Практически всички елементи от периодичната система на Менделеев могат да образуват оксиди, или оксиди - бинарни съединения, съдържащи кислородни атоми в своите молекули. Класът на тези неорганични съединения от своя страна е разделен на няколко групи: основни, киселинни, амфотерни и индиферентни оксиди. Целта на нашата статия е да изследва физичните и химичните свойства на оксидите, както и тяхното практическо приложение и значение за хората.
Методи за получаване
Основната химическа реакция за получаване на оксиди е директното взаимодействие на метал или неметал с кислород.
H2 + O2=H2O (реакцията е експлозивна)
4K + O2=2K2O
Други методи за образуване на оксиди включват изгаряне на сложни вещества, като въглеводороди. В крайна сметка произвежда въглероден диоксид и вода. По време на термичното разлагане на водонеразтворими основи илисоли: отделят се и карбонати, нитрати, оксиди. Примери за такива реакции са дадени по-долу:
- Fe(OH)2=FeO+H2O железен(II) оксид
- 2KNO3=2KNO2 + O2↑
Физически характеристики
Състоянието на агрегация на бинарни съединения на кислорода с метали или неметали може да бъде различно. Например въглеродните оксиди, азотният диоксид, серен оксид (IV) са газове. Течностите са вода, серен анхидрид, а металните оксиди са твърди вещества. Разтворимостта на съединенията също е различна. Нека дадем примери за оксиди с различна степен на взаимодействие с вода. И така, въглеродният диоксид се разтваря във вода при стайна температура в съотношение 1:1, азотният оксид (II) е слабо разтворим, а силициевият диоксид е напълно неразтворим.
Основни оксиди
Ако една молекула на вещество съдържа атоми на типични метали, тя проявява основни свойства. Веществото ще реагира с киселини и киселинни оксиди, както и с вода. Например, калциевият оксид може да реагира с перхлорна киселина:
2HCl + CaO=CaCl2 + H2O.
Реакционните продукти ще бъдат средна сол и вода. Ако същият калциев оксид взаимодейства с въглероден оксид, тогава получаваме едно вещество - сол.
CaO + CO2=CaCO3.
Свойствата на оксидите, образувани от метали, са намерили приложение в различни индустрии. Така че калциевият оксид, наричан още негасена вар или изгоряла вар, е важенкато суровина за производство на гасена вар. Калциевият хидроксид се използва широко в индустрията като строителен разтвор. Варовиковата вода се използва като индикатор за наличието на молекули на въглероден диоксид в разтвор.
Примери за оксиди, които съставляват желязна руда, са FeO и Fe2O3 - кафява и магнитна желязна руда. В доменната пещ те се редуцират с кокс и въглеродни оксиди и се получава сплав от желязо и въглерод - чугун. В процеса на по-нататъшната му обработка в металургичната промишленост се топят различни марки стомана, включително легирана стомана.
Реакция с вода на оксиди на алкални или алкалоземни метали води до производството на алкали.
Характеристика на киселинните оксиди
Оксидите на азота, въглерода, сярата, силиция и др. образуват група от киселинни оксиди. Химичните свойства на оксидите са реакции с основи, основни оксиди и вода. Продуктите от взаимодействието между калиев хидроксид и въглероден диоксид ще бъдат калиев карбонат и вода. Ако натриева основа и силициев диоксид взаимодействат един с друг, получаваме натриев силикат и вода.
Някои киселинни оксиди реагират с вода. Реакционният продукт ще бъде съответната киселина (въглеродна):
CO2 + H2O=H2CO 3.
Киселинните оксиди, примери за които ще дадем по-долу, са важни. И така, серен анхидрид SO3 - безцветна течност, е суровината за промишлено производствосулфатна киселина - основният продукт на химическата промишленост. Азотни съединения, като NO2, се използват за производство на нитратна киселина. Освен азотния диоксид в реакцията участват още вода и кислород. Азотната киселина, получена от реакцията на азотни оксиди с вода, се използва в производството на минерални торове, експлозиви, багрила, лекарства, пластмаси и др.
Амфотерни съединения
Оксидите, които включват, например, цинкови или алуминиеви атоми, проявяват двойни химични свойства. Те могат да реагират както с киселини, така и с основи. В този случай реакционните продукти са средни соли. Ето описание на физичните свойства на някои амфотерни оксиди, примери за които ще разгледаме. И така, Al2O3 е корунд, той е твърдо вещество, чиято точка на топене достига 2050°. В природата оксидът е част от алуминиев оксид, а също така образува цветни кристали, които са скъпоценни камъни - рубини и сапфири.
Цинковият оксид ZnO са безцветни кристали, при температура 1800° преминаващи в състояние на пара. Това явление се нарича сублимация. Веществото е неразтворимо във вода, когато вдишаните прахови частици причиняват отравяне. Цинковият оксид е намерил приложение като абразивен материал, в производството на бои, изкуствена кожа, в медицината, в стоматологията - като пълнеж.
В нашата статия проучихме класификацията на оксидите, техните химични и физични свойства исъщо и промишлени приложения.
