Medžiagos, kurios sudaro mūsų fizinio pasaulio pagrindą, yra sudarytos iš įvairių tipų cheminių elementų. Keturi iš jų yra labiausiai paplitę. Tai vandenilis, anglis, azotas ir deguonis. Paskutinis elementas gali jungtis su metalų ar nemetalų dalelėmis ir sudaryti dvejetainius junginius – oksidus. Mūsų straipsnyje mes išnagrinėsime svarbiausius oksidų gavimo būdus laboratorijoje ir pramonėje. Taip pat apsvarstykite pagrindines jų fizines ir chemines savybes.
Suvestinė būsena
Oksidai arba oksidai būna trijų būsenų: dujinės, skystos ir kietos. Pavyzdžiui, į pirmąją grupę įeina tokie gerai žinomi ir gamtoje plačiai paplitę junginiai kaip anglies dioksidas – CO2, anglies monoksidas – CO, sieros dioksidas – SO2 ir kt. Skystoje fazėje yra oksidų, tokių kaip vanduo - H2O, sieros anhidridas - SO3, azoto oksidas - N 2 O3. KvitasMūsų įvardinti oksidai gali būti pagaminti laboratorijoje, tačiau anglies monoksidas ir sieros trioksidas taip pat gaminami komerciniais tikslais. Taip yra dėl šių junginių panaudojimo technologiniuose geležies lydymo ir sulfatų rūgščių gamybos ciklus. Geležies iš rūdos redukcijai naudojamas anglies monoksidas, o sieros anhidridas ištirpinamas sulfato rūgštyje ir iškasamas oleumas.
Oksidų klasifikacija
Yra kelių rūšių deguonies turinčios medžiagos, susidedančios iš dviejų elementų. Cheminės savybės ir oksidų gavimo būdai priklausys nuo to, kuriai iš išvardytų grupių medžiaga priklauso. Pavyzdžiui, anglies dioksidas, kuris yra rūgštus oksidas, gaunamas tiesiogiai sujungiant anglį su deguonimi, vykdant kietos oksidacijos reakciją. Anglies dioksidas taip pat gali išsiskirti keičiantis anglies rūgšties druskoms ir stiprioms neorganinėms rūgštims:
HCl + Na2CO3=2NaCl + H2O + CO 2
Kokia reakcija yra būdingas rūgščių oksidų požymis? Tai jų sąveika su šarmais:
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H 2O
Amfoteriniai ir druskos nesudarantys oksidai
Abejingi oksidai, tokie kaip CO arba N2O, nesugeba reaguoti, dėl kurio susidaro druskos. Kita vertus, dauguma rūgščių oksidų gali reaguoti su vandeniu ir sudaryti rūgštis. Tačiau tai neįmanoma silicio oksidui. Silikato rūgštį tikslinga gauti netiesiogiai.būdas: iš silikatų, reaguojančių su stipriomis rūgštimis. Amfoteriniai bus tokie dvejetainiai junginiai su deguonimi, kurie gali reaguoti tiek su šarmais, tiek su rūgštimis. Į šią grupę įtrauksime šiuos junginius – tai žinomi aliuminio ir cinko oksidai.
Sieros oksidų gavimas
Savo junginiuose su deguonimi siera pasižymi skirtingu valentingumu. Taigi sieros dioksidas, kurio formulė yra SO2, yra keturvalentė. Laboratorijoje sieros dioksidas susidaro vykstant reakcijai tarp sulfato rūgšties ir natrio hidrosulfito, kurios lygtis yra
NaHSO3 + H2SO4 → NaHSO4 + SO2 + H2O
Kitas būdas išgauti SO2 yra redokso procesas tarp vario ir didelės koncentracijos sulfato rūgšties. Trečiasis laboratorinis sieros oksidų gamybos metodas yra paprastos sieros medžiagos mėginio deginimas išmetamosiose dujose:
Cu + 2H2SO4=CuSO4 + SO 2 + 2H2O
Pramonėje sieros dioksidą galima gauti deginant sieros turinčius mineralus cinką ar šviną, taip pat deginant piritą FeS2. Šiuo metodu gautas sieros dioksidas naudojamas sieros trioksido SO3 ir toliau – sulfato rūgšties ekstrahavimui. Sieros dioksidas su kitomis medžiagomis elgiasi kaip oksidas, turintis rūgščių savybių. Pavyzdžiui, jo sąveika su vandeniu sukelia sulfito rūgšties susidarymą H2SO3:
SO2 + H2O=H2SO 3
Ši reakcija yra grįžtama. Rūgšties disociacijos laipsnis mažas, todėl junginys priskiriamas silpnam elektrolitui, o pati sieros rūgštis gali egzistuoti tik vandeniniame tirpale. Jame visada yra sieros dioksido molekulių, kurios suteikia medžiagai aštrų kvapą. Reaguojantis mišinys yra vienodos reagentų ir produktų koncentracijos būsenoje, kurią galima perkelti keičiant sąlygas. Taigi, kai į tirpalą pridedama šarmo, reakcija vyks iš kairės į dešinę. Jei sieros dioksidas pašalinamas iš reakcijos sferos kaitinant arba pučiant dujinio azoto mišinį, dinaminė pusiausvyra pasislinks į kairę.
Sieros anhidridas
Ir toliau nagrinėkime sieros oksidų savybes ir būdus. Jei sieros dioksidas sudeginamas, susidaro oksidas, kuriame sieros oksidacijos laipsnis yra +6. Tai sieros trioksidas. Junginys yra skystos fazės, žemesnėje nei 16 °C temperatūroje greitai sukietėja kristalų pavidalu. Kristalinė medžiaga gali būti pavaizduota keliomis alotropinėmis modifikacijomis, kurios skiriasi kristalinės gardelės struktūra ir lydymosi taškais. Sieros anhidridas pasižymi redukuojančio agento savybėmis. Sąveikaujant su vandeniu jis sudaro sulfatinės rūgšties aerozolį, todėl pramonėje H2SO4 gaunamas ištirpinant sieros anhidridą koncentruotame sulfate. rūgšties. Dėl to susidaro oleumas. Įpilkite vandens ir gaukite sieros rūgšties tirpalą.
Pagrindiniai oksidai
Ištyrę oksidų savybes ir gamybąsiera, priklausanti rūgščių dvejetainių junginių su deguonimi grupei, apsvarstykite metalinių elementų deguonies junginius.
Pagrindinius oksidus galima nustatyti pagal tokį ženklą kaip metalo dalelių buvimas pagrindinių periodinės sistemos pirmosios ar antrosios grupės pogrupių molekulėse. Jie skirstomi į šarminę arba šarminę žemę. Pavyzdžiui, natrio oksidas – Na2O gali reaguoti su vandeniu, todėl susidaro chemiškai agresyvūs hidroksidai – šarmai. Tačiau pagrindinė bazinių oksidų cheminė savybė yra sąveika su organinėmis arba neorganinėmis rūgštimis. Tai vyksta su druskos ir vandens susidarymu. Jei į b altą vario oksido miltelius įpilama druskos rūgšties, rasime melsvai žalią vario chlorido tirpalą:
CuO + 2HCl=CuCl2 + H2O
Kietų netirpių hidroksidų kaitinimas yra dar vienas svarbus būdas gauti bazinius oksidus:
Ca(OH)2 → CaO + H2O
Sąlygos: 520–580°C.
Savo straipsnyje mes išnagrinėjome svarbiausias dvejetainių junginių su deguonimi savybes, taip pat oksidų gavimo būdus laboratorijoje ir pramonėje.
