De stoffen die de basis vormen van onze fysieke wereld zijn samengesteld uit verschillende soorten chemische elementen. Vier daarvan zijn de meest voorkomende. Dit zijn waterstof, koolstof, stikstof en zuurstof. Het laatste element kan binden met deeltjes van metalen of niet-metalen en binaire verbindingen vormen - oxiden. In ons artikel zullen we de belangrijkste methoden bestuderen voor het verkrijgen van oxiden in het laboratorium en de industrie. Houd ook rekening met hun fysieke en chemische basiseigenschappen.
Totale toestand
Oxiden, of oxiden, bestaan in drie toestanden: gasvormig, vloeibaar en vast. De eerste groep omvat bijvoorbeeld bekende en wijdverbreide verbindingen in de natuur als kooldioxide - CO2, koolmonoxide - CO, zwaveldioxide - SO2en anderen. In de vloeibare fase zijn er oxiden zoals water - H2O, zwavelzuuranhydride - SO3, stikstofmonoxide - N 2 O3. BonDe oxiden die we hebben genoemd kunnen in het laboratorium worden gemaakt, maar ook koolmonoxide en zwaveltrioxide worden commercieel geproduceerd. Dit komt door het gebruik van deze verbindingen in de technologische cycli van het smelten van ijzer en de productie van sulfaatzuur. Koolmonoxide wordt gebruikt om ijzer uit erts te verminderen en zwavelzuuranhydride wordt opgelost in sulfaatzuur en oleum wordt gewonnen.
Classificatie van oxiden
Er zijn verschillende soorten zuurstofhoudende stoffen, bestaande uit twee elementen. De chemische eigenschappen en methoden voor het verkrijgen van oxiden zijn afhankelijk van tot welke van de vermelde groepen de stof behoort. Kooldioxide, dat een zuur oxide is, wordt bijvoorbeeld verkregen door directe combinatie van koolstof met zuurstof, waarbij een harde oxidatiereactie wordt uitgevoerd. Kooldioxide kan ook vrijkomen bij de uitwisseling van zouten van koolzuur en sterke anorganische zuren:
HCl + Na2CO3=2NaCl + H2O + CO 2
Wat voor soort reactie is het kenmerk van zuuroxiden? Dit is hun interactie met alkaliën:
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H 2O
Amfotere en niet-zoutvormende oxiden
Onverschillige oxiden, zoals CO of N2O, zijn niet in staat tot reacties die leiden tot de vorming van zouten. Aan de andere kant kunnen de meeste zure oxiden reageren met water om zuren te vormen. Dit is echter niet mogelijk voor siliciumoxide. Het is doelmatig om silicaatzuur indirect te verkrijgen.manier: van silicaten die reageren met sterke zuren. Amfoteer zullen dergelijke binaire verbindingen met zuurstof zijn die in staat zijn tot reacties met zowel alkaliën als zuren. We zullen de volgende verbindingen in deze groep opnemen - dit zijn de bekende oxiden van aluminium en zink.
Zwaveloxiden verkrijgen
In zijn verbindingen met zuurstof vertoont zwavel verschillende valenties. Dus in zwaveldioxide, waarvan de formule SO2 is, is het vierwaardig. In het laboratorium wordt zwaveldioxide geproduceerd in de reactie tussen sulfaatzuur en natriumhydrosulfiet, waarvan de vergelijkingis
NaHSO3 + H2SO4 → NaHSO4 + SO2 + H2O
Een andere manier om SO2 te extraheren is een redoxproces tussen koper en sulfaatzuur met een hoge concentratie. De derde laboratoriummethode voor de productie van zwaveloxiden is de uitlaatverbranding van een monster van een eenvoudige zwavelstof:
Cu + 2H2SO4=CuSO4 + SO 2 + 2H2O
In de industrie kan zwaveldioxide worden verkregen door de verbranding van zwavelhoudende mineralen, zink of lood, en door pyriet FeS2 te verbranden. Het met deze methode verkregen zwaveldioxide wordt gebruikt voor de extractie van zwaveltrioxide SO3 en verder - sulfaatzuur. Zwaveldioxide gedraagt zich met andere stoffen als een oxide met zure eigenschappen. De interactie met water leidt bijvoorbeeld tot de vorming van sulfietzuur H2SO3:
SO2 + H2O=H2SO 3
Deze reactie is omkeerbaar. De dissociatiegraad van het zuur is laag, dus de verbinding wordt geclassificeerd als een zwak elektrolyt en zwaveligzuur zelf kan alleen in een waterige oplossing voorkomen. Er zijn altijd zwaveldioxidemoleculen in aanwezig, die de stof een penetrante geur geven. Het reagerende mengsel bevindt zich in een toestand van gelijke concentratie van reactanten en producten, die kan worden verschoven door de omstandigheden te veranderen. Dus wanneer alkali aan een oplossing wordt toegevoegd, zal de reactie van links naar rechts verlopen. Als zwaveldioxide uit de reactiesfeer wordt verwijderd door verhitting of doorblazen door een mengsel van gasvormige stikstof, verschuift het dynamisch evenwicht naar links.
Zwavelzuuranhydride
Laten we doorgaan met de eigenschappen en methoden voor het verkrijgen van zwaveloxiden. Als zwaveldioxide wordt verbrand, is het resultaat een oxide waarin zwavel een oxidatietoestand van +6 heeft. Het is zwaveltrioxide. De verbinding bevindt zich in de vloeibare fase, hardt snel uit in de vorm van kristallen bij temperaturen onder 16 °C. Een kristallijne stof kan worden weergegeven door verschillende allotrope modificaties die verschillen in de structuur van het kristalrooster en smeltpunten. Zwavelzuuranhydride vertoont de eigenschappen van een reductiemiddel. In wisselwerking met water vormt het een aerosol van sulfaatzuur, daarom wordt in de industrie H2SO4 geproduceerd door zwavelzuuranhydride op te lossen in geconcentreerd sulfaat zuur. Als gevolg hiervan wordt oleum gevormd. Voeg er water aan toe en verkrijg een oplossing van zwavelzuur.
Basisoxiden
Na de eigenschappen en productie van oxiden te hebben bestudeerdzwavel, behorende tot de groep van zure binaire verbindingen met zuurstof, beschouw de zuurstofverbindingen van metallische elementen.
Basisoxiden kunnen worden bepaald door een teken als de aanwezigheid in de moleculen van metaaldeeltjes van de hoofdsubgroepen van de eerste of tweede groepen van het periodiek systeem. Ze zijn geclassificeerd als alkalische of aardalkali. Natriumoxide - Na2O kan bijvoorbeeld reageren met water, wat resulteert in de vorming van chemisch agressieve hydroxiden - alkaliën. De belangrijkste chemische eigenschap van basische oxiden is echter de interactie met organische of anorganische zuren. Het gaat met de vorming van zout en water. Als zoutzuur wordt toegevoegd aan wit koperoxide in poedervorm, vinden we een blauwgroene oplossing van koperchloride:
CuO + 2HCl=CuCl2 + H2O
Het verwarmen van vaste onoplosbare hydroxiden is een andere belangrijke manier om basische oxiden te verkrijgen:
Ca(OH)2 → CaO + H2O
Omstandigheden: 520-580°C.
In ons artikel hebben we de belangrijkste eigenschappen van binaire verbindingen met zuurstof onderzocht, evenals methoden voor het verkrijgen van oxiden in het laboratorium en de industrie.
