Кислотные оксиды: химические свойства, получение, применение

Все химические соединения, существующие в природе, делятся на органические и неорганические. Среди последних выделяют следующие классы: оксиды, гидроксиды, соли. Гидроксиды подразделяются на основы, кислоты и амфотерные. Среди оксидов также можно выделить кислотные, основные и амфотерные. Вещества последней группы могут проявлять как кислотные, так и основные свойства.

Химические свойства кислотных оксидов

Такие вещества имеют своеобразные химические свойства. Кислотные оксиды способны вступать в химические реакции только с основными гидроксидами и оксидами. К этой группе химических соединений относятся такие вещества, как углекислый газ, диоксид и триоксид серы, триоксид хрома, гептаоксид марганца, пентаоксид фосфора, триоксид и пентаоксид хлора, тетра- и пентаоксид азота, диоксид кремния.

Такого рода вещества называются еще ангидридами. Кислотные свойства оксидов проявляются прежде всего во время их реакций с водой. При этом образуется определенная кислородосодержащая кислота. К примеру, если взять триоксид серы и воду в равных количествах, получим сульфатную (серную) кислоту. Таким же образом можно синтезировать и фосфорную кислоту, добавив воды к оксиду фосфора. Уравнение реакции: Р2О5 + 3Н2О = 2Н3РО4. Точно таким же образом возможно получить такие кислоты, как нитратная, кремниевая и т. д. Также кислотные оксиды вступают в химическое взаимодействие с основными либо амфотерными гидроксидами. Во время такого рода реакций образуются соль и вода. Например, если взять триоксид серы и добавить к нему гидроксид кальция, получим сульфат кальция и воду. Если же добавить гидроксид цинка, получим сульфат цинка и воду. Еще одна группа веществ, с которыми взаимодействуют данные химические соединения — основные и амфотерные оксиды. При реакциях с ними образуется только соль, без воды. К примеру, добавив к триоксиду серы амфотерный оксид алюминия, получим сульфат алюминия. А если смешать оксид кремния с основным оксидом кальция, получим силикат кальция. Кроме того, кислотные оксиды реагируют с основными и нормальными солями. При реакции с последними образуются кислые соли. Например, если к углекислому газу добавить карбонат кальция и воду, можно получить гидрокарбонат кальция. Уравнение реакции: СО₂ + СаСО₃ + Н₂О = Са(НСО₃)₂. При реакции кислотных оксидов с основными солями образуются нормальные соли.
С кислотами и с другими кислотными оксидами вещества данной группы не взаимодействуют. Точно такие же химические свойства способны проявлять и амфотерные оксиды, только кроме этого они также взаимодействуют и с кислотными оксидами и гидроксидами, то есть сочетают в себе и кислотные, и основные свойства.

Физические свойства и применение кислотных оксидов

Существует довольно много различных по своим физическим свойствам кислотных оксидов, поэтому возможно их использование в самых разных сферах промышленности.

Триоксид серы

Чаще всего данное соединение используется в химической отрасли промышленности. Оно является промежуточным продуктом, образующимся в процессе получения сульфатной кислоты. Данный процесс заключается в том, что пирит железа сжигают, получая при этом диоксид серы, далее последний подвергают химической реакции с кислородом, вследствие которой образуется триоксид. Далее из триоксида путем добавления к нему воды синтезируют серную кислоту. При нормальных условиях это вещество представляет собой бесцветную жидкость с неприятным запахом. При температуре же ниже шестнадцати градусов по Цельсию триоксид серы застывает, образуя кристаллы.

Пентаоксид фосфора

Кислотные оксиды также включают в свой список пентаоксид фосфора. Он представляет собой белое снегообразное вещество. Применяют его как водоотнимающее средство из-за того, что он очень активно вступает во взаимодействие с водой, образуя при этом фосфорную кислоту (также он используется в химической промышленности для ее добывания).

Углекислый газ

Это самый распространенный в природе из кислотных оксидов. Содержание данного газа в составе атмосферы Земли — около одного процента. В нормальных условиях данное вещество представляет собой газ, не имеющий ни цвета, ни запаха. Диоксид углерода широко используется в пищевой промышленности: для производства газированных напитков, в качестве разрыхлителя теста, как консервант (под обозначением Е290). Сжиженный углекислый газ применяется для изготовления огнетушителей. Также данное вещество играет огромную роль в природе — для совершения фотосинтеза, в результате которого образуется жизненно важный для животных кислород. Растениям необходим именно углекислый газ. Данное вещество выделяется при горении всех без исключения органических химических соединений.

Диоксид кремния

В нормальных условиях имеет вид бесцветных кристаллов. В природе его можно встретить в виде множества разнообразных минералов, таких как кварц, хрусталь, халцедон, яшма, топаз, аметист, морион. Данный кислотный оксид активно используется в производстве керамики, стекла, абразивных материалов, бетонных изделий, волокно-оптических кабелей. Также данное вещество применяется в радиотехнике. В пищевой промышленности его применяют в виде добавки, зашифрованной под названием Е551. Здесь он используется для сохранения первоначальной формы и консистенции продукта. Данную пищевую добавку можно найти, к примеру, в растворимом кофе. Кроме того, диоксид кремния используют в производстве зубных паст.

Гептаоксид марганца

Данное вещество представляет собой буро-зеленую массу. Используется оно в основном для синтеза марганцевой кислоты путем добавления к оксиду воды.

Пентаоксид азота

Он представляет собой твердое бесцветное вещество, имеющее форму кристаллов. Применяют его в большинстве случаев в химической промышленности для получения азотной кислоты или других оксидов азота.

Триоксид и тетраоксид хлора

Первый представляет собой газ зелено-желтого цвета, второй — такой же расцветки жидкость. Используются они в основном в химической промышленности для получения соответствующих хлористых кислот.

Получение кислотных оксидов

Вещества данной группы возможно получить вследствие разложения кислот под воздействием высоких температур. В таком случае образуется нужное вещество и вода. Примеры реакций: Н₂СО₃ = Н₂О + СО₂; 2Н₃РО₄ = 3Н₂О + Р₂О₅. Гептаоксид марганца можно получить в результате воздействия на перманганат калия концентрированного раствора сульфатной кислоты. Вследствие этой реакции образуются нужное вещество, сульфат калия и вода. Углекислый газ можно получить вследствие разложения карбоновой кислоты, взаимодействия карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами, реакций пищевой соды с лимонной кислотой.

Заключение

Подведя итог всему написанному выше, можно сказать, что кислотные оксиды получили широкое применение в химической промышленности. Лишь некоторые из них используются также в пищевой и других отраслях.

Кислотные оксиды — это большая группа неорганических химических соединений, которые имеют большое значение и могут применяться для получения самых разнообразных кислородосодержащих кислот. Также в эту группу входят два важнейших вещества: углекислый газ и диоксид кремния, первый из которых играет огромную роль в природе, а второй представлен в форме многих минералов, часто использующихся в изготовлении украшений.