Несолетворні оксиди: карбон(II) оксид CO, нітроген(II) оксид NO та нітроген(I) оксид N₂O. За звичайних умов вони не реагують із водою з утворенням кислот або основ. Але чому? Адже деякі з них складаються з тих самих хімічних елементів, що й кислотні оксиди. Наприклад, CO та CO₂ відрізняються лише одним атомом Оксигену, але поводяться зовсім по-різному.
Щоб зрозуміти причину, спочатку з’ясуємо, що означає термін «несолетворний оксид».
1. Що таке «несолетворні оксиди»?
Несолетворними називають оксиди, які за звичайних умов не виявляють характерних кислотних або основних властивостей. Вони не утворюють солей у типових кислотно-основних реакціях. Саме тому їх виділяють в окрему групу.
Але несолетворний оксид — це не обов’язково хімічно інертна речовина. Він може вступати в інші хімічні реакції, зокрема окиснення або відновлення. Просто ці реакції не є характерними кислотно-основними перетвореннями.
Наприклад, CO може окиснюватися киснем до CO₂, а NO — до NO₂. Отже, несолетворні оксиди здатні перетворюватися на інші речовини, але це ще не означає, що вони реагуватимуть із водою з утворенням кислот або основ.
2. Чому CO не реагує з водою?
Карбон(II) оксид CO, відомий як чадний газ, складається з одного атома Карбону та одного атома Оксигену. Ці атоми сполучені міцним хімічним зв’язком. За звичайних умов CO не утворює з водою відповідної кислоти.
CO + H₂O — за звичайних умов реакція не відбувається.
Але чому тоді CO₂ реагує з водою? Адже він відрізняється від CO лише одним атомом Оксигену.
У молекулі CO₂ атом Карбону сполучений із двома атомами Оксигену. Він має частковий позитивний заряд і може взаємодіяти з молекулою води. У результаті утворюється карбонатна кислота H₂CO₃.
CO₂ + H₂O ⇄ H₂CO₃
Це оборотна реакція, тому лише невелика частина розчиненого CO₂ перетворюється на кислоту.
А ось CO має іншу електронну будову та інші хімічні властивості. За звичайних умов вода не забезпечує його перетворення на відповідну кислоту.
Але тут є цікава деталь!
За підвищеної температури та в присутності відповідного каталізатора CO може реагувати з водяною парою. У результаті утворюються CO₂ та водень:
CO + H₂O ⇄ CO₂ + H₂
Цю реакцію використовують у промисловості, зокрема під час виробництва водню. Але вона не є реакцією утворення кислоти або основи. Це окисно-відновне перетворення, у якому Карбон окиснюється, а Гідроген відновлюється.
Отже, CO не утворює кислоти з водою за звичайних умов, але за інших умов може реагувати з водяною парою.
Саме тому несолетворний оксид не обов’язково є хімічно інертною речовиною.
3. Чому NO не реагує з водою?
Нітроген(II) оксид NO — ще один несолетворний оксид. Його молекула складається з одного атома Нітрогену та одного атома Оксигену. За звичайних умов NO не реагує з водою з утворенням кислоти або основи.
NO + H₂O — реакція не відбувається.
Цікаво, що молекула NO має неспарений електрон. Такі частинки називають радикалами. Наявність неспареного електрона впливає на хімічні властивості NO, але сама по собі не означає, що він повинен реагувати з водою.
Натомість NO легко окиснюється киснем повітря. У результаті утворюється нітроген(IV) оксид NO₂ — бурий газ, який уже має інші хімічні властивості.
2NO + O₂ → 2NO₂
А ось NO₂ здатний реагувати з водою. У результаті утворюються нітратна HNO₃ та нітритна HNO₂ кислоти.
2NO₂ + H₂O → HNO₃ + HNO₂
Отже, NO сам не утворює кислоту під час взаємодії з водою, але може перетворитися на NO₂, який уже реагує з водою.
4. Чому N₂O не реагує з водою?
Нітроген(I) оксид N₂O — безбарвний газ, який також належить до несолетворних оксидів. Його молекула складається з двох атомів Нітрогену та одного атома Оксигену. За звичайних умов N₂O не реагує з водою з утворенням кислоти або основи.
N₂O + H₂O — реакція не відбувається.
Але це не означає, що N₂O взагалі не здатний до хімічних перетворень. Наприклад, за високої температури він може розкладатися з утворенням азоту та кисню:
2N₂O → 2N₂ + O₂
Отже, N₂O не є абсолютно інертною речовиною. Просто за звичайних умов вода не забезпечує його перетворення на відповідну кислоту або основу.
5. Що потрібно запам’ятати?
Тепер ми можемо сформулювати головний висновок.
Несолетворні оксиди за звичайних умов не утворюють із водою відповідних кислот або основ. До типових представників цієї групи належать CO, NO та N₂O.
Але це не означає, що вони взагалі не здатні вступати в хімічні реакції.
CO за відповідних умов реагує з водяною парою з утворенням CO₂ та водню. NO може окиснюватися до NO₂, який уже здатний реагувати з водою. А N₂O за високої температури може розкладатися з утворенням азоту та кисню.
Додаткову інформацію дивись на сторінці “Шкільна хімія“.