Praticamente todos os elementos do sistema periódico de Mendeleev podem formar óxidos, ou óxidos - compostos binários contendo átomos de oxigênio em suas moléculas. A classe desses compostos inorgânicos, por sua vez, é dividida em vários grupos: óxidos básicos, ácidos, anfotéricos e indiferentes. O objetivo do nosso artigo é estudar as propriedades físicas e químicas dos óxidos, bem como sua aplicação prática e significado para os seres humanos.
Métodos de obtenção
A principal reação química para obtenção de óxidos é a interação direta de um metal ou não metal com o oxigênio.
H2 + O2=H2O (a reação é explosiva)
4K + O2=2K2O
Outros métodos de formação de óxidos incluem a combustão de substâncias complexas, como hidrocarbonetos. Acaba produzindo dióxido de carbono e água. Durante a decomposição térmica de bases insolúveis em água ousais: carbonatos, nitratos, óxidos também são liberados. Exemplos de tais reações são dados abaixo:
- Fe(OH)2=FeO+H2O óxido de ferro(II)
- 2KNO3=2KNO2 + O2↑
Características físicas
O estado de agregação de compostos binários de oxigênio com metais ou não metais pode ser diferente. Por exemplo, óxidos de carbono, dióxido de nitrogênio, óxido de enxofre (IV) são gases. Líquidos são água, anidrido sulfúrico e óxidos metálicos são sólidos. A solubilidade dos compostos também é diferente. Vamos dar exemplos de óxidos com vários graus de interação com a água. Assim, o dióxido de carbono se dissolve na água à temperatura ambiente na proporção de 1:1, o óxido nítrico (II) é ligeiramente solúvel e o dióxido de silício é completamente insolúvel.
Óxidos básicos
Se uma molécula de uma substância contém átomos de metais típicos, ela exibe propriedades básicas. A substância reagirá com ácidos e óxidos ácidos, bem como com água. Por exemplo, o óxido de cálcio pode reagir com ácido perclórico:
2HCl + CaO=CaCl2 + H2O.
Os produtos da reação serão sal médio e água. Se o mesmo óxido de cálcio interage com o monóxido de carbono, obtemos uma substância - sal.
CaO + CO2=CaCO3.
As propriedades dos óxidos formados por metais têm encontrado aplicação em diversas indústrias. Assim, o óxido de cálcio, também chamado de cal viva ou cal queimada, é importantecomo matéria-prima para a produção de cal apagada. O hidróxido de cálcio é amplamente utilizado na indústria como argamassa de construção. A água de cal é usada como indicador da presença de moléculas de dióxido de carbono em solução.
Exemplos de óxidos que compõem o minério de ferro são FeO e Fe2O3 - minério de ferro marrom e magnético. No alto-forno, eles são reduzidos com coque e óxidos de carbono e obtém-se uma liga de ferro e carbono - ferro fundido. No processo de seu processamento adicional na indústria metalúrgica, vários tipos de aço são fundidos, incluindo ligas de aço.
Reação com água de óxidos de metais alcalinos ou alcalino-terrosos leva à produção de álcalis.
Caracterização de óxidos ácidos
Óxidos de nitrogênio, carbono, enxofre, silício, etc. formam um grupo de óxidos ácidos. As propriedades químicas dos óxidos são reações com álcalis, óxidos básicos e água. Os produtos da interação entre hidróxido de potássio e dióxido de carbono serão carbonato de potássio e água. Se a base de sódio e o dióxido de silício reagem entre si, obtemos silicato de sódio e água.
Alguns óxidos ácidos reagem com a água. O produto da reação será o ácido correspondente (carbônico):
CO2 + H2O=H2CO 3.
Óxidos ácidos, exemplos dos quais daremos a seguir, são importantes. Assim, anidrido sulfúrico SO3 - um líquido incolor, é a matéria-prima para a produção industrialácido sulfato - o principal produto da indústria química. Compostos de nitrogênio, como NO2, são usados para produzir ácido nitrato. Além do dióxido de nitrogênio, água e oxigênio também participam da reação. O ácido nítrico, obtido pela reação dos óxidos de nitrogênio com a água, é utilizado na produção de fertilizantes minerais, explosivos, corantes, medicamentos, plásticos, etc.
Compostos anfotéricos
Óxidos, que incluem, por exemplo, átomos de zinco ou alumínio, exibem propriedades químicas duplas. Eles podem reagir com ácidos e álcalis. Neste caso, os produtos da reação são sais médios. Aqui está uma descrição das propriedades físicas de alguns óxidos anfotéricos, exemplos dos quais consideraremos. Assim, Al2O3 é corindo, é uma substância sólida cujo ponto de fusão atinge 2050°. Na natureza, o óxido faz parte da alumina, e também forma cristais coloridos, que são pedras preciosas - rubis e safiras.
Zinco oxide ZnO são cristais incolores, a uma temperatura de 1800° transformando-se em estado de vapor. Esse fenômeno é chamado de sublimação. A substância é insolúvel em água, quando as partículas de poeira inaladas causam intoxicação. O óxido de zinco encontrou aplicação como material abrasivo, na produção de tintas, couro artificial, na medicina, na odontologia - como material de preenchimento.
Em nosso artigo, estudamos a classificação dos óxidos, suas propriedades químicas e físicas, etambém aplicações industriais.
