Најважније из лекције
Киселинско-базна подела:
- Базни оксиди (нпр. \(\mathrm{Na_2O, CaO, CuO}\)) – оксиди метала; реагују са киселинама и киселим оксидима дајући соли; растворни у води дају базе (анхидриди база).
- Кисели оксиди (нпр. \(\mathrm{CO_2, SO_3, P_4O_{10}}\)) – претежно оксиди неметала; реагују са базама и базним оксидима дајући соли; са водом граде киселине (анхидриди киселина).
- Амфотерни оксиди (нпр. \(\mathrm{Al_2O_3, ZnO, BeO}\)) – реагују и са киселинама и са базама градећи соли.
- Неутрални оксиди (\(\mathrm{CO, NO, N_2O}\)) – не реагују ни са водом, ни са киселинама, ни са базама (не граде соли).
Према хемијском понашању у реакцијама са водом, киселинама и базама, сви оксиди се деле у четири групе: базни, кисели, амфотерни и неутрални.
| Врста оксида | Примери | Реакција с водом | Реакција с киселинама | Реакција с базама |
|---|---|---|---|---|
| Базни оксиди | \(\mathrm{Na_2O, CaO, MgO, FeO, CuO}\) | Дају базе (хидроксиде) | Реагују (граде соли) | Не реагују |
| Кисели оксиди | \(\mathrm{CO_2, SO_2, SO_3, N_2O_5, P_4O_{10}, Cl_2O_7}\) | Дају киселине | Не реагују | Реагују (граде соли) |
| Амфотерни оксиди | \(\mathrm{Al_2O_3, ZnO, BeO, Cr_2O_3, MnO_2}\) | Слабо или не реагују | Реагују (граде соли) | Реагују (граде соли) |
| Неутрални оксиди | \(\mathrm{CO, NO, N_2O}\) | Не реагују | Не реагују | Не реагују |
Племенити гасови (\(\mathrm{He, Ne, Ar}\)) и племенити метали попут злата (\(\mathrm{Au}\)) и платине (\(\mathrm{Pt}\)) не граде оксиде уобичајеним хемијским путем или њихови оксиди нису изоловани.
У оквиру исте периоде Периодног система елемената, идући с лева надесно:
- опада базни карактер оксида,
- расте кисели карактер оксида,
- на прелазу између метала и неметала налазе се амфотерни оксиди.
Промена својстава оксида елемената 3. периоде:
\[ \underbrace{\mathrm{Na_2O \quad MgO}}_{\text{базни оксиди}} \longrightarrow \underbrace{\mathrm{Al_2O_3}}_{\text{амфотерни оксид}} \longrightarrow \underbrace{\mathrm{SiO_2 \quad P_4O_{10} \quad SO_3 \quad Cl_2O_7}}_{\text{кисели оксиди (растућа јачина киселости)}} \]
\[ \underbrace{\mathrm{Na_2O \quad MgO}}_{\text{базни оксиди}} \longrightarrow \underbrace{\mathrm{Al_2O_3}}_{\text{амфотерни оксид}} \longrightarrow \underbrace{\mathrm{SiO_2 \quad P_4O_{10} \quad SO_3 \quad Cl_2O_7}}_{\text{кисели оксиди (растућа јачина киселости)}} \]
Базни оксиди су претежно оксиди метала (1. и 2. групе, као и прелазних метала у нижим оксидационим стањима).
Анхидрид значи „без воде”. Базни оксиди су анхидриди одговарајућих база (хидроксида). Загревањем (жарењем) нерастворних хидроксида метала уклања се вода и настаје оксид:
\[ 2\mathrm{Fe(OH)_3} \xrightarrow{\Delta} \mathrm{Fe_2O_3} + 3\mathrm{H_2O} \]
Хемијске реакције базних оксида:
1. Реакција с водом (граде базе / хидроксиде): \[ \mathrm{Na_2O} + \mathrm{H_2O} \longrightarrow 2\mathrm{NaOH} \] 2. Реакција с киселинама (граде со и воду): \[ \mathrm{Na_2O} + \mathrm{H_2SO_4} \longrightarrow \mathrm{Na_2SO_4} + \mathrm{H_2O} \] \[ \mathrm{CuO} + \mathrm{H_2SO_4} \longrightarrow \mathrm{CuSO_4} + \mathrm{H_2O} \] \[ \mathrm{Fe_2O_3} + 6\mathrm{HCl} \longrightarrow 2\mathrm{FeCl_3} + 3\mathrm{H_2O} \] 3. Реакција с киселим оксидима (граде со): \[ \mathrm{Na_2O} + \mathrm{SO_3} \longrightarrow \mathrm{Na_2SO_4} \]
1. Реакција с водом (граде базе / хидроксиде): \[ \mathrm{Na_2O} + \mathrm{H_2O} \longrightarrow 2\mathrm{NaOH} \] 2. Реакција с киселинама (граде со и воду): \[ \mathrm{Na_2O} + \mathrm{H_2SO_4} \longrightarrow \mathrm{Na_2SO_4} + \mathrm{H_2O} \] \[ \mathrm{CuO} + \mathrm{H_2SO_4} \longrightarrow \mathrm{CuSO_4} + \mathrm{H_2O} \] \[ \mathrm{Fe_2O_3} + 6\mathrm{HCl} \longrightarrow 2\mathrm{FeCl_3} + 3\mathrm{H_2O} \] 3. Реакција с киселим оксидима (граде со): \[ \mathrm{Na_2O} + \mathrm{SO_3} \longrightarrow \mathrm{Na_2SO_4} \]
| База (хидроксид) | \(\mathrm{NaOH}\) | \(\mathrm{Mg(OH)_2}\) | \(\mathrm{Fe(OH)_2}\) | \(\mathrm{Fe(OH)_3}\) | \(\mathrm{Cu(OH)_2}\) | \(\mathrm{Mn(OH)_2}\) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Анхидрид базе | \(\mathrm{Na_2O}\) | \(\mathrm{MgO}\) | \(\mathrm{FeO}\) | \(\mathrm{Fe_2O_3}\) | \(\mathrm{CuO}\) | \(\mathrm{MnO}\) |
Кисели оксиди су претежно оксиди неметала (и метала у високим оксидационим стањима). Они су анхидриди одговарајућих кисеооничних киселина.
Хемијске реакције киселих оксида:
1. Реакција с водом (граде киселине): \[ \mathrm{Cl_2O_7} + \mathrm{H_2O} \longrightarrow 2\mathrm{HClO_4} \] \[ \mathrm{SO_3} + \mathrm{H_2O} \longrightarrow \mathrm{H_2SO_4} \] 2. Реакција с базама (граде со и воду): \[ \mathrm{Cl_2O_7} + \mathrm{Ba(OH)_2} \longrightarrow \mathrm{Ba(ClO_4)_2} + \mathrm{H_2O} \] 3. Реакција с базним оксидима (граде со): \[ \mathrm{Cl_2O_7} + \mathrm{CaO} \longrightarrow \mathrm{Ca(ClO_4)_2} \]
1. Реакција с водом (граде киселине): \[ \mathrm{Cl_2O_7} + \mathrm{H_2O} \longrightarrow 2\mathrm{HClO_4} \] \[ \mathrm{SO_3} + \mathrm{H_2O} \longrightarrow \mathrm{H_2SO_4} \] 2. Реакција с базама (граде со и воду): \[ \mathrm{Cl_2O_7} + \mathrm{Ba(OH)_2} \longrightarrow \mathrm{Ba(ClO_4)_2} + \mathrm{H_2O} \] 3. Реакција с базним оксидима (граде со): \[ \mathrm{Cl_2O_7} + \mathrm{CaO} \longrightarrow \mathrm{Ca(ClO_4)_2} \]
| Киселина | \(\mathrm{H_2CO_3}\) | \(\mathrm{HNO_2}\) | \(\mathrm{HNO_3}\) | \(\mathrm{H_2SO_4}\) | \(\mathrm{H_3PO_4}\) |
|---|---|---|---|---|---|
| Анхидрид киселине | \(\mathrm{CO_2}\) | \(\mathrm{N_2O_3}\) | \(\mathrm{N_2O_5}\) | \(\mathrm{SO_3}\) | \(\mathrm{P_4O_{10}}\) |
Амфотерни оксиди показују и базна и кисела својства:
- са јаким киселинама реагују као базе,
- са јаким базама реагују као киселине,
- у оба случаја граде соли.
Неутрални оксиди (индиферентни оксиди) не показују ни кисели ни базни карактер. Не реагују са водом, киселинама нити базама и не граде соли.
Примери: \(\mathrm{CO}\) (угљеник(II)-оксид), \(\mathrm{NO}\) (азот(II)-оксид), \(\mathrm{N_2O}\) (азот(I)-оксид).
Примери: \(\mathrm{CO}\) (угљеник(II)-оксид), \(\mathrm{NO}\) (азот(II)-оксид), \(\mathrm{N_2O}\) (азот(I)-оксид).
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Разврстај дате оксиде према киселинско-базном карактеру: \(\mathrm{K_2O, SO_2, CO, ZnO, N_2O, CaO}\).
- Базни оксиди: \(\mathrm{K_2O, CaO}\) (оксиди метала 1. и 2. групе)
- Кисели оксиди: \(\mathrm{SO_2}\) (оксид неметала)
- Амфотерни оксиди: \(\mathrm{ZnO}\)
- Неутрални оксиди: \(\mathrm{CO, N_2O}\)
Задатак 2 (средњи): Одреди који је оксид анхидрид азотне киселине (\(\mathrm{HNO_3}\)) и напиши једначину његове реакције са водом.
Анхидрид азотне киселине (\(\mathrm{HNO_3}\)) је азот(V)-оксид (\(\mathrm{N_2O_5}\)), јер азот у оба једињења има исто оксидационо стање (\(+5\)).
Једначина реакције са водом: \[ \mathrm{N_2O_5} + \mathrm{H_2O} \longrightarrow 2\mathrm{HNO_3} \]
Једначина реакције са водом: \[ \mathrm{N_2O_5} + \mathrm{H_2O} \longrightarrow 2\mathrm{HNO_3} \]
Задатак 3 (средњи): Калцијум-оксид (\(\mathrm{CaO}\)) је типичан базни оксид. Напиши једначине реакција \(\mathrm{CaO}\) са:
а) водом,
б) хлороводоничном киселином (\(\mathrm{HCl}\)),
в) сумпор(VI)-оксидом (\(\mathrm{SO_3}\)).
а) водом,
б) хлороводоничном киселином (\(\mathrm{HCl}\)),
в) сумпор(VI)-оксидом (\(\mathrm{SO_3}\)).
а) Реакција са водом (настаје база):
\[ \mathrm{CaO} + \mathrm{H_2O} \longrightarrow \mathrm{Ca(OH)_2} \]
б) Реакција са киселином (настају со и вода):
\[ \mathrm{CaO} + 2\mathrm{HCl} \longrightarrow \mathrm{CaCl_2} + \mathrm{H_2O} \]
в) Реакција са киселим оксидом (настаје со):
\[ \mathrm{CaO} + \mathrm{SO_3} \longrightarrow \mathrm{CaSO_4} \]
Задатак 4 (тежак): Дата су три гасовита оксида: \(\mathrm{SO_2}\), \(\mathrm{CO}\) и \(\mathrm{CO_2}\). Шта ће се десити када се сваки од њих појединачно уведе у водени раствор натријум-хидроксида (\(\mathrm{NaOH}\))? Напиши једначине реакција тамо где долази до интеракције.
1. \(\mathrm{SO_2}\) је кисели оксид (анхидрид \(\mathrm{H_2SO_3}\)), па реагује са базом \(\mathrm{NaOH}\) градећи со и воду:
\[ \mathrm{SO_2} + 2\mathrm{NaOH} \longrightarrow \mathrm{Na_2SO_3} + \mathrm{H_2O} \]
2. \(\mathrm{CO}\) је неутралан оксид и не реагује са раствором \(\mathrm{NaOH}\).
3. \(\mathrm{CO_2}\) је кисели оксид (анхидрид \(\mathrm{H_2CO_3}\)), па реагује са базом \(\mathrm{NaOH}\) градећи со и воду:
\[ \mathrm{CO_2} + 2\mathrm{NaOH} \longrightarrow \mathrm{Na_2CO_3} + \mathrm{H_2O} \]
