A fizikai világunk alapját képező anyagok különböző típusú kémiai elemekből állnak. Közülük négy a leggyakoribb. Ezek a hidrogén, a szén, a nitrogén és az oxigén. Az utolsó elem kötődhet fémrészecskékhez vagy nemfémekhez, és bináris vegyületeket - oxidokat - képezhet. Cikkünkben az oxidok laboratóriumi és ipari kinyerésének legfontosabb módszereit tanulmányozzuk. Vegye figyelembe alapvető fizikai és kémiai tulajdonságaikat is.
Összesített állapot
Az oxidok vagy oxidok három halmazállapotban léteznek: gáznemű, folyékony és szilárd halmazállapotúak. Például az első csoportba olyan jól ismert és a természetben elterjedt vegyületek tartoznak, mint a szén-dioxid - CO2, szén-monoxid - CO, kén-dioxid - SO2 és mások. A folyékony fázisban oxidok vannak, például víz - H2O, kénsav-anhidrid - SO3, nitrogén-oxid - N 2 O3. NyugtaAz általunk megnevezett oxidok laboratóriumban is előállíthatók, de szén-monoxidot és kén-trioxidot is gyártanak kereskedelmi forgalomban. Ez annak köszönhető, hogy ezeket a vegyületeket a vasolvasztás és a szulfátsav előállítás technológiai ciklusaiban használják. Szén-monoxiddal redukálják a vasat az ércből, a kénsav-anhidridet pedig szulfátsavban oldják, és óleumot bányásznak.
Oxidok osztályozása
Többféle oxigéntartalmú anyag létezik, amelyek két elemből állnak. Az oxidok kémiai tulajdonságai és előállítási módjai attól függnek, hogy a felsorolt csoportok közül melyikhez tartozik az anyag. Például a szén-dioxidot, amely egy savas oxid, a szén és az oxigén közvetlen elegyítésével nyerik, kemény oxidációs reakció végrehajtásával. Szén-dioxid szabadulhat fel a szénsav és az erős szervetlen savak sóinak cseréje során is:
HCl + Na2CO3=2NaCl + H2O + CO 2
Milyen reakció jellemzi a savas oxidokat? Ez a kölcsönhatásuk a lúgokkal:
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H 2O
Amfoter és nem sóképző oxidok
A közömbös oxidok, mint például a CO vagy az N2O, nem képesek sók képződéséhez vezető reakciókra. Másrészt a legtöbb savas oxid reagálhat vízzel, és savakat képezhet. Ez azonban nem lehetséges a szilícium-oxid esetében. A szilikátsavat célszerű közvetett úton előállítani.módja: erős savakkal reagáló szilikátokból. Az amfoterek olyan bináris vegyületek oxigénnel, amelyek lúgokkal és savakkal egyaránt képesek reakcióba lépni. Ebbe a csoportba a következő vegyületeket soroljuk - ezek az alumínium és a cink ismert oxidjai.
Kén-oxidok kinyerése
Az oxigénnel alkotott vegyületeiben a kén különböző vegyértékeket mutat. Tehát a kén-dioxidban, amelynek képlete SO2, négy vegyértékű. A laboratóriumban kén-dioxid keletkezik a szulfátsav és a nátrium-hidrogén-szulfit reakciójában, melynek egyenlete
NaHSO3 + H2SO4 → NaHSO4 + SO2 + H2O
A SO2 egy másik módja a réz és a nagy koncentrációjú szulfátsav közötti redox folyamat. A kén-oxidok előállításának harmadik laboratóriumi módszere egy egyszerű kéntartalmú anyag mintájának kipufogógáz-égetése:
Cu + 2H2SO4=CuSO4 + SO 2 + 2H2O
Az iparban a kén-dioxidot kéntartalmú ásványok cink vagy ólom elégetésével, valamint pirit FeS2 elégetésével lehet előállítani. Az ezzel a módszerrel kapott kén-dioxidot a kén-trioxid SO3 és további - szulfátsav extrahálására használják. A kén-dioxid más anyagokkal együtt savas tulajdonságokkal rendelkező oxidként viselkedik. Például a vízzel való kölcsönhatása szulfitsav képződéséhez vezet H2SO3:
SO2 + H2O=H2SO 3
Ez a reakció visszafordítható. A sav disszociációs foka alacsony, ezért a vegyület gyenge elektrolitnak minősül, és maga a kénsav csak vizes oldatban létezhet. Mindig jelen vannak benne kén-dioxid molekulák, amelyek szúrós szagot adnak az anyagnak. A reagáló elegy a reagensek és a termékek azonos koncentrációjú állapotában van, amely a feltételek változtatásával eltolható. Tehát, ha lúgot adunk az oldathoz, a reakció balról jobbra halad. Ha a kén-dioxidot hevítéssel vagy gáznemű nitrogénkeveréken átfújással távolítják el a reakciószférából, a dinamikus egyensúly balra tolódik el.
Kénsav-anhidrid
Folytatjuk a kén-oxidok előállításának tulajdonságait és módszereit. Ha kén-dioxidot égetünk el, az eredmény egy oxid, amelyben a kén oxidációs állapota +6. Ez kén-trioxid. A vegyület folyékony fázisban van, 16 °C alatti hőmérsékleten gyorsan megkeményedik kristályok formájában. Egy kristályos anyagot számos allotróp módosulat képviselhet, amelyek a kristályrács szerkezetében és olvadáspontjában különböznek egymástól. A kénsav-anhidrid redukálószer tulajdonságait mutatja. Vízzel kölcsönhatásba lépve szulfátsav aeroszolt képez, ezért az iparban a H2SO4 kénsav-anhidrid tömény szulfátban való feloldásával állítják elő. sav. Ennek eredményeként óleum képződik. Adjunk hozzá vizet, és készítsünk kénsavat.
Alap oxidok
Az oxidok tulajdonságainak és előállításának tanulmányozása utána savas bináris oxigénvegyületek csoportjába tartozó kén, vegyük figyelembe a fémes elemek oxigénvegyületeit.
A bázikus oxidok olyan előjellel határozhatók meg, mint a periodikus rendszer első vagy második csoportjának fő alcsoportjainak fémrészecskék molekuláiban való jelenléte. Alkáli- vagy alkáliföldfém-besorolásúak. Például a nátrium-oxid - Na2O reakcióba léphet vízzel, ami kémiailag agresszív hidroxidok – lúgok – képződését eredményezheti. A bázikus oxidok fő kémiai tulajdonsága azonban a szerves vagy szervetlen savakkal való kölcsönhatás. Ez együtt jár a só és a víz képződésével. Ha sósavat adunk a fehér porított réz-oxidhoz, kékes-zöld réz-klorid oldatot fogunk találni:
CuO + 2HCl=CuCl2 + H2O
A bázikus oxidok előállításának másik fontos módja a szilárd, oldhatatlan hidroxidok hevítése:
Ca(OH)2 → CaO + H2O
Körülmények: 520-580°C.
Cikkünkben megvizsgáltuk az oxigénnel alkotott bináris vegyületek legfontosabb tulajdonságait, valamint az oxidok laboratóriumi és ipari előállítási módszereit.
