Кислотные оксиды: общие свойства

В теме 4.1 мы научились узнавать кислотные оксиды по формуле. Теперь выясним, как они себя ведут. Общих свойств у кислотных оксидов немного, и все они вытекают из одной мысли: кислотный оксид — это «кислота без воды».

Кислотный оксид и соответствующая ему кислота

Кислотный оксид — это оксид, которому соответствует кислота. Если от молекулы кислородсодержащей кислоты мысленно отнять воду, получится её оксид; поэтому кислотные оксиды называют ещё ангидридами кислот, то есть «безводными». От серной кислоты \(\ce{H2SO4}\) после отнятия \(\ce{H2O}\) остаётся \(\ce{SO3}\), от угольной \(\ce{H2CO3}\) — \(\ce{CO2}\).

Главное правило соответствия оксид — кислота: степень окисления элемента в оксиде и в кислоте одинакова. В \(\ce{SO2}\) у серы +4, и ему соответствует сернистая кислота \(\ce{H2SO3}\), тоже с серой +4; в \(\ce{SO3}\) у серы +6 — серная кислота \(\ce{H2SO4}\). Азоту +5 соответствуют \(\ce{N2O5}\) и азотная кислота \(\ce{HNO3}\), а азоту +3 — \(\ce{N2O3}\) и азотистая кислота \(\ce{HNO2}\).

Реакция кислотного оксида с водой

Большинство кислотных оксидов соединяются с водой, образуя кислоту. Это реакция кислотного оксида с водой. Оксид серы(VI) реагирует с водой бурно, оксид фосфора(V) — энергично, особенно с горячей водой, а углекислый и сернистый газы — лишь частично, поэтому их кислоты существуют только в растворе:

\[ \ce{SO3 + H2O -> H2SO4}, \qquad \ce{P2O5 + 3H2O -> 2H3PO4}, \qquad \ce{CO2 + H2O <=> H2CO3} \]

Важное исключение — оксид кремния(IV): песок в воде не растворяется и с ней не реагирует. Кремниевую кислоту получают из её солей (тема 4.8).

Реакция кислотного оксида со щёлочью

Кислотные оксиды противоположны по свойствам основаниям, поэтому они реагируют со щелочами, образуя соль и воду. Это реакция кислотного оксида со щёлочью:

\[ \ce{CO2 + 2NaOH -> Na2CO3 + H2O}, \qquad \ce{SO3 + 2KOH -> K2SO4 + H2O}, \qquad \ce{P2O5 + 6NaOH -> 2Na3PO4 + 3H2O} \]

Если кислотного оксида много, а щёлочи мало, образуется кислая соль: \(\ce{CO2 + NaOH -> NaHCO3}\). Кислая соль образуется и из углекислого газа с известковой водой при долгом пропускании газа (об этом в следующем уроке).

Точно так же кислотные оксиды реагируют с основными оксидами, образуя соли. Реакции идут без воды, часто при нагревании; на реакции оксида кремния с оксидом кальция основано удаление пустой породы при выплавке чугуна:

\[ \ce{CaO + CO2 -> CaCO3}, \qquad \ce{Na2O + SO3 -> Na2SO4}, \qquad \ce{CaO + SiO2 ->[t^\circ] CaSiO3} \]