Praktiškai visi periodinės Mendelejevo sistemos elementai gali sudaryti oksidus arba oksidus – dvejetainius junginius, kurių molekulėse yra deguonies atomų. Šių neorganinių junginių klasė savo ruožtu skirstoma į kelias grupes: bazinius, rūgštinius, amfoterinius ir indiferentinius oksidus. Mūsų straipsnio tikslas – ištirti fizines ir chemines oksidų savybes, jų praktinį pritaikymą ir reikšmę žmonėms.
Gavimo būdai
Pagrindinė cheminė oksidų gavimo reakcija yra tiesioginė metalo arba nemetalų sąveika su deguonimi.
H2 + O2=H2O (reakcija yra sprogi)
4K + O2=2K2O
Kiti oksidų susidarymo būdai apima sudėtingų medžiagų, pvz., angliavandenilių, deginimą. Jis gamina anglies dioksidą ir vandenį. Termiškai skaidant vandenyje netirpias bazes arbataip pat išsiskiria druskos: karbonatai, nitratai, oksidai. Tokių reakcijų pavyzdžiai pateikti toliau:
- Fe(OH)2=FeO+H2O geležies(II) oksidas
- 2KNO3=2KNO2 + O2↑
Fizinės savybės
Dvejetainių deguonies junginių su metalais arba nemetalais agregacijos būsena gali būti skirtinga. Pavyzdžiui, anglies oksidai, azoto dioksidas, sieros oksidas (IV) yra dujos. Skysčiai yra vanduo, sieros anhidridas, o metalų oksidai yra kietos medžiagos. Skiriasi ir junginių tirpumas. Pateiksime oksidų, turinčių įvairaus laipsnio sąveikos su vandeniu, pavyzdžius. Taigi anglies dioksidas ištirpsta vandenyje kambario temperatūroje santykiu 1:1, azoto oksidas (II) šiek tiek tirpsta, o silicio dioksidas yra visiškai netirpus.
Pagrindiniai oksidai
Jei medžiagos molekulėje yra tipiškų metalų atomų, ji pasižymi pagrindinėmis savybėmis. Medžiaga reaguos su rūgštimis ir rūgščių oksidais bei vandeniu. Pavyzdžiui, kalcio oksidas gali reaguoti su perchloro rūgštimi:
2HCl + CaO=CaCl2 + H2O.
Reakcijos produktai bus vidutinė druska ir vanduo. Jei tas pats kalcio oksidas sąveikauja su anglies monoksidu, tada gauname vieną medžiagą – druską.
CaO + CO2=CaCO3.
Metalų suformuotų oksidų savybės buvo pritaikytos įvairiose pramonės šakose. Taigi kalcio oksidas, dar vadinamas negesintomis kalkėmis arba degintomis kalkėmis, yra svarbuskaip žaliava gesintų kalkių gamybai. Kalcio hidroksidas plačiai naudojamas pramonėje kaip statybinis skiedinys. Kalkių vanduo naudojamas kaip anglies dioksido molekulių buvimo tirpale indikatorius.
Oksidų, sudarančių geležies rūdą, pavyzdžiai yra FeO ir Fe2O3 – ruda ir magnetinė geležies rūda. Aukštakrosnėje jie redukuojami koksu ir anglies oksidais ir gaunamas geležies ir anglies lydinys – ketus. Toliau apdorojant metalurgijos pramonėje, lydomas įvairių rūšių plienas, įskaitant legiruotąjį plieną.
Šarmų arba šarminių žemių metalų oksidų reakcija su vandeniu sukelia šarmų susidarymą.
Rūgščių oksidų apibūdinimas
Azoto, anglies, sieros, silicio ir kt. oksidai sudaro rūgščių oksidų grupę. Cheminės oksidų savybės yra reakcijos su šarmais, baziniais oksidais ir vandeniu. Kalio hidroksido ir anglies dioksido sąveikos produktai bus kalio karbonatas ir vanduo. Jei natrio bazė ir silicio dioksidas reaguoja vienas su kitu, gauname natrio silikatą ir vandenį.
Kai kurie rūgštiniai oksidai reaguoja su vandeniu. Reakcijos produktas bus atitinkama rūgštis (anglies):
CO2 + H2O=H2CO 3.
Rūgščių oksidai, kurių pavyzdžius pateiksime toliau, yra svarbūs. Taigi, sieros anhidridas SO3 - bespalvis skystis, yra pramoninės gamybos žaliavasulfato rūgštis – pagrindinis chemijos pramonės produktas. Azoto junginiai, tokie kaip NO2, naudojami nitratų rūgščiai gaminti. Be azoto dioksido, reakcijoje taip pat dalyvauja vanduo ir deguonis. Azoto rūgštis, gaunama reaguojant azoto oksidams su vandeniu, naudojama mineralinių trąšų, sprogstamųjų medžiagų, dažiklių, vaistų, plastikų ir kt. gamyboje.
Amfoteriniai junginiai
Oksidai, įskaitant, pavyzdžiui, cinko arba aliuminio atomus, pasižymi dvejopomis cheminėmis savybėmis. Jie gali reaguoti tiek su rūgštimis, tiek su šarmais. Šiuo atveju reakcijos produktai yra vidutinės druskos. Čia yra kai kurių amfoterinių oksidų fizinių savybių aprašymas, kurių pavyzdžius mes apsvarstysime. Taigi, Al2O3 yra korundas, tai kieta medžiaga, kurios lydymosi temperatūra siekia 2050°. Gamtoje oksidas yra aliuminio oksido dalis, taip pat sudaro spalvotus kristalus, kurie yra brangakmeniai – rubinai ir safyrai.
Cinko oksidas ZnO yra bespalviai kristalai, kurie 1800 ° temperatūroje virsta garų būsena. Šis reiškinys vadinamas sublimacija. Medžiaga netirpi vandenyje, įkvėptos dulkių dalelės sukelia apsinuodijimą. Cinko oksidas buvo pritaikytas kaip abrazyvinė medžiaga, gaminant dažus, dirbtinę odą, medicinoje, odontologijoje - kaip plombinė medžiaga.
Straipsnyje nagrinėjome oksidų klasifikaciją, jų chemines ir fizines savybes irtaip pat pramoniniam pritaikymui.
