Веществата, които формират основата на нашия физически свят, са съставени от различни видове химични елементи. Четири от тях са най-често срещаните. Това са водород, въглерод, азот и кислород. Последният елемент може да се свързва с частици от метали или неметали и да образува бинарни съединения - оксиди. В нашата статия ще проучим най-важните методи за получаване на оксиди в лабораторията и индустрията. Помислете също за техните основни физични и химични свойства.
Агрегирано състояние
Оксидите или оксидите съществуват в три състояния: газообразно, течно и твърдо. Например, първата група включва такива добре познати и широко разпространени съединения в природата като въглероден диоксид - CO2, въглероден окис - CO, серен диоксид - SO2 и други. В течната фаза има оксиди като вода - H2O, серен анхидрид - SO3, азотен оксид - N 2 O3. РазпискаОксидите, които назовахме, могат да бъдат произведени в лаборатория, но въглеродният окис и серен триоксид също се произвеждат в търговската мрежа. Това се дължи на използването на тези съединения в технологичните цикли на топене на желязо и производство на сулфатна киселина. Въглеродният оксид се използва за намаляване на желязото от рудата, а серният анхидрид се разтваря в сулфатна киселина и олеумът се добива.
Класификация на оксидите
Има няколко вида кислород-съдържащи вещества, състоящи се от два елемента. Химичните свойства и методите за получаване на оксиди ще зависят от това към коя от изброените групи принадлежи веществото. Например въглеродният диоксид, който е кисел оксид, се получава чрез директна комбинация на въглерод с кислород, като се извършва твърда реакция на окисление. Въглероден диоксид може да се отдели и по време на обмена на соли на въглеродната киселина и силните неорганични киселини:
HCl + Na2CO3=2NaCl + H2O + CO 2
Какъв вид реакция е отличителният белег на киселинните оксиди? Това е тяхното взаимодействие с алкали:
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H 2O
Амфотерни и несолеобразуващи оксиди
Индиферентните оксиди, като CO или N2O, не са способни на реакции, водещи до образуване на соли. От друга страна, повечето киселинни оксиди могат да реагират с вода, за да образуват киселини. Това обаче не е възможно за силициев оксид. Целесъобразно е силикатната киселина да се получи индиректно.начин: от силикати, реагиращи със силни киселини. Амфотерни ще бъдат такива бинарни съединения с кислород, които са способни да реагират както с основи, така и с киселини. В тази група ще включим следните съединения - това са известните оксиди на алуминия и цинка.
Получаване на серни оксиди
В своите съединения с кислород, сярата проявява различни валентности. И така, в серен диоксид, чиято формула е SO2, той е четиривалентен. В лабораторията серен диоксид се получава при реакцията между сулфатна киселина и натриев хидросулфит, чието уравнение е
NaHSO3 + H2SO4 → NaHSO4 + SO2 + H2O
Друг начин за извличане на SO2 е редокс процес между мед и сулфатна киселина с висока концентрация. Третият лабораторен метод за производство на серни оксиди е изгарянето на отработени газове на проба от просто сярно вещество:
Cu + 2H2SO4=CuSO4 + SO 2 + 2H2O
В индустрията серен диоксид може да се получи чрез изгаряне на съдържащи сяра минерали цинк или олово, както и чрез изгаряне на пирит FeS2. Полученият по този метод серен диоксид се използва за извличане на серен триоксид SO3 и допълнително - сулфатна киселина. Серният диоксид с други вещества се държи като оксид с киселинни характеристики. Например, взаимодействието му с вода води до образуването на сулфитна киселина H2SO3:
SO2 + H2O=H2SO 3
Тази реакция е обратима. Степента на дисоциация на киселината е ниска, така че съединението се класифицира като слаб електролит, а самата сярна киселина може да съществува само във воден разтвор. В него винаги присъстват молекули на серен диоксид, които придават на веществото остра миризма. Реакционната смес е в състояние на еднаква концентрация на реагенти и продукти, която може да бъде изместена чрез промяна на условията. Така че, когато към разтвор се добави алкали, реакцията ще продължи отляво надясно. Ако серен диоксид се отстрани от реакционната сфера чрез нагряване или продухване през смес от газообразен азот, динамичното равновесие ще се измести наляво.
Серен анхидрид
Нека продължим да разглеждаме свойствата и методите за получаване на серни оксиди. Ако серен диоксид се изгори, резултатът е оксид, в който сярата има степен на окисление +6. Това е серен триоксид. Съединението е в течна фаза, бързо се втвърдява под формата на кристали при температури под 16 °C. Кристално вещество може да бъде представено от няколко алотропни модификации, които се различават по структурата на кристалната решетка и точките на топене. Серният анхидрид проявява свойствата на редуциращ агент. Взаимодействайки с вода, той образува аерозол от сулфатна киселина, поради което в промишлеността H2SO4 се произвежда чрез разтваряне на серен анхидрид в концентриран сулфат киселина. В резултат на това се образува олеум. Добавете вода към него и вземете разтвор на сярна киселина.
Основни оксиди
Изследвайки свойствата и производството на оксидисярата, принадлежаща към групата на киселинните бинарни съединения с кислород, разгледайте кислородните съединения на металните елементи.
Основните оксиди могат да се определят по такъв признак като наличието в молекулите на метални частици от основните подгрупи от първата или втората група на периодичната система. Те се класифицират като алкални или алкалоземни. Например, натриевият оксид - Na2O може да реагира с вода, което води до образуването на химически агресивни хидроксиди - алкали. Въпреки това, основното химично свойство на основните оксиди е взаимодействието с органични или неорганични киселини. Върви с образуването на сол и вода. Ако солна киселина се добави към бял прахообразен меден оксид, ще намерим синкаво-зелен разтвор на меден хлорид:
CuO + 2HCl=CuCl2 + H2O
Нагряването на твърди неразтворими хидроксиди е друг важен начин за получаване на основни оксиди:
Ca(OH)2 → CaO + H2O
Условия: 520-580°C.
В нашата статия разгледахме най-важните свойства на бинарните съединения с кислород, както и методите за получаване на оксиди в лабораторията и индустрията.
