Oksīdu un to īpašību iegūšana

2024 Autors: Angel Austin | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-02 17:52

Vielas, kas veido mūsu fiziskās pasaules pamatu, sastāv no dažāda veida ķīmiskajiem elementiem. Četri no tiem ir visizplatītākie. Tie ir ūdeņradis, ogleklis, slāpeklis un skābeklis. Pēdējais elements var saistīties ar metālu vai nemetālu daļiņām un veidot binārus savienojumus - oksīdus. Mūsu rakstā mēs pētīsim svarīgākās metodes oksīdu iegūšanai laboratorijā un rūpniecībā. Ņemiet vērā arī to galvenās fizikālās un ķīmiskās īpašības.

Apkopotais stāvoklis

Oksīdi jeb oksīdi pastāv trīs stāvokļos: gāzveida, šķidrā un cietā stāvoklī. Piemēram, pirmajā grupā ietilpst tādi labi zināmi un dabā plaši izplatīti savienojumi kā oglekļa dioksīds - CO₂, oglekļa monoksīds - CO, sēra dioksīds - SO_{2 un citi. Šķidrajā fāzē ir oksīdi, piemēram, ūdens - H}2_{O, sērskābes anhidrīds - SO}3_{, slāpekļa oksīds - N} 2 _O3_{. KvītsMūsu nosauktos oksīdus var izgatavot laboratorijā, bet oglekļa monoksīdu un sēra trioksīdu ražo arī komerciāli. Tas ir saistīts ar šo savienojumu izmantošanu dzelzs kausēšanas un sulfātskābes ražošanas tehnoloģiskajos ciklos. Oglekļa monoksīdu izmanto, lai reducētu dzelzi no rūdas, un sērskābes anhidrīdu izšķīdina sulfātskābē un iegūst oleumu.}

Oksīdu klasifikācija

Ir vairāki skābekli saturošu vielu veidi, kas sastāv no diviem elementiem. Ķīmiskās īpašības un oksīdu iegūšanas metodes būs atkarīgas no tā, kurai no uzskaitītajām grupām viela pieder. Piemēram, oglekļa dioksīdu, kas ir skābs oksīds, iegūst, tieši savienojot oglekli ar skābekli, veicot cietas oksidācijas reakciju. Oglekļa dioksīds var izdalīties arī ogļskābes sāļu un spēcīgu neorganisko skābju apmaiņas laikā:

HCl + Na₂CO₃=2NaCl + H₂O + CO ₂

Kāda veida reakcija ir skābju oksīdu pazīme? Šī ir viņu mijiedarbība ar sārmiem:

SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H _2O

Amfotēriski un sāli neveidojoši oksīdi

Vienaldzīgi oksīdi, piemēram, CO vai N_{2O, nespēj reaģēt, kas izraisa sāļu veidošanos. No otras puses, lielākā daļa skābo oksīdu var reaģēt ar ūdeni, veidojot skābes. Tomēr silīcija oksīdam tas nav iespējams. Silikātskābi lietderīgi iegūt netieši.veids: no silikātiem, reaģējot ar stiprām skābēm. Amfoteriski būs tādi bināri savienojumi ar skābekli, kas spēj reaģēt gan ar sārmiem, gan ar skābēm. Šajā grupā iekļausim šādus savienojumus - tie ir zināmie alumīnija un cinka oksīdi.}

Sēra oksīdu iegūšana

Savienojumos ar skābekli sēram ir dažādas valences. Tātad sēra dioksīdā, kura formula ir SO_{2, tas ir četrvērtīgs. Laboratorijā reakcijā starp sulfātu skābi un nātrija hidrosulfītu rodas sēra dioksīds, kura vienādojums ir}

NaHSO₃ + H₂SO₄ → NaHSO₄ + SO₂ + H_2O

Cits veids, kā iegūt SO_{2, ir redoksprocess starp varu un augstas koncentrācijas sulfātskābi. Trešā laboratorijas metode sēra oksīdu iegūšanai ir vienkāršas sēra vielas parauga sadedzināšana izplūdes gāzēs:}

Cu + 2H₂SO₄=CuSO₄ + SO ₂ + 2H_2O

Rūpniecībā sēra dioksīdu var iegūt, dedzinot sēru saturošus minerālus cinku vai svinu, kā arī dedzinot pirītu FeS₂. Ar šo metodi iegūto sēra dioksīdu izmanto sēra trioksīda SO₃ un tālāk - sulfātskābes ekstrakcijai. Sēra dioksīds kopā ar citām vielām uzvedas kā oksīds ar skābām īpašībām. Piemēram, tā mijiedarbība ar ūdeni izraisa sulfītskābes veidošanos H₂SO_3:

SO₂ + H₂O=H₂SO ₃

Šī reakcija ir atgriezeniska. Skābes disociācijas pakāpe ir zema, tāpēc savienojums tiek klasificēts kā vājš elektrolīts, un pati sērskābe var pastāvēt tikai ūdens šķīdumā. Tajā vienmēr atrodas sēra dioksīda molekulas, kas vielai piešķir asu smaku. Reaģējošais maisījums atrodas vienādas reaģentu un produktu koncentrācijas stāvoklī, ko var pārvietot, mainot apstākļus. Tātad, ja šķīdumam pievieno sārmu, reakcija turpināsies no kreisās puses uz labo. Ja sēra dioksīds tiek noņemts no reakcijas sfēras, karsējot vai pūšot caur gāzveida slāpekļa maisījumu, dinamiskais līdzsvars nobīdīsies pa kreisi.

Sērskābes anhidrīds

Turpināsim apsvērt sēra oksīdu īpašības un iegūšanas metodes. Ja sēra dioksīds tiek sadedzināts, rodas oksīds, kurā sēra oksidācijas pakāpe ir +6. Tas ir sēra trioksīds. Savienojums ir šķidrā fāzē, temperatūrā zem 16 °C ātri sacietē kristālu veidā. Kristālisko vielu var attēlot ar vairākām alotropiskām modifikācijām, kas atšķiras pēc kristāliskā režģa struktūras un kušanas punktiem. Sērskābes anhidrīdam piemīt reducētāja īpašības. Mijiedarbojoties ar ūdeni, tas veido sulfātskābes aerosolu, tāpēc rūpniecībā H₂SO_{4 iegūst, izšķīdinot sērskābes anhidrīdu koncentrētā sulfātā. skābe. Tā rezultātā veidojas oleums. Pievienojiet tam ūdeni un iegūstiet sērskābes šķīdumu.}

Pamata oksīdi

Izpētot oksīdu īpašības un ražošanusērs, kas pieder skābo bināro savienojumu grupai ar skābekli, ņem vērā metālisko elementu skābekļa savienojumus.

Pamata oksīdus var noteikt pēc tādas zīmes kā periodiskās sistēmas pirmās vai otrās grupas galveno apakšgrupu metālu daļiņu klātbūtne molekulās. Tos klasificē kā sārmzemju vai sārmzemju. Piemēram, nātrija oksīds - Na_{2O var reaģēt ar ūdeni, kā rezultātā veidojas ķīmiski agresīvi hidroksīdi - sārmi. Tomēr pamata oksīdu galvenā ķīmiskā īpašība ir mijiedarbība ar organiskām vai neorganiskām skābēm. Tas notiek ar sāls un ūdens veidošanos. Ja b altam pulverveida vara oksīdam pievieno sālsskābi, mēs atradīsim zilgani zaļu vara hlorīda šķīdumu:}

CuO + 2HCl=CuCl₂ + H_2O

Cietu nešķīstošu hidroksīdu karsēšana ir vēl viens svarīgs veids, kā iegūt bāzes oksīdus:

Ca(OH)₂ → CaO + H_2O

Apstākļi: 520–580°C.

Mūsu rakstā mēs apskatījām svarīgākās bināro savienojumu īpašības ar skābekli, kā arī metodes oksīdu iegūšanai laboratorijā un rūpniecībā.