ნივთიერებები, რომლებიც ქმნიან ჩვენი ფიზიკური სამყაროს საფუძველს, შედგება სხვადასხვა ტიპის ქიმიური ელემენტებისაგან. მათგან ოთხი ყველაზე გავრცელებულია. ეს არის წყალბადი, ნახშირბადი, აზოტი და ჟანგბადი. ბოლო ელემენტს შეუძლია დაუკავშირდეს ლითონების ან არამეტალების ნაწილაკებს და შექმნას ორობითი ნაერთები - ოქსიდები. ჩვენს სტატიაში შევისწავლით ოქსიდების მიღების ყველაზე მნიშვნელოვან მეთოდებს ლაბორატორიაში და მრეწველობაში. ასევე გაითვალისწინეთ მათი ძირითადი ფიზიკური და ქიმიური თვისებები.
აგრეგატული მდგომარეობა
ოქსიდები, ანუ ოქსიდები, არსებობს სამ მდგომარეობაში: აირისებრი, თხევადი და მყარი. მაგალითად, პირველ ჯგუფში შედის ბუნებაში ისეთი ცნობილი და ფართოდ გავრცელებული ნაერთები, როგორიცაა ნახშირორჟანგი - CO2, ნახშირბადის მონოქსიდი - CO, გოგირდის დიოქსიდი - SO2. და სხვები. თხევად ფაზაში არის ოქსიდები, როგორიცაა წყალი - H2O, გოგირდის ანჰიდრიდი - SO3, აზოტის ოქსიდი - N 2 O3. ქვითარიჩვენ მიერ დასახელებული ოქსიდები შეიძლება დამზადდეს ლაბორატორიაში, მაგრამ ნახშირბადის მონოქსიდი და გოგირდის ტრიოქსიდი ასევე იწარმოება კომერციულად. ეს გამოწვეულია ამ ნაერთების გამოყენებით რკინის დნობისა და სულფატის მჟავას წარმოების ტექნოლოგიურ ციკლებში. ნახშირბადის მონოქსიდი გამოიყენება მადნიდან რკინის შესამცირებლად, ხოლო გოგირდის ანჰიდრიდი იხსნება სულფატმჟავაში და მოიპოვება ოლეუმი.
ოქსიდების კლასიფიკაცია
არსებობს ჟანგბადის შემცველი ნივთიერებების რამდენიმე სახეობა, რომელიც შედგება ორი ელემენტისგან. ოქსიდების მიღების ქიმიური თვისებები და მეთოდები დამოკიდებული იქნება იმაზე, თუ რომელ ჯგუფს მიეკუთვნება ნივთიერება. მაგალითად, ნახშირორჟანგი, რომელიც არის მჟავე ოქსიდი, მიიღება ნახშირბადის პირდაპირი კომბინაციით ჟანგბადთან, რომელიც ახორციელებს მძიმე დაჟანგვის რეაქციას. ნახშირორჟანგი ასევე შეიძლება გამოიყოფა ნახშირბადის მჟავისა და ძლიერი არაორგანული მჟავების მარილების გაცვლის დროს:
HCl + Na2CO3=2NaCl + H2O + CO 2
რა სახის რეაქციაა მჟავა ოქსიდების დამახასიათებელი ნიშანი? ეს არის მათი ურთიერთქმედება ტუტეებთან:
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H 2O
ამფოტერული და მარილიანი ოქსიდები
ინინდიფერენტულ ოქსიდებს, როგორიცაა CO ან N2O, არ შეუძლიათ მარილების წარმოქმნამდელი რეაქციები. მეორეს მხრივ, მჟავე ოქსიდების უმეტესობას შეუძლია წყალთან რეაგირება მჟავების წარმოქმნით. თუმცა, ეს შეუძლებელია სილიციუმის ოქსიდისთვის. მიზანშეწონილია სილიკატური მჟავას არაპირდაპირი გზით მიღება.გზა: სილიკატებიდან, რომლებიც რეაგირებენ ძლიერ მჟავებთან. ამფოტერიული იქნება ისეთი ორობითი ნაერთები ჟანგბადთან, რომლებსაც შეუძლიათ რეაქცია მოახდინონ როგორც ტუტეებთან, ასევე მჟავებთან. ამ ჯგუფში ჩავთვლით შემდეგ ნაერთებს - ეს არის ალუმინის და თუთიის ცნობილი ოქსიდები.
გოგირდის ოქსიდების მიღება
ჟანგბადთან თავის ნაერთებში გოგირდი ავლენს სხვადასხვა ვალენტობას. ასე რომ, გოგირდის დიოქსიდში, რომლის ფორმულაა SO2, ის ოთხვალენტიანია. ლაბორატორიაში გოგირდის დიოქსიდი წარმოიქმნება სულფატის მჟავასა და ნატრიუმის ჰიდროსულფიტს შორის რეაქციაში, რომლის განტოლებაა.
NaHSO3 + H2SO4 → NaHSO4 + SO2 + H2O
სო2 ამოღების კიდევ ერთი გზა არის რედოქს პროცესი სპილენძსა და მაღალი კონცენტრაციის სულფატის მჟავას შორის. გოგირდის ოქსიდების წარმოების მესამე ლაბორატორიული მეთოდი არის მარტივი გოგირდის ნივთიერების ნიმუშის გამონაბოლქვი წვა:
Cu + 2H2SO4=CuSO4 + SO 2 + 2H2O
მრეწველობაში გოგირდის დიოქსიდის მიღება შესაძლებელია გოგირდის შემცველი მინერალების თუთიის ან ტყვიის დაწვით, აგრეთვე პირიტის FeS2 დაწვით. ამ მეთოდით მიღებულ გოგირდის დიოქსიდს იყენებენ გოგირდის ტრიოქსიდის SO3 და შემდგომში - სულფატის მჟავის ექსტრაქციაში. გოგირდის დიოქსიდი სხვა ნივთიერებებთან ერთად იქცევა როგორც ოქსიდი მჟავე თვისებებით. მაგალითად, წყალთან მისი ურთიერთქმედება იწვევს სულფიტმჟავას H2SO3:
SO2 + H2O=H2SO 3
ეს რეაქცია შექცევადია. მჟავის დისოციაციის ხარისხი დაბალია, ამიტომ ნაერთი კლასიფიცირდება როგორც სუსტი ელექტროლიტი, ხოლო თავად გოგირდის მჟავა შეიძლება არსებობდეს მხოლოდ წყალხსნარში. მასში ყოველთვის არის გოგირდის დიოქსიდის მოლეკულები, რომლებიც ნივთიერებას მძაფრ სუნს აძლევს. რეაქტიული ნარევი იმყოფება რეაქტორებისა და პროდუქტების თანაბარი კონცენტრაციის მდგომარეობაში, რომელიც შეიძლება შეიცვალოს პირობების შეცვლით. ასე რომ, როდესაც ტუტე დაემატება ხსნარს, რეაქცია გაგრძელდება მარცხნიდან მარჯვნივ. თუ გოგირდის დიოქსიდი ამოღებულია რეაქციის სფეროდან გაცხელებით ან აირისებრი აზოტის ნარევში აფეთქებით, დინამიური წონასწორობა გადაინაცვლებს მარცხნივ.
გოგირდის ანჰიდრიდი
მოდით განვაგრძოთ გოგირდის ოქსიდების მიღების თვისებები და მეთოდები. თუ გოგირდის დიოქსიდი დაიწვა, შედეგი არის ოქსიდი, რომელშიც გოგირდს აქვს +6 დაჟანგვის მდგომარეობა. ეს არის გოგირდის ტრიოქსიდი. ნაერთი თხევად ფაზაშია, სწრაფად მკვრივდება კრისტალების სახით 16 °C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე. კრისტალური ნივთიერება შეიძლება წარმოდგენილი იყოს რამდენიმე ალოტროპული მოდიფიკაციით, რომლებიც განსხვავდება კრისტალური გისოსების აგებულებით და დნობის წერტილებით. გოგირდის ანჰიდრიდი ავლენს შემამცირებელი აგენტის თვისებებს. წყალთან ურთიერთქმედებისას ის ქმნის სულფატის მჟავას აეროზოლს, შესაბამისად, ინდუსტრიაში H2SO4 წარმოიქმნება გოგირდის ანჰიდრიდის კონცენტრირებულ სულფატში გახსნით. მჟავა. შედეგად წარმოიქმნება ოლეუმი. დაუმატეთ წყალი და მიიღეთ გოგირდმჟავას ხსნარი.
ძირითადი ოქსიდები
შევისწავლე ოქსიდების თვისებები და გამომუშავებაგოგირდი, რომელიც მიეკუთვნება ჟანგბადთან მჟავე ორობითი ნაერთების ჯგუფს, განვიხილოთ მეტალის ელემენტების ჟანგბადის ნაერთები.
ძირითადი ოქსიდები შეიძლება განისაზღვროს ისეთი ნიშნით, როგორიცაა პერიოდული სისტემის პირველი ან მეორე ჯგუფის ძირითადი ქვეჯგუფების ლითონის ნაწილაკების მოლეკულებში არსებობა. ისინი კლასიფიცირდება როგორც ტუტე ან ტუტე დედამიწა. მაგალითად, ნატრიუმის ოქსიდს - Na2O-ს შეუძლია წყალთან რეაქცია, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ქიმიურად აგრესიული ჰიდროქსიდები - ტუტეები. თუმცა, ძირითადი ოქსიდების მთავარი ქიმიური თვისება არის ურთიერთქმედება ორგანულ ან არაორგანულ მჟავებთან. იგი მიდის მარილისა და წყლის წარმოქმნასთან. თუ მარილმჟავას დაემატება თეთრი ფხვნილი სპილენძის ოქსიდი, ჩვენ ვიპოვით სპილენძის ქლორიდის მოლურჯო-მომწვანო ხსნარს:
CuO + 2HCl=CuCl2 + H2O
მყარი უხსნადი ჰიდროქსიდების გათბობა არის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი გზა ძირითადი ოქსიდების მისაღებად:
Ca(OH)2 → CaO + H2O
პირობები: 520-580°C.
ჩვენს სტატიაში განვიხილეთ ჟანგბადთან ორობითი ნაერთების ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებები, აგრეთვე ოქსიდების მიღების მეთოდები ლაბორატორიაში და მრეწველობაში.
