כמעט כל האלמנטים של המערכת המחזורית של מנדלייב יכולים ליצור תחמוצות, או תחמוצות - תרכובות בינאריות המכילות אטומי חמצן במולקולות שלהן. המעמד של תרכובות אנאורגניות אלה, בתורו, מחולק למספר קבוצות: תחמוצות בסיסיות, חומציות, אמפוטריות ואדישות. מטרת המאמר שלנו היא לחקור את התכונות הפיזיקליות והכימיות של תחמוצות, כמו גם את היישום והמשמעות המעשית שלהן לבני אדם.
שיטות להשגה
התגובה הכימית העיקרית להשגת תחמוצות היא האינטראקציה הישירה של מתכת או לא מתכת עם חמצן.
H2 + O2=H2O (התגובה נפיצה)
4K + O2=2K2O
שיטות אחרות להיווצרות תחמוצות כוללות בעירה של חומרים מורכבים, כגון פחמימנים. בסופו של דבר הוא מייצר פחמן דו חמצני ומים. במהלך הפירוק התרמי של בסיסים בלתי מסיסים במים אומלחים: משתחררים גם קרבונטים, חנקות, תחמוצות. דוגמאות לתגובות כאלה מובאות להלן:
- Fe(OH)2=FeO+H2O iron(II) oxide
- 2KNO3=2KNO2 + O2↑
מאפיינים פיזיים
מצב הצבירה של תרכובות בינאריות של חמצן עם מתכות או לא-מתכות יכול להיות שונה. לדוגמה, תחמוצות פחמן, דו תחמוצת החנקן, תחמוצת גופרית (IV) הם גזים. נוזלים הם מים, אנהידריד גופרתי, ותחמוצות מתכת הם מוצקים. גם המסיסות של התרכובות שונה. הבה ניתן דוגמאות לתחמוצות בדרגות שונות של אינטראקציה עם מים. אז, פחמן דו חמצני מתמוסס במים בטמפרטורת החדר ביחס של 1:1, תחמוצת החנקן (II) מסיס מעט, וסיליקון דו חמצני אינו מסיס לחלוטין.
תחמוצות בסיסיות
אם מולקולה של חומר מכילה אטומים של מתכות טיפוסיות, היא מציגה תכונות בסיסיות. החומר יגיב עם חומצות ותחמוצות חומצה וכן מים. לדוגמה, תחמוצת סידן יכולה להגיב עם חומצה פרכלורית:
2HCl + CaO=CaCl2 + H2O.
תוצרי התגובה יהיו מלח ומים בינוניים. אם אותה תחמוצת סידן מקיימת אינטראקציה עם פחמן חד חמצני, אז נקבל חומר אחד - מלח.
CaO + CO2=CaCO3.
התכונות של תחמוצות שנוצרות על ידי מתכות מצאו שימוש בתעשיות שונות. לכן, תחמוצת סידן, הנקראת גם סיד חצוי או סיד שרוף, היא חשובהכחומר גלם לייצור סיד שפוי. סידן הידרוקסיד נמצא בשימוש נרחב בתעשייה בתור טיט לבניין. מי סיד משמשים כאינדיקטור לנוכחות מולקולות פחמן דו חמצני בתמיסה.
דוגמאות לתחמוצות המרכיבות עפרות ברזל הן FeO ו- Fe2O3 - עפרות ברזל חומות ומגנטיות. בכבשן הפיצוץ מצמצמים אותם עם קוקס ותחמוצות פחמן ומתקבלת סגסוגת של ברזל ופחמן - ברזל יצוק. בתהליך המשך העיבוד שלה בתעשייה המתכתית, מתכת פלדה בדרגות שונות, כולל פלדת סגסוגת.
תגובה עם מים של תחמוצות של מתכות אלקליות או אדמה אלקליין מובילה לייצור של אלקלי.
אפיון של תחמוצות חומצה
תחמוצות של חנקן, פחמן, גופרית, סיליקון וכו' יוצרות קבוצה של תחמוצות חומציות. התכונות הכימיות של תחמוצות הן תגובות עם אלקליות, תחמוצות בסיסיות ומים. תוצרי האינטראקציה בין אשלגן הידרוקסיד לפחמן דו חמצני יהיו אשלגן קרבונט ומים. אם בסיס נתרן וסיליקון דו חמצני מגיבים זה עם זה, נקבל נתרן סיליקט ומים.
כמה תחמוצות חומציות מגיבות עם מים. תוצר התגובה יהיה החומצה המתאימה (פחמנית):
CO2 + H2O=H2CO 3.
תחמוצות חומצה, דוגמאות שלהן נביא להלן, חשובות. אז, אנהידריד גופרית SO3 - נוזל חסר צבע, הוא חומר הזנה לייצור תעשייתיחומצה סולפטית - המוצר העיקרי של התעשייה הכימית. תרכובות חנקן, כגון NO2, משמשות לייצור חומצה חנקתית. בנוסף לחנקן דו חמצני, משתתפים בתגובה גם מים וחמצן. חומצה חנקתית, המתקבלת בתגובה של תחמוצות חנקן עם מים, משמשת לייצור דשנים מינרליים, חומרי נפץ, צבעים, תרופות, פלסטיק וכו'.
תרכובות אמפוטריות
תחמוצות, הכוללות, למשל, אטומי אבץ או אלומיניום, מציגות תכונות כימיות כפולות. הם יכולים להגיב גם עם חומצות וגם עם אלקליות. במקרה זה, תוצרי התגובה הם מלחים בינוניים. להלן תיאור של התכונות הפיזיקליות של כמה תחמוצות אמפוטריות, שדוגמאות שלהן נשקול. אז, Al2O3 הוא קורונדום, זהו חומר מוצק שנקודת ההיתוך שלו מגיעה ל-2050°. בטבע התחמוצת היא חלק מאלומינה, וגם יוצרת גבישים צבעוניים, שהם אבנים יקרות - אבני אודם ואבני ספיר.
Zinc oxide ZnO הם גבישים חסרי צבע, בטמפרטורה של 1800° הופכים למצב אדים. תופעה זו נקראת סובלימציה. החומר אינו מסיס במים, כאשר חלקיקי אבק בשאיפה גורמים להרעלה. תחמוצת אבץ מצאה שימוש כחומר שוחק, בייצור צבעים, עור מלאכותי, ברפואה, ברפואת שיניים - כחומר מילוי.
במאמר שלנו, למדנו את הסיווג של תחמוצות, התכונות הכימיות והפיזיקליות שלהן, וגם יישומים תעשייתיים.
