# Оксиды

Химия · 8 класс · Воздух. Кислород. Понятие об оксидах
Источник: https://razlozheno.ru/subject/himiya/8/oksidy

Что такое оксиды, как по формуле понять, что вещество — оксид, как их называют, как получают и какими они бывают.

## Чему научишься

- Отличать оксид от других веществ по формуле и называть оксиды: $CO$, $CO_2$, $SO_2$, $P_4O_{10}$
- Составлять уравнения получения оксидов сжиганием простых и сложных веществ
- Приводить примеры оксидов в разных агрегатных состояниях и находить их вокруг себя

## С чего начать

Вода, углекислый газ и речной песок — всё это оксиды. А вот $H_2O_2$, тоже из водорода и кислорода, оксидом не считается, и $OF_2$ тоже. Почему одни бинарные соединения кислорода — оксиды, а другие нет?

## 1. Что такое оксид

*Два элемента, один из них кислород*

Огляди комнату и улицу: вода, ржавчина на гвозде, песок на берегу, дым из трубы — всё это оксиды. Это самый большой «семейный клуб» среди сложных веществ. Вход в него проверяется по простому пропуску, и сейчас ты его выучишь.

Представь два ящика для деталей конструктора. В молекуле оксида всегда только два вида деталей (два химических элемента), и одна из них — кислород $O$. Третьего вида нет. Если в формуле три разных элемента, это уже не оксид. Поэтому оксиды называют самыми простыми из сложных веществ: проще двух элементов в сложном веществе не бывает.

**Оксиды**

Оксиды — это простейшие из сложных веществ, поскольку их молекулы образованы атомами только двух химических элементов, причём одним из них является кислород (бинарные соединения кислорода).

**Как проверить за секунду**

Аналогия: оксид — это бутерброд из двух слоёв, и один слой всегда кислородный. Хлеб с сыром и колбасой (три слоя) уже не подходит.

Правило самопроверки: смотри на формулу и считай элементы. Ровно два, и среди них $O$? Тогда это оксид. Три и больше? Это не оксид. Например, $H_2S$ (сероводород) не оксид: в нём нет кислорода.

*Рисунок: Дымовая труба, море и песок с подписями $NO_2$, $H_2O$ и $SiO_2$ и стрелками к ним*

**Исключения.** По букве определения $H_2O_2$ и $OF_2$ тоже подходят: два элемента, один из них кислород. Но по учебнику они не принадлежат к классу оксидов: пероксид водорода $H_2O_2$ (перекись) и дифторид кислорода $OF_2$ стоят отдельно. Это правило-исключение, его просто нужно запомнить.

**Исключения**

Пероксид водорода $H_2O_2$ и дифторид кислорода $OF_2$ не принадлежат к классу оксидов, хотя являются бинарными соединениями кислорода.

**Как называют оксиды.** Название строится по схеме «оксид + элемент». Если у элемента несколько вариантов, в скобках римской цифрой пишут число, с которым он соединён с кислородом:

- $CO$ — оксид углерода(II), угарный газ;
- $CO_2$ — оксид углерода(IV), углекислый газ;
- $SO_2$ — оксид серы(IV);
- $NO_2$ — оксид азота(IV) («лисий хвост»);
- $P_4O_{10}$ — оксид фосфора(V);
- $Cl_2O_7$ — оксид хлора(VII);
- $SiO_2$ — оксид кремния(IV);
- $Fe_2O_3$ — оксид железа(III);
- $N_2O$ — оксид диазота;
- $H_2O$ — оксид водорода, то есть обычная вода.

**Проверь себя:** Оксид ли $H_2S$? А $SO_2$? Ответь по правилу «два элемента, один из них кислород».
**Ответ:** $H_2S$ — не оксид: кислорода нет, это сероводород. $SO_2$ — оксид: два элемента, один из них кислород (оксид серы(IV)).

### Проверь себя

**Какие вещества в химии называют оксидами?**
- Бинарные соединения, образованные атомами двух элементов, одним из которых является кислород — верно
- Простые вещества, образованные атомами кислорода
- Любые сложные вещества, содержащие атомы кислорода и водорода
- Соединения, состоящие только из атомов кислорода и металлов
> Оксиды представляют собой простейшие сложные вещества, состоящие из двух элементов, где второй элемент — кислород.

**Почему пероксид водорода $\mathrm{H_2O_2}$ не относят к классу оксидов, несмотря на состав из водорода и кислорода?**
- При обычных условиях он находится в жидком агрегатном состоянии
- Он содержит три элемента вместо двух
- В его составе отсутствует кислород
- Его химическое строение и характер связей отличаются от классических оксидов — верно
> Хотя пероксид водорода является бинарным соединением кислорода, его внутреннее строение выносит вещество в отдельный класс пероксидов.

**Какое из приведенных веществ НЕ является оксидом, хотя представляет собой бинарное соединение с кислородом?**
- Оксид кремния(IV) $\mathrm{SiO_2}$
- Оксид железа(III) $\mathrm{Fe_2O_3}$
- Дифторид кислорода $\mathrm{OF_2}$ — верно
- Оксид углерода(IV) $\mathrm{CO_2}$
> Соединение $\mathrm{OF_2}$ рассматривается как исключение и не относится к классу оксидов.

**К какому классу веществ относятся оксиды по сложности своего состава?**
- Многокомпонентные смеси
- Простые вещества
- Органические полимеры
- Простейшие из сложных веществ — верно
> Оксиды называют простейшими сложными веществами, так как их молекулы состоят всего из двух элементов.

**Какое выражение о количестве сложных веществ по сравнению с простыми верно?**
- Количество простых и сложных веществ абсолютно одинаково
- Простых веществ намного больше, чем сложных
- Сложных веществ в природе гораздо больше, чем простых — верно
- Сложные вещества в природе вообще не встречаются
> Атомы различных элементов могут соединяться друг с другом в многочисленных комбинациях, образуя огромное количество сложных веществ.

**Что происходит с валентностью элемента при составлении названия оксида, если элемент имеет постоянную валентность?**
- Название оксида заменяется на тривиальное
- Вместо валентности указывается число атомов кислорода греческой приставкой
- Валентность в скобках обычно не указывается — верно
- Валентность всегда обязательно указывается римской цифрой
> По правилам номенклатуры бинарных соединений валентность элементов с постоянным её значением (например, водород, кислород) в названии не пишется.

**Какое химическое имя носит оксид водорода $\mathrm{H_2O}$ в повседневной жизни?**
- Углекислота
- Нашатырь
- Перекись
- Вода — верно
> Вода — это тривиальное название оксида водорода.

## 2. Как получают оксиды

*Три способа: сжечь простое, сжечь сложное, разложить*

Раз в оксиде есть кислород, самый прямой путь — соединить вещество с кислородом, то есть сжечь его. Так делают, когда горит свеча, металл или сера. Есть и обратный ход: взять сложное вещество, нагреть и разложить его на более простые вещества.

**Способ 1. Сжигание простых веществ.** Простое вещество соединяется с кислородом, и получается оксид:

- $3Fe + 2O_2 = Fe_3O_4$ — железо превращается в железную окалину;
- $4P + 5O_2 = P_4O_{10}$ — фосфор превращается в оксид фосфора(V).

Зацепка для $3Fe + 2O_2 = Fe_3O_4$: представь железо, которое «надевает» кислородную оболочку и превращается в тёмную окалину. Зацепка для $4P + 5O_2 = P_4O_{10}$: четыре атома фосфора «встречают» кислород и собираются в один оксид фосфора.

*Рисунок: Куча тёмного порошка с надписью $Fe_3O_4$*

**Пример: Проверяем, что уравнение сжигания фосфора сходится**

1. Берём $4P + 5O_2 = P_4O_{10}$. Слева 4 атома $P$, справа в $P_4O_{10}$ тоже 4.
2. Кислород слева: $5 \cdot 2 = 10$ атомов. Справа в $P_4O_{10}$ тоже 10.
3. Атомов поровну, значит коэффициенты верные.

**Способ 2. Сгорание сложных веществ.** Горит не простое, а сложное вещество. В конкретном примере $H_2S$ образуются два оксида — по одному из каждого элемента:

- $2H_2S + 3O_2 = 2H_2O + 2SO_2$ — сероводород сгорает в воду и оксид серы(IV).

Водород из $H_2S$ уходит в $H_2O$, сера — в $SO_2$. Зацепка для формулы $2H_2S + 3O_2 = 2H_2O + 2SO_2$: представь, что два элемента сероводорода расходятся по своим «кислородным домикам» — водород в $H_2O$, сера в $SO_2$.

**Пример: Считаем кислород в уравнении сгорания $H_2S$**

1. Справа: $2H_2O$ даёт 2 атома $O$, $2SO_2$ даёт $2 \cdot 2 = 4$. Всего 6.
2. Слева: $3O_2$ даёт $3 \cdot 2 = 6$ атомов $O$. Сошлось.
3. Водород: слева в $2H_2S$ 4 атома, справа в $2H_2O$ тоже 4. Сера: 2 и 2.

**Способ 3. Термическое разложение.** Сложное вещество нагревают, и оно распадается на более простые. Пример из учебника — малахит. Он разлагается при нагревании: остаётся оксид меди $CuO$, а ещё выделяются вода $H_2O$ и углекислый газ $CO_2$. Углекислый газ можно «поймать», пропустив его в раствор $Ca(OH)_2$, как на рисунке. Зацепка для разложения малахита: «нагрей — разбери» — одно сложное вещество превращается в несколько более простых продуктов.

*Рисунок: Пробирка с малахитом и $CuO$ нагревается, образующаяся вода конденсируется, а выделившийся $CO_2$ направляется в раствор $Ca(OH)_2$*

**Как не перепутать способы**

Аналогия: сжигание — это «присоединить кислород» (как надеть куртку), разложение — «разобрать на части» (как разобрать конструктор). Оксиды получаются и так и так.

Правило самопроверки: в уравнении сжигания кислород $O_2$ стоит слева, в левой части. А при разложении слева одно сложное вещество, а справа его части.

### Проверь себя

**Какое вещество образуется при сжигании железа в кислороде согласно уравнению $3\mathrm{Fe} + 2\mathrm{O_2} = \mathrm{Fe_3O_4}$?**
- Оксид железа(II)
- Железная окалина — верно
- Ржавчина
- Чистый гидроксид железа
> Смешанный оксид $\mathrm{Fe_3O_4}$ называется железной окалиной.

**Какая химическая формула соответствует оксиду фосфора(\mathrm{V}), получаемому сжиганием фосфора в кислороде?**
- $\mathrm{P_2O_3}$
- $\mathrm{PO_4}$
- $\mathrm{P_4O_{10}}$ — верно
- $\mathrm{PH_3}$
> Уравнение горения фосфора записывается как $4\mathrm{P} + 5\mathrm{O_2} = \mathrm{P_4O_{10}}$.

**Какие оксиды образуются при горении сероводорода $\mathrm{H_2S}$ в кислороде?**
- Пероксид водорода $\mathrm{H_2O_2}$ и оксид серы(\mathrm{VI}) $\mathrm{SO_3}$
- Вода $\mathrm{H_2O}$ и оксид серы(\mathrm{IV}) $\mathrm{SO_2}$ — верно
- Сернистая кислота $\mathrm{H_2SO_3}$
- Серная кислота $\mathrm{H_2SO_4}$ и водород $\mathrm{H_2}$
> При горении сложного вещества каждый составляющий элемент образует свой оксид: $2\mathrm{H_2S} + 3\mathrm{O_2} = 2\mathrm{H_2O} + 2\mathrm{SO_2}$.

**Сколько оксидов образуется при термическом разложении малахита?**
- Один оксид
- Четыре оксида
- Два оксида
- Три оксида — верно
> При разложении малахита образуются оксид меди(II), углекислый газ и вода (все три вещества являются оксидами).

**Каким общим способом можно получить оксиды почти всех химических элементов?**
- Сжиганием простых веществ в кислороде — верно
- Пропусканием электрического тока через кислоты
- Замораживанием жидких смесей
- Растворением веществ в воде
> Прямое соединение химических элементов с кислородом при сжигании — универсальный способ получения оксидов.

**При сгорании какого химического элемента образуется оксид с формулой $\mathrm{P_4O_{10}}$?**
- Фтор
- Сера
- Фосфор — верно
- Железо
> Символ $\mathrm{P}$ обозначает фосфор, который сгорает в кислороде с образованием оксида фосфора(V).

## 3. Какими бывают оксиды

*Агрегатные состояния, цвета и сравнение с «не оксидами»*

Оксиды совсем не похожи друг на друга: одни — газы, другие — жидкости или твёрдые вещества. Общее у них только состав, а внешний вид и свойства разные.

**Агрегатные состояния:**

- газообразные: $CO_2$, $NO_2$, $N_2O$;
- жидкие: $H_2O$, $Cl_2O_7$;
- твёрдые: $Fe_2O_3$, $SiO_2$.

Цвета тоже разные. $NO_2$ называют «лисий хвост»: газ рыжего цвета. $Fe_2O_3$ — основная часть ржавчины, $SiO_2$ — основная часть речного песка. Оксиды различаются по растворимости в воде. Угарный газ $CO$ и углекислый газ $CO_2$ по-разному действуют на организм: у них разное физиологическое действие.

**Как запомнить состояния**

Аналогия: оксиды как разные ученики одного класса: фамилия-«шаблон» одна (оксид), а характер у каждого свой.

Опорные примеры: газ — $CO_2$, жидкость — $H_2O$, твёрдое — $SiO_2$ (песок). По одному на состояние — остальные достраивай по ним.

**Оксиды и бинарные соединения кислорода-исключения**

| Признак | Оксиды ($H_2O$, $CO_2$) | Исключения ($H_2O_2$, $OF_2$) |
| --- | --- | --- |
| Элементов в молекуле | Два | Два |
| Среди них кислород | Да | Да |
| Относятся к оксидам | Да | Нет |
| Названия | Оксид водорода, оксид углерода(IV) | Пероксид водорода, дифторид кислорода |
| Как запомнить | Общее правило | Исключения: просто выучить |

Где встречаешь: вода из-под крана — оксид водорода, песок на пляже — $SiO_2$, ржавый гвоздь — $Fe_2O_3$, а пузырьки в газировке — $CO_2$. Дым из заводской трубы несёт $NO_2$. Почти всё, к чему ты прикасаешься, содержит оксиды или получилось с их участием.

**Почему вода — оксид водорода**

Название «оксид водорода» для $H_2O$ звучит непривычно, но подходит по определению: два элемента, один из них кислород. Просто для воды укрепилось бытовое слово.

### Проверь себя

**Какое тривиальное название имеет оксид углерода(\mathrm{II}) $\mathrm{CO}$?**
- Углекислый газ
- Лисий хвост
- Угарный газ — верно
- Веселящий газ
> Оксид углерода(II) с формулой $\mathrm{CO}$ традиционно называют угарным газом.

**Как в быту называют оксид азота(\mathrm{IV}) $\mathrm{NO_2}$ из-за его характерной бурой окраски?**
- Лисий хвост — верно
- Веселящий газ
- Сернистый газ
- Угарный газ
> Бурый цвет газа $\mathrm{NO_2}$ дал ему образное название «лисий хвост».

**Какая химическая формула соответствует оксиду диазота, используемому в качестве компонента смеси для наркоза («веселящий газ»)?**
- $\mathrm{N_2O}$ — верно
- $\mathrm{HNO_3}$
- $\mathrm{NO_2}$
- $\mathrm{NH_3}$
> Формула $\mathrm{N_2O}$ обозначает оксид диазота, известного как веселящий газ.

**Какое химическое соединение составляет основную часть речного песка?**
- Оксид хлора(\mathrm{VII}) $\mathrm{Cl_2O_7}$
- Оксид кремния(\mathrm{IV}) $\mathrm{SiO_2}$ — верно
- Оксид фосфора(\mathrm{V}) $\mathrm{P_4O_{10}}$
- Оксид железа(\mathrm{III}) $\mathrm{Fe_2O_3}$
> Оксид кремния(IV) является главным компонентом речного песка.

**Какая формула соответствует оксиду железа(\mathrm{III}), являющемуся основной частью ржавчины?**
- $\mathrm{Fe_2O_3}$ — верно
- $\mathrm{Fe(OH)_3}$
- $\mathrm{Fe_3O_4}$
- $\mathrm{FeO}$
> Формула $\mathrm{Fe_2O_3}$ принадлежит оксиду железа(III), из которого преимущественно состоит ржавчина.

**В каких агрегатных состояниях могут находиться оксиды при обычных условиях?**
- Только в газообразном и жидком
- Во всех трех: газообразном, жидком и твёрдом — верно
- Только в газообразном
- Только в твёрдом
> Физические свойства оксидов разнообразны, они встречаются во всех агрегатных состояниях (например, $\mathrm{CO_2}$ — газ, $\mathrm{H_2O}$ — жидкость, $\mathrm{SiO_2}$ — твёрдое вещество).

**Какое название согласно номенклатуре бинарных соединений соответствует формуле $\mathrm{Cl_2O_7}$?**
- Хлорат кислорода
- Оксид хлора(\mathrm{VII}) — верно
- Хлористый водород
- Оксид хлора(\mathrm{I})
> Римская цифра VII указывает на валентность хлора в данном оксиде.

**Какой из перечисленных оксидов является БЕСЦВЕТНЫМ газом или жидкостью при обычных условиях?**
- Оксид меди(\mathrm{II})
- Оксид углерода(\mathrm{IV}) $\mathrm{CO_2}$ — верно
- Оксид азота(\mathrm{IV}) $\mathrm{NO_2}$
- Железная окалина $\mathrm{Fe_3O_4}$
> Углекислый газ $\mathrm{CO_2}$ и вода $\mathrm{H_2O}$ приведены в тексте как примеры бесцветных оксидов.

**Как согласно правилам номенклатуры называется оксид с формулой $\mathrm{SO_2}$?**
- Оксид серы(\mathrm{VI})
- Серводород
- Оксид серы(\mathrm{II})
- Оксид серы(\mathrm{IV}) — верно
> В формуле $\mathrm{SO_2}$ сера проявляет валентность IV, поэтому ее указывают в скобках.

**Из приведенных формул выберите жидкий оксид при обычных условиях:**
- $\mathrm{Fe_3O_4}$
- $\mathrm{SiO_2}$
- $\mathrm{CO_2}$
- $\mathrm{H_2O}$ — верно
> Оксид водорода (вода) при обычных условиях является жидкостью.

**Какую валентность проявляет углерод в угарном газе $\mathrm{CO}$?**
- II — верно
- IV
- III
- I
> В угарном газе $\mathrm{CO}$ углерод имеет валентность II, поэтому систематическое название — оксид углерода(II).

**Какое из приведенных веществ при обычных условиях является твёрдым оксидом?**
- $\mathrm{CO_2}$
- $\mathrm{SiO_2}$ — верно
- $\mathrm{H_2O}$
- $\mathrm{NO_2}$
> Оксид кремния(IV) находится в твердом агрегатном состоянии при нормальных условиях.

## Ключевые термины

- **Оксиды** — Простейшие из сложных веществ: молекулы образованы атомами двух химических элементов, один из них кислород
- **Бинарные соединения** — Вещества, молекулы которых состоят из атомов двух элементов
- **Термическое разложение** — Распад сложного вещества при нагревании, например малахита с образованием $CuO$

## Итог

- Оксид — соединение двух элементов, один из которых кислород
- $H_2O_2$ и $OF_2$ — исключения, не оксиды
- Название: оксид + элемент, в скобках римская цифра, например $CO_2$ — оксид углерода(IV)
- Оксиды получают: сжигая простые вещества, сжигая сложные, термически разлагая сложные
- Оксиды бывают газами ($CO_2$), жидкостями ($H_2O$) и твёрдыми ($SiO_2$)

## Шпаргалка

### Оксиды и их названия

- **$CO$** — оксид углерода(II), угарный газ
- **$CO_2$** — оксид углерода(IV), углекислый газ
- **$H_2O$** — оксид водорода, вода
- **$SO_2$** — оксид серы(IV)
- **$P_4O_{10}$** — оксид фосфора(V)
- **$Fe_2O_3$** — оксид железа(III), основная часть ржавчины
- **$SiO_2$** — оксид кремния(IV), основная часть речного песка
- **$N_2O$** — оксид диазота, веселящий газ

### Получение оксидов горением

- **$3Fe + 2O_2 = Fe_3O_4$** — горение железа, железная окалина
- **$4P + 5O_2 = P_4O_{10}$** — горение фосфора
- **$2H_2S + 3O_2 = 2H_2O + 2SO_2$** — горение сероводорода

### Оксид или нет

1. **Посчитай элементы** — в формуле должно быть ровно два элемента
2. **Найди кислород** — один из двух элементов — $O$
3. **Проверь исключения** — $H_2O_2$ и $OF_2$ — не оксиды

### Оксиды и исключения

| Признак | Оксиды | $H_2O_2$, $OF_2$ |
| --- | --- | --- |
| Два элемента | Да | Да |
| Кислород | Да | Да |
| Класс оксидов | Да | Нет |

## Любопытное

- $N_2O$ — оксид диазота — называют веселящим газом: он входит в смесь для наркоза.
- $NO_2$ называют «лисий хвост».
- $Fe_3O_4$ называют железной окалиной: она получается при горении железа.