[МУЗЫКА] Рассмотрим
теперь соединения элементов с кислородом.
Оксиды, в которых кислород содержится в степени окисления −2.
Поскольку кислород непосредственно соединяется практически
со всеми элементами периодической системы, соответственно,
все элементы периодической системы образуют оксиды.
Оксиды можно классифицировать несколькими различными способами.
Например, по типу решетки, которую они образуют,
их можно подразделить на ионные, молекулярные и атомные.
По их кислотно-основным свойствам можно подразделить на основные,
амфотерные и кислотные.
Оксиды s-элементов обладают ионным характером решетки,
в них содержится ион кислорода с зарядом −2, который можно
рассматривать как производное воды, от которой отщепили два протона.
Мы знаем, что вода — это очень слабая кислота.
Поэтому, попадая в воду, ион O2− стремится вернуть себе утраченный протон,
присоединяя его от молекулы воды и превращаясь в гидроксильные группы.
Оксиды s-элементов образуются при прямом взаимодействии металла с кислородом.
Побочными продуктами при этом являются пероксиды и надпероксиды.
Все оксиды s-элементов носят основный характер,
за исключением оксида бериллия.
Оксиды p-элементов могут обладать молекулярной или атомной
кристаллической решеткой в зависимости от количества электронов,
которые содержат в себе p-элементы.
Если электронов достаточно много, то образуется молекулярная
кристаллическая решетка, например, у оксида фосфора или азота.
Если электронов недостаток, то решетка носит характер атомной.
Так, например, у алюминия, бора или кремния.
Практически все оксиды p-элементов обладают
кислотными или амфотерными свойствами.
[БЕЗ_ЗВУКА] Давайте рассмотрим,
как взаимодействуют различные p-элементы с кислородом.
Кислород — достаточно сильный
окислитель и может окислять даже неметаллы, например, серу.
Для того чтобы эта реакция прошла,
нам необходимо чуть-чуть нагреть серу, даже ее расплавить, поскольку кинетически
взаимодействие газообразного вещества и твердого вещества затруднено.
Сера интенсивно горит в кислороде синем пламенем,
при этом образуется диоксид серы.
[БЕЗ_ЗВУКА]
[БЕЗ_ЗВУКА]
[БЕЗ_ЗВУКА] Другим неметаллом,
взаимодействующим с кислородом, является фосфор.
Для того чтобы эта реакция прошла, также слегка подогреем красный фосфор.
[БЕЗ_ЗВУКА]
Опущенный в кислород,
фосфор сгорает ярким пламенем с образованием твердых продуктов горения,
оксидов фосфора, при этом фосфор окисляется до высшей степени окисления +5.
Продукты горения осаждаются на стенках колбы или выделяются из ее горла.
[БЕЗ_ЗВУКА]
[БЕЗ_ЗВУКА]
[БЕЗ_ЗВУКА] Оксиды
d-элементов в силу разнообразия степеней окисления носят различный характер.
Низшие оксиды имеют решетку, близкую к ионной, а высшие,
наоборот, к молекулярной.
Промежуточные степени окисления, как правило, имеют атомную решетку.
Соответственно, низший оксид носит основный характер, а высший — кислотный.
Оксиды d-элементов широко применяются в различных областях.
Например, оксиды циркония и гафния являются компонентами для
жаропрочных и сверхтвердых керамик и применяются в качестве покрытий
для космических кораблей, при изготовлении керамических изделий,
керамических ножей или зубопротезировании.
Кроме этого, в силу наличия у d-элементов неспаренных электронов,
возможно проявление магнитных свойств у керамики на основе
d-элементов или высокотемпературной сверхпроводимости.
Давайте рассмотрим, как различные d-элементы взаимодействуют с кислородом.
Вы знаете, что при комнатной
температуре железо окисляется кислородом воздуха очень медленно.
При этом желательно присутствие воды.
Происходит ржавление железа.
Однако если мы слегка подогреем железо и опустим его в чистый кислород,
а не в воздух, то железо сгорает очень и очень интенсивно ярким пламенем.
Вы видите, что при этом происходит частичное плавление железа.
И искры раскаленного металла распрыскиваются по всей колбе.
Оксидом f-элементов ближе ионный характер решетки.
Они интенсивно взаимодействуют с водой, образуя гидроксиды,
но при этом ни сам оксид, ни его гидроксид в воде не растворимы.
Термически эти оксиды очень устойчивы и используются в качестве добавок
к жаропрочным керамикам, или из-за своих уникальных фотолюминесцентных
свойств при производстве люминесцентных ламп или других приборов.
Все оксиды лантаноидов очень похожи друг на друга.
Подробнее оксиды и их свойства будут рассмотрены
в соответствующих разделах курса.
Тимошкин Алексейдоцент, и.о. зав. каф. общей и неорганической химии
Хрипун Василий ДмитриевичКандидат химических наук
Левин Олег Владиславовичканд. хим. наук, доцент
Боярский Вадим Павловичд-р хим. наук, профессор
