Kuidas saada oksiidist lihtsat ainet. Oksiidid

Ained, mis on meie füüsilise maailma aluseks, koosnevad erinevat tüüpi keemilistest elementidest. Neli neist on levinumad kui teised. Need on vesinik, süsinik, lämmastik ja hapnik. Viimane element võib seostuda metallide või mittemetallide osakestega ja moodustada kahekomponentseid ühendeid - oksiide. Meie artiklis uurime kõige olulisemaid meetodeid oksiidide tootmiseks laboritingimustes ja tööstuses. Vaatleme ka nende põhilisi füüsikalisi ja keemilisi omadusi.

Koondamisseisund

Oksiidid või oksiidid eksisteerivad kolmes olekus: gaasiline, vedel ja tahke. Näiteks kuuluvad esimesse rühma sellised looduses tuntud ja laialt levinud ühendid nagu süsinikdioksiid - CO 2, süsinikoksiid - CO, vääveldioksiid - SO 2 jt. Vedelas faasis on oksiidid nagu vesi - H 2 O, väävelanhüdriid - SO 3, lämmastikoksiid - N 2 O 3. Meie poolt nimetatud oksiide on võimalik saada laboris, kuid osa neist, nagu vääveltrioksiid, toodetakse ka tööstuses. See on tingitud nende ühendite kasutamisest raua sulatamise ja sulfaathappe tootmise tehnoloogilistes tsüklites. Süsinikmonooksiidi kasutatakse raua redutseerimiseks maagist, väävelanhüdriid lahustatakse sulfaathappes ja ooleum ekstraheeritakse.

Oksiidide klassifikatsioon

Eristada saab mitut tüüpi hapnikku sisaldavaid aineid, mis koosnevad kahest elemendist. Keemilised omadused ja oksiidide tootmise meetodid sõltuvad sellest, millisesse loetletud rühmadesse aine kuulub. süsinik, saadakse süsiniku otsesel kombineerimisel hapnikuga, viies läbi kõva oksüdatsioonireaktsiooni. Süsinikdioksiid võib eralduda ka tugevate anorgaaniliste hapete vahetamisel:

HCl + Na 2 CO 3 = 2NaCl + H 2 O + CO 2

Milline reaktsioon on happeoksiidide tunnuseks? See on nende koostoime leelistega:

SO 2 + 2NaOH → Na 2 SO 3 + H 2 O

Amfoteersed ja soola mittemoodustavad oksiidid

Indiferentsed oksiidid, nagu CO või N 2 O, ei ole võimelised reaktsioonideks, mis viivad soolade moodustumiseni. Teisest küljest võib enamik happelisi oksiide reageerida veega, moodustades happeid. Ränioksiidi puhul pole see aga võimalik. Ränihapet on soovitav hankida kaudselt: tugevate hapetega reageerivatest silikaatidest. Amfoteersed ühendid on need hapnikuga binaarsed ühendid, mis on võimelised reageerima nii leeliste kui ka hapetega. Sellesse rühma kuuluvad järgmised ühendid - need on hästi tuntud alumiiniumi ja tsingi oksiidid.

Vääveloksiidide valmistamine

Hapnikuga ühendites on väävel erineva valentsiga. Seega on vääveldioksiidis, mille valem on SO 2, neljavalentne. Laboris toodetakse vääveldioksiidi sulfaathappe ja naatriumvesiniksulfiti vahelisel reaktsioonil, mille võrrand on:

NaHS03 + H2SO4 → NaHS04 + SO2 + H2O

Teine viis SO2 ekstraheerimiseks on redoksprotsess vase ja kõrge kontsentratsiooniga sulfaathappe vahel. Kolmas laborimeetod vääveloksiidide saamiseks on lihtsa aine väävli proovi põletamine kapoti all:

Cu + 2H 2SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Tööstuses saab vääveldioksiidi toota väävlit sisaldavate mineraalide tsingi või plii põletamisel, aga ka püriidi FeS 2 põletamisel. Selle meetodiga saadud vääveldioksiidi kasutatakse vääveltrioksiidi SO 3 ja seejärel sulfaathappe tootmiseks. Vääveldioksiid koos teiste ainetega käitub nagu happeliste omadustega oksiid. Näiteks põhjustab selle koostoime veega sulfithappe H 2 SO 3 moodustumist:

SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3

See reaktsioon on pöörduv. Happe dissotsiatsiooniaste on väike, seetõttu klassifitseeritakse ühend nõrgaks elektrolüüdiks ja väävelhape ise saab eksisteerida ainult vesilahuses. See sisaldab alati vääveldioksiidi molekule, mis annavad ainele terava lõhna. Reageeriv segu on reagentide ja produktide võrdse kontsentratsiooniga olekus, mida saab tingimuste muutudes nihutada. Niisiis, lahusele leelise lisamisel kulgeb reaktsioon vasakult paremale. Kui vääveldioksiid eemaldatakse reaktsioonisfäärist kuumutamise või lämmastikugaasi läbi segu puhumise teel, nihkub dünaamiline tasakaal vasakule.

Väävelanhüdriid

Jätkame vääveloksiidide valmistamise omaduste ja meetodite käsitlemist. Kui põletate vääveldioksiidi, on tulemuseks oksiid, milles väävli oksüdatsiooniaste on +6. See on vääveltrioksiid. Ühend on vedelas faasis ja kivistub kiiresti kristallideks temperatuuril alla 16 °C. Kristalliline aine võib olla esindatud mitme allotroopse modifikatsiooniga, mis erinevad kristallvõre struktuuri ja sulamistemperatuuride poolest. Väävelanhüdriidil on redutseeriva aine omadused. Veega suheldes moodustab see sulfaathappe aerosooli, mistõttu tööstuses ekstraheeritakse H 2 SO 4 väävelanhüdriidi lahustamisel kontsentreeritud vees, mille tulemusena moodustub oleum. Lisades sellele vett, saadakse väävelhappe lahus.

Põhilised oksiidid

Olles uurinud hapnikuga happeliste kahekomponentsete ühendite rühma kuuluvate vääveloksiidide omadusi ja tootmist, käsitleme metallielementide hapnikuühendeid.

Aluselisi oksiide saab tuvastada perioodilisuse tabeli esimese või teise rühma peamiste alarühmade olemasolu järgi metalliosakeste molekulide koostises. Neid klassifitseeritakse leelismuld- või leelismuldmetallideks. Näiteks naatriumoksiid - Na 2 O võib reageerida veega, mille tulemusena moodustuvad keemiliselt agressiivsed hüdroksiidid - leelised. Aluseliste oksiidide peamine keemiline omadus on aga nende koostoime orgaaniliste või anorgaaniliste hapetega. Sellega kaasneb soola ja vee moodustumine. Kui lisame valgele pulbrilisele vaskoksiidile vesinikkloriidhapet, leiame vaskkloriidi sinakasrohelise lahuse:

CuO + 2HCl = CuCl 2 + H 2 O

Tahkete lahustumatute hüdroksiidide kuumutamine on veel üks oluline viis aluseliste oksiidide saamiseks:

Ca(OH)2 → CaO + H2O

Tingimused: 520-580 °C.

Oma artiklis uurisime hapnikuga kahekomponentsete ühendite kõige olulisemaid omadusi, samuti meetodeid oksiidide tootmiseks laboris ja tööstuses.

1. Lihtainete oksüdeerimine hapnikuga (lihtainete põletamine):

2Mg + O 2 = 2MgO

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5.

Meetod ei ole kasutatav leelismetallioksiidide valmistamiseks, kuna Oksüdeerumisel annavad leelismetallid tavaliselt mitte oksiide, vaid peroksiidid (Na 2 O 2, K 2 O 2).

Väärismetalle ei oksüdeeru näiteks õhuhapnik, Au, Ag, Pt.

2. Komplekssete ainete (mõnede hapete soolad ja mittemetallide vesinikuühendid) oksüdatsioon:

2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2

2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O

3.Lagunemine hüdroksiidide (alused ja hapnikku sisaldavad happed) kuumutamisel:

Cu(OH)2 CuO + H2O

H2SO3SO2 + H2O

Seda meetodit ei saa kasutada leelismetallioksiidide saamiseks, kuna leeliste lagunemine toimub liiga kõrgel temperatuuril.

4.Mõnede hapnikku sisaldavate hapete soolade lagunemine:

CaCO 3 CaO + CO 2

2Pb(NO 3) 2 2PbO + 4NO 2 + O 2

Tuleb meeles pidada, et leelismetallisoolad ei lagune kuumutamisel oksiidideks.

1.1.7. Oksiidide kasutusvaldkonnad.

Mitmed looduslikud mineraalid on oksiidid (vt tabel 7) ja neid kasutatakse maagi toorainena vastavate metallide saamiseks.

Näiteks:

Boksiit A1 2 O 3 nH 2 O.

Hematiit Fe 2 O 3 .

Magnetiit FeO · Fe 2 O 3 .

Kassiteriit SnO 2 .

Pürolusiit MnO 2.

Rutiil TiO 2.

Mineraalne korund (A1 2 O 3) Sellel on suur kõvadus ja seda kasutatakse abrasiivse materjalina. Selle läbipaistvad, punased ja sinised kristallid on vääriskivid nagu rubiin ja safiir.

Kustutatud lubi (CaO) saadud lubjakivi põletamisel (CaCO 3), kasutatakse laialdaselt ehituses, põllumajanduses ja puurimisvedelike reagendina.

Raudoksiidid (Fe 2 O 3, Fe 3 O 4) kasutatakse nafta- ja gaasipuuraukude puurimisel kaaluainete ja vesiniksulfiidi neutralisaatoritena.

Räni(IV)oksiid (SiO2) kvartsliiva kujul kasutatakse seda laialdaselt klaasi, tsemendi ja emailide tootmiseks, metallpindade liivapritsiks, hüdroliivapritsiga perforeerimiseks ning hüdrauliliseks purustamiseks nafta- ja gaasipuuraukudes. Väikeste sfääriliste osakeste (aerosool) kujul kasutatakse seda puurimisvedelike tõhusa vahueemaldajana ja täiteainena kummitoodete (valge kummi) tootmisel.

Oksiidide seeria (A1 2 O 3, Cr 2 O 3, V 2 O 5, CuO, NO) kasutatakse katalüsaatorina kaasaegses keemiatööstuses.

Süsinikdioksiid (CO 2), mis on kivisöe, nafta ja naftasaaduste üks peamisi põlemisprodukte, aitab tootlikesse koosseisudesse sattudes suurendada nende naftakogust. CO 2 kasutatakse ka tulekustutite ja gaseeritud jookide täitmiseks.

Kütuse põlemisrežiimide (NO, CO) või väävlikütuse (SO 2) põlemisel tekkivad oksiidid on atmosfääri saastavad tooted. Kaasaegne tootmine ja ka transport tagavad range kontrolli selliste oksiidide sisalduse ja nende neutraliseerimise üle,

Lämmastikoksiidid (NO, NO 2) ja väävel (SO 2, SO 3) on lämmastik- (HNO 3) ja väävelhapete (H 2 SO 4) suuremahulise tootmise vaheproduktid.

Kroomi (Cr 2 O 3) ja plii (2PbO · PbO 2 - punane plii) oksiide kasutatakse korrosioonivastaste värvikompositsioonide valmistamiseks.

Küsimused enesekontrolliks teemal oksiidid

1. Millistesse põhiklassidesse jagunevad kõik anorgaanilised ühendid?

2. Mis on oksiidid?

3. Mis tüüpi oksiide te teate?

4. Millised oksiidid ei moodusta soola (ükskõiksed)?

5. Defineerige: a) aluseline oksiid, b) happeline oksiid,

c) amfoteerne oksiid.

6. Millised elemendid moodustavad aluselisi oksiide?

7. Millised elemendid moodustavad happeoksiide?

8. Kirjutage mõne amfoteerse oksiidi valemid.

9. Kuidas tekivad oksiidide nimetused?

10. Nimetage järgmised oksiidid: Cu 2 O, FeO, Al 2 O 3, Mn 2 O 7, SO 2.

11. Joonistage graafiliselt järgmiste oksiidide valemid: a) naatriumoksiid, b) kaltsiumoksiid, c) alumiiniumoksiid, d) vääveloksiid (1V), e) mangaanoksiid (VII). Näidake nende iseloomu.

12. Kirjutage II ja III perioodi elementide kõrgemate oksiidide valemid. Nimetage need. Kuidas muutub II ja III perioodi oksiidide keemiline iseloom?

13. Millised on a) aluseliste oksiidide, b) happeliste oksiidide, d) amfoteersete oksiidide keemilised omadused?

14. Millised oksiidid reageerivad veega? Too näiteid.

15. Tõesta järgmiste oksiidide amfoteersust: a) berülliumoksiid, b) tsinkoksiid, c) tina(IV)oksiid.

16. Milliseid oksiidide tootmise meetodeid te teate?

17. Kirjutage reaktsioonivõrrandid järgmiste oksiidide saamiseks kõigil teile teadaolevatel meetoditel: a) tsinkoksiid, b) vask(II)oksiid, c) ränioksiid (1V).

18. Nimetage mõned oksiidide kasutusalad.

1.2. Põhjused

Alused on keemilised ained, mis lagunevad (dissotsieeruvad) vesilahuses (või sulatis) positiivselt laetud metalliioonideks ja negatiivselt laetud hüdroksüülioonideks (Arrheniuse määratlus):

naatriumhüdroksiidi katioon naatriumhüdroksiidi ioon

Alused on keerulised ained, mis moodustuvad aluseliste oksiidide hüdratsioonil.

Näiteks:

Na2O + H2O = NaOH- naatriumhüdroksiid

BaO + H 2 O = Ba(OH) 2- baariumhüdroksiid

Oksiidid.

Need on komplekssed ained, mis koosnevad KAHEST elemendist, millest üks on hapnik. Näiteks:

CuO – vask(II)oksiid

AI 2 O 3 – alumiiniumoksiid

SO 3 – vääveloksiid (VI)

Oksiidid jagunevad (klassifitseeritakse) 4 rühma:

Na 2 O – naatriumoksiid

CaO – kaltsiumoksiid

Fe 2 O 3 – raud(III)oksiid

2). Happeline– Need on oksiidid mittemetallid. Ja mõnikord ka metallid, kui metalli oksüdatsiooniaste on > 4. Näiteks:

CO 2 – süsinikoksiid (IV)

P 2 O 5 – fosfor(V)oksiid

SO 3 – vääveloksiid (VI)

3). Amfoteerne– Need on oksiidid, millel on nii aluseliste kui ka happeliste oksiidide omadused. Peate teadma viit kõige levinumat amfoteerset oksiidi:

BeO-berülliumoksiid

ZnO-tsinkoksiid

AI 2 O 3 – alumiiniumoksiid

Cr 2 O 3 – kroom(III)oksiid

Fe 2 O 3 – raud(III)oksiid

4). Mittesoola moodustav (ükskõikne)– Need on oksiidid, millel ei ole aluseliste ega happeliste oksiidide omadusi. Tuleb meeles pidada kolme oksiidi:

CO – süsinikmonooksiid (II) süsinikmonooksiid

NO – lämmastikoksiid (II)

N 2 O – lämmastikoksiid (I) naerugaas, dilämmastikoksiid

Oksiidide tootmise meetodid.

1). Põlemine, s.o. koostoime lihtsa aine hapnikuga:

4Na + O2 = 2Na2O

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5

2). Põlemine, s.o. vastastikmõju keerulise aine hapnikuga (koosneb kaks elementi) seega moodustades kaks oksiidi.

2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

3). Lagunemine kolm nõrgad happed. Teised ei lagune. Sel juhul moodustub happeoksiid ja vesi.

H 2 CO 3 = H 2 O + CO 2

H 2 SO 3 = H 2 O + SO 2

H 2 SiO 3 = H 2 O + SiO 2

4). Lagunemine lahustumatu põhjustel. Tekib aluseline oksiid ja vesi.

Mg(OH)2 = MgO + H2O

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O

5). Lagunemine lahustumatu soolad Tekivad aluseline oksiid ja happeline oksiid.

CaCO 3 = CaO + CO 2

MgSO 3 = MgO + SO 2

Keemilised omadused.

I. Põhilised oksiidid.

leelis.

Na2O + H2O = 2NaOH

CaO + H2O = Ca(OH)2

СuO + H 2 O = reaktsioon ei toimu, sest võimalik vaske sisaldav alus - lahustumatu

2). Koostoime hapetega, mille tulemuseks on soola ja vee moodustumine. (Alusoksiid ja happed reageerivad ALATI)

K2O + 2HCI = 2KCl + H2O

CaO + 2HNO 3 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O

3). Koostoime happeliste oksiididega, mille tulemuseks on soola moodustumine.

Li 2 O + CO 2 = Li 2 CO 3

3MgO + P 2 O 5 = Mg 3 (PO 4) 2

4). Koostoime vesinikuga tekitab metalli ja vett.

CuO + H 2 = Cu + H 2 O

Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O

II.Happelised oksiidid.

1). Peaks tekkima koostoime veega hape.(AinultSiO 2 ei suhtle veega)

CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4

2). Koostoime lahustuvate alustega (leelised). See tekitab soola ja vett.

SO 3 + 2KOH = K 2 SO 4 + H 2 O

N2O5 + 2KOH = 2KNO3 + H2O

3). Koostoime aluseliste oksiididega. Sel juhul moodustub ainult sool.

N 2 O 5 + K 2 O = 2 KNO 3

Al 2 O 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3

Põhilised harjutused.

1). Täitke reaktsioonivõrrand. Määrake selle tüüp.

K 2 O + P 2 O 5 =

Lahendus.

Selle tulemusena tekkiva kirja panemiseks on vaja kindlaks teha, millised ained on reageerinud - siin on vastavalt omadustele kaaliumoksiid (aluseline) ja fosforoksiid (happeline) - tulemuseks peaks olema SOOL (vt omadus nr 3 ) ja sool koosneb aatomitest metallidest (meie puhul kaalium) ja happelisest jäägist, mis sisaldab fosforit (st PO 4 -3 - fosfaati).

3K 2 O + P 2 O 5 = 2K 3 RO 4

reaktsiooni tüüp - ühend (kuna kaks ainet reageerivad, kuid moodustub üks)

2). Tehke teisendusi (ahel).

Ca → CaO → Ca(OH) 2 → CaCO 3 → CaO

Lahendus

Selle harjutuse sooritamiseks peate meeles pidama, et iga nool on üks võrrand (üks keemiline reaktsioon). Nummerdame iga noole. Seetõttu on vaja kirja panna 4 võrrandit. Noolest vasakule kirjutatud aine (lähteaine) reageerib ja reaktsiooni tulemusena tekib paremale kirjutatud aine (reaktsiooniprodukt). Dešifreerime salvestuse esimese osa:

Ca + …..→ CaO Märgime, et lihtne aine reageerib ja moodustub oksiid. Teades oksiidide tootmise meetodeid (nr 1), jõuame järeldusele, et selles reaktsioonis on vaja lisada -hapnikku (O 2)

2Ca + O 2 → 2CaO

Liigume edasi teisenduse nr 2 juurde

CaO → Ca(OH) 2

CaO + ……→ Ca(OH) 2

Jõuame järeldusele, et siin on vaja rakendada aluseliste oksiidide omadust - interaktsiooni veega, sest ainult sel juhul moodustub oksiidist alus.

CaO + H 2 O → Ca(OH) 2

Liigume edasi teisenduse nr 3 juurde

Ca(OH)2 → CaCO3

Ca(OH)2 + ….. = CaCO 3 + …….

Jõuame järeldusele, et siin räägime süsinikdioksiidist CO 2, sest ainult leelistega suhtlemisel moodustab see soola (vt happeoksiidide omadust nr 2)

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O

Liigume edasi teisenduse nr 4 juurde

CaCO3 → CaO

CaCO 3 = ….. CaO + ……

Jõuame järeldusele, et siin tekib rohkem CO 2, kuna CaCO 3 on lahustumatu sool ja just selliste ainete lagunemisel tekivad oksiidid.

CaCO 3 = CaO + CO 2

3). Millistega järgmistest ainetest CO 2 interakteerub? Kirjutage reaktsioonivõrrandid.

A). Vesinikkloriidhape B). Naatriumhüdroksiid B). kaaliumoksiid d). Vesi

D). Vesinik E). Väävel(IV)oksiid.

Teeme kindlaks, et CO 2 on happeline oksiid. Ja happelised oksiidid reageerivad vee, leeliste ja aluseliste oksiididega... Seetõttu valime antud nimekirjast vastused B, C, D Ja just nendega kirjutame üles reaktsioonivõrrandid:

1). CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O

2). CO 2 + K 2 O = K 2 CO 3

Tahaksin anda oksiidile võimalikult lihtsa definitsiooni – see on elemendi ühend hapnikuga. Kuid on happeid ja sooli. Vaatleme ühendeid H2O2 ja BaO2. Vesinikperoksiid on nõrk hape (see dissotsieerub vees, moodustades vesinikuioonid ja anioonid HO2- ja O2-2). Baariumperoksiid on vesinikperoksiidi baariumisool. Molekulidel H2O2 ja BaO2 on hapnikusild -O-O-, seega on hapniku oksüdatsiooniaste nendes ühendites -1. Anorgaanilises keemias peroksiide tavaliselt oksiidideks ei klassifitseerita ja seetõttu on vaja täpsustada oksiidi määratlust, et peroksiidid sellesse klassi ei kuuluks. Fluor on kõige aktiivsem mittemetall, millele järgneb hapnik. Fluoroksiidis on hapnikuaatomi formaalne oksüdatsiooniaste +2 ja kõigis teistes oksiidides -2. Järelikult on oksiidid elementide ühendid hapnikuga, milles hapniku formaalne oksüdatsiooniaste on -2 (erandiks on fluoroksiid, kus see on +2).

Üks ja sama keemiline element võib hapnikuga moodustada mitte ühe oksiidi, vaid mitu, näiteks lämmastikus on tuntud oksiidid N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5. Kõigis neis oksiidides on hapniku oksüdatsiooniaste -2 ja lämmastiku oma vastavalt +1, +2, +3, +4, +4 ja +5. Kahe oksiidi: NO2 ja N2O4 puhul on lämmastiku ja hapniku oksüdatsiooniastmed samad. Ainete nimetused kajastavad keemia kui teaduse arengulugu. Keemia eksperimentaalsete andmete kogumise perioodil kajastasid ainete nimetused kas nende valmistamise meetodit (põletatud magneesia: MgCO3 ® MgO + CO2) või inimesele avaldatava toime olemust (N2O – naerugaas) või kasutusala (lilla punane pliivärv - Pb3O4 ) jne. Kuna üha rohkem inimesi õppis keemiat, üha rohkem aineid tuli iseloomustada ja meelde jätta, tekkis vajadus aine valem lihtsalt sõnadega välja öelda. Sissejuhatus valentsi, oksüdatsiooniastme jne mõistetesse. mõjutas ainete nimetusi. Esitame tabeli, mis annab lämmastikoksiidide nimetused, kasutades erinevaid stiile ja nomenklatuure.

Oksiidide saamine

Selle peatüki uurimisel pööratakse erilist tähelepanu eri klassidesse kuuluvate „seotud” ainete suhetele.

Kuidas saada lihtainetest oksiide? Nende oksüdatsioon:

2Mg + O2 = 2MgO, 2C + O2 = 2CO, C + O2 = CO2.

Vaatleme ainult põhilist võimalust saada lihtainetest oksiidi. CO ja CO2 tootmist käsitletakse süsinikdioksiidi rubriigis.

Kas oksiididest on võimalik oksiide saada? Jah:

2SO2 + O2 = 2SO3, 2SO3 = 2SO2 + O2, Fe2O3 + CO = 2FeO + CO2.

Kas hüdroksiididest on võimalik oksiide saada? Jah:

Ca(OH)2 CaO + H2O, H2CO3 = CO2 + H2O.

Kas sooladest on võimalik oksiide saada? Jah:

CaCO3 CaO + CO2, 2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2.

Oksiidide omadused

Kui vaatame hoolikalt ülalkirjeldatud reaktsioone, siis need, milles oksiidid leiti võrrandi vasakul poolel, räägivad meile oksiidide omadustest. Need kõigile oksiididele ühised omadused on seotud redoksprotsessidega:

2SO2 + O2 = 2SO3, 2SO3 = 2SO2 + O2, Fe2O3 + CO = 2FeO + CO2, Al + Fe2O3 = Al2O3 + Fe, C + Fe2O3 = CO + 2FeO.

Kuid sellegipoolest arvestatakse oksiidide omadusi tavaliselt nende klassifikatsiooni arvesse võttes.

Aluseliste oksiidide omadused

Kõigepealt on vaja näidata, et vastavad hüdroksiidid on alused:

CaO + H2O = Ca(OH)2, Ca(OH)2 = Ca2+ + 2OH-,

need. Leelis- ja leelismuldmetallide oksiidid annavad veega reageerides vees lahustuvad alused, mida nimetatakse leelisteks.

Aluselised oksiidid reageerivad happeliste või amfoteersete oksiididega, moodustades soolad:

CaO + SO3 = CaSO4, BaO + Al2O3 = Ba(AlO2)2.

Aluselised oksiidid reageerivad happeliste või amfoteersete hüdroksiididega, moodustades soolad:

CaO + H2SO4 = CaSO4 + H2O, K2O + Zn(OH)2 = K2ZnO2 + H2O.

Aluselised oksiidid, reageerides happeliste sooladega, annavad keskmised soolad:

CaO + Ca(HCO3)2 = 2CaCO3 + H2O.

Aluselised oksiidid reageerivad tavaliste sooladega, moodustades aluselised soolad:

MgO + MgCl2 + H2O = 2Mg(OH)Cl.

Happeoksiidide omadused

Happelistele oksiididele vastavad hüdroksiidid on happed:

SO3 + H2O = H2SO4, H2SO4 = 2H+ + SO42-.

Paljud happeoksiidid annavad vees lahustatuna happeid. Kuid on ka happelisi oksiide, mis ei lahustu vees ega suhtle sellega: SiO2.

Happelised oksiidid, reageerides aluseliste või amfoteersete oksiididega, annavad soolad:

SiO2 + CaO = CaSiO3, 3SO3 + Al2O3 = Al2(SO4)3.

Happelised oksiidid, reageerides aluseliste või amfoteersete hüdroksiididega, annavad soolad:

SO3 + Ca(OH)2 = CaSO4 + H2O, SO3 + Zn(OH)2 = ZnSO4 + H2O.

Happelised oksiidid reageerivad aluseliste sooladega, moodustades vahesooli.

Happelised oksiidid, reageerides normaalsete sooladega, annavad happesooli:

CO2 + CaCO3 + H2O = Ca(HCO3)2.

Amfoteersete oksiidide omadused

Amfoteersetele oksiididele vastavatel hüdroksiididel on amfoteersed omadused:

Zn(OH)2 = Zn2+ + 2OH-, H2ZnO2 = 2H+ + ZnO22-.

Amfoteersed oksiidid ei lahustu sisendis.

Amfoteersed oksiidid, reageerides aluseliste või happeliste oksiididega, annavad soolad:

Al2O3 + K2O = 2KAlO2, Al2O3 + 3SO3 = Al2(SO4)3.

Amfoteersed oksiidid, reageerides aluseliste või happeliste hüdroksiididega, annavad soolad:

ZnO + 2KOH = K2ZnO2 + H2O, ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O.

Oksiidid on anorgaanilised ühendid, mis koosnevad kahest keemilisest elemendist, millest üks on -2 oksüdatsiooniastmes hapnik. Ainus element, mis ei moodusta oksiidi, on fluor, mis ühineb hapnikuga, moodustades hapnikfluoriidi. See on tingitud asjaolust, et fluor on elektronegatiivsem element kui hapnik.

See ühendite klass on väga levinud. Iga päev puutub inimene igapäevaelus kokku mitmesuguste oksiididega. Vesi, liiv, süsinikdioksiid, mida me välja hingame, autode heitgaasid, rooste on kõik näited oksiididest.

Oksiidide klassifikatsioon

Kõik oksiidid võib vastavalt nende võimele moodustada soolasid jagada kahte rühma:

  1. Soola moodustav oksiidid (CO 2, N 2 O 5, Na 2 O, SO 3 jne)
  2. Mittesoola moodustav oksiidid (CO, N 2 O, SiO, NO jne)

Soola moodustavad oksiidid jagunevad omakorda kolme rühma:

  • Põhilised oksiidid- (Metalloksiidid - Na 2 O, CaO, CuO jne)
  • Happelised oksiidid- (Mittemetallide oksiidid, samuti metallioksiidid oksüdatsiooniastmes V-VII - Mn 2 O 7, CO 2, N 2 O 5, SO 2, SO 3 jne)
  • (Metalloksiidid oksüdatsiooniastmega III-IV, samuti ZnO, BeO, SnO, PbO)

See klassifikatsioon põhineb teatud keemiliste omaduste avaldumisel oksiidide poolt. Niisiis, aluselised oksiidid vastavad alustele ja happelised oksiidid hapetele. Happelised oksiidid reageerivad aluseliste oksiididega, moodustades vastava soola, nagu oleks nendele oksiididele vastav alus ja hape reageerinud: Samamoodi Amfoteersed alused vastavad amfoteersetele oksiididele, millel võivad olla nii happelised kui aluselised omadused: Erineva oksüdatsiooniastmega keemilised elemendid võivad moodustada erinevaid oksiide. Et selliste elementide oksiide kuidagi eristada, oksiidi nimetuse järel on sulgudes märgitud valents.

CO 2 – süsinikmonooksiid (IV)

N 2 O 3 – lämmastikoksiid (III)

Oksiidide füüsikalised omadused

Oksiidid on oma füüsikaliste omaduste poolest väga mitmekesised. Need võivad olla kas vedelikud (H 2 O), gaasid (CO 2, SO 3) või tahked ained (Al 2 O 3, Fe 2 O 3). Pealegi on aluselised oksiidid tavaliselt tahked ained. Samuti on oksiididel väga erinevaid värve – värvitutest (H 2 O, CO) ja valgetest (ZnO, TiO 2) kuni rohelise (Cr 2 O 3) ja isegi mustani (CuO).

  • Põhilised oksiidid

Mõned oksiidid reageerivad veega, moodustades vastavad hüdroksiidid (alused): Aluselised oksiidid reageerivad happeliste oksiididega, moodustades sooli: reageerivad sarnaselt hapetega, kuid eraldub vett: Alumiiniumist vähem aktiivsete metallide oksiidid võivad redutseerida metallideks:

  • Happelised oksiidid

Happelised oksiidid reageerivad veega, moodustades happeid: Mõned oksiidid (näiteks ränioksiid SiO2) ei reageeri veega, seega saadakse happeid muul viisil.

Happelised oksiidid interakteeruvad aluseliste oksiididega, moodustades sooli: Samamoodi soolade moodustumisel reageerivad happelised oksiidid alustega: Kui antud oksiidile vastab mitmealuseline hape, siis võib tekkida ka happeline sool: Mittelenduvad happeoksiidid võib asendada lenduvaid oksiide soolades:

Nagu varem mainitud, võivad amfoteersed oksiidid sõltuvalt tingimustest avaldada nii happelisi kui ka aluselisi omadusi. Seega toimivad nad reaktsioonides hapete või happeliste oksiididega aluseliste oksiididena, moodustades sooli: ja reaktsioonides aluste või aluseliste oksiididega on neil happelised omadused:

Oksiidide saamine

Oksiide saab hankida mitmel erineval viisil, me esitame peamised.

Enamikku oksiide saab saada hapniku otsesel interaktsioonil keemilise elemendiga: Erinevate kahekomponentsete ühendite röstimisel või põletamisel: Soolade, hapete ja aluste termiline lagunemine: Mõnede metallide koostoime veega:

Oksiidide pealekandmine

Oksiidid on väga levinud kogu maailmas ja neid kasutatakse nii igapäevaelus kui ka tööstuses. Kõige olulisem oksiid, vesinikoksiid, vesi, tegi elu Maal võimalikuks. Vääveloksiidi SO 3 kasutatakse väävelhappe tootmiseks, samuti toiduainete töötlemiseks – see pikendab näiteks puuviljade säilivusaega.

Raudoksiide kasutatakse värvide ja elektroodide tootmiseks, kuigi enamik raudoksiide redutseeritakse metallurgias metalliliseks rauaks.

Kaltsiumoksiidi, tuntud ka kui kustutatud lubi, kasutatakse ehituses. Tsink ja titaanoksiidid on valged ja vees lahustumatud, mistõttu on neist saanud hea materjal värvide tootmiseks – valge.

Ränioksiid SiO 2 on klaasi põhikomponent. Kroomoksiidi Cr 2 O 3 kasutatakse värviliste roheliste klaaside ja keraamika tootmiseks ning kõrgete tugevusomaduste tõttu toodete poleerimiseks (GOI pasta kujul).

Süsinikmonooksiidi CO 2, mida kõik elusorganismid hingamisel eralduvad, kasutatakse tule kustutamiseks, aga ka kuiva jää kujul millegi jahutamiseks.