De ämnen som ligger till grund för vår fysiska värld är sammansatta av olika typer av kemiska grundämnen. Fyra av dem är de vanligaste. Dessa är väte, kol, kväve och syre. Det sista elementet kan binda med partiklar av metaller eller icke-metaller och bilda binära föreningar - oxider. I vår artikel kommer vi att studera de viktigaste metoderna för att erhålla oxider i laboratoriet och industrin. Tänk också på deras grundläggande fysikaliska och kemiska egenskaper.
Aggregerat tillstånd
Oxider, eller oxider, finns i tre tillstånd: gasformiga, flytande och fasta. Till exempel inkluderar den första gruppen sådana välkända och utbredda föreningar i naturen som koldioxid - CO2, kolmonoxid - CO, svaveldioxid - SO2 och andra. I vätskefasen finns det oxider som vatten - H2O, svavelsyraanhydrid - SO3, kväveoxid - N 2 O3. MottagandeOxiderna vi har namngett kan tillverkas i laboratoriet, men även kolmonoxid och svaveltrioxid tillverkas kommersiellt. Detta beror på användningen av dessa föreningar i de tekniska cyklerna för järnsmältning och sulfatsyraproduktion. Kolmonoxid används för att reducera järn från malm, och svavelsyraanhydrid löses i sulfatsyra och oleum bryts.
Klassificering av oxider
Det finns flera typer av syreh altiga ämnen, bestående av två grundämnen. De kemiska egenskaperna och metoderna för att erhålla oxider kommer att bero på vilken av de listade grupperna ämnet tillhör. Till exempel erhålls koldioxid, som är en sur oxid, genom direkt kombination av kol med syre, genom att utföra en hård oxidationsreaktion. Koldioxid kan också frigöras vid utbyte av s alter av kolsyra och starka oorganiska syror:
HCl + Na2CO3=2NaCl + H2O + CO 2
Vilken typ av reaktion är kännetecknet för sura oxider? Detta är deras interaktion med alkalier:
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H 2O
Amfotera och icke-s altbildande oxider
Olika oxider, såsom CO eller N2O, kan inte reagera som leder till bildning av s alter. Å andra sidan kan de flesta sura oxider reagera med vatten och bilda syror. Detta är dock inte möjligt för kiseloxid. Det är lämpligt att erhålla silikatsyra indirekt.sätt: från silikater som reagerar med starka syror. Amfotera kommer att vara sådana binära föreningar med syre som kan reagera med både alkalier och syror. Vi kommer att inkludera följande föreningar i denna grupp - dessa är de kända oxiderna av aluminium och zink.
Erhålla svaveloxider
I sina föreningar med syre uppvisar svavel olika valenser. Så i svaveldioxid, vars formel är SO2, är den fyrvärd. I laboratoriet produceras svaveldioxid i reaktionen mellan sulfatsyra och natriumhydrosulfit, vars ekvation är
NaHSO3 + H2SO4 → NaHSO4 + SO2 + H2O
Ett annat sätt att extrahera SO2 är en redoxprocess mellan koppar och högkoncentrerad sulfatsyra. Den tredje laboratoriemetoden för framställning av svaveloxider är avgasförbränning av ett prov av ett enkelt svavelämne:
Cu + 2H2SO4=CuSO4 + SO 2 + 2H2O
Inom industrin kan svaveldioxid erhållas genom förbränning av svavelh altiga mineral zink eller bly, samt genom att bränna pyrit FeS2. Svaveldioxiden som erhålls med denna metod används för extraktion av svaveltrioxid SO3 och vidare - sulfatsyra. Svaveldioxid med andra ämnen beter sig som en oxid med sura egenskaper. Till exempel leder dess interaktion med vatten till bildningen av sulfitsyra H2SO3:
SO2 + H2O=H2SO 3
Denna reaktion är reversibel. Graden av dissociation av syran är låg, så föreningen klassificeras som en svag elektrolyt, och svavelsyra i sig kan endast existera i en vattenlösning. Svaveldioxidmolekyler finns alltid i det, vilket ger ämnet en stickande lukt. Den reagerande blandningen är i ett tillstånd av lika koncentration av reaktanter och produkter, som kan förskjutas genom att ändra förhållandena. Så när alkali tillsätts till en lösning kommer reaktionen att fortsätta från vänster till höger. Om svaveldioxid avlägsnas från reaktionssfären genom att värma eller blåsa genom en blandning av gasformigt kväve, kommer den dynamiska jämvikten att förskjutas till vänster.
Svavelsyraanhydrid
Låt oss fortsätta att överväga egenskaperna och metoderna för att erhålla svaveloxider. Om svaveldioxid förbränns blir resultatet en oxid där svavel har ett oxidationstillstånd på +6. Det är svaveltrioxid. Föreningen är i flytande fas, hårdnar snabbt i form av kristaller vid temperaturer under 16 °C. En kristallin substans kan representeras av flera allotropa modifikationer som skiljer sig åt i strukturen av kristallgittret och smältpunkter. Svavelsyraanhydrid uppvisar egenskaperna hos ett reduktionsmedel. Den interagerar med vatten och bildar en aerosol av sulfatsyra, därför produceras H2SO4 i industrin genom att lösa upp svavelsyraanhydrid i koncentrerat sulfat syra. Som ett resultat bildas oleum. Tillsätt vatten och få en lösning av svavelsyra.
Basic oxides
Har studerat egenskaperna och produktionen av oxidersvavel, som tillhör gruppen sura binära föreningar med syre, betrakta syreföreningarna i metalliska grundämnen.
Basisoxider kan bestämmas genom ett sådant tecken som närvaron i molekylerna av metallpartiklar i huvudundergrupperna i den första eller andra gruppen i det periodiska systemet. De klassificeras som alkaliska eller alkaliska jordartsmetaller. Till exempel kan natriumoxid - Na2O reagera med vatten, vilket resulterar i bildning av kemiskt aggressiva hydroxider - alkalier. Den huvudsakliga kemiska egenskapen hos basiska oxider är dock interaktionen med organiska eller oorganiska syror. Det går med bildningen av s alt och vatten. Om s altsyra tillsätts till vit pulveriserad kopparoxid hittar vi en blågrön lösning av kopparklorid:
CuO + 2HCl=CuCl2 + H2O
Uppvärmning av fasta olösliga hydroxider är ett annat viktigt sätt att erhålla basiska oxider:
Ca(OH)2 → CaO + H2O
Villkor: 520-580°C.
I vår artikel undersökte vi de viktigaste egenskaperna hos binära föreningar med syre, samt metoder för att erhålla oxider i laboratoriet och industrin.
