Մեր ֆիզիկական աշխարհի հիմքը կազմող նյութերը կազմված են տարբեր տեսակի քիմիական տարրերից: Նրանցից չորսը ամենատարածվածն են: Սրանք են ջրածինը, ածխածինը, ազոտը և թթվածինը: Վերջին տարրը կարող է կապվել մետաղների կամ ոչ մետաղների մասնիկների հետ և ձևավորել երկուական միացություններ՝ օքսիդներ։ Մեր հոդվածում մենք կուսումնասիրենք լաբորատորիայում և արդյունաբերության մեջ օքսիդներ ստանալու կարևորագույն մեթոդները։ Հաշվի առեք նաև դրանց հիմնական ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները:
Համախառն վիճակ
Օքսիդները կամ օքսիդները գոյություն ունեն երեք վիճակում՝ գազային, հեղուկ և պինդ: Օրինակ՝ առաջին խմբի մեջ մտնում են բնության մեջ այնպիսի հայտնի և տարածված միացություններ, ինչպիսիք են ածխաթթու գազը՝ CO2, ածխածնի օքսիդը՝ CO, ծծմբի երկօքսիդը՝ SO2. և այլն: Հեղուկ փուլում կան օքսիդներ, ինչպիսիք են ջուրը՝ H2O, ծծմբի անհիդրիդը՝ SO3, ազոտի օքսիդը՝ N 2 O3. ԱնդորրագիրՄեր կողմից նշված օքսիդները կարող են պատրաստվել լաբորատոր պայմաններում, բայց ածխածնի մոնօքսիդը և ծծմբի եռօքսիդը նույնպես արտադրվում են կոմերցիոն ճանապարհով: Դա պայմանավորված է այդ միացությունների կիրառմամբ երկաթի ձուլման և սուլֆատաթթվի արտադրության տեխնոլոգիական ցիկլերում: Ածխածնի օքսիդը օգտագործվում է հանքաքարից երկաթը նվազեցնելու համար, իսկ ծծմբի անհիդրիդը լուծվում է սուլֆատաթթվի մեջ և արդյունահանվում է օլեումը:
Օքսիդների դասակարգում
Գոյություն ունեն թթվածին պարունակող նյութերի մի քանի տեսակներ՝ բաղկացած երկու տարրից։ Օքսիդների ստացման քիմիական հատկությունները և մեթոդները կախված կլինեն նրանից, թե նշված խմբերից որին է պատկանում նյութը։ Օրինակ՝ ածխածնի երկօքսիդը, որը թթվային օքսիդ է, ստացվում է ածխածնի անմիջական համադրությամբ թթվածնի հետ՝ իրականացնելով կոշտ օքսիդացման ռեակցիա։ Ածխածնի երկօքսիդը կարող է արձակվել նաև ածխաթթվի և ուժեղ անօրգանական թթուների աղերի փոխանակման ժամանակ՝
HCl + Na2CO3=2NaCl + H2O + CO 2
Ինչպիսի՞ ռեակցիա է թթվային օքսիդների բնորոշ նշանը: Սա նրանց փոխազդեցությունն է ալկալիների հետ.
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H 2O
Ամֆոտեր և ոչ աղ առաջացնող օքսիդներ
Անտարբեր օքսիդները, ինչպիսիք են CO-ն կամ N2O-ն, ընդունակ չեն ռեակցիաների, որոնք հանգեցնում են աղերի առաջացման: Մյուս կողմից, թթվային օքսիդների մեծ մասը կարող է փոխազդել ջրի հետ՝ թթուներ առաջացնելով: Այնուամենայնիվ, դա հնարավոր չէ սիլիցիումի օքսիդի համար: Նպատակահարմար է անուղղակիորեն ստանալ սիլիկատային թթու։եղանակ՝ ուժեղ թթուների հետ փոխազդող սիլիկատներից։ Ամֆոտերիկ կլինեն թթվածնով այնպիսի երկուական միացություններ, որոնք ունակ են ռեակցիաներ իրականացնել ինչպես ալկալիների, այնպես էլ թթուների հետ: Այս խմբում կներառենք հետևյալ միացությունները՝ սրանք ալյումինի և ցինկի հայտնի օքսիդներն են։
Ծծմբի օքսիդների ստացում
Թթվածնի հետ իր միացություններում ծծումբը տարբեր արժեքներ է ցուցադրում: Այսպիսով, ծծմբի երկօքսիդում, որի բանաձևը SO2 է, այն քառավալենտ է։ Լաբորատորիայում ծծմբաթթվի և նատրիումի հիդրոսուլֆիտի միջև առաջանում է ծծմբի երկօքսիդ, որի հավասարումըէ:
NaHSO3 + H2SO4 → NaHSO4 + SO2 + H2O
SO2 արդյունահանման մեկ այլ եղանակ է պղնձի և բարձր կոնցենտրացիայի սուլֆատաթթվի միջև ռեդոքս գործընթաց: Ծծմբի օքսիդների արտադրության երրորդ լաբորատոր մեթոդը պարզ ծծմբային նյութի նմուշի արտանետման այրումն է՝
Cu + 2H2SO4=CuSO4 + SO 2 + 2H2O
Արդյունաբերության մեջ ծծմբի երկօքսիդ կարելի է ստանալ ծծմբ պարունակող հանքանյութերի ցինկի կամ կապարի, ինչպես նաև պիրիտի FeS այրման միջոցով2: Այս մեթոդով ստացված ծծմբի երկօքսիդն օգտագործվում է ծծմբի եռօքսիդ SO3 և հետագայում՝ սուլֆատաթթվի արդյունահանման համար։ Ծծմբի երկօքսիդը այլ նյութերի հետ իրեն պահում է թթվային հատկանիշներով օքսիդի պես։ Օրինակ՝ ջրի հետ նրա փոխազդեցությունը հանգեցնում է սուլֆիտաթթվի ձևավորմանը՝ H2SO3:
SO2 + H2O=H2SO 3
Այս ռեակցիան շրջելի է: Թթվի տարանջատման աստիճանը ցածր է, ուստի միացությունը դասակարգվում է որպես թույլ էլեկտրոլիտ, իսկ ծծմբաթթուն ինքնին կարող է գոյություն ունենալ միայն ջրային լուծույթում։ Նրանում միշտ առկա են ծծմբի երկօքսիդի մոլեկուլները, որոնք նյութին տալիս են սուր հոտ։ Արձագանքող խառնուրդը գտնվում է ռեակտիվների և արտադրանքների հավասար կոնցենտրացիայի վիճակում, որը կարող է տեղաշարժվել՝ փոխելով պայմանները։ Այսպիսով, երբ լուծույթին ավելացվում է ալկալի, ռեակցիան կշարունակվի ձախից աջ: Եթե ծծմբի երկօքսիդը հեռացվում է ռեակցիայի ոլորտից տաքացնելով կամ փչելով գազային ազոտի խառնուրդով, դինամիկ հավասարակշռությունը կտեղափոխվի ձախ։
Ծծմբային անհիդրիդ
Եկեք շարունակենք դիտարկել ծծմբի օքսիդների ստացման հատկությունները և մեթոդները: Եթե ծծմբի երկօքսիդը այրվում է, ապա ստացվում է օքսիդ, որի դեպքում ծծումբն ունի +6 օքսիդացման աստիճան: Դա ծծմբի եռօքսիդ է: Միացությունը գտնվում է հեղուկ փուլում, 16 °C-ից ցածր ջերմաստիճանում արագորեն կարծրանում է բյուրեղների տեսքով։ Բյուրեղային նյութը կարող է ներկայացվել մի քանի ալոտրոպային փոփոխություններով, որոնք տարբերվում են բյուրեղային ցանցի կառուցվածքով և հալման կետերով: Ծծմբի անհիդրիդը ցուցադրում է վերականգնող նյութի հատկություններ: Փոխազդելով ջրի հետ՝ այն ձևավորում է սուլֆատաթթվի աերոզոլ, հետևաբար, արդյունաբերության մեջ H2SO4 արտադրվում է ծծմբային անհիդրիդը խտացված սուլֆատի մեջ լուծելու միջոցով: թթու. Արդյունքում առաջանում է օլեում։ Դրան ավելացնելով ջուր և ստացեք ծծմբաթթվի լուծույթ։
Հիմնական օքսիդներ
Ուսումնասիրելով օքսիդների հատկությունները և արտադրությունըծծումբը, որը պատկանում է թթվածնի հետ թթվային երկուական միացությունների խմբին, դիտարկենք մետաղական տարրերի թթվածնային միացությունները։
Հիմնական օքսիդները կարող են որոշվել այնպիսի նշանով, ինչպիսին է պարբերական համակարգի առաջին կամ երկրորդ խմբերի հիմնական ենթախմբերի մետաղական մասնիկների մոլեկուլների առկայությունը։ Նրանք դասակարգվում են որպես ալկալային կամ ալկալային հող: Օրինակ՝ նատրիումի օքսիդը՝ Na2O կարող է փոխազդել ջրի հետ, որի արդյունքում առաջանում են քիմիապես ագրեսիվ հիդրօքսիդներ՝ ալկալիներ։ Այնուամենայնիվ, հիմնական օքսիդների հիմնական քիմիական հատկությունը օրգանական կամ անօրգանական թթուների հետ փոխազդեցությունն է։ Այն անցնում է աղի և ջրի ձևավորման հետ: Եթե աղաթթու ավելացնեն սպիտակ փոշի պղնձի օքսիդին, մենք կգտնենք պղնձի քլորիդի կապտականաչ լուծույթ՝
CuO + 2HCl=CuCl2 + H2O
Պինդ չլուծվող հիդրօքսիդների տաքացումը հիմնական օքսիդներ ստանալու ևս մեկ կարևոր միջոց է.
Ca(OH)2 → CaO + H2O
Պայմաններ՝ 520-580°C.
Մեր հոդվածում մենք ուսումնասիրեցինք թթվածնի հետ երկուական միացությունների կարևորագույն հատկությունները, ինչպես նաև լաբորատորիայում և արդյունաբերության մեջ օքսիդներ ստանալու մեթոդները։
