Dobijanje oksida i njihovih svojstava

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-02 17:42

Supstancije koje čine osnovu našeg fizičkog svijeta sastavljene su od različitih vrsta hemijskih elemenata. Četiri od njih su najčešća. To su vodonik, ugljik, dušik i kisik. Posljednji element se može vezati s česticama metala ili nemetala i formirati binarna jedinjenja - okside. U našem članku ćemo proučiti najvažnije metode za dobivanje oksida u laboratoriju i industriji. Uzmite u obzir i njihova osnovna fizička i hemijska svojstva.

Agregatno stanje

Oksidi, ili oksidi, postoje u tri stanja: gasovito, tečno i čvrsto. Na primjer, prva grupa uključuje tako poznata i rasprostranjena jedinjenja u prirodi kao što su ugljični dioksid - CO₂, ugljični monoksid - CO, sumpor dioksid - SO_{2 i drugi. U tečnoj fazi postoje oksidi kao što su voda - H}2_{O, sumporni anhidrid - SO}3_{, dušikov oksid - N} 2 _O3_{. PotvrdaOksidi koje smo nazvali mogu se proizvesti u laboratoriji, ali ugljični monoksid i sumpor trioksid se također proizvode komercijalno. To je zbog upotrebe ovih spojeva u tehnološkim ciklusima topljenja željeza i proizvodnje sulfatne kiseline. Ugljični monoksid se koristi za redukciju željeza iz rude, a sumporni anhidrid se rastvara u sulfatnoj kiselini i kopa se oleum.}

Klasifikacija oksida

Postoji nekoliko vrsta supstanci koje sadrže kiseonik, a sastoje se od dva elementa. Hemijska svojstva i metode za dobivanje oksida ovisit će o tome kojoj od navedenih grupa tvar pripada. Na primjer, ugljični dioksid, koji je kiseli oksid, dobiva se direktnom kombinacijom ugljika s kisikom, provodeći tešku reakciju oksidacije. Ugljični dioksid se također može osloboditi tijekom izmjene soli ugljične kiseline i jakih neorganskih kiselina:

HCl + Na₂CO₃=2NaCl + H₂O + CO ₂

Koja je vrsta reakcije obilježje kiselih oksida? Ovo je njihova interakcija sa alkalijama:

SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H _2O

Amfoterni oksidi i oksidi koji ne stvaraju soli

Indiferentni oksidi, kao što su CO ili N_{2O, nisu sposobni za reakcije koje dovode do stvaranja soli. S druge strane, većina kiselih oksida može reagirati s vodom i formirati kiseline. Međutim, to nije moguće za silicijum oksid. Silikatnu kiselinu je svrsishodno dobiti indirektno.način: od silikata koji reaguju sa jakim kiselinama. Amfoterna će biti takva binarna jedinjenja sa kiseonikom koja su sposobna da reaguju i sa alkalijama i sa kiselinama. U ovu grupu ćemo uključiti sledeća jedinjenja - to su poznati oksidi aluminijuma i cinka.}

Dobijanje sumpornih oksida

U svojim spojevima sa kiseonikom, sumpor pokazuje različite valencije. Dakle, u sumpor dioksidu, čija je formula SO_{2, on je četverovalentan. U laboratoriji, sumpor dioksid se proizvodi u reakciji između sulfatne kiseline i natrijum hidrosulfita, čija je jednadžba}

NaHSO₃ + H₂SO₄ → NaHSO₄ + SO₂ + H_2O

Još jedan način ekstrakcije SO_{2 je redoks proces između bakra i visoke koncentracije sulfatne kiseline. Treća laboratorijska metoda za proizvodnju sumpornih oksida je izduvno sagorijevanje uzorka jednostavne sumporne tvari:}

Cu + 2H₂SO₄=CuSO₄ + SO ₂ + 2H_2O

U industriji, sumpor dioksid se može dobiti sagorevanjem minerala koji sadrže sumpor cinka ili olova, kao i sagorevanjem pirita FeS₂. Sumpordioksid dobijen ovom metodom koristi se za ekstrakciju sumpor trioksida SO₃ i dalje - sulfatne kiseline. Sumpor dioksid s drugim supstancama ponaša se kao oksid s kiselim svojstvima. Na primjer, njegova interakcija s vodom dovodi do stvaranja sulfite kiseline H₂SO_3:

SO₂ + H₂O=H₂SO ₃

Ova reakcija je reverzibilna. Stepen disocijacije kiseline je nizak, pa je jedinjenje klasifikovano kao slab elektrolit, a sama sumporna kiselina može postojati samo u vodenom rastvoru. U njemu su uvijek prisutne molekule sumpor-dioksida, koje daju supstanci oštar miris. Reagirajuća smjesa je u stanju jednake koncentracije reaktanata i produkata, što se može mijenjati promjenom uslova. Dakle, kada se u otopinu doda alkalija, reakcija će se odvijati s lijeva na desno. Ako se sumpor dioksid ukloni iz reakcione sfere zagrijavanjem ili duvanjem kroz mješavinu plinovitog dušika, dinamička ravnoteža će se pomjeriti 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 sumpor trioksid. Jedinjenje je u tečnoj fazi, brzo stvrdnjava u obliku kristala na temperaturama ispod 16 °C. Kristalna tvar može biti predstavljena s nekoliko alotropskih modifikacija koje se razlikuju u strukturi kristalne rešetke i tačkama topljenja. Sumporni anhidrid pokazuje svojstva redukcionog sredstva. U interakciji s vodom, formira aerosol sulfatne kiseline, pa se u industriji H₂SO_{4 proizvodi otapanjem sumpornog anhidrida u koncentrovanom sulfatu kiselina. Kao rezultat, formira se oleum. Dodajte vodu i dobijete rastvor sumporne kiseline.}

Bazni oksidi

Proučivši svojstva i proizvodnju oksidasumpor, koji pripada grupi kiselinskih binarnih jedinjenja sa kiseonikom, razmotrite jedinjenja kiseonika metalnih elemenata.

Bazni oksidi se mogu odrediti takvim znakom kao što je prisustvo u molekulima metalnih čestica glavnih podgrupa prve ili druge grupe periodnog sistema. Klasificiraju se kao alkalne ili zemnoalkalne. Na primjer, natrijum oksid - Na_{2O može reagovati sa vodom, što rezultira stvaranjem hemijski agresivnih hidroksida - alkalija. Međutim, glavno hemijsko svojstvo bazičnih oksida je interakcija sa organskim ili neorganskim kiselinama. To ide sa stvaranjem soli i vode. Ako se hlorovodonična kiselina doda bijelom prahu bakrenog oksida, naći ćemo plavkasto-zelenu otopinu bakrovog klorida:}

CuO + 2HCl=CuCl₂ + H_2O