Propiedades químicas de los óxidos básicos.

Puede leer en detalle sobre los óxidos, su clasificación y métodos de preparación. .

1. Interacción con el agua. Sólo los óxidos básicos, que corresponden a hidróxidos solubles (álcalis), pueden reaccionar con el agua. Los álcalis forman metales alcalinos (litio, sodio, potasio, rubidio y cesio) y metales alcalinotérreos (calcio, estroncio, bario). Los óxidos de otros metales no reaccionan químicamente con el agua. El óxido de magnesio reacciona con el agua cuando se hierve.

CaO + H2O → Ca(OH)2

CuO + H2O ≠

2. Interacción con óxidos ácidos y ácidos. Cuando los óxidos básicos interactúan con los ácidos, se forman una sal de este ácido y agua. Cuando un óxido básico interactúa con uno ácido, se forma una sal:

óxido básico + ácido = sal + agua

óxido básico + óxido ácido = sal

Cuando los óxidos básicos interactúan con los ácidos y sus óxidos, se aplica la siguiente regla:

Al menos uno de los reactivos debe corresponder a un hidróxido fuerte (álcali o ácido fuerte).

En otras palabras, los óxidos básicos, que corresponden a los álcalis, reaccionan con todos los óxidos ácidos y sus ácidos. Los óxidos básicos, que corresponden a hidróxidos insolubles, reaccionan únicamente con ácidos fuertes y sus óxidos (N 2 O 5, NO 2, SO 3, etc.).

3. Interacción con óxidos e hidróxidos anfóteros.

Cuando los óxidos básicos interactúan con los anfóteros, se forman sales:

óxido básico + óxido anfótero = sal

Interactúan con óxidos anfóteros durante la fusión. sólo óxidos básicos, que corresponden a álcalis . Esto crea sal. El metal de la sal proviene del óxido más básico, el residuo ácido del más ácido. En este caso, el óxido anfótero forma un residuo ácido.

K 2 O + Al 2 O 3 → 2KAlO 2

CuO + Al2O3 ≠ (la reacción no continúa porque Cu(OH) 2 es un hidróxido insoluble)

(para determinar el residuo ácido, agregamos una molécula de agua a la fórmula de un óxido anfótero o ácido: Al 2 O 3 + H 2 O = H 2 Al 2 O 4 y dividimos los índices resultantes por la mitad si el estado de oxidación del El elemento es impar: HAlO 2. El resultado es un ion aluminato AlO 2 - La carga del ion se puede determinar fácilmente por el número de átomos de hidrógeno unidos - si hay 1 átomo de hidrógeno, entonces la carga del anión será -1 , si hay 2 hidrógenos, entonces -2, etc.).

Los hidróxidos anfóteros se descomponen cuando se calientan, por lo que en realidad no pueden reaccionar con los óxidos básicos.

4. Interacción de óxidos básicos con agentes reductores.

Por tanto, los iones de algunos metales son agentes oxidantes (cuanto más a la derecha en la serie de voltaje, más fuertes). Al interactuar con agentes reductores, los metales pasan al estado de oxidación 0.

4.1. Reducción con carbón o monóxido de carbono..

El carbono (carbón) reduce de óxidos solo los metales ubicados en la serie de actividad después del aluminio. La reacción ocurre sólo cuando se calienta.

FeO + C → Fe + CO

El monóxido de carbono también se reduce a partir de óxidos únicamente de los metales ubicados después del aluminio en la serie electroquímica:

Fe 2 O 3 + CO → Al 2 O 3 + CO 2

CuO + CO → Cu + CO 2

4.2. Reducción con hidrógeno .

El hidrógeno reduce de los óxidos solo los metales ubicados en la serie de actividad a la derecha del aluminio. La reacción con el hidrógeno se produce sólo en condiciones duras: bajo presión y calentamiento.

CuO + H2 → Cu + H2O

4.3. Reducción con metales más activos. (en fusión o solución, según el metal)

En este caso, los metales más activos desplazan a los menos activos. Es decir, el metal agregado al óxido debe ubicarse a la izquierda en la serie de actividad que el metal del óxido. Las reacciones suelen ocurrir cuando se calienta.

Por ejemplo , El óxido de zinc reacciona con el aluminio:

3ZnO + 2Al → Al2O3 + 3Zn

pero no interactúa con el cobre:

ZnO + Cu ≠

Reducir metales a partir de óxidos utilizando otros metales es un proceso muy común. El aluminio y el magnesio se utilizan a menudo para restaurar metales. Pero los metales alcalinos no son muy adecuados para esto: son demasiado activos químicamente, lo que crea dificultades al trabajar con ellos.

Por ejemplo, el cesio explota en el aire.

Aluminotermia– es la reducción de metales a partir de óxidos con aluminio.

Por ejemplo : el aluminio reduce el óxido de cobre (II) del óxido:

3CuO + 2Al → Al2O3 + 3Cu

magnietermia– es la reducción de metales a partir de óxidos con magnesio.

CuO + H2 → Cu + H2O

4.4. Reducción con amoníaco.

Con amoníaco sólo se pueden reducir los óxidos de metales inactivos. La reacción sólo ocurre a altas temperaturas.

Por ejemplo , El amoníaco reduce el óxido de cobre (II):

3CuO + 2NH 3 → 3Cu + 3H 2 O + N 2

5. Interacción de óxidos básicos con agentes oxidantes..

Bajo la influencia de agentes oxidantes, algunos óxidos básicos (en los que los metales pueden aumentar el estado de oxidación, por ejemplo Fe 2+, Cr 2+, Mn 2+, etc.) pueden actuar como agentes reductores.

Por ejemplo ,El óxido de hierro (II) se puede oxidar con oxígeno a óxido de hierro (III):

4FeO + O 2 → 2Fe 2 O 3

Los óxidos son sustancias complejas que constan de dos elementos, uno de los cuales es el oxígeno. Los óxidos pueden ser formadores de sales y no formadores de sales: un tipo de óxidos formadores de sales son los óxidos básicos. ¿En qué se diferencian de otras especies y cuáles son sus propiedades químicas?

Los óxidos formadores de sales se dividen en óxidos básicos, ácidos y anfóteros. Si los óxidos básicos corresponden a bases, entonces los óxidos ácidos corresponden a ácidos y los óxidos anfóteros corresponden a formaciones anfóteras. Los óxidos anfóteros son aquellos compuestos que, dependiendo de las condiciones, pueden exhibir propiedades básicas o ácidas.

Arroz. 1. Clasificación de óxidos.

Las propiedades físicas de los óxidos son muy diversas. Pueden ser gases (CO 2), sólidos (Fe 2 O 3) o sustancias líquidas (H 2 O).

Sin embargo, la mayoría de los óxidos básicos son sólidos de varios colores.

Los óxidos en los que los elementos exhiben su mayor actividad se denominan óxidos superiores. El orden de aumento de las propiedades ácidas de los óxidos superiores de los elementos correspondientes en períodos de izquierda a derecha se explica por un aumento gradual de la carga positiva de los iones de estos elementos.

Propiedades químicas de los óxidos básicos.

Los óxidos básicos son los óxidos a los que corresponden las bases. Por ejemplo, los óxidos básicos K 2 O, CaO corresponden a las bases KOH, Ca(OH) 2.

Arroz. 2. Óxidos básicos y sus correspondientes bases.

Los óxidos básicos están formados por metales típicos, así como por metales de valencia variable en el estado de oxidación más bajo (por ejemplo, CaO, FeO), reaccionan con ácidos y óxidos ácidos, formando sales:

CaO (óxido básico) + CO 2 (óxido ácido) = CaCO 3 (sal)

FeO (óxido básico)+H 2 SO 4 (ácido)=FeSO 4 (sal)+2H 2 O (agua)

Los óxidos básicos también reaccionan con los óxidos anfóteros, dando como resultado la formación de una sal, por ejemplo:

Sólo los óxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos reaccionan con el agua:

BaO (óxido básico)+H 2 O (agua) = Ba(OH) 2 (base de metal alcalinotérreo)

Muchos óxidos básicos tienden a reducirse a sustancias formadas por átomos de un elemento químico:

3CuO+2NH3 =3Cu+3H2O+N2

Cuando se calienta, solo se descomponen los óxidos de mercurio y los metales nobles:

Arroz. 3. Óxido de mercurio.

Lista de óxidos principales:

Se trata de sustancias complejas que constan de dos elementos químicos, uno de los cuales es oxígeno con un estado de oxidación de (-2). Fórmula general de óxidos: mimetroACERCA DEnorte, Dónde metro- número de átomos del elemento mi, A norte- número de átomos de oxígeno. Los óxidos pueden ser sólidos (arena SiO 2, variedades de cuarzo), líquidos (óxido de hidrógeno H 2 O), gaseosos (óxidos de carbono: dióxido de carbono CO 2 y dióxido de carbono).

La nomenclatura de compuestos químicos se desarrolló a medida que se acumuló material fáctico. Al principio, si bien el número de compuestos conocidos era pequeño, fueron ampliamente utilizados nombres triviales, no reflejar la composición, estructura y propiedades de la sustancia, - plomo rojo Pb3O4, litargirio FO, magnesia MgO, escala de hierro Fe3O4, gas de la risa norte2o, arsénico blanco Como 2 O 3 La nomenclatura trivial fue reemplazada por semi-sistemático nomenclatura: el nombre incluía una indicación del número de átomos de oxígeno en el compuesto: nitroso- para los inferiores, óxido- para estados de oxidación superiores; anhídrido- para óxidos ácidos.

En la actualidad, la transición a la nomenclatura moderna está casi completa. De acuerdo a internacional nomenclatura, en el título óxido, se debe indicar la valencia del elemento; por ejemplo, SO 2 - óxido de azufre (IV), SO 3 - óxido de azufre (VI), CrO - óxido de cromo (II), Cr 2 O 3 - óxido de cromo (III), CrO 3 - óxido de cromo (VI).

Según sus propiedades químicas, los óxidos se dividen en formadores de sal y no formadores de sal.

No formador de sal Son óxidos que no reaccionan con álcalis o ácidos y no forman sales. Son pocos y contienen no metales.

formador de sal Son óxidos que reaccionan con ácidos o bases para formar sal y agua.

Entre formador de sal los óxidos distinguen entre óxidos básico, ácido, anfótero.

Óxidos básicos- Son óxidos que corresponden a bases. Por ejemplo: CuO corresponde a la base Cu(OH) 2, Na 2 O - la base NaOH, Cu 2 O - CuOH, etc.

Reacciones típicas de óxidos básicos.

1. Óxido básico + ácido = sal + agua (reacción de intercambio):

2. Óxido básico + óxido ácido = sal (reacción compuesta):

3. Óxido básico + agua = álcali (reacción compuesta):

Los óxidos ácidos son aquellos óxidos que corresponden a ácidos. Se trata de óxidos no metálicos: N 2 O 5 corresponde a HNO 3, SO 3 - H 2 SO 4, CO 2 - H 2 CO 3, P 2 O 5 - H 4 PO 4, así como óxidos metálicos con altos estados de oxidación. : Cr 2 + 6 O 3 corresponde a H 2 CrO 4, Mn 2 +7 O 7 - HMnO 4.

Reacciones típicas de óxido ácido.

1. Óxido de ácido + base = sal + agua (reacción de intercambio):

2. Óxido ácido + sal de óxido básico (reacción compuesta):

3. Óxido ácido + agua = ácido (reacción compuesta):

Tal reacción es posible. sólo si el óxido de ácido es soluble en agua.

anfótero Se denominan óxidos y, según las condiciones, presentan propiedades básicas o ácidas. Estos son ZnO, Al 2 O 3, Cr 2 O 3, V 2 O 5.

Los óxidos anfóteros no se combinan directamente con el agua.

Reacciones típicas de óxidos anfóteros.

1. Óxido anfótero + ácido = sal + agua (reacción de intercambio):

2. Óxido anfótero + base = sal + agua o compuesto complejo:

Óxidos básicos. A principal incluir óxidos de metales típicos, Corresponden a hidróxidos que tienen propiedades de bases.

Preparación de óxidos básicos.

Oxidación de metales cuando se calientan en una atmósfera de oxígeno.

2Mg + O2 = 2MgO

2Cu + O 2 = 2CuO

El método no es aplicable para la producción de óxidos de metales alcalinos. Al reaccionar con el oxígeno, los metales alcalinos suelen producir peróxidos, por lo que los óxidos Na 2 O, K 2 O son difíciles de obtener.

Tostación de sulfuros

2CuS + 3O 2 = 2CuO + 2SO 2

4FeS 2 + 110 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

El método no es aplicable para sulfuros de metales activos que se oxidan a sulfatos.

Descomposición de hidróxido

Cu(OH)2 = CuO + H2O

EsteEste método no puede producir óxidos de metales alcalinos.

Descomposición de sales de ácidos que contienen oxígeno.

BaCO 3 = BaO + CO 2

2Pb(NO 3) 2 = 2PbO + 4N0 2 + O 2

4FeSO 4 = 2Fe 2 O 3 + 4SO 2 + O 2

La descomposición de los nitratos y carbonatos, incluidas las sales básicas, se realiza fácilmente.

2CO 3 = 2ZnO + CO 2 + H 2 O

Preparación de óxidos ácidos.

Los óxidos ácidos están representados por óxidos de no metales o metales de transición en altos estados de oxidación. Se pueden obtener por métodos similares a los de los óxidos básicos, por ejemplo:

1. 4P + 5O 2 = 2P 2 O 5
2. 2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2
3. K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 = 2CrO 3 ↓ + K 2 SO 4 + H 2 O
4. Na 2 SiO 3 + 2HCl = 2NaCl + SiO 2 ↓ + H 2 O

Al estudiar las propiedades químicas del agua, aprendiste que muchos óxidos (óxidos) de no metales, al reaccionar con el agua, forman ácidos, por ejemplo:

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 + Q

Algunos óxidos metálicos, al interactuar con el agua, forman bases (álcalis), por ejemplo:

CaO + H2O = Ca(OH)2 + Q

Sin embargo, la propiedad de los óxidos de reaccionar con el agua no es común a todas las sustancias de esta clase. Muchos óxidos, como el dióxido de silicio SiO 2, el monóxido de carbono CO, el óxido de nitrógeno NO, el óxido de cobre CuO, el óxido de hierro Fe 2 O 3, etc., no interactúan con el agua.

Interacción de óxidos con ácidos.

Sabes que algunos óxidos metálicos reaccionan con ácidos para formar sal y agua, por ejemplo:

CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O

Interacción de óxidos con bases.

Algunos óxidos (dióxido de carbono CO 2, dióxido de azufre SO 2, anhídrido fosfórico P 2 O 5, etc.) no reaccionan con los ácidos para formar sal y agua. Averigüemos: ¿interactúan con las bases?

Llene un matraz seco con dióxido de carbono y vierta en él soda cáustica NaOH. Cerramos el matraz con un tapón de goma en el que se inserta un tubo de vidrio y se coloca un tubo de goma con una abrazadera en su extremo libre. Cuando tocamos el matraz con la mano, sentimos que el vaso se calienta. Aparecieron gotas de agua en las paredes interiores del matraz. Todos estos son signos de una reacción química. Si el dióxido de carbono reaccionó con la sosa cáustica, entonces podemos suponer que se creó un vacío en el matraz. Para comprobar esto, después de que el matraz se haya enfriado a temperatura ambiente, baje el extremo del tubo de goma del dispositivo al cristalizador con agua y abra la abrazadera. El agua rápidamente entrará en el matraz. Se confirmó nuestra suposición sobre el vacío en el matraz: el dióxido de carbono interactúa con la soda cáustica. Uno de los productos de la reacción es el agua. ¿Cuál es la composición del sólido resultante?

NaOH + CO2 = H2O + ? +Q

Se sabe que el dióxido de carbono corresponde al óxido (óxido) hidratado: el ácido carbónico H 2 CO 3. La sustancia sólida formada en el matraz es una sal de ácido carbónico: carbonato de sodio Na 2 CO 3.

Para formar una molécula de carbonato de sodio se requieren dos moléculas de hidróxido de sodio:

2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O + Q

Cuando el dióxido de carbono reaccionó con la sosa cáustica, se obtuvo la sal carbonato de sodio Na 2 CO 3 y agua.

Además del dióxido de carbono, existen muchos más óxidos (SO 2, SO 3, SiO 2, P 2 O 5, etc.) que reaccionan con los álcalis para formar sal y agua.

Hay tres clases de compuestos químicos inorgánicos en la naturaleza: sales, hidróxidos y óxidos. Los primeros son compuestos de un átomo de metal con un residuo ácido, por ejemplo, CI-. Estos últimos se dividen en ácidos y bases. Las moléculas del primero de ellos están formadas por cationes H+ y un residuo ácido, por ejemplo, SO 4 -. Las bases contienen un catión metálico, por ejemplo K+, y un anión en forma de grupo hidroxilo OH-. Y los óxidos, según sus propiedades, se dividen en ácidos y básicos. Hablaremos de esto último en este artículo.

Definición

Los óxidos básicos son sustancias que constan de dos elementos químicos, uno de los cuales es necesariamente oxígeno y el segundo es un metal. Cuando se añade agua a sustancias de este tipo se forman bases.

Propiedades químicas de los óxidos básicos.

Las sustancias de esta clase pueden reaccionar principalmente con agua, lo que da como resultado una base. Por ejemplo, podemos dar la siguiente ecuación: CaO + H 2 O = Ca(OH) 2.

Reacciones con ácidos

Si se mezclan óxidos básicos con ácidos, se pueden obtener sales y agua. Por ejemplo, si agrega ácido clorhídrico al óxido de potasio, obtendrá cloruro de potasio y agua. La ecuación de reacción se verá así: K 2 O + 2 HCI = 2 KI + H 2 O.

Interacción con óxidos ácidos.

Este tipo de reacciones químicas conducen a la formación de sales. Por ejemplo, si agregas dióxido de carbono al óxido de calcio, obtienes carbonato de calcio. Esta reacción se puede expresar en la forma de la siguiente ecuación: CaO + CO 2 = CaCO 3. Este tipo de interacción química sólo puede ocurrir bajo la influencia de altas temperaturas.

Óxidos anfóteros y básicos.

Estas sustancias también pueden interactuar entre sí. Esto ocurre porque los primeros tienen propiedades tanto de óxidos ácidos como básicos. Como resultado de tales interacciones químicas, se forman sales complejas. Como ejemplo, damos la ecuación de la reacción que ocurre cuando se mezcla óxido de potasio (básico) con óxido de aluminio (anfótero): K 2 O + AI 2 O 3 = 2KAIO 2. La sustancia resultante se llama aluminato de potasio. Si mezcla los mismos reactivos, pero también agrega agua, la reacción se desarrollará de la siguiente manera: K 2 O + AI 2 O 3 + 4H 2 O = 2K. La sustancia que se forma se llama tetrahidroxoaluminato de potasio.

Propiedades físicas

Varios óxidos básicos difieren mucho entre sí en cuanto a propiedades físicas, pero todos, básicamente, en condiciones normales, se encuentran en un estado sólido de agregación y tienen un alto punto de fusión.

Veamos cada compuesto químico individualmente. El óxido de potasio aparece como un sólido de color amarillo claro. Se derrite a una temperatura de +740 grados Celsius. El óxido de sodio son cristales incoloros. Se vuelven líquidos a una temperatura de +1132 grados. El óxido de calcio está representado por cristales blancos que se funden a +2570 grados. El dióxido de hierro aparece como un polvo negro. Adquiere un estado líquido a una temperatura de +1377 grados Celsius. El óxido de magnesio es similar a un compuesto de calcio: también son cristales blancos. Se derrite a +2825 grados. El óxido de litio es un cristal transparente con un punto de fusión de +1570 grados. Esta sustancia es muy higroscópica. El óxido de bario tiene el mismo aspecto que el compuesto químico anterior, la temperatura a la que adquiere un estado líquido es ligeramente superior: +1920 grados. El óxido de mercurio es un polvo de color rojo anaranjado. A una temperatura de +500 grados Celsius, esta sustancia química se descompone. El óxido de cromo es un polvo de color rojo oscuro con el mismo punto de fusión que el compuesto de litio. El óxido de cesio tiene el mismo color que el mercurio. Se descompone cuando se expone a la energía solar. El óxido de níquel son cristales verdes que se vuelven líquidos a una temperatura de +1682 grados Celsius. Como puede ver, las propiedades físicas de todas las sustancias de este grupo tienen muchas características comunes, aunque tienen algunas diferencias. El óxido de cuprum (cobre) parece cristales negros. Pasa a un estado agregado líquido a una temperatura de +1447 grados Celsius.

¿Cómo se producen los productos químicos de esta clase?

Los óxidos básicos se pueden producir haciendo reaccionar un metal con oxígeno a alta temperatura. La ecuación para esta interacción es la siguiente: 4K + O 2 = 2K 2 O. La segunda forma de obtener compuestos químicos de esta clase es la descomposición de una base insoluble. La ecuación se puede escribir de la siguiente manera: Ca(OH) 2 = CaO + H 2 O. Para llevar a cabo este tipo de reacción se requieren condiciones especiales en forma de altas temperaturas. Además, durante la descomposición de determinadas sales también se forman óxidos básicos. Un ejemplo es la siguiente ecuación: CaCO 3 = CaO + CO 2. Por tanto, también se formó un óxido ácido.

Uso de óxidos básicos.

Los compuestos químicos de este grupo se utilizan ampliamente en diversas industrias. A continuación, consideraremos el uso de cada uno de ellos. El óxido de aluminio se utiliza en odontología para fabricar dentaduras postizas. También se utiliza en la producción de cerámica. El óxido de calcio es uno de los componentes involucrados en la producción de ladrillos silicocalcáreos. También puede actuar como material resistente al fuego. En la industria alimentaria se trata del aditivo E529. El óxido de potasio, uno de los ingredientes de los fertilizantes minerales para plantas, el sodio, se utiliza en la industria química, principalmente en la producción de hidróxido del mismo metal. El óxido de magnesio también se utiliza en la industria alimentaria como aditivo con el número E530. Además, es un remedio contra el aumento de la acidez del jugo gástrico. El óxido de bario se utiliza en reacciones químicas como catalizador. El dióxido de hierro se utiliza en la producción de hierro fundido, cerámica y pinturas. También es un colorante alimentario número E172. El óxido de níquel da al vidrio su color verde. Además, se utiliza en la síntesis de sales y catalizadores. El óxido de litio es uno de los componentes en la producción de algunos tipos de vidrio; aumenta la resistencia del material; El compuesto de cesio actúa como catalizador de determinadas reacciones químicas. El óxido cuprum, como otros, encuentra su aplicación en la fabricación de tipos especiales de vidrio, así como para la producción de cobre puro. En la producción de pinturas y esmaltes se utiliza como pigmento que da el color azul.

Sustancias de esta clase en la naturaleza.

En el medio natural, los compuestos químicos de este grupo se encuentran en forma de minerales. Se trata principalmente de óxidos ácidos, pero también se encuentran entre otros. Por ejemplo, el compuesto de aluminio es corindón.

Dependiendo de las impurezas presentes en él, puede ser de diferentes colores. Entre las variaciones basadas en AI 2 O 3, se puede distinguir el rubí, que tiene un color rojo, y el zafiro, un mineral que tiene un color azul. La misma sustancia química también se puede encontrar en la naturaleza en forma de alúmina. La combinación de cuprum con oxígeno se encuentra en la naturaleza en forma del mineral tenorita.

Conclusión

Como conclusión, podemos decir que todas las sustancias comentadas en este artículo tienen propiedades físicas y químicas similares. Encuentran su aplicación en muchas industrias, desde la farmacéutica hasta la alimentaria.