Zno-nedbrytning. Amfotere oksider

Amfotere oksider (med doble egenskaper) er i de fleste tilfeller metalloksider som har lav elektronegativitet. Avhengig av ytre forhold viser de enten sure eller oksidegenskaper. Disse oksidene dannes som vanligvis viser følgende oksidasjonstilstander: ll, lll, lV.

Eksempler på amfotere oksider: sinkoksid (ZnO), kromoksid lll (Cr2O3), aluminiumoksid (Al2O3), tinnoksid lll (SnO), tinnoksid lV (SnO2), blyoksid lll (PbO), blyoksid lV (PbO2 ), titanoksid lV (TiO2), manganoksid lV (MnO2), jernoksid lll (Fe2O3), berylliumoksid (BeO).

Reaksjoner karakteristiske for amfotere oksider:

1. Disse oksidene kan reagere med sterke syrer. I dette tilfellet dannes salter av de samme syrene. Reaksjoner av denne typen er en manifestasjon av egenskapene til den grunnleggende typen. For eksempel: ZnO (sinkoksid) + H2SO4 (saltsyre) → ZnSO4 + H2O (vann).

2. Når de interagerer med sterke alkalier, viser amfotere oksider og hydroksyder doble egenskaper (det vil si amfoterisitet) manifestert i dannelsen av to salter.

I smelten, når den reagerer med et alkali, dannes et gjennomsnittlig vanlig salt, for eksempel:
ZnO (sinkoksid) + 2NaOH (natriumhydroksid) → Na2ZnO2 (vanlig salt) + H2O (vann).
Al2O3 (aluminiumoksid) + 2NaOH (natriumhydroksid) = 2NaAlO2 + H2O (vann).
2Al(OH)3 (aluminiumhydroksid) + 3SO3 (svoveloksid) = Al2(SO4)3 (aluminiumsulfat) + 3H2O (vann).

I løsning reagerer amfotere oksider med alkali og danner et komplekst salt, for eksempel: Al2O3 (aluminiumoksid) + 2NaOH (natriumhydroksid) + 3H2O (vann) + 2Na(Al(OH)4) (natriumtetrahydroksyaluminatkomplekssalt).

3. Hvert metall av amfotert oksid har sitt eget koordinasjonsnummer. For eksempel: for sink (Zn) - 4, for aluminium (Al) - 4 eller 6, for krom (Cr) - 4 (sjelden) eller 6.

4. Amfotert oksid reagerer ikke med vann og løses ikke opp i det.

Hvilke reaksjoner viser at et metall er amfotert?

Relativt sett kan et amfoterisk element vise egenskaper til både metaller og ikke-metaller. Et lignende karakteristisk trekk er tilstede i A-gruppeelementer: Be (beryllium), Ga (gallium), Ge (germanium), Sn (tinn), Pb, Sb (antimon), Bi (vismut) og noen andre, samt mange B-elementer -grupper er Cr (krom), Mn (mangan), Fe (jern), Zn (sink), Cd (kadmium) og andre.

La oss bevise amfoterisiteten til det kjemiske elementet sink (Zn) med følgende kjemiske reaksjoner:

1. Zn(OH)2 + N2O5 (dianitrogenpentoksid) = Zn(NO3)2 (sinknitrat) + H2O (vann).
ZnO (sinkoksid) + 2HNO3 = Zn(NO3)2 (sinknitrat) + H2O (vann).

b) Zn(OH)2 (sinkhydroksid) + Na2O (natriumoksid) = Na2ZnO2 (natriumdioksinat) + H2O (vann).
ZnO (sinkoksid) + 2NaOH (natriumhydroksid) = Na2ZnO2 (natriumdioksinat) + H2O (vann).

I tilfelle at et element med doble egenskaper i en forbindelse har følgende oksidasjonstilstander, er dets doble (amfoteriske) egenskaper mest merkbart manifestert i mellomstadiet av oksidasjon.

Et eksempel er krom (Cr). Dette grunnstoffet har følgende oksidasjonstilstander: 3+, 2+, 6+. Ved +3 uttrykkes de basiske og sure egenskapene i omtrent samme grad, mens i Cr +2 dominerer de basiske egenskapene, og i Cr +6 dominerer de sure egenskapene. Her er reaksjonene som beviser denne uttalelsen:

Cr+2 → CrO (kromoksid +2), Cr(OH)2 → CrS04;
Cr+3 → Cr2O3 (kromoksid +3), Cr(OH)3 (kromhydroksid) → KCrO2 eller kromsulfat Cr2(SO4)3;
Cr+6 → CrO3 (kromoksid +6), H2CrO4 → K2CrO4.

I de fleste tilfeller eksisterer amfotere oksider av kjemiske elementer med en oksidasjonstilstand på +3 i metaform. Som et eksempel kan vi nevne: aluminiummetahydroksid (kjemisk formel AlO(OH) og jernmetahydroksid (kjemisk formel FeO(OH)).

Hvordan fremstilles amfotere oksider?

1. Den mest praktiske metoden for deres fremstilling er utfelling fra en vandig løsning ved bruk av ammoniakkhydrat, det vil si en svak base. For eksempel:
Al(NO3)3 (aluminiumnitrat) + 3(H2OxNH3) (vandig hydrat) = Al(OH)3 (amfotært oksid) + 3NH4NO3 (reaksjon utført ved tjue grader Celsius).
Al(NO3)3 (aluminiumnitrat) + 3(H2OxNH3) (vandig ammoniumhydrat) = AlO(OH) (amfotært oksid) + 3NH4NO3 + H2O (reaksjon utført ved 80 °C)

Dessuten, i en utvekslingsreaksjon av denne type, i tilfelle av et overskudd av alkalier, vil ingen alkalier bli avsatt. Dette skyldes det faktum at aluminium blir et anion på grunn av dets doble egenskaper: Al(OH)3 (aluminiumhydroksid) + OH− (overskudd av alkalier) = − (aluminiumhydroksidanion).

Eksempler på reaksjoner av denne typen:
Al(NO3)3 (aluminiumnitrat) + 4NaOH (overskudd av natriumhydroksid) = 3NaNO3 + Na(Al(OH)4).
ZnSO4 (sinksulfat) + 4NaOH (overskudd natriumhydroksid) = Na2SO4 + Na2(Zn(OH)4).

Saltene som dannes i dette tilfellet tilhører De inkluderer følgende komplekse anioner: (Al(OH)4)− og også (Zn(OH)4)2−. Dette er hva disse saltene kalles: Na(Al(OH)4) - natriumtetrahydroksoaluminat, Na2(Zn(OH)4) - natriumtetrahydroksozinkat. Produktene av interaksjonen av aluminium eller sinkoksider med fast alkali kalles annerledes: NaAlO2 - natriumdioksoaluminat og Na2ZnO2 - natriumdioksoaluminat.

Amfotere forbindelser

Kjemi er alltid en enhet av motsetninger.

Se på det periodiske systemet.

Noen grunnstoffer (nesten alle metaller som viser oksidasjonstilstander +1 og +2) dannes grunnleggende oksider og hydroksyder. For eksempel danner kalium oksidet K 2 O, og hydroksidet KOH. De viser grunnleggende egenskaper, for eksempel å samhandle med syrer.

K2O + HCl → KCl + H2O

Noen grunnstoffer (de fleste ikke-metaller og metaller med oksidasjonstilstander +5, +6, +7) dannes surt oksider og hydroksyder. Syrehydroksider er oksygenholdige syrer, de kalles hydroksyder fordi de har en hydroksylgruppe i strukturen, for eksempel danner svovel surt oksid SO 3 og surt hydroksyd H 2 SO 4 (svovelsyre):

Slike forbindelser har sure egenskaper, for eksempel reagerer de med baser:

H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O

Og det er grunnstoffer som danner oksider og hydroksider som viser både sure og basiske egenskaper. Dette fenomenet kalles amfoterisk . Det er disse oksidene og hydroksidene som vil fokusere vår oppmerksomhet i denne artikkelen. Alle amfotere oksider og hydroksyder er faste stoffer som er uløselige i vann.

For det første, hvordan kan vi bestemme om et oksid eller hydroksid er amfotert? Det er en regel, litt vilkårlig, men du kan fortsatt bruke den:

Amfotere hydroksyder og oksider dannes av metaller i oksidasjonstilstander +3 og +4, for eksempel (Al 2 O 3 , Al(Åh) 3 , Fe 2 O 3 , Fe(Åh) 3)

Og fire unntak:metallerZn , Være , Pb , Sn danner følgende oksider og hydroksyder:ZnO , Zn ( Åh ) 2 , BeO , Være ( Åh ) 2 , PbO , Pb ( Åh ) 2 , SnO , Sn ( Åh ) 2 , hvor de viser en oksidasjonstilstand på +2, men til tross for dette viser disse forbindelsene amfotere egenskaper .

De vanligste amfotere oksidene (og deres tilsvarende hydroksyder): 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.

Egenskapene til amfotere forbindelser er ikke vanskelige å huske: de samhandler med syrer og alkalier.

• Når du samhandler med syrer, er alt enkelt i disse reaksjonene, amfotere forbindelser oppfører seg som grunnleggende:

Al 2 O 3 + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2 O

ZnO + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2 O

BeO + HNO 3 → Be(NO 3 ) 2 + H 2 O

Hydroksyder reagerer på samme måte:

Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O

Pb(OH)2 + 2HCl → PbCl2 + 2H2O

• Å samhandle med alkalier er litt mer komplisert. I disse reaksjonene oppfører amfotere forbindelser seg som syrer, og reaksjonsproduktene kan være forskjellige, avhengig av forholdene.

Enten skjer reaksjonen i løsning, eller de reagerende stoffene tas som faste stoffer og smeltes sammen.

Interaksjon av basiske forbindelser med amfotere under fusjon.

La oss se på eksemplet med sinkhydroksid. Som nevnt tidligere, interagerer amfotere forbindelser med basiske forbindelser og oppfører seg som syrer. Så la oss skrive sinkhydroksid Zn (OH) 2 som en syre. Syren har hydrogen foran, la oss ta den ut: H 2 ZnO 2 . Og reaksjonen av alkaliet med hydroksydet vil fortsette som om det var en syre. "Syrerester" ZnO 2 2-divalent:

2K Åh(TV) + H 2 ZnO 2(fast) (t, fusjon)→ K 2 ZnO 2 + 2 H 2 O

Det resulterende stoffet K 2 ZnO 2 kalles kaliummetazinkat (eller ganske enkelt kaliumsinkat). Dette stoffet er et salt av kalium og den hypotetiske "sinksyren" H 2 ZnO 2 (det er ikke helt riktig å kalle slike forbindelser salter, men for vår egen bekvemmelighet vil vi glemme det). Bare skriv sinkhydroksid slik: H 2 ZnO 2 - ikke bra. Vi skriver Zn (OH) 2 som vanlig, men vi mener (for vår egen bekvemmelighet) at det er en "syre":

2KOH (fast) + Zn (OH) 2(fast) (t, fusjon) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O

Med hydroksyder, som har 2 OH-grupper, vil alt være det samme som med sink:

Be(OH) 2 (sol.) + 2NaOH (sol.) (t, fusjon) → 2H 2 O + Na 2 BeO 2 (natriummetaberylat eller berylat)

Pb(OH) 2(solv.) + 2NaOH (solv.) (t, fusjon)→ 2H 2 O + Na 2 PbO 2 (natriummetaplumbat, eller plumbate)

Med amfotere hydroksyder med tre OH-grupper (Al (OH) 3, Cr (OH) 3, Fe (OH) 3) er det litt annerledes.

La oss se på eksemplet med aluminiumhydroksid: Al (OH) 3, skriv det i form av en syre: H 3 AlO 3, men vi lar det ikke være i denne formen, men tar vannet ut derfra:

H 3 AlO 3 – H 2 O → HAlO 2 + H 2 O.

Det er denne "syren" (HAlO 2) vi jobber med:

HAlO 2 + KOH → H 2 O + KAlO 2 (kaliummetaluminat, eller ganske enkelt aluminat)

Men aluminiumhydroksid kan ikke skrives slik HAlO 2, vi skriver det som vanlig, men vi mener "syre" der:

Al(OH) 3(solv.) + KOH (solv.) (t, fusjon)→ 2H 2 O + KAlO 2 (kaliummetaluminat)

Det samme gjelder for kromhydroksid:

Cr(OH) 3 → H 3 CrO 3 → HCrO 2

Cr(OH) 3(tv.) + KOH (tv.) (t, fusjon)→ 2H 2 O + KCrO 2 (kaliummetakromat,

MEN IKKE KROMAT, kromater er salter av kromsyre).

Det er det samme med hydroksyder som inneholder fire OH-grupper: vi flytter hydrogen fremover og fjerner vann:

Sn(OH) 4 → H 4 SnO 4 → H 2 SnO 3

Pb(OH)4 → H 4 PbO 4 → H 2 PbO 3

Det bør huskes at bly og tinn hver danner to amfotere hydroksyder: med en oksidasjonstilstand på +2 (Sn (OH) 2, Pb (OH) 2), og +4 (Sn (OH) 4, Pb (OH) 4 ).

Og disse hydroksydene vil danne forskjellige "salter":

Oksidasjonstilstand
Hydroksydformel	Sn(OH)2	Pb(OH)2	Sn(OH)4	Pb(OH)4
Formel av hydroksid som syre	H2SnO2	H2PbO2	H2SnO3	H2PbO3
Salt (kalium)	K2SnO2	K2PbO2	K2SNO3	K2PbO3
Navn på salt			metastannAT	metablumbAT

De samme prinsippene som i navnene på vanlige "salter", elementet i den høyeste oksidasjonstilstanden er suffikset AT, i mellomleddet - IT.

Slike "salter" (metakromater, metaalluminater, metaberyllater, metazinkater, etc.) oppnås ikke bare som et resultat av interaksjonen mellom alkalier og amfotere hydroksyder. Disse forbindelsene dannes alltid når en sterkt grunnleggende "verden" og en amfoter (under fusjon) kommer i kontakt. Det vil si at akkurat som amfotere hydroksyder, vil amfotere oksider og metallsalter som danner amfotere oksider (salter av svake syrer) reagere med alkalier. Og i stedet for et alkali kan du ta et sterkt basisk oksid og et salt av metallet som danner alkaliet (salt av en svak syre).

Interaksjoner:

Husk at reaksjonene nedenfor oppstår under fusjon.

Amfotert oksid med sterkt basisk oksid:

ZnO (fast) + K 2 O (fast stoff) (t, fusjon) → K 2 ZnO 2 (kaliummetazinkat, eller ganske enkelt kaliumsinkat)

Amfotert oksid med alkali:

ZnO (fast) + 2KOH (fast) (t, fusjon) → K 2 ZnO 2 + H 2 O

Amfotert oksid med et salt av en svak syre og et metall som danner en alkali:

ZnO (sol.) + K 2 CO 3 (sol.) (t, fusjon) → K 2 ZnO 2 + CO 2

Amfoterisk hydroksid med sterkt basisk oksid:

Zn(OH) 2 (fast) + K 2 O (fast stoff) (t, fusjon) → K 2 ZnO 2 + H 2 O

Amfoterisk hydroksid med alkali:

Zn (OH) 2 (fast) + 2KOH (fast) (t, fusjon) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O

Amfoterisk hydroksid med et salt av en svak syre og et metall som danner en alkali:

Zn (OH) 2 (fast) + K 2 CO 3 (fast stoff) (t, fusjon) → K 2 ZnO 2 + CO 2 + H 2 O

Salter av en svak syre og et metall som danner en amfoter forbindelse med et sterkt basisk oksid:

ZnCO 3 (fast stoff) + K 2 O (fast stoff) (t, fusjon) → K 2 ZnO 2 + CO 2

Salter av en svak syre og et metall som danner en amfoter forbindelse med en alkali:

ZnCO 3 (fast stoff) + 2KOH (fast stoff) (t, fusjon) → K 2 ZnO 2 + CO 2 + H 2 O

Salter av en svak syre og et metall som danner en amfoter forbindelse med et salt av en svak syre og et metall som danner en alkali:

ZnCO 3(tv.) + K 2 CO 3(tv.) (t, fusjon)→ K 2 ZnO 2 + 2CO 2

Nedenfor er informasjon om salter av amfotere hydroksyder de vanligste i Unified State Examination er merket med rødt.

	Hydroksyd	Hydroksyd som syre	Syrerester		Navn på salt
BeO	Vær (OH) 2	H 2 BeO 2	BeO 2 2-	K 2 BeO 2	Metaberyllat (beryllat)
ZnO	Zn(OH) 2	H 2 ZnO 2	ZnO 2 2-	K 2 ZnO 2	Metazinkat (sinkat)
Al 2 O 3	Al(OH) 3	HALO 2	AlO 2 —	KAlO 2	Metaluminat (aluminat)
Fe2O3	Fe(OH) 3	HFeO2	FeO2 -	KFeO2	Metaferrate (MEN IKKE FERRATE)
	Sn(OH)2	H2SnO2	SnO 2 2-	K2SnO2
	Pb(OH)2	H2PbO2	PbO 2 2-	K2PbO2
SnO2	Sn(OH)4	H2SnO3	SnO 3 2-	K2SNO3	MetastannAT (stannate)
PbO2	Pb(OH)4	H2PbO3	PbO 3 2-	K2PbO3	MetablumAT (plumbat)
Cr2O3	Cr(OH)3	HCrO2	CrO2 -	KCrO2	Metakromat (MEN IKKE KROMAT)

Interaksjon av amfotere forbindelser med løsninger av ALKALI (her kun alkali).

I Unified State Examination kalles dette "oppløsning av aluminiumhydroksid (sink, beryllium, etc.) med alkali." Dette skyldes evnen til metaller i sammensetningen av amfotere hydroksyder i nærvær av et overskudd av hydroksydioner (i et alkalisk medium) til å feste disse ionene til seg selv. En partikkel dannes med et metall (aluminium, beryllium, etc.) i sentrum, som er omgitt av hydroksidioner. Denne partikkelen blir negativt ladet (anion) på grunn av hydroksydioner, og dette ionet vil bli kalt hydroksoaluminat, hydroksinkat, hydroksoberyllat osv. Dessuten kan prosessen foregå på forskjellige måter metallet kan være omgitt av et annet antall hydroksydioner.

Vi vil vurdere to tilfeller: når metallet er omgitt fire hydroksidioner, og når den er omringet seks hydroksidioner.

La oss skrive ned den forkortede ioniske ligningen for disse prosessene:

Al(OH) 3 + OH — → Al(OH) 4 —

Det resulterende ionet kalles tetrahydroksoaluminat-ion. Prefikset "tetra-" legges til fordi det er fire hydroksidioner. Tetrahydroksyaluminat-ionet har en ladning -, siden aluminium har en ladning på 3+, og fire hydroksidioner har en ladning på 4-, er totalen -.

Al(OH) 3 + 3OH - → Al(OH) 6 3-

Ionet som dannes i denne reaksjonen kalles heksahydroksoaluminat-ion. Prefikset "hekso-" er lagt til fordi det er seks hydroksidioner.

Det er nødvendig å legge til et prefiks som indikerer antall hydroksidioner. For hvis du bare skriver "hydroksyaluminat", er det ikke klart hvilket ion du mener: Al (OH) 4 - eller Al (OH) 6 3-.

Når et alkali reagerer med et amfotert hydroksid, dannes et salt i løsningen. Kationen som er et alkalikation, og anionet er et komplekst ion, hvis dannelse vi diskuterte tidligere. Anionen er firkantede parenteser.

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

Al (OH)3 + 3KOH → K3 (kaliumheksahydroksoaluminat)

Hva slags salt (heksa- eller tetra-) du skriver som produkt spiller ingen rolle. Selv i Unified State Examination-svarene står det skrevet: "... K 3 (dannelsen av K er tillatt." Hovedsaken er ikke å glemme å sikre at alle indekser er lagt inn riktig. Hold styr på anklagene, og hold husk at summen deres må være lik null.

I tillegg til amfotere hydroksyder, reagerer amfotere oksider med alkalier. Produktet vil være det samme. Bare hvis du skriver reaksjonen slik:

Al 2 O 3 + NaOH → Na

Al 2 O 3 + NaOH → Na 3

Men disse reaksjonene vil ikke bli utlignet for deg. Du må legge til vann på venstre side, fordi interaksjonen skjer i løsning, det er nok vann der, og alt vil utjevne:

Al 2 O 3 + 2 NaOH + 3 H 2 O → 2 Na

Al 2 O 3 + 6 NaOH + 3H 2 O → 2Na 3

I tillegg til amfotere oksider og hydroksyder, interagerer noen spesielt aktive metaller som danner amfotere forbindelser med alkaliløsninger. Nemlig dette: aluminium, sink og beryllium. For å utjevne trengs det også vann til venstre. Og i tillegg er hovedforskjellen mellom disse prosessene frigjøringen av hydrogen:

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na + 3H2

2Al + 6NaOH + 6H 2 O → 2Na 3 + 3H 2

Tabellen nedenfor viser de vanligste eksemplene på egenskapene til amfotere forbindelser i Unified State Examination:

Amfotert stoff		Navn på salt
Al2O3 Al(OH) 3		Natriumtetrahydroksyaluminat	Al(OH) 3 + NaOH → Na Al 2 O 3 + 2 NaOH + 3H 2 O → 2Na 2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2
	Na 3	Natriumheksahydroksyaluminat	Al(OH) 3 + 3 NaOH → 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	Natriumtetrahydroksozinkat	Zn(OH) 2 + 2 NaOH → Na 2 ZnO + 2NaOH + H 2 O → Na 2 Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 +H 2
	K 4	Natriumheksahydroksozinkat	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	Litiumtetrahydroksoberyllat	Vær (OH) 2 + 2LiOH → Li 2 BeO + 2LiOH + H 2 O → Li 2 Vær + 2LiOH + 2H 2 O → Li 2 +H 2
	Li 4	Litiumheksahydroksoberyllat	Vær (OH) 2 + 4LiOH → Li 4 BeO + 4LiOH + H 2 O → Li 4 Vær + 4LiOH + 2H 2 O → Li 4 +H 2
Cr2O3 Cr(OH)3		Natriumtetrahydroksokromat	Cr(OH) 3 + NaOH → Na Cr 2 O 3 + 2 NaOH + 3H 2 O → 2Na
	Na 3	Natriumheksahydrokkromat	Cr(OH) 3 + 3 NaOH → Na 3 Cr 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3
Fe2O3 Fe(OH) 3		Natriumtetrahydroxoferrat	Fe(OH) 3 + NaOH → Na Fe 2 O 3 + 2 NaOH + 3H 2 O → 2Na
	Na 3	Natriumheksahydroxoferrat	Fe(OH) 3 + 3 NaOH → Na 3 Fe 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3

Saltene som oppnås i disse reaksjonene reagerer med syrer, og danner to andre salter (salter av en gitt syre og to metaller):

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

Det er det! Ikke noe komplisert. Det viktigste er ikke å forvirre, husk hva som dannes under fusjon og hva som er i løsning. Svært ofte dukker det opp oppgaver om dette problemet B deler.

Sink er et element i den sekundære undergruppen av den andre gruppen, den fjerde perioden av det periodiske systemet av kjemiske elementer av D.I. Mendeleev, med atomnummer 30. Det er betegnet med symbolet Zn (lat. Zincum). Det enkle stoffet sink under normale forhold er et sprøtt overgangsmetall med en blåhvit farge (det blir matt i luften, blir dekket med et tynt lag av sinkoksyd).

I den fjerde perioden er sink det siste d-elementet, dets valenselektroner 3d 10 4s 2 . Bare elektroner fra det ytre energinivået deltar i dannelsen av kjemiske bindinger, siden d 10-konfigurasjonen er veldig stabil. I forbindelser har sink en oksidasjonstilstand på +2.

Sink er et kjemisk aktivt metall, har utpregede reduserende egenskaper og er dårligere i aktivitet enn jordalkalimetaller. Utviser amfotere egenskaper.

Interaksjon mellom sink og ikke-metaller
Når den er sterkt oppvarmet i luft, brenner den med en lys blåaktig flamme for å danne sinkoksid:
2Zn + O2 → 2ZnO.

Når den antennes, reagerer den kraftig med svovel:
Zn + S → ZnS.

Reagerer med halogener under normale forhold i nærvær av vanndamp som katalysator:
Zn + Cl2 → ZnCl2.

Når fosfordamp virker på sink, dannes fosfider:
Zn + 2P → ZnP 2 eller 3Zn + 2P → Zn 3 P 2.

Sink interagerer ikke med hydrogen, nitrogen, bor, silisium eller karbon.

Interaksjon av sink med vann
Reagerer med vanndamp ved rød varme og danner sinkoksid og hydrogen:
Zn + H20 → ZnO + H2.

Interaksjon av sink med syrer
I den elektrokjemiske spenningsserien av metaller er sink plassert før hydrogen og fortrenger det fra ikke-oksiderende syrer:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2;
Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + H2.

Reagerer med fortynnet salpetersyre og danner sinknitrat og ammoniumnitrat:
4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O.

Reagerer med konsentrert svovelsyre og salpetersyre for å danne sinksalt og syreduserende produkter:
Zn + 2H2SO4 -> ZnSO4 + SO2 + 2H20;
Zn + 4HNO 3 → Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Interaksjon av sink med alkalier
Reagerer med alkaliske løsninger for å danne hydroxokomplekser:
Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2 + H2

når den er smeltet, danner den sinkater:
Zn + 2KOH → K2Zn02 + H2.

Interaksjon med ammoniakk
Med gassformig ammoniakk ved 550–600°C danner den sinknitrid:
3Zn + 2NH3 -> Zn3N2 + 3H2;
løses opp i en vandig løsning av ammoniakk og danner tetraamminium sinkhydroksid:
Zn + 4NH3 + 2H20 → (OH)2 + H2.

Interaksjon av sink med oksider og salter
Sink fortrenger metaller som ligger i spenningsserien til høyre for den fra løsninger av salter og oksider:
Zn + CuS04 -> Cu + ZnS04;
Zn + CuO → Cu + ZnO.

Sink(II)oksid ZnO – hvite krystaller, ved oppvarming får de en gul farge. Tetthet 5,7 g/cm 3, sublimeringstemperatur 1800°C. Ved temperaturer over 1000°C reduseres det til metallisk sink av karbon, karbonmonoksid og hydrogen:
ZnO + C → Zn + CO;
ZnO + CO → Zn + CO 2;
ZnO + H 2 → Zn + H 2 O.

Samvirker ikke med vann. Viser amfotere egenskaper, reagerer med løsninger av syrer og alkalier:
ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H20;
ZnO + 2NaOH + H2O → Na2.

Når det smeltes sammen med metalloksider, danner det sinkater:
ZnO + CoO → CoZnO2.

Når det interagerer med ikke-metalloksider, danner det salter, der det er et kation:
2ZnO + SiO 2 → Zn 2 SiO 4,
ZnO + B 2 O 3 → Zn(BO 2) 2.

Sink(II)hydroksid Zn(OH) 2 – et fargeløst krystallinsk eller amorft stoff. Tetthet 3,05 g/cm 3, spaltes ved temperaturer over 125°C:
Zn(OH)2 → ZnO + H2O.

Sinkhydroksid viser amfotere egenskaper og er lett løselig i syrer og alkalier:
Zn(OH)2 + H2SO4 → ZnSO4 + 2H20;
Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2;

løses også lett i en vandig løsning av ammoniakk for å danne tetraamminium sinkhydroksid:
Zn(OH)2 + 4NH3 → (OH) 2.

Det oppnås i form av et hvitt bunnfall når sinksalter interagerer med alkalier:
ZnCl2 + 2NaOH → Zn(OH)2 + 2NaCl.

Begge hovedstadiene i pyrometallurgiske prosesser - reduksjon med destillasjon og kondensering av sink - er av både teoretisk og praktisk interesse.

Gjenopprettingsprosesser

Reduksjonen utføres på sinkagglomerat, som inneholder fritt oksid, ferritter, silikater og aluminater av sink, sinksulfid og sulfat, og i tillegg oksider og ferritter av andre metaller.
Prosessene for reduksjon av metalloksider skjer både i fast fase (retorter og akselovner) og i flytende fase (elektriske ovner). Reduksjonsmidler kan være fast karbon, karbonmonoksid, hydrogen og metallisk jern. De viktigste er karbonmonoksid CO og metallisk jern.
Det er to teorier for reduksjon av metalloksider med karbonmonoksid "to-trinns" A.A. Baykova og "adsorpsjonskatalytisk" G.I. Chufarova.
I følge den første teorien skjer først dissosiasjonen av oksider til metall og oksygen i henhold til reaksjonen 2MeO=2Me+O2, og deretter kombinasjonen av det frigjorte oksygenet med reduksjonsmidlet i henhold til ligningen O2+2СО=2СО2. Avhengig av temperaturen kan produktet av oksiddissosiasjon være et fast, flytende eller gassformig metall. Begge stadier av utvinning fortsetter uavhengig og har en tendens til likevekt. Det samlede resultatet av reaksjoner avhenger av forholdene de finner sted under.
Den mer moderne teorien til G.I. Chufarova foreslår tre stadier av reduksjon: adsorpsjon av en reduserende gass på overflaten av oksidet, selve reduksjonsprosessen og fjerning av det gassformige produktet fra reaksjonsoverflaten. Generelt sett kan denne teorien beskrives med følgende ligninger:

Det skal bemerkes at i henhold til begge teoriene er den totale reaksjonen, som uttrykker det støkiometriske forholdet mellom de interagerende stoffene, den samme:

La oss vurdere oppførselen til individuelle komponenter under reduksjonen av sinkagglomerat.
Sinkforbindelser. Agglomeratet kan inneholde ZnO, ZnO*Fe2O3, ZnO*SiO2, ZnO*Al2O3, ZnSO4 og ZnS.
Sinkoksid, avhengig av forholdene for varmebehandling av ladningen og dens sammensetning, kan reduseres med forskjellige reduksjonsmidler.
I den våte ladningen, som et resultat av dekomponering av vann og frigjøring av flyktig kull, dannes hydrogen, metan og ulike hydrokarboner Hydrogen og metan reduserer ZnO ved reaksjoner

Begynnelsen av utvinning er merkbar allerede ved 450-550°. Disse reaksjonene er ikke signifikante og forekommer bare under den innledende destillasjonsperioden i horisontale retorter.
Ved temperaturer over 600° er direkte reduksjon av sinkoksyd med fast karbon mulig. 2ZnO+G⇔2Zn+CO2. Intensiteten av reaksjonen er begrenset av den begrensede diffusjonshastigheten av faste stoffer og er som et resultat av liten praktisk betydning. Over 1000° oppstår hovedreaksjonen av reduksjon av sinkoksid med karbonmonoksid ZnO+CO⇔Zn+CO2. Likevektskonstanten for denne reaksjonen, forutsatt at en metallisk sink kun oppnås i damptilstand, kan finnes fra ligningen

Det følger av ligningen at strømningsretningen avhenger av forholdet mellom konsentrasjonene av CO og CO2 i gassfasen, som bestemmes av den velkjente Boudoir-kurven. I fig. Figur 12 viser mulig sammensetning av gassfasen i muffelen til en destillasjonsovn. Over 1000° kan ikke karbondioksid eksistere i nærvær av karbon og reagerer med sistnevnte i henhold til reaksjonen CO2 + C = 2CO.

For en vellykket reduksjon av ZnO med karbonmonoksid er det derfor nødvendig å skape gunstige forhold for forekomsten av to reaksjoner: ZnO + CO ⇔ Zn + CO2 og CO2 + C ⇔ 2 CO, nemlig: ha en høy prosesstemperatur (kl. minst 1000 °), et stort overskudd av reduksjonsmidlet i ladningen og gasspermeabiliteten til ladningen tilstrekkelig for rask fjerning av gasser og sinkdamper.
Når reduksjon finner sted i smelten ved 1300-1400° (elektrotermi av sink), blir interaksjonen av sinkoksyd med metallisk jern i henhold til reaksjonen ZnO+Fe=Zn+FeO av stor betydning Takket være muligheten for denne reaksjonen. det er mulig å oppnå en høy grad av sinksublimering og flytende slagg med lavt metallinnhold. Samtidig er forekomsten av denne reaksjonen i horisontale retorter uønsket på grunn av mulig dannelse av lavtsmeltende jernforbindelser (matt og slagg) som ødelegger veggene til muffene.
Sinkferritt ved temperaturer under 900° og med mangel på karbon reduseres for å danne strukturelt fri ZnO og Fe3O4. Under disse forholdene kan ferritt også spaltes av oksider av andre metaller. Ved høye temperaturer skjer reduksjonsprosessen raskt med dannelse av metallisk sink, metallisk jern eller jernholdig oksid. I praksis med destillasjon forårsaker reduksjonen av sinkferritt ingen spesielle vanskeligheter.
Sinksilikater reduseres også lett av karbon og metallisk jern. Ved en temperatur på 1100-1200° reduseres sink fullstendig fra silikater.
Sinkaluminater eller spineller er svært ildfaste forbindelser. I motsetning til silikater reduseres de ikke i retortovner.
Sinksulfat, tilstede i agglomeratet i små mengder, reduseres av karbon og karbonmonoksid til sulfid og dissosieres med frigjøring av svoveldioksid, og følgende reaksjoner oppstår:

Dannelsen av sinksulfid i sistnevnte reaksjon skjer i gassfasen.
Sinksulfid reduseres praktisk talt ikke under destillasjon i retorter og går til destillasjon. I et elektrisk ovnsbad kan sinksulfid spaltes av jern ved 1250-1300° i henhold til reaksjonen ZnS+Fe=Zn+FeS.
Bly og kadmiumforbindelser. I agglomeratet finnes bly i form av oksiderte forbindelser: fritt oksid, silikater, ferritter og delvis i form av sulfat. Bly fra disse forbindelsene reduseres lett til metallisk innhold og sublimerer til en viss grad, og forurenser flytende sink. Mengden sublimert bly avhenger av prosesstemperaturen. I replikker forblir hoveddelen av blyet i felgen. I sjaktovner og elektriske ovner, hvor prosesstemperaturen er høyere, omdannes det meste av blyet til sink. Det økte innholdet av bly i agglomeratet har en ødeleggende effekt på veggene i retortene. Derfor er det nødvendig å øke mengden kull i ladningen for å absorbere smeltet bly.
Kadmiumoksid reduseres ved en temperatur lavere enn sinkoksid. Damptrykket til dette metallet er høyere enn for sink. I en batchprosess sublimeres kadmium i begynnelsen av destillasjonen, slik at de første porsjonene av kondensert sink anrikes på kadmium.
Bly- og kadmiumurenheter reduserer kvaliteten på ferdig sink.
Forbindelser av arsen og antimon. Arsen og antimon, på grunn av deres flyktighet, som bly og kadmium, forurenser destillasjonsprodukter. Høyere oksider As2Os og Sb2O5, arsenater og antimonater reduseres med karbon til lavere flyktige oksider As2O3, Sb2O3 og til metallisk tilstand. Noen av dem fanges opp i kondensatoren sammen med sink.
Kobberforbindelser reduseres lett av karbonholdige reduksjonsmidler, men forblir i faste eller flytende destillasjonsrester. Hvis det er en viss mengde svovel i ladningen, går kobberet til matt. I fravær av svovel danner kobber kobberstøpejern med jern, hvorav betydelige mengder produseres i elektriske ovner.
Jernforbindelser. Oppførselen til oksiderte jernforbindelser under reduksjonsprosessen bestemmes av prosessbetingelsene, temperaturen og sammensetningen av gassfasen. Retorter og elektriske ovner produserer mye metallisk jern. I en sjaktovn blir jernoksid redusert til oksid og blir til slagg.
Gull og sølv sublimerer ikke under normale forhold og, avhengig av prosessens art, forblir det i kantene eller fordeles mellom støpejern, matt og slagg. Når kloridsalter tilsettes til ladningen, sublimeres og kondenserer en del av edelmetallene i destillasjonsproduktene.
Sjeldne og spredte elementer. I et reduserende miljø ved høye temperaturer sublimerer det meste av tallium, indium og selen. Opptil halvparten av germanium og tellur går også inn i sublimater. En betydelig del av gallium forblir i destillasjonsrestene.
Silika, alumina, oksider og sulfater av alkalimetaller interagerer med andre forbindelser av ladningen og danner slagg.

Sinkkondens

Hovedvanskeligheten i den praktiske implementeringen av prosessen med kondensering av sinkdamp er at en betydelig del av metallet ikke går inn i væskefasen, men inn i den faste fasen, i form av støvlignende partikler separert av oksidfilmer. Derfor overstiger ikke utbyttet av svinsink 70-75%.
Avhengigheten av sinkdamptrykk av temperatur, studert av K. Mayer, er representert ved kurven i fig. 13. Over kurven ligger regionen med overmettede damper, og under - umettede damper. Duggpunktet for sinkdamp uten innblanding av andre gasser ved et trykk på 1 atm er 906°. I praksis, i gassene fra muffel-, elektriske og sjaktovner, hvor sinkdamp fortynnes med CO og CO2, når partialtrykket til sinkdamp ikke 0,5 ati. I retortgasser i den første destillasjonsperioden er det omtrent 300 mm Hg, og i toppgassene i en sjaktovn er det bare 30-40 mm Hg. Kunst. Kondensering av sink fra disse gassene vil begynne ved temperaturer på henholdsvis 820-830 og 650-660°.
For fullstendig kondensering er det nødvendig at temperaturen på gassene ved utløpet av kondensatoren er nær smeltepunktet for sink, hvor likevektsverdien til damptrykket er minimal. I praksis slutter kondens ved 500°. Under disse forholdene er tapet av sinkdamp med gasser som slippes ut i atmosfæren ca. 0,4 %.

Overholdelse av temperaturregimet i seg selv garanterer imidlertid ikke mottak av all sink i flytende form, og en del av det, som nevnt ovenfor, oppnås i form av støv. Dette forklares av ulike årsaker. Det har blitt bemerket at kondensering av sinkdamp inn i væskefasen skjer mer vellykket på den konvekse overflaten av faste stoffer med en liten krumningsradius og på overflater fuktet av flytende sink For vellykket kondensering er det også nødvendig at forholdet mellom overflaten av kondensatoren til volumet ikke overstiger en viss verdi. På grunn av det faktum at kondens begynner hovedsakelig på veggene, er det nødvendig å sikre en viss oppholdstid for gassene i kondensatoren og forhindre at de avkjøles for kraftig. Med et betydelig volum av gasser mettet med sinkdamp, er det umulig å sikre effektiv kondensering uten spesielle tiltak. som inkluderer boblende gasser gjennom et sinkbad og strø dem med smeltet sink og bly.
De kjemiske forholdene ved kondensering er også viktige. Ved høyt CO2-innhold i gasser skjer det oksidasjon av overflaten til dråpene. Sink, som hindrer dem i å smelte sammen til en kompakt masse.
Således påvirkes hastigheten og fullstendigheten av kondensering av sinkdamp av: partialtrykk av sinkdamp, temperatur, bevegelseshastighet for gassblandingen (ikke mer enn 5 cm/sek), tilstedeværelsen av andre gasser og mekaniske suspensjoner, form , størrelse og materiale på kondensatoren.

17.12.2019

Far Cry-serien fortsetter å glede sine spillere med stabilitet. Etter så lang tid blir det klart hva du må gjøre i dette spillet. Jakt, overlevelse, fangst...

16.12.2019

Når du lager utformingen av et boareal, bør spesiell oppmerksomhet rettes mot interiøret i stuen - det vil bli sentrum av "universet" ditt ....

15.12.2019

Det er umulig å forestille seg å bygge et hus uten bruk av stillas. Slike strukturer brukes også i andre områder av økonomisk aktivitet. MED...

14.12.2019

Sveising dukket opp som en metode for permanent sammenføyning av metallprodukter for litt mer enn et århundre siden. Samtidig er det umulig å overvurdere betydningen for øyeblikket. I...

14.12.2019

Optimalisering av plassen rundt er ekstremt viktig for både små og store varehus. Dette forenkler arbeidet betraktelig og gir...