uabooks.top » Kémia » 20. A nemfémes elemek oxidjai
Інформація про новину
  • Переглядів: 95
  • Дата: 29-05-2020, 01:05
29-05-2020, 01:05

20. A nemfémes elemek oxidjai

Категорія: Kémia




E téma tananyaga segít nektek:

felidézni az oxidok összetételét és megnevezéseit; bővíteni ismereteiteket a nemfémes elemek oxidjainak szerkezetéről és tulajdonságairól; megismerni a vegyületek alkalmazási területeit; tisztázni egyes oxidok környezeti hatásait.

Az oxidok összetétele és megnevezése. Az

oxidokkal a kémiai tanulmányaitok során a 8. osztályban ismerkedtetek meg. Az oxidok az oxigén bináris vegyületei, melyekben az oxigén oxidációs száma -2.

Az oxidok általános képlete: EnOm. Csaknem minden nemfémes elem alkot oxidot. Ez alól kivételt képez a fluor és a nemesgázok: a hélium, a neon, az argon. A nemfémek többsége több oxidot is alkot, a bór és a hidrogén egyet-egyet.

A CO2, SiO2, P2O5, SO3, Cl2O7 képletű oxido-kat a legmagasabb oxidoknak nevezik. Ezekben az oxidokban az elem oxidációs száma megegyezik az oxidot alkotó elem csoportszámával. Minden főcsoport legmagasabb oxidjainak általános képlete külön sorban van feltüntetve a periódusos rendszer rövid formájában (I. előzék).

Az oxidok megnevezése a kémiai nevezéktan szerint történik: megnevezzük az elemet és hozzátesszük - oxid. Ha az elem több oxidot alkot, akkor az elem elnevezése után zárójelben római számmal jelöljük az oxidációs fokot “+” előjel nélkül: kén(IV)-oxid, szén(II)-oxid, nitrogén(III)-oxid, klór(I)-oxid.

Nevezzétek meg a szén, a foszfor és a kén legmagasabb oxidját.

Némely oxidnak ismeretes a köznapi neve is. Ilyenek mint CO - szén-monoxid, CO2 - széndioxid, SO2 - kénes gáz, SO3 - kén-trioxid.

Szerkezetük. Majdnem minden nemfémes elem oxidja molekuláris szerkezetű (48. ábra). Az elemek közötti kötés kovalens poláris, maguk a molekulák lehetnek polárisak és apolárisak.

Bizonyítsátok be, hogy az SO2 molekula poláris, a CO2 apoláris. Használjátok a 48. ábrán látható gömb-pálcika modelleket.

A szilícium(IV)-oxid atomszerkezettel rendelkezik (8. §, 12. ábra).

Fizikai tulajdonságok. A nemfémes elemek oxidjai különböző halmazállapotban fordulnak elő. Vannak közöttük gázok: SO2, NO2, NO, CO2, CO (az első két oxid jellegzetes szagú), az N2Ocseppfolyós, a P2O5, a SiO2 - szilárd halmazállapotú.

Többségük - SO2, SO3, NO2, CO2, P2O5 - vízben oldódik (49. ábra) és savat alkotva reagál vele.

49. ábra

Az NO2 oldódása a vízben

Kémiai tulajdonságok. A nemfémes elemek oxidjainak többsége savképző oxid (savanhidrid). A nem só-képző oxidokhoz tartozik: H2O, CO, N2O és NO. Ezek nem reagálnak sem lúgokkal, sem bázisokkal, vagyis nem alkotnak sókat.

Vízzel való kölcsönhatás. A 8. osztályos tananyagban található, hogy a savképző oxidok reakcióba lépve a vízzel, savat képeznek:

A nitrogén(IV)-oxidnak azonban nincs saját sava. Vízzel való reakciójának terméke két sav: salétromsav és salétromos sav:

Mi a különlegessége ennek az oxidációsredukciós folyamatnak?

A nemfémes elemek legmagasabb oxidjainak savas jellege a periódusos rendszerben balról jobbra erősödik. így például, a SiO2 nem reagál vízzel, a P2O5 viszont elég aktívan lép a vízzel reakcióba.

Még egy törvényszerűséget figyeltek meg: minél nagyobb az oxidban a nemfémes elem vegyértéke, annál kifejezőbb a savas jellege. így például, közönséges körülmények között az SOvízzel való reakciója reverzibilis, az SO3 vízzel való reakciója teljesen végbemegy.

Kölcsönhatás bázisos jellegű anyagokkal. Tanulmányaitok alapján már ismeretes számotokra, hogy a savképző oxidok egyesülési reakcióba lépnek bázisképző, illetve amfoter oxidok-kal; reagálnak bázisokkal, miközben só és víz keletkezik. Az ilyen kölcsönhatások példái:

A nitrogén(IV)-oxid lúggal való reakciójának eredményeként két só (és víz) keletkezik:

Érdekes

tudnivaló

Az N2O4 oxid az NO2 oxid lehűtése során alakul ki, és azonos módon reagál a lúgokkal.

Előállítás. A nemfémes elemek oxidjainak többsége előállítható a nemfémes elem és az oxigén kölcsönhatásával. Ezt a folyamatot többnyire hőkiválás és nemegyszer láng megjelenése is kíséri. Nem égnek az oxigénben a nemesgázok (mivel nincs oxidjuk) és a halogének. Ezek oxidjait más módon állítják elő (például termikus bomlással).

Ha az elemnek több oxidja is létezik, nehéz előrelátni, melyik oxid keletkezik a nemfém égése során. A szén levegőn való égésénél szén-dioxid - COkeletkezik (de olykor egy kevés szén-monoxid - CO is kialakul), a kén égését a kénes gáz - SO2 keletkezését a kén-trioxid - SO3 képződése is kíséri. A nitrogén és az oxigén kölcsönhatása magas hőmérsékleten megy végbe, eközben nitrogén(II)-oxid - NO keletkezik, holott a nitrogénnek több oxidja is ismeretes.

Alkalmazása. Egyes nemfémes oxid nagy gyakorlatijelentőséggel bír.

Érdekes

tudnivaló

Az NO, NO2, SOés SO3

oxidok a salétromsav- és a kénsavgyártás köztes termékei.

A szén-dioxidot tűzoltó készülékekben alkalmazzák. Ez a gáz nem táplálja az égést, és mivel nehezebb a levegőnél, elzárja az oxigéntől az égő anyagot. A modem tűzoltó készülékek (50. ábra) cseppfolyós szén(IV)-oxidot tartalmaznak, a régi fajtájú-akban a szén-dioxid a szóda és a kénsav kölcsönhatásával keletkezik. Üvegházakban a szén-dioxid koncentrációjának növelésével fokozható a fotoszintézis, ezáltal a növények növekedése is. Nagy meny-nyiségben használják ásványvizek, üdítőitalok telítésére.

50. ábra

Tűzoltó készülék és használata

A homokot, amely nagyobbrészt szilícium(IV)-oxidból áll, építkezésnél, üveggyártásnál, betonkészítésnél használják.

A szén(II)-oxid a tüzelőanyagként alkalmazott gázkeverék egyik összetevője, de a szerves kémiai szintézis egyik alapanyaga is: ebből állítják elő a metanolt - CH3OH. A foszfor(V)-oxidból ortofoszfor-savat állítanak elő.

A nemfémes elemek oxidjai környezetünkben. Környezetünk legnagyobb és legkülönlegesebb jelentőségű oxidja a víz. Ez a vegyület geológiai folyamatokban vesz részt, megváltoztatja a föld felszínét, hat az időjárásra és a klímaváltozásra. Az élő szervezetekben a biokémiai folyamatok vizes oldatokban mennek végbe.

A légkör szén-dioxid tartalmának az élet szempontjából egyedülálló jelentősége van. A vízzel együtt részt vesz a fotoszintézisben, és a növényekkel való táplálkozáson keresztül ez a forrása az állati és az emberi szervezet valamennyi szerves vegyületének is.

Üvegházhatás. A széndioxid hatással van a Föld hőháztartására. A Napból sugárzás formájában érkező energia egy része áthatol a légkörön és elnyelődik a talajban. A talaj az elnyelt hő egy részét visz-szasugározza a légkörbe. Ez a hősugárzás nagyobb hullámhosszúságú (infravörös), mint a beérkező sugárzás volt, ezért a szén-dioxid (<p(C02)»0,04%) már képes elnyelni, és ezzel az energiát a légkörön belül megtartani1 (51. ábra). Ezt a jelenséget nevezik üvegházhatásnak, amely fenntartja és az élőlények számára biztosítja a légkör megfelelő és viszonylag állandó hőmérsékletét. Ma azonban az ipar, az energetikai ágazatok, a közlekedés egyre növekvő széndioxid kibocsátását az egyre csökkenő erdős területek növényzete nem képes átalakítani. Emiatt a légkör szén-dioxid aránya növekszik, a felmelegedés erősebb lesz, ami akár éghajlatváltozást is előidéz-

51. ábra

Az üvegházhatás

kialakulásának

sémája

1 Ilyen tulajdonsággal a metán is és más, a légkört szennyező gázok is rendelkeznek.

hét. Ez a sarki jégtakarók megolvadásához vezethet, ami a Világóceán szintjének emelkedését vonja maga után és elárasztással fenyegeti a mélyfóldek területeit. Ennek elkerülése érdekében korlátozni kell a szén-dioxid kibocsátását a légkörbe, fokozatosan helyettesítve a nem megújuló energiaforrásokat alternatív energiaforrásokkal, csökkentve a tüzelő-és az üzemanyag-fogyasztást, és növelni az erdős területek nagyságát.

52. ábra

A globális felmelegedés következményeinek plakátja

Környezetszennyező hatása van a légkörbe kerülő NO2. és SO2. oxidoknak is. A nitrogén(IV)-oxid és a kén-dioxid a széntartalmú energiahordozók elégetésekor, az iparvállalatok és a kohászat gázkibocsátásánál, a gépkocsik motorjának kipufogó gázaiból jut a légkörbe. Ezek az oxidok felelősek a nagyvárosokban és az ipari központokban létrejövő szmog kialakulásáért. A légkörbe kerülő kén(IV)-és nitrogén(IV)-oxidok az esővízzel savakat képeznek. így keletkeznek a savas esők (21. §).

Élettani hatásuk. A nemfémes elemek oxidjának többsége mérgező. A szén-monoxid rendkívül veszélyes mérgező anyag. Színtelen, szagtalan, jelenlétét semmi nem jelzi. Sok balesetet, sőt halált is okozott már. Szén-monoxid keletkezhet a tüzelőanyag tökéletlen elégésekor a kályhákban vagy a kazánokban, elégtelen szellőzés esetén garázsokban, ha az autó motelját hosszabb ideig járatják.

Egy óra alatt az autó motelja 3-6 m3 szén(ll)-oxi-dot képes termelni. A modem gépkocsikban katalizátorokat alkalmaznak. Ezen keresztül áramolva a kipufogó gázokban található szén-monoxid és a maradék üzemanyag-gőzök a levegő oxigénjével tökéletesen elégnek. A reakció eredményeként szén-dioxid és víz keletkezik.

A szén-dioxidot nem tartják mérgező anyagnak. Ha a belélegzett levegőben a szén-dioxid meny-nyisége meghaladja a 0,25 térfogatszázalékot, az ember nem kap levegőt, fulladást érez. Ha a levegő a normál koncentráció többszörösét (néhány %-ot) tartalmazza szén-dioxidból, már eszméletvesztést, halált okozhat.

ÖSSZEFOGLALÁS

Csaknem minden nemfémes elem alkot oxidot.

A nemfémes elemek oxidjainak többsége a savképző oxidokhoz tartozik. Reagálnak vízzel savat alkotva, bázisképző és amfoter oxidokkal, valamint bázisokkal és amfoter hidroxidokkal.

A nem só-képző oxidokhoz tartozik: H2O, CO, N2O és NO.

A víz és a szén-dioxid geológiai és biokémiai folyamatokban vesz részt. A kén és a nitrogén oxidjai felelnek a savas esők kialakulásáért.

Néhány nemfém oxidjának nagy gyakorlati jelentősége van.

146. írjatok példákat különböző összetételű nemfémes elemek oxidja-ira.

147. Milyen értéke lehet az oxidok általános képletében az indexeknek?

148. Miért nem tartozik a hidrogén-peroxid (H2O2) az oxidok közé?

149. Fejezzétek be a reakciósémákat és alakítsátok át kémiai egyenletté:

150. Internet vagy más információforrás segítségével készítsetek ismertetőt a nitrogén-oxidok élettani hatásáról.

151. Melyik gáz nehezebb: a szén-monoxid vagy a szén-dioxid? Hányszor nehezebb?

152. Számítsátok ki az átlagos moltömegét és a hidrogénhez viszonyított sűrűségét annak a gázkeveréknek, mely a szén oxidjaiból áll, ha ismeretes, hogy a keverékben a szén-monoxid térfogata háromszor nagyobb a szén-dioxid térfogatánál.

153. 3,8 g metán és szén-monoxid gázkeverék elégetéséhez 10,4 g oxigénre volt szükség. Határozzátok meg a gázok tömegét a keverékben.

154. A VI. csoport eleme két oxidot alkot. Az egyikben az oxigén tömegrész-aránya 50%, és a relatív molekulatömege 1,25-ször kisebb, mint a másik oxidnak. Vezessétek le az oxidok képleteit.

 

 

Ez a tankönyv anyaga Kémia a 11. osztály számára Pavlo Popéi

 





^