fém Chemistry
Oxidok - kétkomponensű vegyület az elem oxigénnel oxidációs állapotában (-2). Oxidok jellemzőek a vegyületek kémiai elemek. Nem véletlen DI A készítmény a Mendeleev periódusos vezérli a sztöchiometriája magasabb oxid és egyesült egy csoportba elemek azonos képlet magasabb oxid. Magasabb-oxid - egy oxid, ahol az említett elem kapcsolódik hozzá a maximális lehetséges számú oxigénatomok. A felső-oxid elem a maximális (legmagasabb) oxidációs állapotban van. Így minél magasabb oxidok csoport VI elemek nemfémek S, Se, Te, és a fémek Cr, Mo, W, ugyanazt a formulát ismertetett EO3. Minden csoport elemeit mutatja a legmagasabb hasonlóság a legmagasabb oxidációs állapotban. Például, az összes magasabb oxidok csoport elemeit VI - sav.
Oxidok - kétkomponensű vegyület az elem oxigénnel oxidációs állapotában (-2). Oxidok jellemzőek a vegyületek kémiai elemek. Nem véletlen DI A készítmény a Mendeleev periódusos vezérli a sztöchiometriája magasabb oxid és egyesült egy csoportba elemek azonos képlet magasabb oxid. Magasabb-oxid - egy oxid, ahol az említett elem kapcsolódik hozzá a maximális lehetséges számú oxigénatomok. A felső-oxid elem a maximális (legmagasabb) oxidációs állapotban van. Így minél magasabb oxidok csoport VI elemek nemfémek S, Se, Te, és a fémek Cr, Mo, W, ugyanazt a formulát ismertetett EO3. Minden csoport elemeit mutatja a legmagasabb hasonlóság a legmagasabb oxidációs állapotban. Például, az összes magasabb oxidok csoport elemeit VI - sav.
Oxidok kohászati technológiák
Oxid a leggyakoribb vegyületek kohászati technológia.
Sok fémek a kéreg formájában oxidok. Oxidok nyert természetes esszenciális fémek, mint a Fe, Mn, Sn, Cr.
A táblázat felsorolja példák természetes oxidok használt fémek.
Oxidok a célvegyületek számos kohászati technológiákat. Természetes vegyületek korábban átalakíthatók oxidokká, amelyeket ezt követően csökkentett fém. Például, a természetes szulfidok Zn, Ni, Co, Pb, Mo kalcinált, átalakul oxidok.
Anyagok, hidroxidok és karbonátok hőhatásra lebomlanak, így a képződését oxid.
Továbbá, mivel a fémek a környezetben, oxidáljuk légköri oxigén, és a magas hőmérsékleten jellemző számos kohászati termelést, a fémek oxidációját fokozódik, ismereteket igényel a tulajdonságok az eredményül kapott oxidok.
A fenti okok magyarázzák, hogy miért a vita a kémia fémoxidok különös figyelmet kap.
Között a kémiai elemek - fém 85, és sok fémet nem egy oxid azonban oxid osztály is egy hatalmas számos vegyület, és ez teszi az áttekintést sokaságának tulajdonságaik kihívás. Mindazonáltal megpróbálják azonosítani:
- alapvető tulajdonságait rejlő valamennyi fém-oxidok,
- szabályszerűségeket változásait azok tulajdonságait,
- azonosítani fogja a kémiai tulajdonságait az oxidok, a legszélesebb körben használt a kohászat,
- Bemutatjuk néhány fontos fizikai jellemzői a fém-oxidok.
Sztöchiometrikus típusú fém-oxidok
Fém-oxidok különböznek sztöchiometrikus arány fématomok és az oxigén. Ezek a sztöchiometriai arányok határozzák meg az oxidáció mértékét a fém a-oxid.
A táblázat azt mutatja, a sztöchiometrikus képletek fémoxidok függően oxidációs állapotban a fém és meghatározza, hogy milyen fémek képzésére képesek oxidok sztöchiometrikus típusú.
Amellett, hogy ezek az oxidok, amelyek általában leírható a következő képlettel MeOH / 2. ahol X - az oxidációs foka fém is vannak, oxidok, amelyek a fém különböző oxidációs állapota, például Fe3 O4. valamint úgynevezett vegyes oxidok, például, FeO. CR2 O3.
Nem minden fémoxidok van egy állandó összetételű, ismert oxidok változó összetételű, például TiOx, ahol x = 0,88 - 1,20; FeOx, ahol x = 1,04 - 1,12 és mások.
S-fém-oxidok csak egy oxid. Fémek P- és d- egységek általában több oxidok kivételével Al, Ga, In és d-elemek 3 és a 12 csoportban.
Típus-oxid MeO és Me2 O3 formában szinte minden fém d-4 időszakban. A legtöbb d-fémek időszakok 5. és 6. jellemezve oxidok, amelyekben a fém magas fokban okisleniya³ 4. MeO-típusú oxid formában kizárólag Cd, Hg és Pd; írja Me2 O3. továbbá a Y és La, alakult Au, Rh; ezüst és arany alkotnak oxidok M2 O.
A szerkezet a kristályos oxidok
A legáltalánosabb formája a szerkezet számos kristályos fém-oxidok képviselik a rendszeres háromdimenziós elrendezése oxigén atomok térbeli vannak üregek között a fém atomok oxigénatom. Mivel az oxigén - ez nagyon elektronegatív eleme, hogy húzza része a vegyérték elektronok a fématom, azt átalakítani egy kation, és az oxigén önmagában halad anionos formában, és mérete megnő beépítése miatt a külföldi elektronok. Major oxigén anionok kristályháló képzésére, és fémkationok üregek, amelyet közéjük helyezünk. Csak a fém-oxidok vannak egy kis mértékű oxidáció, és kisebb az értéke elektronegativitási, kötés oxidok lehet tekinteni, mint egy ion. Gyakorlatilag ion oxidjai alkálifém- és alkáliföldfém-oxidok metallov.V legtöbb kémiai kötés közbenső közötti kovalens és ionos. A növekvő mértékű oxidáció a fém betét növeli a kovalens komponenst.
A szerkezet a kristályos oxidok
A legtöbb fém-oxid normál körülmények között szilárd, kristályos anyag. Kivétel - savas oxid Mn2 O7 (folyékony sötétzöld színű). Kevés kristályok savas fém-oxidok egy molekuláris szerkezete, ez a sav a fém-oxidok, hogy egy nagyon magas fokú oxidáció: RuO4. OsO4, Mn2 O7. Tc2 O7. RE2 O7.
A legáltalánosabb formája a szerkezet számos kristályos fém-oxidok képviselik a rendszeres háromdimenziós elrendezése oxigén atomok térbeli vannak üregek között a fém atomok oxigénatom. Mivel az oxigén - ez nagyon elektronegatív eleme, hogy húzza része a vegyérték elektronok a fématom, azt átalakítani egy kation, és az oxigén önmagában halad anionos formában, és mérete megnő beépítése miatt a külföldi elektronok. Major oxigén anionok kristályháló képzésére, és fémkationok üregek, amelyet közéjük helyezünk. Csak a fém-oxidok vannak egy kis mértékű oxidáció, és kisebb az értéke elektronegativitási, kötés oxidok lehet tekinteni, mint egy ion. Gyakorlatilag ion oxidjai alkálifém- és alkáliföldfém-oxidok metallov.V legtöbb kémiai kötés közbenső közötti kovalens és ionos. A növekvő mértékű oxidáció a fém betét növeli a kovalens komponenst.
Koordinációja fém-oxid kristályok
A fém-oxidok jellemzi nem csak az oxidáció mértékét, hanem a koordinációs száma. számátjelző oxigénatomok koordinálja.
Ez gyakori az fémoxidok a koordinációs száma hat, ebben az esetben, a fém kation központjában egy oktaéder kialakított, hat oxigénatomok. Octahedra annyira csomagolják be a kristályrácsba, hogy ellenálljon a sztöchiometrikus arány fématomok és az oxigén. Így, a kristályrácsban a kalcium-oxid, kalcium-koordinációs száma 6. Az oxigén octahedra a kation Ca 2+ a központban vannak egymással kombinálva, hogy minden egyes oxigénatom veszi körül hat atomból áll, kalcium, azaz a 6 tartozik mindkét oxigénatom a kalcium. Azt mondják, hogy egy ilyen kristály koordináta (6, 6). Az első beszélve a koordinációs száma a kation és az anion második. Így képletű CaO-oxid írandó
SaO6 / 6 ≡ CaO.
A fém-oxid TiO2 is a oktaéderes környezetben az oxigén atomok, oxigénatomok csatlakoztatott rész egymással szemben lévő éle, és a csúcsok része. A kristály rutil TiO2 koordináta (6, 3) azt jelenti, hogy az oxigén által megosztott három titán atom. titán atomok a kristály formában rutil rács négyszögletes parallelepipedon.
A kristályos szerkezete oxidok igen változatosak. A fémek lehetnek nemcsak a oktaéderes környezetben az oxigén atomok, de a tetraéderes, például az oxid BeO ° BEO4 | 4. Az oxid PbO, és miután egy kristály koordináta (4,4), van vezetnek be a tetején a tetragonális prizma, az alapja, amelyek oxigénatomot tartalmaznak.
A fém atomok lehetnek a különböző környezetekben oxigénatomot, például az oktaéder és tetraéder hézagok, és ahol a fém a különböző oxidációs állapotban. mint például a magnetit Fe3 O4 ≡ FeO. Fe2 O3.
Defektusai kristályrétegeiben magyarázza a illékonysága a készítmény egyes oxidok.
A fogalom a térszerkezet lehetővé teszi, hogy megértsék az oka a kialakulását vegyes oxidok. Az üregek nem atomok egy fém között lehet az oxigén atomok, és a két különböző. úgymint
A Chrome FeO. CR2 O3.
A túlnyomó többsége a-oxid szokásos hőmérsékleteken ez egy szilárd anyag. Van egy kisebb sűrűségű, mint a fémek.
Számos fém-oxidok tűzálló anyagok. Ez lehetővé teszi a használatát tűzálló oxidok, mint tűzálló anyagok a kohászati kemencék.
Oxid CaO iparilag előállított mennyiségének 109 millió tonna / év. Ezt alkalmazzák a bélés kemencék. Mivel a tűzálló oxidok használt BeO és MgO. Oxid MgO tűzálló egyik a néhány nagyon ellenálló az olvadt alkáli.
1000 ° C, és az olvadék átáramló elektromos áram.
Tűzálló oxidok a d-fémek időszakok 5. és 6. Y2 O3 (2430), La2 O3 (2280), ZrO2 (2700), HfO2 (2080), a TA2 O5 (1870), NB2 O5 (1490), és még sok-oxidok d- időszak 4 fém (lásd. táblázat.). A magas olvadási hőmérséklet mind fém-oxidok s-2-csoport, és az is Al2 O3. GA2 O3. SnO, SnO2. PbO (lásd. Táblázat.).
Alacsony olvadáspontja (° C) jellemzően savas oxidok: RuO4 (25), OsO4 (41); TE2 O7 (120), Re2 O7 (302), ReO3 (160), CrO 3 (197). Azonban néhány savas oxidok kellően magas olvadáspontú (o C): MoO 3 (801) WO3 (1473), V2 O5 (680).
Néhány főbb d-oxidok elemek hátsó sorok törékenyek, olvadék alacsony hőmérsékleten vagy melegítés közben lebomlanak. Bomlik el melegítjük HgO (400 ° C), Au2 O3 (155), Au2 O, Ag2 O (200), PtO 2 (400).
Fölé hevítve 400 ° C-on és lebomlanak az összes alkálifém-oxidokkal fém-peroxid. Oxide Li2 O sokkal stabilabb, és bomlik feletti hőmérsékleten 1000 ° C-on
Az alábbi táblázatban néhány jellemzőit d-4 fémek időszakban, és s- és p-fém.
Oxidok Oldhatóság vízben
Amikor vízben oldjuk, savas oxidok Mn2 O7. TE2 O7. Re2 O7 kialakított erős savak oldatai. A korlátozott vízben oldódó és savas oxidok: V2 O5. CrO 3.
A bázikus oxidok könnyen oldódnak vízben, alkálifém-oxidokat alkotnak lúgos oldatok.
Korlátozott vízoldható alkáliföldfém-oxidok, így formált oldatok alkalmasak lúgok.
Emellett oxidok alkáli- és alkáliföldfémek, és bizonyos savas oxidok fennmaradó fém-oxidok nem oldódnak vízben.
Való oldáshoz kell használni akár savas, akár lúgos, attól függően, hogy a sav-bázis jellegét oxid.
4.1.3. A sav-bázis tulajdonságait a fém-oxidok
Sav-bázis jellegét oxidok függ az oxidáció mértékét a fém nagyobb mértékben, mint a fém természetétől.
Minél alacsonyabb az oxidáció mértékét, annál erősebb a fő svoystva.Esli fém oxidációs állapotban van X menshe4, oxidja vagy egy bázikus vagy amfoter jellegű.
Minél magasabb az oxidáció mértékét, az erősebb savas tulajdonságokkal vannak kifejezve. Ha a fém az oxidációs állapotban X bolshe5 akkor annak hidroxid van egy savas jellegű.
Szintén savas és bázikus oxidok, amfoter oxidok léteznek kiállító mind savas, mind bázikus tulajdonságokkal.
Amfoter oxidok összes p-fém kromeTl2O. A D-fémek amfoter oksidyZnO, Cr2O3, Au2O3, PdO, és szinte minden fém-oxidok a +4 oxidációs állapotban van, kivéve jelentős ZrO2 és HfO2.
A redox tulajdonságait a fém-oxidok
A oxidjai, addíciós sav-bázis kölcsönhatás, t. E. közötti reakciók savak és bázikus oxidok és savas oxidok és savas reakciók és amfoter oxidok lúggal, is jellemzi a redox reakcióban.
Mint bármely fém-oxid lehet oxidált állapotban, mind kivétel nélkül oxidok mutathatnak oxidáló tulajdonságokat. Ha a fém képez több oxidok, a fém-oxidokat az alacsonyabb oxidációs állapotban lehet oxidált, t. E. mutat redukáló tulajdonságokkal.
Különösen erős redukáló tulajdonsága, hogy a fém-oxidok mutatnak alacsony és instabil oxidációs állapotok, például. TiO, VO Cro. Ha vízben oldva azok oxidált visszaállításával vizet. A reakcióelegyet vízzel, mint a fém reakciók vízzel.
Redox közötti kölcsönhatás a különféle fém-oxidok és redukáló szerekkel, ami a készítmény a fém, a leggyakoribb reakció pyrometallurgy.
MnO2 + 2C = Mn + 2CO
Az erős oxidáló tulajdonságai bizonyos oxidok használnak a gyakorlatban. Például,
oxidáló tulajdonságai PbO2 oxid használt ólom akkumulátorok, amelyben egy kémiai reakció között fém ólom PbO2 és fogadására elektromos áram.
Oxidáló tulajdonságok MnO2 is használható, hogy az elektromos áram a galvánelemek (akkumulátorok villamos).
Az erős oxidáló tulajdonságai bizonyos oxidok vezet, hogy a sajátos savakkal reagáltatjuk. Mivel oxidok MnO2 és PbO2 feloldva koncentrált sósavval kinyerjük.
Ha a fém több oxidációs állapotok, majd elegendő hőmérséklet növekedés lehetővé válik bomlása oxid oxigént szabadít.
Néhány oxidok, különösen oxidokat a nemes fémek bomlik el és melegítjük, hogy a fém.