Käytännössä kaikki Mendelejevin jaksollisen järjestelmän elementit voivat muodostaa oksideja tai oksideja - binaarisia yhdisteitä, jotka sisältävät happiatomeja molekyyleissään. Näiden epäorgaanisten yhdisteiden luokka puolestaan jaetaan useisiin ryhmiin: emäksiset, happamat, amfoteeriset ja välinpitämättömät oksidit. Artikkelimme tarkoituksena on tutkia oksidien fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia sekä niiden käytännön sovellutuksia ja merkitystä ihmisille.
Hankintamenetelmät
Pääasiallinen kemiallinen reaktio oksidien saamiseksi on metallin tai ei-metallin suora vuorovaikutus hapen kanssa.
H2 + O2=H2O (reaktio on räjähtävä)
4K + O2=2K2O
Muihin oksidinmuodostusmenetelmiin kuuluu monimutkaisten aineiden, kuten hiilivetyjen, poltto. Se päätyy tuottamaan hiilidioksidia ja vettä. Veteen liukenemattomien emästen lämpöhajoamisen aikana taisuoloja: vapautuu myös karbonaatteja, nitraatteja, oksideja. Esimerkkejä tällaisista reaktioista on annettu alla:
- Fe(OH)2=FeO+H2O rauta(II)oksidi
- 2KNO3=2KNO2 + O2↑
Fyysiset ominaisuudet
Happibinaaristen yhdisteiden aggregaatiotila metallien tai ei-metallien kanssa voi olla erilainen. Esimerkiksi hiilioksidit, typpidioksidi, rikkioksidi (IV) ovat kaasuja. Nesteet ovat vettä, rikkihappoanhydridi ja metallioksidit ovat kiinteitä aineita. Myös yhdisteiden liukoisuus on erilainen. Otetaan esimerkkejä oksideista, joilla on eriasteinen vuorovaikutus veden kanssa. Joten hiilidioksidi liukenee veteen huoneenlämpötilassa suhteessa 1:1, typpioksidi (II) on vähän liukoista ja piidioksidi on täysin liukenematonta.
Perusoksidit
Jos aineen molekyyli sisältää tyypillisten metallien atomeja, sillä on perusominaisuuksia. Aine reagoi happojen ja happamien oksidien sekä veden kanssa. Esimerkiksi kalsiumoksidi voi reagoida perkloorihapon kanssa:
2HCl + CaO=CaCl2 + H2O.
Reaktiotuotteet ovat keskimääräistä suolaa ja vettä. Jos sama kalsiumoksidi on vuorovaikutuksessa hiilimonoksidin kanssa, saamme yhden aineen - suolan.
CaO + CO2=CaCO3.
Metallien muodostamien oksidien ominaisuudet ovat löytäneet käyttöä useilla teollisuudenaloilla. Joten kalsiumoksidi, jota kutsutaan myös poltetuksi tai poltetuksi kalkiksi, on tärkeäsammutetun kalkin tuotannon raaka-aineena. Kalsiumhydroksidia käytetään laaj alti teollisuudessa rakennuslaastina. Kalkkivettä käytetään indikaattorina hiilidioksidimolekyylien esiintymiselle liuoksessa.
Esimerkkejä rautamalmia muodostavista oksideista ovat FeO ja Fe2O3 - ruskea ja magneettinen rautamalmi. Masuunissa ne pelkistetään koksilla ja hiilioksideilla ja saadaan raudan ja hiilen seos - valurauta. Sen jatkojalostusprosessissa metallurgisessa teollisuudessa sulatetaan erilaisia teräslaatuja, mukaan lukien seosteräs.
Alkali- tai maa-alkalimetallien oksidien reaktio veden kanssa johtaa alkalin muodostumiseen.
Happamien oksidien karakterisointi
Typin, hiilen, rikin, piin jne. oksidit muodostavat ryhmän happamia oksideja. Oksidien kemialliset ominaisuudet ovat reaktioita alkalien, emäksisten oksidien ja veden kanssa. Kaliumhydroksidin ja hiilidioksidin vuorovaikutuksen tuotteet ovat kaliumkarbonaattia ja vettä. Jos natriumemäs ja piidioksidi reagoivat keskenään, saadaan natriumsilikaattia ja vettä.
Jotkut happamat oksidit reagoivat veden kanssa. Reaktiotuote on vastaava happo (hiili):
CO2 + H2O=H2CO 3.
Happooksidit, joista annamme esimerkkejä alla, ovat tärkeitä. Joten rikkihappoanhydridi SO3 - väritön neste, on teollisen tuotannon raaka-ainesulfaattihappo - kemianteollisuuden päätuote. Typpiyhdisteitä, kuten NO2, käytetään nitraattihapon valmistukseen. Typpidioksidin lisäksi reaktioon osallistuvat myös vesi ja happi. Typpihappoa, jota saadaan typen oksidien reaktiossa veden kanssa, käytetään mineraalilannoitteiden, räjähteiden, väriaineiden, lääkkeiden, muovien jne. valmistuksessa.
Amfoteeriset yhdisteet
Oksideilla, jotka sisältävät esimerkiksi sinkki- tai alumiiniatomeja, on kaksi kemiallista ominaisuutta. Ne voivat reagoida sekä happojen että emästen kanssa. Tässä tapauksessa reaktiotuotteet ovat keskimääräisiä suoloja. Tässä on kuvaus joidenkin amfoteeristen oksidien fysikaalisista ominaisuuksista, joista tarkastelemme esimerkkejä. Joten Al2O3 on korundi, se on kiinteä aine, jonka sulamispiste saavuttaa 2050°. Luonnossa oksidi on osa alumiinioksidia ja muodostaa myös värillisiä kiteitä, jotka ovat jalokiviä - rubiineja ja safiireja.
Sinkkioksidi ZnO ovat värittömiä kiteitä, jotka muuttuvat 1800 °:n lämpötilassa höyrytilaan. Tätä ilmiötä kutsutaan sublimaatioksi. Aine on veteen liukenematon, hengitettynä pölyhiukkaset aiheuttavat myrkytyksen. Sinkkioksidia on käytetty hankaavana materiaalina, maalien, keinonahan valmistuksessa, lääketieteessä, hammaslääketieteessä - täyteaineena.
Artikkelissamme tutkimme oksidien luokittelua, niiden kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia sekämyös teollisiin sovelluksiin.
