Praktiliselt kõik Mendelejevi perioodilise süsteemi elemendid võivad moodustada oksiide ehk oksiide – kahekomponentseid ühendeid, mis sisaldavad oma molekulides hapnikuaatomeid. Nende anorgaaniliste ühendite klass jaguneb omakorda mitmeks rühmaks: aluselised, happelised, amfoteersed ja indiferentsed oksiidid. Meie artikli eesmärk on uurida oksiidide füüsikalisi ja keemilisi omadusi, samuti nende praktilist rakendamist ja tähtsust inimese jaoks.
Saamismeetodid
Peamine keemiline reaktsioon oksiidide saamiseks on metalli või mittemetalli otsene interaktsioon hapnikuga.
H2 + O2=H2O (reaktsioon on plahvatusohtlik)
4K + O2=2K2O
Teised oksiidi moodustumise meetodid hõlmavad keeruliste ainete, näiteks süsivesinike põletamist. Lõppkokkuvõttes toodab see süsinikdioksiidi ja vett. Vees mittelahustuvate aluste termilisel lagunemisel võisoolad: eralduvad ka karbonaadid, nitraadid, oksiidid. Selliste reaktsioonide näited on toodud allpool:
- Fe(OH)2=FeO+H2O raud(II)oksiid
- 2KNO3=2KNO2 + O2↑
Füüsilised omadused
Hapniku kahekomponentsete ühendite metallide või mittemetallide agregatsiooni olek võib olla erinev. Näiteks süsinikoksiidid, lämmastikdioksiid, vääveloksiid (IV) on gaasid. Vedelikud on vesi, väävelanhüdriid ja metallioksiidid on tahked ained. Ka ühendite lahustuvus on erinev. Toome näiteid oksiididest, millel on erinev koostoime veega. Seega lahustub süsinikdioksiid toatemperatuuril vees vahekorras 1:1, lämmastikoksiid (II) lahustub vähesel määral ja ränidioksiid on täielikult lahustumatu.
Põhioksiidid
Kui aine molekul sisaldab tüüpiliste metallide aatomeid, on sellel põhiomadused. Aine reageerib hapete ja happeoksiididega ning veega. Näiteks võib k altsiumoksiid reageerida perkloorhappega:
2HCl + CaO=CaCl2 + H2O.
Reaktsiooniproduktid on keskmise suurusega sool ja vesi. Kui sama k altsiumoksiid interakteerub vingugaasiga, siis saame ühe aine – soola.
CaO + CO2=CaCO3.
Metallidest moodustunud oksiidide omadused on leidnud rakendust erinevates tööstusharudes. Seega on k altsiumoksiid, mida nimetatakse ka kustutamata või põletatud lubjaks, olulinekustutatud lubja tootmise toorainena. K altsiumhüdroksiidi kasutatakse tööstuses laialdaselt ehitusmördina. Lubjavett kasutatakse lahuses süsinikdioksiidi molekulide olemasolu indikaatorina.
Rauamaagi moodustavate oksiidide näited on FeO ja Fe2O3 – pruun ja magnetiline rauamaak. Kõrgahjus redutseeritakse need koksi ja süsinikoksiididega ning saadakse raua ja süsiniku sulam - malm. Selle edasise töötlemise käigus metallurgiatööstuses sulatatakse erinevat tüüpi terast, sealhulgas legeerterast.
Leelis- või leelismuldmetallide oksiidide reaktsioon veega viib leelise tekkeni.
Happeoksiidide iseloomustus
Lämmastik-, süsinik-, väävli-, räni- jne oksiidid moodustavad happeliste oksiidide rühma. Oksiidide keemilised omadused on reaktsioonid leeliste, aluseliste oksiidide ja veega. Kaaliumhüdroksiidi ja süsinikdioksiidi vahelise koostoime produktid on kaaliumkarbonaat ja vesi. Kui naatriumalus ja ränidioksiid reageerivad üksteisega, saame naatriumsilikaadi ja vee.
Mõned happelised oksiidid reageerivad veega. Reaktsiooniproduktiks on vastav hape (süsinik):
CO2 + H2O=H2CO 3.
Happeoksiidid, mille näiteid toome allpool, on olulised. Niisiis, väävelanhüdriid SO3 - värvitu vedelik, on tööstusliku tootmise lähteainesulfaathape - keemiatööstuse peamine toode. Nitraathappe tootmiseks kasutatakse lämmastikuühendeid, nagu NO2. Lisaks lämmastikdioksiidile osalevad reaktsioonis ka vesi ja hapnik. Lämmastikoksiidide reaktsioonil veega saadud lämmastikhapet kasutatakse mineraalväetiste, lõhkeainete, värvainete, ravimite, plastide jms tootmisel.
Amfoteersed ühendid
Oksiididel, mis sisaldavad näiteks tsingi või alumiiniumi aatomeid, on kaks keemilist omadust. Nad võivad reageerida nii hapete kui ka leelistega. Sel juhul on reaktsiooniproduktideks keskmised soolad. Siin on mõnede amfoteersete oksiidide füüsikaliste omaduste kirjeldus, mille näiteid me käsitleme. Niisiis, Al2O3 on korund, see on tahke aine, mille sulamistemperatuur ulatub 2050°-ni. Looduses on oksiid osa alumiiniumoksiidist ja moodustab ka värvilisi kristalle, mis on vääriskivid – rubiinid ja safiirid.
Tsinkoksiid ZnO on värvitud kristallid, mis muutuvad temperatuuril 1800 ° auruks. Seda nähtust nimetatakse sublimatsiooniks. Aine on vees lahustumatu, sissehingamisel põhjustavad tolmuosakesed mürgistust. Tsinkoksiid on leidnud rakendust abrasiivse materjalina, värvide, kunstnaha tootmisel, meditsiinis, hambaravis - täitematerjalina.
Oma artiklis uurisime oksiidide klassifikatsiooni, nende keemilisi ja füüsikalisi omadusi ningka tööstuslikud rakendused.
