Praktično svi elementi periodnog sustava Mendeljejeva mogu formirati okside, odnosno okside - binarne spojeve koji sadrže atome kisika u svojim molekulama. Klasa ovih anorganskih spojeva, pak, podijeljena je u nekoliko skupina: bazični, kiseli, amfoterni i indiferentni oksidi. Svrha našeg članka je proučavanje fizikalnih i kemijskih svojstava oksida, kao i njihove praktične primjene i značaja za ljude.
Načini dobivanja
Glavna kemijska reakcija za dobivanje oksida je izravna interakcija metala ili nemetala s kisikom.
H2 + O2=H2O (reakcija je eksplozivna)
4K + O2=2K2O
Druge metode stvaranja oksida uključuju izgaranje složenih tvari, kao što su ugljikovodici. Na kraju proizvodi ugljični dioksid i vodu. Tijekom termičke razgradnje u vodi netopivih baza odnsoli: također se oslobađaju karbonati, nitrati, oksidi. Primjeri takvih reakcija navedeni su u nastavku:
- Fe(OH)2=FeO+H2O željezov(II) oksid
- 2KNO3=2KNO2 + O2↑
Fizičke karakteristike
Stanje agregacije binarnih spojeva kisika s metalima ili nemetalima može biti različito. Na primjer, ugljični oksidi, dušikov dioksid, sumporov oksid (IV) su plinovi. Tekućine su voda, sumporni anhidrid, a metalni oksidi su krute tvari. Topljivost spojeva je također različita. Navedimo primjere oksida s različitim stupnjevima interakcije s vodom. Dakle, ugljični dioksid se otapa u vodi na sobnoj temperaturi u omjeru 1:1, dušikov oksid (II) je slabo topiv, a silicij dioksid je potpuno netopiv.
Bazni oksidi
Ako molekula tvari sadrži atome tipičnih metala, ona pokazuje osnovna svojstva. Tvar će reagirati s kiselinama i kiselim oksidima kao i s vodom. Na primjer, kalcijev oksid može reagirati s perklornom kiselinom:
2HCl + CaO=CaCl2 + H2O.
Produkti reakcije bit će srednja sol i voda. Ako isti kalcijev oksid interagira s ugljičnim monoksidom, tada dobivamo jednu tvar - sol.
CaO + CO2=CaCO3.
Svojstva oksida koje stvaraju metali našla su primjenu u raznim industrijama. Dakle, važan je kalcijev oksid, koji se naziva i živo vapno ili spaljeno vapnokao sirovina za proizvodnju gašenog vapna. Kalcijev hidroksid se široko koristi u industriji kao građevinski mort. Vapnena voda se koristi kao pokazatelj prisutnosti molekula ugljičnog dioksida u otopini.
Primjeri oksida koji čine željeznu rudu su FeO i Fe2O3 - smeđa i magnetska željezna ruda. U visokoj peći se reduciraju koksom i ugljičnim oksidima i dobiva se legura željeza i ugljika – lijevano željezo. U procesu daljnje prerade u metalurškoj industriji topljeni su različiti tipovi čelika, uključujući i legirani čelik.
Reakcija s vodom oksida alkalijskih ili zemnoalkalijskih metala dovodi do stvaranja lužine.
Karakterizacija kiselinskih oksida
Oksidi dušika, ugljika, sumpora, silicija itd. čine skupinu kiselih oksida. Kemijska svojstva oksida su reakcije s lužinama, bazičnim oksidima i vodom. Produkti interakcije između kalijevog hidroksida i ugljičnog dioksida bit će kalijev karbonat i voda. Ako natrijeva baza i silicij dioksid međusobno reagiraju, dobivamo natrijev silikat i vodu.
Neki kiseli oksidi reagiraju s vodom. Produkt reakcije bit će odgovarajuća kiselina (karbonska):
CO2 + H2O=H2CO 3.
Kiseli oksidi, čije ćemo primjere navesti u nastavku, važni su. Dakle, sumporni anhidrid SO3 - bezbojna tekućina, je sirovina za industrijsku proizvodnjusulfatna kiselina - glavni proizvod kemijske industrije. Spojevi dušika, kao što je NO2, koriste se za proizvodnju nitratne kiseline. Osim dušikovog dioksida, u reakciji sudjeluju i voda i kisik. Dušična kiselina, dobivena reakcijom dušikovih oksida s vodom, koristi se u proizvodnji mineralnih gnojiva, eksploziva, bojila, lijekova, plastike, itd.
Amfoterni spojevi
Oksidi, koji uključuju, na primjer, atome cinka ili aluminija, pokazuju dvostruka kemijska svojstva. Mogu reagirati i s kiselinama i s lužinama. U ovom slučaju, produkti reakcije su srednje soli. Ovdje je opis fizikalnih svojstava nekih amfoternih oksida, čije ćemo primjere razmotriti. Dakle, Al2O3 je korund, to je čvrsta tvar čija točka taljenja doseže 2050°. U prirodi, oksid je dio glinice, a također tvori obojene kristale, koji su drago kamenje - rubini i safiri.
Cink oksid ZnO su bezbojni kristali, koji na temperaturi od 1800° prelaze u stanje pare. Taj se fenomen naziva sublimacija. Tvar je netopiva u vodi, kada udahnute čestice prašine uzrokuju trovanje. Cinkov oksid je pronašao primjenu kao abrazivni materijal, u proizvodnji boja, umjetne kože, u medicini, u stomatologiji - kao materijal za punjenje.
U našem članku proučavali smo klasifikaciju oksida, njihova kemijska i fizička svojstva, tetakođer industrijske primjene.
