Оксиды металлов побочных подгрупп

Обновлено: 19.09.2024

Все металлы образуют солеобразующие оксиды. Однако оксиды проявляют свойства основных оксидов, а другие проявляют кислотно-основные, то есть амфотерные свойства. От чего это зависит? Следует знать следующее – металл, проявляющий степень окисления +1, +2 образует оксиды основного характера, т.к. это типичные металлы, которые расположены в I и II группах, главных подгруппах.

ПРИМЕР: I группа, главная подгруппа представлены элементами Li, Na, K, Rb, Cs, Fe. К концу группы главной подгруппы у элементов возрастает атомный радиус. При отдаче электрона с внешнего уровня образуются катионы. Степень окисления у всех элементов к концу группы не изменяется, а вот характер оксидов – основной, будет усиливаться.

Li2O → Na2O →K2O →Rb2O →Cr2O →Fr2O

Усиливается основной характер

Возрастает радиус нового элемента

Если рассмотреть изменение свойств оксидов элементов по периоду на примере элементов III периода, то следует отметить, что в атомах этих элементов количество энергетических уровней одинаково, однако изменяется степень окисления. К концу периода она возрастает, что вызывает уменьшение радиуса иона. Вследствие чего характер оксида изменяется от основного через амфотерный к кислотному.

Na2 +1 O; Mg +2 O; Al2 +3 O3

Степень окисления возрастает

Радиус иона уменьшается, характер оксида изменяется

от основного к амфотерному

Оксиды металлов соответствуют гидроксиды. Если степень окисления металлов +1, +2, +3, +4, то они образуют оксиды: Ме2 +1 О, Ме +2 О, Ме2 +3 О3, Ме +4 О2 и гидроксиды: Ме +2 (ОН)2, Ме +3 (ОН)3, Ме +4 (ОН)4.

Характер гидроксида зависит также от степени окисления элемента и радиуса иона. Чем больше степень окисления, тем меньше радиус иона, характер гидроксида в большей степени кислотно-основной, то есть проявляет амфотерность.

ПРИМЕР: 3 период. Гидроксиды: Na +1 OH, Mg +2 (OH)2, Al +3 (OH)3

Ослабление свойств оснований, усиление кислотных свойств

Возрастает степень окисления; уменьшается радиус иона;

Щелочь, основание, амфотерное основание

В группах; главных подгруппах:

ПРИМЕР: I группа, главная подгруппа.

Li +1 OН; Na +1 OН; K +1 OН; Rb +1 OН; Cr +1 OН

Степень окисления не изменяется

Радиус иона возрастает,

усиливаются свойства гидроксидов как оснований

Переходные элементы, расположенные в малых периодах – это Ве (2 период), Al(3 период), образуют оксиды ВеО,Al2O3 и гидроксиды Ве(ОН)2и Al(OН)3 - проявляющие амфотерные кислотно-основные свойства. Что это означает?

ПРИМЕР: основные свойства: взаимодействие с кислотами, оксидами и гидроксидами.

ВеО + 2НСl = ВеСl2 + Н2О

Al2O3 + 6НСl = 2AlСl3 + 3Н2О

Ве(ОН)2 + Н2SO4 = BeSO4 + 2Н2О

2Al(OН)3 + 3Н2SO4 = Al2(SO4)3 + 6Н2О

Кислотные свойства: взаимодействие с щелочами и оксидов, и гидроксидов.

Al2O3+ 2KOН = 2KAlO2 + Н2О

Al(OН)3 + 2KOН = 2KAlO2 + Н2О

И если раствор щелочи, то образуется комплекс

Al2O3+ 2KOН + 3Н2О = 2K[Al(OН)4]

Al(OН)3 + KOН = K[Al(OН)4]

Итак, с увеличением степени окисления металла происходит уменьшение радиуса иона металла, свойства оксидов и гидроксидов металлов изменяются от основного к кислотно-основному, а далее проявляют кислотный характер.

У элементов побочных подгрупп изменение степени окисления можно рассмотреть на примере одного металла.

ПРИМЕР: металл Хром(Сr) может проявлять степень окисления +2, +3,+6.

Степень окисления +2. Сr +2 O -2 – основной оксид, гидроксид Cr(OH)2 – основание;

Степень окисления +3. Сr2 +3 O3 -2 – амфотерный оксид, гидроксид Cr(OH)3 – амфотерное основание;

Степень окисления +6. Сr +6 O3 -2 – кислотный оксид, гидроксид Н2СrO4, H2Cr2O7 – кислота.

Известно, что степень окисления максимальная определяется по номеру группы. Элемент Хром расположен в VI группе, побочной подгруппе. Элемент Сера также расположена в этой группе, только в главной подгруппе. В высшей степени окисления они образуют кислотные оксиды Сr2O3 и SO3, которым соответствуют кислоты Н2СrO4, Н2SO4.Знание такого сходства многих элементов позволило Д. И. Менделееву построить укороченную таблицу химических элементов, где в отличие от длиннопериодной кроме групп появились подгруппы – главная и побочная. Все элементы одной группы проявляют максимальную валентность, степень окисления соответственно равна номеру группы.

Вернёмся к примеру с Хромом.

СrO → Сr2O3 → Сr + O3 - оксиды

Cr(OH)2 → Cr(OH)3 → Н2СrO4 - гидроксиды

- Что происходит со степенью окисления?

Степень окисления возрастает.

- Как вы думаете, а радиус иона как изменяется?

Радиус иона Хрома с увеличением степень окисления уменьшается

- Как эти изменения сказываются на свойствах соединения?

Происходит изменение свойств оксидов и гидроксидов от основного, через амфотерный к кислотным.

1. Всем типичным металлам соответствуют оксиды основного характера, а их гидроксиды – основания.

2. Переходные металлы d-элементы образуют несколько оксидов и гидроксидов. В зависимости от изменения степени окисления и радиуса иона в данных соединениях свойства изменяются. При увеличении степени окисления радиус иона уменьшается, ослабевают основные свойства, нарастают кислотно-основные, а затем кислотные как у оксидов, так и у гидроксидов.

3. В одной группе ПСХЭ Д.И. Менделеева, но в разных подгруппах раположены элементы, у которых валентность максимальная степень окисления соответственно равна номеру группы.

v Составить формулу оксида и гидроксида хрома(III). Уравнениями реакций подтвердить их амфотерность.

1)Сr2O3 – оксид хрома(III).

Основной оксид взаимодействует с кислотой:

Сr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O.

Кислотный оксид взаимодействует со щелочью:

Сr2O3 + 2KOH = 2KCrO2 + H2O.

2) Cr(OH)3 – гидроксид хрома(III).

Основание, взаимодействует с кислотой:

Cr(OH)3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O. Осадок исчезает.

Проявляет кислотные свойства, так как взаимодействует с раствором щелочи: р-р

Cr(OH)3 + KOH = K[Cr(OН)4]. Осадок исчезает.

ИСТОРИЯ ОТЕЧЕСТВА

учебник «ИСТОРИЯ РОССИИ» (часть 3) § 52, п 7 § 53

Охарактеризуйте геополитическое положение России после распада СССР.

 Россия укрепила статус мировой державы, что выразилось в росте её международного авторитета.

 Россия утратила союзников в Восточной Европе, Азии, Африке, Латинской Америке.

 Россия по отношению к Западу практически вернулась к состоянию времён Ивана Грозного.

 Значительно ослабла обороноспособности государства.

Как называлась программа военного сотрудничества НАТО с европейскими государствами и бывшими советскими республиками

Закавказья и Центральной Азии, которые не являются членами организации.

 Партнёрство во имя мира

 Дружба ради справедливости

Какой российский дипломат за постоянное согласие с условиями западных коллег получил прозвище «Мистер "Да"»?

Укажите истинность либо ложность утверждений.

 «Большая восьмёрка» – это семь наиболее крупных индустриальных государств мира: США, Япония, Германия, Россия, Франция, Италия,

 24 декабря 1991 года Россия заняла место СССР в ООН и стала постоянным членом Совета Безопасности ООН.

 В 1998 году был образован политический союз ГУУАМ, в который вошли Грузия, Украина, Казахстан, Беларусь, Россия.

 В марте 1992 года Россия и остальные страны СНГ вступили в Североатлантический альянс.

Какое из нижеописанных утверждений нельзя отнести к достижениям Е. Примакова во время его нахождения на посту министра

 Развивалось сотрудничество с Вьетнамом в сфере нефтедобычи

 Россия была принята в Европейское экономическое сотрудничество

 Наладились контакты с Японией, Индией, Южной Кореей, странами Юго-Восточной Азии и Персидского залива

 Одним из крупнейших торговых партнёров России на Востоке стал Китай.

 Россия и Иран заключили соглашение о сотрудничестве в области мирного использования атомной энергии

Расположите министров иностранных дел Российской Федерации в хронологическом порядке, начиная с самого раннего.

 Андрей Владимирович Козырев

 Евгений Максимович Примаков

 Игорь Сергеевич Иванов

Какие приоритеты в области национальной безопасности России озвучил Б. Ельцин в своём послании к Федеральному Собранию в 1994

 Необходимость решения всех международных проблем дипломатическим путём на основе баланса интересов сторон

 Усиление контроля за международной торговлей оружием при соблюдении российских интересов в этой области

 Ликвидация очагов военных конфликтов у границ государства

 Укрепление режима нераспространения оружия массового уничтожения

 Отрицание наличия государственных интересов, признание господства общечеловеческих ценностей над классовыми, национальными,

идеологическими, религиозными и всеми остальными

Напишите фамилию министра иностранных дел РФ, при котором Россия была принята в АТЭС.

Используя учебник § 52 и дополнительные материалы составьте хронику важнейших событий во внешней политики России

А) Прочитайте фрагмент Концепции внешней политики Российской Федерации и напишите термин, обозначающий декларируемую в

концепции систему международных отношений.

«… Россия заинтересована в стабильной системе международных отношений, основанной на принципе равноправия, взаимного уважения

и взаимовыгодного сотрудничества. Эта система призвана обеспечить надёжную безопасность каждого члена мирового сообщества в

политической, военной, экономической, гуманитарной и иных областях. Главным центром регулирования международных отношений в

XXI веке должна оставаться Организация Объединённых Наций.»

факты, подтверждающие общность принципов и направлений внешней политики ДНР и РФ.

В) Используя § 52 учебника и дополнительные источники приведите 5-6 фактов свидетельствующих об укреплении позиций России на

внешнеполитической арене. Выделите основные достижения и проблемы внешней политики России на современном этапе.

Проработайте § 53 и дополнительные ресурсы

А. Расшифруйте аббревиатуру и дайте определение следующего понятия. ВВП

Б. Определите и запишите 4-5 первоочередных задач, которые стоят перед Россией в XXI в.

Проанализируйте фрагмент Послания Президента РФ В.В. Путина Федеральному Собранию 12 декабря 2012 г. (с. 103 учебника). Используя

дополнительные источники заполните таблицу

Обращение Путина к Федеральному собранию

2012 г 2018 г. 2020 г.

Сформулируйте главную мысль (идею) обращения. По каким показателям Россия достигла наибольших успехов? Перечислите их.

ПОЯСНЕНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЙ

1. Форма ответа - Текстовый файл (возможно скан страницы рабочей тетради)

2. задание можно выполнить частями (срок выполнения полного объема задания до 30.04)

3. задания отмеченные *** являются дополнительным заданием

(не является обязательным и оценивается дополнительно)

4. задание 4 и задание В из домашнего задания (Перейдите по ссылке и пройдите тест) - скриншот

страницы результата тестирования

Урок №43. Оксиды: классификация, номенклатура, свойства, получение, применение

Сегодня мы начинаем подробное знакомство с важнейшими классами неорганических соединений.

Неорганические вещества по составу делятся, как вы уже знаете, на простые (металлы и неметаллы), состоящие из одного вида атомов и сложные , состоящие из нескольких видов атомов .

Сложные неорганические вещества подразделяют на четыре класса: оксиды, кислоты, основания, соли.

По наличию в составе молекулы одновалентных гидроксильных групп ОН (I) выделяют неорганические вещества под названием "гидроксиды".

ОКСИДЫ

Оксиды - это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых кислород, с валентностью II . Лишь один химический элемент - фтор, соединяясь с кислородом, образует не оксид, а фторид кислорода OF ₂ .

Называются они просто - "оксид + название элемента" (см. таблицу). Если валентность химического элемента переменная, то указывается римской цифрой, заключённой в круглые скобки, после названия химического элемента.

Классификация оксидов

Все оксиды можно разделить на две группы: солеобразующие (основные, кислотные, амфотерные) и несолеобразующие или безразличные.

1). Основные оксиды – это оксиды, которым соответствуют основания. К основным оксидам относятся оксидыметаллов 1 и 2 групп, а также металлов побочных подгрупп с валентностью I и II (кроме ZnO - оксид цинка и BeO – оксид берилия):

2). Кислотные оксиды – это оксиды, которым соответствуют кислоты. К кислотным оксидам относятся оксиды неметаллов (кроме несолеобразующих – безразличных), а также оксиды металлов побочных подгрупп с валентностью от V до VII . Например, CrO ₃ -оксид хрома (VI), Mn ₂ O ₇ - оксид марганца (VII)):

3). Амфотерные оксиды – это оксиды, которым соответствуют основания и кислоты. К ним относятся оксиды металлов главных и побочных подгрупп с валентностью III, иногда IV , а также цинк и бериллий (Например, BeO, ZnO, Al ₂ O ₃ , Cr ₂ O ₃ ).

4). Несолеобразующие оксиды – это оксиды безразличные к кислотам и основаниям. К ним относятся оксиды неметаллов с валентностью I и II (Например, N ₂ O, NO, CO).

Вывод: характер свойств оксидов в первую очередь зависит от валентности элемента.

Например, оксиды хрома:

Классификация по растворимости в воде

Кислотные оксиды

Растворимы в воде.

Исключение – SiO ₂

Основные оксиды

В воде растворяются только оксиды щелочных и щелочноземельных металлов (это металлы I «А» и II «А» групп, исключение Be, Mg)

Амфотерные оксиды

С водой не взаимодействуют. В воде не растворимы

Выполните задания:

1. Выпишите отдельно химические формулы солеобразующих кислотных и основных оксидов.

2. Даны вещества: CaO, NaOH, CO ₂ , H ₂ SO ₃ , CaCl ₂ , FeCl ₃ , Zn(OH) ₂ , N ₂ O ₅ , Al ₂ O ₃ , Ca(OH) ₂ , N ₂ O, FeO, SO ₃ , Na ₂ SO ₄ , ZnO, CaCO ₃ , Mn ₂ O ₇ , CuO, KOH, CO, Fe(OH) ₃ . Выпишите оксиды и классифицируйте их.

Физические свойства оксидов

При комнатной температуре большинство оксидов - твердые вещества (СаО, Fe ₂ O ₃ и др.), некоторые - жидкости (Н ₂ О, Сl ₂ О ₇ и др.) и газы (NO, SO ₂ и др.).

Химические свойства оксидов

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ ОКСИДОВ

1. Основной оксид + Кислотный оксид = Соль (р. соединения)

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КИСЛОТНЫХ ОКСИДОВ

2. Кислотный оксид + Основание = Соль + Н ₂ О (р. обмена)

3. Основной оксид + Кислотный оксид = Соль (р. соединения)

4. Менее летучие вытесняют более летучие из их солей

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМФОТЕРНЫХ ОКСИДОВ

Взаимодействуют как с кислотами, так и со щелочами.

ZnO + 2 HCl = ZnCl ₂ + H ₂ O

ZnO + 2 NaOH + H ₂ O = Na ₂ [Zn(OH) ₄ ] ( в растворе)

ZnO + 2 NaOH = Na ₂ ZnO ₂ + H ₂ O (при сплавлении)

Применение оксидов

Некоторые оксиды не растворяются в воде, но многие вступают с водой в реакции соединения:

В результате часто получаются очень нужные и полезные соединения. Например, H ₂ SO ₄ – серная кислота, Са(ОН) ₂ – гашеная известь и т.д.

Если оксиды нерастворимы в воде, то люди умело используют и это их свойство. Например, оксид цинка ZnO – вещество белого цвета, поэтому используется для приготовления белой масляной краски (цинковые белила). Поскольку ZnO практически не растворим в воде, то цинковыми белилами можно красить любые поверхности, в том числе и те, которые подвергаются воздействию атмосферных осадков. Нерастворимость и неядовитость позволяют использовать этот оксид при изготовлении косметических кремов, пудры. Фармацевты делают из него вяжущий и подсушивающий порошок для наружного применения.

Такими же ценными свойствами обладает оксид титана (IV) – TiO ₂ . Он тоже имеет красивый белый цвет и применяется для изготовления титановых белил. TiO ₂ не растворяется не только в воде, но и в кислотах, поэтому покрытия из этого оксида особенно устойчивы. Этот оксид добавляют в пластмассу для придания ей белого цвета. Он входит в состав эмалей для металлической и керамической посуды.

Оксид хрома (III) – Cr ₂ O ₃ – очень прочные кристаллы темно-зеленого цвета, не растворимые в воде. Cr ₂ O ₃ используют как пигмент (краску) при изготовлении декоративного зеленого стекла и керамики. Известная многим паста ГОИ (сокращение от наименования “Государственный оптический институт”) применяется для шлифовки и полировки оптики, металлических изделий, в ювелирном деле.

Оксиды металлов побочных подгрупп

Классификация и химические свойства оксидов (в этом видеоуроке представлены химические свойства основных и кислотных оксидов)

Оксид — бинарное соединение химического элемента с кислородом в степени окисления −2, в котором сам кислород связан только с менее электроотрицательным элементом

Названия оксидов строится таким образом: сначала произносят слово «оксид», а затем называют образующий его элемент. Если элемент имеет переменную валентность, то она указывается римской цифрой в круглых скобках в конце названия:
Na I ₂O – оксид натрия; Са II О – оксид кальция;
S IV O₂ – оксид серы (IV); S VI O₃ – оксид серы (VI).

По химическим свойствам оксиды делятся на две группы:
1. Несолеобразующие (безразличные) – не образуют солей, например: NO, CO, H₂O;
2. Солеобразующие, которые, в свою очередь, подразделяются на:
– основные – это оксиды типичных металлов со степенью окисления +1,+2 (I и II групп главных подгрупп, кроме бериллия) и оксиды металлов в минимальной степени окисления, если металл обладает переменной степенью окисления (CrO, MnO);
– кислотные – это оксиды типичных неметаллов (CO₂, SO₃, N₂O₅) и металлов в максимальной степени окисления, равной номеру группы в ПСЭ Д.И.Менделеева (CrO₃, Mn₂O₇);
– амфотерные оксиды (обладающие как основными, так и кислотными свойствами, в зависимости от условий проведения реакции) – это оксиды металлов BeO, Al₂O₃, ZnO и металлов побочных подгрупп в промежуточной степени окисления (Cr₂O₃, MnO₂).

Основными называются оксиды, которые образуют соли при взаимодействии с кислотами или кислотными оксидами.

Например, оксиду кальция CaO отвечает гидроксид кальция Ca(OH)2, оксиду кадмия CdO – гидроксид кадмия Cd(OH)2.

Условие протекания реакции: должны образовываться растворимые основания!
Na₂O + H₂O → 2NaOH
CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Al₂O₃ + H₂O → реакция не протекает, так как должен образовываться Al(OH)₃, который нерастворим.
2. Взаимодействие с кислотами с образованием соли и воды:
CaO + H₂SO ₄ → CaSO₄ + H₂O.
3. Взаимодействие с кислотными оксидами с образованием соли:
СaO + SiO₂ → CaSiO₃

Кислотными называются оксиды, которые образуют соли при взаимодействии с основаниями или основными оксидами. Им соответствуют кислоты.

Например, оксиду серы (IV) соответствует сернистая кислота H₂SO₃ .

1. Взаимодействие с водой с образованием кислоты:
Условия протекания реакции: должна образовываться растворимая кислота.

Условия протекания реакции: с кислотным оксидом взаимодействует именно щелочь, то есть растворимое основание.

SO₃ + 2NaOH → Na₂SO₄ + H₂O
3. Взаимодействие с основными оксидами с образованием солей:
SO₃ + Na₂O → Na₂SO₄

Оксиды, гидратные соединения которых проявляют свойства как кислот, так и оснований, называются амфотерными.
Например: оксид алюминия Al2O3, оксид марганца (IV) MnO2.

1. C водой не взаимодействуют
2. Взаимодействие с кислотными оксидами с образованием солей при сплавлении (основные свойства):
ZnO + SiO₂ → ZnSiO₃
3. Взаимодействие с кислотами с образованием соли и воды (основные свойства):
ZnO + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂O
4. Взаимодействие с растворами и расплавами щелочей с образованием соли и воды (кислотные свойства):
Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]
Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

оксид марганца (VII )

Классификация оксидов

Все оксиды можно разделить на две группы:

1. солеобразующие (основные, кислотные, амфотерные)

2 несолеобразующие или безразличные.

Оксиды металлов Ме_хО_у

Оксиды неметаллов неМе_хО_у

неМе CO, NO, N ₂ O

1). Основные оксиды – это оксиды, которым соответствуют основания. К основным оксидам относятся оксиды металлов 1 и 2 групп, а также металлов побочных подгрупп с валентностью I и II (кроме ZnO - оксид цинка и BeO – оксид берилия):

2). Кислотные оксиды – это оксиды, которым соответствуют кислоты. К кислотным оксидам относятся оксиды неметаллов (кроме несолеобразующих – безразличных), а также оксиды металлов побочных подгрупп с валентностью от V до VII (Например, CrO₃-оксид хрома (VI), Mn ₂O₇ - оксид марганца (VII)):

3). Амфотерные оксиды – это оксиды, которым соответствуют основания и кислоты. К ним относятся оксиды металлов главных и побочных подгрупп с валентностью III , иногда IV , а также цинк и бериллий (Например, BeO , ZnO , Al ₂ O ₃ , Cr ₂ O ₃ ).

4). Несолеобразующие оксиды – это оксиды безразличные к кислотам и основаниям. К ним относятся оксиды неметаллов с валентностью I и II (Например, N ₂ O , NO , CO ).

Вывод: характер свойств оксидов в первую очередь зависит от валентности элемента.

Например, оксиды хрома:

CrO ( II - основный);

Cr ₂O₃ ( III - амфотерный);

(по растворимости в воде)

Кислотные оксиды

Основные оксиды

Амфотерные оксиды

Исключение – SiO ₂

(не растворим в воде)

В воде растворяются только оксиды щелочных и щелочноземельных металлов

I «А» и II «А» групп,

исключение Be , Mg )

С водой не взаимодействуют.

В воде не растворимы

Выполните задания:

1. Выпишите отдельно химические формулы солеобразующих кислотных и основных оксидов.

Выпишите оксиды и классифицируйте их.

Получение оксидов

1. Горение веществ (Окисление кислородом)

а) простых веществ

б) сложных веществ

2.Разложение сложных веществ

в) кислородсодержащих кислот

Физические свойства оксидов

При комнатной температуре большинство оксидов - твердые вещества (СаО, Fe₂O₃ и др.), некоторые - жидкости (Н₂О, Сl₂О₇ и др.) и газы (NO, SO₂ и др.).

Химические свойства оксидов

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ ОКСИДОВ

1. Основной оксид + Кислотный оксид = Соль (р. соединения)

Важнейшие основные оксиды и соответствующие им основания.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КИСЛОТНЫХ ОКСИДОВ

2. Кислотный оксид + Основание = Соль + Н₂О (р. обмена)

3. Основной оксид + Кислотный оксид = Соль (р. соединения)

4. Менее летучие вытесняют более летучие из их солей

_{Важнейшие кислотные оксиды и соответствующие им кислоты.}

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АМФОТЕРНЫХ ОКСИДОВ

Взаимодействуют как с кислотами, так и со щелочами.

ZnO + 2 NaOH + H ₂ O = Na ₂ [ Zn ( OH )₄ ] ( в растворе)

Применение оксидов

Некоторые оксиды не растворяются в воде, но многие вступают с водой в реакции соединения:

CaO + H ₂ O = Ca ( OH )₂

В результате часто получаются очень нужные и полезные соединения. Например, H₂SO₄ – серная кислота, Са(ОН)₂ – гашеная известь и т.д.

Такими же ценными свойствами обладает оксид титана (IV) – TiO₂. Он тоже имеет красивый белый цвет и применяется для изготовления титановых белил. TiO₂ не растворяется не только в воде, но и в кислотах, поэтому покрытия из этого оксида особенно устойчивы. Этот оксид добавляют в пластмассу для придания ей белого цвета. Он входит в состав эмалей для металлической и керамической посуды.

Оксид хрома (III) – Cr₂O₃ – очень прочные кристаллы темно-зеленого цвета, не растворимые в воде. Cr₂O₃ используют как пигмент (краску) при изготовлении декоративного зеленого стекла и керамики. Известная многим паста ГОИ (сокращение от наименования “Государственный оптический институт”) применяется для шлифовки и полировки оптики, металлических изделий, в ювелирном деле.

Благодаря нерастворимости и прочности оксида хрома (III) его используют и в полиграфических красках (например, для окраски денежных купюр). Вообще, оксиды многих металлов применяются в качестве пигментов для самых разнообразных красок, хотя это – далеко не единственное их применение.

Задания для закрепления

Выберите из перечня: основные оксиды, кислотные оксиды, безразличные оксиды, амфотерные оксиды и дайте им названия .

3. Закончите УХР, укажите тип реакции, назовите продукты реакции

Оксиды и гидроксиды металлов

Оксиды, образованные типичными металлами, относят к солеобраяующим, основным по характеру свойств. Как вы знаете, им соответствуют гидроксиды. являющиеся основаниями, которые в случае щелочиых и щелочноземельных металлов растворимы в воде, являются сильными электролитами и называются щелочами.

Оксиды и гидроксиды некоторых металлов амфотерны, то есть могут проявлять и основные, и кислотные свойства в зависимости от веществ, с которыми они взаимодействуют.

Например:

Многие металлы побочных подгрупп, имеющие в соединениях переменную степень окисления, могут образовывать несколько оксидов и гидроксидов, характер которых зависит от степени окисления металла.

Например, хром в соединениях проявляет три степени окисления: +2, +3, +6, поэтому он образует три ряда оксидов и гидроксидов, причем с увеличением степени окисления усиливается кислотный характер и ослабляется основный.

Способы получения металлов

Значительная химическая активность металлов (взаимодействие с кислородом воздуха, другими неметаллами, водой, растворами солей, кислотами) приводит к тому, что в земной коре они встречаются главным образом в виде соединений: оксидов, сульфидов, сульфатов, хлоридов, карбонатов и т. д.

В свободном виде встречаются металлы, расположенные в ряду напряжений правее водорода, хотя гораздо чаще медь и ртуть в природе можно встретить в виде соединений.

Минералы и горные породы, содержащие металлы и их соединения, из которых выделение чистых металлов технически возможно и экономически целесообразно, называют рудами.

Получение металлов из руд — задача металлургии.
Металлургия — это и наука о промышленных способах получения металлов из руд. и отрасль промышленности.
Любой металлургический процесс — это процесс восстановления ионов металла с помощью различных восстановителей.

Чтобы реализовать этот процесс, надо учесть активность металла, подобрать восстановитель, рассмотреть технологическую целесообразность, экономические и экологические факторы. В соответствии с этим существуют следующие способы получения металлов: пирометаллургический. гидрометаллургический, электрометаллургический.

Пирометаллургия - восстановление металлов из руд ори высоких температурах с помощью углерода, оксида углерода(П). водорода, металлов •- алюминия, магния.

Например, олово восстанавливают из касситерита, а медь — из куприта прокаливанием с углем (коксом). Сульфидные руды предварительно подвергают обжигу при доступе воздуха, а затем полученный оксид восстанавливают углем. Из карбонатных руд металлы выделяют также путем накачивания а углем, так как карбонаты при нагревании разлагаются, превращаясь в оксиды, а последние восстанавливаются углем.

Гидрометаллургия — это восстановление металлов им их солей в растворе. Процесс проходит в 2 этапа:

1) природное соединение растворяют в подходящем реагенте для получении раствори соли этого металле;
2) из полученного рахтворя данный металл вытесняют более активным или восстанавливают электролизом. Например, чтобы получить медь на руды, содержащей оксид меди СиО ее обрабатывают разбавленной серной кислотой.

Затем медь извлекают из растворе соли либо :электролизом, либо вытесняют из сульфата железом. Таким способом получают серебро, цинк, молибден, золото, уран.

Электрометаллургия — восстановление металлов в про цессе электролиза растворов или расплавов их соединений.

Электролиз

Если в раствор или расплав электролита опустить электроды и пропустить постоянный электрический ток, то ионы будут двигаться направленно: катионы — к катоду (отрицательно заряженному электроду), анионы - к аноду (положительно заряженному электроду).

Па катоде катионы принимают электроны и восстанавливаются на аноде анионы отдают электроны и окисляются. Этот процесс называют электролизом.
Электролиз это окислительно- восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении электрического тока через расплав или раствор электролита.

Простейший пример таких процессов электролиз расплавленных солей. Рассмотрим процесс электролиза расплава хлорида натрия. В расплаве идет процесс термической диссоциации. Под дейстиием алектрического тока катионы движутся к катоду и принимают от него электроны.
На катоде образуется металлический натрий, на аноде — газообразный хлор.

Главное, что вы должны помнить: в процессе электролиза за счет электрической энергии осуществляется химическая реакция, которая самопроизвольно идти не может.

Сложнее дело обстоит в случае электролиза растворов электролитов.

В растворе соли, кроме ионов металла и кислотного остатка, присутствуют молекулы воды. Поэтому при рассмотрении процессов на электродах необходимо учитывать их участие в электролизе.

Для определения продуктов электролиза водных растворов электролитов существуют следующие правила.

1. Процесс на катоде зависит не от материала катода, на которого он сделан, а от положения металла (катиона электролита) в электрохимическом ряду напряжений, при этом если:

1.1. Катион электролита расположен в ряду напряжений а начале ряда (по Аl включительно), то на катоде идет процесс восстановления воды (выделяется водород). Катионы металла не восстанавливаются, они остаются в растворе.
1.2. Катион электролита находится в ряду напряжений между алюминием и водородом, то на катоде восстанавливаются одновременно и ноны металла, и молекулы воды.
1.3. Катион электролита находится в ряду напряжений после водорода, то на катоде восстанавливаются катионы металла.
1.4. В растворе содержится катионы разных металлов, то скачала восстанавливается катион металла, стоящего в ряду напряжений

Эти правила отражены на схеме 10.

2. Процесс на аноде зависит от материала анода и от природы аннона (схема 11).

2.1. Коли анод растворяется (железо, цинк. медь, серебро и все металлы, которые окисляются в процессе электролиза), то окисляется металл анода, несмотря на природу аниона. 2.2. Если анод не растворяется (его называют инертным — графит, золото, платина), то:
а) при электролизе растворов солей бескислородных кислот (про ме фторидов) на аноде идет процесс окисления аниона;
б) при электролизе растворов солей кислородсодержащих кислот и фторидов на аноде идет процесс окисления воды. Анионы не окисляются, они остаются в растворе;

Электролиз расплавов н растворов веществ широко используют в промышленности:

1. Для получения металлов (алюминии, магний, натрий, кадмий получают только электролизом).
2. Для получения водорода, галогенов, щелочей.
3. Для очистки металлов — рафинирования (очистку меди, никеля, свинца проводят электрохимическим методом).
4. Для защиты металлов от коррозии — нанесения защитных покрытий в виде тонкого слоя другого металла, устойчивого к коррозии (хроме, никеля, меди, серебра, золота) — гальваностегия.
5. Получение металлических копий, пластинок — гальванопластика.

Металлы в природе

Если вы внимательно изучали химию в предыдущих классах, то вам известно, что таблица Менделеева насчитывает более девяноста видов металлов и приблизительно шестьдесят из них можно встретить в природной среде.

Встречающиеся в природе металлы можно условно разделить на такие группы:

• металлы, которые можно встретить в природе в свободном виде;
• металлы, встречающиеся в виде соединений;
• металлы, которые можно встретить в смешанном виде, то есть, они могут быть, как в свободном виде, так и в виде соединений.

В отличие от других химических элементов, металлы довольно часто встречаются в природе в виде простых веществ. Они, как правило, имеют самородное состояние. К таким металлам, которые представлены в виде простых веществ, можно отнести золото, серебро, медь, платину, ртуть и другие.

Но не все металлы, встречающиеся в природной среде, представлены в самородном состоянии. Некоторые металлы можно встретить в виде соединений и их называют минералами.

Кроме того, такие химические элементы, как серебро ртуть и медь, можно встретить, как в самородном состоянии, так и в состоянии имеющих вид соединений.

Все те минералы, из которых в дальнейшем можно получить металлы, называются рудами. В природе существуют руда, в состав которой входит железо. Такое соединение получило название железной руды. А если же в составе находится медь, но соответственно, такое соединение называется медной рудой.

Конечно же, наиболее распространенными в природе являются металлы, которые активно взаимодействуют с кислородом и серой. Их принято называть оксидами и сульфидами металлов.

Таким распространенным элементом, который образует металл, является алюминий. Алюминий содержится в глине, а также входит в состав таких драгоценных камней, как сапфир и рубин.

Вторым по популярности и распространению, является такой металл, как железо. Он, как правило, встречается в природе в виде соединений, а в самородном виде его можно встретить только в составе метеоритных камней.

Следующими по распространению в природной среде, вернее в земной коре, являются такие металлы, как магний, кальций, натрий, калий.

Читайте также: