Πρακτικά όλα τα στοιχεία του περιοδικού συστήματος του Mendeleev μπορούν να σχηματίσουν οξείδια, ή οξείδια - δυαδικές ενώσεις που περιέχουν άτομα οξυγόνου στα μόριά τους. Η κατηγορία αυτών των ανόργανων ενώσεων, με τη σειρά της, χωρίζεται σε διάφορες ομάδες: βασικά, όξινα, αμφοτερικά και αδιάφορα οξείδια. Σκοπός του άρθρου μας είναι να μελετήσει τις φυσικές και χημικές ιδιότητες των οξειδίων, καθώς και την πρακτική εφαρμογή και σημασία τους για τον άνθρωπο.
Μέθοδοι απόκτησης
Η κύρια χημική αντίδραση για τη λήψη οξειδίων είναι η άμεση αλληλεπίδραση ενός μετάλλου ή ενός μη μετάλλου με το οξυγόνο.
H2 + O2=H2O (η αντίδραση είναι εκρηκτική)
4K + O2=2K2O
Άλλες μέθοδοι σχηματισμού οξειδίων περιλαμβάνουν την καύση πολύπλοκων ουσιών, όπως οι υδρογονάνθρακες. Καταλήγει να παράγει διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Κατά τη θερμική αποσύνθεση αδιάλυτων στο νερό βάσεων ήάλατα: απελευθερώνονται επίσης ανθρακικά, νιτρικά, οξείδια. Παραδείγματα τέτοιων αντιδράσεων δίνονται παρακάτω:
- Fe(OH)2=FeO+H2O οξείδιο σιδήρου(II)
- 2KNO3=2KNO2 + O2↑
Φυσικά χαρακτηριστικά
Η κατάσταση συσσωμάτωσης δυαδικών ενώσεων οξυγόνου με μέταλλα ή μη μέταλλα μπορεί να είναι διαφορετική. Για παράδειγμα, τα οξείδια του άνθρακα, το διοξείδιο του αζώτου, το οξείδιο του θείου (IV) είναι αέρια. Τα υγρά είναι το νερό, ο θειικός ανυδρίτης και τα οξείδια μετάλλων είναι στερεά. Η διαλυτότητα των ενώσεων είναι επίσης διαφορετική. Ας δώσουμε παραδείγματα οξειδίων με διαφορετικούς βαθμούς αλληλεπίδρασης με το νερό. Έτσι, το διοξείδιο του άνθρακα διαλύεται στο νερό σε θερμοκρασία δωματίου σε αναλογία 1:1, το μονοξείδιο του αζώτου (II) είναι ελαφρώς διαλυτό και το διοξείδιο του πυριτίου είναι εντελώς αδιάλυτο.
Βασικά οξείδια
Αν ένα μόριο μιας ουσίας περιέχει άτομα τυπικών μετάλλων, εμφανίζει βασικές ιδιότητες. Η ουσία θα αντιδράσει με οξέα και οξείδια οξέος καθώς και με νερό. Για παράδειγμα, το οξείδιο του ασβεστίου μπορεί να αντιδράσει με το υπερχλωρικό οξύ:
2HCl + CaO=CaCl2 + H2O.
Τα προϊόντα αντίδρασης θα είναι μέτρια αλάτι και νερό. Εάν το ίδιο οξείδιο του ασβεστίου αλληλεπιδράσει με το μονοξείδιο του άνθρακα, τότε παίρνουμε μια ουσία - το αλάτι.
CaO + CO2=CaCO3.
Οι ιδιότητες των οξειδίων που σχηματίζονται από μέταλλα έχουν βρει εφαρμογή σε διάφορες βιομηχανίες. Έτσι, το οξείδιο του ασβεστίου, που ονομάζεται επίσης άσβεστος ή καμένος ασβέστης, είναι σημαντικόως πρώτη ύλη για την παραγωγή σβησμένου ασβέστη. Το υδροξείδιο του ασβεστίου χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία ως οικοδομικό κονίαμα. Το ασβεστόνερο χρησιμοποιείται ως δείκτης για την παρουσία μορίων διοξειδίου του άνθρακα στο διάλυμα.
Παραδείγματα οξειδίων που αποτελούν το σιδηρομετάλλευμα είναι το FeO και το Fe2O3 - καφέ και μαγνητικό σιδηρομετάλλευμα. Στην υψικάμινο ανάγεται με οπτάνθρακα και οξείδια του άνθρακα και λαμβάνεται ένα κράμα σιδήρου και άνθρακα - χυτοσίδηρος. Κατά τη διαδικασία της περαιτέρω επεξεργασίας του στη μεταλλουργική βιομηχανία, τήκονται διάφορες ποιότητες χάλυβα, συμπεριλαμβανομένου του κράματος χάλυβα.
Αντίδραση με νερό οξειδίων αλκαλίων ή μετάλλων αλκαλικών γαιών οδηγεί στην παραγωγή αλκαλίων.
Χαρακτηρισμός οξειδίων οξέος
Οξείδια του αζώτου, του άνθρακα, του θείου, του πυριτίου κ.λπ. σχηματίζουν μια ομάδα όξινων οξειδίων. Οι χημικές ιδιότητες των οξειδίων είναι οι αντιδράσεις με αλκάλια, βασικά οξείδια και νερό. Τα προϊόντα της αλληλεπίδρασης μεταξύ υδροξειδίου του καλίου και διοξειδίου του άνθρακα θα είναι το ανθρακικό κάλιο και το νερό. Εάν η βάση νατρίου και το διοξείδιο του πυριτίου αντιδράσουν μεταξύ τους, παίρνουμε πυριτικό νάτριο και νερό.
Μερικά όξινα οξείδια αντιδρούν με το νερό. Το προϊόν της αντίδρασης θα είναι το αντίστοιχο οξύ (ανθρακικό):
CO2 + H2O=H2CO 3.
Τα οξείδια οξέος, παραδείγματα των οποίων θα δώσουμε παρακάτω, είναι σημαντικά. Έτσι, ο θειικός ανυδρίτης SO3 - ένα άχρωμο υγρό, είναι η πρώτη ύλη για τη βιομηχανική παραγωγήθειικό οξύ - το κύριο προϊόν της χημικής βιομηχανίας. Οι ενώσεις αζώτου, όπως το NO2, χρησιμοποιούνται για την παραγωγή νιτρικού οξέος. Εκτός από το διοξείδιο του αζώτου, στην αντίδραση συμμετέχουν επίσης νερό και οξυγόνο. Το νιτρικό οξύ, που λαμβάνεται από την αντίδραση των οξειδίων του αζώτου με το νερό, χρησιμοποιείται για την παραγωγή ορυκτών λιπασμάτων, εκρηκτικών, βαφών, φαρμάκων, πλαστικών κ.λπ.
Αμφοτερικές ενώσεις
Οξείδια, που περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, άτομα ψευδαργύρου ή αλουμινίου, παρουσιάζουν διπλές χημικές ιδιότητες. Μπορούν να αντιδράσουν τόσο με οξέα όσο και με αλκάλια. Στην περίπτωση αυτή, τα προϊόντα της αντίδρασης είναι άλατα μέσης ποιότητας. Ακολουθεί μια περιγραφή των φυσικών ιδιοτήτων ορισμένων αμφοτερικών οξειδίων, παραδείγματα των οποίων θα εξετάσουμε. Έτσι, το Al2O3 είναι κορούνδιο, είναι μια στερεή ουσία της οποίας το σημείο τήξης φτάνει τους 2050°. Στη φύση, το οξείδιο είναι μέρος της αλουμίνας και επίσης σχηματίζει έγχρωμους κρυστάλλους, οι οποίοι είναι πολύτιμοι λίθοι - ρουμπίνια και ζαφείρια.
Το οξείδιο του ψευδαργύρου ZnO είναι άχρωμοι κρύσταλλοι, σε θερμοκρασία 1800 ° που μετατρέπονται σε κατάσταση ατμού. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται εξάχνωση. Η ουσία είναι αδιάλυτη στο νερό, όταν τα εισπνεόμενα σωματίδια σκόνης προκαλούν δηλητηρίαση. Το οξείδιο του ψευδαργύρου έχει βρει εφαρμογή ως λειαντικό υλικό, στην παραγωγή χρωμάτων, τεχνητού δέρματος, στην ιατρική, στην οδοντιατρική - ως υλικό πλήρωσης.
Στο άρθρο μας, μελετήσαμε την ταξινόμηση των οξειδίων, τις χημικές και φυσικές τους ιδιότητες καιεπίσης βιομηχανικές εφαρμογές.
