Các chất hình thành nên thế giới vật chất của chúng ta được cấu tạo từ các loại nguyên tố hóa học khác nhau. Bốn trong số chúng là phổ biến nhất. Đây là hydro, carbon, nitơ và oxy. Nguyên tố cuối cùng có thể liên kết với các hạt kim loại hoặc phi kim loại và tạo thành các hợp chất nhị phân - oxit. Trong bài báo của chúng tôi, chúng tôi sẽ nghiên cứu các phương pháp quan trọng nhất để thu được oxit trong phòng thí nghiệm và công nghiệp. Cũng nên xem xét các tính chất vật lý và hóa học cơ bản của chúng.
Trạng thái tổng hợp
Oxit hay còn gọi là oxit tồn tại ở 3 trạng thái: thể khí, thể lỏng và thể rắn. Ví dụ, nhóm đầu tiên bao gồm các hợp chất nổi tiếng và phổ biến trong tự nhiên như carbon dioxide - CO2, carbon monoxide - CO, sulfur dioxide - SO2và những người khác. Trong pha lỏng có các oxit như nước - H2O, anhiđrit sunfurơ - SO3, oxit nitric - N2O3. Biên laiCác oxit mà chúng tôi đã nêu tên có thể được tạo ra trong phòng thí nghiệm, nhưng cacbon monoxit và lưu huỳnh trioxit cũng được sản xuất thương mại. Điều này là do việc sử dụng các hợp chất này trong các chu trình công nghệ nấu chảy sắt và sản xuất axit sunfat. Carbon monoxide được sử dụng để khử sắt từ quặng, và anhydride sulfuric được hòa tan trong axit sulfat và oleum được khai thác.
Phân loại oxit
Có một số loại chất chứa oxi, bao gồm hai nguyên tố. Các tính chất hóa học và phương pháp thu được oxit sẽ phụ thuộc vào chất đó thuộc nhóm nào trong số các nhóm được liệt kê. Ví dụ, cacbon đioxit, là một oxit có tính axit, thu được bằng cách kết hợp trực tiếp cacbon với oxi, thực hiện phản ứng oxi hóa cứng. Carbon dioxide cũng có thể được giải phóng trong quá trình trao đổi muối của axit cacbonic và các axit vô cơ mạnh:
HCl + Na2CO3=2NaCl + H2O + CO2
Phản ứng đặc trưng của oxit axit là phản ứng nào? Đây là tương tác của chúng với kiềm:
SO2+ 2NaOH → Na2SO3+ H2O
Oxit lưỡng tính và không tạo muối
Các oxit riêng biệt, chẳng hạn như CO hoặc N2O, không có khả năng phản ứng dẫn đến hình thành muối. Mặt khác, hầu hết các oxit có tính axit đều có thể phản ứng với nước tạo thành axit. Tuy nhiên, điều này là không thể đối với oxit silic. Điều cần thiết là thu được axit silicat một cách gián tiếp.cách: từ các silicat phản ứng với axit mạnh. Chất lưỡng tính sẽ là những hợp chất kép như vậy với oxy có khả năng phản ứng với cả kiềm và axit. Chúng tôi sẽ bao gồm các hợp chất sau trong nhóm này - đây là các oxit của nhôm và kẽm đã biết.
Thu được các oxit lưu huỳnh
Trong các hợp chất của nó với oxy, lưu huỳnh thể hiện các giá trị khác nhau. Vì vậy, trong lưu huỳnh đioxit, công thức của nó là SO2, nó là hóa trị bốn. Trong phòng thí nghiệm, lưu huỳnh đioxit được tạo ra trong phản ứng giữa axit sunfat và natri hiđrosunfit, phương trình của nó là
NaHSO3+ H2SO4→ NaHSO4+ SO2+ H2O
Một cách khác để chiết xuất SO2là quá trình oxy hóa khử giữa đồng và axit sunfat nồng độ cao. Phương pháp phòng thí nghiệm thứ ba để sản xuất oxit lưu huỳnh là đốt cháy hoàn toàn một mẫu chất lưu huỳnh đơn giản:
Cu + 2H2SO4=CuSO4+ SO2+ 2H2O
Trong công nghiệp, lưu huỳnh đioxit có thể thu được bằng cách đốt các khoáng chất chứa lưu huỳnh là kẽm hoặc chì, cũng như đốt pyrit FeS2. Lưu huỳnh đioxit thu được bằng phương pháp này được sử dụng để chiết xuất lưu huỳnh trioxit SO3và xa hơn - axit sunfat. Lưu huỳnh đioxit với các chất khác hoạt động giống như một oxit có tính axit. Ví dụ, sự tương tác của nó với nước dẫn đến sự hình thành axit sunfit H2SO3:
SO2+ H2O=H2SO3
Phản ứng này là phản ứng thuận nghịch. Mức độ phân ly của axit thấp, vì vậy hợp chất được xếp vào loại chất điện li yếu, và bản thân axit lưu huỳnh chỉ có thể tồn tại trong dung dịch nước. Các phân tử lưu huỳnh đioxit luôn có trong nó, tạo cho chất này có mùi hắc. Hỗn hợp phản ứng ở trạng thái có nồng độ chất phản ứng và sản phẩm bằng nhau, có thể chuyển dịch bằng cách thay đổi các điều kiện. Vì vậy, khi thêm kiềm vào dung dịch, phản ứng sẽ diễn ra theo chiều từ trái sang phải. Nếu tách lưu huỳnh đioxit ra khỏi quả cầu phản ứng bằng cách đốt nóng hoặc thổi qua hỗn hợp khí nitơ, cân bằng động sẽ chuyển sang trái.
Anhydrit sulfuric
Chúng ta hãy tiếp tục xét tính chất và phương pháp thu được oxit của lưu huỳnh. Nếu đốt cháy lưu huỳnh đioxit thì thu được một oxit trong đó lưu huỳnh có số oxi hóa +6. Đó là lưu huỳnh trioxit. Hợp chất này ở pha lỏng, nhanh chóng đông cứng dưới dạng tinh thể ở nhiệt độ dưới 16 ° C. Một chất kết tinh có thể được biểu diễn bằng một số biến đổi dị hướng khác nhau về cấu trúc của mạng tinh thể và điểm nóng chảy. Anhiđrit sunfurơ thể hiện tính chất của chất khử. Tương tác với nước, nó tạo thành dạng khí dung axit sunfat, do đó, trong công nghiệp, H2SO4được sản xuất bằng cách hòa tan anhydrit sunfuaric trong sunfat đậm đặc axit. Kết quả là, oleum được hình thành. Thêm nước vào nó và nhận được dung dịch axit sunfuric.
Oxit bazơ
Đã nghiên cứu tính chất và sản xuất oxitlưu huỳnh, thuộc nhóm hợp chất axit nhị phân với oxi, hãy coi các hợp chất có oxi của nguyên tố kim loại.
Oxit bazơ có thể được xác định bằng một dấu hiệu như sự hiện diện trong phân tử của các hạt kim loại thuộc phân nhóm chính của nhóm thứ nhất hoặc thứ hai của hệ thống tuần hoàn. Chúng được phân loại là kiềm hoặc kiềm thổ. Ví dụ, natri oxit - Na2O có thể phản ứng với nước, dẫn đến sự hình thành các hiđroxit - kiềm mạnh về mặt hóa học. Tuy nhiên, tính chất hóa học chính của oxit bazơ là tương tác với axit hữu cơ hoặc vô cơ. Nó đi kèm với sự hình thành của muối và nước. Nếu thêm axit clohydric vào bột đồng oxit màu trắng, chúng ta sẽ thấy dung dịch đồng clorua có màu xanh lục:
CuO + 2HCl=CuCl2+ H2O
Đun nóng các hydroxit rắn không tan là một cách quan trọng khác để thu được oxit bazơ:
Ca (OH)2→ CaO + H2O
Điều kiện: 520-580 ° C.
Trong bài viết của chúng tôi, chúng tôi đã xem xét các tính chất quan trọng nhất của hợp chất nhị phân với oxy, cũng như các phương pháp thu được oxit trong phòng thí nghiệm và công nghiệp.
