Оксиды — класс химических соединений, представленных атомом кислорода со степенью окисления -2, соединенного с другим менее электроотрицательным атомом. Оксиды, которым соответствует кислота, называются кислотными. Второе их название — ангидриды или кислотные остатки. В состав этих бинарных соединений входит кислород и неметалл с высокой степенью окисления или металл с промежуточным зарядом. Соответствующая кислота определяет химические свойства кислотных оксидов.
Физические свойства
Все ангидриды, кроме соединения кремния, растворимы в воде. Цвета веществ бывают разными. Агрегатное состояние может быть:
- твердым (SiO2, P2O5);
- газообразным (СО2);
- жидким (SO3).
Газообразные ангидриды в твердом состоянии имеют молекулярную кристаллическую решетку. Поэтому они неустойчивы, обладают летучестью и способны возгоняться. Например, сухой лед — твердый углекислый газ.
Взаимодействие с водой
Все кислотные остатки при взаимодействии с водой создают соответствующую кислоту. При этом для ангидридов сильных кислот реакция будет необратимой. А неустойчивые оксиды реагируют с водой обратимо, и равновесие реакции смещено в сторону реагентов.
SO3 + H2O → H2SО4
CO2 + H2O = H2CO3
Исключением является оксид кремния, так как кремниевая кислота нерастворима в воде.
Образование солей
Кислотные остатки могут образовывать соли, и их называют солеобразующими. Для этого они должны прореагировать с основными оксидами или гидроксидами. При взаимодействии основного и кислотного оксидов проходит реакция соединения и образуется соль. Для того чтобы реакция прошла, хотя бы один из реагентов должен быть сильным.
CuO + SO2 = CuSO3
Если сильные ангидриды взаимодействуют с любыми основными оксидами, то остатки от летучих кислот могут соединяться только с оксидами щелочных и щелочноземельных металлов.
CaO + СО2 = СаСО3
Если оба реагента являются остатками слабых соединений, то реакция не пройдет. Например, окись меди и углекислый газ не взаимодействуют.
Реакция обмена между неметаллическими оксидами и основаниями проходит с образованием соли и воды. Летучие ангидриды взаимодействуют только со щелочами, а нерастворимые основания могут реагировать только с остатками сильных кислот.
N2O5 + 2NaOH = 2NaNO3 + H2O
SO3 + Cu (OH)2 = CuSO4 + H2O
Нерастворимое основание не сможет прореагировать с остатком неустойчивой кислоты. Между собой ангидриды не взаимодействуют.
Взаимодействие с солями
Кислотные оксиды способны вступать в реакции замещения. При этом более сильный ангидрид вытеснит более слабый из его соли.
СаСО3 + SO2 = СаSO3 + СО2
Вытесняется тот остаток, который соответствует более слабой кислоте. Ослабление силы кислот происходит в ряду от серной к кремниевой.
Окислительно-восстановительные свойства
Чаще всего кислотные ангидриды проявляют окислительные свойства, принимая электроны. Это присуще тем соединениям, где атом неметалла находится в высшей степени окисления. Однако вещества с промежуточными зарядами также способны выступить в роли окислителей.
N2O + Mg = N2 + MgO
Но чаще всего атомы с промежуточной степенью окисления проявляют восстановительные свойства. Они отдают электроны и увеличивают свой заряд до максимального значения. Или до ближайшего устойчивого состояния.
2SO2 + O2 = 2SO3
В таблице Менделеева для элементов, стоящих в одном периоде, кислотные свойства увеличиваются с ростом номера группы. А для атомов одной группы с ростом номера периода будет происходить уменьшение способности отдавать электроны.
Устойчивость молекул
Химические свойства ангидридов зависят от силы связи между атомами. Два неметалла соединяются между собой ковалентной связью. Так как один атом всегда кислород со степенью окисления -2, то свойства ангидрида будут зависеть от второго атома. Характеристики, влияющие на прочность ковалентной связи:
- номер группы;
- радиус атома;
- дипольный момент.
Прочность связывания двух неметаллов будет усиливаться с ростом номера группы. То есть серосодержащие ангидриды сильнее фосфоросодержащих. Такой же принцип действует в ряду возрастания силы кислот.
В одной группе с увеличением номера периода будет возрастать атомный радиус. Это значит, что чем период больше, тем сильнее будет ослабление связи в молекуле. Поэтому остаток фосфорной кислоты слабее остатка азотной.
Дипольный момент характеризует полярность связи. Он рассчитывается как произведение длины между ядрами элементов и величины их заряда. То есть для оксидов одного элемента с увеличением степени окисления будет наблюдаться усиление полярности связи. Пентаоксид диазота (n2o5) сильнее триоксида диазота (n2o3).
На силу ангидридов влияют все три фактора. В ряду Cl2О7, SО3, N2О5, Mn2O7, SO2, PO3, N2O3, CO2, SiO2 устойчивость оксидов будет ослабевать.
Таким образом, кислотные оксиды — это химические соединения, которым соответствует кислота. Они способны создавать соли при взаимодействии с основными оксидами и основаниями.ъ
При растворении в воде образуют кислоту. Устойчивость ангидрида можно определить по силе соответствующей кислоты.
.
