Що таке основні оксиди та як їх розпізнати? Розбираємо, чому Na₂O, CaO, MgO та CuO належать до основних оксидів, як вони пов’язані з основами та чому не кожен оксид металу є основним. З’ясуємо, як електронегативність, характер хімічного зв’язку та ступінь окиснення впливають на властивості оксидів.
Ми вже знаємо, що всі оксиди складаються з двох хімічних елементів, один із яких — Оксиген. Але властивості оксидів можуть дуже відрізнятися.
Наприклад, Na₂O, CaO і CuO належать до основних оксидів, а CO₂ і SO₃ — до іншої групи. То ж сьогодні розглянемо основні оксиди.
Що таке основні оксиди
Основні оксиди — це солетворні оксиди, яким відповідають основи.
Їх утворюють переважно металічні елементи з невисокими ступенями окиснення. Типові приклади:
Na₂O, K₂O, CaO, MgO, FeO, CuO.
Усі вони є оксидами металів. Але правило «оксид металу — завжди основний» не є універсальним. До винятків ми ще повернемося.
Що означає фраза «оксиду відповідає основа»?
Наприклад:
Na₂O → NaOH
CaO → Ca(OH)₂
CuO → Cu(OH)₂
Натрій оксиду відповідає натрій гідроксид, кальцій оксиду — кальцій гідроксид, а купрум(II) оксиду — купрум(II) гідроксид. Саме через цей зв’язок такі оксиди й називають основними.
Але тут є важливий нюанс. Якщо оксиду відповідає певна основа, це не означає, що цю основу обов’язково можна отримати реакцією оксиду з водою.
Наприклад:
CaO + H₂O → Ca(OH)₂
Кальцій оксид реагує з водою.
А CuO за звичайних умов з водою не реагує. Проте він залишається основним оксидом.
Отже, «оксиду відповідає основа» і «оксид реагує з водою» — не одне й те саме.
Як основний характер оксидів проявляється в реакціях
Одна з найважливіших ознак — взаємодія основних оксидів із кислотами з утворенням солі та води:
CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O
Саме в такій реакції CuO проявляє основні властивості, хоча з водою не реагує. Детально реакції оксидів ми розглянемо окремо.
Чому основні оксиди утворюють переважно метали
Оксиген має високу електронегативність, а активні метали — значно нижчу. Тому електронна густина в їхніх сполуках сильно зміщена до Оксигену, а в оксидах активних металів зв’язок має виражений йонний характер.
Наприклад, Na₂O містить йони Na⁺ та O²⁻, а CaO — Ca²⁺ та O²⁻. Оксид-йон O²⁻ має виражені основні властивості. Тому оксиди активних металів зазвичай мають основний характер.
Звідси випливає загальна тенденція: чим сильніше виражені металічні властивості елемента, тим більш характерними зазвичай є основні властивості його оксиду.
Це добре видно на прикладі елементів третього періоду.
Na₂O — основний оксид.
MgO — основний оксид.
А Al₂O₃ уже проявляє і основні, і кислотні властивості, тому належить до амфотерних оксидів.
При подальшому переході до неметалічних елементів з’являються переважно кислотні оксиди.
Отже, характер оксиду пов’язаний із природою елемента, його електронегативністю та характером хімічного зв’язку.
Ступінь окиснення
Для металів основний характер особливо типовий у невисоких ступенях окиснення. Наприклад, FeO, де Ферум має ступінь окиснення +2, — основний оксид. У високих ступенях окиснення характер оксидів металів може змінюватися.
Тому правило «бачу метал — значить, оксид основний» працює лише як перша підказка.
Наприклад, Al₂O₃ і ZnO — оксиди металів, але вони амфотерні. А деякі оксиди металів у високих ступенях окиснення можуть проявляти кислотні властивості.
Отже, остаточно характер оксиду визначають за його хімічними властивостями.
ПІДСУМКИ
Основні оксиди — це солетворні оксиди, яким відповідають основи.
Їх утворюють переважно металічні елементи з невисокими ступенями окиснення.
Основний характер таких оксидів проявляється, зокрема, у реакціях із кислотами:
основний оксид + кислота → сіль + вода
Але запам’ятайте важливе правило: не всі основні оксиди реагують з водою. Тому здатність утворити гідроксид безпосередньо під час реакції з водою не є обов’язковою ознакою основного оксиду.
Ми побачили загальну закономірність: зі зміною природи елемента змінюється і характер його оксидів.
Додаткову інформацію дивись на сторінці “Шкільна хімія“.