Оксиди: класифікація і номенклатура

Оксид — це бінарна сполука елемента з Оксигеном, у якій Оксиген має ступінь окиснення −2. Це визначення — головний «фільтр», який допомагає відрізнити оксид від інших сполук. Наприклад: CaO (кальцій оксид), CO₂ (карбон(IV) оксид), Fe₂O₃ (ферум(III) оксид), P₂O₅ (фосфор(V) оксид). У всіх цих сполуках рівно два елементи, один з яких — Оксиген, записаний на другому місці, а ступінь окиснення Оксигену дорівнює −2.

Що не є оксидом

Не кожна сполука, що містить Оксиген, є оксидом. До оксидів не належать:

• пероксиди — H₂O₂ (гідроген пероксид) і Na₂O₂ (натрій пероксид): у них Оксиген має ступінь окиснення −1, а не −2

• OF₂ (оксиген дифлуорид): тут Оксиген має ступінь окиснення +2, а Флуор — −1; це флуорид, а не оксид

• сполуки з трьох і більше елементів: Ca(OH)₂ (кальцій гідроксид), CaCO₃ (кальцій карбонат), H₂SO₄ (сульфатна кислота)

Як упізнати оксид серед формул інших класів

Застосовуй простий алгоритм:

• у формулі рівно два елементи

• один із них — Оксиген, записаний другим

• немає груп OH (гідроксильних)

• немає кислотного Гідрогену (H, здатного заміщуватися на метал)

Перевір себе на переліку: H₂O₂ — два елементи, але Оксиген має ступінь окиснення −1, тому це пероксид, а не оксид; NaOH — три елементи (Na, O, H), є група OH, не оксид; SO₂ — два елементи, Оксиген −2, це оксид (сульфур(IV) оксид); Na₂SO₄ — три елементи, не оксид; OF₂ — два елементи, але Оксиген +2, не оксид; MgO — два елементи, Оксиген −2, це оксид (магній оксид).

Фізичні властивості оксидів

Оксиди бувають у різних агрегатних станах:

Запам'ятай: оксид — це завжди бінарна сполука з Оксигеном у ступені окиснення −2. Якщо хоч одна з цих умов не виконується — перед тобою не оксид.

За здатністю утворювати солі оксиди поділяють на солетворні й несолетворні. Солетворні, своєю чергою, бувають основні, кислотні та амфотерні. Це найважливіша класифікація, яку перевіряють на НМТ.

Несолетворні оксиди

Несолетворні оксиди не реагують ні з кислотами, ні з лугами з утворенням солі. Їх лише чотири, і їх треба знати напам'ять: CO (карбон(II) оксид, чадний газ), N2O (нітроген(I) оксид, «веселильний газ»), NO (нітроген(II) оксид) і SiO (силіцій(II) оксид). Усі інші оксиди — солетворні. H2O розглядають окремо, не зараховують до кислотних лише за природою Гідрогену.

Основні оксиди

Основні оксиди — це здебільшого оксиди металічних елементів у ступенях окиснення +1 і +2. Їм відповідають основи (гідроксиди) з тим самим ступенем окиснення елемента. Приклади: Li2O, Na2O, K2O, MgO, CaO, BaO, FeO, CuO, MnO. Наприклад: Na2O відповідає NaOH, CuO — Cu(OH)2. Виняток: ZnO має ступінь окиснення Цинку +2, але він амфотерний, а не основний. Амфотерні також BeO, SnO і PbO, але з таких винятків у програмі НМТ названо лише ZnO.

Кислотні оксиди

Кислотні оксиди — це оксиди неметалічних елементів (CO2, SO2, SO3, N2O5, P2O5, SiO2, Cl2O7) і металічних елементів у високих ступенях окиснення +5...+7 (CrO3, Mn2O7). Їм відповідають кислоти: SO3 -> H2SO4, SO2 -> H2SO3, N2O5 -> HNO3, P2O5 -> H3PO4, CO2 -> H2CO3, SiO2 -> H2SiO3, Mn2O7 -> HMnO4.

Амфотерні оксиди

За програмою НМТ амфотерними оксидами вважають ZnO і Al2O3. Вони виявляють і основні, і кислотні властивості: реагують і з кислотами, і з лугами. Метали в ступенях окиснення +3, +4 здебільшого теж дають амфотерні оксиди, але для НМТ достатньо знати ZnO й Al2O3.

Алгоритм визначення типу оксиду

Для будь-якого оксиду (крім H2O) застосовуй такий алгоритм:

1. Чи це один із несолетворних оксидів: CO, N2O, NO, SiO? Якщо так — несолетворний.

2. Елемент — неметал? Тоді оксид кислотний.

3. Елемент — метал: чи це ZnO або Al2O3? Якщо так — амфотерний.

4. Ступінь окиснення металу +1 або +2? Основний (виняток ZnO вже відсіяли).

5. Ступінь окиснення металу +5...+7? Кислотний.

Важливо: той самий елемент може утворювати оксиди різних типів залежно від ступеня окиснення. Наприклад: CrO (хром(II) оксид) — основний, Cr2O3 (хром(III) оксид) — амфотерний, CrO3 (хром(VI) оксид) — кислотний. MnO (манган(II) оксид) — основний, Mn2O7 (манган(VII) оксид) — кислотний.

Сучасна українська номенклатура оксидів будується за простим правилом: назва елемента (з малої літери) + ступінь окиснення римською цифрою в дужках без пробілу + слово «оксид».

Приклади назв за формулою

Коли римську цифру не пишуть

Якщо елемент має сталий (єдиний характерний) ступінь окиснення в оксидах, римську цифру в назві не ставлять. Це стосується елементів I і II груп (лужні й лужноземельні метали) та Алюмінію: натрій оксид (Na2O), кальцій оксид (CaO), магній оксид (MgO), цинк оксид (ZnO), алюміній оксид (Al2O3).

Коли римська цифра обов'язкова

Для елементів зі змінним ступенем окиснення римська цифра обов'язкова. Це Купрум, Ферум, Сульфур, Нітроген, Карбон, Манган, Хром та інші. Наприклад: Cu2O — купрум(I) оксид, а CuO — купрум(II) оксид; це різні речовини з різними властивостями.

Як скласти формулу оксиду за назвою

Алгоритм простий:

1. Запиши символ елемента та Оксиген (O).

2. Визнач ступінь окиснення елемента з назви (римська цифра).

3. Ступінь окиснення Оксигену завжди −2.

4. Знайди найменше спільне кратне (НСК) для цих чисел.

5. Поділи НСК на ступінь окиснення кожного елемента — отримаєш індекси.

6. Перевір: сума ступенів окиснення всіх атомів дорівнює нулю.

Приклади: нітроген(V) оксид — N (ступінь +5) і O (ступінь −2); НСК для 5 і 2 дорівнює 10; 10 : 5 = 2 (індекс N), 10 : 2 = 5 (індекс O); формула N2O5. Хром(VI) оксид — Cr (+6) і O (−2); НСК = 6; 6 : 6 = 1 (Cr), 6 : 2 = 3 (O); формула CrO3. Алюміній оксид — Al (+3) і O (−2); НСК = 6; 6 : 3 = 2 (Al), 6 : 2 = 3 (O); формула Al2O3.

Побутові назви оксидів

Деякі оксиди мають історичні (побутові) назви, які трапляються в завданнях НМТ поряд із систематичними:

Приклад 1. Ряд лише з кислотних оксидів

Завдання: У якому рядку всі сполуки є кислотними оксидами?

• А) CO2, ZnO, SO3

• Б) SO3, P2O5, Mn2O7

• В) CO, N2O5, CaO

• Г) P2O5, SiO2, CO

Розв'язання: Перевіряємо кожний рядок.

• А: CO2 — кислотний (неметал), ZnO — амфотерний (виняток), SO3 — кислотний. Не підходить.

• Б: SO3 — кислотний, P2O5 — кислотний, Mn2O7 — кислотний (метал +7). Підходить!

• В: CO — несолетворний, N2O5 — кислотний, CaO — основний. Не підходить.

• Г: P2O5 — кислотний, SiO2 — кислотний, CO — несолетворний. Не підходить.

Відповідь: Б (SO3, P2O5, Mn2O7).

Чому інші неправильні: У варіанті А ZnO — амфотерний, а не кислотний; у варіанті В CO — несолетворний, а CaO — основний; у варіанті Г CO — несолетворний.

Приклад 2. Логічні пари «оксид — тип»

Завдання: Установи відповідність між оксидом і його типом.

Розв'язання: MnO — Манган має ступінь окиснення +2, метал, тому це основний оксид (1 -> А). Mn2O7 — Манган має ступінь окиснення +7, метал у високому ступені, тому кислотний (2 -> Б). NO — це один із чотирьох несолетворних оксидів (3 -> Г). Варіанти В і Д — зайві.

Відповідь: 1-А, 2-Б, 3-Г.

Пастка: один елемент (Манган) дає оксиди різних типів — MnO основний, а Mn2O7 кислотний. Не плутай!

Приклад 3. Назва сполуки Fe2O3

Завдання: Яка назва відповідає сполуці Fe2O3?

• А) ферум(II) оксид

• Б) ферум(III) оксид

• В) ферум оксид

• Г) диферум оксид

Розв'язання: У Fe2O3 ступінь окиснення Феруму +3 (перевірка: 2·(+3) + 3·(−2) = 0). Ферум має змінний ступінь окиснення (+2 і +3), тому римська цифра обов'язкова. Назва: ферум(III) оксид.

Відповідь: Б (ферум(III) оксид).

Чому інші неправильні: А — ферум(II) оксид — це FeO, інша сполука; В — без цифри не можна, бо Ферум має змінний ступінь окиснення; Г — «диферум оксид» — неповна назва: у ній не вказано ні ступеня окиснення Феруму, ні кількості атомів Оксигену (з префіксами було б «диферум триоксид»).

Приклад 4. Оксид серед формул інших класів

Завдання: Яка з наведених сполук є оксидом?

• А) H2O2

• Б) Ca(OH)2

• В) SO2

• Г) CaCO3

Розв'язання: H2O2 — два елементи, але Оксиген має ступінь окиснення −1, це пероксид, не оксид. Ca(OH)2 — три елементи (Ca, O, H), є група OH, це основа. SO2 — два елементи (S і O), Оксиген має ступінь −2, це оксид (сульфур(IV) оксид). CaCO3 — три елементи (Ca, C, O), це сіль.

Відповідь: В (SO2).

Пастка: H2O2 теж бінарна сполука з Оксигеном, але через ступінь окиснення Оксигену −1 вона належить до пероксидів, а не до оксидів.

• Зараховують CO до кислотних оксидів за аналогією з CO2. Насправді CO, N2O, NO і SiO — несолетворні, вони не реагують ні з кислотами, ні з лугами з утворенням солі.

• Вважають ZnO основним оксидом, бо ступінь окиснення Цинку +2, а більшість металів +1, +2 дають основні оксиди. Проте ZnO — амфотерний, як і Al2O3. Це виняток, який треба запам'ятати.

• Відносять Mn2O7 чи CrO3 до основних оксидів, міркуючи: «це оксиди металів, отже, основні». Насправді метали у ступенях окиснення +6, +7 утворюють кислотні оксиди.

• Пропускають римську цифру в назві ферум(III) оксид або, навпаки, ставлять її для Натрію й Кальцію (натрій(I) оксид). Правило: цифра обов'язкова для елементів зі змінним ступенем окиснення (Fe, Cu, S, N, C, Mn, Cr) і не потрібна для елементів зі сталим ступенем (Na, K, Ca, Mg, Zn, Al).

• Відносять до оксидів пероксиди H2O2, Na2O2 чи OF2. Пероксиди мають Оксиген зі ступенем окиснення −1, а OF2 — взагалі +2. Це не оксиди.

• Плутають несолетворний SiO (силіцій(II) оксид) з кислотним SiO2 (силіцій(IV) оксид, кремнезем). SiO2 — типовий кислотний оксид, якому відповідає H2SiO3.

У демоваріанті НМТ 2026 року окреме завдання, де тема 2.2.1 «Оксиди» є основною, відсутнє. Амфотерність оксиду Алюмінію входить до завдання № 10 (вибір однієї відповіді з чотирьох за двома твердженнями, 1 бал).

Форми завдань для цієї теми:

• Вибір однієї відповіді з чотирьох (завдання 1–18, 0 або 1 бал) — наприклад, ряд, що містить лише кислотні оксиди, або вибір оксиду серед формул інших класів.

• Логічні пари «оксид — тип» (завдання 19–20: 1–3 -> А–Д, дві букви зайві, 1 бал за кожну правильну пару).

У довідці НМТ є коротка форма періодичної системи з рядками загальних формул вищих оксидів і летких сполук з Гідрогеном для кожної групи. Однак типів оксидів і їхніх назв у довідці немає — класифікацію треба знати напам'ять.

Стратегія виконання: спершу відсій несолетворні оксиди (CO, N2O, NO, SiO) та амфотерні (ZnO, Al2O3). Далі визнач ступінь окиснення елемента: неметали і метали у ступенях +5...+7 дають кислотні оксиди, метали +1, +2 — основні (крім ZnO). На весь тест із 24 завдань відведено орієнтовно 60 хвилин.

• Оксид — бінарна сполука з Оксигеном у ступені окиснення −2.

• Несолетворні оксиди (не утворюють солей): CO, N2O, NO, SiO.

• Амфотерні оксиди за програмою НМТ: ZnO і Al2O3.

• Метали +1, +2 здебільшого дають основні оксиди (виняток — ZnO).

• Неметали й метали +5...+7 — переважно кислотні оксиди, але спершу відсій несолетворні.

• Назва: елемент(ступінь окиснення римською цифрою) + оксид — ферум(III) оксид.

• Кислотному оксиду відповідає кислота, основному — основа з тим самим ступенем окиснення елемента.

• Пероксиди (H2O2, Na2O2) і OF2 — не оксиди.