Що відбудеться, якщо до кислоти додати несолетворний оксид? Наприклад, карбон(II) оксид CO, нітроген(II) оксид NO або нітроген(I) оксид N₂O. За звичайних умов ці речовини не вступають у типові кислотно-основні реакції з кислотами. Але чому? Щоб це зрозуміти, порівняємо несолетворні оксиди з основними та з’ясуємо, що відбувається на рівні частинок.
1. Чому CuO реагує з кислотою?
Коротко згадаємо реакцію купрум(II) оксиду з хлоридною кислотою:
CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O
CuO — основний оксид із йонною кристалічною структурою. У розчині кислоти йони H⁺ взаємодіють з Оксигеном оксиду з утворенням води, а йони Cu²⁺ переходять у розчин. Суть цього процесу показує скорочене йонне рівняння:
CuO + 2H⁺ → Cu²⁺ + H₂O
Саме так проявляються основні властивості CuO. У реакції з кислотою утворюються сіль і вода. Але чи може аналогічне перетворення відбутися з несолетворним оксидом CO?
2. Чому CO не реагує з HCl?
Карбон(II) оксид CO — молекулярна речовина з ковалентним зв’язком між атомами Карбону та Оксигену. На відміну від CuO, він не має йонної кристалічної структури. У молекулі CO немає окремих оксид-іонів O²⁻. Тому механізм, який ми розглядали для CuO, тут не працює.
Але справа не лише в будові речовини. CO за звичайних умов не виявляє характерних основних властивостей і не утворює з кислотами сіль і воду. Тому між CO та HCl за звичайних умов типова кислотно-основна реакція не відбувається.
Саме тому CO відносять до несолетворних оксидів. У шкільній класифікації так називають оксиди, які не виявляють характерних кислотних або основних властивостей і не утворюють солей у типових кислотно-основних реакціях.
3. А що відбувається з NO та N₂O?
Нітроген(II) оксид NO та нітроген(I) оксид N₂O також належать до несолетворних оксидів. Як і CO, це молекулярні речовини з ковалентними зв’язками. За звичайних умов вони не виявляють характерних основних властивостей. Тому з хлоридною кислотою вони не вступають у типові кислотно-основні реакції з утворенням солі та води.
Отже, CO, NO та N₂O об’єднує важлива властивість. Вони не поводяться як основні оксиди в реакціях із кислотами. Але це зовсім не означає, що ці речовини хімічно неактивні або взагалі не здатні вступати в хімічні реакції.
4. «Несолетворний» не означає «неактивний»
Несолетворні оксиди можуть брати участь в інших типах хімічних реакцій. Наприклад, нітроген(II) оксид NO легко взаємодіє з киснем повітря:
2NO + O₂ → 2NO₂
У цій реакції Нітроген змінює ступінь окиснення з +2 до +4. Отже, це окисно-відновна, а не кислотно-основна реакція. NO може бути достатньо хімічно активним, хоча й не вступає в типову кислотно-основну реакцію з HCl.
Тому назву «несолетворний оксид» не слід розуміти як «оксид, який ні з чим не реагує». Вона характеризує насамперед його поведінку в типових кислотно-основних реакціях. Такі оксиди не проявляють характерних основних або кислотних властивостей, притаманних іншим групам оксидів.
5. Чому за реакцією з кислотою не завжди можна визначити тип оксиду?
Порівняймо три оксиди — CuO, CO₂ та CO. Купрум(II) оксид CuO є основним і реагує з хлоридною кислотою з утворенням солі та води. Карбон(IV) оксид CO₂ є кислотним, тому з HCl типової кислотно-основної реакції не відбувається. Карбон(II) оксид CO є несолетворним і також не вступає з HCl у типову кислотно-основну реакцію.
Отже, однаковий результат — відсутність типової реакції з кислотою — може спостерігатися для різних типів оксидів. CO₂ є кислотним оксидом, а CO — несолетворним. Тому лише за однією реакцією з кислотою не можна визначити, до якого типу належить оксид. Потрібно враховувати сукупність його хімічних властивостей.
Головне, що потрібно запам’ятати
Несолетворні оксиди CO, NO та N₂O за звичайних умов не вступають у типові кислотно-основні реакції з кислотами з утворенням солі та води. Вони не проявляють характерних основних властивостей, які забезпечують взаємодію CuO або ZnO з кислотою. Але це не означає, що несолетворні оксиди взагалі не здатні вступати в хімічні реакції.
Несолетворний оксид + кислота → типова кислотно-основна реакція з утворенням солі та води не відбувається.
Додаткову інформацію дивись на сторінці “Шкільна хімія“.