Окси́д (синонимы: о́кисел , о́кись ) — бинарное соединение химического элемента с кислородом в степени окисления −2, в котором сам кислород связан только с менее электроотрицательным элементом. Химический элемент кислород по электроотрицательности второй после фтора , поэтому к оксидам относятся почти все соединения химических элементов с кислородом. К исключениям относятся, например, дифторид кислорода OF ₂ .

Оксиды — весьма распространённый тип соединений, содержащихся в земной коре и во Вселенной вообще. Примерами таких соединений являются ржавчина , вода , песок , углекислый газ , ряд красителей. Оксидами также является класс минералов , представляющих собой соединения металла с кислородом (см. Окислы ).

Соединения, которые содержат атомы кислорода, соединённые между собой, называют пероксидами или перекисями (содержат цепочку −O−O−), супероксидами (или надпероксидами, содержат группу О −
2) и озонидами (содержат группу О −
3). Они, строго говоря, не относятся к категории оксидов.

Также в отдельный небольшой класс обычно выносят субоксиды — бинарные соединения с кислородом, в которых металлы или неметаллы имеют необычно низкую (и/или дробную) степень окисления.

Классификация

В зависимости от химических свойств различают:

• Солеобразующие оксиды :
  • основные оксиды (например, оксид натрия Na ₂ O, оксид меди(II) CuO): оксиды металлов, степень окисления которых I—II;
  • кислотные оксиды (например, оксид серы(VI) SO ₃ , оксид азота(IV) NO ₂ ): оксиды металлов со степенью окисления V—VII и оксиды неметаллов;
  • амфотерные оксиды (например, оксид цинка ZnO, оксид алюминия Al ₂ О ₃ ): оксиды металлов со степенью окисления III—IV и исключения (ZnO, BeO, SnO, PbO);
• Несолеобразующие оксиды : оксид углерода(II) СО, оксид азота(I) N ₂ O, оксид азота(II) NO, вода (оксид водорода) H ₂ O, оксид кремния(II) SiO, оксид серы(II) SO.

Существуют сложные оксиды , включающие в молекулу атомы двух и более элементов, кроме кислорода — например, оксид лития-кобальта(III) Li ₂ O·Co ₂ O ₃ , и двойные оксиды , в которые атомы одного и того же элемента входят в двух или более степенях окисления — например, оксид марганца(II,IV) Mn ₅ O ₈ или закись-окись урана U ₃ O ₈ . Во многих случаях такие оксиды могут рассматриваться как соли кислородсодержащих кислот. Так, оксид лития-кобальта(III) можно рассматривать как кобальтит лития Li ₂ Co ₂ O ₄ , а оксид марганца(II,IV) — как ортоманганит марганца Mn ₃ (MnO ₄ ) ₂ .

Номенклатура

В соответствии с номенклатурой ИЮПАК , оксиды называют словом «оксид», после которого следует наименование химического элемента в родительном падеже , например: Na ₂ O — оксид натрия , Al ₂ O ₃ — оксид алюминия . Если элемент имеет переменную степень окисления, то в названии оксида указывается его степень окисления римской цифрой в скобках сразу после названия (без пробела ). Например, Cu ₂ О — оксид меди(I) , CuO — оксид меди(II) , FeO — оксид железа(II) , Fe ₂ О ₃ — оксид железа(III) , Cl ₂ O ₇ — оксид хлора(VII) .

Часто используют и другие наименования оксидов по числу атомов кислорода: если оксид содержит только один атом кислорода, то его называют монооксидом, или одноокисью , если два — диоксидом, или двуокисью , если три — то триоксидом, или триокисью и т. д. Например: монооксид углерода CO, диоксид углерода СО ₂ , триоксид серы SO ₃ .

Также распространены исторически сложившиеся (тривиальные) названия оксидов, например угарный газ CO, серный ангидрид SO ₃ и т. д.

В начале XIX века и ранее тугоплавкие, практически не растворимые в воде оксиды химики называли «землями».

Традиционная номенклатура

Оксиды с низшими или промежуточными степенями окисления иногда называют закись (обычно для степени окисления +1, когда устойчива более высокая) и недокись (например, оксид углерода(II) , CO — закись углерода; диоксид триуглерода , C ₃ O ₂ — недокись углерода ; оксид азота(I) , N ₂ O — закись азота; оксид меди(I) , Cu ₂ O — закись меди ).

Оксиды с высшими степенями окисления (например, оксид железа(III) , Fe ₂ O ₃ ) называют в соответствии с этой номенклатурой окись , а двойные оксиды — закись-окись (Fe ₃ O ₄ = FeO·Fe ₂ O ₃ — закись-окись железа , оксид урана(VI)-диурана(V) , U ₃ O ₈ — закись-окись урана ).

Если какой-нибудь металл даёт один основной окисел, то последний называют окисью, например окись кальция, окись магния и пр.; если их существует два, то окисел с меньшим содержанием кислорода называется закисью, например закись железа FeO и окись Fe ₂ O ₃ . Окись с меньшим содержанием кислорода, чем в закиси, называется недокисью

— Вуколов С. П. , Менделеев Д. И. // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.

Эта номенклатура, однако, не отличается последовательностью, поэтому такие названия следует рассматривать скорее как традиционные.

Свойства

При нормальных условиях оксиды могут находиться в трёх агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном.

• При взаимодействии кислотного оксида с основным образуется соль.
• Оксиды взаимодействуют с водой, если образуется растворимая кислота или растворимое основание.
• Основные оксиды взаимодействуют с кислотами, а кислотные с основаниями.

Основные оксиды

1. Основный оксид + сильная кислота → соль + вода :

${\displaystyle {\ce {CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O}}}$ .

2. Сильноосновный оксид + вода → гидроксид :

${\displaystyle {\ce {CaO + H2O -> Ca(OH)2}}}$ .

3. Сильноосновный оксид + кислотный оксид → соль :

${\displaystyle {\ce {CaO + Mn2O7 -> Ca(MnO4)2}}}$ .

4. Основный оксид + водород → металл + вода :

${\displaystyle {\ce {CuO + H2 -> Cu + H2O}}}$ .

Примечание: восстановление водородом возможно для металлов менее активных, чем алюминий .

Кислотные оксиды

1. Кислотный оксид + вода → кислота :

${\displaystyle {\ce {SO3 + H2O -> H2SO4}}}$ .

Некоторые оксиды, например SiO 2 , с водой не вступают в реакцию, поэтому их кислоты получают косвенным путём.

2. Кислотный оксид + основный оксид → соль :

${\displaystyle {\ce {CO2 + CaO -> CaCO3}}}$ .

3. Кислотный оксид + основание → соль + вода :

${\displaystyle {\ce {SO2 + 2 NaOH -> Na2SO3 + H2O}}}$ .

Если кислотный оксид является ангидридом многоосновной кислоты, возможно образование кислых или средних солей:

${\displaystyle {\ce {Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 v + H2O,}}}$

${\displaystyle {\ce {CaCO3 + H2O + CO2 -> Ca(HCO3)2}}}$ .

4. Нелетучий оксид + соль1 → соль2 + летучий оксид

${\displaystyle {\ce {SiO2 + Na2CO3 -> Na2SiO3 + CO2}}}$ .

5. Ангидрид кислоты 1 + безводная кислородосодержащая кислота 2 → Ангидрид кислоты 2 + безводная кислородосодержащая кислота 1:

${\displaystyle {\ce {P2O5 + 2 HClO4 -> 2 HPO3 + Cl2O7}}}$ .

Амфотерные оксиды

При взаимодействии с сильной кислотой или кислотным оксидом проявляют основные свойства :

${\displaystyle {\ce {ZnO + 2 HCl -> ZnCl2 + H2O}}}$ .

При взаимодействии с сильным основанием или основным оксидом проявляют кислотные свойства :

${\displaystyle {\ce {ZnO + 2 KOH + H2O -> K2[Zn(OH)4]}}}$ (в водном растворе),

${\displaystyle {\ce {ZnO + 2 KOH -> K2ZnO2 + H2O ^}}}$ (при сплавлении).

Получение

1. Взаимодействие простых веществ (за исключением инертных газов , золота и платины ) с кислородом :

${\displaystyle {\ce {2 H2 + O2 -> 2 H2O,}}}$

${\displaystyle {\ce {2 Cu + O2 -> 2 CuO}}}$ .

Сюда же относят горение в кислороде щелочных металлов (кроме лития ), а также стронция и бария , при котором образуются пероксиды и надпероксиды :

${\displaystyle {\ce {2 Na + O2 -> Na2O2,}}}$

${\displaystyle {\ce {K + O2 -> KO2}}}$ .

2. Обжиг или горение бинарных соединений в кислороде :

${\displaystyle {\ce {4 FeS2 + 11 O2 -> 2 Fe2O3 + 8 SO2,}}}$

${\displaystyle {\ce {CS2 + 3 O2 -> CO2 + 2 SO2,}}}$

${\displaystyle {\ce {2 PH3 + 4 O2 -> P2O5 + 3 H2O}}}$ .

3. Термическое разложение солей :

${\displaystyle {\ce {CaCO3 -> CaO + CO2,}}}$

${\displaystyle {\ce {2 FeSO4 -> Fe2O3 + SO2 + SO3}}}$ .

4. Термическое разложение оснований или кислот :

${\displaystyle {\ce {2 Al(OH)3 -> Al2O3 + 3 H2O,}}}$

${\displaystyle {\ce {4 HNO3 -> 4 NO2 + O2 + 2 H2O}}}$ .

5. Окисление низших оксидов в высшие и восстановление высших в низшие:

${\displaystyle {\ce {4 FeO + O2 -> 2 Fe2O3}}}$ .

6. Взаимодействие некоторых металлов с водой при высокой температуре:

${\displaystyle {\ce {Zn + H2O -> ZnO + H2}}}$ .

7. Взаимодействие солей с кислотными оксидами при сжигании кокса с выделением летучего оксида:

${\displaystyle {\ce {Ca3(PO4)2 + 3 SiO2 + 5 C -> 3 CaSiO3 + 2 P + 5 CO}}}$ .

8. Взаимодействие металлов с кислотами - окислителями :

${\displaystyle {\ce {Zn + 4 HNO3 -> Zn(NO3)2 + 2 NO2 ^ + 2 H2O}}}$ .

9. При действии водоотнимающих веществ на кислоты и соли :

${\displaystyle {\ce {2 KClO4 + H2SO4 -> K2SO4 + Cl2O7 + H2O}}}$ .

10. Взаимодействие солей слабых неустойчивых кислот с более сильными кислотами :

${\displaystyle {\ce {NaHCO3 + HCl -> NaCl + H2O + CO2 ^}}}$ .

Примечания

Ссылки

• от 21 мая 2012 на Wayback Machine

п • • р
H 2 O
Li 2 O LiCoO 2 Li 3 PaO 4 Li 5 PuO 6 Ba 2 LiNpO 6 LiAlO 2 Li 3 NpO 4 Li 2 NpO 4 Li 5 NpO 6 LiNbO 3	BeO											B 2 O 3	С 3 О 2 C 12 O 9 CO C 12 O 12 C 4 O 6 CO 2	N 2 O NO N 2 O 3 N 4 O 6 NO 2 N 2 O 4 N 2 O 5	O	F
Na 2 O NaPaO 3 NaAlO 2 Na 2 PtO 3	MgO											AlO Al 2 O 3 NaAlO 2 LiAlO 2 AlO(OH)	SiO SiO 2	P 4 O P 4 O 2 P 2 O 3 P 4 O 8 P 2 O 5	S 2 O SO SO 2 SO 3	Cl 2 O ClO 2 Cl 2 O 6 Cl 2 O 7
K 2 O K 2 PtO 3 KPaO 3	CaO Ca 3 OSiO 4 CaTiO 3	Sc 2 O 3	TiO Ti 2 O 3 TiO 2 TiOSO 4 CaTiO 3 BaTiO 3	VO V 2 O 3 V 3 O 5 VO 2 V 2 O 5	FeCr 2 O 4 CrO Cr 2 O 3 CrO 2 CrO 3 MgCr 2 O 4	MnO Mn 3 O 4 Mn 2 O 3 MnO(OH) Mn 5 O 8 MnO 2 MnO 3 Mn 2 O 7	FeCr 2 O 4 FeO Fe 3 O 4 Fe 2 O 3	CoFe 2 O 4 CoO Co 3 O 4 CoO(OH) Co 2 O 3 CoO 2	NiO NiFe 2 O 4 Ni 3 O 4 NiO(OH) Ni 2 O 3	Cu 2 O CuO CuFe 2 O 4 Cu 2 O 3 CuO 2	ZnO	Ga 2 O Ga 2 O 3	GeO GeO 2	As 2 O 3 As 2 O 4 As 2 O 5	SeOCl 2 SeOBr 2 SeO 2 Se 2 O 5 SeO 3	Br 2 O Br 2 O 3 BrO 2
Rb 2 O RbPaO 3 Rb 4 O 6	SrO	Y 2 O 3 YOF YOCl	ZrO(OH) 2 ZrO 2 ZrOS Zr 2 О 3 Сl 2	NbO Nb 2 O 3 NbO 2 Nb 2 O 5 Nb 2 O 3 (SO 4) 2 LiNbO 3	Mo 2 O 3 Mo 4 O 11 MoO 2 Mo 2 O 5 MoO 3	TcO 2 Tc 2 O 7	Ru 2 O 3 RuO 2 Ru 2 O 5 RuO 4	RhO Rh 2 O 3 RhO 2	PdO Pd 2 O 3 PdO 2	Ag 2 O Ag 2 O 2	Cd 2 O CdO	In 2 O InO In 2 O 3	SnO SnO 2	Sb 2 O 3 Sb 2 O 4 Hg 2 Sb 2 O 7 Sb 2 O 5	TeO 2 TeO 3	I 2 O 4 I 4 O 9 I 2 O 5
Cs 2 O Cs 2 ReCl 5 O	BaO BaPaO 3 BaTiO 3 BaPtO 3		HfO(OH) 2 HfO 2	Ta 2 O TaO TaO 2 Ta 2 O 5	WO 2 Br 2 WO 2 WO 2 Cl 2 WOBr 4 WOF 4 WOCl 4 WO 3	Re 2 O ReO Re 2 O 3 ReO 2 Re 2 O 5 ReO 3 Re 2 O 7	OsO Os 2 O 3 OsO 2 OsO 4	Ir 2 O 3 IrO 2	PtO Pt 3 O 4 Pt 2 O 3 PtO 2 K 2 PtO 3 Na 2 PtO 3 PtO 3	Au 2 O AuO Au 2 O 3	Hg 2 O HgO (Hg 3 O 2)SO 4 Hg 2 O(CN) 2 Hg 2 Sb 2 O 7 Hg 3 O 2 Cl 2 Hg 5 O 4 Cl 2	Tl 2 O Tl 2 O 3	Pb 2 O PbO Pb 3 O 4 Pb 2 O 3 PbO 2	BiO Bi 2 O 3 Bi 2 O 4 Bi 2 O 5	PoO PoO 2 PoO 3	At
Fr	Ra		Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts
		↓
		La 2 O 2 S La 2 O 3	Ce 2 O 3 CeO 2	PrO Pr 2 O 2 S Pr 2 O 3 Pr 6 O 11 PrO 2	NdO Nd 2 O 2 S Nd 2 O 3 NdHO	Pm 2 O 3	SmO Sm 2 O 3	EuO Eu 3 O 4 Eu 2 O 3 EuO(OH) Eu 2 O 2 S	Gd 2 O 3	Tb	Dy 2 O 3	Ho 2 O 3 Ho 2 O 2 S	Er 2 O 3	Tm 2 O 3	YbO Yb 2 O 3	Lu 2 O 2 S Lu 2 O 3 LuO(OH)
		Ac 2 O 3	UO 2 UO 3 U 3 O 8	PaO PaO 2 Pa 2 O 5 PaOS	ThO 2	NpO NpO 2 Np 2 O 5 Np 3 O 8 NpO 3	PuO Pu 2 O 3 PuO 2 PuO 3 PuO 2 F 2	AmO 2	Cm 2 O 3 CmO 2	Bk 2 O 3	Cf 2 O 3	Es	Fm	Md	No	Lr