Все про оксиды: Основные оксиды – список с химическими свойствами

Содержание

Оксиды: классификация, свойства, получение. Химия, 8–9 класс: уроки, тесты, задания.














1.

Агрегатное состояние оксидов


Сложность:
лёгкое

1


2.

Распознавание химических формул оксидов


Сложность:
лёгкое

1


3.

Классификация оксидов


Сложность:
лёгкое

1


4.

Составление формулы оксида по его названию


Сложность:
лёгкое

1


5.

Составление формулы оксида и расчёт его молярной массы


Сложность:
лёгкое

2


6.

Распознавание и классификация оксидов


Сложность:
среднее

2


7.

Составление названия оксида


Сложность:
среднее

2


8.

Составление названия оксида и расчёт его молярной массы


Сложность:
среднее

2


9.

Химические свойства и получение оксидов


Сложность:
среднее

2


10.

Распознавание оксидов по описанию их свойств


Сложность:
сложное

3


11.

Химические свойства и получение оксидов


Сложность:
сложное

3


12.

Расчёт формулы оксида


Сложность:
сложное

3

Физические свойства оксидов — урок. Химия, 8–9 класс.

Агрегатное состояние

Оксиды металлов, например, оксид меди(\(II\)) CuO, оксид железа(\(III\)) Fe2O3, оксид кальция CaO, являются твёрдыми кристаллическими веществами.

 

Некоторые оксиды неметаллов при обычных условиях также находятся в твёрдом агрегатном состоянии. Например, твёрдыми веществами являются оксид кремния SiO2, оксид фосфора(\(V\)) P2O5 и оксид серы(\(VI\)) SO3.

 

Жидким веществом является оксид водорода, то есть вода h3O.

 

Среди оксидов неметаллов при нормальных условиях некоторые являются газообразными веществами. Например, SO2, N2O, NO, NO2, CO и CO2.

 

Цвет оксидов может быть самым разнообразным.

Отметим, что бесцветным, например, является оксид кремния в виде кварца или горного хрусталя. Из жидких оксидов цвета не имеет вода. Большинство газообразных оксидов также не имеет окраски, но оксид азота(\(IV\)) NO2 — газообразное вещество бурого цвета.

 

Оксид железа(\(III\)) Fe2O3 — вещество красно-коричневого цвета:

 

Рис. \(1\). Оксид железа(\(III\))

 

Оксид меди(\(II\)) CuO чёрного цвета:

 

Рис. \(2\). Оксид меди(\(II\))

  

Оксид магния MgO белого цвета:

 

Рис. \(3\). Оксид магния

 

Оксид хрома(\(III\)) Cr2O3 тёмно-зелёного цвета:

 

Рис. \(4\). Оксид хрома(\(III\))

Риски, связанные с воздействием оксидов на организм

Самый ядовитый из оксидов — оксид углерода(\(II\)), или угарный газ CO. Его молекулы связываются гемоглобином крови намного прочнее, чем молекулы кислорода. Поэтому при наличии даже незначительной примеси этого вещества в воздухе человек может погибнуть от удушья.

 

Ядовитыми также являются диоксид серы SO2 и диоксид азота NO2.

Источники:

Рис. 1. Оксид железа(III) https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ee/Iron%28III%29-oxide-sample.jpg/1280px-Iron%28III%29-oxide-sample.jpg

Рис. 2. Оксид меди(II) https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fa/CopperIIoxide.jpg

Рис. 3. Оксид магния https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/13/Magnesium_oxide.jpg

Рис. 4. Оксид хрома(III) https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/03/Chromium%28III%29-oxide_pigment.jpg

Общие способы получения оксидов — урок. Химия, 8–9 класс.

1. Оксиды образуются при взаимодействии простых веществ с кислородом.

 

Например, при сгорании водорода в кислороде образуется оксид водорода (вода):

2h3+O2→2h3O.

 

При нагревании меди на воздухе она покрывается налётом чёрного цвета, состоящим из оксида меди(\(II\)):

2Cu+O2→2CuO.

 

2. Оксиды можно получить путём обжига или при сжигании некоторых бинарных соединений.

 

Например, оксид цинка и оксид серы(\(IV\)) получают обжигом сульфида цинка:

2ZnS+3O2→2ZnO+2SO2.

 

3. Оксиды образуются при термическом разложении некоторых солей, оснований и кислот.

 

Например, при обжиге известняка, состоящего из карбоната кальция, образуются оксид кальция и углекислый газ: CaCO3→CaO+CO2.

 

Оксид меди(\(II\)) образуется при нагревании гидроксида меди(\(II\)): Cu(OH)2→CuO+h3O.

 

Угольная кислота разлагается даже без нагревания, выделяя оксид углерода(\(IV\)), т. е. углекислый газ: h3CO3→h3O+CO2.

 

Применение оксидов

Оксиды используются в самых разных отраслях народного хозяйства: в промышленности, в строительстве, при получении других веществ, в медицине, в быту и т. д. 

 

Оксиды используют в промышленности

  

В промышленности оксиды используются в качестве сырья.

 

Например, некоторые оксиды используются в качестве пигментов в производстве красок и эмалей. Именно на эти нужды в большом количестве расходуются оксид цинка ZnO, оксид титана(\(IV\)) TiO2 и оксид железа(\(III\)) Fe2O3.

 

При варке цветных стёкол в качестве пигментов используют оксид кобальта(\(III\)) Co2O3, оксид хрома(\(III\)) Cr2O3 и оксид марганца(\(IV\)) MnO2.

 

Из оксида серы(\(VI\)) SO3  производят серную кислоту h3SO4, а оксид кальция, или негашёная известь CaO, служит сырьём для получения гидроксида кальция, или гашёной извести Ca(OH)2.

Из оксида кремния SiO2 получают кремний, без которого в наши дни не может обойтись производство солнечных батарей и компьютеров.

 

Оксиды находят применение в пищевой промышленности и в сельском хозяйстве 

 

В качестве консерванта, а также для дезинфекции теплиц и складских помещений, используют оксид серы(\(IV\)), или сернистый газ SO2. Этот же оксид используют для отбеливания сахара.

Углекислый газ CO2 используют для газирования напитков, а также в производстве сахара.

 

Оксиды используют для обеспечения безопасности

  

В качестве надёжного средства для борьбы с огнём используют оксид водорода, т. е. воду h3O, а также оксид кремния SiO2 в виде песка.

Углекислый газ CO2 не поддерживает горения, поэтому им заполняют огнетушители.

Химические свойства оксидов — урок. Химия, 8–9 класс.

1. Основные оксиды, образованные щелочными и щелочноземельными металлами, взаимодействуют с водой, образуя растворимое в воде основание — щёлочи.

Основный оксид + вода → основание.

Например, при взаимодействии оксида кальция с водой образуется гидроксид кальция:

CaO+h3O→Ca(OH)2.

 

2. Основные оксиды взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду.

Основный оксид + кислота → соль + вода.

Например, при взаимодействии оксида меди с серной кислотой образуются сульфат меди и вода:

CuO+h3SO4→CuSO4+h3O.

 

 

3. Основные оксиды могут взаимодействовать с оксидами, принадлежащими к другим классам, образуя соли.

Основный оксид + кислотный оксид → соль.

Например, при взаимодействии оксида магния с углекислым газом образуется карбонат магния:

MgO+CO2→MgCO3.

Химические свойства кислотных оксидов

1. Кислотные оксиды могут взаимодействовать с водой, образуя кислоты.

Кислотный оксид + вода → кислота.

Например, при взаимодействии оксида серы(\(VI\)) с водой образуется серная кислота:

SO3+h3O→h3SO4.

 

Обрати внимание!

Оксид кремния SiO2 с водой не реагирует.

 

2. Кислотные оксиды взаимодействуют со щелочами, образуя соль и воду.

Кислотный оксид + основание → соль + вода.

Например, при взаимодействии оксида серы(\(IV\)) с гидроксидом натрия образуются сульфит натрия и вода:

SO2+2NaOH→Na2SO3+h3O.

3. Кислотные оксиды могут реагировать с основными оксидами, образуя соли.

Кислотный оксид + основный оксид → соль.

Например, при взаимодействии оксида углерода(\(IV\)) с оксидом кальция образуется карбонат кальция:

CO2+CaO→CaCO3.

 

Химические свойства амфотерных оксидов

1. Амфотерные оксиды при взаимодействии с кислотой или кислотным оксидом проявляют свойства, характерные для основных оксидов. Так же, как основные оксиды, они взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду.

 

Например, при взаимодействии оксида цинка с соляной кислотой образуется хлорид цинка и вода:

ZnO+2HCl→ZnCl2+h3O.

 

2. Амфотерные оксиды при взаимодействии со щёлочью или с оксидом щелочного или щелочноземельного металла проявляют кислотные свойства. При сплавлении их со щелочами протекает химическая реакция, в результате которой образуются соль и вода.

 

Например, при сплавлении оксида цинка с гидроксидом калия образуется цинкат калия и вода: 

ZnO+2KOH→K2ZnO2+h3O.

 

Если же с гидроксидом калия сплавить оксид алюминия, кроме воды образуется алюминат калия: Al2O3+2KOH→2KAlO2+h3O.

Химические свойства оксидов — урок. Химия, 8–9 класс.

1. Основные оксиды, образованные щелочными и щелочноземельными металлами, взаимодействуют с водой, образуя растворимое в воде основание — щёлочи.

Основный оксид + вода → основание.

Например, при взаимодействии оксида кальция с водой образуется гидроксид кальция:

CaO+h3O→Ca(OH)2.

 

2. Основные оксиды взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду.

Основный оксид + кислота → соль + вода.

Например, при взаимодействии оксида меди с серной кислотой образуются сульфат меди и вода:

CuO+h3SO4→CuSO4+h3O.

 

 

3. Основные оксиды могут взаимодействовать с оксидами, принадлежащими к другим классам, образуя соли.

Основный оксид + кислотный оксид → соль.

Например, при взаимодействии оксида магния с углекислым газом образуется карбонат магния:

MgO+CO2→MgCO3.

Химические свойства кислотных оксидов

1. Кислотные оксиды могут взаимодействовать с водой, образуя кислоты.

Кислотный оксид + вода → кислота.

Например, при взаимодействии оксида серы(\(VI\)) с водой образуется серная кислота:

SO3+h3O→h3SO4.

 

Обрати внимание!

Оксид кремния SiO2 с водой не реагирует.

 

2. Кислотные оксиды взаимодействуют со щелочами, образуя соль и воду.

Кислотный оксид + основание → соль + вода.

Например, при взаимодействии оксида серы(\(IV\)) с гидроксидом натрия образуются сульфит натрия и вода:

SO2+2NaOH→Na2SO3+h3O.

3. Кислотные оксиды могут реагировать с основными оксидами, образуя соли.

Кислотный оксид + основный оксид → соль.

Например, при взаимодействии оксида углерода(\(IV\)) с оксидом кальция образуется карбонат кальция:

CO2+CaO→CaCO3.

 

Химические свойства амфотерных оксидов

1. Амфотерные оксиды при взаимодействии с кислотой или кислотным оксидом проявляют свойства, характерные для основных оксидов. Так же, как основные оксиды, они взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду.

 

Например, при взаимодействии оксида цинка с соляной кислотой образуется хлорид цинка и вода:

ZnO+2HCl→ZnCl2+h3O.

 

2. Амфотерные оксиды при взаимодействии со щёлочью или с оксидом щелочного или щелочноземельного металла проявляют кислотные свойства. При сплавлении их со щелочами протекает химическая реакция, в результате которой образуются соль и вода.

 

Например, при сплавлении оксида цинка с гидроксидом калия образуется цинкат калия и вода: 

ZnO+2KOH→K2ZnO2+h3O.

 

Если же с гидроксидом калия сплавить оксид алюминия, кроме воды образуется алюминат калия: Al2O3+2KOH→2KAlO2+h3O.

Свойства оксидов, основные оксиды, кислотные оксиды. Получение оксидов. Оксиды азота


Свойства оксидов


Оксиды — это сложные химические вещества, представляющие собой химические соединения простых элементов с кислородом. Они бывают солеобразующими и не образующие соли.
При этом солеобразующие бывают 3-х типов: основными (от слова «основание»), кислотными и амфотерными.

Примером окислов, не образующих соли, могут быть: NO (окись азота) — представляет собой бесцветный газ, без запаха. Он образуется во время грозы в атмосфере. CO (окись углерода) — газ без запаха, образуется при сгорании угля. Его обычно называют угарным газом. Существуют и другие окислы, не образующие соли.
Теперь разберём подробнее каждый вид солеобразующих окислов.


Основные оксиды


Основные оксиды — это сложные химические вещества, относящиеся к окислам, которые образуют соли при химической реакции с кислотами или кислотными оксидами и не реагируют с основаниями или основными оксидами. Например, к основным относятся следующие:

K2O (окись калия), CaO (окись кальция), FeO (окись железа 2-валентного).


Рассмотрим химические свойства оксидов на примерах


1. Взаимодействие с водой:

— взаимодействие с водой с образованием основания (или щёлочи)

CaO+H2O→ Ca(OH)2 (известная реакция гашения извести, при этом выделяется большое количества тепла!)

2. Взаимодействие с кислотами:
— взаимодействие с кислотой с образованием соли и воды (раствор соли в воде)

CaO+H2SO4→ CaSO4+ H2O (Кристаллы этого вещества CaSO4 известны всем под названием «гипс»).

3. Взаимодействие с кислотными оксидами: образование соли

CaO+CO2→ CaCO3 (Это вещество известно всем — обычный мел!)


Кислотные оксиды


Кислотные оксиды — это сложные химические вещества, относящиеся к окислам, которые образуют соли при химическом взаимодействии с основаниями или основными оксидами и не взаимодействуют с кислотными оксидами.


Примерами кислотных окислов могут быть:


CO2 (всем известный углекислый газ), P2O5 — оксид фосфора (образуется при сгорании на воздухе белого фосфора), SO3 — триокись серы — это вещество используют для получения серной кислоты.


— химическая реакция с водой


CO2+H2O→ H2CO3 — это вещество — угольная кислота — одна из слабых кислот, её добавляют в газированную воду для «пузырьков» газа. С повышением температуры растворимость газа в воде уменьшается, а его излишек выходит в виде пузырьков.


— реакция с щелочами (основаниями):


CO2+2NaOH→ Na2CO3+H2O- образовавшееся вещество (соль) широко используется в хозяйстве. Её название — кальцинированная сода или стиральная сода, — отличное моющее средство для подгоревших кастрюль, жира, пригара. Голыми руками работать не рекомендую!


— реакция с основными оксидами:


CO2+MgO→ MgCO3 — получившая соль — карбонат магния — ещё называется «горькая соль».


Амфотерные оксиды


Амфотерные оксиды — это сложные химические вещества, также относящиеся к окислам, которые образуют соли при химическом взаимодействии и с кислотами (или кислотными оксидами) и основаниями (или основными оксидами). Наиболее частое применение слово «амфотерный» в нашем случае относится к оксидам металлов.


Примером амфотерных оксидов могут быть:


ZnO — окись цинка (белый порошок, часто применяемый в медицине для изготовления масок и кремов), Al2O3 — окись алюминия (называют еще «глинозёмом»).


Химические свойства амфотерных оксидов уникальны тем, что они могут вступать в химические реакции, соответствующие как основаниями так и с кислотами. Например:


— реакция с кислотным оксидом:


ZnO+H2CO3→ ZnCO3 + H2O — Образовавшееся вещество — раствор соли «карбоната цинка» в воде.


— реакция с основаниями:

ZnO+2NaOH→ Na2ZnO2+H2O — полученное вещество — двойная соль натрия и цинка.


Получение оксидов


Получение оксидов производят различными способами. Это может происходить физическим и химическим способами. Самым простым способом является химическое взаимодействие простых элементов с кислородом. Например, результатом процесса горения или одним из продуктов этой химической реакции являются оксиды.
Например, если раскалённое железный прутик, да и не только железный (можно взять цинк Zn, олово Sn, свинец Pb, медь Cu, — вообщем то, что имеется под рукой) поместить в колбу с кислородом, то произойдёт химическая реакция окисления железа, которая сопровождается яркой вспышкой и искрами. Продуктом реакции будет чёрный порошок оксида железа FeO:

2Fe+O2→ 2FeO

Полностью аналогичны химические реакции с другими металлами и неметаллами.
Цинк сгорает в кислороде с образованием окисла цинка

2Zn+O2→ 2ZnO

Горение угля сопровождается образованием сразу двух окислов: угарного газа и углекислого газа

2C+O2→ 2CO — образование угарного газа.

C+O2→ CO2 — образование углекислого газа. Этот газ образуется если кислорода имеется в более, чем достаточном количестве, то есть в любом случае сначала протекает реакция с образованием угарного газа, а потом угарный газ окисляется, превращаясь в углекислый газ.


Получение оксидов можно осуществить другим способом — путём химической реакции разложения.
Например, для получения окисла железа или окисла алюминия необходимо прокалить на огне соответствующие основания этих металлов:

Fe(OH)2→ FeO+H2O

Твёрдый оксид алюминия — минерал корундОксид железа (III). Поверхность планеты Марс имеет красновато-оранжевый цвет из-за наличия в грунте оксида железа (III).Твёрдый оксид алюминия — корундРастворы оксидов

2Al(OH)3→ Al2O3+3H2O,

а также при разложении отдельных кислот:

H2CO3→ H2O+CO2 — разложение угольной кислоты

H2SO3→ H2O+SO2 — разложение сернистой кислоты

Получение оксидов можно осуществить из солей металлов при сильном нагревании:

CaCO3→ CaO+CO2 — прокаливанием мела получают окись кальция (или негашенную известь) и углекислый газ.

2Cu(NO3)2→ 2CuO + 4NO2 + O2 — в этой реакции разложения получается сразу два окисла: меди CuO (чёрного цвета) и азота NO2 (его ещё называют бурым газом из-за его действительно бурого цвета).

Ещё одним способом, которым можно осуществить получение окислов — это окислительно-восстановительные реакции

Cu + 4HNO3(конц.)→ Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

S + 2H2SO4(конц.)→ 3SO2 + 2H2O

Оксиды хлора

Молекула ClO2Молекула Cl2O7Закись азота N2OАзотистый ангидрид N2O3Азотный ангидрид N2O5Бурый газ NO2

Известны следующие оксиды хлора: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7.
Все они, за исключением Cl2O7, имеют желтую или оранжевую окраску и не устойчивы, особенно ClO2, Cl2O6. Все оксиды хлора взрывоопасны и являются очень сильными окислителями.

Реагируя с водой, они образуют соответствующие кислородсодержащие и хлорсодержащие кислоты:


Так, Cl2O — кислотный оксид хлора хлорноватистой кислоты.

Cl2O + H2O→ 2HClO — Хлорноватистая кислота

ClO2кислотный оксид хлора хлорноватистой и хлорноватой кислоты, так как при химической реакции с водой образует сразу две этих кислоты:

ClO2 + H2O→ HClO2 + HClO3

Cl2O6 — тоже кислотный оксид хлора хлорноватой и хлорной кислот:

Cl2O6 + H2O→ HClO3 + HClO4


И, наконец, Cl2O7 — бесцветная жидкость — кислотный оксид хлора хлорной кислоты:

Cl2O7 + H2O→ 2HClO4

Оксиды азота

Азот — газ, который образует 5 различных соединений с кислородом — 5 оксидов азота. А именно:


— N2O — гемиоксид азота. Другое его название известно в медицине под названием веселящий газ или закись азота — это бесцветный сладковатый и приятный на вкус на газ.

— NO — моноксид азота — бесцветный, не имеющий ни запаха ни вкуса газ.

— N2O3азотистый ангидрид — бесцветное кристаллическое вещество

— NO2диоксид азота. Другое его название — бурый газ — газ действительно имеет буро-коричневый цвет

— N2O5азотный ангидрид — синяя жидкость, кипящая при температуре 3,5 0C


Из всех этих перечисленных соединений азота наибольший интерес в промышленности представляют NO — моноксид азота и NO2 — диоксид азота. Моноксид азота (NO) и закись азота N2O не реагируют ни с водой, ни с щелочами. Азотистый ангидрид (N2O3) при реакции с водой образует слабую и неустойчивую азотистую кислоту HNO2, которая на воздухе постепенно переходит в более стойкое химическое вещество азотную кислоту
Рассмотрим некоторые химические свойства оксидов азота:

Реакция с водой:

2NO2 + H2O→ HNO3 + HNO2 — образуется сразу 2 кислоты: азотная кислота HNO3 и азотистая кислота.

Реакция с щелочью:

2NO2 + 2NaOH→ NaNO3 + NaNO2 + H2O — образуются две соли: нитрат натрия NaNO3 (или натриевая селитра) и нитрит натрия (соль азотистой кислоты).

Реакция с солями:

2NO2 + Na2CO3→ NaNO3 + NaNO2 + CO2 — образуются образуются две соли: нитрат натрия и нитрит натрия, и выделяется углекислый газ.


Получают диоксид азота (NO2) из моноксида азота (NO) с помощью химической реакции соединения c кислородом:

2NO + O2→ 2NO2

Оксиды железа

Железо образует два оксида: FeO — оксид железа (2-валентный) — порошок чёрного цвета, который получают восстановлением оксида железа (3-валентного) угарным газом по следующей химической реакции:

Fe2O3+CO→ 2FeO+CO2

Этот основной оксид, легко вступающий в реакции с кислотами. Он обладает восстановительными свойствами и быстро окисляется в оксид железа (3-валентный).

4FeO +O2→ 2Fe2O3

Оксид железа (3-валентный) — красно-бурый порошок (гематит), обладающий амфотерными свойствами (может взаимодействовать и с кислотами и со щелочами). Но кислотные свойства этого оксида выражены настолько слабо, что наиболее часто он его используют, как основной оксид .

Есть ещё так называемы смешанный оксид железа Fe3O4. Он образуется при горении железа, хорошо проводит электрический ток и обладает магнитными свойствами (его называют магнитным железняком или магнетитом).
Если железо сгорает, то в результате реакции горения образуется окалина, состоящая сразу из двух оксидов: оксида железа (III) и (II) валентные.

Оксид серы

Сернистый газ SO2

Оксид серы SO2 — или сернистый газ относится к кислотным оксидам, но кислоту не образует, хотя отлично растворяется в воде — 40л оксида серы в 1 л воды (для удобства составления химических уравнений такой раствор называют сернистой кислотой).

При нормальных обстоятельствах — это бесцветный газ с резким и удушливым запахом горелой серы. При температуре всего -10 0C его можно перевести в жидкое состояние.

В присутствии катализатора -оксида ванадия (V2O5) оксид серы присоединяет кислород и превращается в триоксид серы

2SO2 +O2→ 2SO3

Растворённый в воде сернистый газ — оксид серы SO2 — очень медленно окисляется, в результате чего сам раствор превращается в серную кислоту

Если сернистый газ пропускать через раствор щелочи, например, гидроксида натрия, то образуется сульфит натрия (или гидросульфит — смотря сколько взять щёлочи и сернистого газа)

NaOH + SO2→ NaHSO3сернистый газ взят в избытке

2NaOH + SO2→ Na2SO3 + H2O

Если сернистый газ не реагирует с водой, то почему его водный раствор даёт кислую реакцию?! Да, не реагирует, но он сам окисляется в воде, присоединяя к себе кислород. И получается, что в воде накапливаются свободные атомы водорода, которые и дают кислую реакцию (можете проверить каким-нибудь индикатором!)

Оксиды. Классификация оксидов. Названия оксидов


Оксиды — это сложные неорганические соединения, состоящие из двух элементов, один из которых кислород (в степени окисления -2).

Например, Na2O, B2O3, Cl2O7 относятся к оксидам. Все перечисленные вещества содержат кислород и еще один элемент. Вещества Na2O2, H2SO4, HCl не относятся к оксидам: в первом степень окисления кислорода равна -1, в составе второго не два, а три элемента, а третье вообще не содержит кислорода.

Если вы не понимаете смысл термина «степень окисления», ничего страшного. Во-первых, можно обратиться к соответствующей статье на этом сайте. Во-вторых, даже без понимания этого термина можно продолжать чтение. Временно можете забыть про упоминание о степени окисления.

Получены оксиды практически всех известных на сегодняшний день элементов, кроме некоторых благородных газов и «экзотических» трансурановых элементов. Более того, многие элементы образуют несколько оксидов (для азота, например, их известно шесть).

Номенклатура оксидов

Мы должны научиться называть оксиды. Это очень просто.

Пример 1. Назовите следующие соединения: Li2O, Al2O3, N2O5, N2O3.

Li2O — оксид лития,

Al2O3 — оксид алюминия,

N2O5 — оксид азота (V),

N2O3 — оксид азота (III).

Обратите внимание на важный момент: если валентность элемента постоянна, мы НЕ упоминаем ее в названии оксида. Если валентность меняется, следует обязательно указать ее в скобках! Литий и алюминий имеют постоянную валентность, у азота валентность переменная; именно по этой причине названия окислов азота дополнены римскими цифрами, символизирующими валентность.

Задание 1. Назовите оксиды: Na2O, P2O3, BaO, V2O5, Fe2O3, GeO2, Rb2O. Не забывайте, что существуют элементы как с постоянной, так и с переменной валентностью.

Еще один важный момент: вещество F2O правильнее называть не «оксид фтора», а «фторид кислорода»!

Физические свойства оксидов

Физические свойства весьма разнообразны. Обусловлено это, в частности, тем, что в оксидах могут проявляться разные типы химической связи. Температуры плавления и кипения варьируются в широких пределах. При нормальных условиях оксиды могут находиться в твердом состоянии (CaO, Fe2O3, SiO2, B2O3), жидком состоянии (N2O3, H2O), в виде газов (N2O, SO2, NO, CO).

Разнообразна окраска: MgO и Na2O белого цвета, CuO — черного, N2O3 — синего, CrO3 — красного и т. д.

Расплавы оксидов с ионным типом связи хорошо проводят электрический ток, ковалентные оксиды, как правило, имеют низкую электропроводность.

Классификация оксидов

Все существующие в природе оксиды можно разделить на 4 класса: основные, кислотные, амфотерные и несолеобразующие. Иногда первые три класса объединяют в группу солеобразующих оксидов, но для нас это сейчас несущественно. Химические свойства оксидов из разных классов отличаются весьма сильно, поэтому вопрос классификации очень важен для дальнейшего изучения этой темы!

Начнем с несолеобразующих оксидов. Их нужно запомнить: NO, SiO, CO, N2O. Просто выучите эти четыре формулы!

Для дальнейшего продвижения мы должны вспомнить, что в природе существуют два типа простых веществ — металлы и неметаллы (иногда выделяют еще группу полуметаллов или металлоидов). Если вы четко понимаете, какие элементы относятся к металлам, продолжайте читать эту статью. Если есть малейшие сомнения, обратитесь к материалу «Металлы и неметаллы» на этом сайте.

Итак, сообщаю вам, что все амфотерные оксиды являются оксидами металлов, но не все оксиды металлов относятся к амфотерным. Я перечислю наиболее важные из них: BeO, ZnO, Al2O3, Cr2O3, SnO. Список не является полным, но перечисленные формулы следует обязательно запомнить! В большинстве амфотерных оксидов металл проявляет степень окисления +2 или +3 (но есть исключения).

В следующей части статьи мы продолжим говорить о классификации; обсудим кислотные и основные оксиды.

Продолжение статьи →

Классификация оксидов — Введение, классификация, примеры и реакции

Что такое оксиды?

Оксид — это химическое соединение, которое содержит по крайней мере один атом кислорода и еще один элемент. Дианион кислорода также называют оксидом, который представлен O-2. Все оксидные соединения содержат хотя бы один дианион кислорода. Оксиды обычно представляют собой бинарные соединения, состоящие из кислорода и другого элемента.

Примеры оксидов — Al2O3 — оксид алюминия, CO2 — диоксид углерода, SO2 — диоксид серы, CaO — оксид кальция, MgO — оксид магния, Na2O — оксид натрия и т. Д.

Классификация оксидов

(изображение будет обновлено в ближайшее время)

Оксиды можно разделить на следующие типы в зависимости от валентности другого элемента в оксидах —

Простые оксиды — Простые оксиды состоят из одного металла или полуметалла и кислород. Эти оксиды несут только то количество атомов кислорода, которое допускается нормальной валентностью элемента или металла.

Примеры простых оксидов — h3O, MgO, CaO, SiO2 и т. Д.

Смешанные оксиды — Смешанные оксиды образуются при объединении простых оксидов.Эти два простых оксида могут быть из одного металла (элемента) или из разных.

Примеры смешанных оксидов — Красный свинец (Pb3O) представляет собой смешанный оксид диоксида свинца (PbO2) и монооксида свинца (PbO). Другой пример — оксид железа и железа (Fe3O4), который представляет собой смешанный оксид двух простых оксидов — оксида железа (Fe2O3) и оксида железа (FeO).

Оксиды можно разделить на следующие типы в зависимости от металлического характера другого элемента в оксидах —

  • Основной оксид

  • Амфотерный оксид

  • Кислотный оксид

  • Нейтральный оксид

(изображение будет скоро загружено)

Оксиды металлов — Оксиды металлов состоят из металла и кислорода.Обычно они встречаются в природе в виде минералов. Они образуются при окислении металлов.

Примеры оксидов металлов — CaO, MgO, Fe3O4, BaO, ZnO и т. Д.

Их можно разделить на следующие два типа —

  • Основной оксид

  • Амфотерный оксид

Основной оксид — Если оксид реагирует с водой и образует основание, называемое основным оксидом. Таким образом, основной оксид при реакции с водой дает основание. Это означает, что если мы приготовим раствор основного оксида и воды и окунем в него красную лакмусовую бумажку, он станет синим.

Примеры основных оксидов — MgO, CaO, BaO и т. Д.

Горение магниевой ленты — Когда мы сжигаем магниевую ленту, она вступает в реакцию с кислородом воздуха и образует соединение серого цвета, которое является оксидом магния. Теперь, когда мы растворяем это серое соединение в воде и окунаем в него лакмусовую бумагу красного цвета, она превращает красную лакмусовую бумажку в синюю, поскольку при реакции с водой образует гидроксид магния. Участвующие реакции приведены ниже —

2Mg + O2 🡪 2MgO

MgO + h3O 🡪 Mg (OH) 2

Амфотерный оксид — Амфотерный оксид — это оксид металла, который проявляет двойное поведение.Он ведет себя как кислый оксид, так и как основной оксид. Он также реагирует как с основаниями, так и с кислотами.

Примеры амфотерных оксидов — оксид цинка (ZnO)

Когда оксид цинка реагирует с конц. Гидроксид натрия действует как кислый оксид, а когда он реагирует с HCl, он действует как основной оксид. Реакции приведены ниже —

ZnO + 2h3O + 2NaOH 🡪 Na3Zn [OH] 4 + h3

Кислый оксид цинка

ZnO + 2HCl 🡪 ZnCl2 + h3O

Основной оксид цинка

Другой пример амфотерного оксида алюминия Al — окись.Когда он реагирует с серной кислотой, он действует как основание, а когда он реагирует с гидроксидом натрия, он действует как кислота. Реакции приведены ниже —

Al2O3 + 3h3SO4 🡪 Al2 (SO4) 3 + 3h3O

Основной

Al2O3 + 2NaOH 🡪 2NaAlO2 + h3O

Кислый алюминат натрия BeO0005,

и т. Д. Неметаллические оксиды. Неметаллические оксиды образуются неметаллами и кислородом.Обычно они встречаются в природе в виде таких газов, как диоксид углерода. Они образуются при окислении неметаллов.

Примеры оксидов металлов — CO2, SO2, P2O5, CO и т.д. с водой и образует кислоту, называемую кислым оксидом. Таким образом, кислый оксид при реакции с водой дает основание. Это означает, что если мы приготовим раствор кислого оксида и воды и окунем в него синюю лакмусовую бумажку, то она станет красной.В основном кислые оксиды представляют собой оксиды неметаллов, но некоторые оксиды металлов с высокой степенью окисления также обладают кислотным характером. Таким образом, некоторые оксиды металлов, такие как CrO3, Mn2O7 и т. Д., Также являются кислыми оксидами.

Примеры кислых оксидов — SO2, CO2, SO3 и т. Д.

Когда триоксид серы реагирует с водой, он образует серную кислоту. Реакция приведена ниже —

SO3 + h3O 🡪 h3SO4

Нейтральный оксид — Нейтральные оксиды — это оксиды, которые не проявляют ни кислотных свойств, ни основных свойств.Они не образуют соли, когда реагируют с кислотой или основанием.

Примеры нейтральных оксидов — N2O, NO, CO и т. Д.

Это все о классификации оксидов, если вы ищете решения проблем NCERT на основе оксидов, войдите на веб-сайт Vedantu или загрузите приложение Vedantu Learning App. Таким образом вы сможете получить доступ к бесплатным PDF-файлам решений NCERT, а также к заметкам о редакции, пробным тестам и многому другому.

Оксиды | Введение в химию

Цель обучения
  • Обсудите химические свойства оксидов.

Ключевые моменты
    • Оксиды металлов обычно содержат анион кислорода в степени окисления -2.
    • Благородные металлы (такие как золото или платина) ценятся, потому что они сопротивляются прямому химическому соединению с кислородом, а такие вещества, как оксид золота (III), должны образовываться косвенным путем.
    • Поверхность большинства металлов состоит из оксидов и гидроксидов в присутствии воздуха.
    • Металлы имеют тенденцию образовывать основные оксиды, неметаллы — кислые оксиды, а амфотерные оксиды образуются элементами, расположенными на границе между металлами и неметаллами (металлоидами).

Условия
  • пассивация Самопроизвольное образование твердой нереактивной поверхностной пленки (обычно оксида или нитрида), которая препятствует дальнейшей коррозии.
  • оксид — бинарное химическое соединение кислорода с другим химическим элементом.
  • кокс Твердый остаток от обжига угля в коксовой печи; используется в основном в качестве топлива и при производстве стали, а ранее в качестве бытового топлива.

Химические свойства оксидов

Оксид — это химическое соединение, которое содержит по крайней мере один атом кислорода и еще один элемент в своей химической формуле.Оксиды металлов обычно содержат анион кислорода в степени окисления -2. Большая часть земной коры состоит из твердых оксидов в результате окисления элементов кислородом воздуха или воды. При сжигании углеводородов образуются два основных оксида углерода: монооксид углерода (CO) и диоксид углерода (CO 2 ). Даже материалы, которые считаются чистыми элементами, часто имеют оксидное покрытие. Например, алюминиевая фольга образует тонкую пленку из Al 2 O 3 (называемую пассивирующим слоем), которая защищает фольгу от дальнейшей коррозии.

Кислород демонстрирует высокую реакционную способность

Из-за своей электроотрицательности кислород образует прочные химические связи почти со всеми элементами с образованием соответствующих оксидов. Благородные металлы (такие как золото или платина) ценятся, потому что они сопротивляются прямому химическому соединению с кислородом, а такие вещества, как оксид золота (III), должны образовываться косвенными путями. Двумя независимыми путями коррозии элементов являются гидролиз и окисление кислородом. Сочетание воды и кислорода еще более агрессивно.Практически все элементы горят в атмосфере кислорода или богатой кислородом среде. В присутствии воды и кислорода (или просто воздуха) некоторые элементы, например натрий, быстро и даже опасно реагируют с образованием гидроксидных продуктов. Отчасти по этой причине щелочные и щелочноземельные металлы не встречаются в природе в их металлической форме. Цезий настолько реактивен с кислородом, что используется в качестве геттера в электронных лампах. Растворы калия и натрия используются для дезоксигенации и обезвоживания некоторых органических растворителей.

Пассивация

Поверхность большинства металлов состоит из оксидов и гидроксидов в присутствии воздуха. Как упоминалось выше, хорошо известным примером является алюминиевая фольга, покрытая тонкой пленкой оксида алюминия, которая пассивирует металл, замедляя дальнейшую коррозию. Слой оксида алюминия может быть увеличен до большей толщины с помощью процесса электролитического анодирования. Хотя твердые магний и алюминий медленно реагируют с кислородом в STP, они, как и большинство металлов, горят на воздухе, создавая очень высокие температуры.

Полимерные и мономерные молекулярные структуры

Оксиды большинства металлов имеют полимерную структуру с поперечными связями M-O-M. Поскольку эти поперечные связи являются прочными, твердые вещества, как правило, нерастворимы в растворителях, хотя они подвергаются воздействию кислот и оснований. Формулы часто обманчиво просты. Многие из них являются нестехиометрическими соединениями. В этих оксидах координационное число оксидного лиганда составляет 2 для большинства электроотрицательных элементов и 3–6 для большинства металлов.

Диоксид кремния Диоксид кремния (SiO 2 ) — один из наиболее распространенных оксидов на поверхности Земли.Как и большинство оксидов, он имеет полимерную структуру.

Хотя большинство оксидов металлов являются полимерными, некоторые оксиды представляют собой мономерные молекулы. Самые известные молекулярные оксиды — это углекислый газ и окись углерода. Пятиокись фосфора — более сложный молекулярный оксид с обманчивым названием, формула которого P 4 O 10 . Некоторые полимерные оксиды (диоксид селена и триоксид серы) деполимеризуются с образованием молекул при нагревании. Тетроксиды редки, и известно только пять примеров: четырехокись рутения, четырехокись осмия, четырехокись гассия, четырехокись иридия и четырехокись ксенона.Известно много оксианионов, таких как полифосфаты и полиоксометаллаты. Оксикатионы встречаются реже, например, нитрозоний (NO + ). Конечно, известно много соединений как с оксидами, так и с другими группами. Для переходных металлов известно много оксокомплексов, а также оксигалогенидов.

Кислотно-основные реакции

Оксиды подвержены действию кислот и оснований. Те, на кого воздействуют только кислоты, являются основными оксидами; те, на которые воздействуют только основания, являются кислыми оксидами. Оксиды, которые реагируют как с кислотами, так и с основаниями, являются амфотерными.Металлы имеют тенденцию образовывать основные оксиды, неметаллы — кислые оксиды, а амфотерные оксиды образуются элементами, расположенными на границе между металлами и неметаллами (металлоидами).

Другие окислительно-восстановительные реакции

Металлы «извлекаются» из оксидов путем химического восстановления. Распространенным и дешевым восстановителем является углерод в виде кокса. Наиболее ярким примером является выплавка железной руды.

Оксиды, такие как оксид железа (III) (или ржавчина, состоящая из гидратированных оксидов железа (III) Fe 2 O 3 · nH 2 O и оксид-гидроксид железа (III) FeO (OH), Fe (OH) 3 ), образуются при соединении кислорода с железом.

Оксиды металлов можно восстанавливать органическими соединениями. Этот окислительно-восстановительный процесс является основой многих важных преобразований в химии, таких как детоксикация лекарств с помощью ферментов P450 и производство оксида этилена, который превращается в антифриз. В таких системах металлический центр передает оксидный лиганд органическому соединению с последующей регенерацией оксида металла, часто кислородом воздуха.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета.Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Что такое оксид? Определение и примеры

Оксид — это ион кислорода со степенью окисления, равной -2 или O 2- . Любое химическое соединение, содержащее O 2- в качестве аниона, также называется оксидом. Некоторые люди более широко применяют этот термин для обозначения любого соединения, в котором кислород выступает в качестве аниона. Оксиды металлов (например, Ag 2 O, Fe 2 O 3 ) являются наиболее распространенной формой оксидов, составляющей большую часть массы земной коры.Эти оксиды образуются, когда металлы реагируют с кислородом воздуха или воды. Хотя оксиды металлов являются твердыми веществами при комнатной температуре, образуются также газообразные оксиды. Вода — это оксид, который является жидкостью при нормальной температуре и давлении. Некоторые из оксидов, обнаруженных в воздухе, — это диоксид азота (NO 2 ), диоксид серы (SO 2 ), монооксид углерода (CO) и диоксид углерода (CO 2 ).

Ключевые выводы: определение оксидов и примеры

  • Оксид относится к аниону кислорода 2 (O 2- ) или к соединению, содержащему этот анион.
  • Примеры обычных оксидов включают диоксид кремния (SiO 2 ), оксид железа (Fe 2 O 3 ), диоксид углерода (CO 2 ) и оксид алюминия (Al 2 O 3 ) .
  • Оксиды обычно бывают твердыми или газообразными.
  • Оксиды образуются естественным образом, когда кислород воздуха или воды реагирует с другими элементами.

Образование оксидов

Большинство элементов образуют оксиды. Благородные газы могут образовывать оксиды, но это происходит редко.Благородные металлы устойчивы к взаимодействию с кислородом, но в лабораторных условиях образуют оксиды. Естественное образование оксидов включает окисление кислородом или гидролиз. Когда элементы горят в богатой кислородом среде (например, металлы в термитной реакции), они легко образуют оксиды. Металлы также реагируют с водой (особенно щелочными металлами) с образованием гидроксидов. Большинство металлических поверхностей покрыто смесью оксидов и гидроксидов. Этот слой часто пассивирует металл, замедляя дальнейшую коррозию от воздействия кислорода или воды.Железо в сухом воздухе образует оксид железа (II), но гидратированные оксиды железа (ржавчина) Fe 2 O 3-x (OH) 2x образуются, когда присутствуют и кислород, и вода.

Номенклатура

Соединение, содержащее оксид-анион, можно просто назвать оксидом. Например, CO и CO 2 оба являются оксидами углерода. CuO и Cu 2 O — оксид меди (II) и оксид меди (I) соответственно. В качестве альтернативы для обозначения можно использовать соотношение между катионом и атомами кислорода.Для именования используются греческие числовые префиксы. Итак, вода или H 2 O — это монооксид дигидрогена. CO 2 — диоксид углерода. СО — диоксид углерода.

Оксиды металлов также могут быть названы с использованием суффикса -a . Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 и MgO представляют собой, соответственно, оксид алюминия, оксид хрома и оксид магния.

Для оксидов используются специальные названия, основанные на сравнении более низких и высоких степеней окисления кислорода. В соответствии с этим наименованием O 2 2- представляет собой пероксид, а O 2 представляет собой супероксид.Например, H 2 O 2 — перекись водорода.

Структура

Оксиды металлов часто образуют структуры, подобные полимерам, где оксид связывает вместе три или шесть атомов металла. Полимерные оксиды металлов обычно нерастворимы в воде. Некоторые оксиды являются молекулярными. К ним относятся все простые оксиды азота, а также оксид углерода и диоксид углерода.

Что не является оксидом?

Чтобы быть оксидом, степень окисления кислорода должна быть -2, и кислород должен действовать как анион.Следующие ионы и соединения технически не являются оксидами, поскольку не соответствуют этим критериям:

  • Дифторид кислорода (OF 2 ) : Фтор более электроотрицателен, чем кислород, поэтому он действует как катион (O 2+ ), а не как анион в этом соединении.
  • Диоксигенил (O 2 + ) и его соединения : Здесь атом кислорода находится в степени окисления +1.

Источники

  • Чатман, С.; Zarzycki, P .; Россо, К. М. (2015). «Самопроизвольное окисление воды на гранях кристаллов гематита (α-Fe2O3)». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 7 (3): 1550–1559. DOI: 10.1021 / am5067783
  • Cornell, R.M .; Швертманн, У. (2003). Оксиды железа: структура, свойства, реакции, встречаемость и использование (2-е изд.). DOI: 10.1002 / 3527602097. ISBN 9783527302741.
  • Кокс, П.А. (2010). Оксиды переходных металлов. Введение в их электронную структуру и свойства .Издательство Оксфордского университета. ISBN 9780199588947.
  • Greenwood, N. N .; Эрншоу, А. (1997). Химия элементов (2-е изд.). Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 0-7506-3365-4.
  • ИЮПАК (1997). Сборник химической терминологии (2-е изд.) («Золотая книга»). Составлено А. Д. Макнотом и А. Уилкинсоном. Научные публикации Блэквелла, Ox ford.

оксид | FactMonster

оксид, химическое соединение, содержащее кислород и еще один химический элемент.Оксиды широко и широко распространены в природе. Вода — это оксид водорода. Диоксид кремния является основным компонентом песка и кварца. Двуокись углерода выделяется при дыхании животными и растениями. Окись углерода, двуокись серы и оксиды азота относятся к отходящим газам двигателей внутреннего сгорания, работающих на бензине. Закись азота — это окись азота, которую часто называют веселящим газом. Многие металлы образуют оксиды. Некоторые оксиды металлов, например, железа, алюминия, олова и цинка, важны как руды.Глет и красный свинец — это оксиды свинца, используемые в качестве пигментов в красках. Ряд элементов, например мышьяк, углерод, марганец, азот, фосфор и сера, соединяются с кислородом с образованием более чем одного оксида. Инертные газы не образуют оксидов. Галогены и неактивные металлы не соединяются напрямую с кислородом, но их оксиды могут быть образованы косвенными методами. Оксиды обычно называют в соответствии с количеством атомов кислорода, присутствующих в молекуле, например, монооксидом (или просто оксидом), диоксидом, триоксидом.В молекуле окиси углерода СО, например, есть один атом кислорода; в диоксиде углерода CO 2 их два; а в пятиокиси фосфора P 2 O 5 их пять. Оксиды обычно классифицируются как кислые или основные оксиды или ангидриды. Триоксид серы представляет собой ангидрид кислоты; он реагирует с водой с образованием серной кислоты. Пятиокись фосфора бурно реагирует с водой с образованием фосфорной кислоты. Многие оксиды металлов реагируют с водой с образованием щелочных гидроксидов, например.g., оксид кальция (известь) реагирует с водой с образованием гидроксида кальция (гашеная известь). Некоторые оксиды металлов не реагируют с водой, но являются основными, поскольку они реагируют с кислотой с образованием соли и воды. Другие демонстрируют амфотеризм; т.е. они реагируют как с кислотами, так и с основаниями. Третьи нейтральны и инертны.

Колумбийская электронная энциклопедия, 6-е изд. Авторские права © 2012, Columbia University Press. Все права защищены.

Дополнительные статьи в энциклопедии: Соединения и элементы

Все, что вам нужно знать об оксидах азота

Рисунок 1: Образование кислотного дождя.Рисунок 2: Образование смога. Рисунок 3: Ступенчатое регулирование топливного газа. Рисунок 4: Внутренняя рециркуляция газа в топке. Рисунок 5: Внешняя рециркуляция дымовых газов. Рисунок 6: NOx в зависимости от избытка кислорода для различных горелок с самыми старыми конструкциями вверху и новейшими внизу. Рисунок 7: Система селективного некаталитического восстановления.

Обработчики металлов должны быть знакомы с некоторой базовой информацией об оксидах азота или NO x , , поскольку это, вероятно, будет регулироваться на их заводах в самом ближайшем будущем, если это еще не сделано.К счастью, существует множество хорошо зарекомендовавших себя методов контроля и минимизации NO x .

Что такое НЕТ

x ?

Большая часть азота в мире естественным образом встречается в атмосфере в виде инертного газа, содержащегося в воздухе, который по объему состоит примерно на 78% из N 2 . NO x относится к оксидам азота. Обычно они включают монооксид азота, также известный как оксид азота (NO), и диоксид азота (NO 2 ). Они также могут включать закись азота (N 2 O), также известную как веселящий газ, а также другие менее распространенные комбинации азота и кислорода, такие как четырехокись азота (N 2 O 4 ) и пятиокись азота ( N 2 O 5 ).

Агентство по охране окружающей среды США определяет оксиды азота как «все оксиды азота, кроме закиси азота». 1 В большинстве применений для высокотемпературного нагрева большая часть NO x , выходящая из выхлопной трубы, находится в форме оксида азота (NO).

Что не так с НЕТ

x ?

Опасность для здоровья: Оксид азота ядовит для человека и может вызывать раздражение глаз и горла, стеснение в груди, тошноту, головную боль и постепенную потерю сил.Продолжительное воздействие оксида азота может вызвать сильный кашель, затрудненное дыхание и цианоз; это могло быть фатальным. NO 2 — это красновато-коричневый газ с высокой реакционной способностью, который имеет удушающий запах и является сильным окислителем. Он очень токсичен и опасен из-за своей способности вызывать замедленный химический пневмонит и отек легких. NO 2 пары являются сильным раздражителем легочного тракта.

Озон на уровне земли: Озон (O 3 ) присутствует в верхних слоях атмосферы и желателен, поскольку он защищает Землю от солнечного ультрафиолетового излучения высокой интенсивности.Однако озон в нижних слоях атмосферы нежелателен. Здесь NO, помимо NO 2 :

, реагирует с кислородом с образованием озона.

NO + HC + O 2 + солнечный свет → NO 2 + O 3

Озон также опасен для здоровья и может вызывать респираторные проблемы у людей. Это раздражает глаза, нос и горло. Озон может нанести вред растениям, в том числе посевам, а также привести к порче тканей и других материалов.

Кислотный дождь: Дождь эффективно удаляет NO 2 из атмосферы.Однако NO 2 разлагается при контакте с водой с образованием азотистой кислоты (HNO 2 ) и азотной кислоты (HNO 3 ), которые обладают высокой коррозионной активностью (см. Рисунок 1). NO является преобладающей формой NO x , образующейся в процессах промышленного сжигания.

Он реагирует с O 2 в атмосфере с образованием NO 2 . Когда NO 2 образуется в атмосфере и вступает в контакт с водой в виде дождя, образуется азотная кислота. Кислотный дождь разрушает все, с чем соприкасается, включая растения, деревья и искусственные сооружения, такие как здания, мосты и тому подобное.

Смог: Еще одна проблема с NO 2 — это его вклад в смог. Смог представляет собой сочетание дыма и тумана и возникает там, где высокая концентрация загрязняющих веществ сочетается с туманом. Смог ухудшает видимость в атмосфере.

Когда солнечный свет контактирует со смесью NO 2 и несгоревших углеводородов в атмосфере, образуется фотохимический смог (см. Рисунок 2).

Как образуется NO

x ?

Существует три общепринятых механизма образования NO x : термический NO x , быстрый NO x и топливный NO x .Термический NO x образуется в результате высокотемпературной реакции (отсюда и название термического NO x ) азота с кислородом по хорошо известному механизму Зельдовича:

N 2 + O 2 → НЕТ, НЕТ 2

Тепловой NO x экспоненциально увеличивается с температурой. При температуре выше примерно 2000 ° F (1100 ° C) это, как правило, преобладающий механизм в процессах горения, что делает его важным в большинстве применений для высокотемпературного нагрева. Это означает, что этот механизм становится более важным, когда используется предварительный нагрев воздуха для горения, который обычно увеличивает температуру пламени, что приводит к увеличению NO x .

Подсказка NO x образуется в результате относительно быстрой реакции (отсюда и название подсказка NO x ) между азотом, кислородом и углеводородными радикалами:

CH 4 + O 2 + N 2 → NO, NO 2 , CO 2 , H 2 O, следы

На самом деле этот очень сложный процесс состоит из сотен реакций и десятков видов. Быстрое образование NO x обычно является важным механизмом в процессах низкотемпературного горения, но, как правило, гораздо менее важно по сравнению с термическим образованием NO x при более высоких температурах, обнаруживаемых во многих процессах промышленного сжигания.

Быстрый выброс NOx становится более важным в условиях повышенного расхода топлива.

Топливный NO x образуется в результате прямого окисления азоторганических соединений, содержащихся в топливе (отсюда и название топливный NO x ), и определяется общей реакцией:

R x N + O 2 → NO, NO 2 , CO 2 , H 2 O, следы

Топливо NO x не является проблемой для высококачественного газообразного топлива, такого как природный газ или пропан, которое обычно не имеет органически связанного азота.Однако топливный NO x может быть важным при использовании нефти (например, мазута), угля или отработанного топлива, которые могут содержать значительные количества органически связанного азота.

Как контролируется NO

x ?

До появления нормативных требований по качеству воздуха дымовые газы от процессов горения сбрасывались непосредственно в атмосферу. По мере ужесточения законов о качестве воздуха и повышения осведомленности общественности отрасль начала искать новые стратегии по сокращению выбросов NO x .Далее обсуждаются общие стратегии уменьшения NO x . 2

Краткое изложение методов контроля NO x , разработанных для Агентства по охране окружающей среды США, можно найти в отчете EPA 450 / 1-78-001. 3 Таблица I показывает краткое изложение общих технологий контроля NO x , включая модификации сгорания, модификации процесса и доочистку. 4 Четыре основные стратегии управления:

Предварительная обработка: Первая стратегия снижения NOx называется предварительной обработкой, которая представляет собой превентивный метод для минимизации образования NO x .При предварительной обработке поступающие исходные материалы (топливо, окислитель и / или нагреваемый материал) обрабатываются таким образом, чтобы снизить уровень NO x .

Некоторые примеры включают переключение или обработку топлива с использованием добавок, переключение окислителя, а также переключение или обработку продукта.

Например, частичная или полная замена мазута природным газом часто может значительно снизить выбросы NO x за счет уменьшения количества азота в топливе. Переход с воздуха на чистый кислород для сжигания удаляет большую часть, если не весь, азот из процесса, поэтому NO x сводится к минимуму или устраняется.Удаление азота, который может присутствовать в исходных материалах, также может снизить образование NO x .

Модификация процесса: Существует ряд методов, которые могут использоваться для изменения существующего процесса таким образом, чтобы уменьшить выбросы NO x . Например, если масса NO x , испускаемого растением, слишком высока, альтернативой является снижение скорости воспламенения. Снижение NO x пропорционально уменьшению скорости воспламенения, поскольку сжигается меньше топлива и, следовательно, образуется меньше NO x .Однако производство также сокращается.

Другой пример — замена части или всего газового оборудования на блоки с электрическим обогревом, которые не производят никаких выбросов NO x в месте использования. Однако эксплуатационные расходы часто увеличиваются, поскольку электричество обычно дороже, чем ископаемое топливо в системах отопления.

Другой метод — повысить термический КПД процесса, чтобы на единицу продукции потреблялось меньше топлива. Это не только снижает выбросы загрязняющих веществ, но и снижает эксплуатационные расходы.В некоторых особых случаях можно переключить нагреваемый материал на материал, для обработки которого требуется меньше энергии.
Некоторые из этих модификаций процесса радикальны и дороги и используются нечасто, за исключением определенных обстоятельств.

Модификация сгорания: Другая стратегия уменьшения NO x известна как модификация сгорания, при которой образование NO x сводится к минимуму путем изменения процесса сгорания. Для этого использовалось множество методов.

Снижение уровня предварительного нагрева воздуха, если таковое имеется, может значительно снизить NO x . Однако это также снижает термический КПД и производительность. Уменьшение количества избыточного воздуха — хороший способ уменьшить количество NO x и повысить тепловую эффективность. Это включает уменьшение проникновения воздуха в процесс сгорания.

Однако слишком сильное снижение уровня избыточного воздуха может привести к увеличению содержания монооксида углерода, который является еще одним регулируемым загрязнителем.

Популярным методом является замена существующих горелок конструкциями с низким выбросом NO x . 5 Они включают в себя различные методы восстановления NO x , такие как ступенчатое регулирование воздуха и топлива (см. Рисунок 3), внутренняя рециркуляция газа в топке (см. Рисунок 4), впрыск воды или пара и предварительное смешивание сверхнормативной обедненной смеси.

Внешняя рециркуляция дымовых газов — еще один распространенный метод снижения выбросов NO x (см. Рисунок 5). Большинство этих методов связано с уменьшением пиковых температур пламени, которые производят высокие уровни NO x . На рисунке 6 показан пример того, как новые поколения конструкций горелок продолжают снижать выбросы NO x .

Последующая обработка: Другая стратегия минимизации NO x известна как последующая обработка, при которой NO x удаляется из выхлопных газов после того, как он уже образовался в камере сгорания.

Общая стратегия заключается в использовании восстановителя, такого как CO, CH 4 , других углеводородов или аммиака, для удаления кислорода из NO и превращения его в N 2 и O 2 . Часто для реакций требуется какой-либо катализатор.

Двумя наиболее распространенными методами последующей обработки являются селективное каталитическое восстановление (SCR) и селективное некаталитическое восстановление (SNCR). SCR обычно используется вместо SNCR (см. Рисунок 7), когда требуется более высокое снижение NO x .

Катализатор — это вещество, которое вызывает или ускоряет химическую реакцию, не претерпевая самого химического изменения. Одним из преимуществ последующей обработки является то, что несколько потоков выхлопных газов можно обрабатывать одновременно, что позволяет добиться экономии за счет масштаба.

Большинство методов последующей обработки относительно просто модернизировать для существующих процессов. Однако большинство из них также довольно сложны и их нетривиально эксплуатировать и обслуживать в промышленных условиях. Например, методы каталитического восстановления требуют катализатора, который может довольно быстро засориться или отравиться грязными дымовыми газами. Методы последующей обработки часто являются капиталоемкими и обычно требуют остановки производства в случае неисправности оборудования для обработки.

Таблица 1: НЕТ x Технологии восстановления
Технологии Приблизительное уменьшение Приблизительные выбросы (фунты / MMBTU)
Горелки стандартные Базовый корпус 0,14
Горелки с низким выходом NO x (LNB) 60% 0.06
Горелки со сверхнизким NO x (ULNB) 80–95% 0,007–0,03
Рециркуляция дымовых газов 55% 0,025
Селективное некаталитическое восстановление (SNCR) 40% 0,033–0,085
Селективное каталитическое восстановление (SCR) 90–97% 0.006–0,015
По материалам Bradford et al. 4

Выводы

NO x — это регулируемый загрязнитель, образующийся почти во всех промышленных процессах сжигания. Как правило, его можно легко контролировать, используя множество проверенных стратегий. Наиболее рентабельным методом является модификация сжигания, такая как использование горелок с низким уровнем выбросов NO x . Практически во всех случаях необходимо соблюдать осторожность при эксплуатации и обслуживании оборудования, чтобы поддерживать его в желаемом диапазоне для низких выбросов.Рекомендуется использовать подходящие приборы, такие как газоанализаторы для измерения O 2 и NO x в выхлопных продуктах, чтобы гарантировать, что оборудование работает в соответствии со спецификациями.

Это поможет переработчикам металла оставаться экологически чистыми и не выходить за рамки разрешений на использование воздуха.

Список литературы

  1. Управление Федерального реестра, 60.2 Определения, Свод федеральных правил США, раздел 40, часть 60, Вашингтон, округ Колумбия.: Типография правительства США: 2001.
  2. Баукал, C.E., Загрязнение и контроль промышленного сжигания, Марсель Деккер, Нью-Йорк: 2004.
  3. Агентство по охране окружающей среды США, Методы контроля выбросов оксидов азота из стационарных источников, Отчет EPA 450 / 1-78-001, Вашингтон, округ Колумбия, Агентство по охране окружающей среды США: 1978.
  4. Брэдфорд М., Гровер Р. и Пол П., «Контроль выбросов NOx — Часть 1», CEP Magazine , 98 (3): 42-46: 2002.
  5. Баукал, К.E. (ed.), Справочник по промышленным горелкам , CRC Press, Boca Raton, FL: 2004.

Bio

Чарльз Баукал — директор отдела исследований и разработок компании John Zinc Co. в Талсе, штат Оклахома.

Основная информация о NO2 | Агентство по охране окружающей среды США

На этой странице:


Что такое NO

2 и как он попадает в воздух?

Двуокись азота (NO 2 ) — это один из группы высокореактивных газов, известных как оксиды азота или оксиды азота (NO x ).Другие оксиды азота включают азотистую кислоту и азотную кислоту. NO 2 используется как индикатор для большей группы оксидов азота.

NO 2 в первую очередь попадает в воздух в результате сгорания топлива. NO 2 образуется в результате выбросов легковых, грузовых автомобилей и автобусов, электростанций и внедорожного оборудования.

Воздействие NO

2

Воздействие на здоровье

Воздух для дыхания с высокой концентрацией NO 2 может вызывать раздражение дыхательных путей в дыхательной системе человека.Такое воздействие в течение коротких периодов времени может усугубить респираторные заболевания, особенно астму, приводя к респираторным симптомам (таким как кашель, хрипы или затрудненное дыхание), госпитализации и обращению в отделения неотложной помощи. Более длительное воздействие повышенных концентраций NO 2 может способствовать развитию астмы и потенциально повышать восприимчивость к респираторным инфекциям. Люди, страдающие астмой, а также дети и пожилые люди обычно подвергаются большему риску воздействия на здоровье NO 2 .

NO 2 вместе с другими NO x вступает в реакцию с другими химическими веществами в воздухе с образованием твердых частиц и озона. Оба они также вредны при вдыхании из-за воздействия на дыхательную систему.

Воздействие на окружающую среду

NO 2 и другие NO x взаимодействуют с водой, кислородом и другими химическими веществами в атмосфере с образованием кислотных дождей. Кислотные дожди наносят вред уязвимым экосистемам, таким как озера и леса.

Нитратные частицы, образующиеся в результате NO x , делают воздух мутным и трудно различимым.Это влияет на многие национальные парки, которые мы посещаем ради просмотра.

NO x в атмосфере способствует загрязнению прибрежных вод питательными веществами.

Что делается для уменьшения загрязнения NO

2 ?

Национальные и региональные правила EPA по сокращению выбросов NO 2 и NO x помогут правительствам штата и местным органам власти соответствовать Национальному стандарту качества окружающего воздуха (NAAQS).

EPA определяет районы, где качество воздуха не соответствует национальным стандартам NO 2 .Для этих областей правительства штатов, местных властей и племен разрабатывают планы по сокращению количества NO 2 в воздухе.

Факты и информация о кислотном дожде

Кислотный дождь описывает любую форму осадков, которая содержит большое количество азотной и серной кислот. Это также может происходить в виде снега, тумана и крошечных кусочков сухого материала, которые оседают на Земле. Обычный дождь имеет слабокислый характер с pH 5,6, тогда как кислотный дождь обычно имеет pH от 4,2 до 4,4.

Причины кислотных дождей

Гниющая растительность и извергающиеся вулканы выделяют некоторые химические вещества, которые могут вызывать кислотные дожди, но большая часть кислотных дождей является результатом деятельности человека.Самыми крупными источниками являются угольные электростанции, фабрики и автомобили.

Когда люди сжигают ископаемое топливо, в атмосферу выбрасываются диоксид серы (SO 2 ) и оксиды азота (NO x ). Эти загрязнители воздуха реагируют с водой, кислородом и другими веществами с образованием переносимых по воздуху серной и азотной кислоты. Ветры могут распространять эти кислотные соединения в атмосфере на сотни миль. Когда кислотный дождь достигает Земли, он течет по поверхности со сточными водами, попадает в водные системы и тонет в почве.

Виртуальное кладбище деревьев европейской ели в Польше покрыто следами кислотного дождя. Вызывается, когда капли дождя поглощают загрязнения воздуха, такие как оксиды серы и азота, кислотный дождь ослабляет деревья, растворяя питательные вещества в почве до того, как растения смогут их использовать.

Фотография Дэвида Вудфолла / Getty Images

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Воздействие кислотных дождей

Двуокись серы и оксиды азота не являются основными парниковыми газами, которые способствуют глобальному потеплению, одному из основных последствий изменения климата; фактически, диоксид серы оказывает охлаждающее действие на атмосферу.Но оксиды азота способствуют образованию приземного озона, основного загрязнителя, который может быть вредным для людей. Оба газа вызывают проблемы для окружающей среды и здоровья, поскольку могут легко распространяться через загрязнение воздуха и кислотные дожди.

Кислотные дожди имеют множество экологических последствий, особенно для озер, ручьев, водно-болотных угодий и других водных сред. Кислотные дожди делают такую ​​воду более кислой, что приводит к большему поглощению алюминия почвой, который переносится в озера и ручьи. Эта комбинация делает воду токсичной для раков, моллюсков, рыб и других водных животных.(Узнайте больше о последствиях загрязнения воды.)

Некоторые виды переносят кислую воду лучше, чем другие. Однако во взаимосвязанной экосистеме то, что влияет на некоторые виды, в конечном итоге влияет на многие другие виды по всей пищевой цепочке, включая неводные виды, такие как птицы.

Кислотные дожди и туман также наносят ущерб лесам, особенно на возвышенностях. Кислотные отложения лишают почву необходимых питательных веществ, таких как кальций, и вызывают выброс алюминия в почву, что затрудняет поглощение воды деревьями.Кислоты также повреждают листья и иголки деревьев.

Воздействие кислотных дождей в сочетании с другими факторами экологического стресса делает деревья и растения менее здоровыми, более уязвимыми для низких температур, насекомых и болезней. Загрязняющие вещества также могут препятствовать воспроизводству деревьев. Некоторые почвы лучше нейтрализуют кислоты, чем другие. Но в районах, где «буферная способность» почвы низкая, например, в некоторых частях северо-востока США, вредное воздействие кислотных дождей намного сильнее.

Что такое загрязнение воздуха? Узнайте, как парниковые газы, смог и токсичные загрязнители влияют на изменение климата, а также на здоровье человека.

Кислотные отложения повреждают физические конструкции, такие как известняковые здания и автомобили. А когда он принимает форму вдыхаемого тумана, кислотные осадки могут вызвать проблемы со здоровьем, включая раздражение глаз и астму.

Что можно сделать?

Единственный способ бороться с кислотным дождем — это ограничить выбросы загрязняющих веществ, которые его вызывают.Это означает сжигание меньшего количества ископаемого топлива и установление стандартов качества воздуха.

В США Закон о чистом воздухе 1990 года нацелился на кислотные дожди, установив ограничения на загрязнение, которые помогли сократить выбросы диоксида серы на 88 процентов в период с 1990 по 2017 год. Стандарты качества воздуха также привели к снижению выбросов диоксида азота в США на 50 процентов в тот же период времени. Эти тенденции помогли еловым лесам в Новой Англии и некоторым популяциям рыб, например, оправиться от повреждений, нанесенных кислотными дождями. Но восстановление требует времени, и почвы на северо-востоке У.В Юго-Восточной и Восточной Канаде лишь недавно были обнаружены признаки стабилизации питательных веществ.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.