Основные оксиды

Основные оксиды — зеркальное отражение кислотных (тема 4.5). Кислотный оксид — это «кислота без воды», а основный оксид — «основание без воды». Поэтому их свойства легко вывести: всё, что реагирует с основаниями, реагирует и с основными оксидами.

Основный оксид и соответствующее основание

Основный оксид — это оксид металла, которому соответствует основание. Основные оксиды образуют металлы в степени окисления +1 и +2, кроме цинка и бериллия (тема 4.1). Правило соответствия оксид — гидроксид то же, что и у кислотных оксидов: степень окисления металла в оксиде и в гидроксиде одинакова. Оксиду натрия \(\ce{Na2O}\) соответствует гидроксид натрия \(\ce{NaOH}\), оксиду кальция \(\ce{CaO}\) — \(\ce{Ca(OH)2}\), оксиду железа(II) \(\ce{FeO}\) — \(\ce{Fe(OH)2}\), оксиду меди(II) \(\ce{CuO}\) — \(\ce{Cu(OH)2}\).

Все основные оксиды — твёрдые вещества с ионной решёткой. Многие из них окрашены: \(\ce{CuO}\) и \(\ce{FeO}\) чёрные, \(\ce{CaO}\), \(\ce{MgO}\) и \(\ce{BaO}\) белые.

Реакция основного оксида с водой

С водой реагируют только оксиды щелочных металлов, кальция, стронция и бария — тех металлов, гидроксиды которых растворимы. Это реакция основного оксида с водой, в ней образуется щёлочь:

\[ \ce{Na2O + H2O -> 2NaOH}, \qquad \ce{CaO + H2O -> Ca(OH)2}, \qquad \ce{BaO + H2O -> Ba(OH)2} \]

Оксиды магния, меди, железа и других металлов с водой не реагируют, потому что их гидроксиды нерастворимы. Такие гидроксиды получают из солей (тема 4.7).

Негашёная известь

Самый важный для практики основный оксид — оксид кальция \(\ce{CaO}\), негашёная известь. Её получают обжигом известняка. При смешивании с водой негашёная известь сильно разогревается, так что вода может закипеть, и превращается в гашёную известь \(\ce{Ca(OH)2}\); этот процесс строители называют гашением извести. Известковый раствор (смесь гашёной извести, песка и воды) постепенно твердеет на воздухе, поглощая углекислый газ и превращаясь в карбонат кальция. Поэтому им скрепляли кирпичи, а побелка стен со временем становится прочной.

\[ \ce{CaCO3 ->[t^\circ] CaO + CO2 ^}, \qquad \ce{CaO + H2O -> Ca(OH)2}, \qquad \ce{Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 + H2O} \]

Реакция основного оксида с кислотой

Все основные оксиды реагируют с кислотами, образуя соль и воду. Реакция основного оксида с кислотой — самое общее их свойство:

\[ \ce{CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O}, \qquad \ce{MgO + 2HCl -> MgCl2 + H2O}, \qquad \ce{FeO + 2HCl -> FeCl2 + H2O} \]

Удобно наблюдать эту реакцию на оксиде меди(II). Это чёрный порошок, нерастворимый в воде. При нагревании с серной кислотой он растворяется, и раствор становится голубым от сульфата меди(II). Оксид меди(II) образуется при нагревании меди на воздухе, отчего медная пластинка чернеет (тема 1.6), и при разложении голубого гидроксида меди(II). Водород, уголь и угарный газ при нагревании восстанавливают из него красную медь.

Реакция основного оксида с кислотным

Основный оксид реагирует и с кислотным оксидом, образуя соль. Реакция основного оксида с кислотным идёт без воды, часто при нагревании:

\[ \ce{CaO + CO2 -> CaCO3}, \qquad \ce{Na2O + SO3 -> Na2SO4}, \qquad \ce{3CaO + P2O5 -> Ca3(PO4)2}, \qquad \ce{CaO + SiO2 ->[t^\circ] CaSiO3} \]