Окислительно-восстановительные свойства оксидов

Оксиды, независимо от своей принадлежности к той или иной, группе могут принимать участие в окислительно-восстано-вительных реакциях. Причем, если атомы элемента, образующего оксид, находятся в нем в своей высшей степени окисления, то такой оксид будет выступать только в роли окислителя:

O₂ + 2Mg = 2MgО + C

O₂ + Mg = 2MgО + Si

O + C = Mg + CО↑

O + H₂ = Zn + H₂O

Если же атомы элемента, образующего оксид, находятся в своей промежуточной степени окисления, то такой оксид будет проявлять окислительно-восстановительную двойственность:

4 O + O2 = 2Fe2O3 восстановитель		2 O2 + O2 2SO3 восстановитель
O + C = Fe + CO окислитель		O2 + 2H2S = 3S + 2H2O окислитель

Методы получения оксидов

Оксиды большинства элементов можно получить при непосредственном взаимодействии с О₂ образуемых ими простых веществ:

4P + 3O₂ = 2 ₂O₃ (при недостатке О₂) 2C + O₂ = 2 O (при недостатке О₂)

4P + 5O₂ = 2 ₂O₅ (в избытке О₂) C + O₂ = O₂ (в избытке О₂)

2Mg + O₂ = 2MgO 4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

Исключение составляют только оксиды галогенов и некоторых благородных метaллов (Au, Pt).

Оксиды практически всех элементов можно получить при разложении сложных кислородосодержащих соединений: оснований, солей, кислот:

2Al(OH)₃ Al₂O₃ + 3H₂O

Cu(OH)₂ CuO + H₂O

2Zn(NO₃)₂ 2ZnO + 4NO₂ + O₂

CaCO₃ CaO + CO₂

4HNO₃ 4NO₂  + O₂ + 2H₂O

H₂SiO₃ H₂O + SiO₂

Оксиды многих элементов образуются в результате реакций горения сложных неорганических и органических соединений, обжига сульфидов:

4NH₃ + 5О₂ 4NO + 6H₂O 2 О + О₂ 2 О₂

CH₄ + 2O₂ CO₂ + 2H₂O 2 ₂О₃ + 2О₂ 2 ₂О₅

4FeS₂ + 11O₂ 2Fe₂O₃ + 8SO₂ 2CuS + 3O₂ 2CuO + 2SO₂,

действия кислот окислителей (H₂SO_{4 конц.}, HNO₃) на металлы и неметаллы:

С + 2H₂SO_{4 конц.} = CO₂ + 2SO₂ + 2H₂ O

3Cu+ 8HNO_{3 разб.} = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

C + 4HNO_{3 конц.} = 4NO₂ + CO₂ + 2H₂O

Cu+ 2H₂SO_{4 конц.} = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

Пероксиды и надпероксиды

При взаимодействии с металлами молекула О₂, выступая в роли окислителя, как правило, присоединяет к себе 4 электрона:

2Cu + О₂ 2CuO

2Cu⁰ - 4ē → 2Cu⁺²

O₂⁰ + 4ē → 2O^2-

В узлах кристаллической решетки образующихся при этом оксидов находятся ионы Meⁿ⁺ и О^2-.

Но в реакциях с наиболее активными металлами молекула О₂ может присоединять к себе только 2, или даже 1 электрон.

Присоединяя 2 электрона, молекула О₂ превращается в пероксид-ион О₂^2-, в котором атомы кислорода имеют отрицательную степень окисления -1 и связаны между собой одной двухэлектронной ковалентной связью.

O₂⁰ + 2ē → O^-1 — О^-1

Эти ионы, совместно с ионами металлов, входят в состав кристаллической решетки так называемых пероксидов.

Пероксиды образуются при взаимодействии с О₂ щелочных металлов (Na, K), бария:

2Na + O₂ = Na₂⁺¹O₂

Ba + О₂ = Ba⁺²О₂

Пероксиды металлов не относятся к классу оксидов, их можно рассматривать как соли очень слабой кислоты – пероксида водорода Н₂О₂.

Пероксид или перекись водорода образуется при действии на пероксиды металлов разбавленных кислот (соляной, серной), воды:

Na₂O₂ + 2HCl = 2NaCl + H₂O₂

BaO₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + H₂O₂

Na₂O₂ + H₂O 2NaOH + H₂O₂

(В последнем случае реакция является обратимой).

Присоединение 1 электрона к молекуле О₂ вызывает образование иона О₂^1-. Его производные называются надпероксидами. Они образуются при взаимодействии с О₂ наиболее активных щелочных металлов (K, Rb, Cs)

K + О₂ = KО₂

Надпероксиды являются сильными окислителями и разлагаются H₂O и кислотами с выделением О₂ и перекиси водорода:

2KО₂ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + H₂O₂ + О₂

2KО₂ + 2H₂O = 2KOH + H₂O₂ + О₂

О С Н О В А Н И Я

Гидроксидами металлов (или основаниями) называются сложные вещества, образованные ионами металлов Meⁿ⁺ и связанными с ними гидроксид-ионами OH^–.