Die Substanzen, die die Grundlage unserer physischen Welt bilden, bestehen aus verschiedenen Arten chemischer Elemente. Vier davon sind die häufigsten. Dies sind Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff. Das letzte Element kann sich mit Partikeln von Metallen oder Nichtmetallen verbinden und binäre Verbindungen bilden - Oxide. In unserem Artikel gehen wir auf die wichtigsten Methoden zur Gewinnung von Oxiden in Labor und Industrie ein. Berücksichtigen Sie auch ihre grundlegenden physikalischen und chemischen Eigenschaften.
Aggregatzustand
Oxide oder Oxide existieren in drei Zuständen: gasförmig, flüssig und fest. Zur ersten Gruppe gehören beispielsweise so bekannte und weit verbreitete Verbindungen in der Natur wie Kohlendioxid - CO2, Kohlenmonoxid - CO, Schwefeldioxid - SO2 und andere. In der flüssigen Phase befinden sich Oxide wie Wasser - H2O, Schwefelsäureanhydrid - SO3, Stickstoffmonoxid - N 2 O3. Erh altDie genannten Oxide können im Labor hergestellt werden, aber auch Kohlenmonoxid und Schwefeltrioxid werden kommerziell hergestellt. Dies ist auf die Verwendung dieser Verbindungen in den technologischen Kreisläufen der Eisenverhüttung und der Sulfatsäureherstellung zurückzuführen. Kohlenmonoxid wird verwendet, um Eisen aus Erz zu reduzieren, und Schwefelsäureanhydrid wird in Sulfatsäure gelöst und Oleum wird abgebaut.
Klassifizierung von Oxiden
Es gibt verschiedene Arten von sauerstoffh altigen Substanzen, die aus zwei Elementen bestehen. Die chemischen Eigenschaften und Methoden zur Gewinnung von Oxiden hängen davon ab, zu welcher der aufgeführten Gruppen der Stoff gehört. Beispielsweise wird Kohlendioxid, das ein saures Oxid ist, durch direkte Kombination von Kohlenstoff mit Sauerstoff erh alten, wobei eine harte Oxidationsreaktion durchgeführt wird. Kohlendioxid kann auch beim Austausch von Salzen der Kohlensäure und starken anorganischen Säuren freigesetzt werden:
HCl + Na2CO3=2NaCl + H2O + CO 2
Welche Art von Reaktion ist das Markenzeichen von Säureoxiden? Dies ist ihre Wechselwirkung mit Alkalien:
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H 2O
Amphotere und nicht salzbildende Oxide
Indifferente Oxide wie CO oder N2O sind nicht zu Reaktionen befähigt, die zur Bildung von Salzen führen. Andererseits können die meisten sauren Oxide mit Wasser reagieren, um Säuren zu bilden. Für Siliziumoxid ist dies jedoch nicht möglich. Es ist zweckmäßig, Silikatsäure indirekt zu gewinnen. Weg: von Silikaten, die mit starken Säuren reagieren. Amphoter sind solche binären Verbindungen mit Sauerstoff, die sowohl mit Alkalien als auch mit Säuren reagieren können. Wir werden die folgenden Verbindungen in diese Gruppe aufnehmen – dies sind die bekannten Oxide von Aluminium und Zink.
Gewinnung von Schwefeloxiden
Schwefel weist in seinen Verbindungen mit Sauerstoff unterschiedliche Wertigkeiten auf. In Schwefeldioxid, dessen Formel SO2 lautet, ist es also vierwertig. Im Labor entsteht Schwefeldioxid bei der Reaktion zwischen Sulfatsäure und Natriumhydrosulfit, dessen Gleichungist
NaHSO3 + H2SO4 → NaHSO4 + SO2 + H2O
Ein weiterer Weg zur Extraktion von SO2 ist ein Redoxprozess zwischen Kupfer und hochkonzentrierter Sulfatsäure. Die dritte Labormethode zur Herstellung von Schwefeloxiden ist die Abgasverbrennung einer Probe einer einfachen Schwefelsubstanz:
Cu + 2H2SO4=CuSO4 + SO 2 + 2H2O
In der Industrie kann Schwefeldioxid durch Verbrennen der schwefelh altigen Mineralien Zink oder Blei sowie durch Verbrennen von Pyrit FeS2 gewonnen werden. Das nach diesem Verfahren gewonnene Schwefeldioxid wird zur Extraktion von Schwefeltrioxid SO3 und weiter - Sulfatsäure verwendet. Schwefeldioxid verhält sich mit anderen Stoffen wie ein Oxid mit sauren Eigenschaften. Beispielsweise führt ihre Wechselwirkung mit Wasser zur Bildung von Sulfitsäure H2SO3:
SO2 + H2O=H2SO 3
Diese Reaktion ist reversibel. Der Dissoziationsgrad der Säure ist gering, sodass die Verbindung als schwacher Elektrolyt eingestuft wird und die schweflige Säure selbst nur in wässriger Lösung existieren kann. Darin sind immer Schwefeldioxidmoleküle enth alten, die der Substanz einen stechenden Geruch verleihen. Das Reaktionsgemisch befindet sich in einem Zustand gleicher Konzentration von Reaktanten und Produkten, der durch Änderung der Bedingungen verschoben werden kann. Wenn also einer Lösung Alkali zugesetzt wird, verläuft die Reaktion von links nach rechts. Wird Schwefeldioxid durch Erhitzen oder Durchblasen eines gasförmigen Stickstoffgemisches aus der Reaktionskugel entfernt, verschiebt sich das dynamische Gleichgewicht nach links.
Schwefelsäureanhydrid
Lassen Sie uns weiterhin die Eigenschaften und Methoden zur Gewinnung von Schwefeloxiden betrachten. Wird Schwefeldioxid verbrannt, entsteht ein Oxid, in dem Schwefel eine Oxidationsstufe von +6 hat. Es ist Schwefeltrioxid. Die Verbindung liegt in flüssiger Phase vor und härtet bei Temperaturen unter 16 °C schnell in Form von Kristallen aus. Eine kristalline Substanz kann durch mehrere allotrope Modifikationen dargestellt werden, die sich in der Struktur des Kristallgitters und den Schmelzpunkten unterscheiden. Schwefelsäureanhydrid weist die Eigenschaften eines Reduktionsmittels auf. In Wechselwirkung mit Wasser bildet es ein Sulfatsäureaerosol, daher wird in der Industrie H2SO4 durch Auflösen von Schwefelsäureanhydrid in konzentriertem Sulfat hergestellt Säure. Als Ergebnis wird Oleum gebildet. Fügen Sie Wasser hinzu und erh alten Sie eine Lösung von Schwefelsäure.
Basische Oxide
Nachdem ich die Eigenschaften und die Produktion von Oxiden untersucht habeSchwefel, der zur Gruppe der sauren binären Verbindungen mit Sauerstoff gehört, betrachtet man die Sauerstoffverbindungen metallischer Elemente.
Basische Oxide können durch ein solches Zeichen wie das Vorhandensein von Metallpartikeln der Hauptuntergruppen der ersten oder zweiten Gruppe des Periodensystems in den Molekülen bestimmt werden. Sie werden als Alkali oder Erdalkali klassifiziert. Beispielsweise kann Natriumoxid - Na2O mit Wasser reagieren, was zur Bildung von chemisch aggressiven Hydroxiden - Alkalien - führt. Die wichtigste chemische Eigenschaft basischer Oxide ist jedoch die Wechselwirkung mit organischen oder anorganischen Säuren. Es geht mit der Bildung von Salz und Wasser einher. Setzt man weißes Kupferoxidpulver mit Salzsäure ein, so findet man eine bläulich-grüne Lösung von Kupferchlorid:
CuO + 2HCl=CuCl2 + H2O
Das Erhitzen fester unlöslicher Hydroxide ist ein weiterer wichtiger Weg, um basische Oxide zu erh alten:
Ca(OH)2 → CaO + H2O
Bedingungen: 520-580°C.
In unserem Artikel haben wir die wichtigsten Eigenschaften binärer Verbindungen mit Sauerstoff sowie Methoden zur Gewinnung von Oxiden in Labor und Industrie untersucht.
