Las sustancias que forman la base de nuestro mundo físico se componen de diferentes tipos de elementos químicos. Cuatro de ellos son los más comunes. Estos son hidrógeno, carbono, nitrógeno y oxígeno. El último elemento puede unirse con partículas de metales o no metales y formar compuestos binarios: óxidos. En nuestro artículo estudiaremos los métodos más importantes para la obtención de óxidos en el laboratorio y la industria. Considere también sus propiedades físicas y químicas básicas.
Estado agregado
Los óxidos, u óxidos, existen en tres estados: gaseoso, líquido y sólido. Por ejemplo, el primer grupo incluye compuestos tan conocidos y extendidos en la naturaleza como dióxido de carbono - CO2, monóxido de carbono - CO, dióxido de azufre - SO2 y otros. En la fase líquida, hay óxidos como el agua - H2O, anhídrido sulfúrico - SO3, óxido nítrico - N 2 O3. ReciboLos óxidos que hemos nombrado se pueden fabricar en el laboratorio, pero el monóxido de carbono y el trióxido de azufre también se producen comercialmente. Esto se debe al uso de estos compuestos en los ciclos tecnológicos de fundición de hierro y producción de ácido sulfato. El monóxido de carbono se usa para reducir el hierro del mineral, y el anhídrido sulfúrico se disuelve en ácido sulfatado y se extrae el óleum.
Clasificación de los óxidos
Hay varios tipos de sustancias que contienen oxígeno, que constan de dos elementos. Las propiedades químicas y los métodos de obtención de los óxidos dependerán de a cuál de los grupos enumerados pertenezca la sustancia. Por ejemplo, el dióxido de carbono, que es un óxido ácido, se obtiene por combinación directa de carbono con oxígeno, realizando una fuerte reacción de oxidación. El dióxido de carbono también puede liberarse durante el intercambio de sales de ácido carbónico y ácidos inorgánicos fuertes:
HCl + Na2CO3=2NaCl + H2O + CO 2
¿Qué tipo de reacción es el sello distintivo de los óxidos ácidos? Esta es su interacción con los álcalis:
SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H 2O
Óxidos anfóteros y no formadores de sales
Los óxidos indiferentes, como el CO o el N2O, no son capaces de reacciones que conduzcan a la formación de sales. Por otro lado, la mayoría de los óxidos ácidos pueden reaccionar con el agua para formar ácidos. Sin embargo, esto no es posible para el óxido de silicio. Es conveniente obtener ácido de silicato indirectamente.forma: de silicatos que reaccionan con ácidos fuertes. Anfóteros serán tales compuestos binarios con oxígeno que son capaces de reaccionar tanto con álcalis como con ácidos. Incluiremos los siguientes compuestos en este grupo: estos son los óxidos conocidos de aluminio y zinc.
Obtención de óxidos de azufre
En sus compuestos con oxígeno, el azufre presenta diferentes valencias. Entonces, en el dióxido de azufre, cuya fórmula es SO2, es tetravalente. En el laboratorio, el dióxido de azufre se produce en la reacción entre el ácido sulfato y el hidrosulfito de sodio, cuya ecuación es
NaHSO3 + H2SO4 → NaHSO4 + SO2 + H2O
Otra forma de extraer SO2 es un proceso redox entre cobre y ácido sulfato de alta concentración. El tercer método de laboratorio para la producción de óxidos de azufre es la combustión de escape de una muestra de una sustancia de azufre simple:
Cu + 2H2SO4=CuSO4 + SO 2 + 2H2O
En la industria, el dióxido de azufre puede obtenerse quemando zinc o plomo, minerales que contienen azufre, así como quemando pirita FeS2. El dióxido de azufre obtenido por este método se utiliza para la extracción de trióxido de azufre SO3 y, además, ácido sulfato. El dióxido de azufre con otras sustancias se comporta como un óxido con características ácidas. Por ejemplo, su interacción con el agua conduce a la formación de ácido sulfito H2SO3:
SO2 + H2O=H2SO 3
Esta reacción es reversible. El grado de disociación del ácido es bajo, por lo que el compuesto se clasifica como un electrolito débil y el ácido sulfuroso solo puede existir en una solución acuosa. Las moléculas de dióxido de azufre siempre están presentes en él, lo que le da a la sustancia un olor acre. La mezcla de reacción se encuentra en un estado de igual concentración de reactivos y productos, que se puede desplazar cambiando las condiciones. Entonces, cuando se agrega álcali a una solución, la reacción procederá de izquierda a derecha. Si se elimina el dióxido de azufre de la esfera de reacción calentando o soplando una mezcla de nitrógeno gaseoso, el equilibrio dinámico se desplazará hacia la izquierda.
Anhídrido sulfúrico
Sigamos considerando las propiedades y métodos de obtención de óxidos de azufre. Si se quema dióxido de azufre, el resultado es un óxido en el que el azufre tiene un estado de oxidación de +6. Es trióxido de azufre. El compuesto está en fase líquida, se endurece rápidamente en forma de cristales a temperaturas inferiores a 16 °C. Una sustancia cristalina se puede representar mediante varias modificaciones alotrópicas que difieren en la estructura de la red cristalina y los puntos de fusión. El anhídrido sulfúrico exhibe las propiedades de un agente reductor. Al interactuar con el agua, forma un aerosol de ácido sulfato, por lo tanto, en la industria, H2SO4 se produce disolviendo anhídrido sulfúrico en sulfato concentrado ácido. Como resultado, se forma oleum. Añádele agua y obtén una solución de ácido sulfúrico.
Óxidos básicos
Habiendo estudiado las propiedades y producción de óxidosazufre, perteneciente al grupo de compuestos binarios ácidos con oxígeno, considera los compuestos de oxígeno de los elementos metálicos.
Los óxidos básicos pueden determinarse por un signo como la presencia en las moléculas de partículas metálicas de los principales subgrupos del primer o segundo grupo del sistema periódico. Se clasifican en alcalinos o alcalinotérreos. Por ejemplo, el óxido de sodio - Na2O puede reaccionar con el agua, dando como resultado la formación de hidróxidos químicamente agresivos - álcalis. Sin embargo, la principal propiedad química de los óxidos básicos es la interacción con ácidos orgánicos o inorgánicos. Va con la formación de sal y agua. Si se agrega ácido clorhídrico al óxido de cobre en polvo blanco, encontraremos una solución verde azulada de cloruro de cobre:
CuO + 2HCl=CuCl2 + H2O
Calentar hidróxidos sólidos insolubles es otra forma importante de obtener óxidos básicos:
Ca(OH)2 → CaO + H2O
Condiciones: 520-580°C.
En nuestro artículo examinamos las propiedades más importantes de los compuestos binarios con oxígeno, así como los métodos para obtener óxidos en el laboratorio y la industria.
