Οι ουσίες που αποτελούν τη βάση του φυσικού μας κόσμου αποτελούνται από διαφορετικούς τύπους χημικών στοιχείων. Τέσσερα από αυτά είναι τα πιο συνηθισμένα. Αυτά είναι το υδρογόνο, ο άνθρακας, το άζωτο και το οξυγόνο. Το τελευταίο στοιχείο μπορεί να συνδεθεί με σωματίδια μετάλλων ή αμέταλλων και να σχηματίσει δυαδικές ενώσεις - οξείδια. Στο άρθρο μας, θα μελετήσουμε τις πιο σημαντικές μεθόδους για τη λήψη οξειδίων στο εργαστήριο και τη βιομηχανία. Λάβετε επίσης υπόψη τις βασικές φυσικές και χημικές τους ιδιότητες.
Συνολική κατάσταση
Τα οξείδια, ή οξείδια, υπάρχουν σε τρεις καταστάσεις: αέρια, υγρά και στερεά. Για παράδειγμα, η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει τόσο γνωστές και ευρέως διαδεδομένες ενώσεις στη φύση όπως το διοξείδιο του άνθρακα - CO2, το μονοξείδιο του άνθρακα - CO, το διοξείδιο του θείου - SO2 και άλλα. Στην υγρή φάση, υπάρχουν οξείδια όπως νερό - H2O, θειικός ανυδρίτης - SO3, οξείδιο του αζώτου - N 2 O3. ΠαραλαβήΤα οξείδια που ονομάσαμε μπορούν να παρασκευαστούν στο εργαστήριο, αλλά το μονοξείδιο του άνθρακα και το τριοξείδιο του θείου παράγονται επίσης στο εμπόριο. Αυτό οφείλεται στη χρήση αυτών των ενώσεων στους τεχνολογικούς κύκλους τήξης σιδήρου και παραγωγής θειικού οξέος. Το μονοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιείται για τη μείωση του σιδήρου από το μετάλλευμα και ο θειικός ανυδρίτης διαλύεται σε θειικό οξύ και εξορύσσεται το ελαιόλαδο.
Ταξινόμηση οξειδίων
Υπάρχουν διάφοροι τύποι ουσιών που περιέχουν οξυγόνο, που αποτελούνται από δύο στοιχεία. Οι χημικές ιδιότητες και οι μέθοδοι για τη λήψη οξειδίων θα εξαρτηθούν από το ποια από τις αναφερόμενες ομάδες ανήκει η ουσία. Για παράδειγμα, το διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο είναι ένα όξινο οξείδιο, λαμβάνεται με άμεσο συνδυασμό άνθρακα με οξυγόνο, πραγματοποιώντας μια αντίδραση σκληρής οξείδωσης. Το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί επίσης να απελευθερωθεί κατά την ανταλλαγή αλάτων ανθρακικού οξέος και ισχυρών ανόργανων οξέων:
HCl + Na2CO3=2NaCl + H2O + CO 2
Τι είδους αντίδραση είναι το χαρακτηριστικό των οξειδίων του οξέος; Αυτή είναι η αλληλεπίδρασή τους με τα αλκάλια:
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H 2O
Αμφοτερικά και μη άλατα οξείδια
Αδιάφορα οξείδια, όπως το CO ή το N2O, δεν είναι ικανά για αντιδράσεις που οδηγούν στο σχηματισμό αλάτων. Από την άλλη πλευρά, τα περισσότερα όξινα οξείδια μπορούν να αντιδράσουν με το νερό για να σχηματίσουν οξέα. Ωστόσο, αυτό δεν είναι δυνατό για το οξείδιο του πυριτίου. Είναι σκόπιμο να λαμβάνεται πυριτικό οξύ έμμεσα.τρόπος: από πυριτικά που αντιδρούν με ισχυρά οξέα. Αμφοτερικές θα είναι τέτοιες δυαδικές ενώσεις με οξυγόνο που είναι ικανές να αντιδρούν τόσο με αλκάλια όσο και με οξέα. Θα συμπεριλάβουμε τις ακόλουθες ενώσεις σε αυτήν την ομάδα - αυτά είναι τα γνωστά οξείδια του αλουμινίου και του ψευδαργύρου.
Λήψη οξειδίων του θείου
Στις ενώσεις του με το οξυγόνο, το θείο εμφανίζει διαφορετικά σθένη. Έτσι, στο διοξείδιο του θείου, ο τύπος του οποίου είναι SO2, είναι τετρασθενές. Στο εργαστήριο, το διοξείδιο του θείου παράγεται στην αντίδραση μεταξύ θειικού οξέος και υδροθειώδους νατρίου, η εξίσωση του οποίου είναι
NaHSO3 + H2SO4 → NaHSO4 + SO2 + H2O
Ένας άλλος τρόπος εξαγωγής SO2 είναι μια διεργασία οξειδοαναγωγής μεταξύ χαλκού και θειικού οξέος υψηλής συγκέντρωσης. Η τρίτη εργαστηριακή μέθοδος για την παραγωγή οξειδίων του θείου είναι η καύση των καυσαερίων ενός δείγματος απλής θειούχου ουσίας:
Cu + 2H2SO4=CuSO4 + SO 2 + 2H2O
Στη βιομηχανία, το διοξείδιο του θείου μπορεί να ληφθεί με καύση ορυκτών ψευδάργυρου ή μολύβδου που περιέχουν θείο, καθώς και με καύση πυρίτη FeS2. Το διοξείδιο του θείου που λαμβάνεται με αυτή τη μέθοδο χρησιμοποιείται για την εκχύλιση τριοξειδίου του θείου SO3 και περαιτέρω - θειικού οξέος. Το διοξείδιο του θείου με άλλες ουσίες συμπεριφέρεται σαν οξείδιο με όξινα χαρακτηριστικά. Για παράδειγμα, η αλληλεπίδρασή του με το νερό οδηγεί στον σχηματισμό θειικού οξέος H2SO3:
SO2 + H2O=H2SO 3
Αυτή η αντίδραση είναι αναστρέψιμη. Ο βαθμός διάστασης του οξέος είναι χαμηλός, επομένως η ένωση ταξινομείται ως ασθενής ηλεκτρολύτης και το ίδιο το θειικό οξύ μπορεί να υπάρχει μόνο σε υδατικό διάλυμα. Μόρια διοξειδίου του θείου υπάρχουν πάντα σε αυτό, τα οποία δίνουν στην ουσία μια πικάντικη οσμή. Το αντιδρών μίγμα βρίσκεται σε κατάσταση ίσης συγκέντρωσης αντιδρώντων και προϊόντων, η οποία μπορεί να μετατοπιστεί αλλάζοντας τις συνθήκες. Έτσι, όταν προστίθεται αλκάλιο σε ένα διάλυμα, η αντίδραση θα προχωρήσει από αριστερά προς τα δεξιά. Εάν το διοξείδιο του θείου αφαιρεθεί από τη σφαίρα της αντίδρασης με θέρμανση ή εμφύσηση μέσω ενός μείγματος αερίου αζώτου, η δυναμική ισορροπία θα μετατοπιστεί προς τα αριστερά.
Θιϊκός ανυδρίτης
Ας συνεχίσουμε να εξετάζουμε τις ιδιότητες και τις μεθόδους απόκτησης οξειδίων του θείου. Εάν καεί διοξείδιο του θείου, το αποτέλεσμα είναι ένα οξείδιο στο οποίο το θείο έχει κατάσταση οξείδωσης +6. Είναι τριοξείδιο του θείου. Η ένωση βρίσκεται στην υγρή φάση, σκληραίνει γρήγορα με τη μορφή κρυστάλλων σε θερμοκρασίες κάτω των 16 °C. Μια κρυσταλλική ουσία μπορεί να αντιπροσωπεύεται από πολλές αλλοτροπικές τροποποιήσεις που διαφέρουν στη δομή του κρυσταλλικού πλέγματος και στα σημεία τήξης. Ο θειικός ανυδρίτης εμφανίζει τις ιδιότητες ενός αναγωγικού παράγοντα. Αλληλεπιδρώντας με το νερό, σχηματίζει ένα αεροζόλ θειικού οξέος, επομένως, στη βιομηχανία, το H2SO4 παράγεται με τη διάλυση θειικού ανυδρίτη σε συμπυκνωμένο θειικό οξύ. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ελαιόλαδο. Προσθέστε νερό σε αυτό και λάβετε ένα διάλυμα θειικού οξέος.
Βασικά οξείδια
Έχοντας μελετήσει τις ιδιότητες και την παραγωγή οξειδίωνθείο, που ανήκει στην ομάδα των όξινων διμερών ενώσεων με οξυγόνο, λάβετε υπόψη τις ενώσεις οξυγόνου των μεταλλικών στοιχείων.
Τα βασικά οξείδια μπορούν να προσδιοριστούν με ένα τέτοιο σημάδι όπως η παρουσία στα μόρια μεταλλικών σωματιδίων των κύριων υποομάδων της πρώτης ή της δεύτερης ομάδας του περιοδικού συστήματος. Ταξινομούνται ως αλκαλικές ή αλκαλικές γαίες. Για παράδειγμα, το οξείδιο του νατρίου - Na2O μπορεί να αντιδράσει με το νερό, με αποτέλεσμα να σχηματιστούν χημικά επιθετικά υδροξείδια - αλκάλια. Ωστόσο, η κύρια χημική ιδιότητα των βασικών οξειδίων είναι η αλληλεπίδραση με οργανικά ή ανόργανα οξέα. Συνδυάζεται με το σχηματισμό αλατιού και νερού. Εάν προστεθεί υδροχλωρικό οξύ σε λευκό κονιοποιημένο οξείδιο του χαλκού, θα βρούμε ένα γαλαζοπράσινο διάλυμα χλωριούχου χαλκού:
CuO + 2HCl=CuCl2 + H2O
Η θέρμανση στερεών αδιάλυτων υδροξειδίων είναι ένας άλλος σημαντικός τρόπος για τη λήψη βασικών οξειδίων:
Ca(OH)2 → CaO + H2O
Συνθήκες: 520-580°C.
Στο άρθρο μας, εξετάσαμε τις πιο σημαντικές ιδιότητες των δυαδικών ενώσεων με οξυγόνο, καθώς και μεθόδους για τη λήψη οξειδίων στο εργαστήριο και τη βιομηχανία.
