Praktycznie wszystkie elementy układu okresowego Mendelejewa mogą tworzyć tlenki, czyli tlenki - dwuskładnikowe związki zawierające atomy tlenu w swoich cząsteczkach. Z kolei klasę tych związków nieorganicznych dzieli się na kilka grup: tlenki zasadowe, kwasowe, amfoteryczne i obojętne. Celem naszego artykułu jest zbadanie fizycznych i chemicznych właściwości tlenków, a także ich praktycznego zastosowania i znaczenia dla człowieka.
Metody pozyskiwania
Główną reakcją chemiczną służącą do otrzymywania tlenków jest bezpośrednie oddziaływanie metalu lub niemetalu z tlenem.
H2 + O2=H2O (reakcja jest wybuchowa)
4K + O2=2K2O
Inne metody powstawania tlenków obejmują spalanie złożonych substancji, takich jak węglowodory. W efekcie produkuje dwutlenek węgla i wodę. Podczas termicznego rozkładu nierozpuszczalnych w wodzie zasad lubsole: węglany, azotany, tlenki są również uwalniane. Przykłady takich reakcji podano poniżej:
- Fe(OH)2=FeO+H2O tlenek żelaza(II)
- 2KNIE3=2KNIE2 + O2↑
Cechy fizyczne
Stan agregacji dwuskładnikowych związków tlenu z metalami lub niemetalami może być różny. Na przykład tlenki węgla, dwutlenek azotu, tlenek siarki (IV) są gazami. Ciecze to woda, bezwodnik siarkowy, a tlenki metali to ciała stałe. Rozpuszczalność związków jest również inna. Podajmy przykłady tlenków o różnym stopniu oddziaływania z wodą. Tak więc dwutlenek węgla rozpuszcza się w wodzie w temperaturze pokojowej w stosunku 1:1, tlenek azotu (II) jest słabo rozpuszczalny, a dwutlenek krzemu jest całkowicie nierozpuszczalny.
Podstawowe tlenki
Jeśli cząsteczka substancji zawiera atomy typowych metali, to wykazuje podstawowe właściwości. Substancja będzie reagować z kwasami i tlenkami kwasowymi oraz wodą. Na przykład tlenek wapnia może reagować z kwasem nadchlorowym:
2HCl + CaO=CaCl2 + H2O.
Produktami reakcji będą średnia sól i woda. Jeśli ten sam tlenek wapnia wchodzi w interakcję z tlenkiem węgla, to otrzymujemy jedną substancję - sól.
CaO + CO2=CaCO3.
Właściwości tlenków utworzonych przez metale znalazły zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Dlatego ważny jest tlenek wapnia, zwany także wapnem palonym lub wapnem palonymjako surowiec do produkcji wapna gaszonego. Wodorotlenek wapnia jest szeroko stosowany w przemyśle jako zaprawa budowlana. Woda wapienna jest używana jako wskaźnik obecności cząsteczek dwutlenku węgla w roztworze.
Przykłady tlenków tworzących rudę żelaza to FeO i Fe2O3 - brązowa i magnetyczna ruda żelaza. W wielkim piecu są one redukowane koksem i tlenkami węgla i otrzymuje się stop żelaza z węglem - żeliwo. W procesie jej dalszego przetwarzania w przemyśle metalurgicznym wytapiane są różne gatunki stali, w tym stal stopowa.
Reakcja z wodą tlenków metali alkalicznych lub metali ziem alkalicznych prowadzi do powstania alkaliów.
Charakterystyka tlenków kwasowych
Tlenki azotu, węgla, siarki, krzemu itp. tworzą grupę tlenków kwasowych. Właściwości chemiczne tlenków to reakcje z alkaliami, podstawowymi tlenkami i wodą. Produktami interakcji wodorotlenku potasu z dwutlenkiem węgla będą węglan potasu i woda. Jeśli zasada sodowa i dwutlenek krzemu reagują ze sobą, otrzymujemy krzemian sodu i wodę.
Niektóre tlenki kwasowe reagują z wodą. Produktem reakcji będzie odpowiedni kwas (węglowy):
CO2 + H2O=H2CO 3.
Tlenki kwasów, których przykłady podamy poniżej, są ważne. Tak więc bezwodnik siarkowy SO3 - bezbarwna ciecz, jest surowcem do produkcji przemysłowejkwas siarczanowy - główny produkt przemysłu chemicznego. Związki azotu, takie jak NO2, są wykorzystywane do produkcji kwasu azotanowego. Oprócz dwutlenku azotu w reakcji biorą udział również woda i tlen. Kwas azotowy, otrzymywany w wyniku reakcji tlenków azotu z wodą, wykorzystywany jest do produkcji nawozów mineralnych, materiałów wybuchowych, barwników, leków, tworzyw sztucznych itp.
Związki amfoteryczne
Tlenki, do których należą na przykład atomy cynku lub glinu, wykazują podwójne właściwości chemiczne. Mogą reagować zarówno z kwasami, jak i zasadami. W tym przypadku produktami reakcji są średnie sole. Oto opis właściwości fizycznych niektórych tlenków amfoterycznych, których przykłady rozważymy. Tak więc, Al2O3 jest korundem, jest to substancja stała, której temperatura topnienia sięga 2050°. W naturze tlenek jest częścią tlenku glinu, a także tworzy kolorowe kryształy, które są kamieniami szlachetnymi – rubinami i szafirami.
Tlenek cynku ZnO to bezbarwne kryształy, które w temperaturze 1800 ° przechodzą w stan pary. Zjawisko to nazywa się sublimacją. Substancja jest nierozpuszczalna w wodzie, gdy wdychane cząsteczki kurzu powodują zatrucie. Tlenek cynku znalazł zastosowanie jako materiał ścierny, w produkcji farb, sztucznej skóry, w medycynie, w stomatologii - jako materiał wypełniający.
W naszym artykule przeanalizowaliśmy klasyfikację tlenków, ich właściwości chemiczne i fizyczne orazrównież zastosowania przemysłowe.
