Речовини, що становлять основу нашого фізичного світу, що складаються з різних видів хімічних елементів. Чотири з них зустрічаються частіше за всіх інших. Це водень, вуглець, азот і кисень. Останній елемент може зв'язуватися з частинками металів або неметалів і утворювати бінарні сполуки - оксиди. У нашій статті ми розглянемо найбільш важливі способи одержання оксидів в лабораторних умовах і промисловості. Також розглянемо їх основні фізичні та хімічні властивості.

Агрегатний стан

Оксиди, або оксиди, існують у трьох станах: газоподібному, рідкому і твердому. Наприклад, до першої групи належать такі відомі і широко поширені в природі сполуки, як вуглекислий газ - CO 2 , чадний газ CO, двоокис сірки - SO 2 та інші. В рідкій фазі існують такі оксиди, як вода – H 2 O, сірчаний ангідрид – SO 3 , оксид азоту – N 2 O 3 . Одержання оксидів, названих нами, можна здійснити в лабораторії, однак такі із них, як монооксид вуглецю і триокис сірки, добувають і в промисловості. Це пов'язано з застосуванням цих сполук у технологічних циклах виплавки заліза і одержання сульфатної кислоти. Чадним газом відновлюють залізо з руди, а сірчаний ангідрид розчиняють в сульфатній кислоті і видобувають олеум.

Класифікація оксидів

Можна виділити кілька видів кисневмісних речовин, що складаються з двох елементів. Хімічні властивості та способи добування оксидів будуть залежати від того, до якої з перелічених груп належить речовина. Наприклад, діоксид вуглецю, що відноситься до кислотних окислів, отримують прямим з'єднанням вуглецю з киснем, проводячи реакцію жорсткого окислення. Вуглекислий газ можна виділити і в процесі обміну солей вугільної кислоти і сильних неорганічних кислот: HCl + Na 2 CO 3 = 2NaCl + H 2 O + CO 2 Яка ж реакція є візитною карткою кислотних оксидів? Це їх взаємодія з лугами: SO 2 + 2NaOH -> Na 2 SO 3 + H 2 O

Амфотерні і несолеобразующие оксиди

Байдужі оксиди, наприклад CO або N 2 O не здатні до реакцій, що ведуть до появи солей. З іншого боку, більшість кислотних оксидів можуть вступати в реакцію з водою, утворюючи кислоти. Однак для оксиду кремнію це неможливо. Силікатну кислоту доцільно отримати непрямим шляхом: з силікатів, що реагують з сильними кислотами. Амфотерними будуть такі бінарні сполуки з киснем, які здатні до реакцій як з лугами, так і з кислотами. У цю групу ми віднесемо наступні сполуки - це відомі оксиди алюмінію та цинку.

Отримання оксидів сірки

У своїх сполуках з киснем сірка виявляє різну валентність. Так, сірчистий газ, формула якого SO 2 вона четырехвалентна. В лабораторії діоксид сірки отримують в реакції між сульфатною кислотою і гідросульфітом натрію, рівняння якої має вигляд NaHSO 3 + H 2 SO 4 -> NaHSO 4 + SO 2 + H 2 O Ще один спосіб видобутку SO 2 – це окислювально-відновний процес між міддю і сульфатною кислотою високої концентрації. Третій лабораторний метод отримання оксидів сірки – спалювання під витяжкою зразка простої речовини сірки:
Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O У промисловості діоксид сірки можна добути випалюванням сірковмісних мінералів цинку або свинцю, а також випалюванням піриту FeS 2 . Отриманий таким методом сірчистий газ використовують для видобутку трехокиси сірки SO 3 і далі – сульфатної кислоти. Двоокис сірки з іншими речовинами веде себе як окис з кислотними ознаками. Наприклад, її взаємодія з водою призводить до утворення сульфітної кислоти H 2 SO 3 : SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 Дана реакція є оборотною. Ступінь дисоціації кислоти невелика, тому з'єднання відносять до слабких електролітів, та й сама сірчиста кислота може існувати лише у водному розчині. В ньому завжди присутні молекули сірчистого ангідриду, які надають речовині різкий запах. Раагирующая суміш знаходиться в стані рівності концентрації реагентів і продуктів, який можна змістити, змінюючи умови. Так, при додаванні до розчину лугу реакція буде проходити зліва направо. У разі виведення зі сфери реакції сірчистого ангідриду нагріванням або продуванням через суміш газоподібного азоту динамічна рівновага буде зміщатися вліво.

Сірчаний ангідрид

Продовжимо розглядати властивості та способи одержання оксидів сірки. Якщо спалити сірчистий ангідрид, то в результаті утворюється оксид, в якому сірка має ступінь окислення +6. Це триокис сірки. З'єднання знаходиться в рідкій фазі, швидко твердне у вигляді кристалів при температурі нижче 16 °С. Кристалічна речовина може бути представлена декількома аллотропными модифікаціями, що відрізняються будовою кристалічної решітки і температурами плавлення. Сірчаний ангідрид проявляє властивості відновника. Взаємодіючи з водою, він утворює аерозоль сульфатної кислоти, тому в промисловості H 2 SO 4 добувають, розчиняючи сірчаний ангідрид в концентрованій сульфатній кислоті. В результаті утворюється олеум. Додаючи в нього воду, і отримують розчин сірчаної кислоти.

Основні оксиди

Вивчивши властивості і одержання оксидів сірки, що належать до групи кислотних бінарних сполук з киснем, розглянемо кисневі з'єднання металевих елементів. Основні оксиди можна визначити за такою ознакою, як наявність у складі молекул частинок металів головних підгруп першої або другої груп періодичної системи. Вони відносяться до лужних або щелочноземельным. Наприклад, окис натрію - Na 2 O може реагувати з водою, в результаті чого утворюються хімічно агресивні гідроксиди – луги. Однак головне хімічна властивість основних оксидів – це взаємодія з органічними або неорганічними кислотами. Воно йде з утворенням солі і води. Якщо до білого порошковидному оксиду міді додати соляної кислоти, то виявимо блакитно-зелений розчин хлориду міді: CuO + 2HCl = CuCl 2 + H 2 O Нагрівання твердих нерозчинних гідроксидів - ще один важливих способів отримання основних оксидів: Ca(OH) 2 -> CaO + H 2 O Умови: 520-580 °C. У нашій статті ми розглянули найбільш важливі властивості бінарних сполук з киснем, а також способи одержання оксидів в лабораторії і промисловості.