fém Chemistry

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.

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.

Sztöchiometrikus típusú fém-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.

Crystal szerkezetek fém-oxidok

A koordinációs száma a fémeknek az oxidok

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. Fémek lehet nem csak a oktaéderes környezetben az oxigén atomok, de egy tetraéderes környezetben, 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.

rutil struktúra

Néhány fizikai tulajdonságait a fém-oxidok

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.

Jellemzői s- és p-oxidok fémek

A oldhatósága fém-oxidok 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.

A sav-bázis tulajdonságait a fém-oxidok

Sav-bázis jellegű oxidok függ az oxidáció mértékét a fém és a fém természetétől.

Minél alacsonyabb az oxidáció mértékét, annál erősebb a fő svoystva.Esli fém oxidációs állapotban van X £ 4, van egy alap-oxid, vagy amfoter jellegű.

Minél magasabb az oxidáció mértékét, az erősebb savas tulajdonságokkal vannak kifejezve. Ha a fém az oxidációs fokú H≥5 akkor annak hidroxid van egy savas jellegű.

Szintén savas és bázikus oxidok, amfoter oxidok léteznek kiállító mind savas, mind bázikus tulajdonságokkal.

S-Metals Legyen csak amfoter oxid.

A D-amfoter fémoxidok ZnO, CR2 O3. Fe2 O3. Au2 O3, és lényegében az összes fém-oxidok a +4 oxidációs állapotban van, kivéve jelentős ZrO2 és HfO2.

A legtöbb oxidok, beleértve, CR2 O3. Fe2 O3 és fém mutatnak amfoter dioxidok csak fuzionálva lúgok. A lúgok kölcsönhatásba ZnO, VO2. Au2 O3.

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.

A redox tulajdonságait a fém-oxidok

Mint bármely fém-oxid lehet oxidált állapotban, mind kivétel nélkül oxidok mutathatnak oxidáló tulajdonságokat.

A leggyakoribb reakciók pyrometallurgy van redox közötti kölcsönhatás a különböző fém-oxidokat és redukálószerek, ami a termelés a fém.

MnO2 + 2C = Mn + 2CO

Ha a fém több oxidációs állapotok, majd elegendő hőmérséklet növekedés lehetővé válik bomlása oxid oxigént szabadít.

Néhány oxidok, elsősorban oxidokat nemesfémek hevítésre tudja bontani alkotnak a fém.

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.

MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2 O
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.