Tvari koje čine osnovu našeg fizičkog svijeta sastavljene su od različitih vrsta kemijskih elemenata. Četiri od njih su najčešća. To su vodik, ugljik, dušik i kisik. Posljednji element može se vezati s česticama metala ili nemetala i tvoriti binarne spojeve – okside. U našem članku proučit ćemo najvažnije metode za dobivanje oksida u laboratoriju i industriji. Također razmotrite njihova osnovna fizička i kemijska svojstva.
Agregatno stanje
Oksidi, ili oksidi, postoje u tri stanja: plinovito, tekuće i čvrsto. Na primjer, prva skupina uključuje takve dobro poznate i raširene spojeve u prirodi kao što su ugljični dioksid - CO2, ugljični monoksid - CO, sumpor dioksid - SO2 i drugi. U tekućoj fazi postoje oksidi kao što su voda - H2O, sumporni anhidrid - SO3, dušikov oksid - N 2 O3. PriznanicaOksidi koje smo nazvali mogu se proizvesti u laboratoriju, ali se ugljični monoksid i sumpor trioksid također proizvode komercijalno. To je zbog upotrebe ovih spojeva u tehnološkim ciklusima taljenja željeza i proizvodnje sulfatne kiseline. Ugljični monoksid se koristi za redukciju željeza iz rude, a sumporni anhidrid se otapa u sulfatnoj kiselini i vadi oleum.
Klasifikacija oksida
Postoji nekoliko vrsta tvari koje sadrže kisik, a sastoje se od dva elementa. Kemijska svojstva i metode dobivanja oksida ovisit će o tome kojoj od navedenih skupina tvar pripada. Na primjer, ugljični dioksid, koji je kiseli oksid, dobiva se izravnom kombinacijom ugljika s kisikom, provodeći tvrdu reakciju oksidacije. Ugljični dioksid se također može osloboditi tijekom izmjene soli ugljične kiseline i jakih anorganskih kiselina:
HCl + Na2CO3=2NaCl + H2O + CO 2
Kakva je reakcija obilježje kiselih oksida? Ovo je njihova interakcija s lužinama:
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H 2O
Amfoterni oksidi i oksidi koji ne stvaraju sol
Indiferentni oksidi, kao što su CO ili N2O, nisu sposobni za reakcije koje dovode do stvaranja soli. S druge strane, većina kiselih oksida može reagirati s vodom i stvoriti kiseline. Međutim, to nije moguće za silicij oksid. Silikatnu kiselinu je svrsishodno dobivati posredno.način: od silikata koji reagiraju s jakim kiselinama. Amfoterni će biti takvi binarni spojevi s kisikom koji su sposobni reagirati i s lužinama i s kiselinama. U ovu grupu uvrstit ćemo sljedeće spojeve - to su poznati oksidi aluminija i cinka.
Dobivanje sumpornih oksida
U svojim spojevima s kisikom, sumpor pokazuje različite valencije. Dakle, u sumporovom dioksidu, čija je formula SO2, on je četverovalentan. U laboratoriju se sumpor dioksid proizvodi reakcijom između sulfatne kiseline i natrijevog hidrosulfita, čija je jednadžba
NaHSO3 + H2SO4 → NaHSO4 + SO2 + H2O
Drugi način ekstrakcije SO2 je redoks proces između bakra i sulfatne kiseline visoke koncentracije. Treća laboratorijska metoda za proizvodnju sumpornih oksida je izgaranje ispušnih plinova uzorka jednostavne sumporne tvari:
Cu + 2H2SO4=CuSO4 + SO 2 + 2H2O
U industriji, sumpor dioksid se može dobiti spaljivanjem minerala koji sadrže sumpor cinka ili olova, kao i spaljivanjem pirita FeS2. Sumpordioksid dobiven ovom metodom koristi se za ekstrakciju sumpornog trioksida SO3 i dalje - sulfatne kiseline. Sumporov dioksid s drugim tvarima ponaša se poput oksida s kiselim svojstvima. Na primjer, njegova interakcija s vodom dovodi do stvaranja sulfite kiseline H2SO3:
SO2 + H2O=H2SO 3
Ova reakcija je reverzibilna. Stupanj disocijacije kiseline je nizak, pa je spoj klasificiran kao slab elektrolit, a sama sumporna kiselina može postojati samo u vodenoj otopini. U njemu su uvijek prisutne molekule sumporovog dioksida koje tvari daju oštar miris. Reakcijska smjesa je u stanju jednake koncentracije reaktanata i produkata, što se može pomaknuti promjenom uvjeta. Dakle, kada se otopini doda lužina, reakcija će se odvijati s lijeva na desno. Ako se sumporov dioksid ukloni iz reakcijske sfere zagrijavanjem ili puhanjem kroz mješavinu plinovitog dušika, dinamička će se ravnoteža pomaknuti ulijevo.
Anhidrid sumpora
Nastavimo razmatrati svojstva i metode dobivanja sumpornih oksida. Ako se sumpor dioksid izgori, rezultat je oksid u kojem sumpor ima oksidacijsko stanje +6. To je sumporov trioksid. Spoj je u tekućoj fazi, brzo se stvrdne u obliku kristala na temperaturama ispod 16 °C. Kristalnu tvar može se predstaviti s nekoliko alotropskih modifikacija koje se razlikuju po strukturi kristalne rešetke i točkama taljenja. Sumporni anhidrid pokazuje svojstva redukcijskog sredstva. U interakciji s vodom tvori aerosol sulfatne kiseline, stoga se u industriji H2SO4 proizvodi otapanjem sumpornog anhidrida u koncentriranom sulfatu kiselina. Kao rezultat, nastaje oleum. Dodajte vodu i dobijete otopinu sumporne kiseline.
Bazni oksidi
Proučivši svojstva i proizvodnju oksidasumpor, koji pripada skupini kiselih binarnih spojeva s kisikom, razmotrimo kisikove spojeve metalnih elemenata.
Bazični oksidi mogu se odrediti takvim znakom kao što je prisutnost u molekulama metalnih čestica glavnih podskupina prve ili druge skupine periodnog sustava. Klasificiraju se kao alkalne ili zemnoalkalne. Na primjer, natrijev oksid - Na2O može reagirati s vodom, što rezultira stvaranjem kemijski agresivnih hidroksida - lužina. Međutim, glavno kemijsko svojstvo bazičnih oksida je interakcija s organskim ili anorganskim kiselinama. To ide s stvaranjem soli i vode. Ako se klorovodična kiselina doda bijelom prahu bakrenog oksida, naći ćemo plavkasto-zelenu otopinu bakrenog klorida:
CuO + 2HCl=CuCl2 + H2O
Zagrijavanje čvrstih netopivih hidroksida je još jedan važan način za dobivanje bazičnih oksida:
Ca(OH)2 → CaO + H2O
Uvjeti: 520-580°C.
U našem članku ispitali smo najvažnija svojstva binarnih spojeva s kisikom, kao i metode za dobivanje oksida u laboratoriju i industriji.
