Amfoteersed ühendid

Keemia on alati vastandite ühtsus.

Vaata perioodilisustabelit.

Mõned elemendid (peaaegu kõik metallid, millel on oksüdatsiooniaste +1 ja +2) tekivad peamine oksiidid ja hüdroksiidid. Näiteks moodustab kaalium oksiidi K 2 O ja hüdroksiidi KOH. Neil on põhilised omadused, näiteks koostoime hapetega.

K2O + HCl → KCl + H2O

Mõned elemendid (enamik mittemetalle ja metallid oksüdatsiooniastmega +5, +6, +7) moodustuvad happeline oksiidid ja hüdroksiidid. Happehüdroksiidid on hapnikku sisaldavad happed, neid nimetatakse hüdroksiidideks, kuna struktuuris on hüdroksüülrühm, näiteks moodustab väävel happeoksiidi SO 3 ja happehüdroksiidi H 2 SO 4 (väävelhape):

Sellistel ühenditel on happelised omadused, näiteks reageerivad nad alustega:

H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O

Ja on elemente, mis moodustavad selliseid oksiide ja hüdroksiide, millel on nii happelised kui ka aluselised omadused. Seda nähtust nimetatakse amfoteerne . Sellised oksiidid ja hüdroksiidid on selles artiklis meie tähelepanu keskpunktis. Kõik amfoteersed oksiidid ja hüdroksiidid on tahked ained, vees lahustumatud.

Esiteks, kuidas teha kindlaks, kas oksiid või hüdroksiid on amfoteerne? Seal on reegel, veidi tingimuslik, kuid saate seda siiski kasutada:

Amfoteersed hüdroksiidid ja oksiidid moodustavad metallid, oksüdatsiooniastmetes +3 ja +4, näiteks (Al 2 O 3 , Al(Oh) 3 , Fe 2 O 3 , Fe(Oh) 3)

Ja neli erandit:metallidZn , Ole , Pb , sn moodustavad järgmised oksiidid ja hüdroksiidid:ZnO , Zn ( Oh ) 2 , BeO , Ole ( Oh ) 2 , PbO , Pb ( Oh ) 2 , SNO , sn ( Oh ) 2 , milles nende oksüdatsiooniaste on +2, kuid vaatamata sellele ilmnevad need ühendid amfoteersed omadused .

Levinumad amfoteersed oksiidid (ja neile vastavad hüdroksiidid): ZnO, Zn(OH) 2, BeO, Be(OH) 2, PbO, Pb(OH) 2, SnO, Sn(OH) 2, Al 2 O 3, Al (OH) 3, Fe 2 O 3, Fe(OH) 3, Cr 2 O 3, Cr(OH) 3 .

Amfoteersete ühendite omadusi pole raske meeles pidada: nad interakteeruvad happed ja leelised.

• hapetega suhtlemisel on kõik lihtne; nendes reaktsioonides käituvad amfoteersed ühendid nagu aluselised:

Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O

ZnO + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2 O

BeO + HNO 3 → Be(NO 3 ) 2 + H 2 O

Hüdroksiidid reageerivad samal viisil:

Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O

Pb(OH)2 + 2HCl → PbCl2 + 2H2O

• Leelistega suhtlemisel on see veidi keerulisem. Nendes reaktsioonides käituvad amfoteersed ühendid nagu happed ja reaktsiooniproduktid võivad olla erinevad, kõik sõltub tingimustest.

Reaktsioon toimub kas lahuses või võetakse reagendid tahkete ainetena ja sulatatakse.

Aluseliste ühendite koostoime amfoteersete ühenditega sulamise ajal.

Võtame näiteks tsinkhüdroksiidi. Nagu varem mainitud, käituvad amfoteersed ühendid, mis interakteeruvad aluselistega, nagu happed. Seega kirjutame tsinkhüdroksiidi Zn (OH) 2 happeks. Happel on vesinik ees, võtame välja: H 2 ZnO 2. Ja leelise reaktsioon hüdroksiidiga kulgeb nii, nagu oleks see hape. "Happejääk" ZnO 2 2-divalentne:

2K Oh(TV) + H 2 ZnO 2 (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 + 2 H 2 O

Saadud ainet K 2 ZnO 2 nimetatakse kaaliummetasinkaadiks (või lihtsalt kaaliumtsinkaadiks). See aine on kaaliumisool ja hüpoteetiline "tsinkhape" H 2 ZnO 2 (selliseid ühendeid pole päris õige nimetada sooladeks, kuid meie enda mugavuse huvides unustame selle). Ainult tsinkhüdroksiid on kirjutatud nii: H 2 ZnO 2 ei ole hea. Kirjutame nagu tavaliselt Zn (OH) 2, kuid mõtleme (enda mugavuse huvides), et see on "hape":

2KOH (tahke) + Zn (OH) 2 (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O

Hüdroksiididega, milles on 2 OH-rühma, on kõik sama, mis tsingi puhul:

Olge (OH) 2 (tahke) + 2NaOH (tahke) (t, sulandumine) → 2H 2 O + Na 2 BeO 2 (naatriummetaberüllaat või berüllaat)

Pb (OH) 2 (tahke) + 2NaOH (tahke) (t, sulandumine) → 2H 2 O + Na 2 PbO 2 (naatriummetaplumbaat või plumbaat)

Kolme OH-rühmaga (Al (OH) 3, Cr (OH) 3, Fe (OH) 3) amfoteersete hüdroksiididega veidi teisiti.

Võtame näiteks alumiiniumhüdroksiidi: Al (OH) 3, kirjutage see happe kujul: H 3 AlO 3, kuid me ei jäta seda selliseks, vaid võtame sealt vee välja:

H 3 AlO 3 - H 2 O → HAlO 2 + H 2 O.

Siin me töötame selle "happega" (HAlO 2):

HAlO 2 + KOH → H 2 O + KAlO 2 (kaaliummetaluminaat või lihtsalt aluminaat)

Kuid alumiiniumhüdroksiidi ei saa kirjutada nii, nagu see HAlO 2, me kirjutame selle üles nagu tavaliselt, kuid me mõtleme siin "hapet":

Al (OH) 3 (tahke) + KOH (tahke) (t, sulandumine) → 2H 2 O + KAlO 2 (kaaliummetaluminaat)

Sama kehtib ka kroomhüdroksiidi kohta:

Cr(OH)3 → H3CrO3 →HCrO2

Cr (OH) 3 (tahke) + KOH (tahke) (t, sulandumine) → 2H 2 O + KCrO 2 (kaaliummetakromaat,

KUID MITTE KROMAAT, kromaadid on kroomhappe soolad).

Nelja OH-rühma sisaldavate hüdroksiididega on see täpselt sama: toome vesiniku ette ja eemaldame vee:

Sn(OH)4 → H4SnO4 → H2SnO3

Pb(OH) 4 → H 4 PbO 4 → H 2 PbO 3

Tuleb meeles pidada, et plii ja tina moodustavad kaks amfoteerset hüdroksiidi: oksüdatsiooniastmega +2 (Sn (OH) 2, Pb (OH) 2) ja +4 (Sn (OH) 4, Pb (OH) 4 ).

Ja need hüdroksiidid moodustavad erinevaid "sooli":

Oksüdatsiooni olek
Hüdroksiidi valem	Sn(OH)2	Pb (OH) 2	Sn(OH)4	Pb(OH)4
Hüdroksiidi kui happe valem	H2SnO2	H2PbO2	H2SnO3	H2PbO3
Sool (kaalium)	K2SnO2	K 2 PbO 2	K2SnO3	K2PbO3
Soola nimi			metastannat	metablumbAT

Samad põhimõtted nagu tavaliste "soolade" nimetustes, kõrgeima oksüdatsiooniastmega element - järelliide AT, vahepealses - IT.

Sellised "soolad" (metakromaadid, metaaluminaadid, metaberülaadid, metatsinkaadid jne) saadakse mitte ainult leeliste ja amfoteersete hüdroksiidide koostoime tulemusena. Need ühendid tekivad alati tugevalt aluselise "maailma" ja amfoteerse (fusiooni teel) kokkupuutel. See tähendab, et nagu amfoteersed hüdroksiidid leelistega, reageerivad nii amfoteersed oksiidid kui ka metallisoolad, mis moodustavad amfoteersed oksiidid (nõrkade hapete soolad). Ja leelise asemel võite võtta tugevalt aluselise oksiidi ja metalli soola, mis moodustab leelise (nõrga happe sool).

Interaktsioonid:

Pidage meeles, et alltoodud reaktsioonid toimuvad fusiooni ajal.

Amfoteerne oksiid tugevalt aluselise oksiidiga:

ZnO (tahke) + K 2 O (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 (kaaliummetasinkaat või lihtsalt kaaliumtsinkaat)

Amfoteerne oksiid leelisega:

ZnO (tahke) + 2KOH (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 + H 2 O

Amfoteerne oksiid nõrga happe soola ja leelist moodustava metalliga:

ZnO (tahke) + K 2 CO 3 (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 + CO 2

Amfoteerne hüdroksiid tugevalt aluselise oksiidiga:

Zn (OH) 2 (tahke) + K 2 O (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 + H 2 O

Amfoteerne hüdroksiid leelisega:

Zn (OH) 2 (tahke) + 2KOH (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O

Amfoteerne hüdroksiid nõrga happe soola ja leelist moodustava metalliga:

Zn (OH) 2 (tahke) + K 2 CO 3 (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 + CO 2 + H 2 O

Nõrga happe ja metalli soolad, mis moodustavad tugevalt aluselise oksiidiga amfoteerse ühendi:

ZnCO 3 (tahke) + K 2 O (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 + CO 2

Nõrga happe ja metalli soolad, mis moodustavad leelisega amfoteerse ühendi:

ZnCO 3 (tahke) + 2KOH (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 + CO 2 + H 2 O

Nõrga happe ja metalli soolad, mis moodustavad amfoteerse ühendi nõrga happe soola ja metalliga, mis moodustab leelise:

ZnCO 3 (tahke) + K 2 CO 3 (tahke) (t, sulandumine) → K 2 ZnO 2 + 2CO 2

Allpool on teave amfoteersete hüdroksiidide soolade kohta, eksamil levinumad on punasega märgitud.

	Hüdroksiid	Happe hüdroksiid	happejääk		Soola nimi
BeO	Ole (OH) 2	H 2 BeO 2	BeO 2 2-	K 2 BeO 2	Metabüllaat (berüllaat)
ZnO	Zn(OH) 2	H 2 ZnO 2	ZnO 2 2-	K 2 ZnO 2	Metasinkaat (tsinkaat)
Al 2 O 3	Al(OH) 3	HAlO 2	AlO 2 —	KALO 2	Metaaluminaat (aluminaat)
Fe2O3	Fe(OH)3	HFeO 2	FeO 2 -	KFeO 2	Metaferraat (KUID MITTE FERAAT)
	Sn(OH)2	H2SnO2	SnO 2 2-	K2SnO2
	Pb(OH)2	H2PbO2	PbO 2 2-	K 2 PbO 2
SnO 2	Sn(OH)4	H2SnO3	SnO 3 2-	K2SnO3	MetastannAT (stannate)
PbO2	Pb(OH)4	H2PbO3	PbO 3 2-	K2PbO3	MetablumbAT (plumbat)
Cr2O3	Cr(OH)3	HCrO 2	CrO2 -	KCrO 2	Metakromaat (KUID MITTE KROMAAT)

Amfoteersete ühendite koostoime leeliselahustega (siin ainult leelised).

Ühtse riigieksami puhul nimetatakse seda "alumiiniumhüdroksiidi (tsink, berüllium jne) leelise lahustamiseks". See on tingitud amfoteersete hüdroksiidide koostises olevate metallide võimest hüdroksiidioonide liia juuresolekul (leeliselises keskkonnas) need ioonid enda külge kinnitada. Moodustub osake, mille keskel on metall (alumiinium, berüllium jne), mis on ümbritsetud hüdroksiidioonidega. See osake muutub hüdroksiidioonide toimel negatiivselt laetuks (aniooniks) ja seda iooni hakatakse nimetama hüdroksoaluminaadiks, hüdroksosinkaadiks, hüdroksoberüllaadiks jne. Lisaks võib protsess kulgeda erineval viisil, metalli võib ümbritseda erineva arvu hüdroksiidioonidega.

Vaatleme kahte juhtumit: kui metall on ümbritsetud neli hüdroksiidi iooni, ja kui see on ümbritsetud kuus hüdroksiidi iooni.

Kirjutame üles nende protsesside lühendatud ioonvõrrandid:

Al(OH)3 + OH- → Al(OH)4-

Saadud iooni nimetatakse tetrahüdroksoaluminaadi iooniks. Eesliide "tetra" lisatakse, kuna hüdroksiidiooni on neli. Tetrahüdroksoaluminaadi ioonil on - laeng, kuna alumiinium kannab 3+ laengut ja neli hüdroksiidiooni 4-, kokku selgub -.

Al (OH) 3 + 3OH - → Al (OH) 6 3-

Selles reaktsioonis moodustunud iooni nimetatakse heksahüdroksoaluminaadi iooniks. Eesliide "hekso-" on lisatud, kuna seal on kuus hüdroksiidiooni.

On vaja lisada eesliide, mis näitab hüdroksiidioonide kogust. Sest kui kirjutada lihtsalt "hüdroksoaluminaat", siis pole selge, millist iooni silmas peate: Al (OH) 4 - või Al (OH) 6 3-.

Leelise reageerimisel amfoteerse hüdroksiidiga moodustub lahuses sool. Mille katioon on leeliseline katioon ja anioon on kompleksioon, mille moodustumist käsitlesime varem. Anioon on sees nurksulud.

Al (OH) 3 + KOH → K (kaaliumtetrahüdroksoaluminaat)

Al (OH) 3 + 3KOH → K 3 (kaaliumheksahüdroksoaluminaat)

Millise täpselt (heksa- või tetra-) soola tootena kirjutate, ei oma tähtsust. Isegi USE vastustes on kirjas: "... K 3 (K moodustamine on vastuvõetav". Peaasi on mitte unustada veenduda, et kõik indeksid on õigesti kinnitatud. Jälgige laenguid ja hoidke sees Pidage meeles, et nende summa peaks olema võrdne nulliga.

Lisaks amfoteersele hüdroksiidile reageerivad amfoteersed oksiidid leelistega. Toode saab olema sama. Ainult siis, kui kirjutate reaktsiooni järgmiselt:

Al 2 O 3 + NaOH → Na

Al 2 O 3 + NaOH → Na 3

Kuid need reaktsioonid ei ühtlustu. Vett on vaja lisada vasakule, kuna lahuses toimub interaktsioon, seal on piisavalt vett ja kõik võrdsustub:

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na

Al2O3 + 6NaOH + 3H2O → 2Na3

Peale amfoteersete oksiidide ja hüdroksiidide interakteeruvad mõned eriti aktiivsed metallid leeliselahustega, millest moodustuvad amfoteersed ühendid. Nimelt on see: alumiinium, tsink ja berüllium. Tasandamiseks vajab vasak ka vett. Ja lisaks on nende protsesside peamine erinevus vesiniku vabanemine:

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na + 3H 2

2Al + 6NaOH + 6H2O → 2Na3 + 3H2

Allolevas tabelis on toodud amfoteersete ühendite omaduste levinumad näited eksamil:

Amfoteerne aine		Soola nimi
Al2O3 Al(OH)3		Naatriumtetrahüdroksoaluminaat	Al(OH) 3 + NaOH → Na Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na 2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2
	Na 3	Naatriumheksahüdroksoaluminaat	Al(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Al 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3 2Al + 6NaOH + 6H 2 O → 2Na 3 + 3H 2
Zn(OH)2	K2	Naatriumtetrahüdroksosinkaat	Zn(OH) 2 + 2NaOH → Na 2 ZnO + 2NaOH + H 2 O → Na 2 Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2
	K4	Naatriumheksahüdroksotsinkaat	Zn(OH) 2 + 4NaOH → Na 4 ZnO + 4NaOH + H 2 O → Na 4 Zn + 4NaOH + 2H 2 O → Na 4 + H 2
Be(OH)2	Li 2	Liitiumtetrahüdroksoberüllaat	Ole (OH) 2 + 2LiOH → Li 2 BeO + 2LiOH + H 2 O → Li 2 Be + 2LiOH + 2H 2 O → Li 2 + H 2
	Li 4	Liitiumheksahüdroksoberülaat	Ole (OH) 2 + 4LiOH → Li 4 BeO + 4LiOH + H 2 O → Li 4 Be + 4LiOH + 2H 2 O → Li 4 + H 2
Cr2O3 Cr(OH)3		Naatriumtetrahüdroksokromaat	Cr(OH) 3 + NaOH → Na Kr 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na
	Na 3	Naatriumheksahüdroksokromaat	Cr(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Kr 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3
Fe2O3 Fe(OH)3		Naatriumtetrahüdroksoferraat	Fe(OH) 3 + NaOH → Na Fe 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na
	Na 3	Naatriumheksahüdroksoferraat	Fe(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 Fe 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3

Nendes interaktsioonides saadud soolad reageerivad hapetega, moodustades veel kaks soola (antud happe ja kahe metalli soolad):

2Na 3 + 6H 2 NII 4 → 3Na 2 NII 4 + Al 2 (SO 4 ) 3 + 12H 2 O

See on kõik! Ei midagi keerulist. Peaasi, et mitte segadusse ajada, pidage meeles, mis sulamisel moodustub, mis on lahuses. Väga sageli tekivad selle teemaga seotud ülesanded B osad.

Amfoteersed oksiidid (kaheste omadustega) on enamikul juhtudel väikese elektronegatiivsusega metallioksiidid. Sõltuvalt välistingimustest on neil kas happelised või oksiidsed omadused. Tekivad need oksiidid, millel on tavaliselt järgmised oksüdatsiooniastmed: ll, lll, lV.

Amfoteersete oksiidide näited: tsinkoksiid (ZnO), kroomoksiid lll (Cr2O3), alumiiniumoksiid (Al2O3), tinaoksiid ll (SnO), tinaoksiid lV (SnO2), pliioksiid ll (PbO), pliioksiid lV (PbO2) ), titaanoksiid lV (TiO2), mangaanoksiid lV (MnO2), raudoksiid lll (Fe2O3), berülliumoksiid (BeO).

Amfoteersetele oksiididele iseloomulikud reaktsioonid:

1. Need oksiidid võivad reageerida tugevate hapetega. Sel juhul moodustuvad samade hapete soolad. Seda tüüpi reaktsioonid on põhitüübi omaduste ilming. Näiteks: ZnO (tsinkoksiid) + H2SO4 (vesinikkloriidhape) → ZnSO4 + H2O (vesi).

2. Tugevate leelistega suhtlemisel avalduvad amfoteersed oksiidid ja hüdroksiidid, samas avaldub omaduste kahesus (st amfoteersus) kahe soola moodustumisel.

Leelisega reageerimisel moodustub sulatis keskmine sool, näiteks:
ZnO (tsinkoksiid) + 2NaOH (naatriumhüdroksiid) → Na2ZnO2 (tavaline keskmine sool) + H2O (vesi).
Al2O3 (alumiiniumoksiid) + 2NaOH (naatriumhüdroksiid) = 2NaAlO2 + H2O (vesi).
2Al(OH)3 (alumiiniumhüdroksiid) + 3SO3 (vääveloksiid) = Al2(SO4)3 (alumiiniumsulfaat) + 3H2O (vesi).

Lahuses reageerivad amfoteersed oksiidid leelisega, moodustades komplekssoola, näiteks: Al2O3 (alumiiniumoksiid) + 2NaOH (naatriumhüdroksiid) + 3H2O (vesi) + 2Na (Al (OH) 4) (naatriumtetrahüdroksoaluminaadi komplekssool).

3. Igal amfoteerse oksiidi metallil on oma koordinatsiooninumber. Näiteks: tsingi (Zn) jaoks - 4, alumiiniumi (Al) jaoks - 4 või 6, kroomi (Cr) jaoks - 4 (harva) või 6.

4. Amfoteerne oksiid ei reageeri veega ega lahustu selles.

Millised reaktsioonid tõestavad metalli amfoteerset olemust?

Suhteliselt võib amfoteersel elemendil olla nii metallide kui ka mittemetallide omadused. Sarnane iseloomulik tunnus on A-rühma elementidel: Be (berüllium), Ga (gallium), Ge (germaanium), Sn (tina), Pb, Sb (antimon), Bi (vismut) ja mõned teised, nagu samuti paljud elemendid B -rühmad on Cr (kroom), Mn (mangaan), Fe (raud), Zn (tsink), Cd (kaadmium) jt.

Tõestame keemilise elemendi tsink (Zn) amfoteersust järgmiste keemiliste reaktsioonidega:

1. Zn(OH)2 + N2O5 (dialämmastikpentoksiid) = Zn(NO3)2 (tsinknitraat) + H2O (vesi).
ZnO (tsinkoksiid) + 2HNO3 = Zn(NO3)2 (tsinknitraat) + H2O (vesi).

b) Zn(OH)2 (tsinkhüdroksiid) + Na2O (naatriumoksiid) = Na2ZnO2 (naatriumdioksotsinkaat) + H2O (vesi).
ZnO (tsinkoksiid) + 2NaOH (naatriumhüdroksiid) = Na2ZnO2 (naatriumdioksotsinkaat) + H2O (vesi).

Juhul, kui ühendis sisalduval kahekordsete omadustega elemendil on järgmised oksüdatsiooniastmed, on selle kahesugused (amfoteersed) omadused kõige märgatavamad oksüdatsiooni vahefaasis.

Näiteks kroom (Cr). Sellel elemendil on järgmised oksüdatsiooniastmed: 3+, 2+, 6+. +3 puhul väljenduvad aluselised ja happelised omadused ligikaudu samal määral, samas kui Cr +2 puhul on ülekaalus aluselised ja Cr +6 puhul happelised. Siin on reaktsioonid, mis seda väidet kinnitavad:

Cr+2 → CrO (kroomoksiid +2), Cr(OH)2 → CrSO4;
Cr + 3 → Cr2O3 (kroomoksiid +3), Cr (OH) 3 (kroomhüdroksiid) → KCrO2 või kroomsulfaat Cr2 (SO4) 3;
Cr+6 → CrO3 (kroomoksiid +6), H2CrO4 → K2CrO4.

Enamasti esinevad keemiliste elementide amfoteersed oksiidid oksüdatsiooniastmega +3 metavormis. Näitena võib tuua alumiiniummetahüdroksiidi (keemiline valem AlO (OH) ja raudmetahüdroksiidi (keemiline valem FeO (OH)).

Kuidas saadakse amfoteersed oksiidid?

1. Kõige mugavam viis nende saamiseks on sadestada vesilahusest, kasutades ammoniaakhüdraati, see tähendab nõrka alust. Näiteks:
Al (NO3) 3 (alumiiniumnitraat) + 3 (H2OxNH3) (vesihüdraat) \u003d Al (OH) 3 (amfoteerne oksiid) + 3NH4NO3 (reaktsioon viiakse läbi kahekümne kraadi juures).
Al(NO3)3 (alumiiniumnitraat) + 3(H2OxNH3) (ammooniumhüdraadi vesilahus) = AlO(OH) (amfoteerne oksiid) + 3NH4NO3 + H2O (reaktsioon viiakse läbi temperatuuril 80 °C)

Sel juhul seda tüüpi vahetusreaktsioonis leeliste liia korral see ei sadestu. See on tingitud asjaolust, et alumiinium muutub aniooniks tänu oma kahekordsetele omadustele: Al (OH) 3 (alumiiniumhüdroksiid) + OH- (liigne leelis) = - (alumiiniumhüdroksiidi anioon).

Seda tüüpi reaktsioonide näited:
Al (NO3) 3 (alumiiniumnitraat) + 4NaOH (liigne naatriumhüdroksiid) = 3NaNO3 + Na (Al (OH) 4).
ZnSO4 (tsinksulfaat) + 4NaOH (liigne naatriumhüdroksiid) = Na2SO4 + Na2 (Zn (OH) 4).

Sel juhul moodustunud soolad kuuluvad nende hulka kuuluvad järgmised kompleksanioonid: (Al (OH) 4) - ja ka (Zn (OH) 4) 2 -. Nii nimetatakse neid sooli: Na (Al (OH) 4) - naatriumtetrahüdroksoaluminaat, Na2 (Zn (OH) 4) - naatriumtetrahüdroksotsinkaat. Alumiiniumi või tsinkoksiidide ja tahke leelisega koostoime saadusi nimetatakse erinevalt: NaAlO2 - naatriumdioksoaluminaat ja Na2ZnO2 - naatriumdioksotsinkaat.

Pürometallurgiliste protsesside mõlemad põhietapid – redutseerimine destilleerimisega ja tsingi kondenseerimine – pakuvad nii teoreetilist kui ka praktilist huvi.

Taastusprotsessid

Restaureerimisel kasutatakse tsingi aglomeraati, mis sisaldab vaba oksiidi, ferriite, silikaate ja tsinkaluminaate, tsinksulfiidi ja sulfaati ning lisaks muude metallide oksiide ja ferriite.
Metalloksiidide redutseerimisprotsessid toimuvad nii tahkes faasis (retordid ja šahtahjud) kui ka vedelas faasis (elektriahjud). Redutseerivad ained võivad olla tahke süsinik, süsinikoksiid, vesinik ja metalliline raud. Kõige olulisemad on süsinikmonooksiid CO ja metalliline raud.
On kaks teooriat metallioksiidide redutseerimiseks süsinikmonooksiidiga "kaheastmeline" A.A. Baikov ja "adsorptsioon-katalüütiline" G.I. Tšufarov.
Esimese teooria kohaselt dissotsieeruvad oksiidid esmalt metalliks ja hapnikuks reaktsioonil 2MeO=2Me+O2 ning seejärel ühineb eralduv hapnik redutseerijaga võrrandi O2+2CO=2CO2 kohaselt. Sõltuvalt temperatuurist võib oksiidi dissotsiatsiooniprodukt olla tahke, vedel või gaasiline metall. Mõlemad taastumise etapid kulgevad iseseisvalt ja kalduvad tasakaalustuma. Reaktsioonide üldine tulemus sõltub tingimustest, milles need toimuvad.
Kaasaegsem teooria G.I. Tšufarov eeldab kolme redutseerimisetappi: redutseeriva gaasi adsorptsioon oksiidi pinnal, redutseerimisprotsess ise ja gaasilise produkti eemaldamine reaktsioonipinnalt. Üldiselt saab seda teooriat kirjeldada järgmiste võrranditega:

Tuleb märkida, et mõlema teooria kohaselt on kogu reaktsioon, mis väljendab interakteeruvate ainete stöhhiomeetrilist suhet, sama:

Vaatleme üksikute komponentide käitumist tsingi aglomeraadi redutseerimise protsessis.
Tsingiühendid. Aglomeraat võib sisaldada ZnO, ZnO*Fe2O3, ZnO*SiO2, ZnO*Al2O3, ZnSO4 ja ZnS.
Tsinkoksiidi saab olenevalt segu kuumtöötlemise tingimustest ja selle koostisest redutseerida erinevate redutseerivate ainetega.
Vee lagunemise ja lenduva kivisöe eraldumise tulemusena tekivad märjas segus vesinik, metaan ja mitmesugused süsivesinikud, mille tulemusena vesinik ja metaan redutseerivad ZnO-d.

Taastumise algus on märgatav juba 450-550° juures. Need reaktsioonid ei ole olulised ja toimuvad ainult horisontaalsetes retortides destilleerimise algperioodil.
Temperatuuridel üle 600° on võimalik tsinkoksiidi otsene redutseerimine tahke süsinikuga. 2ZnO+G⇔2Zn+CO2. Reaktsiooni intensiivsust piirab tahkete ainete piiratud difusioonikiirus ja seetõttu on sellel vähe praktilist tähtsust. Üle 1000° kulgeb tsinkoksiidi redutseerimise põhireaktsioon süsinikmonooksiidiga ZnO+CO⇔Zn+CO2. Selle reaktsiooni tasakaalukonstant tingimusel, et saadakse üks metalliline tsink ainult auru kujul, on leitav võrrandist

Võrrandist järeldub, et voolu suund sõltub CO ja CO2 kontsentratsioonide suhtest gaasifaasis, mille määrab hästi tuntud Buduaari kõver. Joonisel fig. 12 on kujutatud gaasifaasi võimalikku koostist destillatsiooniahju muhvel. Üle 1000° ei saa süsinikdioksiid süsiniku juuresolekul eksisteerida ja reageerib viimasega reaktsioonis CO2+C=2CO.

Seega on ZnO edukaks redutseerimiseks süsinikmonooksiidiga vaja luua soodsad tingimused kahe reaktsiooni toimumiseks: ZnO + CO⇔Zn + CO2 ja CO2 + C⇔2CO, nimelt: protsessi kõrge temperatuur (kell. vähemalt 1000 °), laetava redutseerija suur liig ja laengu gaasi läbilaskvus on piisav gaaside ja tsingi aurude kiireks eemaldamiseks.
Kui redutseerimine toimub sulatis 1300-1400 ° (tsink elektrotermiline), muutub tsinkoksiidi ja metallilise raua vastastikmõju reaktsioonil ZnO + Fe = Zn + FeO väga oluliseks.Selle reaktsiooni võimalikkuse tõttu on on võimalik saavutada tsingi ja madala metallisisaldusega vedelate räbu kõrge sublimatsiooniaste . Samal ajal on selle reaktsiooni kulg horisontaalsetes retortides ebasoovitav, kuna võib tekkida madala sulamistemperatuuriga rauaühendeid (matt ja räbu), mis hävitavad muhvlite seinu.
Tsinkferriit taandub temperatuuril alla 900° ja süsiniku puudumisel struktuurivaba ZnO ja Fe3O4 moodustumisega. Nendes tingimustes võivad ferriiti lagundada ka teiste metallide oksiidid. Kõrgetel temperatuuridel kulgeb redutseerimisprotsess kiiresti metallilise tsingi, metallilise raua või raudoksiidi moodustumisega. Tsinkferriidi redutseerimine ei tekita destilleerimise praktikas erilisi raskusi.
Tsink silikaate redutseerivad kergesti ka süsinik ja metalliline raud. Temperatuuril 1100-1200° redutseerub tsink silikaatidest täielikult.
Tsingi aluminaadid ehk spinellid on väga tulekindlad ühendid. Erinevalt silikaatidest ei redutseerita neid retortahjudes.
Tsinksulfaat, mis esineb aglomeraadis väikestes kogustes, redutseeritakse süsiniku ja süsinikmonooksiidi toimel sulfiidiks ja dissotsieerub vääveldioksiidi vabanemisega, kusjuures toimuvad järgmised reaktsioonid:

Tsinksulfiidi moodustumine vastavalt viimasele reaktsioonile toimub gaasifaasis.
Tsinksulfiid retortides destilleerimisel praktiliselt ei redutseerita ja läheb üle ääreni. Elektriahjuvannis saab tsinksulfiidi lagundada raua toimel 1250-1300° reaktsioonil ZnS+Fe=Zn+FeS.
Plii ja kaadmiumi ühendid. Aglomeraadis on plii oksüdeeritud ühendite kujul: vaba oksiid, silikaadid, ferriidid ja osaliselt sulfaadi kujul. Nendest ühenditest saadav plii redutseerub kergesti metalliliseks pliiks ja sublimeerub teatud määral, saastades vedelat tsinki. Sublimeeritud plii kogus sõltub protsessi temperatuurist. Retortide puhul jääb suurem osa pliist veljesse. Šaht- ja elektriahjudes, kus protsessi temperatuur on kõrgem, muundatakse suurem osa pliist tsingiks. Suurenenud pliisisaldus aglomeraadis mõjub retortide seintele hävitavalt. Seetõttu on vaja suurendada söe kogust laengus, et absorbeerida sulanud plii.
Kaadmiumoksiid redutseeritakse temperatuuril, mis on madalam kui tsinkoksiidil. Selle metalli aururõhk on kõrgem kui tsingil. Partiiprotsessis kaadmium sublimeerub destilleerimise alguses, nii et esimesed kondenseeritud tsingi portsjonid rikastatakse kaadmiumiga.
Plii ja kaadmiumi lisandid vähendavad valmis tsingi kvaliteeti.
Arseeni ja antimoni ühendid. Arseen ja antimon, nagu plii ja kaadmium, saastavad oma lenduvuse tõttu destilleerimistooteid. Kõrgemad oksiidid As2Os ja Sb2O5, arsenaadid ja antimonaadid redutseeritakse süsiniku toimel madalamateks lenduvateks oksiidideks As2O3, Sb2O3 ja metalliliseks olekuks. Mõned neist on kondensaatoris lõksus koos tsingiga.
Vaseühendid redutseeritakse kergesti süsinikusisaldusega redutseerivate ainete abil, kuid need jäävad tahketesse või vedelatesse destilleerimisjääkidesse. Kui laengus on teatud kogus väävlit, läheb vask matiks. Väävli puudumisel moodustab vask rauaga vaskmalmi, millest märkimisväärses koguses saadakse elektriahjudes.
rauaühendid. Oksüdeeritud rauaühendite käitumise redutseerimisprotsessis määravad protsessi tingimused, temperatuur ja gaasifaasi koostis. Retortides ja elektriahjudes saadakse palju metallist rauda. Šahtahjus redutseeritakse raudoksiid oksiidiks ja läheb räbuks.
Kuld ja hõbe tavatingimustes ei sublimeeru ning jäävad olenevalt protsessi iseloomust äärisesse või jaotuvad malmi, mati ja räbu vahel. Kui laengule lisatakse kloriidsoolasid, sublimeerub osa väärismetallidest ja kondenseerub destilleerimisproduktides.
Haruldased ja hajutatud elemendid. Kõrgetel temperatuuridel redutseerivas keskkonnas sublimeerub suurem osa talliumist, indiumist ja seleenist. Kuni pool germaaniumist ja telluurist läheb ka sublimaatideks.Märkimisväärne osa galliumist jääb destilleerimisjääkidesse.
Ränidioksiid, alumiiniumoksiid, leelismetallide oksiidid ja sulfaadid interakteeruvad teiste laenguühenditega ja moodustavad räbu.

tsingi kondenseerumine

Tsingi auru kondensatsiooniprotsessi praktilise rakendamise peamine raskus seisneb selles, et märkimisväärne osa metallist ei liigu mitte vedelasse faasi, vaid tahkesse faasi, mis on oksiidkiledega eraldatud tolmuosakeste kujul. Seetõttu ei ületa sigade tsingi toodang 70-75%.
K. Mayeri uuritud tsingi aururõhu sõltuvust temperatuurist näitab kõver joonisel fig. 13. Kõvera kohal asub üleküllastumata aurude ala ja allpool - küllastumata aurude ala. Tsingi auru kastepunkt ilma teiste gaaside segunemiseta rõhul 1 atm on 906°. Praktikas ei ulatu muhvelahjude, elektri- ja šahtahjude gaasides, kus tsingi aurud on lahjendatud CO ja CO2-ga, tsingi aurude osarõhk 0,5 atm. Retortgaasides destilleerimise algperioodil on see umbes 300 mm Hg ja šahtahju ülemistes gaasides ainult 30-40 mm Hg. Art. Tsingi kondenseerumine nendest gaasidest algab vastavalt temperatuuridel 820–830 ja 650–660°.
Täielikuks kondenseerumiseks on vajalik, et gaaside temperatuur kondensaatori väljalaskeava juures oleks lähedane tsingi sulamistemperatuurile, mille juures aururõhu tasakaaluväärtus on minimaalne. Praktikas lõpeb kondenseerumine 500° juures. Nendes tingimustes on tsingi auru kadu atmosfääri eralduvate gaasidega ligikaudu 0,4%.

Temperatuurirežiimi järgimine iseenesest ei taga aga kogu tsingi kättesaamist vedelal kujul ja osa sellest, nagu eespool mainitud, saadakse tolmuna. Seda seletatakse erinevate põhjustega. On märgatud, et tsingi aurude kondenseerumine vedelasse faasi kulgeb edukamalt väikese kõverusraadiusega tahkete ainete kumeral pinnal ja vedela tsingiga niisutatud pindadel.. Edukaks kondenseerumiseks on vajalik ka, et tsingi aurude kondenseerumine vedelasse faasi kondensaatori pind selle mahuni ei ületa teatud väärtust. Tulenevalt asjaolust, et kondenseerumine algab peamiselt seintelt, on vaja tagada gaasidele kondensaatoris teatud viibimisaeg ja mitte lasta neil liiga järsult jahtuda. Tsingi auruga küllastunud gaaside märkimisväärse koguse korral on ilma erimeetmeteta võimatu tagada tõhusat kondenseerumist. mis hõlmavad gaaside mullitamist läbi tsingivanni ja nende pihustamist sulatsingi ja pliiga.
Samuti on olulised kondensatsiooni keemilised tingimused. Suure CO2 sisalduse korral gaasides oksüdeerub tilkade pind. Tsink, mis takistab nende sulandumist kompaktseks massiks.
Seega mõjutavad tsingi aurude kondenseerumise kiirust ja täielikkust: tsingi aurude osarõhk, temperatuur, gaasisegu kiirus (mitte rohkem kui 5 cm / s), muude gaaside ja mehaaniliste suspensioonide olemasolu, kondensaatori kuju, suurus ja materjal.

17.12.2019

Far Cry seeria rõõmustab jätkuvalt oma mängijaid stabiilsusega. Nii kaua saab selgeks, mida sa selles mängus tegema pead. Jaht, ellujäämine, püüdmine...

16.12.2019

Eluruumi kujundust luues tuleks erilist tähelepanu pöörata elutoa interjöörile - sellest saab teie "universumi" keskpunkt....

15.12.2019

Maja ehitamist ilma tellinguid kasutamata on võimatu ette kujutada. Ka teistes majandustegevuse valdkondades kasutatakse selliseid struktuure. KÄTTE...

14.12.2019

Metalltoodete püsiühenduse meetodina ilmus keevitamine veidi üle sajandi tagasi. Samas ei saa selle tähtsust praegu ülehinnata. AT...

14.12.2019

Ümberkaudse ruumi optimeerimine on oluline nii väikeste kui ka suurte ladude jaoks. See lihtsustab oluliselt tööd ja annab ...

Tsink on teise rühma, D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise süsteemi neljanda perioodi külgmise alarühma element aatomnumbriga 30. Seda tähistatakse sümboliga Zn (lat. Zincum). Lihtaine tsink on tavatingimustes habras sinakasvalge värvusega siirdemetall (õhu käes tuhmub, kattub õhukese tsinkoksiidi kihiga).

Neljandal perioodil on tsink viimane d-element, selle valentselektronid 3d 10 4s 2 . Keemiliste sidemete moodustumisel osalevad ainult välise energiataseme elektronid, kuna d 10 konfiguratsioon on väga stabiilne. Ühendites on tsingi oksüdatsiooniaste +2.

Tsink on reaktiivne metall, sellel on väljendunud redutseerivad omadused, selle aktiivsus on madalam kui leelismuldmetallidel. Näitab amfoteerseid omadusi.

Tsingi koostoime mittemetallidega
Tugevalt õhu käes kuumutamisel põleb see ereda sinaka leegiga, moodustades tsinkoksiidi:
2Zn + O2 → 2ZnO.

Süttimisel reageerib see intensiivselt väävliga:
Zn + S → ZnS.

See reageerib normaalsetes tingimustes halogeenidega katalüsaatorina veeauru juuresolekul:
Zn + Cl2 → ZnCl2.

Fosforiauru toimel tsingile tekivad fosfiidid:
Zn + 2P → ZnP 2 või 3Zn + 2P → Zn 3 P 2 .

Tsink ei suhtle vesiniku, lämmastiku, boori, räni, süsinikuga.

Tsingi koostoime veega
Reageerib veeauruga punasel kuumusel, moodustades tsinkoksiidi ja vesinikku:
Zn + H 2 O → ZnO + H 2.

Tsingi koostoime hapetega
Metallide elektrokeemilises pingereas on tsink enne vesinikku ja tõrjub selle välja mitteoksüdeerivatest hapetest:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2;
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2.

Reageerib lahjendatud lämmastikhappega, moodustades tsinknitraadi ja ammooniumnitraadi:
4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O.

Reageerib kontsentreeritud väävel- ja lämmastikhappega, moodustades tsingisoola ja happe redutseerimisproduktid:
Zn + 2H2SO4 → ZnSO4 + SO2 + 2H2O;
Zn + 4HNO3 → Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Tsingi koostoime leelistega
Reageerib leeliselahustega, moodustades hüdroksokomplekse:
Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2 + H2

sulamisel moodustab see tsinkaadid:
Zn + 2KOH → K 2 ZnO 2 + H 2 .

Koostoime ammoniaagiga
Gaasilise ammoniaagiga 550–600 °C juures moodustab see tsinknitriidi:
3Zn + 2NH3 → Zn3N2 + 3H2;
lahustub ammoniaagi vesilahuses, moodustades tetraammintsinkhüdroksiidi:
Zn + 4NH3 + 2H2O → (OH)2 + H2.

Tsingi koostoime oksiidide ja sooladega
Tsink tõrjub soolade ja oksiidide lahustest välja metallid sellest paremal asuvas pingereas:
Zn + CuSO4 → Cu + ZnSO4;
Zn + CuO → Cu + ZnO.

Tsink(II)oksiid ZnO - valged kristallid omandavad kuumutamisel kollase värvuse. Tihedus 5,7 g/cm 3, sublimatsioonitemperatuur 1800°C. Temperatuuril üle 1000 ° C redutseeritakse see süsiniku, süsinikmonooksiidi ja vesinikuga metalliliseks tsingiks:
ZnO + C → Zn + CO;
ZnO + CO → Zn + CO 2;
ZnO + H 2 → Zn + H 2 O.

Ei suhtle veega. Näitab amfoteerseid omadusi, reageerib hapete ja leeliste lahustega:
ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O;
ZnO + 2NaOH + H2O → Na 2.

Metalloksiididega sulatamisel moodustab see tsinkaadid:
ZnO + CoO → CoZnO 2 .

Mittemetallide oksiididega suhtlemisel moodustab see sooli, kus see on katioon:
2ZnO + SiO 2 → Zn 2 SiO 4,
ZnO + B 2 O 3 → Zn(BO 2) 2.

Tsink(II)hüdroksiid Zn(OH)2 - värvitu kristalne või amorfne aine. Tihedus 3,05 g / cm 3, temperatuuril üle 125 ° C laguneb:
Zn(OH)2 → ZnO + H2O.

Tsinkhüdroksiidil on amfoteersed omadused, see lahustub kergesti hapetes ja leelistes:
Zn(OH)2 + H2SO4 → ZnSO4 + 2H2O;
Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2;

lahustub kergesti ka ammoniaagi vesilahuses, moodustades tetraammintsinkhüdroksiidi:
Zn(OH)2 + 4NH3 → (OH)2.

See saadakse valge sademena, kui tsingisoolad reageerivad leelistega:
ZnCl 2 + 2NaOH → Zn(OH) 2 + 2NaCl.