Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Сами соединения, образующиеся с выделением энергии, называются экзотермичными, а образующиеся с поглощением энергии — эндотермичными. Подобные озону эндотермичные вещества всегда имеют склонность к распаду (и тем большую, чем более они эндотермичны). Все они, следовательно, более или менее неустойчивы. Однако многие из них всё же можно сохранить, так как при обычных условиях разложение практически не идёт. В частности, это относится к озону, смешанному с избытком кислорода. Вместе с тем чистый озон чрезвычайно взрывчат, и поэтому работы с ним весьма опасны.

Распад молекулы озона инициируется, по-видимому, её столкновением с какой-либо другой частицей (Х). Действительный ход превращения озона в обычный кислород хорошо описывается следующими уравнениями:

О₃ + Х = Х + О₂ + О

и затем О + О₃ = 2 О₂.

Почленное сложение этих двух реакций (с сокращением одинаковых членов) приводит к: 2 О₃ = 3 О₂.

Взрывоопасность озона резко уменьшается при полном исключении возможности его соприкосновения даже со следами способных окисляться веществ. Эффективным путём повышения стабильности (устойчивости) озона является предварительное пропускание исходного молекулярного кислорода сквозь слой нагретого до 700 °С оксида меди. Газообразные смеси озона с кислородом не взрывообразны лишь при содержании в них более 80 объёмн. % кислорода.

Молекула О₃ легко отдаёт один атом кислорода. Поэтому озон является сильным окислителем. Под его действием почти все металлы (кроме Аи, Рt и Ir) превращаются в оксиды, сернистые соединения окисляются в сернокислые, аммиак — в азотистую и азотную кислоты и т.д. Резина очень быстро разрушается озоном, а многие другие органические вещества (например, спирт) при соприкосновении с ним воспламеняются. Эта исключительно высокая окислительная активность озона и является его наиболее характерным химическим свойством.

После некоторого поверхностного окисления довольно хорошо противостоят действию озона Сu, Ni и Sn. Не разрушается озоном также сплав железа (не содержащий углерода) с 25% хрома.

Практическое применение озона основано на его сильном окисляющем и стерилизующем действии. Под действием озона погибают не только бактерии, но и грибковые образования и вирусы. Озонированным воздухом пользуются для дезинфекции помещений (холодильных складов и др.), устранения неприятных запахов (в курительных комнатах и т.д.), стерилизацией питьевой воды, кондиционирования воздуха и проведением других окислительных процессов. Сжигание горючих веществ а атмосфере озона создаёт возможность резкого ускорения сгорания веществ в атмосфере озона создаёт возможность резкого ускорения сгорания и получения более высоких температур, чем при сжигании тех же веществ в кислороде. Поэтому озон представляет большой интерес для реактивной техники.

ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Оксиды.

Оксидами называются соединения элементов с кислородом, в которых кислород соединяется только с атомами других элементов, например K–O–K, Са=О, О=Si=О. Соединения элементов с кислородом, в которых осуществляется связь между двумя атомами кислорода, называются перекисями (например, K–O–O–K). Почти все элементы образуют соединения с кислородом. В одних случаях оксиды образуются при непосредственном взаимодействии простых веществ с кислородом, в других — их получают косвенным путём.

Многие оксиды способны присоединять воду, образуя основания или кислоты. Все оксиды подразделяют на солеобразующие и несолеобразующие.

Неслеобразующих оксидов немного. К ним, в частности, принадлежат гемиоксид азота N₂O, монооксид азота NO, монооксид углерода СО и некоторые другие. Их иногда называют индифферентными (безразличными), однако это название нельзя признать удачным, так как перечисленные оксиды вовсе не индифферентны и легко вступают в различные химические реакции.

Солеобразующие оксиды подразделяются на основные, кислотные и амфотерные.

Основные оксиды. Основными называются оксиды, образующие соли при взаимодействии с кислотами или кислотными оксидами. К основным оксидам принадлежат, например, Li₂O, Na₂O, K₂O, Ag₂O, MgO, CaO, SrO, BaO, HgO, MnO, FeO, NiO. Основными могут быть только оксиды металлов. Но не все оксиды металлов являются основными: многие из них принадлежат к амфотерным или кислотным. Ниже приведены примеры образования солей основными оксидами:

MgO + 2 HCl = MgCl₂ + H₂O

CaO + CO₂ = CaCO₃.

Кислотные оксиды. Кислотными называются оксиды, образующие соли при взаимодействии с основаниями или основными оксидами:

CO₂ + 2 KOH = K₂CO₃ + H₂O

SrO + SO₃ = SrSO₄.

Кислотные оксиды называют также ангидридами кислот. Многие из них соединяются с водой, образуя кислоты. Кислотными являются, например, оксиды типичных неметаллов: B₂O₃, N₂O₃, P₂O₃, P₂O₅, SO₂, CO₂, NO₂, SiO₂.

Кислотный характер имеют также оксиды некоторых металлов в степени окисления пять и выше:

V₂O₅ + Ca(OH)₂ = CaVO₃ + H₂O

CrO₃ + 2 NaOH = Na₂CrO₄ + H₂O

Mn₂O₇ + 2 KOH = 2 KMnO₄ + H₂O.

Амфотерные оксиды. Амфотерными называются оксиды металлов, образующие соли при взаимодействии как с кислотами (кислотными оксидами), так и с основаниями (основными оксидами).

К амфотерным оксидам относятся ZnO, SnO, PbO, Cr₂O₃, Al₂O₃, MnO₂, SnO₂, PbO₂, Fe₂O₃ и др. Амфотерный характер оксида алюминия, например, проявляется во взаимодействии его как с соляной кислотой, так и с гидроксидом калия:

2 Al₂O₃ + 6 HCl = 2 AlCl₃ + 3 H₂O

Al₂O₃ + 2 KOH = 2 KAlO₂ + H₂O.

И в одном и в другом случае оксид алюминия образует соль. В первой реакции оксид алюминия ведёт себя как основной оксид, и полученную соль можно рассматривать как продукт замещения водорода соляной кислоты алюминием. Во второй реакции оксид алюминия выступает как кислотный: он образует соль, в которой алюминий входит в состав кислотного остатка

Следовательно, амфотерным оксидам присущи свойства как основных, так и кислотных свойств. У различных амфотерных оксидов эта двойственность может быть выражена в различной степени. Например, оксид цинка ZnO одинаково легко растворяется и в кислотах, и в щелочах, т. е. у этого оксида основная и кислотная функции выражены примерно в равной мере. Fe₂O₃ обладает преимущественно основными свойствами и кислотные свойства проявляет, только взаимодействуя со щелочами при высоких температурах. У амфотерного диоксида олова SnO₂ преобладают кислотные свойства.

Номенклатура оксидов. Если элемент образует с кислородом только одно соединение, его называют оксидом независимо от состава. Например, Na₂O — оксид натрия, CaO — оксид кальция, Al₂O₃ — оксид алюминия и т. п.

Если же элемент образует несколько оксидов, то их названия даются с учётом состава оксида. Например:

N₂О — гемиоксид азота, NO — монооксид азота, N₂О₃ — сесквиоксид азота, NO₂ — диоксид азота, N₂O₅ — сесквиоксид азота, SО₃ — триоксид серы, Fe₃О₄ — оксид железа (II, III). Если элемент обладает переменной валентностью, то после слов оксид элемента в круглых скобках римскими цифрами указывают его валентность, например, оксид фосфора (V), оксид железа (III) и т.д.

Способы получения оксидов.

1. Взаимодействие простых веществ с кислородом. Многие простые вещества при нагревании на воздухе или в кислороде сгорают, образуя соответствующие оксиды:

2 Мо + 3 О₂ = 2 МоО₃

4 Р + 5 О₂ = 2 Р₂О₅.

2. Разложение оснований. Некоторые основания при нагревании теряют воду, превращаясь в оксиды металлов:

Ва(ОН)₂ = ВаО + Н₂О

2AI(OH)₃ = AI₂O₃ + 3 H₂O.

Реакции протекают с различной степенью лёгкости. Так, образование оксида ртути и оксида серебра из гидроксидов этих металлов происходит уже при комнатной температуре:

Hg(OH)₂ = HgO + H₂O

2 AgOH = Ag₂O + H₂O.

Напротив, гидроксид натрия можно перегнать при 1390 °С, без разложения.

3. Разложение кислот. Кислородсодержащие кислоты при нагревании теряют воду, превращаясь в кислотные оксиды:

Н₄SiO₄ = SiO₂ + 2 H₂O­

4 HNO₃ = 4 NO₂­ + 2 H₂O­ + O₂­.

Иногда можно достичь удаление воды из кислородсодержащих кислот действием на них водоотнимающих средств:

2 HCIO₄ + P₂O₅ = 2 HPO₃ + CI₂O₇

2 HNO₃ + P₂O₅ = 2 HPO₃ + N₂O₅

Некоторые кислоты самопроизвольно теряют воду даже при низких температурах:

H₂CO₃ = H₂O + CO₂­

H₂SO₃ = H₂O + SO₂­.

4. Разложение солей. Подавляющее большинство солей кислородсодержащих кислот при нагревании разлагается на оксид металла и кислотный оксид:

СаСО₃ = СаО + СО₂­

Fe₂(SO₄)₃ = Fe₂O₃ + 3 SO₃­

2 Pb(NO₃)₂ = 2 PbO + 4 NO₂­ + O₂­.

Если оксид металла термически неустойчив, то вместо оксида образуется свободный металл:

2 Ag₂CO₃ = 4 Ag + 2 CO₂­ + O₂­

Hg(NO₃)₂ = Hg + 2 NO₂­ + O₂­.

Cоли щелочных металлов отличаются высокой термической устойчивостью. Если они при нагревании всё же разлагаются, то оксиды при этом, как правило, не образуются:

2 KNO₃ = 2 KNO₂ + O₂­

2 KCIO₃ = 2 KCI + 3 O₂­.

5. Разложение оксидов. Если элемент имеет переменную валентность, то его оксид с меньшим содержанием кислорода можно получить нагреванием оксида, в котором элемент проявляет более высокую степень окисления:

2 SO₃ = 2 SO₂ + O₂

2 N₂O₅ = 2 NO₂ + O₂

4 CrO₃ = 2Cr₂O₃ + 3 O₂­.

И наоборот, высшие оксиды иногда удаётся получить окислением низших:

2 СО + О₂ = 2 СО₂

6 PbO + O₂ = 2 Pb₃O₄

P₂O₃ + O₂ = P₂O₅.

6. Вытеснение одних оксидов другими. Эта реакция может быть применена для получения более летучих оксидов вытеснением их менее летучими:

СаСО₃ + SiO₂ = CaSiO₃ + CO₂­

CoSO₄ + B₂O₃ = Co(BO₂)₂ + SO₃­.

Реакции протекают при высокой температуре и основаны на том, что сесквиоксид бора и диоксид кремния нелетучи и при нагревании вытесняют более летучие: диоксид углерода и триоксид серы.

7. Взаимодействие кислот, обладающих окислительными свойствами, с металлами и неметаллами. Азотная и концентрированная серная кислоты при действии восстановителей образуют оксиды, в которых азот и сера проявляют более низкую степень окисления, чем в исходных кислотах.

Cu + 4 HNO₃ = Cu(NO­₃)₂ + 2 NO₂­ + 2 H₂O

C + 2 H₂SO₄ = CO₂­ + 2 SO₂­ + 2 Н₂O.

Пероксиды. Некоторые соединения металлов с кислородом по химическим свойствам существенно отличаются от обычных оксидов. Так, соединения Na₂O₂, BaO₂, ZnO₂ состоят из металла и кислорода, но являются не оксидами, а солями пероксида водорода и поэтому называются пероксидами. У пероксидов связанные друг с другом атомы кислорода образуют не очень прочную пероксидную группу -О-О-. Поэтому при действии кислот на пероксиды металлов наряду с солями образуется кислород:

О—Na

2 ½ + 2 H₂SO₄ = 2 Na₂SO₄ + 2 H₂O + O₂­

О—Na

Характеристики

Список файлов реферата