การได้มาซึ่งออกไซด์และคุณสมบัติของพวกมัน

2024 ผู้เขียน: Angel Austin | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-02 17:57

สารที่เป็นพื้นฐานของโลกทางกายภาพของเราประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีประเภทต่างๆ สี่ของพวกเขาเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด ได้แก่ ไฮโดรเจน คาร์บอน ไนโตรเจน และออกซิเจน องค์ประกอบสุดท้ายสามารถจับกับอนุภาคของโลหะหรืออโลหะและก่อตัวเป็นสารประกอบไบนารี - ออกไซด์ ในบทความของเรา เราจะศึกษาวิธีการที่สำคัญที่สุดในการรับออกไซด์ในห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรม พิจารณาคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีขั้นพื้นฐานด้วย

สถานะรวม

ออกไซด์หรือออกไซด์มีอยู่สามสถานะ: ก๊าซ ของเหลว และของแข็ง ตัวอย่างเช่น กลุ่มแรกรวมถึงสารประกอบที่รู้จักกันดีและแพร่หลายในธรรมชาติเช่นคาร์บอนไดออกไซด์ - CO₂ คาร์บอนมอนอกไซด์ - CO ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ - SO_{2 และอื่นๆ ในสถานะของเหลว มีออกไซด์เช่นน้ำ - H}2_{O, ซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์ - SO}3_{, ไนตริกออกไซด์ - N} 2 _O3_{. ใบเสร็จออกไซด์ที่เราตั้งชื่อไว้นั้นสามารถผลิตได้ในห้องปฏิบัติการ แต่ผลิตคาร์บอนมอนอกไซด์และซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ในเชิงพาณิชย์ด้วย นี่เป็นเพราะการใช้สารประกอบเหล่านี้ในวัฏจักรเทคโนโลยีของการถลุงเหล็กและการผลิตกรดซัลเฟต คาร์บอนมอนอกไซด์ใช้เพื่อลดธาตุเหล็กจากแร่ และซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์จะละลายในกรดซัลเฟตและขุดแร่โอเลี่ยม}

การจำแนกออกไซด์

สารที่มีออกซิเจนมีหลายประเภท ประกอบด้วยสององค์ประกอบ คุณสมบัติทางเคมีและวิธีการเพื่อให้ได้ออกไซด์จะขึ้นอยู่กับว่าสารดังกล่าวอยู่ในกลุ่มใด ตัวอย่างเช่น คาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นกรดออกไซด์ ได้มาจากการรวมคาร์บอนกับออกซิเจนโดยตรง ทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันอย่างหนัก คาร์บอนไดออกไซด์สามารถถูกปล่อยออกมาได้ในระหว่างการแลกเปลี่ยนเกลือของกรดคาร์บอนิกและกรดอนินทรีย์อย่างแรง:

HCl + Na₂CO₃=2NaCl + H₂O + CO ₂

จุดเด่นของกรดออกไซด์เป็นปฏิกิริยาอย่างไร? นี่คือปฏิสัมพันธ์ของพวกเขากับด่าง:

SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H _2O

แอมโฟเทอริกและออกไซด์ที่ไม่ก่อให้เกิดเกลือ

ออกไซด์ที่ไม่แยแส เช่น CO หรือ N_{2O ไม่มีความสามารถในการทำปฏิกิริยาที่นำไปสู่การก่อตัวของเกลือ ในทางกลับกัน กรดออกไซด์ส่วนใหญ่สามารถทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างกรดได้ อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถทำได้สำหรับซิลิกอนออกไซด์ สมควรได้รับกรดซิลิเกตทางอ้อมวิธี: จากซิลิเกตที่ทำปฏิกิริยากับกรดแก่ Amphoteric จะเป็นสารประกอบไบนารีที่มีออกซิเจนซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับทั้งด่างและกรด เราจะรวมสารประกอบต่อไปนี้ไว้ในกลุ่มนี้ - นี่คือออกไซด์ที่รู้จักของอะลูมิเนียมและสังกะสี}

รับซัลเฟอร์ออกไซด์

ในสารประกอบที่มีออกซิเจน กำมะถันแสดงวาเลนซีที่แตกต่างกัน ดังนั้น ในซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ซึ่งมีสูตรคือ SO_{2 เป็นเตตระวาเลนต์ ในห้องปฏิบัติการ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ถูกผลิตขึ้นในปฏิกิริยาระหว่างกรดซัลเฟตกับโซเดียมไฮโดรซัลไฟต์ ซึ่งสมการคือ}

NaHSO₃ + H₂SO₄ → NaHSO₄ + SO₂ + H_2O

วิธีสกัด SO_{2 อีกวิธีหนึ่งคือกระบวนการรีดอกซ์ระหว่างคอปเปอร์กับกรดซัลเฟตที่มีความเข้มข้นสูง วิธีห้องปฏิบัติการที่สามสำหรับการผลิตซัลเฟอร์ออกไซด์คือการเผาไหม้ไอเสียของตัวอย่างสารกำมะถันอย่างง่าย:}

Cu + 2H₂SO₄=CuSO₄ + SO ₂ + 2H_2O

ในอุตสาหกรรม สามารถรับซัลเฟอร์ไดออกไซด์ได้โดยการเผาไหม้แร่ธาตุที่มีกำมะถันเป็นสังกะสีหรือตะกั่ว เช่นเดียวกับการเผาไพไรต์ FeS₂ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่ได้จากวิธีนี้ใช้สำหรับการสกัดซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ SO₃ และเพิ่มเติม - กรดซัลเฟต ซัลเฟอร์ไดออกไซด์กับสารอื่นมีลักษณะเหมือนออกไซด์ที่มีคุณสมบัติเป็นกรด ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยากับน้ำทำให้เกิดกรดซัลไฟต์ H₂SO_3:

SO₂ + H₂O=H₂SO ₃

ปฏิกิริยานี้สามารถย้อนกลับได้ ระดับการแยกตัวของกรดต่ำ ดังนั้นสารประกอบจึงจัดเป็นอิเล็กโทรไลต์แบบอ่อน และกรดกำมะถันเองก็มีได้ในสารละลายที่เป็นน้ำเท่านั้น มีโมเลกุลซัลเฟอร์ไดออกไซด์อยู่เสมอซึ่งทำให้สารมีกลิ่นฉุน ของผสมที่ทำปฏิกิริยาจะอยู่ในสถานะของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ที่มีความเข้มข้นเท่ากัน ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนเงื่อนไข ดังนั้น เมื่อเติมด่างลงในสารละลาย ปฏิกิริยาจะดำเนินการจากซ้ายไปขวา ถ้าซัลเฟอร์ไดออกไซด์ถูกกำจัดออกจากทรงกลมของปฏิกิริยาโดยให้ความร้อนหรือเป่าผ่านส่วนผสมของก๊าซไนโตรเจน สมดุลไดนามิกจะเลื่อนไปทางซ้าย

ซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์

มาพิจารณาคุณสมบัติและวิธีการรับซัลเฟอร์ออกไซด์กันต่อไปครับ หากเผาไหม้ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ผลลัพธ์จะเป็นออกไซด์ซึ่งกำมะถันมีสถานะออกซิเดชันเท่ากับ +6 มันคือซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ สารประกอบนี้อยู่ในสถานะของเหลว ซึ่งจะแข็งตัวอย่างรวดเร็วในรูปของผลึกที่อุณหภูมิต่ำกว่า 16 °C สารที่เป็นผลึกสามารถแสดงได้ด้วยการดัดแปลงแบบ allotropic หลายอย่างที่แตกต่างกันในโครงสร้างของผลึกขัดแตะและจุดหลอมเหลว ซัลฟูริกแอนไฮไดรด์แสดงคุณสมบัติของตัวรีดิวซ์ เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ จะเกิดเป็นละอองของกรดซัลเฟต ดังนั้น ในอุตสาหกรรม H₂SO_{4 ผลิตโดยละลายซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์ในซัลเฟตเข้มข้น กรด. เป็นผลให้เกิดโอเลี่ยมขึ้น เติมน้ำลงไป จะได้สารละลายกรดซัลฟิวริก}

ออกไซด์พื้นฐาน

ศึกษาคุณสมบัติและการผลิตออกไซด์แล้วกำมะถันที่อยู่ในกลุ่มของสารประกอบไบนารีที่เป็นกรดกับออกซิเจน พิจารณาสารประกอบออกซิเจนของธาตุโลหะ

ออกไซด์พื้นฐานสามารถกำหนดได้โดยสัญญาณเช่นการมีอยู่ในโมเลกุลของอนุภาคโลหะของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่หนึ่งหรือสองของระบบธาตุ พวกเขาจะจัดเป็นอัลคาไลน์หรืออัลคาไลน์เอิร์ ธ ตัวอย่างเช่น โซเดียมออกไซด์ - Na_{2O สามารถทำปฏิกิริยากับน้ำได้ ส่งผลให้เกิดไฮดรอกไซด์ที่ก้าวร้าวทางเคมี - ด่าง อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติทางเคมีหลักของออกไซด์พื้นฐานคือปฏิกิริยากับกรดอินทรีย์หรืออนินทรีย์ มันไปกับการก่อตัวของเกลือและน้ำ ถ้ากรดไฮโดรคลอริกถูกเติมลงในคอปเปอร์ออกไซด์ที่เป็นผงสีขาว เราจะพบสารละลายสีเขียวอมน้ำเงินของคอปเปอร์คลอไรด์:}

CuO + 2HCl=CuCl₂ + H_2O