ОСНОВНЫЕ И АМФОТЕРНЫЕ ОКСИДЫ

ÕÈÌÈß
Основные и амфотерные оксиды – это соединения металлов и амфотерных элементов с кислородом. Взаимодействуя с кислотными оксидами
или кислотами, такие оксиды образуют соли.
Некоторые из основных оксидов могут
реагировать с водой, превращаясь в сильные
основания – щёлочи. Первым основным оксидом, с которым имел дело человек, был оксид
кальция СаО – негашёная известь, которая образуется при обжиге известняка (карбоната
кальция СаСО3).
Почти одновременно (а может быть, и
раньше) люди узнали другой оксид, амфотерный. Это был драгоценный камень, рубин, оксид алюминия Al 2 О 3 , прозрачные кристаллы
которого имеют кроваво-красный цвет из-за
примеси оксида хрома Cr2О3.
Рубины с незапамятных времен украшали
короны властителей: царей, королей, султанов …
1. Забавы аристократов
В 1808 г. в Лондоне появилась новая мода –
посещать по четвергам лабораторию президента Королевского общества (Английской академии наук) Гемфри Деви (1778-1829) и наблюдать химические опыты. Обычными посетителями лаборатории были молодые аристократы.
Деви таким посещениям не препятствовал.
Он открыл новый химический элемент, получил его в виде металла и установил формулу
его оксида ЭО. И вот очередной эффектный
опыт: Деви зажёг свечу и высыпал со шпателя в
пламя немного порошка оксида ЭО. Тотчас
огонь окрасился в зелёный цвет.
Затем Деви нагрел белый порошок в токе
воздуха, и все увидели, что цвет порошка не изменился, увеличился только его объём. Тогда Деви повысил температуру прокаливания и направил выходное отверстие реторты с белым порошком на тлеющий уголёк. Уголёк вспыхнул и
загорелся ярким пламенем.
Деви показал ещё один опыт: растворил
оксид ЭО в соляной кислоте, а потом добавил
серную кислоту. Все увидели, как из прозрач-
ной жидкости выпадает белый осадок. Раскройте секрет опытов Деви.
2. Чудесные превращения соли меди
К голубому водному раствору сульфата меди
(ІІ) CuSO4 добавили раствор щёлочи; выпал голубоватый осадок. Полюбовавшись на него, к смеси
добавили гидроксиламин NН2ОН и обнаружили,
что осадок стал кирпично-красным. Его отделили
от маточного раствора, промыли водой, а потом
обработали разбавленной серной кислотой. Осадок не исчез, а как будто стал даже более красным.
При этом серная кислота приобрела голубой цвет. Что это за превращения?
3. Разноцветные осадки Парацельса
Врач и алхимик Теофраст Парацельс
(1493-1541) писал в одной из своих книг, как
он нагревал соли-нитраты некоего элементаметалла и получил порошок красного цвета –
«красный преципитат». Образование красного порошка сопровождалось выделением красно-бурого газа.
Действуя на те же соли в водном растворе щёлочью, Парацельс получил в одном случае жёлтый
осадок, идентичный по составу «красному преципитату», а в другом – осадок чёрного цвета.
Все эти удивительные продукты при длительном прокаливании исчезали без следа, только свечи, стоявшие рядом с ретортами для прокаливания, горели необычно ярким пламенем …
Ещё Парацельс обнаружил, что красный и
жёлтый осадки химически растворяются в соляной кислоте с образованием очень ядовитого соединения, хорошо растворимого в воде. Спустя
400 лет химики узнали, что это ядовитое вещество
в растворе не подвергается сколько-нибудь заметной электролитической диссоциации.
Что же получил Парацельс?
4. Извержение зелёного пепла
Школьники вели уборку в химическом кабинете и обнаружили в углу шкафа склянку с
оранжевыми кристаллами. Вместо этикетки на
ОСНОВНЫЕ И АМФОТЕРНЫЕ ОКСИДЫ - РОДИТЕЛИ ГИДРОКСИДОВ
18
банке была наклеена бумажка с надписью:
«Опыт 31. Азот (-ІІІ) + хром (+VІ). Поджечь».
Что же было в банке?..
Любопытство взяло верх над осторожностью,
и ребята высыпали немного кристаллов в фарфоровую чашку и подожгли их спичкой. Кристаллы
задымились, и вдруг из чашки стали стремительно
вылетать раскалённые докрасна частички, оседавшие вокруг в виде зелёного «пепла».
Найдите объяснения этому происшествию.
5. Тигель и перстень
Как оказался золотой перстень у старого
профессора? О, это целая история из времён его
студенческой жизни.
Однажды на вечеринке не в меру развеселившийся сын богатого владельца пароходной
компании заявил, что у него есть сверхпрочный
тигель из сплавленного корунда – оксида алюминия Al2О3. Он готов поспорить на свой золотой перстень, что этот тигель не испортит никакой химический реактив.
На следующий день один из студентов в
присутствии спорщика и его друзей опустил тигель вместе с перстнем в бесцветный расплав некоего вещества, и довольно скоро все увидели,
как тигель исчез, а золотой перстень опустился
на дно сосуда с расплавом.
Что же произошло с тиглем?
6. Потеря и находка
Это событие произошло более 3000 лет тому
назад. Прославленный греческий художник Никий ожидал прибытия заказанных им свинцовых
белил с острова Родос в Средиземном море.
Корабль с красками прибыл в Афинский
порт Пирей, но там неожиданно вспыхнул пожар. Пламя охватило и корабль Никия. Когда пожар погасили и вытащили на берег то, во что
превратился корабль, расстроенный Никий подошёл к обгоревшим бочкам с белилами. Удалив
слой угля и золы, художник обнаружил под ними
ярко-красное вещество. Так нежданно-негаданно Никий стал владельцем большой партии превосходной красной краски.
Что произошло с белилами во время пожара?
7. Одинаковые, но … разные
Рубин и сапфир – прозрачные минералы, драгоценные камни редкостного блеска, по твёрдости
уступающие только алмазу. Рубин – кроваво-красного цвета, а сапфир – чудесного синего. Рубин и
сапфир соперничают между собой по красоте,
превосходя все остальные драгоценные камни.
СТРАНА
ЗНАНИЙ
Каков химический состав этих камней?
8. Всё может быть!
Элемент марганец может принимать в соединениях самые разные степени окисления, от
+2 до +7. Коричневый оксид марганца (3) имеет
состав Mn2О3 и обладает некоторыми очень интересными свойствами.
Если обработать Mn2О3 избытком концентрированной серной кислоты, получается бледно-розовый раствор, а на дне колбы появляется
чёрный осадок. При нагревании этой колбы осадок исчезает и выделяется бесцветный газ, поддерживающий горение.
Если обработать Mn2О3 концентрированной соляной кислотой, выделяется жёлто-зелёный газ с резким запахом, вызывающий почернение фильтровальной бумажки, смоченной
раствором йодида калия.
Какие превращения испытывает при
этих реакциях Mn2О3?
9. Оксиды немецких химиков
Немецкие
химики
Юстус
Либих
(1803-1873) в 1824 г. и Фридрих Штромейер
(1776-1835) в 1832 г. получили и исследовали оксиды двух элементов, которые, как выяснилось позже, относятся к одной и той же группе Периодической системы Д.И. Менделеева.
Оксид Штромейера образован самым тяжёлым из нерадиоактивных элементов. Оксид Либиха образован элементом, атомный номер которого на 32 единицы меньше, чем у элемента в
оксиде Штромейера. Оба оксида однотипного
состава, практически нерастворимы в воде,
взаимодействуют с соляной кислотой.
Дальше начинаются различия: оксид Штромейера жёлтого цвета и, в отличие от белого оксида
Либиха, реагирует с сильными кислотами в водном растворе и не взаимодействует со щелочами.
Оксид Либиха, наоборот, растворим в кислотах
(кроме соляной), зато реагирует со щелочами, образуя растворимые гидроксокомплексы.
О каких оксидах идёт речь?
10. И зелень, и синь …
Одно из множества ярко окрашенных соединений элемента – это его оксид Э2О3 зелёного цвета. На основе этого вещества делают самые
прочные и светостойкие краски, не поддающиеся действию вредных примесей в атмосфере.
Помимо живописи, этот оксид широко применяется при росписи фарфора. Его наносят на
поверхность слегка обожжённого фарфорового
изделия, покрывают слоем глазури и проводят
высокотемпературный обжиг при 1350-1450°С.
№ 5 2015
19
Кроме зелёного оксида, о котором идёт
речь, такую температуру выдерживает только
один пигмент – чёрный оксид другого элемента, имеющего состав ЭО. Нанесённый на поверхность фарфорового изделия, при обжиге
он сплавляется с глазурью и образует ярко-синие силикаты. Фарфоровую посуду с синим
рисунком все хорошо знают. Это мейсенский
фарфор, а в России – знаменитая гжельская
посуда.
О каких оксидах здесь шла речь?
11. Воклен и хром
Французский химик Луи Никола Воклен
(1763-1829) в 1797 году демонстрировал в Парижской академии наук свойства оксида открытого им нового химического элемента – хрома.
Он сказал, что это удивительное вещество мо-
Василий Васильевич Верещагин.
Дервиши в праздничных нарядах.
Ташкент
жет взаимодействовать как с кислотами, так и со
щелочами. В те времена химики могли только
догадываться о возможной амфотерности оксидов и гидроксидов.
Воклен подействовал на оксид хрома серной кислотой, но никакой реакции не последовало, оксид остался без изменений. Тогда
Воклен добавил к новой порции оксида концентрированный раствор гидроксида калия, и
снова никакой реакции! Воклен был вынужден
извиниться перед собравшимися: видимо, он
взял из лаборатории не то вещество, какое
следовало.
В чём ошибка Воклена?
Василий Васильевич
Верещагин.
Киргизская девушкa
Н.Г. Антонюк,
кандидат химических наук,
Национальный университет
«Киево-Могилянская академия»
Верещагин Василий Васильевич (1842-1904),
русский живописец и литератор, один из наиболее известных художников-баталистов. Художник легендарной судьбы
и славы. Для современников — и на родине, и в
Европе — он не только
выдающийся живописец, но и отчаянный революционер, порывающий с общепринятым в
жизни и творчестве. Выдающийся талант и выдающаяся натура —
быть может, как натура
он даже значительнее,
грандиознее, чем как талант.
В батальных картинах
Верещагина публицистически остро, с жёстким реализмом раскрывается изнанка войны.
От всех наград Верещагин отказывался, а военные вообще не признавал. Он увидел, что
война — это бессмысленное убийство, утверждал: «Какую бы войну
кто бы ни развязывал,
она в любом случае —
тупое желание владеть
миром и его ресурсами».
Выставки его картин
объездили весь мир.
Василий Васильевич Верещагин. Конец Бородинского боя
ОСНОВНЫЕ И АМФОТЕРНЫЕ ОКСИДЫ - РОДИТЕЛИ ГИДРОКСИДОВ