Отримання оксидів

Загальні способи одержання оксидів:

1. Взаємодія простих речовин з киснем:

1.1. Окислення металів: більшість металів окислюються киснем до оксидів з стійкими ступенями окислення.

Наприклад, алюміній взаємодіє з киснем з утворенням оксиду:

4Al + 3O2 → 2Al2O3

Чи не взаємодіють з киснем золото, платина, паладій.

Натрій при окисленні киснем повітря утворює переважно пероксид Na2O2,

2Na + O2 → 2Na2O2

Калій, цезій, рубідій утворюють переважно пероксиди складу MeO2:

K + O2 → KO2

Примітки: метали зі змінною ступенем окислення окислюються киснем повітря, як правило, до проміжної ступеня окислення (+3):

4Fe + 3O2 → 2Fe2O3

4Cr + 3O2 → 2Cr2O3

Залізо також горить з утворенням залізної окалини – оксиду заліза (II, III):

3Fe + 2O2 → Fe3O4

1.2. Окислення простих речовин-неметалів.

Як правило, при окисленні неметалів утворюється оксид неметалла з вищим ступенем окислення, якщо кисень в надлишку, або оксид неметалла з проміжною ступенем окислення, якщо кисень в нестачі.

Наприклад, фосфор окислюється надлишком кисню до оксиду фосфору (V), а під дією нестачі кисню до оксиду фосфору (III):

4P + 5O2 (хат.) → 2P2O5

4P + 3O2 (тижнів.) → 2P2O3

Але є деякі винятки.

Наприклад, сірка згорає тільки до оксиду сірки (IV):

S + O2 → SO2

Оксид сірки (VI) можна отримати тільки окисленням оксиду сірки (IV) в жорстких умовах в присутності каталізатора:

2SO2 + O2 = 2SO3

Азот окислюється киснем тільки при дуже високій температурі (близько 2000оС), або під дією електричного розряду, і тільки до оксиду азоту (II):

N2 + O2 = 2NO

Чи не окислюється киснем фтор F2 (сам фтор окисляє кисень). Чи не взаємодіють з киснем інші галогени (хлор Cl2, бром та ін.), Інертні гази (гелій He, неон, аргон, криптон).

2. Окислення складних речовин (бінарних сполук): сульфідів, гідридів, фосфидов і т.д.

При окисленні киснем складних речовин, що складаються, як правило, з двох елементів, утворюється суміш оксидів цих елементів в стійких ступенях окислення.

Наприклад, при спалюванні піриту FeS2 утворюються оксид заліза (III) і оксид сірки (IV):

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

Сірководень горить з утворенням оксиду сірки (IV) при надлишку кисню і з освітою сірки при нестачі кисню:

2H2S + 3O2 (хат.) → 2H2O + 2SO2

2H2S + O2 (тижнів.) → 2H2O + 2S

А ось аміак горить з утворенням простого речовини N2, тому що азот реагує з киснем тільки в жорстких умовах:

4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O

А ось в присутності каталізатора аміак окислюється киснем до оксиду азоту (II):

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

 3. Розкладання гідроксидів. Оксиди можна отримати також з гідроксидів – кислот або підстав. Деякі гідроксиди нестійкі, і мимовільно розпадаються на оксид і воду; для розкладання деяких інших (як правило, нерозчинних у воді) гідроксидів необхідно їх нагрівати (прожарювати).

гідроксид → оксид + вода

Мимовільно розкладаються в водному розчині вугільна кислота, сірчиста кислота, гідроксид амонію, гідроксиди срібла (I), міді (I):

H2CO3 → H2O + CO2

H2SO3 → H2O + SO2

NH4OH → NH3 + H2O

2AgOH → Ag2O + H2O

2CuOH → Cu2O + H2O

При нагріванні розкладаються на оксиди більшість нерозчинних гідроксидів – кремнієва кислота, гідроксид важких металів – гідроксид заліза (III) і ін .:

H2SiO3 → H2O + SiO2

2Fe (OH) 3 → Fe2O3 + 3H2O

4. Ще один спосіб отримання оксидів – розкладання складних з’єднань – солей.

Наприклад, нерозчинні карбонати і карбонат літію при нагріванні розкладаються на оксиди:

Li2CO3 → H2O + Li2O

CaCO3 → CaO + CO2

Солі, утворені сильними кислотами-окислювачами (нітрати, сульфати, перхлорати та ін.), При нагріванні, як правило, розкладаються з зі зміною ступеня окислення:

2Zn (NO3) 2 → 2ZnO + 4NO2 + O2

Більш докладно про розкладання нітратів можна прочитати в статті Редокс.

Посилання на основну публікацію