Кислородные соединения неметаллов

Кислородные соединения неметаллов

Неметаллы, за исключением галогенов, с большей или меньшей легкостью соединяются с кислородом и образуют окислы. Окислы га­логенов получают косвенным путем.

Как известно, большинство неметаллов мо­жет иметь переменную валентность. Поэтому известен не один, а несколько окислов каждого неметалла: два — для углерода (СO₂ и СО), пять — для азота, два — для серы и т. д.

В окислах отчетливо проявляются свойства неметаллов и их периодичность. Возьмем, к примеру, высшие окислы неметаллов третьего периода. Вот они: SiO₂, P₂O₅, SO₃, Сl₂O₇. Как и положено окислам неметаллов, их гид­раты — это кислоты:

Сила кислоты определяется легкостью, с ко­торой кислота в водном растворе диссоцииру­ет, давая ионы водорода:

Поэтому кислота тем сильнее, чем прочнее связь центрального атома неметалла с кислоро­дом и чем слабее связь с кислородом атома во­дорода. Ясно, что увеличение заряда, т. е. рост валентности центрального атома неметал­ла, и уменьшение его радиуса увеличивает силу кислоты. Так, кремневая кислота — слабая, фосфорная — средней силы, серная — сильная, хлорная — очень сильная кислота. В то же время известно, что угольная кислота сильнее кремневой, а азотная сильнее фосфорной:

 Если неметалл образует несколько кислот, то наиболее сильной из них будет та, в которой неметалл проявляет максимальную валентность. Например, серная кислота (сильная) и серни­стая кислота (слабая). Или ряд кислот хлора:

Окислы низших валентностей часто совсем не взаимодействуют с водой и потому называют­ся безразличными: СО, N₂O, NO.

Отметим два особенных окисла. Один из них — соединение фтора с кислородом. Полу­чают его, пропуская фтор через слабый раст­вор щелочи:

В этом соединении — и только в нем! — кисло­род проявляет положительную валентность, так как электронные пары, связывающие атомы фто­ра с кислородом, смещены к более активному фтору. Другая интересная особенность характерна для двуокиси кремния. В отличие от га­зообразной двуокиси углерода, своего ближай­шего аналога, SiO₂ — вещество твердое, проч­ное и тугоплавкое (плавится лишь при 1713°!). Это объясняется особенным строением кристал­ла двуокиси кремния.

Как видно на рисунке 8, каждый атом крем­ния в кристалле фактически связан не с двумя атомами кислорода, как в молекуле СО₂, а с четырьмя, так что образуется очень прочная структура. По этой причине двуокись кремния не растворяется в воде, а кремневая кислота, отвечающая этому окислу и получаемая кос­венным путем, также состоит не из отдельных молекул H₂SiO₃, а частично сохраняет свойст­венную двуокиси кремния сетчатую структуру (рис. 9). Именно поэтому кремневая кислота, в отличие от других минеральных кислот, не­растворима в воде, не является жидкостью и нелетуча.