Snovi, ki so osnova našega fizičnega sveta, so sestavljene iz različnih vrst kemičnih elementov. Štirje od njih so najpogostejši. To so vodik, ogljik, dušik in kisik. Zadnji element se lahko veže z delci kovin ali nekovin in tvori binarne spojine – okside. V našem članku bomo preučili najpomembnejše metode za pridobivanje oksidov v laboratoriju in industriji. Upoštevajte tudi njihove osnovne fizikalne in kemijske lastnosti.
Agregatno stanje
Oksidi ali oksidi obstajajo v treh stanjih: plinastem, tekočem in trdnem. Na primer, prva skupina vključuje tako dobro znane in razširjene spojine v naravi, kot so ogljikov dioksid - CO2, ogljikov monoksid - CO, žveplov dioksid - SO2 in drugi. V tekoči fazi so oksidi, kot so voda - H2O, žveplov anhidrid - SO3, dušikov oksid - N 2 O3. Potrdilo o prejemuOkside, ki smo jih poimenovali, je mogoče izdelati v laboratoriju, vendar se komercialno proizvajata tudi ogljikov monoksid in žveplov trioksid. To je posledica uporabe teh spojin v tehnoloških ciklih taljenja železa in proizvodnje sulfatne kisline. Ogljikov monoksid se uporablja za redukcijo železa iz rude, žveplov anhidrid pa se raztopi v sulfatni kislini in pridobiva oleum.
Razvrstitev oksidov
Obstaja več vrst snovi, ki vsebujejo kisik, ki so sestavljene iz dveh elementov. Kemične lastnosti in metode za pridobivanje oksidov bodo odvisne od tega, kateri od naštetih skupin snov pripada. Na primer, ogljikov dioksid, ki je kisli oksid, se pridobi z neposredno kombinacijo ogljika s kisikom, pri čemer se izvede trda reakcija oksidacije. Ogljikov dioksid se lahko sprosti tudi med izmenjavo soli ogljikove kisline in močnih anorganskih kislin:
HCl + Na2CO3=2NaCl + H2O + CO 2
Kakšna reakcija je značilna za kislinske okside? To je njihova interakcija z alkalijami:
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H 2O
Amfoterni oksidi in oksidi, ki ne tvorijo soli
Indiferentni oksidi, kot sta CO ali N2O, niso sposobni reakcij, ki vodijo do tvorbe soli. Po drugi strani pa lahko večina kislih oksidov reagira z vodo in tvori kisline. Vendar to ni mogoče za silicijev oksid. Silikatno kislino je smotrno pridobivati posredno.način: iz silikatov, ki reagirajo z močnimi kislinami. Amfoterne bodo takšne binarne spojine s kisikom, ki so sposobne reagirati tako z alkalijami kot s kislinami. V to skupino bomo vključili naslednje spojine - to so znani oksidi aluminija in cinka.
Pridobivanje žveplovih oksidov
Žveplo v svojih spojinah s kisikom kaže različne valence. Torej, v žveplovem dioksidu, katerega formula je SO2, je štirivalenten. V laboratoriju se žveplov dioksid proizvaja v reakciji med sulfatno kislino in natrijevim hidrosulfitom, katere enačba je
NaHSO3 + H2SO4 → NaHSO4 + SO2 + H2O
Drug način pridobivanja SO2 je redoks proces med bakrom in visoko koncentracijo sulfatne kisline. Tretja laboratorijska metoda za proizvodnjo žveplovih oksidov je zgorevanje izpušnih plinov vzorca preproste žveplove snovi:
Cu + 2H2SO4=CuSO4 + SO 2 + 2H2O
V industriji je žveplov dioksid mogoče pridobiti s sežiganjem mineralov, ki vsebujejo žveplo, cinka ali svinca, pa tudi z žganjem pirita FeS2. Žveplov dioksid, pridobljen s to metodo, se uporablja za ekstrakcijo žveplovega trioksida SO3 in nadalje - sulfatne kisline. Žveplov dioksid se z drugimi snovmi obnaša kot oksid s kislimi lastnostmi. Na primer, njegova interakcija z vodo vodi do tvorbe sulfite kisline H2SO3:
SO2 + H2O=H2SO 3
Ta reakcija je reverzibilna. Stopnja disociacije kisline je nizka, zato je spojina razvrščena kot šibek elektrolit, sama žveplova kislina pa lahko obstaja le v vodni raztopini. V njem so vedno prisotne molekule žveplovega dioksida, ki dajejo snovi oster vonj. Reakcijska zmes je v stanju enake koncentracije reaktantov in produktov, ki jih je mogoče premakniti s spreminjanjem pogojev. Torej, ko raztopini dodamo alkalijo, bo reakcija potekala od leve proti desni. Če žveplov dioksid odstranimo iz reakcijske krogle s segrevanjem ali pihanjem skozi mešanico plinastega dušika, se dinamično ravnotežje premakne v levo.
žveplov anhidrid
Nadaljujmo z obravnavanjem lastnosti in načinov pridobivanja žveplovih oksidov. Če žveplov dioksid sežge, je rezultat oksid, v katerem ima žveplo oksidacijsko stanje +6. To je žveplov trioksid. Spojina je v tekoči fazi, hitro se strdi v obliki kristalov pri temperaturah pod 16 °C. Kristalno snov je lahko predstavljena z več alotropnimi modifikacijami, ki se razlikujejo po strukturi kristalne mreže in tališčih. Žveplov anhidrid kaže lastnosti redukcijskega sredstva. V interakciji z vodo tvori aerosol sulfatne kisline, zato se v industriji H2SO4 proizvaja z raztapljanjem žveplovega anhidrida v koncentriranem sulfatu kisline. Posledično nastane oleum. Dodajte vodo in dobite raztopino žveplove kisline.
Bazični oksidi
Po preučevanju lastnosti in proizvodnje oksidovžveplo, ki spada v skupino kislih binarnih spojin s kisikom, upoštevajte kisikove spojine kovinskih elementov.
Bazične okside lahko določimo po znaku, kot je prisotnost v molekulah kovinskih delcev glavnih podskupin prve ali druge skupine periodnega sistema. Uvrščamo jih med alkalne ali zemeljskoalkalijske. Na primer, natrijev oksid - Na2O lahko reagira z vodo, kar povzroči nastanek kemično agresivnih hidroksidov - alkalij. Vendar pa je glavna kemijska lastnost bazičnih oksidov interakcija z organskimi ali anorganskimi kislinami. Gre s tvorbo soli in vode. Če klorovodikovo kislino dodamo belemu prahu bakrovega oksida, bomo našli modrikasto zeleno raztopino bakrovega klorida:
CuO + 2HCl=CuCl2 + H2O
Segrevanje trdnih netopnih hidroksidov je še en pomemben način za pridobivanje bazičnih oksidov:
Ca(OH)2 → CaO + H2O
Pogoji: 520-580°C.
V našem članku smo preučili najpomembnejše lastnosti binarnih spojin s kisikom, pa tudi metode za pridobivanje oksidov v laboratoriju in industriji.
