиды являются ионными соединениями, щелочные металлы, щелочноземельные металлы и переходные металлы образуют эти ионы. Другие соединения имеют ковалентную природу, металлы с высокой степенью окисления могут образовывать ковалентные оксиды. Кроме того, неметаллы образуют соединения ковалентных оксидов.

Оксид ванадия

На приведенном выше изображении атом ванадия имеет валентность 5 (общая валентность составляет 10 для двух атомов ванадия), таким образом, к ним присоединены пять атомов кислорода (с валентностью 2 на каждый атом кислорода).

Кроме того, некоторые органические соединения также реагируют с кислородом (или окислителями) с образованием оксидов, например, оксидов аминов, оксидов фосфина, сульфоксидов и т.д. Кроме того, число атомов кислорода в соединении определяет, является ли оно моноксидом, диоксидом или триоксидом.

По их свойствам также можно классифицировать их как кислотные, основные, нейтральные и амфотерные оксиды. Кислотный оксид может реагировать с основаниями и образовывать соли. Пример: триоксид серы (SO₃). Основные оксиды реагируют с кислотами и образуют соли. Пример: оксид натрия (Na₂O). Нейтральный не проявляет ни кислых, ни основных свойств, таким образом, он не образуют солей при взаимодействии с кислотами или основаниями. Пример: окись углерода (СО). Амфотерные оксиды обладают как кислотными, так и основными свойствами, поэтому они реагируют как с кислотами, так и с основаниями с образованием солей. Пример: оксид цинка (ZnO).

Что такое диоксид?

Диоксид представляет собой оксид, содержащий в своей молекуле два атома кислорода. Молекула должна содержать химический элемент с валентностью 4 для образования диоксида. Это потому, что у одного атома кислорода валентность равна 2. Например, у диоксида углерода валентность углерода равна 4.

Структура диоксида серы

Некоторые примеры диоксидов

• Двуокись углерода (СО₂)
• Диоксид азота (NO₂)
• Кислород (O₂)
• Кварц или диоксид кремния (SiO₂)

В чем разница между оксидом и диоксидом?

Диоксид является типом оксида. Ключевое различие между оксидом и диоксидом состоит в том, что оксидом является любое соединение, имеющее один или несколько атомов кислорода в сочетании с другим химическим элементом, тогда как диоксид представляет собой оксид, содержащий два атома кислорода в своей молекуле.

Рассмотрим валентность оксидов. Валентность кислорода равна 2, а валентность других элементов может варьироваться, однако для диоксидов валентность кислорода равна 2, а валентность другого элемента по существу равна 4. 

Основная информация — оксид против диоксида

Оксид — это общий термин, который используется для обозначения любого соединения, содержащего атомы кислорода в сочетании с другим элементом. Более того, в зависимости от количества атомов кислорода оксиды называют как моноксиды, диоксиды, триоксиды и т.д. Ключевое различие между оксидом и диоксидом заключается в том, что оксидом является любое соединение, имеющее один или несколько атомов кислорода в сочетании с другим химическим элементом, тогда как диоксид представляет собой оксид, содержащий два атома кислорода в своей молекуле.

raznisa.ru

Гидроксиды: свойства и все характеристики

Характеристики и физические свойства гидроксидов

Большинство оснований – твердые вещества с различной растворимостью в воде. Гидроксид меди (II) голубого цвета (рис. 1), гидроксид железа (III) бурого, большинство других белого цвета.

Рис. 1. Гидроксид меди (II). Внешний вид.

Получение гидроксидов

Растворимые основания (щелочи) в лаборатории можно получить при взаимодействии активных металлов и их оксидов с водой:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂.

Щелочи гидроксид натрия и гидроксид кальция получают электролизом водных растворов хлорида натрия и хлорида калия.

Нерастворимые в воде основания получают по реакции солей с щелочами в водных растворах:

FeCl₃ + 3NaOH_aq = Fe(OH)₃↓ + 3NaCl.

Химические свойства гидроксидов

Растворимые и нерастворимые основания имеют общее свойства: они реагируют с кислотами с образованием солей и воды (реакция нейтрализации):

NaOH + HCl = NaCl + H₂O;

Cu(OH)₂ + 2HCl = CuCl₂ + H₂O.

Растворы щелочей изменяют цвет некоторых веществ – лакмуса, фенолфталеина и метилового оранжевого, называемых индикаторами (табл. 1).

Таблица 1. Изменение цвета индикаторов под воздействием растворов кислот и оснований.

Индикатор	Цвет индикатора в среде
	кислой	щелочной	нейтральной
Лакмус	Красный	Синий	Фиолетовый
Фенолфталеин	Бесцветный	Малиновый	Бесцветный
Метиловый оранжевый	Розовый	Желтый	Оранжевый

Кроме общего свойства, щелочи и нерастворимые в воде основания обладают также специфическими. Например, при нагревании голубого осадка гидроксида меди (II) образуется вещество черного цвета – это оксид меди (II):

Cu(OH)₂ = CuO + H₂O.

Щелочи, в отличие от нерастворимых оснований, при нагревании обычно не разлагаются. Их растворы действуют на индикаторы, разъедают органические вещества, реагируют с растворами солей (если в их состав входит металл, способный образовать нерастворимое основание) и кислотными оксидами:

Fe₂(SO₄)₃ + 6KOH = 2Fe(OH)₃↓ + 3K₂SO₄;

2KOH + CO₂ = K₂CO₃ + H₂O.

Применение гидроксидов

Гидроксиды находят широкое применение в промышленности и быту. Например, большое значение имеет гидроксид кальция. Это белый рыхлый порошок. При смешивании его с водой образуется так называемое известковое молоко. Так как гидроксид кальция немного растворяется в воде, то после отфильтровывания известкового молока получается прозрачный раствор – известковая вода, которая мутнеет при пропускании через неё диокисда углерода. Гашеную известь применяют дляприготовления бордосской смеси –средства борьбы с болезнями и вредителями растений. Известковое молоко широко используют в химической промышленности, например при производстве сахара, соды и других веществ.

Гидроксид натрия применяют для очистки нефти, производства мыла, в текстильной промышленности. Гидроксид калия и гидроксид лития используют в аккумуляторах.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com