Látky, ktoré tvoria základ nášho fyzického sveta, sa skladajú z rôznych typov chemických prvkov. Štyri z nich sú najbežnejšie. Sú to vodík, uhlík, dusík a kyslík. Posledný prvok sa môže viazať s časticami kovov alebo nekovov a vytvárať binárne zlúčeniny - oxidy. V našom článku budeme študovať najdôležitejšie metódy získavania oxidov v laboratóriu a priemysle. Zvážte aj ich základné fyzikálne a chemické vlastnosti.
Súhrnný stav
Oxidy alebo oxidy existujú v troch skupenstvách: plynné, kvapalné a tuhé. Do prvej skupiny patria napríklad v prírode dobre známe a rozšírené zlúčeniny ako oxid uhličitý - CO2, oxid uhoľnatý - CO, oxid siričitý - SO2 a ďalšie. V kvapalnej fáze sú oxidy ako voda - H2O, anhydrid kyseliny sírovej - SO3, oxid dusnatý - N 2 O3. PotvrdenieOxidy, ktoré sme vymenovali, sa dajú vyrobiť v laboratóriu, ale oxid uhoľnatý a oxid sírový sa vyrábajú aj komerčne. Je to spôsobené použitím týchto zlúčenín v technologických cykloch tavenia železa a výroby síranových kyselín. Oxid uhoľnatý sa používa na redukciu železa z rudy a anhydrid kyseliny sírovej sa rozpustí v kyseline síranu a ťaží sa oleum.
Klasifikácia oxidov
Existuje niekoľko typov látok obsahujúcich kyslík, ktoré pozostávajú z dvoch prvkov. Chemické vlastnosti a metódy na získanie oxidov budú závisieť od toho, do ktorej z uvedených skupín látka patrí. Napríklad oxid uhličitý, čo je kyslý oxid, sa získava priamou kombináciou uhlíka s kyslíkom, pričom sa vykonáva tvrdá oxidačná reakcia. Oxid uhličitý sa môže uvoľňovať aj pri výmene solí kyseliny uhličitej a silných anorganických kyselín:
HCl + Na2CO3=2NaCl + H2O + CO 2
Aký druh reakcie je charakteristickým znakom kyslých oxidov? Toto je ich interakcia s alkáliami:
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H 2O
Amfotérne a soli netvoriace oxidy
Indiferentné oxidy, ako CO alebo N2O, nie sú schopné reakcií vedúcich k tvorbe solí. Na druhej strane väčšina kyslých oxidov môže reagovať s vodou za vzniku kyselín. To však nie je možné pre oxid kremičitý. Je účelné získať kyselinu kremičitanovú nepriamo.cesta: z kremičitanov reagujúcich so silnými kyselinami. Amfotérne budú také binárne zlúčeniny s kyslíkom, ktoré sú schopné reakcie s alkáliami aj kyselinami. Do tejto skupiny zaradíme nasledujúce zlúčeniny – ide o známe oxidy hliníka a zinku.
Získanie oxidov síry
Vo svojich zlúčeninách s kyslíkom má síra rôzne valencie. Takže v oxide siričitom, ktorého vzorec je SO2, je štvormocný. V laboratóriu vzniká oxid siričitý pri reakcii medzi síranovou kyselinou a hydrosiričitanom sodným, ktorého rovnica je
NaHSO3 + H2SO4 → NaHSO4 + SO2 + H2O
Ďalší spôsob extrakcie SO2 je redoxný proces medzi meďou a kyselinou síranovou s vysokou koncentráciou. Treťou laboratórnou metódou výroby oxidov síry je spaľovanie výfukových plynov vzorky jednoduchej sírnej látky:
Cu + 2H2SO4=CuSO4 + SO 2 + 2H2O
V priemysle možno oxid siričitý získavať spaľovaním minerálov obsahujúcich síru zinok alebo olovo, ako aj spaľovaním pyritu FeS2. Oxid siričitý získaný touto metódou sa používa na extrakciu oxidu sírového SO3 a ďalej - sulfátovej kyseliny. Oxid siričitý s inými látkami sa správa ako oxid s kyslými vlastnosťami. Napríklad jeho interakcia s vodou vedie k tvorbe siričitanovej kyseliny H2SO3:
SO2 + H2O=H2SO 3
Táto reakcia je reverzibilná. Stupeň disociácie kyseliny je nízky, takže zlúčenina je klasifikovaná ako slabý elektrolyt a samotná kyselina sírová môže existovať iba vo vodnom roztoku. Vždy sú v ňom prítomné molekuly oxidu siričitého, ktoré dodávajú látke štipľavý zápach. Reakčná zmes je v stave rovnakej koncentrácie reaktantov a produktov, ktorá sa môže meniť zmenou podmienok. Takže, keď sa do roztoku pridá zásada, reakcia bude prebiehať zľava doprava. Ak sa oxid siričitý odstráni z reakčnej gule zahrievaním alebo prefukovaním cez zmes plynného dusíka, dynamická rovnováha sa posunie doľava.
Anhydrid kyseliny sírovej
Poďme ďalej uvažovať o vlastnostiach a metódach získavania oxidov síry. Ak sa spáli oxid siričitý, výsledkom je oxid, v ktorom má síra oxidačný stav +6. Je to oxid sírový. Hmota je v kvapalnej fáze, rýchlo tvrdne vo forme kryštálov pri teplotách pod 16 °C. Kryštalická látka môže byť reprezentovaná niekoľkými alotropnými modifikáciami, ktoré sa líšia štruktúrou kryštálovej mriežky a teplotami topenia. Anhydrid kyseliny sírovej vykazuje vlastnosti redukčného činidla. Pri interakcii s vodou vytvára aerosól síranovej kyseliny, preto sa v priemysle H2SO4 vyrába rozpustením anhydridu kyseliny sírovej v koncentrovanom sírane kyselina. V dôsledku toho sa tvorí oleum. Pridaním vody a získaním roztoku kyseliny sírovej.
Základné oxidy
Po preštudovaní vlastností a produkcie oxidovsíru, ktorá patrí do skupiny kyslých binárnych zlúčenín s kyslíkom, považujeme za kyslíkaté zlúčeniny kovových prvkov.
Bazické oxidy môžu byť určené takými znakmi, ako je prítomnosť kovových častíc hlavných podskupín prvej alebo druhej skupiny periodického systému v molekulách. Sú klasifikované ako alkalické alebo alkalické zeminy. Napríklad oxid sodný - Na2O môže reagovať s vodou, čo má za následok vznik chemicky agresívnych hydroxidov - alkálií. Hlavnou chemickou vlastnosťou zásaditých oxidov je však interakcia s organickými alebo anorganickými kyselinami. Ide o tvorbu soli a vody. Ak sa do bieleho práškového oxidu medi pridá kyselina chlorovodíková, nájdeme modrozelený roztok chloridu meďnatého:
CuO + 2HCl=CuCl2 + H2O
Zahrievanie pevných nerozpustných hydroxidov je ďalším dôležitým spôsobom, ako získať zásadité oxidy:
Ca(OH)2 → CaO + H2O
Podmienky: 520-580°C.
V našom článku sme skúmali najdôležitejšie vlastnosti binárnych zlúčenín s kyslíkom, ako aj metódy získavania oxidov v laboratóriu a priemysle.
