Оксиди неметалічних елементів. Кислотний характер оксидів та гідроксидів неметалічних елементів.

Мета. Порівняти склад оксидів сульфуру, нітрогену, фосфору, карбону і силіцію їх фізичні та хімічні властивості. Узагальнити знання про кислоти як гідроксиди неметалічних елементів. Пояснити суть парникового ефекту, причини кислотних дощів. Ознайомити учнів з екологічними проблемами, викликаними наявністю цих сполук в навколишньому середовищі Демонстрація 5. Спалювання сірки і доведення кислотного характеру утвореного оксиду.

Неметали утворюють два класи кисневмісних сполук оксиди і гідроксиди. Оксиди Солетворні (їх більшість) Несолетворні СО, NO, N2O

Будова сполук. Майже всі оксиди неметалічних елементів складаються з молекул. У них ковалентні звязки між атомами є полярними, а самі молекули можуть бути полярними і неполярними.

Оксиди неметалічних елементів. Мають кислотний характер Більшість із них розчиняється у воді з утворенням відповідних кислот, тому їх називають ангідридами кислот: СO 2 + Н 2 O Н 2 СO 3 SО 3 + Н 2 О Н 2 SО 4

НЕМЕТАЛ КИСЛОТНИЙ ОКСИД КИСЛОТА С І ЛЬ S SO 3 H 2 SO 4 Na 2 SO 4 О2О2 Н2ОН2О

Кислотні властивості вищих оксидів неметалічних елементів у кожному періоді посилюються зліва направо Кислотні властивості посилюються зліва направо

У такому самому напрямку збільшується і сила відповідних кислот. Наприклад, оксид SiO 2 не взаємодіє з водою, а P 2 O 5 активно вступає в реакцію з нею; кислота H 2 SiO 3 є дуже слабкою, а H 3 PO 4 належить до кислот середньої сили. Існує ще одна закономірність: чим вища валентність неметалічного елемента в оксиді, тим більшою мірою виражені кислотні властивості в оксиду і відповідної кислоти. Так, за звичайних умов реакція оксиду SO 2 з водою є оборотною, а оксид SO 3 взаємодіє з нею повністю; кислота H 2 SO 3 належить до кислот середньої сили, а H 2 SO 4 сильна.

Допишіть схеми реакцій і складіть хімічні рівняння: SO 2 + O 2 CO 2 + MgO CO 2 + LiOH SO 3 + H 2 O BaCO 3 + SiO 2 CaCO 3 + P 2 O 5

СУЛЬФУР утворює два кислотні оксиди: оксид сульфуру (ІV) S0 2 і оксид сульфуру(VI) S0 3

Оксид сульфуру(IV) SO2 (діоксид сульфуру, сірчистий газ) це безбарвний важкий газ (у 2,2 раза важчий за повітря), з різким запахом, що викликає кашель. Негорючий. Токсичний Дуже легко розчиняється у воді (в 1 л води при 20 °С Розчиняється 43 л S02). Поряд з «фізичним» розчиненням одночасно відбувається хімічна взаємодія невеликої частини молекул оксиду сульфуру(ІV) S02 з водою, внаслідок чого утворюється сульфітна кислота: S02 + Н20 = H2S03 Оксид сульфуру (IV) добувають спалюванням сірки, a також як побічний продукт випалювання сульфідних руд кольорових металів, наприклад: S + O2 = SO2 2Pb + 3O2 = 2PbO + 2SO2 Оксид сульфуру (VІ) S0 3 (триоксид сульфуру) безбарвна рідина, яка за температури, нижчої від 17 °С, кристалізується, перетворюючись на довгі шовковисті кристали. Дуже летка речовина, сильний окисник. Токсичний, уражує слизові оболонки й дихальні шляхи, викликає тяжкі опіки шкіри, енергійно руйнує органічні сполуки. Зберігають його у запаяних скляних посудинах. Оксид сульфуру (VІ) на повітрі димить, бурхливо взаємодіє з водою з виділенням великої кількості теплоти, утворюючи сульфатну кислоту: S03 + Н20 = H2S04 Добувають оксид сульфуру(VI) у результаті окиснення S02 киснем повітря

Він є у вулканічних газах і серед газоподібних продуктів горіння палива, у якому завжди містяться домішки сірки та сполук Сульфуру. Найбільше забруднюють атмосферу сірчистим газо-, теплові- електростанції, металургійні та хімічні заводи. За підрахунками вчених, його річні викиди в атмосферу становлять майже 150 млн т.

НІТРОГЕН З ОКСИГЕНОМ утворює п'ять оксидів, в яких він виявляє ступінь окиснення від +1 до +5: N 2 0, NO, N 2 0 3, N0 2, N 2 O 5 Усі оксиди нітрогену дуже отруйні, за винятком N 2 0.

Нітроген (I) оксид -N 2 0 Нітроген (II) оксид -NO Нітроген (III) оксид- N Нітроген (IV) оксид- N0 2 Нітроген (V) оксид- N 2 O 5

Оксид нітрогену (І) N 2 0 безбарвний газ із приємним запахом, залежить до несолетвірних оксидів. Під назвою «веселильний газ» N 2 0 у суміші з киснем використовується в медицині для наркозу. Не отруйний. Оксид нітрогену (ІІ) NO безбарвний газ, без запаху, у воді не розчиняється. Належить до несолетвірних оксидів. На повітрі легко окиснюється, перетворюючись на бурий газ діоксид нітрогену, або оксид нїтрогену (IV) N02: 2NO + 02 = 2N02 Оксид нітрогену (IV) N0 2 бурий газ із характерним апахом. Належить до солетвірних (кислотних) оксидів. Добре розчиняється у воді, бо реагує з нею, утворюючи суміш двох кислот нітратної і нітритної 2N02 + Н20 = HN03 + HN02 Оксид нітрогену(ІІІ) N нестійка темно-синя рідина за низьких теператур, солетвірний (кислотний) оксид, розчиняючись у воді, утворює нітритну кислоту: N2О3 + Н2О = 2HN02 Оксид нітрогену(V) N білі кристали, також солетвірний (киcлотний) оксид, реагує з водою, утворюючи нітратну кислоту: N205 + H2О = 2HN03 Нітратна кислота являє собою сильну одноосновну кислоту. Її солі нітрати

2NO 2 + H 2 O= HNO 3 + НNO 2

Найбільше забруднення повітря нітроген(ІV) оксидом спричиняють автомобілі під час згорання пального в циліндрах двигунів утворюється NO, а з нього NO 2. «Лисячий хвіст» - жаргонна назва викидів в атмосферу нітроген (IV) оксиду на хімічних приємствах (іноді - з вихлопних труб старих автомобілів).

З оксидів фосфору Р і Р найбільше значення має оксид фосфору(V).

Оксид фосфору (V) Р205 білий дрібнокристалічний порошок, дуже гігроскопічний, тому застосовується для осушування газів. Типовий кислотний оксид. Енергійно реагує з водою, утворюючи різні фосфатні кислоти, залежно від співвідношення і температури води: Р205 + Н20 = 2НР03 холодна метафосфатна кислота Р205 + ЗН20 = 2Н3Р04 гаряча ортофосфатна кислота

ЕЛЕМЕНТ КАРБОН З ЕЛЕМЕНТОМ ОКСИГЕНОМ утворює два оксиди С0 2 і СО. С0 2 оксид карбону(IV), діоксид карбону, вуглекислий газ; СО оксид карбону(II), монооксид карбону, чадний газ.

Будова

Оксид карбону(IV), або вуглекислий газ, С0 2 за звичайних умов безбарвний газ, без запаху, важчий за повітря в 1,5 раза, доволі добре розчиняється у воді, особливо під тиском, легко перетворюється на рідину навіть за кімнатної температури і невеликого тиску (5 МПа). Зріджений С0 2 зберігають у стальних балонах. Якщо його швидко вилити з балона, вуглекислий газ випаровується, внаслідок чого час-тина газу перетворюється на снігоподібну масу. Твердий вуглекислий газ називають сухим льодом. Вуглекислий газ С0 2 у великих кількостях шкідливий для людіни і тварин Оксид карбону СО, або чадний газ, безбарвний, без запаху, погано розчиняється у воді, важко перетворюється на рідину (за нормального тиску і температури -191,5 °С), трохи легший за повітря. Чадний газ СО дуже отруйний. Він утворює стійку сполуку з гемоглобіном крові, внаслідок чого кров втрачає властивість переносити кисень в організмі, і настає кисневе голодування. У людини з'являються сильний головний біль, нудота, вона може знепритомніти і навіть померти!

Взаємодія з водою. Якщо у пробірку з водою (1 2 мл) додати 12 краплі розчину лакмусу, а потім пустити туди вуглекислий газ, лакмус змінить своє забарвлення, і розчин почервоніє. Це пояснюється тим, що С0 2 взаємодіє з водою з утворенням нестійкої карбонатної кислоти: H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 2. Взаємодія з основами і основними оксидами. Оксид карбону (IV) С02 реагує з лугами у водних розчинах та з твердими лугами і основними оксидами за звичайних умов, утворюючи солі карбонати: Са(ОН) 2 + С0 2 - СаС0 3 + Н 2 0 СаО + С0 2 = СаС0 3 Оксид карбону(ІІ) CO як несолетвірний оксид зазначених вище реакцій не дає (солей не утворює). Йому притаманні інші властивості: а) здатність горіти васильково-синім полум'ям, виділяючи велику кількість теплоти: 2СО + О = 2С0 2, ΔH = -572 кДж, через що його використовують (разом з іншими газами) як газувате паливо (у доменному виробництві); б) здатність відновлювати метали з оксидів (під час нагрівання): Fe СО = 3Fe + 4С0 2 Зазначена властивість використовується під час виплавляння металів із руд.

Добування оксиду карбону(ІУ). У лабораторних умовах С0 2 добувають дією хлоридної кислоти на мармур: СаС НСl = СаСl 2 + Н С0 2 У промисловості оксид карбону(ІV) добувають прожарюванням вапняку: СаС0 3 = СаО + С0 2 Застосування. Вуглекислий газ С0 2 застосовують під час виробництва соди, цукру, для газування води, гасіння пожеж (наприклад, содові вогнегасники). Сухий лід використовують для зберігання продуктів, які швидко псуються.

Застосовується діоксид карбону у виробництві соди за аміачно- хлоридним способом, для синтезу карбаміду, добування солей карбонатної кислоти, а також газування фруктових і мінеральних вод та інших напоїв. Добавляння вуглекислого газу в повітря теплиць прискорює ріст і достигання ранніх овочів.

Наслідки парникового ефекту

Для елемента Силіцію характерним є SiO 2 оксид силіцію(IV), діоксид силіцію, кремнезем.

Оксид силіцію(ІV) SiO 2, або діоксид силіцію, тверда речовина, кристалічна, безбарвна, тугоплавка (tпл °С), у воді не розчиняється (пригадайте білий річковий пісок).

Оксид силіцію (IV) Si0 2 взаємодіє з твердими лугами та основними оксидами під час сплавляння, утворюючи солі силікати: 2NaOH + Si0 2 = Na 2 Si0 3 + Н 2 0 BaO + Si0 2 = BaSi0 3 Діоксид силіцію SiO 2 у вигляді піску широко застосовують у будівництві, для добування скла, кераміки, порцеляни, фаянсу, цегли, цементу, абразивів. У вигляді кварцу Sі0 2 використовують у радіотехніці, в акустоелектроніці, в оптичному приладобудуванні. Синтетичний діоксид силіцію Sі0 2 («біла сажа») застосовується як наповнювач у виробництві гуми.

Зважаючи на те, що солетвірні оксиди неметалічних елементів належать до кислотних оксидів, їх гідратними формами є оксигеновмісні кислоти Більшість із них одержують під час прямої взаємодії відповідного оксиду з водою.

Домашне завдання