Praktiski visi Mendeļejeva periodiskās sistēmas elementi var veidot oksīdus jeb oksīdus – binārus savienojumus, kuru molekulās ir skābekļa atomi. Šo neorganisko savienojumu klase savukārt iedalās vairākās grupās: bāziskajos, skābajos, amfoterajos un vienaldzīgajos oksīdos. Mūsu raksta mērķis ir izpētīt oksīdu fizikālās un ķīmiskās īpašības, kā arī to praktisko pielietojumu un nozīmi cilvēkiem.
Iegūšanas metodes
Galvenā ķīmiskā reakcija oksīdu iegūšanai ir metāla vai nemetāla tieša mijiedarbība ar skābekli.
H2 + O2=H2O (reakcija ir sprādzienbīstama)
4K + O2=2K2O
Citas oksīdu veidošanās metodes ietver sarežģītu vielu, piemēram, ogļūdeņražu, sadedzināšanu. Tā rezultātā rodas oglekļa dioksīds un ūdens. Ūdenī nešķīstošu bāzu termiskās sadalīšanās laikā vaisāļi: izdalās arī karbonāti, nitrāti, oksīdi. Šādu reakciju piemēri ir sniegti tālāk:
- Fe(OH)2=FeO+H2O dzelzs(II) oksīds
- 2KNO3=2KNO2 + O2↑
Fiziskās īpašības
Skābekļa bināro savienojumu ar metāliem vai nemetāliem agregācijas stāvoklis var būt atšķirīgs. Piemēram, oglekļa oksīdi, slāpekļa dioksīds, sēra oksīds (IV) ir gāzes. Šķidrumi ir ūdens, sērskābes anhidrīds un metālu oksīdi ir cietas vielas. Atšķiras arī savienojumu šķīdība. Sniegsim piemērus oksīdiem ar dažādu mijiedarbības pakāpi ar ūdeni. Tātad oglekļa dioksīds izšķīst ūdenī istabas temperatūrā proporcijā 1:1, slāpekļa oksīds (II) ir nedaudz šķīstošs, bet silīcija dioksīds ir pilnībā nešķīstošs.
Pamata oksīdi
Ja vielas molekula satur tipisku metālu atomus, tai piemīt pamatīpašības. Viela reaģēs ar skābēm un skābju oksīdiem, kā arī ar ūdeni. Piemēram, kalcija oksīds var reaģēt ar perhlorskābi:
2HCl + CaO=CaCl2 + H2O.
Reakcijas produkti būs vidēji sāls un ūdens. Ja viens un tas pats kalcija oksīds mijiedarbojas ar oglekļa monoksīdu, tad mēs iegūstam vienu vielu - sāli.
CaO + CO2=CaCO3.
Metālu veidoto oksīdu īpašības ir atradušas pielietojumu dažādās nozarēs. Tātad svarīgs ir kalcija oksīds, ko sauc arī par dzēstiem kaļķiem vai dedzinātiem kaļķiemkā izejvielu dzēsto kaļķu ražošanai. Kalcija hidroksīdu plaši izmanto rūpniecībā kā būvjavu. Kaļķu ūdeni izmanto kā indikatoru oglekļa dioksīda molekulu klātbūtnei šķīdumā.
Oksīdu piemēri, kas veido dzelzsrūdu, ir FeO un Fe2O3 - brūna un magnētiska dzelzsrūda. Domnas krāsnī tie tiek reducēti ar koksu un oglekļa oksīdiem un tiek iegūts dzelzs un oglekļa sakausējums - čuguns. Tā turpmākās apstrādes procesā metalurģijas rūpniecībā tiek kausēts dažādu šķirņu tērauds, tostarp leģētais tērauds.
Sārmu vai sārmzemju metālu oksīdu reakcija ar ūdeni izraisa sārmu veidošanos.
Skābju oksīdu raksturojums
Slāpekļa, oglekļa, sēra, silīcija utt. oksīdi veido skābu oksīdu grupu. Oksīdu ķīmiskās īpašības ir reakcijas ar sārmiem, bāzes oksīdiem un ūdeni. Kālija hidroksīda un oglekļa dioksīda mijiedarbības produkti būs kālija karbonāts un ūdens. Ja nātrija bāze un silīcija dioksīds reaģē viens ar otru, mēs iegūstam nātrija silikātu un ūdeni.
Daži skābie oksīdi reaģē ar ūdeni. Reakcijas produkts būs atbilstošā skābe (ogļskābe):
CO2 + H2O=H2CO 3.
Skābie oksīdi, kuru piemērus sniegsim tālāk, ir svarīgi. Tātad sēra anhidrīds SO3 - bezkrāsains šķidrums, ir rūpnieciskās ražošanas izejviela.sulfātskābe - galvenais ķīmiskās rūpniecības produkts. Slāpekļa savienojumus, piemēram, NO2, izmanto nitrātskābes ražošanai. Papildus slāpekļa dioksīdam reakcijā piedalās arī ūdens un skābeklis. Slāpekļskābi, kas iegūta, slāpekļa oksīdiem reaģējot ar ūdeni, izmanto minerālmēslu, sprāgstvielu, krāsvielu, zāļu, plastmasas uc ražošanā.
Amfoteriskie savienojumi
Oksīdiem, kas ietver, piemēram, cinka vai alumīnija atomus, piemīt divas ķīmiskās īpašības. Tie var reaģēt gan ar skābēm, gan ar sārmiem. Šajā gadījumā reakcijas produkti ir vidēji sāļi. Šeit ir aprakstītas dažu amfoterisko oksīdu fizikālās īpašības, kuru piemērus mēs apsvērsim. Tātad Al2O3 ir korunds, tā ir cieta viela, kuras kušanas temperatūra sasniedz 2050°. Dabā oksīds ir daļa no alumīnija oksīda, kā arī veido krāsainus kristālus, kas ir dārgakmeņi – rubīni un safīri.
Cinka oksīds ZnO ir bezkrāsaini kristāli, kas 1800 ° temperatūrā pārvēršas tvaiku stāvoklī. Šo parādību sauc par sublimāciju. Viela nešķīst ūdenī, ieelpojot putekļu daļiņas izraisa saindēšanos. Cinka oksīds ir atradis pielietojumu kā abrazīvs materiāls, krāsu ražošanā, mākslīgās ādas ražošanā, medicīnā, zobārstniecībā - kā plombējams materiāls.
Šajā rakstā mēs pētījām oksīdu klasifikāciju, to ķīmiskās un fizikālās īpašības unarī rūpnieciskiem lietojumiem.
