Aineet, jotka muodostavat fyysisen maailmamme perustan, koostuvat erilaisista kemiallisista alkuaineista. Niistä neljä on yleisimpiä. Näitä ovat vety, hiili, typpi ja happi. Viimeinen alkuaine voi sitoutua metalli- tai ei-metallihiukkasten kanssa ja muodostaa binäärisiä yhdisteitä - oksideja. Artikkelissamme tutkimme tärkeimpiä menetelmiä oksidien saamiseksi laboratoriossa ja teollisuudessa. Harkitse myös niiden fysikaalisia ja kemiallisia perusominaisuuksia.
Yhdistetty tila
Oksideja tai oksideja on kolmessa tilassa: kaasumainen, nestemäinen ja kiinteä. Esimerkiksi ensimmäiseen ryhmään kuuluvat luonnossa tunnetut ja laajalle levinneet yhdisteet kuten hiilidioksidi - CO2, hiilimonoksidi - CO, rikkidioksidi - SO2 ja muut. Nestefaasissa on oksideja, kuten vettä - H2O, rikkihappoanhydridiä - SO3, typpioksidia - N 2 O3. KuittiNimeämämme oksidit voidaan valmistaa laboratoriossa, mutta hiilimonoksidia ja rikkitrioksidia valmistetaan myös kaupallisesti. Tämä johtuu näiden yhdisteiden käytöstä raudan sulatuksen ja sulfaattihapon tuotannon teknologisissa sykleissä. Hiilimonoksidia käytetään raudan pelkistämiseen malmista, ja rikkihapon anhydridi liuotetaan sulfaattihappoon ja oleumia louhitaan.
Oksidien luokitus
On olemassa useita erilaisia happea sisältäviä aineita, jotka koostuvat kahdesta alkuaineesta. Kemialliset ominaisuudet ja menetelmät oksidien saamiseksi riippuvat siitä, mihin luetelluista ryhmistä aine kuuluu. Esimerkiksi hiilidioksidia, joka on hapan oksidi, saadaan yhdistämällä hiiltä suoraan hapen kanssa suorittamalla kova hapetusreaktio. Hiilidioksidia voi vapautua myös hiilihapon ja vahvojen epäorgaanisten happojen suolojen vaihdon yhteydessä:
HCl + Na2CO3=2NaCl + H2O + CO 2
Millainen reaktio on happooksidien tunnusmerkki? Tämä on niiden vuorovaikutus alkalien kanssa:
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H 2O
Amfoteeriset ja ei-suolaa muodostavat oksidit
Erilaiset oksidit, kuten CO tai N2O, eivät kykene reaktioihin, jotka johtavat suolojen muodostumiseen. Toisa alta useimmat happamat oksidit voivat reagoida veden kanssa muodostaen happoja. Tämä ei kuitenkaan ole mahdollista piioksidille. Silikaattihappoa on tarkoituksenmukaista saada epäsuorasti.tapa: silikaateista, jotka reagoivat vahvojen happojen kanssa. Amfoteeriset ovat sellaisia binäärisiä yhdisteitä hapen kanssa, jotka kykenevät reagoimaan sekä alkalien että happojen kanssa. Sisällytämme tähän ryhmään seuraavat yhdisteet - nämä ovat tunnettuja alumiinin ja sinkin oksideja.
Rikkioksidien saanti
Happiyhdisteissään rikillä on erilaisia valenssiarvoja. Joten rikkidioksidissa, jonka kaava on SO2, se on neliarvoinen. Laboratoriossa rikkidioksidia syntyy sulfaattihapon ja natriumhydrosulfiitin välisessä reaktiossa, jonka yhtälö on
NaHSO3 + H2SO4 → NaHSO4 + SO2 + H2O
Toinen tapa uuttaa SO2 on kuparin ja korkean pitoisuuden sulfaattihapon välinen redox-prosessi. Kolmas laboratoriomenetelmä rikin oksidien valmistamiseksi on yksinkertaisen rikkiaineen näytteen pakokaasupoltto:
Cu + 2H2SO4=CuSO4 + SO 2 + 2H2O
Teollisuudessa rikkidioksidia voidaan saada polttamalla rikkipitoisia mineraaleja sinkkiä tai lyijyä sekä polttamalla rikkikiisua FeS2. Tällä menetelmällä saatua rikkidioksidia käytetään rikkitrioksidin SO3 ja lisäksi sulfaattihapon uuttamiseen. Rikkidioksidi muiden aineiden kanssa käyttäytyy kuin oksidi, jolla on happamia ominaisuuksia. Esimerkiksi sen vuorovaikutus veden kanssa johtaa sulfiittihapon muodostumiseen H2SO3:
SO2 + H2O=H2SO 3
Tämä reaktio on palautuva. Hapon dissosiaatioaste on alhainen, joten yhdiste luokitellaan heikoksi elektrolyytiksi, ja itse rikkihappoa voi esiintyä vain vesiliuoksessa. Siinä on aina rikkidioksidimolekyylejä, jotka antavat aineelle pistävän hajun. Reagoiva seos on tilassa, jossa reaktantteja ja tuotteita on yhtä paljon, jota voidaan siirtää olosuhteita muuttamalla. Joten kun alkalia lisätään liuokseen, reaktio etenee vasemm alta oikealle. Jos rikkidioksidi poistetaan reaktiopallosta kuumentamalla tai puh altamalla kaasumaisen typen seoksen läpi, dynaaminen tasapaino siirtyy vasemmalle.
Rikkihappoanhydridi
Jatketaan rikkioksidien ominaisuuksien ja menetelmien tarkastelua. Jos rikkidioksidia poltetaan, tuloksena on oksidi, jossa rikin hapetusaste on +6. Se on rikkitrioksidia. Yhdiste on nestefaasissa, kovettuu nopeasti kiteinä alle 16 °C:n lämpötiloissa. Kiteistä ainetta voidaan edustaa useilla allotrooppisilla modifikaatioilla, jotka eroavat kidehilan rakenteesta ja sulamispisteistä. Rikkihappoanhydridillä on pelkistimen ominaisuuksia. Vuorovaikutuksessa veden kanssa se muodostaa sulfaattihapon aerosolin, joten teollisuudessa H2SO4 tuotetaan liuottamalla rikkihappoanhydridiä väkevään sulfaattiin happoa. Tämän seurauksena muodostuu oleum. Lisää siihen vettä ja saat rikkihappoliuosta.
Perusoksidit
Tutkittuaan oksidien ominaisuuksia ja tuotantoarikki, joka kuuluu happamien happiyhdisteiden ryhmään, harkitse metallisten alkuaineiden happiyhdisteitä.
Perusoksidit voidaan määrittää sellaisella merkillä kuin jaksollisen järjestelmän ensimmäisen tai toisen ryhmän pääalaryhmien metallihiukkasten läsnäolo molekyyleissä. Ne luokitellaan alkali- tai maa-alkalimaaliksi. Esimerkiksi natriumoksidi - Na2O voi reagoida veden kanssa, jolloin muodostuu kemiallisesti aggressiivisia hydroksideja - emäksiä. Emäksisten oksidien tärkein kemiallinen ominaisuus on kuitenkin vuorovaikutus orgaanisten tai epäorgaanisten happojen kanssa. Se liittyy suolan ja veden muodostumiseen. Jos kloorivetyhappoa lisätään valkoiseen jauhemaiseen kuparioksidiin, saadaan sinivihreä kuparikloridiliuos:
CuO + 2HCl=CuCl2 + H2O
Kiinteiden liukenemattomien hydroksidien lämmitys on toinen tärkeä tapa saada emäksisiä oksideja:
Ca(OH)2 → CaO + H2O
Olosuhteet: 520-580°C.
Artikkelissamme tarkastelimme binääriyhdisteiden tärkeimpiä ominaisuuksia hapen kanssa sekä menetelmiä oksidien saamiseksi laboratoriossa ja teollisuudessa.
