Оксиды: состав, классификация и свойства (Химия 8 класс)

1. Понятие об оксидах, их состав и правила номенклатуры

Понятие об оксидах, их состав и правила номенклатуры

Добро пожаловать в увлекательный мир химии! Мы начинаем новый курс, посвященный одному из самых распространенных и важных классов неорганических соединений — оксидам. Вы сталкиваетесь с ними буквально на каждом шагу, даже если не задумываетесь об этом. Вода, которую вы пьете, песок на пляже, углекислый газ, который мы выдыхаем, — всё это оксиды.

В этой статье мы разберем, что такое оксиды, как их узнать среди множества других веществ, как правильно называть и как составлять их химические формулы.

Что такое оксиды?

В химии вещества делятся на простые (состоят из атомов одного вида) и сложные (состоят из атомов разных видов). Оксиды относятся к сложным веществам. Но не каждое сложное вещество является оксидом.

Давайте посмотрим на определение:

> Оксиды — это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, одним из которых является кислород с валентностью II.

Это определение содержит три ключевых условия, которые должны выполняться одновременно:

Вещество должно быть сложным.

В его составе должно быть ровно два элемента (поэтому их называют бинарными соединениями).

Один из этих элементов — обязательно кислород.

!Схематичное изображение состава молекулы оксида, показывающее связь произвольного элемента с кислородом.

Общая формула оксидов

Любой оксид можно записать с помощью общей формулы:

Где: * — символ химического элемента (металла или неметалла), образующего оксид. * — символ кислорода. * — индекс, показывающий число атомов элемента в молекуле. * — индекс, показывающий число атомов кислорода в молекуле.

Важно запомнить: в оксидах кислород практически всегда стоит на втором месте в формуле.

Как составлять формулы оксидов?

Чтобы правильно написать формулу оксида, нам понадобятся знания о валентности. Напомним, что валентность — это способность атома образовывать определенное число химических связей.

У кислорода в оксидах валентность постоянная и всегда равна II.

Алгоритм составления формулы

Разберем это на примере оксида алюминия.

Запишите символы элементов рядом. На первом месте ставим элемент, на втором — кислород.

Где — алюминий, — кислород.

Проставьте валентности над символами элементов. Валентность кислорода мы знаем (II), а валентность алюминия находим в таблице Менделеева (он находится в III группе, главная подгруппа, валентность постоянная — III).

Где — валентность алюминия, — валентность кислорода.

Найдите наименьшее общее кратное (НОК) для значений валентности. Нам нужно число, которое делится без остатка и на 3, и на 2. Это число 6.

Рассчитайте индексы. Разделите НОК на валентность каждого элемента:

* Для алюминия: (индекс у ). * Для кислорода: (индекс у ).

Запишите итоговую формулу:

Где — алюминий, — кислород, и — индексы, показывающие количество атомов.

Номенклатура: как называть оксиды?

В химии существует строгая система названий (номенклатура), чтобы ученые из разных стран понимали друг друга. Названия оксидов строятся по простой схеме.

Если элемент имеет постоянную валентность

В этом случае название строится так: «Оксид» + [название элемента в родительном падеже]

Примеры: * — оксид калия. * — оксид магния. * — оксид алюминия. * — оксид цинка.

Нам не нужно указывать цифры, потому что у этих элементов валентность всегда одна и та же, и формула может быть только одна.

Если элемент имеет переменную валентность

Многие элементы (особенно металлы побочных подгрупп и неметаллы) могут проявлять разную валентность. Например, железо может быть двухвалентным или трехвалентным. Сера может иметь валентность IV или VI.

В таком случае мы обязаны уточнить, о каком именно оксиде идет речь. Схема названия: «Оксид» + [название элемента] + (валентность римскими цифрами)

Примеры: * — оксид железа(II). (Читается: «оксид железа два»). * — оксид железа(III). (Читается: «оксид железа три»). * — оксид серы(IV). * — оксид серы(VI).

!Визуальное различие веществ с разными валентностями одного и того же элемента.

Тривиальные названия

Некоторые оксиды известны людям с глубокой древности, задолго до появления химической номенклатуры. Поэтому у них сохранились исторические (тривиальные) названия, которые часто используются в быту и промышленности.

Вот самые распространенные из них:

Важное исключение: Оксид или не оксид?

Существует соединение кислорода с фтором: . Казалось бы, это оксид. Но давайте вспомним правило: в оксидах кислород стоит на втором месте и является более электроотрицательным элементом (притягивает электроны).

Фтор — это самый сильный неметалл, «хищник» в мире химии. Он сильнее кислорода. Поэтому в соединении главным «злодеем» выступает фтор. Такие соединения называют не оксидами, а фторидами.

Правильное название — фторид кислорода.

Распространение в природе

Оксиды — это один из самых распространенных классов веществ на Земле. Наша планета буквально состоит из оксидов: * Гидросфера (вода морей и океанов) — это жидкий оксид водорода. * Литосфера (земная кора) состоит из твердых оксидов: песка (), глинозема (), железных руд (, ). * Атмосфера содержит газообразные оксиды: углекислый газ (), водяной пар (), а также оксиды азота и серы, которые, к сожалению, часто являются загрязнителями.

Заключение

Сегодня мы познакомились с фундаментом темы «Оксиды». Мы узнали, что это бинарные соединения с кислородом, научились составлять их формулы по валентности и давать им имена. Это базовый навык, который потребуется вам для изучения химических свойств этих веществ.

В следующей статье мы разберем, как классифицировать оксиды, ведь они бывают очень разными: одни образуют кислоты, другие — основания, а третьи вообще ни с чем не хотят реагировать.

2. Классификация оксидов: основные, кислотные, амфотерные и несолеобразующие

Классификация оксидов: основные, кислотные, амфотерные и несолеобразующие

Приветствую вас на втором уроке нашего курса! В прошлой статье мы выяснили, что оксиды — это бинарные соединения с кислородом в степени окисления -2 (валентность II). Мы научились их называть и составлять формулы. Казалось бы, всё просто: есть элемент, есть кислород — вот и оксид.

Но химия — наука о свойствах веществ. И если мы посмотрим на то, как ведут себя разные оксиды, мы увидим огромную разницу. Одни оксиды жадно реагируют с водой, другие — нет. Одни «дружат» с кислотами, другие — с щелочами. Чтобы не запутаться в этом многообразии, химики придумали строгую классификацию.

Сегодня мы разложим все оксиды «по полочкам» и научимся предсказывать характер оксида, просто глядя на его формулу.

Глобальное разделение: Солеобразующие и Несолеобразующие

Первый и самый важный шаг — разделить все оксиды на две большие группы. Название этих групп говорит само за себя: оно зависит от того, могут ли эти оксиды в результате реакций образовывать соли.

!Схема общего деления оксидов на группы.

1. Несолеобразующие оксиды

Их также называют безразличными или индифферентными. Это очень маленькая группа оксидов. Они «ленивы»: они не реагируют ни с кислотами, ни с щелочами, и не образуют солей. Их нужно просто запомнить в лицо.

В школьном курсе химии 8 класса мы выделяем четыре главных несолеобразующих оксида:

* — оксид азота(I) (веселящий газ). * — оксид азота(II). * — оксид углерода(II) (угарный газ). * — оксид кремния(II).

> Запомните: Если вы видите один из этих четырех оксидов — он несолеобразующий. Все остальные оксиды, с которыми мы будем работать, относятся к солеобразующим.

2. Солеобразующие оксиды

Это самая большая группа. Они вступают в химические реакции и образуют соли. Но делают они это по-разному. В зависимости от того, с кем они предпочитают реагировать, их делят на три типа:

Основные (от слова «основание»).

Кислотные (от слова «кислота»).

Амфотерные (двойственные).

Давайте разберем каждый тип подробно.

Основные оксиды

Основные оксиды — это оксиды, которым соответствуют основания. При реакции с кислотами они образуют соль и воду.

Как узнать основной оксид по формуле? В его состав обязательно входит металл.

Признаки основного оксида:

Элемент в оксиде — металл.

Валентность металла низкая: I или II.

Примеры: * — оксид лития (валентность Li — I). * — оксид магния (валентность Mg — II). * — оксид кальция (валентность Ca — II). * — оксид бария (валентность Ba — II).

Каждому основному оксиду соответствует свой гидрат (соединение с водой), который является основанием:

* (гидроксид натрия) * (гидроксид кальция)

Исключения: Оксиды бериллия (), цинка (), свинца () и олова () содержат металлы с валентностью II, но они не являются основными. Они относятся к амфотерным (об этом ниже).

Кислотные оксиды

Кислотные оксиды — это оксиды, которым соответствуют кислоты. Их часто называют ангидридами кислот (от греческого «безводный»), потому что если отнять у кислоты воду, получится кислотный оксид.

Как узнать кислотный оксид? Здесь есть два варианта.

Вариант А: Оксиды неметаллов Почти все оксиды неметаллов (кроме тех четырех несолеобразующих, о которых мы говорили в начале) являются кислотными.

Примеры: * — оксид серы(VI). * — оксид углерода(IV). * — оксид фосфора(V).

Вариант Б: Оксиды металлов с высокой валентностью Это часто сбивает с толку новичков. Если металл проявляет высокую валентность (обычно V, VI, VII), то его оксид становится кислотным! Металл в такой высокой степени окисления ведет себя как неметалл.

Примеры: * — оксид хрома(VI). Это кислотный оксид! * — оксид марганца(VII). Это тоже кислотный оксид!

Каждому кислотному оксиду соответствует кислота:

* (серная кислота) * (угольная кислота) * (марганцовая кислота)

!Визуализация связи между кислотным оксидом и кислотой.

Амфотерные оксиды

Слово «амфотерный» происходит от греческого amphoteros, что значит «и тот, и другой». Это оксиды-хамелеоны.

Амфотерные оксиды — это оксиды, которые проявляют двойственную природу: в зависимости от условий они могут вести себя и как основные, и как кислотные.

* Если добавить к ним сильную кислоту, они притворяются основными оксидами. * Если добавить к ним щелочь (основание), они притворяются кислотными оксидами.

Признаки амфотерного оксида:

Образованы металлами.

Валентность металла обычно III или IV.

Важные исключения (валентность II): , , , .

Самые важные амфотерные оксиды, которые нужно знать в 8 классе: * — оксид цинка (валентность II, исключение). * — оксид бериллия (валентность II, исключение). * — оксид алюминия (валентность III). * — оксид железа(III) (валентность III).

> Обратите внимание на железо: (валентность II) — это основной оксид, а (валентность III) — уже амфотерный. Свойства меняются с изменением валентности!

Алгоритм определения типа оксида

Чтобы вы могли легко определить тип любого оксида, давайте составим пошаговую инструкцию. Представьте, что перед вами формула неизвестного оксида .

Шаг 1. Проверьте, не является ли он несолеобразующим. Это ? * Да Несолеобразующий. * Нет Идем дальше.

Шаг 2. Посмотрите на элемент . Это металл или неметалл?

Если — Неметалл: * Это Кислотный оксид (например, ).

Если — Металл: Нужно определить его валентность.

* Валентность I или II Это Основный оксид (). Внимание! Исключения:* — амфотерные.

* Валентность III или IV Это Амфотерный оксид ().

* Валентность V, VI, VII Это Кислотный оксид ().

Сводная таблица для запоминания

Почему это важно?

Понимание классификации — это ключ к химическим реакциям. Химия работает по принципу противоположностей: «подобное не реагирует с подобным».

* Основный оксид не будет реагировать с основанием (оба «основные»). * Кислотный оксид не будет реагировать с кислотой (оба «кислотные»). * Зато они отлично реагируют друг с другом!

Зная класс оксида, вы сможете предсказать, с чем он вступит в реакцию, а с чем — нет. Этим мы и займемся в следующей статье, где подробно разберем химические свойства оксидов.

Заключение

Сегодня мы проделали большую работу. Мы разделили огромный мир оксидов на понятные группы. Теперь вы знаете, что оксид хрома() — это не просто порошок, а «кислотный» агрессор, а оксид цинка — хитрый «двуличный» амфотер. Потренируйтесь определять типы оксидов, используя наш алгоритм, и домашние задания помогут вам закрепить этот навык.

3. Химические свойства основных и кислотных оксидов

Химические свойства основных и кислотных оксидов

Рады видеть вас на третьем уроке нашего курса! В предыдущих статьях мы научились узнавать оксиды «в лицо», давать им имена и классифицировать их. Мы выяснили, что оксиды делятся на два враждующих лагеря: основные (родственники металлов и оснований) и кислотные (родственники неметаллов и кислот).

Сегодня мы переходим к самому интересному — к химическим свойствам. Мы узнаем, как эти вещества взаимодействуют друг с другом и с окружающим миром. Главный принцип, который будет сопровождать нас сегодня: «Противоположности притягиваются».

Химические свойства основных оксидов

Напомним, что основные оксиды — это оксиды металлов с низкой валентностью (I или II). Типичные представители: оксид натрия (), оксид кальция (), оксид меди(II) ().

Их химическое поведение можно описать тремя главными реакциями.

1. Взаимодействие с кислотами

Это самое характерное свойство. Основные оксиды обожают реагировать с кислотами. Вспомните принцип противоположностей: «основное» (от слова основание) всегда стремится соединиться с «кислотным».

В результате такой реакции всегда образуются два продукта: соль и вода.

Схема реакции: > Основный оксид + Кислота Соль + Вода

Рассмотрим пример реакции черного порошка оксида меди(II) с серной кислотой:

Где: * — оксид меди(II) (основный оксид). * — серная кислота. * — сульфат меди(II) (соль). * — вода.

!Растворение черного оксида меди в кислоте с образованием голубого раствора сульфата меди.

Эта реакция используется для очистки металлов от ржавчины и оксидных пленок.

2. Взаимодействие с водой (Осторожно, исключение!)

Здесь многие совершают ошибку. Не все основные оксиды реагируют с водой.

С водой реагируют только оксиды активных металлов (щелочных и щелочноземельных): лития, натрия, калия, кальция, бария и стронция. Эти металлы находятся в I и II группах (главных подгруппах) таблицы Менделеева.

В результате реакции образуется растворимое основание — щелочь.

Схема реакции: > Активный основной оксид + Вода Щелочь

Пример с оксидом лития:

Где: * — оксид лития. * — вода. * — гидроксид лития (щелочь).

Самый известный пример из жизни — «гашение извести». Негашеная известь () при смешивании с водой разогревается и превращается в гашеную известь ():

Где: * — оксид кальция (негашеная известь). * — гидроксид кальция (гашеная известь).

Важно запомнить: Оксиды неактивных металлов (железа , меди , цинка ) с водой не реагируют. Если вы бросите ржавый гвоздь в воду, ржавчина не растворится.

3. Взаимодействие с кислотными оксидами

Снова работает принцип «противоположности притягиваются». Основный оксид может соединиться с кислотным оксидом напрямую, без участия воды. В результате получается только одно вещество — соль.

Схема реакции: > Основный оксид + Кислотный оксид Соль

Пример:

Где: * — оксид магния (основный). * — оксид углерода(IV) (кислотный). * — карбонат магния (соль).

Химические свойства кислотных оксидов

Кислотные оксиды — это, как правило, оксиды неметаллов () или металлов с очень высокой валентностью ().

Их свойства зеркально отражают свойства основных оксидов.

1. Взаимодействие с водой

Большинство кислотных оксидов жадно реагируют с водой, образуя кислоты.

Схема реакции: > Кислотный оксид + Вода Кислота

Пример образования серной кислоты:

Где: * — оксид серы(VI). * — вода. * — серная кислота.

Именно эта реакция является причиной выпадения кислотных дождей. Выхлопные газы заводов содержат оксиды серы и азота, которые встречаются с дождевыми облаками и превращаются в кислоты.

!Механизм образования кислотных дождей из кислотных оксидов.

Важное исключение: Оксид кремния(IV) — — с водой не реагирует. Это легко запомнить: — это обычный речной песок. Если бы песок растворялся в воде, превращаясь в кислоту, наши пляжи исчезли бы, а купаться в морях было бы невозможно.

2. Взаимодействие с основаниями (щелочами)

Кислотные оксиды реагируют с растворимыми основаниями (щелочами). Это аналог реакции нейтрализации. Кислотный оксид выполняет роль кислоты.

Продукты реакции — соль и вода.

Схема реакции: > Кислотный оксид + Щелочь Соль + Вода

Пример помутнения известковой воды (качественная реакция на углекислый газ):

Где: * — оксид углерода(IV). * — гидроксид кальция (известковая вода). * — карбонат кальция (нерастворимая соль, мел). * — вода.

3. Взаимодействие с основными оксидами

Эту реакцию мы уже разобрали выше. Она общая для обоих классов. Кислотный оксид соединяется с основным, образуя соль.

Где: * — оксид кремния(IV) (песок). * — оксид кальция. * — силикат кальция. * — знак нагревания.

Эта реакция лежит в основе производства стекла и цемента.

Сводная таблица свойств

Чтобы знания уложились в голове, давайте сведем всё в одну таблицу.

Как запомнить продукты реакций?

В химии не обязательно зубрить каждую реакцию. Достаточно понимать логику.

Найдите пару. Если реагируют оксид и вода, посмотрите на валентность элемента. В кислоте или основании валентность элемента будет такой же, как в оксиде.

* *

Ищите воду. Если в реакции участвует водород (в составе кислоты или основания), то почти всегда одним из продуктов будет вода ().

Собирайте соль. Соль состоит из металла (от основного оксида/основания) и кислотного остатка (от кислотного оксида/кислоты).

Заключение

Сегодня мы изучили «характер» оксидов. Мы узнали, что основные оксиды — это лучшие друзья кислот, а кислотные оксиды — лучшие друзья щелочей. Мы также выяснили, почему песок не растворяется в воде, а известь — растворяется.

Эти знания — база для понимания всей неорганической химии. В следующем уроке мы поговорим о том, как люди научились получать оксиды и где они их применяют в промышленности и быту.

4. Способы получения оксидов: окисление простых веществ и разложение сложных

Способы получения оксидов: окисление простых веществ и разложение сложных

Здравствуйте, юные химики! Мы продолжаем наше путешествие по миру оксидов. В прошлых статьях мы научились узнавать их формулы, давать им имена и даже предсказывать, как они будут вести себя в химических реакциях. Мы знаем, что оксиды бывают основными, кислотными и амфотерными.

Но откуда берутся эти вещества? Неужели они просто существуют в банках на полках лабораторий? Конечно, нет. Оксиды образуются в природе и на заводах ежесекундно. Когда горит костер, когда ржавеет гвоздь, когда обжигают известняк для строительства — во всех этих процессах рождаются оксиды.

Сегодня мы разберем два главных пути получения оксидов:

Окисление (соединение веществ с кислородом).

Разложение (распад сложных веществ при нагревании).

Способ 1. Взаимодействие простых веществ с кислородом

Самый простой и очевидный способ получить оксид — это взять какой-нибудь химический элемент и заставить его соединиться с кислородом. Этот процесс называется окислением.

Если реакция окисления идет быстро, с выделением тепла и света, мы называем её горением.

Горение металлов

Многие металлы активно реагируют с кислородом. Вспомните бенгальские огни — это яркий пример горения металлов (магния или алюминия).

Рассмотрим реакцию горения магния:

Где: * — магний (простое вещество, металл). * — кислород (газ). * — оксид магния (белый порошок). * — знак, указывающий на то, что для начала реакции требуется нагревание (поджигание).

Обратите внимание: чтобы уравнять реакцию, мы поставили коэффициент 2 перед магнием и перед оксидом магния.

Другой пример — образование ржавчины (оксида железа). Это тоже окисление, но медленное. Железо соединяется с кислородом воздуха:

Где: * — железо. * — кислород. * — железная окалина (смешанный оксид, состоящий из и ).

!Горение магния — яркий пример получения оксида из простого вещества.

Горение неметаллов

Неметаллы сгорают в кислороде еще охотнее, чем металлы. При этом почти всегда образуются кислотные оксиды.

1. Горение углерода (угля): Это реакция, которая согревает нас, когда мы жарим шашлыки или топим печь.

Где: * — углерод (уголь). * — кислород. * — оксид углерода(IV), или углекислый газ.

2. Горение фосфора: Красный фосфор (который есть на спичечных коробках) сгорает ослепительным пламенем, образуя густой белый дым.

Где: * — фосфор. * — кислород. * — оксид фосфора(V) (белый гигроскопичный порошок).

3. Горение серы: Сера горит красивым синим пламенем, образуя газ с резким запахом (запах загорающейся спички).

Где: * — сера. * — кислород. * — оксид серы(IV), или сернистый газ.

> Важное исключение: Не все простые вещества реагируют с кислородом напрямую. Например, золото (), платина () и инертные газы (гелий , неон , аргон ) не горят и не окисляются кислородом. Их оксиды получают сложными косвенными путями.

Способ 2. Окисление (горение) сложных веществ

Оксиды можно получить, сжигая не только чистые элементы, но и сложные вещества, состоящие из двух элементов (бинарные соединения).

Правило здесь простое: При горении сложного вещества каждый входящий в него элемент превращается в свой оксид.

Горение метана

Метан () — это основной компонент природного газа, который горит в кухонных плитах. Он состоит из углерода () и водорода (). Значит, при горении получатся оксид углерода и оксид водорода.

Где: * — метан. * — кислород. * — углекислый газ (оксид углерода). * — вода (оксид водорода).

Обжиг сульфидов

В промышленности так получают металлы из руд. Многие руды — это сульфиды (соединения с серой). Например, цинковая обманка ().

Где: * — сульфид цинка. * — кислород. * — оксид цинка (твердое вещество). * — оксид серы(IV) (газ).

Мы видим, что и цинк, и сера превратились в свои оксиды.

Способ 3. Разложение сложных веществ

Если первый путь — это «созидание» (соединение с кислородом), то второй путь — это «разрушение». Мы берем сложное вещество, в котором уже есть кислород, и нагреваем его, пока оно не распадется на части. Одной из этих частей будет оксид.

Этому способу поддаются три класса веществ: нерастворимые основания, некоторые кислоты и некоторые соли.

1. Разложение нерастворимых оснований

Вспомним правило: Нерастворимые основания при нагревании разлагаются на оксид металла и воду.

Растворимые основания (щелочи, например, или ) плавятся, но не разлагаются (исключение — гидроксид лития). А вот нерастворимые — легко теряют воду.

Пример с гидроксидом меди(II). Это вещество красивого голубого цвета. Если нагреть его в пробирке, оно почернеет.

Где: * — гидроксид меди(II) (голубой осадок). * — оксид меди(II) (черный порошок). * — вода (испаряется в виде пара).

!Термическое разложение гидроксида меди(II).

Еще один пример — разложение гидроксида железа(III):

Где: * — гидроксид железа(III) (бурый осадок). * — оксид железа(III) (красно-бурый порошок). * — вода.

2. Разложение кислот

Некоторые кислоты настолько нестабильны, что распадаются на кислотный оксид и воду даже без сильного нагревания. Другие требуют повышения температуры.

Угольная кислота () существует только в растворе. Как только мы открываем бутылку с газировкой, кислота распадается:

Где: * — угольная кислота. * — вода. * — углекислый газ.

Кремниевая кислота () — это твердое нерастворимое вещество. При прокаливании она дает песок (оксид кремния) и воду:

Где: * — кремниевая кислота. * — оксид кремния(IV). * — вода.

3. Разложение солей

Не все соли разлагаются при нагревании, но карбонаты (соли угольной кислоты) делают это очень охотно. Это один из важнейших промышленных процессов.

Разложение известняка (карбоната кальция):

Где: * — карбонат кальция (известняк, мел, мрамор). * — оксид кальция (негашеная известь). * — углекислый газ.

Именно так получают негашеную известь для строительства. Известняк нагревают в огромных печах при температуре около 1000 °C.

Сводная таблица методов получения

Давайте систематизируем наши знания, чтобы их было легче запомнить.

Заключение

Сегодня мы узнали, как рождаются оксиды. Мы выяснили, что их можно получить, «собирая» из элементов с помощью кислорода, или «разбирая» более сложные вещества нагреванием. Эти реакции окружают нас повсюду: от пламени свечи до производства бетона для наших домов.

В следующей, заключительной статье нашего курса, мы поговорим о том, зачем нам всё это нужно знать. Мы обсудим применение оксидов в жизни человека, промышленности и природе. До встречи!

5. Распространение оксидов в природе и их значение в жизни человека

Распространение оксидов в природе и их значение в жизни человека

Поздравляю вас, друзья! Мы добрались до финальной статьи нашего курса «Оксиды». Мы проделали долгий путь: разобрались, что такое оксиды, научились их называть, классифицировать, писать уравнения реакций с их участием и даже узнали, как их получают.

Но химия — это не просто формулы на бумаге. Химия — это сама жизнь. Оксиды окружают нас повсюду. Мы ходим по ним, мы их пьем, мы ими дышим, мы строим из них дома и носим их в качестве украшений. В этом заключительном уроке мы посмотрим на оксиды не как на объекты из учебника, а как на важнейшие компоненты нашей планеты и цивилизации.

Оксиды — основа планеты Земля

Если бы мы могли посмотреть на химический состав Земли, мы бы увидели, что наша планета — это гигантское царство оксидов. Они доминируют во всех трех оболочках Земли: гидросфере, литосфере и атмосфере.

1. Гидросфера: Самый важный оксид

Самый распространенный и самый важный оксид на Земле — это, конечно же, вода.

Где — водород, — кислород.

Вода покрывает более 70% поверхности нашей планеты. Это уникальный оксид водорода, без которого жизнь была бы невозможна. В организме человека массой 70 кг содержится около 45 кг этого оксида! Вода является универсальным растворителем, средой для протекания всех биохимических реакций и главным регулятором климата.

2. Литосфера: Твердая опора под ногами

Земная кора (литосфера) практически полностью состоит из оксидов или их производных. Если вы поднимете с земли обычный камень или горсть песка, вы будете держать в руках оксиды.

* Песок и кварц. Самый распространенный твердый оксид — это кремнезём, или оксид кремния(IV).

Где — кремний, — кислород.

В виде песка он образует пустыни и пляжи. В виде минерала кварца он входит в состав гранита и других горных пород. Кремень, который древние люди использовали для создания первых орудий труда и добычи огня, — это тоже разновидность .

* Глина. Основа глины — это оксид алюминия () в соединении с оксидом кремния и водой. Оксид алюминия также называют глиноземом.

3. Атмосфера: Воздушный океан

В воздухе тоже присутствуют оксиды, хотя их там меньше, чем азота и кислорода.

* Углекислый газ (). Оксид углерода(IV) необходим растениям для фотосинтеза. Без него не было бы зеленой растительности, а значит, и пищи для нас. * Водяной пар (). Облака, туман, влажность воздуха — всё это газообразный оксид водорода.

Сокровища недр: Руды и драгоценные камни

Многие металлы в природе не встречаются в чистом виде, потому что они слишком активны. Они прячутся в виде оксидов, образуя руды.

Железные руды

Человечество шагнуло в железный век, когда научилось добывать железо из его оксидов. Основные железные руды:

* Красный железняк (гематит): . * Магнитный железняк (магнетит): . * Бурый железняк (лимонит): (оксид с присоединенной водой).

!Образцы природных минералов, являющихся оксидами: гематит, магнетит и кварц.

Драгоценные камни

Удивительно, но невзрачный белый порошок оксида алюминия (), из которого делают алюминиевые ложки, в кристаллическом виде становится одним из самых твердых и красивых минералов — корундом.

Если добавить к корунду небольшие примеси других оксидов, он приобретает цвет и становится драгоценным камнем:

Да, рубин и сапфир — это химические близнецы, состоящие из одного и того же оксида алюминия!

Оксиды на службе человека

Мы не только добываем оксиды, но и активно используем их в промышленности, строительстве и быту.

1. Строительство и архитектура

* Оксид кальция (). Его называют «негашеная известь». Это важнейший компонент для получения вяжущих материалов. Без него невозможно производство цемента, бетона и силикатного кирпича. * Оксид кремния(IV) (). Речной песок — главный компонент при производстве стекла. Обычное оконное стекло получают сплавлением песка, соды и известняка.

2. Краски и искусство

Многие оксиды имеют яркие, устойчивые цвета, поэтому их используют как пигменты для красок:

* Оксид цинка () и оксид титана(IV) () — это основа белой краски (белил). Если вы видите белоснежный потолок или белую гуашь, скорее всего, там есть эти оксиды. * Оксид хрома(III) () — дает насыщенный зеленый цвет. * Оксид железа(III) () — дает красно-коричневый цвет (охра, сурик).

3. Медицина и косметика

* Оксид цинка (). Обладает подсушивающим и противовоспалительным действием. Его добавляют в детские присыпки, кремы от опрелостей и солнцезащитные кремы (он отлично отражает ультрафиолет). * Оксид магния (). Используется в медицине как средство от изжоги («жженая магнезия»), так как он нейтрализует избыток кислоты в желудке.

4. Химическая промышленность

Оксиды серы () и оксиды азота () используются для производства серной и азотной кислот — веществ, без которых немыслима современная индустрия (производство удобрений, пластиков, волокон).

Экологический взгляд: Добрая и злая сторона оксидов

Не все оксиды безобидны. Некоторые из них создают глобальные экологические проблемы, с которыми человечество борется прямо сейчас.

Парниковый эффект

Главный герой здесь — углекислый газ (). Он образуется при сжигании топлива (угля, нефти, газа) на электростанциях и в двигателях автомобилей.

Сам по себе не ядовит. Но он работает как одеяло для планеты: пропускает солнечное тепло к Земле, но не выпускает его обратно в космос. Из-за избытка климат на планете теплеет, тают ледники и повышается уровень океана.

Кислотные дожди

Виновники — оксид серы(IV) () и оксиды азота (). Они попадают в воздух с дымом заводов и выхлопными газами.

В атмосфере эти оксиды встречаются с водой (облаками) и превращаются в кислоты:

Где — оксид серы(VI), — вода, — серная кислота.

Такие дожди губят леса, закисляют озера, разрушают памятники архитектуры из мрамора и известняка.

!Иллюстрация круговорота кислотных оксидов в природе, приводящего к выпадению кислотных дождей.

Угарный газ — невидимый враг

Оксид углерода(II) (), или угарный газ, — это смертельно опасное вещество. Он образуется при неполном сгорании топлива (например, при пожарах или в закрытом гараже с работающим двигателем). Он не имеет ни цвета, ни запаха, но блокирует способность крови переносить кислород. Знание свойств этого оксида жизненно важно для безопасности.

Заключение курса

Вот и подошел к концу наш курс «Оксиды». Мы прошли путь от определения валентности до понимания глобальных климатических процессов.

Теперь вы знаете, что:

Оксиды — это бинарные соединения с кислородом.

Они бывают основными, кислотными, амфотерными и несолеобразующими.

Они способны превращаться в кислоты, основания и соли.

Они являются строительным материалом нашей планеты.

Химия — это ключ к пониманию мира. Глядя на ржавый гвоздь, песок на пляже или драгоценный рубин, вы теперь видите не просто предметы, а удивительный мир химических соединений. Успехов вам в дальнейшем изучении этой прекрасной науки!