Szén (C)- tipikus nemfém; a periodikus rendszerben a IV. csoport 2. periódusában van, a fő alcsoport. 6 -os atomszám, Ar = 12,011 amu, nukleáris töltés +6.

Fizikai tulajdonságok: A szén sok allotróp módosulatot képez: gyémánt- az egyik legkeményebb anyag grafit, szén, korom.

Egy szénatomnak 6 elektronja van: 1s 2 2s 2 2p 2 . Az utolsó két elektron külön p-pályán helyezkedik el, és nincs párosítva. Ez a pár elvileg elfoglalhat egy pályát, de ebben az esetben az elektron-elektron taszítás nagymértékben megnő. Emiatt az egyik 2p x, a másik 2p y , vagy 2p z-pályák.

A külső réteg s- és p-alszintjeinek energiáiban a különbség kicsi; ezért az atom meglehetősen könnyen gerjesztett állapotba kerül, amelyben a 2s-pálya két elektronja közül az egyik átmegy a szabadba. 2p.Értékállapot 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1 konfigurációval . A szénatomnak ez az állapota jellemző a gyémántrácsra - a hibrid pályák tetraéderes térbeli elrendezése, azonos kötéshossz és energia.

Ezt a jelenséget ismertnek nevezik sp 3 -hibridizáció,és a felmerülő függvények sp 3 -hibridek . Négy sp 3 kötés kialakulása biztosítja a szénatom stabilabb állapotát, mint három p-p-és egy s-s-link. A szénatomnál az sp 3 hibridizáció mellett az sp 2 és az sp hibridizáció is megfigyelhető . Az első esetben kölcsönös átfedés van s-és két p-pálya. Három egyenértékű sp 2 - hibrid pálya jön létre, amelyek egy síkban helyezkednek el egymáshoz képest 120 ° -os szögben. A harmadik p pálya változatlan, és merőleges a síkra sp 2.

Az sp-hibridizáció során az s és p pályák átfedik egymást. A két kialakított egyenértékű hibrid pálya között 180 ° -os szög keletkezik, míg az egyes atomok két p-pályája változatlan marad.

Szén allotrópia. Gyémánt és grafit

Egy grafit kristályban a szénatomok párhuzamos síkokban helyezkednek el, és elfoglalják a szabályos hatszögek csúcsait. A szénatomok mindegyike három szomszédos sp2 -hibrid kötéshez kapcsolódik. A párhuzamos síkok közötti kapcsolatot van der Waals erők végzik. Az egyes atomok szabad p-pályái merőlegesek a kovalens kötések síkjaira. Átfedésük magyarázza a szénatomok közötti további π-kötést. Tehát innen valenciaállapotban, amelyben az anyag szénatomjai találhatók, ennek az anyagnak a tulajdonságai függenek.

A szén kémiai tulajdonságai

A legjellemzőbb oxidációs állapotok a +4, +2.

Alacsony hőmérsékleten a szén közömbös, de hevítéskor aktivitása növekszik.

Szén redukálószerként:

- oxigénnel
C 0 + O 2 - t ° = CO 2 szén -dioxid
oxigénhiány esetén - hiányos égés:
2C 0 + O 2 - t ° = 2C +2 O szén -monoxid

- fluorral
C + 2F 2 = CF 4

- vízgőzzel
C 0 + H 2 O - 1200 ° = C + 2 O + H 2 vízgáz

- fém -oxidokkal. Így a fémet olvasztják az ércből.
C 0 + 2CuO - t ° = 2Cu + C + 4 O 2

- savakkal - oxidálószerek:
C 0 + 2H 2SO 4 (tömény) = C + 4 O 2 + 2SO 2 + 2H 2O
C 0 + 4HNO 3 (tömény) = C + 4 O 2 + 4NO 2 + 2H 2 O

- kénnel szén -diszulfidot képez:
C + 2S 2 = CS 2.

Szén, mint oxidálószer:

- egyes fémekkel karbidokat képez

4Al + 3C 0 = Al 4 C 3

Ca + 2C 0 = CaC 2 -4

- hidrogénnel - metánnal (valamint hatalmas mennyiségű szerves vegyülettel)

C 0 + 2H 2 = CH4

- szilíciummal karborundumot képez (2000 ° C -on elektromos kemencében):

Szén megtalálása a természetben

A szabad szén gyémánt és grafit formájában fordul elő. Vegyületek formájában a szén ásványi anyagok összetételében van: kréta, márvány, mészkő - CaCO 3, dolomit - MgCO 3 * CaCO 3; hidrokarbonátok - Mg (HCO 3) 2 és Ca (HCO 3) 2, a CO 2 a levegő része; a szén a természetes szerves vegyületek - gáz, olaj, szén, tőzeg - fő alkotóeleme; szerves anyagok, fehérjék, zsírok, szénhidrátok, aminosavak része, amelyek élő szervezeteket alkotnak.

Szervetlen szénvegyületek

Sem C 4+, sem C 4-ionok nem keletkeznek semmilyen szokásos kémiai folyamat során: a szénvegyületekben különböző polaritású kovalens kötések vannak.

Szén -monoxid (II) CO

Szén-monoxid; színtelen, szagtalan, vízben enyhén oldódik, szerves oldószerekben oldódik, mérgező, t ° bála = -192 ° C; t pl. -205 ° C.

Fogadás
1) Az iparban (gázgenerátorokban):
C + O 2 = CO 2

2) A laboratóriumban - hangyasav vagy oxálsav termikus bontásával H 2 SO 4 jelenlétében (tömény):
HCOOH = H 2 O + CO

H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O

Kémiai tulajdonságok

A CO normál körülmények között inert; hevítéskor - redukálószer; nem sóképző oxid.

1) oxigénnel

2C +20 +O2 = 2C +402

2) fém -oxidokkal

C + 2 O + CuO = Cu + C + 4 O 2

3) klórral (fényben)

CO + Cl 2 - hn = COCl 2 (foszgén)

4) reagál alkáli olvadékokkal (nyomás alatt)

CO + NaOH = HCOONa (nátrium -formiát)

5) karbonilokat képez átmeneti fémekkel

Ni + 4CO - t ° = Ni (CO) 4

Fe + 5CO - t ° = Fe (CO) 5

Szén -monoxid (IV) CO2

Szén -dioxid, színtelen, szagtalan, oldhatóság vízben - 0,9 V CO 2 oldódik 1 V H 2 O -ban (normál körülmények között); nehezebb a levegőnél; t ° = -78,5 ° C (a szilárd szén -dioxidot "szárazjégnek" nevezik); nem támogatja az égést.

Fogadás

1. Szénsavas sók (karbonátok) termikus bomlása. Mészkő pörkölés:

CaCO 3 - t ° = CaO + CO 2

1. Erős savak hatása karbonátokra és bikarbonátokra:

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2

NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2

KémiaitulajdonságaitCO2
Savas oxid: Bázikus oxidokkal és bázisokkal reagálva szénsavas sókat képez

Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3

2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O

NaOH + CO 2 = NaHCO 3

Magas hőmérsékleten oxidáló tulajdonságokat mutathat

С + 4 O 2 + 2 Mg - t ° = 2 Mg + 2 O + C 0

Minőségi reakció

A mészvíz zavarossága:

Ca (OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ¯ (fehér csapadék) + H 2 O

Eltűnik a szén -dioxid mészvízen keresztüli hosszan tartó áthaladásával, mert az oldhatatlan kalcium -karbonát oldható bikarbonáttá alakul:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2

A szénsav és annaksó

H 2CO 3 - A sav gyenge, csak vizes oldatban létezik:

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3

Kétalapú:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - Savasók - bikarbonátok, hidrokarbonátok
HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2- Közepes sók - karbonátok

A savak minden tulajdonsága jellemző.

A karbonátok és a szénhidrogének egymással átalakíthatók:

2NaHCO 3 - t ° = Na 2CO 3 + H 2 O + CO 2

Na 2CO 3 + H 2 O + CO 2 = 2 NaHCO 3

Fém -karbonátok (az alkálifémek kivételével) dekarboxilátot hevítve oxid keletkeznek:

CuCO 3 - t ° = CuO + CO 2

Minőségi reakció- "forralás" erős sav hatására:

Na 2CO 3 + 2HCI = 2 NaCl + H 2 O + CO 2

CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2

Keményfémek

Kalcium -karbid:

CaO + 3 C = CaC 2 + CO

CaC 2 + 2 H 2 = Ca (OH) 2 + C 2 H 2.

Az acetilén felszabadul, amikor cink, kadmium, lantán és cérium -karbidok vízzel reagálnak:

2 LaC 2 + 6 H 2 = 2La (OH) 3 + 2 C 2 H 2 + H 2.

Legyen 2 C és Al 4 C 3 bomlik le vízzel, hogy metánt képezzen:

Al 4 C 3 + 12 H 2 = 4 Al (OH) 3 = 3 CH 4.

A technológiában TiC titán -karbidokat, W 2 C volfrámot (kemény ötvözetek), szilícium -SiC -t (karborundum - csiszolóanyagként és fűtőanyagként) használnak.

Cianid

a szóda ammónia- és szén -monoxid -atmoszférában történő hevítésével nyerik:

Na 2CO 3 + 2 NH 3 + 3 CO = 2 NaCN + 2 H 2 O + H 2 + 2 CO 2

A HCN -hidrogén -cianid a vegyipar fontos terméke, és széles körben használják a szerves szintézisben. Világtermése eléri a 200 ezer tonnát évente. A cianidanion elektronikus szerkezete hasonló a szén -monoxidhoz (II), az ilyen részecskéket izoelektronikának nevezik:

C = O: [: C. = N:] -

Cianidokat (0,1-0,2% -os vizes oldat) használnak az aranybányászatban:

2 Au + 4 KCN + H 2 O + 0,5 O 2 = 2 K + 2 KOH.

Amikor cianid oldatokat kénnel vagy szilárd anyagokkal olvasztunk, tiocianátok:
KCN + S = KSCN.

Az alacsony aktivitású fémek cianidjainak hevítésekor cianogént kapunk: Hg (CN) 2 = Hg + (CN) 2. A cianid oldatok oxidálódnak cianátok:

2 KCN + O 2 = 2 KOCN.

A ciánsav kétféle formában létezik:

H-N = C = O; H-O-C = N:

1828-ban Friedrich Wöhler (1800-1882) vizes oldat bepárlásával ammónium-cianátból kapott karbamidot: NH 4 OCN = CO (NH 2) 2.

Ezt az eseményt általában a szintetikus kémia győzelmének tekintik a "vitalista elmélet" felett.

Van egy cianinsav izomer - oxi -hidrogén

H-O-N = C.
Sóit (robbanásveszélyes higany Hg (ONC) 2) ütésgyújtókban használják.

Szintézis karbamid(karbamid):

CO 2 + 2 NH 3 = CO (NH 2) 2 + H 2 O. 130 0 С és 100 atm.

A karbamid a szénsav amidja; létezik "nitrogénanalógja" - guanidin.

Karbonátok

A legfontosabb szervetlen szénvegyületek a szénsav -sók (karbonátok). A H 2 CO 3 gyenge sav (K 1 = 1,3 · 10 -4; K 2 = 5 · 10 -11). Karbonát puffer tartó szén -dioxid egyensúly a légkörben. Az óceánok hatalmas pufferkapacitással rendelkeznek, mert nyitott rendszer. A fő pufferreakció a szénsav disszociációjának egyensúlya:

H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 -.

A savasság csökkenésével a szén -dioxid további felszívódása következik be a légkörből a sav képződésével:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.

A savasság növekedésével a karbonátos kőzetek (héjak, kréta és mészkőlerakódások az óceánban) feloldódása következik be; ez kompenzálja a hidrokarbonát -ionok elvesztését:

H + + CO 3 2- ↔ HCO 3 -

CaCO 3 (szilárd) ↔ Ca 2+ + CO 3 2-

A szilárd karbonátok oldható szénhidrogén -karbonáttá alakulnak. Ez a felesleges szén -dioxid kémiai feloldásának folyamata az, amely ellensúlyozza az "üvegházhatást" - a globális felmelegedést a Földről érkező hősugárzás szén -dioxid általi elnyelése miatt. A világ szódatermelésének (nátrium -karbonát Na 2 CO 3) körülbelül egyharmadát üveggyártásban használják fel.

Kémia

SZERVETLEN KÉMIA. ELEMEK ÉS CSATLAKOZÁSAIK

7. Szén

Tulajdonságok 6 C.

Atomtömeg		Clarke,.% (elterjedtség a természetben)
Elektronikus konfiguráció *		Az összesítés állapota	szilárd
			gyémánt - színtelen. grafit - szürke
Ionizációs energia			5000 (gyémánt)
Relatív elektro- negativitás		Sűrűség	gyémánt - 3,51 grafit - 2,2
Lehetséges oxidációs állapotok		Standard elektróda potenciál

* Az elem atomjának külső elektronikus szintjeinek konfigurációja megadott. A fennmaradó elektronikus szintek konfigurációja egybeesik az előző időszakot lezáró és zárójelben feltüntetett nemesgázzal.

Szén izotópok.

A szénnek két stabil izotópja van: 12 C (98,892%) és 13 C (1,108%). A szén radioaktív izotópja nagyon fontos 14 C sugárzó b-sugarak felezési idejével T 1/2 = 5570 évek. Radiokarbon -elemzés alkalmazása az izotóp koncentrációjának meghatározásával 14 A tudósok egészen pontosan tudták keltezni a széntartalmú kőzetek korát, régészeti leleteit, geológiai eseményeit.

A természetben lenni. A természetben a szén gyémántkarabin és grafit formájában, vegyületekben - szén, barnaszén és olaj formájában fordul elő. Természetes karbonátok része: mészkő, márvány, kréta

CaCO 3, dolomit CaCO 3 H MgCO 3... A szerves anyagok fontos alkotóeleme.

Fizikai tulajdonságok. Egy szénatomnak 6 elektronja van, amelyek közül kettő belső réteget képez

(1s 2), a 4 - külső (2s 2 2p 2 ). A szén kötése más elemekkel túlnyomórészt kovalens. A szén szokásos vegyértéke IV. A szénatomok figyelemre méltó tulajdonsága, hogy képesek egymással összekapcsolódva erős hosszú láncokat kialakítani, beleértve a zártakat is. Az ilyen vegyületek száma óriási, mindegyik tárgyat képez szerves kémia .

A szén allotróp módosulatainak különbsége jól szemlélteti a szilárd anyagok kristályszerkezetének fizikai tulajdonságaikra gyakorolt ​​hatását. V grafit szénatomok vannak az állapotban

sp 2 - hibridizáció és párhuzamos rétegekben vannak elrendezve, hatszögletű rácsot alkotva. Az atomok sokkal erősebben kötődnek a rétegen belül, mint a rétegek között, ezért a grafit tulajdonságai nagyban különböznek különböző irányokban. Így a grafit delaminációs képessége összefügg a gyengébb rétegközi kötések megszakadásával a csúszósíkok mentén.

Nagyon magas nyomáson és levegő hozzáférés nélküli fűtésnél mesterséges gyémánt. A gyémántkristályban a szénatomok vannak

sp 3 -hibridizáció, ezért minden kötés egyenértékű és nagyon erős. Az atomok folyamatos háromdimenziós keretet alkotnak. A gyémánt a természetben található legkeményebb anyag.

Kevésbé ismert a másik két szén -allotróp - karbinés fullerén.

Kémiai tulajdonságok. A szabad szén jellemző redukálószer. A levegőben lévő oxigénnel oxidálva szén -monoxidgá alakul (IV):

szén -monoxid (II) hiányában:

Mindkét reakció erősen exoterm.

Ha a szenet szén -monoxid (IV) légkörében melegítik, szén-monoxid:

A szén sok fémet redukál oxidjaikból:

Így zajlanak a reakciók kadmium-, réz-, ólom -oxidokkal. Ha a szén kölcsönhatásba lép az alkáliföldfémek, az alumínium és más fémek oxidjaival, karbidok:

Ez azzal magyarázható, hogy az aktív fémek erősebb redukálószerek, mint a szén, ezért hevítéskor a keletkező fémek oxidált felesleges szén, ad karbidok:

Szén -monoxid (II).

A szén hiányos oxidációja szén -monoxid (II) CO -t eredményez szén-monoxid. Vízben rosszul oldódik. A szén 2+ formális oxidációs állapota nem tükrözi a CO molekula szerkezetét. A CO molekulában a szén és az oxigén elektronjainak megosztása révén létrejövő kettős kötés mellett van egy további, harmadik (a nyíllal jelzett) kötés, amelyet a donor-akceptor mechanizmus hoz létre a magányos oxigénpár miatt elektronok:

Ebben a tekintetben a CO molekula rendkívül erős. A (II) szén-monoxid nem sóképző, és normál körülmények között nem lép kölcsönhatásba vízzel, savakkal és lúgokkal. Magasabb hőmérsékleten hajlamos az addíciós és oxidációs-redukciós reakciókra. A levegőben a CO kék lánggal ég:

A fémeket visszanyeri oxidjaikból:

A közvetlen napsugárzás hatására vagy katalizátorok jelenlétében történő besugárzás hatására a CO kombinálódik

Cl 2 alakítás foszgén - rendkívül mérgező gáz:

A természetben a szén -monoxid (II) gyakorlatilag nem található.

A hangyasav kiszáradása során képződhet (laboratóriumi előállítási módszer):

Az utolsó átalakítás alapján tisztán formális CO -nak tekinthető anhidrid, hangyasav. Ezt megerősíti a következő reakció, amely akkor következik be, amikor a CO -t nagy nyomáson az alkáliolvadékba vezetik:

Átmeneti fémkarbonilok.

Sok fém esetében a CO illékony karbonilok:

Kovalens kötés

Ni- A nikkel-karbonil-molekulában a C-t a donor-akceptor mechanizmus képezi, az elektron-sűrűség a szénatomról a nikkel-atomra változik. A fématom negatív töltésének növekedését kompenzálja a d-elektronok kötésben való részvétele, így a fém oxidációs állapota 0. Hevítéskor a fém-karbonilok fémre és szén-monoxidra bomlanak (II), különleges tisztaságú fémek előállítására szolgál.

Szén -monoxid (IV). A szén -monoxid (IV) a H szénsav anhidridje

2 CO 3 és rendelkezik a savas oxidok összes tulajdonságával.

Amikor feloldódik

CO 2 a szénsav részben vízben képződik, míg az oldatban a következő egyensúly áll fenn:

Az egyensúly fennállását azzal magyarázzák, hogy a szénsav nagyon gyenge sav (K.

1 = 4H 10-7, K 2 = 5H 10-1125 ° C -on). A szabad szénsav ismeretlen, mivel instabil és könnyen lebomlik.Szénsav. Egy szénsav molekulában a hidrogénatomok oxigénatomokhoz kapcsolódnak:

Kétbázisúként fokozatosan disszociál. A szénsav gyenge elektrolit.

A szénsav kétbázisú formában közepes sókat képez - karbonátokés savas sók - hidrokarbonátok. Ezekre a sókra minőségi reakció az erős savak hatása. Ebben a reakcióban a szénsav kiszorul sóiból, és a felszabadulással bomlik szén-dioxid:

Szénsav sók.

A szénsav sói közül a szóda Na 2 CO 3 a legnagyobb gyakorlati jelentőségű. ... Ez a só több kristályos hidrátot képez, amelyek közül a legstabilabb Na 2 CO 3 H 10H 2O(kristályos szóda). A kristályos szóda kalcinálásakor vízmentes anyagot kapunk, ill szóda, szóda Na 2 CO 3 ... Szintén széles körben használják szódabikarbóna NaH CO 3 ... Más fémek sói közül a következők fontosak: K 2 CO 3 ( kálium)- fehér por, vízben jól oldódó, növényi hamuban, folyékony szappan, optikai tűzálló üveg, pigmentek előállításához; Ca CO 3 (mészkő)- természetben fordul elő márvány, kréta és mészkő formájában, amelyeket az építőiparban használnak. mész és szén -monoxid nyerhető belőle ( IV).

Copyright © 2005-2013 Xenoid v2.0

A webhely anyagainak felhasználása lehetséges, feltéve, hogy aktív link szerepel.

MEGHATÁROZÁS

Szén- a periódusos rendszer hatodik eleme. Megnevezés - С a latin "carboneum" -ból. A második időszakban található IVA csoport. Nemfémekre utal. A mag töltöttsége 6.

A szén megtalálható a természetben mind szabad állapotban, mind számos vegyület formájában. A szabad szén gyémánt és grafit formájában fordul elő. A fosszilis szén mellett nagy mennyiségű olaj halmozódik fel a Föld belsejében. A földkéregben hatalmas mennyiségű szénsavas só található, különösen a kalcium -karbonát. A levegőben mindig van szén -dioxid. Végül a növényi és állati szervezetek olyan anyagokból állnak, amelyek képződésében szén vesz részt. Így ez az elem az egyik legelterjedtebb a Földön, bár teljes tartalma a földkéregben csak körülbelül 0,1% (tömeg).

A szén atom- és molekulatömege

Az anyag relatív molekulatömege (M r) egy szám, amely megmutatja, hogy egy adott molekula tömege hányszor nagyobb, mint a szénatom tömegének 1/12 -e, és az elem relatív atomtömege (Ar) az, hogy egy kémiai elem átlagos atomtömege hányszor nagyobb, mint a szénatom tömegének 1/12 -e.

Mivel a szabad állapotban a szén egyatomos C molekulák formájában létezik, atom- és molekulatömegeinek értékei egybeesnek. Ezek egyenlőek a 12.0064 -gyel.

A szén allotrópia és allotróp módosulatai

Szabad állapotban a szén a köbös és hatszögletű (lonsdaleite) rendszerben kristályosodó gyémánt, valamint a hatszögletű rendszerhez tartozó grafit formájában létezik (1. ábra). Az olyan szénformák, mint a szén, koksz vagy korom, rendezetlen szerkezetűek. Vannak allotróp módosítások is, amelyeket szintetikusan nyernek - ezek karbin és polikumulén - lineáris láncú polimerekből épített szénfajták, például -C = C- vagy = C = C =.

Rizs. 1. A szén allotróp módosulatai.

Ismertek a szén allotróp módosulatai is, amelyeknek a következő nevei vannak: grafén, fullerén, nanocsövek, nanoszálak, astralén, üveges szén, kolosszális nanocsövek; amorf szén, szén nano modulok és szén nanohab.

Szén izotópok

A természetben a szén két stabil izotóp formájában létezik: 12 C (98,98%) és 13 C (1,07%). Tömegszámuk 12, illetve 13. A szén 12 C izotóp magja hat protont és hat neutront tartalmaz, míg a 13 C izotóp ugyanannyi protont és öt neutront tartalmaz.

Van egy mesterséges (radioaktív) 14 C szénizotóp, amelynek felezési ideje 5730 év.

Szén -ionok

A szénatom külső energiaszintjén négy vegyértékű elektron található:

1s 2 2s 2 2p 2.

A kémiai kölcsönhatás következtében a szén elveszítheti vegyértékelektronjait, azaz legyenek a donoruk, és pozitív töltésű ionokká váljanak, vagy más atom elektronjait fogadják el, azaz legyen az elfogadójuk, és váljanak negatív töltésű ionokká:

C 0 -2e → C 2+;

C 0 -4e → C 4+;

C 0 + 4e → C 4-.

Molekula és szénatom

Szabad állapotban a szén egyatomos molekulák formájában létezik. Adjunk néhány tulajdonságot, amelyek a szénatomot és molekulát jellemzik:

Szénötvözetek

A világ leghíresebb szénötvözetei az acél és az öntöttvas. Az acél vasötvözet szénnel, amelynek széntartalma nem haladja meg a 2%-ot. Az öntöttvasban (szintén vasötvözet szénnel) a széntartalom magasabb - 2-4%.

Példák a problémamegoldásra

1. példa

Gyakorlat	Mekkora térfogatú szén -monoxid (IV) szabadul fel (n.u.) 500 g mészkő elégetésekor, amely 0,1 tömegszázalék szennyeződést tartalmaz.
Megoldás	Írjuk fel a mészkő -pörkölés reakciójának egyenletét: CaCO 3 = CaO + CO 2 -. Keressünk tiszta mészkő tömeget. Ehhez először határozza meg tömegszázalékát szennyeződések nélkül: w tiszta (CaCO 3) = 1 - w szennyeződés = 1 - 0,1 = 0,9. m tiszta (CaCO 3) = m (CaCO 3) × w tiszta (CaCO 3); m tiszta (CaCO 3) = 500 × 0,9 = 450 g. Számítsuk ki a mészkő anyag mennyiségét: n (CaCO 3) = m tiszta (CaCO 3) / M (CaCO 3); n (CaCO 3) = 450/100 = 4,5 mol. Az n (CaCO 3) reakcióegyenlet szerint: n (CO 2) = 1: 1, ami azt jelenti n (CaCO 3) = n (CO 2) = 4,5 mol. Ekkor a kibocsátott szén -monoxid (IV) térfogata egyenlő lesz: V (CO 2) = n (CO 2) × V m; V (CO 2) = 4,5 × 22,4 = 100,8 liter.
Válasz	100,8 l

2. példa

Gyakorlat	Mennyi 0,05 tömegrész vagy 5% hidrogén -kloridot tartalmazó oldat szükséges 11,2 g kalcium -karbonát semlegesítéséhez?
Megoldás	Írjuk fel a kalcium -karbonát és a hidrogén -klorid semlegesítésének reakcióját! CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2 -. Keresse meg a kalcium -karbonát anyag mennyiségét: M (CaCO 3) = A r (Ca) + A r (C) + 3 × A r (O); M (CaCO 3) = 40 + 12 + 3 × 16 = 52 + 48 = 100 g / mol. n (CaCO 3) = m (CaCO 3) / M (CaCO 3); n (CaCO 3) = 11,2 / 100 = 0,112 mol. Az n (CaCO 3) reakcióegyenlet szerint: n (HCl) = 1: 2, ami azt jelenti n (HCl) = 2 × n (CaCO 3) = 2 × 0,224 mol. Határozzuk meg az oldatban lévő hidrogén -klorid anyagának tömegét: M (HCl) = A r (H) + A r (Cl) = 1 + 35,5 = 36,5 g / mol. m (HCl) = n (HCl) × M (HCl) = 0,224 × 36,5 = 8,176 g. Számítsa ki a hidrogén -klorid oldat tömegét: m oldat (HCl) = m (HCl) x 100 / w (HCl); m oldat (HCl) = 8,176 × 100/5 = 163,52 g.
Válasz	163,52 g

SZÉN, С, a periódusos rendszer IV. Csoportjának kémiai eleme, atomtömege 12,00, sorszáma 6. Egészen a közelmúltig úgy tartották, hogy a szénnek nincs izotópja; csak a közelmúltban volt lehetőség különösen érzékeny módszerek segítségével kimutatni a C 13 izotóp létezését. A szén az egyik legfontosabb eleme vegyületeinek bőségét, bőségét és sokféleségét, biológiai jelentőségét (organogénként), a szén és vegyületei (nyersanyagként és forrásként) széles körű technikai felhasználását tekintve ipari és háztartási szükségletekhez), végül pedig a vegytudomány fejlődésében betöltött szerepét tekintve. A szabad állapotban lévő szén feltárja az allotrópia kifejezett jelenségét, amely már több mint másfél évszázada ismert, de még nem teljesen tanulmányozott, mind a kémiailag tiszta formában történő szén -dioxid -beszerzés rendkívül nehézségei miatt, mind pedig azért, mert a szén allotróp módosulatainak legtöbb állandója szerkezetük morfológiai jellemzőitől függően nagymértékben változik, a megszerzés módszere és feltételei miatt.

A szén két kristályos formát képez - gyémántot és grafitot, és amorf állapotban is ismert az ún. amorf szén. Ez utóbbi egyedisége a közelmúltbeli vizsgálatok eredményeként vitatott volt: a szenet grafittal azonosították, mindkettőt az egyik forma - "fekete szén" - morfológiai fajtáinak tekintve, és tulajdonságaik közötti különbséget a fizikai szerkezet és a fok magyarázza az anyag diszperzióját. A közelmúltban azonban olyan tények érkeztek, amelyek megerősítik a szén, mint különleges allotróp forma létezését (lásd alább).

A szén természetes forrásai és készletei... A természetben elterjedtségét tekintve a szén a 10. helyet foglalja el az elemek között, a légkör 0,013% -át, a hidroszféra 0,0025% -át és a földkéreg teljes tömegének körülbelül 0,35% -át teszi ki. A szén nagy része oxigénvegyületek formájában van: a légköri levegő ~ 800 milliárd tonna szenet tartalmaz CO 2 -dioxid formájában; az óceánok és tengerek vizében - akár 50 000 milliárd tonna szén CO 2, szénsav -ion és bikarbonát formájában; kőzetekben - oldhatatlan karbonátok (kalcium, magnézium és más fémek), és a CaCO 3 aránya önmagában ~ 160 · 10 6 milliárd tonna szén. Ezek a kolosszális tartalékok azonban nem rendelkeznek energiaértékkel; sokkal értékesebbek az éghető széntartalmú anyagok - fosszilis szén, tőzeg, majd olaj, szénhidrogén -gázok és más természetes bitumenek. Ezeknek az anyagoknak a kínálata a földkéregben is meglehetősen jelentős: a fosszilis szénben lévő szén teljes tömege eléri a ~ 6000 milliárd tonnát, az olajban ~ 10 milliárd tonnát stb. Szabad állapotban a szén meglehetősen ritka (gyémánt és része a grafit anyagból). A fosszilis szenek kevés vagy egyáltalán nem tartalmaznak szabad szenet: hl -ből állnak. arr. nagy molekulatömegű (policiklusos) és nagyon stabil szénvegyületekből más elemekkel (H, O, N, S) még nagyon kevéssé tanulmányozták. A növényi és állati sejtekben szintetizált élő természet (a föld bioszférája) széntartalmú vegyületeit rendkívüli változatosság jellemzi, összetételükben; A növényvilág legelterjedtebb anyagai - a rost és a lignin - energiaforrásként is szerepet játszanak.

A szén állandó eloszlást biztosít a természetben a folyamatos keringésnek köszönhetően, amelynek ciklusa komplex szerves anyagok szintéziséből áll, növényi és állati sejtekben, valamint ezeknek az anyagoknak az oxidatív bomlásuk során (égés, bomlás, légzés) fordított bontásából. , ami CO 2 képződéséhez vezet, amelyet ismét növényekként használnak a szintézishez. Ennek a ciklusnak az általános sémája használható. a következő formában kerül bemutatásra:

Széntermelés... A növényi és állati eredetű széntartalmú vegyületek magas hőmérsékleten instabilak, és legalább 150-400 ° C-ra hevítve, levegőhöz való hozzáférés nélkül bomlanak, víz és illékony szénvegyületek szabadulnak fel, és szilárd, nem illékony, szén- és általában szénnek nevezik. Ezt a pirolitikus folyamatot szenesítésnek vagy száraz desztillációnak nevezik, és széles körben használják a technológiában. A fosszilis szenek, olaj és tőzeg magas hőmérsékletű pirolízise (450–1150 ° C hőmérsékleten) grafitszerű formában (koksz, retort szén) szén kibocsátásához vezet. Minél magasabb a kiindulási anyagok karbonizálási hőmérséklete, annál közelebb áll a keletkező szén vagy koksz a szabad szénhez, és tulajdonságaihoz a grafithoz.

A 800 ° C alatti hőmérsékleten képződött amorf szén nem lehet. szabad szénnek tekintjük, mert jelentős mennyiségű kémiailag megkötött egyéb elemet tartalmaz, Ch. arr. hidrogén és oxigén. A műszaki termékek közül az aktív szén és a korom a tulajdonságaikban a legközelebb áll az amorf szénhez. A legtisztább szén m. B. tiszta cukor vagy piperonal elszenesítésével, korom speciális feldolgozásával stb. nyerik. Az elektrotermikus úton nyert mesterséges grafit összetétele szinte tiszta szén. A természetes grafit mindig ásványi szennyeződésekkel szennyezett, és emellett tartalmaz bizonyos mennyiségű megkötött hidrogént (H) és oxigént (O); viszonylag tiszta állapotban lehet, hogy b. csak számos speciális kezelés után kapható: mechanikus dúsítás, mosás, oxidálószerekkel való kezelés és magas hőmérsékleten történő kalcinálás az illékony anyagok teljes eltávolításáig. A szén -technológia soha nem foglalkozik tökéletesen tiszta szénnel; ez nem csak a természetes szén -alapanyagokra vonatkozik, hanem azok dúsításának, korszerűsítésének és termikus bomlásának (pirolízisének) termékeire is. Az alábbiakban néhány széntartalmú anyag széntartalma (%-ban):

A szén fizikai tulajdonságai... A szabad szén gyakorlatilag teljesen olvadhatatlan, nem illékony, és normál hőmérsékleten oldhatatlan bármely ismert oldószerben. Csak egyes olvadt fémekben oldódik, különösen az utóbbi forráspontjához közeli hőmérsékleten: vasban (legfeljebb 5%), ezüstben (legfeljebb 6%) | ruténium (legfeljebb 4%), kobalt, nikkel, arany és platina. Oxigén hiányában a szén a leginkább tűzálló anyag; a tiszta szén folyékony állapota ismeretlen, és gőzzé alakulása csak 3000 ° C feletti hőmérsékleten kezdődik. Ezért a szén tulajdonságait kizárólag az aggregáció szilárd állapotára vonatkozóan határozták meg. A szén módosításai közül a gyémánt rendelkezik a legállandóbb fizikai tulajdonságokkal; a grafit tulajdonságai a különböző mintákban (még a legtisztábbakban is) jelentősen eltérnek; az amorf szén tulajdonságai még következetlenebbek. A táblázatban összehasonlítjuk a különböző szénmódosítások legfontosabb fizikai állandóit.

A gyémánt tipikus dielektrikum, míg a grafit és a szén fémes elektromos vezetőképességgel rendelkezik. Abszolút értékben a vezetőképességük nagyon széles tartományban változik, de a szén esetében mindig alacsonyabb, mint a grafitoké; a grafitok esetében megközelíti a valódi fémek vezetőképességét. Az összes szénmódosítás hőkapacitása> 1000 ° C hőmérsékleten 0,47 állandó értékre hajlik. -180 ° C alatti hőmérsékleten a gyémánt hőkapacitása eltűnően kicsi lesz, és -27 ° C -on gyakorlatilag nulla lesz.

A szén kémiai tulajdonságai... 1000 ° C fölé hevítve mind a gyémánt, mind a szén fokozatosan grafittá alakul, amelyet ezért a szén legstabilabb (magas hőmérsékleten) monotróp formájának kell tekinteni. Az amorf szén grafittá való átalakulása nyilvánvalóan körülbelül 800 ° C -on kezdődik és 1100 ° C -on ér véget (ezen az utolsó ponton a szén elveszíti adszorpciós aktivitását és reaktiválási képességét, és elektromos vezetőképessége meredeken növekszik, a jövőben szinte állandó marad) . A szabad szénre jellemző a tehetetlenség normál hőmérsékleten és jelentős aktivitás magas hőmérsékleten. Az amorf szén a kémiailag legaktívabb, míg a gyémánt a legnagyobb ellenállással. Így például a fluor 15 ° C hőmérsékleten reagál a szénnel, a grafit csak 500 ° C -on, a gyémánt pedig 700 ° C -on. A levegőben hevítve a porózus szén 100 ° C alatt, a grafit 650 ° C körül, a gyémánt 800 ° C felett oxidálódni kezd. 300 ° C és annál magasabb hőmérsékleten a szén kénnel egyesülve szén -diszulfidot CS 2 képez. 1800 ° C feletti hőmérsékleten a szén (szén) kölcsönhatásba lép a nitrogénnel, (kis mennyiségben) C 2 N 2 cianogént képezve. A szén és a hidrogén kölcsönhatása 1200 ° C-nál kezdődik, és 1200-1500 ° C hőmérséklet-tartományban csak metán CH 4 képződik; 1500 ° C felett - metán, etilén (C 2 H 4) és acetilén (C 2 H 2) keveréke; nagyjából 3000 ° C hőmérsékleten szinte kizárólag acetilént kapunk. Az elektromos ív hőmérsékletén a szén közvetlen kapcsolatba lép a fémekkel, a szilíciummal és a bórral, és a megfelelő karbidokat képezi. Közvetlen vagy közvetett módon m. B. a szénvegyületeket minden ismert elemmel megkaptuk, kivéve a nulla csoport gázait. A szén egy nemfémes elem, amely az amfotericitás bizonyos jeleit mutatja. A szénatom átmérője 1,50 Ᾰ (1Ᾰ = 10 -8 cm), és 4 vegyértékű elektronot tartalmaz a külső gömbben, amelyeket 8 -mal egyenlő könnyedséggel adunk vagy egészítünk ki; ezért a szén normális vegyértéke, mind az oxigén, mind a hidrogén, négy. Vegyületeinek túlnyomó többségében a szén négyértékű; csak kis számban ismertek a kétértékű szén (szén-monoxid és acetálai, izonitrilek, robbanó sav és sói) és háromértékű (ún. "szabad gyök") vegyületei.

Oxigénnel a szén két normál oxidot képez: savas jellegű szén -dioxidot CO 2 és semleges szén -monoxidot CO. Ezen kívül számos szénhiány több mint 1 C atomot tartalmaznak, technikai jelentőséggel nem bírnak; Ezek közül a leghíresebb a C 3 O 2 összetételű szuboxid ( + 7 ° C forráspontú és -111 ° C olvadáspontú gáz). A szén és vegyületei égésének első terméke a CO 2, amely az alábbi egyenlet szerint képződik:

C + O 2 = CO 2 + 97600 kal.

A CO képződése az üzemanyag hiányos égése során a másodlagos redukciós folyamat eredménye; a redukálószer ebben az esetben maga a szén, amely 450 ° C feletti hőmérsékleten reagál a CO 2 -val az alábbi egyenlet szerint:

CO 2 + C = 2CO -38800 cal;

ez a reakció visszafordítható; 950 ° C felett a CO 2 szén -dioxiddá történő átalakítása szinte teljes körűvé válik, amelyet gázképző kemencékben hajtanak végre. A szén energetikai redukáló képességét magas hőmérsékleten a vízgáz (H 2 O + C = CO + H 2 -28380 cal) előállítására és a kohászati ​​eljárásokra is használják - szabad fém előállítására oxidjából. A szén allotróp formái különböző módon kapcsolódnak egyes oxidálószerek hatásához: például a KCIO 3 + HNO 3 keveréke egyáltalán nem működik a gyémánton, az amorf szén teljesen oxidálódik CO 2 -ban, míg a grafit aromás vegyületeket ad - grafitos savak empirikus képletével (C 2 OH) x és azon túl mellitinsav C 6 (COOH) 6. A szén és hidrogén vegyületei - szénhidrogének - rendkívül sok; a többi szerves vegyület nagy részét genetikailag állítják elő belőlük, amelyek a szén mellett leggyakrabban H, O, N, S és halogéneket tartalmaznak.

A szerves vegyületek kivételes változatossága, amelyek közül akár 2 millió is ismert, a szén mint elem néhány jellemzőjének köszönhető. 1) A szénre jellemző a kémiai kötés szilárdsága a többi fémes és nem fémes elemmel, amelyek miatt mindkettővel kellően stabil vegyületeket képez. Más elemekkel kombinálva a szén nagyon kevés hajlamú ionok képzésére. A legtöbb szerves vegyület homeopoláris típusú, és normális körülmények között nem disszociál; az intramolekuláris kötések felbontása gyakran jelentős energiamennyiséget igényel. A kötvények erejének megítélésekor azonban különbséget kell tenni; a) a termokémiai módszerrel mért abszolút kötési szilárdság, és b) a kötés képes különböző reagensek hatására megtörni; ez a két jellemző nem mindig esik egybe. 2) A szénatomok kivételesen könnyen kötődnek egymáshoz (nem poláris), szénláncokat képezve, nyitva vagy zártan. Az ilyen láncok hossza nem tűnik semmilyen korlátozásnak; így egészen stabil, 64 szénatomos nyílt láncú molekulák ismertek. A nyílt láncok meghosszabbodása és bonyolultsága nem befolyásolja a kapcsolatuk erősségét egymással vagy más elemekkel. A zárt láncok közül a legkönnyebben 6- és 5-tagú gyűrűk képződnek, bár 3-18 szénatomos gyűrűláncok ismertek. A szénatomok jól összekapcsolódó képessége megmagyarázza a grafit különleges tulajdonságait és a karbonizációs folyamatok mechanizmusát; világossá teszi azt is, hogy a szén nem ismert kétatomos C 2 molekulák formájában, ami más könnyű nemfémes elemekkel analógiával elvárható (gőz formájában a szén egyatomos molekulákból áll). 3) A kötések nem poláris jellege miatt nagyon sok szénvegyület kémiai tehetetlensége nemcsak külső (lassú reakció), hanem belső is (az intramolekuláris átrendeződés nehézsége). A nagy "passzív ellenállások" jelenléte nagymértékben megnehezíti az instabil formák spontán átalakulását stabil formákká, gyakran csökkentve az ilyen átalakulás sebességét nullára. Ez azt eredményezi, hogy nagyszámú izomer formát lehet megvalósítani, amelyek normál hőmérsékleten gyakorlatilag ugyanolyan stabilak.

A szén allotrópia és atomi szerkezete ... A röntgen-elemzés lehetővé tette a gyémánt és a grafit atomi szerkezetének megbízható megállapítását. Ugyanez a kutatási módszer rávilágít a szén harmadik allotróp módosulatának létezésének kérdésére, amely lényegében a szén amorf vagy kristályosságának kérdése: ha a szén amorf képződmény, akkor nem lehet. nem azonosítottak sem grafittal, sem gyémánttal, hanem a szén különleges formájának kell tekinteni, mint egyedi egyszerű anyagot. A gyémántban a szénatomok úgy helyezkednek el, hogy minden atom egy tetraéder közepén fekszik, amelynek csúcsa 4 szomszédos atom; ez utóbbiak mindegyike egy másik hasonló tetraéder középpontja; a szomszédos atomok közötti távolságok 1,54 Ᾰ (a kristályrács elemi kockájának éle 3,55 Ᾰ). Ez a szerkezet a legkompaktabb; megfelel a gyémánt nagy keménységének, sűrűségének és kémiai tehetetlenségének (egyenértékű vegyértékeloszlás). A szénatomok összekapcsolása a gyémántrácsban megegyezik a legtöbb zsíros szerves vegyület molekuláival (tetraéderes szénmodell). A grafit kristályokban a szénatomok sűrű rétegekben helyezkednek el, egymástól 3,35-3,41 ced távolságra; e rétegek iránya egybeesik a hasítási síkokkal és a csúszósíkokkal a mechanikai deformációk során. Az egyes rétegek síkjában az atomok rácsot alkotnak hatszögletű cellákkal (társaságok); egy ilyen hatszög oldala 1,42-1,45 Ᾰ. A szomszédos rétegekben a hatszögek nem fekszenek egymás alatt: függőleges egybeesésük csak a harmadik réteg után ismétlődik meg. Minden szénatom három kötése ugyanabban a síkban fekszik, és 120 ° -os szöget zár be; A 4. kötés váltakozva irányul egyik vagy másik irányba a síktól a szomszédos rétegek atomjaihoz. A réteg atomjai közötti távolságok szigorúan állandóak, míg az egyes rétegek közötti távolság m. B. külső hatások megváltoztatják: például 5000 atm -ig nyomás alatt lenyomva 2,9 Ᾰ -ra csökken, és amikor a grafit koncentrált HNO 3 -ban megduzzad, 8 Ᾰ -ra nő. Az egyik réteg síkjában a szénatomok homeopolárisan kapcsolódnak (mint a szénhidrogénláncokhoz), míg a szomszédos rétegek atomjai közötti kötések meglehetősen fémes jellegűek; Ez látható abból, hogy a grafit kristályok elektromos vezetőképessége a rétegekre merőleges irányban ~ 100 -szor nagyobb, mint a réteg irányában. Hogy. A grafitnak az egyik irányban a fém tulajdonságai, a másikban a nemfém tulajdonságai vannak. A grafitrács minden rétegében a szénatomok elrendezése pontosan ugyanaz, mint a komplex aromás vegyületek molekuláiban. Ez a konfiguráció jól megmagyarázza a grafit éles anizotrópiáját, a rendkívül fejlett hasadást, a súrlódásgátló tulajdonságokat és az oxidáció során aromás vegyületek képződését. A fekete szén amorf módosítása nyilvánvalóan független formában létezik (O. Ruff). Számára a legvalószínűbb a habos sejtes szerkezet, minden szabálytalanságtól mentes; az ilyen sejtek falait aktív atomok rétegei alkotják szén körülbelül 3 atom vastag. A gyakorlatban a szén hatóanyaga általában szorosan elhelyezkedő, inaktív szénatomok héja alatt helyezkedik el, amelyek grafikusan orientáltak, és nagyon kicsi grafit kristályok zárványai vannak átitatva. Valószínűleg nincs határozott átalakulási pontja a szén → grafit: a két módosítás között folyamatos átmenet következik be, amely során az amorf szén C-atomjainak véletlenszerűen tömörített tömege épül át grafit szabályos kristályrácsává. Véletlenszerű elrendezésük miatt az amorf szén szénatomjai maximális maradék affinitást mutatnak, ami (Langmuir elképzelései szerint az adszorpciós erők és a vegyérték -erők azonosításáról) megfelel a szénre jellemző nagy adszorpciós és katalitikus aktivitásnak. A kristályrácsban orientált szénatomok minden affinitásukat (gyémántban) vagy annak nagy részét (grafitban) kölcsönös tapadásra költik; ez a kémiai aktivitás és az adszorpciós aktivitás csökkenésének felel meg. A gyémántban az adszorpció csak egyetlen kristály felületén lehetséges, míg a grafitban a maradék vegyérték az egyes síkrácsok mindkét felületén megnyilvánulhat (az atomrétegek közötti „résekben”), amit megerősít az a tény, hogy a grafit folyadékokban duzzadhat (HNO 3) és grafitsavvá történő oxidációjának mechanizmusa.

Széntechnikai érték... Ami b. vagy m. szabad szén, amelyet a szénelési és kokszolási folyamatok során nyernek, akkor technológiai alkalmazása mind a kémiai (tehetetlenség, redukáló képesség), mind a fizikai tulajdonságain (hőállóság, elektromos vezetőképesség, adszorpciós képesség) alapul. Tehát a kokszot és a szenet - láng nélküli tüzelőanyagként való részleges közvetlen felhasználásuk mellett - gáznemű tüzelőanyag (generátorgázok) előállítására használják; vas- és színesfémek kohászatában - fém -oxidok (Fe, Cu, Zn, Ni, Cr, Mn, W, Mo, Sn, As, Sb, Bi) redukciójához; a vegyiparban - redukálószerként szulfidok (Na, Ca, Ba) szulfátokból, vízmentes klorid -sókból (Mg, Al), fém -oxidokból, oldható üveg és foszfor előállításában - nyersanyagként kalcium -karbid, karborundum és más karbidok, szén -diszulfid stb. az építőiparban - hőszigetelő anyagként. A retort szén és koksz anyagként szolgálnak az elektromos kemencék, elektrolitikus fürdők és galváncellák elektródáihoz, íves szenek, reosztátok, kollektorkefék, olvasztótégelyek stb. Gyártásához, valamint torony típusú vegyi berendezésekbe történő csomagoláshoz. A szenet a fenti alkalmazásokon kívül tömény szén -monoxid, cianid -sók előállítására használják acélok karburálására, széles körben használják adszorbensként, egyes szintetikus reakciók katalizátorként, végül pedig a fekete por és más robbanóanyagok része és pirotechnikai készítmények.

A szén analitikai meghatározása... Minőségi szempontból a szenet úgy határozzák meg, hogy az anyag mintáját levegőhöz jutás nélkül elszenesítik (ami messze nem alkalmas minden anyagra), vagy - ami sokkal megbízhatóbb - kimerítő oxidációjával, például rézkeverékben történő kalcinálással oxid, és a CO 2 képződését hagyományos reakciók bizonyítják. A szén mennyiségi meghatározásához az anyag mintáját oxigén atmoszférában égetik; a keletkező CO 2 -t az alkáli -oldat felfogja, és tömege vagy térfogata határozza meg hagyományos kvantitatív elemzési módszerekkel. Ez a módszer nemcsak a szerves vegyületekben és az ipari szenekben, hanem a fémekben is alkalmas a szén meghatározására.

Nem sóképző (közömbös, közömbös) oxidok CO, SiO, N 2 0, NO.

Só képző oxidok:

Alapvető. Oxidok, amelyek hidrátjai bázisok. Fém -oxidok, amelyek oxidációs állapota +1 és +2 (ritkán +3). Példák: Na 2 O - nátrium -oxid, CaO - kalcium -oxid, CuO - réz (II) oxid, CoO - kobalt (II) oxid, Bi 2 O 3 - bizmut (III) oxid, Mn 2 O 3 - mangán -oxid (III) ).

Amfoter. Oxidok, amelyek hidrátjai amfoter hidroxidok. Fém -oxidok, amelyek oxidációs állapota +3 és +4 (ritkán +2). Példák: Al 2 O 3 - alumínium -oxid, Cr 2 O 3 - króm (III) oxid, SnO 2 - ón (IV) oxid, MnO 2 - mangán (IV) oxid, ZnO - cink -oxid, BeO - berillium -oxid.

Savas. Oxidok, amelyek hidrátjai oxigéntartalmú savak. Nemfém -oxidok. Példák: P 2 O 3 - foszfor (III) oxid, CO 2 - szén -monoxid (IV), N 2 O 5 - nitrogén -oxid (V), SO 3 - kén -oxid (VI), Cl 2 O 7 - klór -oxid ( VII). +5, +6 és +7 oxidációs állapotú fém -oxidok. Példák: Sb 2 O 5 - antimon (V) oxid. CrOz - króm (VI) oxid, MnOz - mangán (VI) oxid, Mn 2 O 7 - mangán (VII) oxid.

Az oxidok jellegének megváltozása a fém oxidációs állapotának növekedésével

Fizikai tulajdonságok

Az oxidok szilárdak, folyékonyak és gázneműek, különböző színűek. Például: réz -oxid (II) CuO fekete, kalcium -oxid CaO fehér - szilárd. A kén -oxid (VI) SO 3 színtelen illékony folyadék, a szén -monoxid (IV) CO 2 pedig színtelen gáz normál körülmények között.

Az összesítés állapota

CaO, CuO, Li20 és más bázikus oxidok; ZnO, Al 2 O 3, Cr 2 O 3 és más amfoter oxidok; SiO 2, P 2 O 5, CrO 3 és más savas oxidok.

SO 3, Cl 2 O 7, Mn 2 O 7 stb.

Gáznemű:

CO 2, SO 2, N 2 O, NO, NO 2 stb.

Vízben való oldhatóság

Oldódó:

a) alkálifémek és alkáliföldfémek bázikus oxidjai;

b) szinte minden savas oxid (kivétel: SiO 2).

Oldhatatlan:

a) minden más bázikus oxid;

b) minden amfoter oxid

Kémiai tulajdonságok

1. Sav-bázis tulajdonságok

A bázikus, savas és amfoter oxidok általános tulajdonságai a sav-bázis kölcsönhatások, amelyeket a következő séma szemléltet:

(csak alkálifémek és alkáliföldfém -oxidok esetén) (kivéve SiO 2).

A bázikus és savas oxidok tulajdonságaival rendelkező amfoter oxidok kölcsönhatásba lépnek erős savakkal és lúgokkal:

2. Oxidáló - redukáló tulajdonságok

Ha egy elemnek változó oxidációs állapota van (s. O.), akkor az oxidjai alacsony s. O. redukáló tulajdonságokat mutathat, és magas c -tartalmú oxidokat. O. - oxidáló.

Példák olyan reakciókra, amelyekben az oxidok redukálószerként működnek:

Oxidok oxidációja alacsony c. O. oxidokhoz magas c. O. elemeket.

2C +20 +O2 = 2C +402

2S +4 O 2 +O 2 = 2S +6 O 3

2N +20 +O2 = 2N +402

A szén -monoxid (II) csökkenti a fémek oxidjaiból és a hidrogént a vízből.

C +20 + FeO = Fe + 2C + 4 O 2

C + 20 + H 2 = H 2 + 2 C + 4 02

Példák olyan reakciókra, amelyekben az oxidok oxidálószerként hatnak:

Az oxidok redukciója magas o. elemek oxidokká alacsony c. O. vagy egyszerű anyagokra.

C +4 O 2 +C = 2 C +2 O

2S + 6 O 3 + H 2 S = 4S + 4 O 2 + H 2 O

C + 4 O 2 + Mg = C 0 + 2 MgO

Cr +3 2 O 3 + 2Al = 2Cr 0 + 2Al 2 O 3

Cu + 2 O + H 2 = Cu 0 + H 2 O

Kis aktivitású fémek oxidjainak felhasználása szerves anyagok oxidálásához.

Egyes oxidok, amelyekben az elemnek van egy köztes terméke c. o., aránytalanságra képes;

például:

2NO 2 + 2NaOH = NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O

A megszerzés módszerei

1. Egyszerű anyagok - fémek és nemfémek - kölcsönhatása oxigénnel:

4Li + O2 = 2Li20;

2Cu + O2 = 2CuO;

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5

2. Oldhatatlan bázisok, amfoter hidroxidok és egyes savak kiszáradása:

Cu (OH) 2 = CuO + H20

2Al (OH) 3 = Al203 + 3H20

H 2 SO 3 = SO 2 + H 2 O

H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O

3. Néhány só bomlása:

2Cu (NO 3) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2

CaCO 3 = CaO + CO 2

(CuOH) 2 CO 3 = 2CuO + CO 2 + H 2 O

4. Összetett anyagok oxidációja oxigénnel:

CH4 + 2O 2 = CO 2 + H 2 O

4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2O

5. Az oxidáló savak csökkentése fémekkel és nemfémekkel:

Cu + H 2SO 4 (tömény) = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2O

10HNO 3 (conc) + 4Ca = 4Ca (NO 3) 2 + N 2 + 5H 2O

2HNO 3 (bomlik) + S = H 2SO 4 + 2NO

6. Oxidok átalakulása a redoxreakciók során (lásd az oxidok redox tulajdonságait).