การสลายตัวของ Zno แอมโฟเทอริกออกไซด์
แอมโฟเทอริกออกไซด์ (มีคุณสมบัติคู่) ในกรณีส่วนใหญ่ออกไซด์ของโลหะที่มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้น้อย ขึ้นอยู่กับสภาวะภายนอก พวกมันแสดงคุณสมบัติที่เป็นกรดหรือออกไซด์ ออกไซด์เหล่านี้ก่อตัวขึ้นซึ่งมักจะแสดงสถานะออกซิเดชันต่อไปนี้: ll, lll, lV
ตัวอย่างของแอมโฟเทอริกออกไซด์: ซิงค์ออกไซด์ (ZnO), โครเมียมออกไซด์ lll (Cr2O3), อะลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3), ทินออกไซด์ ll (SnO), ทินออกไซด์ lV (SnO2), ตะกั่วออกไซด์ ll (PbO), ตะกั่วออกไซด์ lV (PbO2 ) , ไททาเนียมออกไซด์ lV (TiO2), แมงกานีสออกไซด์ lV (MnO2), เหล็กออกไซด์ lll (Fe2O3), เบริลเลียมออกไซด์ (BeO)
ลักษณะปฏิกิริยาของแอมโฟเทอริกออกไซด์:
1. ออกไซด์เหล่านี้สามารถทำปฏิกิริยากับกรดแก่ได้ ในกรณีนี้จะเกิดเกลือของกรดชนิดเดียวกัน ปฏิกิริยาประเภทนี้เป็นการแสดงถึงคุณสมบัติของประเภทหลัก ตัวอย่างเช่น: ZnO (ซิงค์ออกไซด์) + H2SO4 (กรดไฮโดรคลอริก) → ZnSO4 + H2O (น้ำ)
2. เมื่อทำปฏิกิริยากับด่างรุนแรง จะแสดง amphoteric ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ ในเวลาเดียวกัน คุณสมบัติความเป็นคู่ (นั่นคือ amphotericity) แสดงออกในการก่อตัวของเกลือสองชนิด
ในการหลอมเหลว เมื่อทำปฏิกิริยากับด่าง จะเกิดเกลือโดยเฉลี่ย ตัวอย่างเช่น
ZnO (ซิงค์ออกไซด์) + 2NaOH (โซเดียมไฮดรอกไซด์) → Na2ZnO2 (เกลือทั่วไปทั่วไป) + H2O (น้ำ)
Al2O3 (อะลูมิเนียมออกไซด์) + 2NaOH (โซเดียมไฮดรอกไซด์) = 2NaAlO2 + H2O (น้ำ)
2Al(OH)3 (อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์) + 3SO3 (ซัลเฟอร์ออกไซด์) = Al2(SO4)3 (อะลูมิเนียมซัลเฟต) + 3H2O (น้ำ)
ในสารละลาย amphoteric oxides ทำปฏิกิริยากับด่างเพื่อสร้างเกลือเชิงซ้อน ตัวอย่างเช่น Al2O3 (อะลูมิเนียมออกไซด์) + 2NaOH (โซเดียมไฮดรอกไซด์) + 3H2O (น้ำ) + 2Na (Al (OH) 4) (เกลือเชิงซ้อนโซเดียม tetrahydroxoaluminate)
3. โลหะแต่ละอันของแอมโฟเทอริกออกไซด์ใด ๆ มีหมายเลขประสานงานของตัวเอง ตัวอย่างเช่น: สำหรับสังกะสี (Zn) - 4 สำหรับอลูมิเนียม (Al) - 4 หรือ 6 สำหรับโครเมียม (Cr) - 4 (ไม่ค่อย) หรือ 6
4. แอมโฟเทอริกออกไซด์ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำและไม่ละลายในน้ำ
ปฏิกิริยาใดที่พิสูจน์ลักษณะแอมโฟเทอริกของโลหะ
ค่อนข้างพูด องค์ประกอบ amphoteric สามารถแสดงคุณสมบัติของทั้งโลหะและอโลหะ ลักษณะเฉพาะที่คล้ายกันมีอยู่ในองค์ประกอบของกลุ่ม A: Be (เบริลเลียม), Ga (แกลเลียม), Ge (เจอร์เมเนียม), Sn (ดีบุก), Pb, Sb (พลวง), Bi (บิสมัท) และอื่น ๆ เช่น ธาตุบีได้แก่ Cr (โครเมียม) Mn (แมงกานีส) เฟ (เหล็ก) สังกะสี (สังกะสี) ซีดี (แคดเมียม) และอื่นๆ
ให้เราพิสูจน์ amphotericity ขององค์ประกอบทางเคมีสังกะสี (Zn) โดยปฏิกิริยาเคมีต่อไปนี้:
1. Zn(OH)2 + N2O5 (ไดไนโตรเจน เพนทอกไซด์) = Zn(NO3)2 (ซิงค์ไนเตรต) + H2O (น้ำ)
ZnO (ซิงค์ออกไซด์) + 2HNO3 = Zn(NO3)2 (ซิงค์ไนเตรต) + H2O (น้ำ)
b) Zn(OH)2 (ซิงค์ไฮดรอกไซด์) + Na2O (โซเดียมออกไซด์) = Na2ZnO2 (โซเดียมไดออกโซซินเคต) + H2O (น้ำ)
ZnO (ซิงค์ออกไซด์) + 2NaOH (โซเดียมไฮดรอกไซด์) = Na2ZnO2 (โซเดียมไดออกโซซินเคต) + H2O (น้ำ)
ในกรณีที่องค์ประกอบที่มีคุณสมบัติคู่ในสารประกอบมีสถานะออกซิเดชันต่อไปนี้ คุณสมบัติคู่ (amphoteric) จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนที่สุดในระยะกลางของการเกิดออกซิเดชัน
ตัวอย่างคือโครเมียม (Cr) องค์ประกอบนี้มีสถานะออกซิเดชันต่อไปนี้: 3+, 2+, 6+ ในกรณีของ +3 คุณสมบัติพื้นฐานและกรดจะแสดงในระดับใกล้เคียงกันโดยประมาณ ในขณะที่ใน Cr +2 คุณสมบัติพื้นฐานมีมากกว่า และใน Cr +6 เป็นคุณสมบัติที่เป็นกรด นี่คือปฏิกิริยาที่พิสูจน์ข้อความนี้:
Cr+2 → CrO (โครเมียมออกไซด์ +2), Cr(OH)2 → CrSO4;
Cr + 3 → Cr2O3 (โครเมียมออกไซด์ +3), Cr (OH) 3 (โครเมียมไฮดรอกไซด์) → KCrO2 หรือโครเมียมซัลเฟต Cr2 (SO4) 3;
Cr+6 → CrO3 (โครเมียมออกไซด์ +6), H2CrO4 → K2CrO4
ในกรณีส่วนใหญ่ แอมโฟเทอริกออกไซด์ขององค์ประกอบทางเคมีที่มีสถานะออกซิเดชัน +3 มีอยู่ในรูปแบบเมตา ตัวอย่างเช่น เราสามารถอ้างถึง: อะลูมิเนียมเมตาไฮดรอกไซด์ (สูตรทางเคมี AlO (OH) และเหล็กเมตาไฮดรอกไซด์ (สูตรทางเคมี FeO (OH))
แอมโฟเทอริกออกไซด์ได้มาอย่างไร?
1. วิธีที่สะดวกที่สุดในการได้มาคือการตกตะกอนจากสารละลายที่เป็นน้ำโดยใช้แอมโมเนียไฮเดรตนั่นคือฐานที่อ่อนแอ ตัวอย่างเช่น:
Al (NO3) 3 (อะลูมิเนียมไนเตรต) + 3 (H2OxNH3) (ไฮเดรตในน้ำ) \u003d Al (OH) 3 (แอมโฟเทอริกออกไซด์) + 3NH4NO3 (ปฏิกิริยาจะดำเนินการที่อุณหภูมิยี่สิบองศา)
Al(NO3)3 (อะลูมิเนียมไนเตรต) + 3(H2OxNH3) (สารละลายในน้ำแอมโมเนียไฮเดรต) = AlO(OH) (แอมโฟเทอริกออกไซด์) + 3NH4NO3 + H2O (ทำปฏิกิริยาที่ 80 °C)
ในกรณีนี้ในปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนประเภทนี้ในกรณีที่มีด่างมากเกินไปจะไม่ตกตะกอน เนื่องจากอลูมิเนียมกลายเป็นประจุลบเนื่องจากคุณสมบัติคู่ของมัน: Al (OH) 3 (อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์) + OH- (ด่างส่วนเกิน) = - (อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ไอออน)
ตัวอย่างปฏิกิริยาประเภทนี้:
Al (NO3) 3 (อะลูมิเนียมไนเตรต) + 4NaOH (โซเดียมไฮดรอกไซด์ส่วนเกิน) = 3NaNO3 + Na (Al (OH) 4)
ZnSO4 (ซิงค์ซัลเฟต) + 4NaOH (โซเดียมไฮดรอกไซด์ส่วนเกิน) = Na2SO4 + Na2 (Zn (OH) 4)
เกลือที่เกิดขึ้นในกรณีนี้เป็นของ พวกเขารวมถึงแอนไอออนเชิงซ้อนต่อไปนี้: (Al (OH) 4) - และ (Zn (OH) 4) 2 - นี่คือลักษณะที่เรียกว่าเกลือเหล่านี้: Na (Al (OH) 4) - โซเดียม tetrahydroxoaluminate, Na2 (Zn (OH) 4) - โซเดียม tetrahydroxozincate ผลิตภัณฑ์ของการทำงานร่วมกันของอลูมิเนียมหรือซิงค์ออกไซด์กับอัลคาไลที่เป็นของแข็งเรียกว่าแตกต่างกัน: NaAlO2 - โซเดียมไดออกโซอะลูมิเนตและ Na2ZnO2 - โซเดียมไดออกโซซิน
สารประกอบแอมโฟเทอริก
เคมีเป็นหนึ่งเดียวกันของสิ่งที่ตรงกันข้ามเสมอ
ดูตารางธาตุ.
ธาตุบางชนิด (โลหะเกือบทั้งหมดที่มีสถานะออกซิเดชัน +1 และ +2) อยู่ในรูป หลักออกไซด์และไฮดรอกไซด์ ตัวอย่างเช่น โพแทสเซียมสร้างออกไซด์ K 2 O และไฮดรอกไซด์ KOH พวกมันแสดงคุณสมบัติพื้นฐาน เช่น ปฏิกิริยากับกรด
K2O + HCl → KCl + H2O
ธาตุบางชนิด (อโลหะและโลหะส่วนใหญ่ที่มีสถานะออกซิเดชัน +5, +6, +7) ฟอร์ม กรดออกไซด์และไฮดรอกไซด์ กรดไฮดรอกไซด์เป็นกรดที่มีออกซิเจนเรียกว่าไฮดรอกไซด์เนื่องจากมีกลุ่มไฮดรอกซิลอยู่ในโครงสร้างเช่นซัลเฟอร์สร้างกรดออกไซด์ SO 3 และกรดไฮดรอกไซด์ H 2 SO 4 (กรดซัลฟิวริก):
สารประกอบดังกล่าวมีคุณสมบัติเป็นกรด ตัวอย่างเช่น ทำปฏิกิริยากับเบส:
H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O
และมีองค์ประกอบที่ก่อให้เกิดออกไซด์และไฮดรอกไซด์ดังกล่าวซึ่งแสดงทั้งคุณสมบัติที่เป็นกรดและด่าง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า แอมโฟเทอริก . ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ดังกล่าวจะเป็นจุดสนใจของเราในบทความนี้ แอมโฟเทอริกออกไซด์และไฮดรอกไซด์ทั้งหมดเป็นของแข็ง ไม่ละลายในน้ำ
ก่อนอื่น คุณจะทราบได้อย่างไรว่าออกไซด์หรือไฮดรอกไซด์เป็นแอมโฟเทอริกหรือไม่? มีกฎเป็นเงื่อนไขเล็กน้อย แต่คุณยังสามารถใช้งานได้:
ไฮดรอกไซด์และออกไซด์ของแอมโฟเทอริกเกิดจากโลหะในสถานะออกซิเดชัน +3 และ +4, ตัวอย่างเช่น (อัล 2 อู๋ 3 , อัล(โอ้) 3 , เฟ 2 อู๋ 3 , เฟ(โอ้) 3)
และข้อยกเว้นสี่ประการ:โลหะสังกะสี , เป็น , พีบี , sn เกิดออกไซด์และไฮดรอกไซด์ต่อไปนี้:ZnO , สังกะสี ( โอ้ ) 2 , บีโอ , เป็น ( โอ้ ) 2 , PbO , พีบี ( โอ้ ) 2 , สโน , sn ( โอ้ ) 2 โดยที่พวกมันแสดงสถานะออกซิเดชันที่ +2 แต่ถึงกระนั้น สารประกอบเหล่านี้ก็ยังแสดง คุณสมบัติแอมโฟเทอริก .
แอมโฟเทอริกออกไซด์ที่พบบ่อยที่สุด (และไฮดรอกไซด์ที่เกี่ยวข้อง): 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 .
คุณสมบัติของสารประกอบแอมโฟเทอริกนั้นจำไม่ยาก: พวกมันมีปฏิกิริยากับ กรดและด่าง.
- เมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับกรด ทุกอย่างก็ง่าย ในปฏิกิริยาเหล่านี้ สารประกอบแอมโฟเทอริกจะมีพฤติกรรมเหมือนสารพื้นฐาน:
อัล 2 O 3 + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 O
ZnO + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2 O
BeO + HNO 3 → Be(NO 3 ) 2 + H 2 O
ไฮดรอกไซด์ทำปฏิกิริยาในลักษณะเดียวกัน:
Fe(OH) 3 + 3HCl → FeCl 3 + 3H 2 O
Pb(OH) 2 + 2HCl → PbCl 2 + 2H 2 O
- การมีปฏิสัมพันธ์กับด่างจะทำให้ยากขึ้นเล็กน้อย ในปฏิกิริยาเหล่านี้ สารประกอบแอมโฟเทอริกมีพฤติกรรมเหมือนกรด และผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาอาจแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับสภาวะ
ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นในสารละลายหรือสารตั้งต้นถูกนำมาเป็นของแข็งและหลอมรวม
ปฏิกิริยาของสารประกอบพื้นฐานกับสารประกอบแอมโฟเทอริกระหว่างการหลอมรวม
ยกตัวอย่างซิงค์ไฮดรอกไซด์ ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้สารประกอบแอมโฟเทอริกที่ทำปฏิกิริยากับสารพื้นฐานทำตัวเหมือนกรด ดังนั้นเราจึงเขียนซิงค์ไฮดรอกไซด์ Zn (OH) 2 เป็นกรด กรดมีไฮโดรเจนอยู่ข้างหน้า ดึงออกมา: H 2 ZnO 2 และปฏิกิริยาของด่างกับไฮดรอกไซด์จะดำเนินไปราวกับเป็นกรด "กรดตกค้าง" ZnO 2 2-divalent:
2K โอ้(ทีวี) + ชม 2 ZnO 2 (ของแข็ง) (t, ฟิวชั่น) → K 2 ZnO 2 + 2 ชม 2 อู๋
สารที่เป็นผลลัพธ์ K 2 ZnO 2 เรียกว่าโพแทสเซียม metazincate (หรือเพียงแค่โพแทสเซียมสังกะสี) สารนี้เป็นเกลือของโพแทสเซียมและ "กรดสังกะสี" สมมุติฐาน H 2 ZnO 2 (ไม่ถูกต้องทั้งหมดที่จะเรียกสารประกอบดังกล่าวว่าเกลือ แต่เพื่อความสะดวกของเราเองเราจะลืมมันไป) สังกะสีไฮดรอกไซด์เท่านั้นที่เขียนแบบนี้: H 2 ZnO 2 ไม่ดี เราเขียนตามปกติ Zn (OH) 2 แต่เราหมายถึง (เพื่อความสะดวกของเราเอง) ว่านี่คือ "กรด":
2KOH (ของแข็ง) + Zn (OH) 2 (ของแข็ง) (t, ฟิวชั่น) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O
ด้วยไฮดรอกไซด์ซึ่งมี 2 กลุ่ม OH ทุกอย่างจะเหมือนกับสังกะสี:
เป็น (OH) 2 (ของแข็ง) + 2NaOH (ของแข็ง) (t, ฟิวชั่น) → 2H 2 O + Na 2 BeO 2 (โซเดียมเมตาเบอริลเลตหรือเบริลเลต)
Pb (OH) 2 (ของแข็ง) + 2NaOH (ของแข็ง) (t, ฟิวชั่น) → 2H 2 O + Na 2 PbO 2 (โซเดียม metaplumbate หรือ plumbate)
ด้วยแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์ที่มีหมู่ OH สามกลุ่ม (Al (OH) 3, Cr (OH) 3, Fe (OH) 3) แตกต่างกันเล็กน้อย
ยกตัวอย่างอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์: Al (OH) 3 เขียนในรูปของกรด: H 3 AlO 3 แต่เราไม่ทิ้งมันไว้ในรูปแบบนี้ แต่เอาน้ำออกจากที่นั่น:
H 3 AlO 3 - H 2 O → HAlO 2 + H 2 O.
เรากำลังดำเนินการกับ “กรด” นี้ (HAlO 2):
HAlO 2 + KOH → H 2 O + KAlO 2 (โพแทสเซียมเมตาลูมิเนตหรืออะลูมิเนตธรรมดา)
แต่อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ไม่สามารถเขียนได้เหมือน HAlO 2 นี้ เราจดไว้ตามปกติ แต่เราหมายถึง "กรด" ตรงนั้น:
Al (OH) 3 (ของแข็ง) + KOH (ของแข็ง) (t, ฟิวชั่น) → 2H 2 O + KAlO 2 (โพแทสเซียมเมตาลูมิเนต)
เช่นเดียวกับโครเมียมไฮดรอกไซด์:
Cr(OH) 3 → H 3 CrO 3 → HCrO 2
Cr (OH) 3 (ของแข็ง) + KOH (ของแข็ง) (t, ฟิวชั่น) → 2H 2 O + KCrO 2 (โพแทสเซียมเมตาโครเมต,
แต่ไม่ใช่โครเมต โครเมตคือเกลือของกรดโครมิก)
สำหรับไฮดรอกไซด์ที่มีหมู่ OH สี่กลุ่ม จะเหมือนกันทุกประการ: เรานำไฮโดรเจนไปข้างหน้าและขจัดน้ำ:
Sn(OH) 4 → H 4 SnO 4 → H 2 SnO 3
Pb(OH) 4 → H 4 PbO 4 → H 2 PbO 3
ควรจำไว้ว่าตะกั่วและดีบุกก่อตัวเป็นแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์สองชนิดต่อกัน: ด้วยสถานะออกซิเดชันของ +2 (Sn (OH) 2, Pb (OH) 2) และ +4 (Sn (OH) 4, Pb (OH) 4 ).
และไฮดรอกไซด์เหล่านี้จะก่อให้เกิด "เกลือ" ที่แตกต่างกัน:
|
สถานะออกซิเดชัน |
||||
|
สูตรไฮดรอกไซด์ |
|
|
|
|
|
สูตรไฮดรอกไซด์เป็นกรด |
H2SnO2 |
H2PbO2 |
H2SnO3 |
H2PbO3 |
|
เกลือ (โพแทสเซียม) |
K2SnO2 |
K 2 PbO 2 |
K2SnO3 |
K2PbO3 |
|
ชื่อเกลือ |
metastannat |
metablumbAT |
||
หลักการเดียวกับในชื่อของ "เกลือ" ธรรมดาซึ่งเป็นองค์ประกอบในระดับสูงสุดของการเกิดออกซิเดชัน - คำต่อท้าย AT ในระดับกลาง - IT
"เกลือ" ดังกล่าว (เมทาโครเมต, เมทาลูมิเนต, เมตาเบอรีลเลต, เมทาซิเนต, ฯลฯ ) ไม่เพียงได้รับมาจากปฏิกิริยาของอัลคาลิสและแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์เท่านั้น สารประกอบเหล่านี้จะเกิดขึ้นเสมอเมื่อ "โลก" พื้นฐานที่แข็งแกร่งและแอมโฟเทอริก (โดยการหลอมรวม) มาสัมผัสกัน นั่นคือเช่นเดียวกับแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์ที่มีด่าง ทั้งแอมโฟเทอริกออกไซด์และเกลือของโลหะที่ก่อตัวเป็นแอมโฟเทอริกออกไซด์ (เกลือของกรดอ่อน) จะทำปฏิกิริยา และแทนที่จะเป็นอัลคาไล คุณสามารถใช้ออกไซด์ที่เป็นเบสอย่างแรง และเกลือของโลหะที่ก่อตัวเป็นอัลคาไล (เกลือของกรดอ่อน)
การโต้ตอบ:
โปรดจำไว้ว่า ปฏิกิริยาด้านล่างเกิดขึ้นระหว่างการหลอมรวม
แอมโฟเทอริกออกไซด์ที่มีออกไซด์เป็นเบสอย่างแรง:
ZnO (ของแข็ง) + K 2 O (ของแข็ง) (t, ฟิวชั่น) → K 2 ZnO 2 (โพแทสเซียมเมทาซิเนตหรือโพแทสเซียมซิงค์)
Amphoteric ออกไซด์กับด่าง:
ZnO (ของแข็ง) + 2KOH (ของแข็ง) (t, ฟิวชั่น) → K 2 ZnO 2 + H 2 O
แอมโฟเทอริกออกไซด์ที่มีเกลือของกรดอ่อนและโลหะที่เป็นด่าง:
ZnO (ของแข็ง) + K 2 CO 3 (ของแข็ง) (t, ฟิวชั่น) → K 2 ZnO 2 + CO 2
แอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์ที่มีออกไซด์เป็นเบสอย่างแรง:
Zn (OH) 2 (ของแข็ง) + K 2 O (ของแข็ง) (t, ฟิวชั่น) → K 2 ZnO 2 + H 2 O
ไฮดรอกไซด์ Amphoteric กับด่าง:
Zn (OH) 2 (ของแข็ง) + 2KOH (ของแข็ง) (t, ฟิวชั่น) → K 2 ZnO 2 + 2H 2 O
ไฮดรอกไซด์ Amphoteric กับเกลือของกรดอ่อนและโลหะที่เป็นด่าง:
Zn (OH) 2 (ของแข็ง) + K 2 CO 3 (ของแข็ง) (t, ฟิวชั่น) → K 2 ZnO 2 + CO 2 + H 2 O
เกลือของกรดอ่อนและโลหะที่สร้างสารประกอบแอมโฟเทอริกที่มีออกไซด์เป็นเบสอย่างแรง:
ZnCO 3 (ของแข็ง) + K 2 O (ของแข็ง) (t, ฟิวชั่น) → K 2 ZnO 2 + CO 2
เกลือของกรดอ่อนและโลหะที่สร้างสารประกอบแอมโฟเทอริกกับด่าง:
ZnCO 3 (ของแข็ง) + 2KOH (ของแข็ง) (t, ฟิวชั่น) → K 2 ZnO 2 + CO 2 + H 2 O
เกลือของกรดอ่อนและโลหะที่สร้างสารประกอบแอมโฟเทอริกด้วยเกลือของกรดอ่อนและโลหะที่เป็นด่าง:
ZnCO 3 (ของแข็ง) + K 2 CO 3 (ของแข็ง) (t, ฟิวชั่น) → K 2 ZnO 2 + 2CO 2
ด้านล่างนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับเกลือของแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์ซึ่งพบได้บ่อยที่สุดในการสอบจะเป็นสีแดง
|
ไฮดรอกไซด์ |
กรดไฮดรอกไซด์ |
กรดตกค้าง |
ชื่อเกลือ |
||
|
บีโอ |
เป็น(OH) 2 |
ชม 2 บีโอ 2 |
บีโอ 2 2- |
K 2 บีโอ 2 |
Metaberyllate (เบริลเลต) |
|
ZnO |
สังกะสี(OH) 2 |
ชม 2 ZnO 2 |
ZnO 2 2- |
K 2 ZnO 2 |
Metazincate (สังกะสี) |
|
อัล 2 อู๋ 3 |
อัล(OH) 3 |
ฮาโล 2 |
AlO 2 — |
คาโล 2 |
เมทาลูมิเนต (อะลูมิเนต) |
|
Fe2O3 |
เฟ(OH)3 |
HFeO2 |
เฟO2 - |
KFeO2 |
Metaferrate (แต่ไม่เฟอร์เรต) |
|
Sn(OH)2 |
H2SnO2 |
SnO 2 2- |
K2SnO2 |
||
|
Pb(OH)2 |
H2PbO2 |
PbO 2 2- |
K 2 PbO 2 |
||
|
SnO2 |
Sn(OH)4 |
H2SnO3 |
SnO 3 2- |
K2SnO3 |
MetastannAT (สแตนเนท) |
|
PbO2 |
Pb(OH)4 |
H2PbO3 |
PbO 3 2- |
K2PbO3 |
MetablumbAT (ลูกดิ่ง) |
|
Cr2O3 |
Cr(OH)3 |
HCrO2 |
CrO2 - |
KCrO2 |
Metachromat (แต่ไม่ใช่โครเมต) |
ปฏิกิริยาของสารประกอบแอมโฟเทอริกกับสารละลายอัลคาไล (ที่นี่เฉพาะอัลคาไล)
ในการตรวจสอบสภาพแบบรวมศูนย์ เรียกว่า "การละลายของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (สังกะสี เบริลเลียม ฯลฯ) อัลคาไล" นี่เป็นเพราะความสามารถของโลหะในองค์ประกอบของแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์เมื่อมีไฮดรอกไซด์ไอออนมากเกินไป (ในตัวกลางที่เป็นด่าง) เพื่อเกาะติดไอออนเหล่านี้กับตัวเอง อนุภาคถูกสร้างขึ้นด้วยโลหะ (อลูมิเนียม เบริลเลียม ฯลฯ) ตรงกลาง ซึ่งล้อมรอบด้วยไฮดรอกไซด์ไอออน อนุภาคนี้จะกลายเป็นประจุลบ (ประจุลบ) เนื่องจากไอออนของไฮดรอกไซด์ และไอออนนี้จะเรียกว่าไฮดรอกโซอะลูมิเนต ไฮดรอกโซซินเคต ไฮดรอกโซเบอรีลเลต เป็นต้น นอกจากนี้ กระบวนการสามารถดำเนินการได้หลายวิธี โลหะสามารถล้อมรอบด้วยไฮดรอกไซด์ไอออนจำนวนต่างกันได้
เราจะพิจารณาสองกรณี: เมื่อโลหะล้อมรอบ สี่ไฮดรอกไซด์ไอออนและเมื่อมันถูกล้อมรอบ หกไฮดรอกไซด์ไอออน.
ให้เราเขียนสมการไอออนิกแบบย่อของกระบวนการเหล่านี้:
อัล(OH) 3 + OH - → อัล(OH) 4 -
ไอออนที่เป็นผลลัพธ์เรียกว่าไอออนเตตระไฮดรอกโซอะลูมิเนต เติมคำนำหน้า "เตตร้า" เพราะมีไอออนไฮดรอกไซด์สี่ตัว เตตระไฮดรอกโซอะลูมิเนตไอออนมีประจุ - เนื่องจากอะลูมิเนียมมีประจุ 3+ และไฮดรอกไซด์ไอออน 4- ทั้งหมดจึงกลายเป็น -
อัล (OH) 3 + 3OH - → อัล (OH) 6 3-
ไอออนที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยานี้เรียกว่าไอออนเฮกซาไฮดรอกโซอะลูมิเนต เติมคำนำหน้า "hexo-" เพราะมีไฮดรอกไซด์ไอออนหกตัว
จำเป็นต้องเพิ่มคำนำหน้าซึ่งระบุปริมาณของไฮดรอกไซด์ไอออน เพราะถ้าคุณเขียนว่า "ไฮดรอกโซอะลูมิเนต" ไม่ชัดเจนว่าคุณหมายถึงไอออนใด: Al (OH) 4 - หรือ Al (OH) 6 3-
เมื่อด่างทำปฏิกิริยากับแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์ เกลือจะก่อตัวเป็นสารละลาย ไอออนบวกที่เป็นไอออนบวกของอัลคาไลและแอนไอออนเป็นไอออนเชิงซ้อนซึ่งเป็นรูปแบบที่เราพิจารณาก่อนหน้านี้ ประจุลบอยู่ใน วงเล็บเหลี่ยม.
อัล (OH) 3 + KOH → K (โพแทสเซียม tetrahydroxoaluminate)
อัล (OH) 3 + 3KOH → K 3 (โพแทสเซียม hexahydroxoaluminate)
อะไรกันแน่ (hexa- หรือ tetra-) ที่คุณเขียนเป็นผลิตภัณฑ์ไม่สำคัญ แม้แต่ในคำตอบของ USE ก็เขียนว่า: “... K 3 (การก่อตัวของ K เป็นที่ยอมรับได้" สิ่งสำคัญคืออย่าลืมตรวจสอบให้แน่ใจว่าดัชนีทั้งหมดติดอยู่อย่างถูกต้อง ติดตามค่าใช้จ่ายและเก็บไว้ใน จำไว้ว่าผลรวมของพวกเขาควรเท่ากับศูนย์
นอกจากแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์แล้วแอมโฟเทอริกออกไซด์ยังทำปฏิกิริยากับด่าง สินค้าก็จะเหมือนกัน เฉพาะในกรณีที่คุณเขียนปฏิกิริยาเช่นนี้:
อัล 2 O 3 + NaOH → Na
อัล 2 O 3 + NaOH → Na 3
แต่ปฏิกิริยาเหล่านี้จะไม่เท่ากัน จำเป็นต้องเติมน้ำทางด้านซ้ายเนื่องจากปฏิกิริยาเกิดขึ้นในสารละลายมีน้ำเพียงพอและทุกอย่างจะเท่ากัน:
อัล 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na
อัล 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3
นอกจากแอมโฟเทอริกออกไซด์และไฮดรอกไซด์แล้ว โลหะออกฤทธิ์โดยเฉพาะบางชนิดยังทำปฏิกิริยากับสารละลายอัลคาไล ซึ่งก่อตัวเป็นสารประกอบแอมโฟเทอริก กล่าวคือ อะลูมิเนียม สังกะสี และเบริลเลียม เพื่อให้เท่ากัน ทางซ้ายก็ต้องการน้ำเช่นกัน และนอกจากนี้ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างกระบวนการเหล่านี้คือการปลดปล่อยไฮโดรเจน:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2
2Al + 6NaOH + 6H 2 O → 2Na 3 + 3H 2
ตารางด้านล่างแสดงตัวอย่างทั่วไปของคุณสมบัติของสารประกอบแอมโฟเทอริกในการสอบ:
|
สารแอมโฟเทอริก |
ชื่อเกลือ |
||
|
Al2O3 อัล(OH)3 |
โซเดียมเตตระไฮดรอกโซอะลูมิเนต |
อัล(OH) 3 + NaOH → Na อัล 2 อู๋ 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na 2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2 |
|
|
นา 3 |
โซเดียมเฮกซาไฮดรอกโซอะลูมิเนต |
อัล(OH) 3 + 3NaOH → นา 3 อัล 2 อู๋ 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3 2Al + 6NaOH + 6H 2 O → 2Na 3 + 3H 2 |
|
|
สังกะสี(OH) 2 |
K2 |
โซเดียมเตตระไฮดรอกโซซินเคต |
สังกะสี(OH) 2 + 2NaOH → Na 2 ZnO + 2NaOH + H 2 O → นา 2 สังกะสี + 2NaOH + 2H 2 O → นา 2 + โฮ 2 |
|
K4 |
โซเดียมเฮกซาไฮดรอกโซซินเคต |
สังกะสี(OH) 2 + 4NaOH → นา 4 ZnO + 4NaOH + H 2 O → นา 4 สังกะสี + 4NaOH + 2H 2 O → นา 4 + โฮ 2 |
|
|
บี(OH)2 |
หลี่2 |
ลิเธียมเตตระไฮดรอกโซเบอรีลเลต |
เป็น(OH) 2 + 2LiOH → Li 2 BeO + 2LiOH + H 2 O → ลี่ 2 เป็น + 2LiOH + 2H 2 O → ลี่ 2 + โฮ 2 |
|
หลี่ 4 |
ลิเธียมเฮกซาไฮดรอกโซเบอรีลเลต |
เป็น(OH) 2 + 4LiOH → Li 4 BeO + 4LiOH + H 2 O → ลี่ 4 เป็น + 4LiOH + 2H 2 O → ลี่ 4 + โฮ 2 |
|
|
Cr2O3 Cr(OH)3 |
โซเดียมเตตระไฮดรอกโซโครเมต |
Cr(OH) 3 + NaOH → Na Cr 2 อู๋ 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na |
|
|
นา 3 |
โซเดียมเฮกซาไฮดรอกโซโครเมต |
Cr(OH) 3 + 3NaOH → นา 3 Cr 2 อู๋ 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3 |
|
|
Fe2O3 เฟ(OH)3 |
โซเดียมเตตระไฮดรอกโซเฟอเรต |
เฟ(OH) 3 + NaOH → Na เฟ 2 อู๋ 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na |
|
|
นา 3 |
โซเดียมเฮกซาไฮดรอกโซเฟอร์เรต |
เฟ(OH) 3 + 3NaOH → นา 3 เฟ 2 อู๋ 3 + 6NaOH + 3H 2 O → 2Na 3 |
เกลือที่ได้จากปฏิกิริยาเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับกรด ก่อตัวเป็นเกลืออีกสองชนิด (เกลือของกรดที่กำหนดและโลหะสองชนิด):
2Na 3 + 6H 2 ดังนั้น 4 → 3Na 2 ดังนั้น 4 + อัล 2 (ดังนั้น 4 ) 3 + 12 ชั่วโมง 2 อู๋
นั่นคือทั้งหมด! ไม่มีอะไรซับซ้อน สิ่งสำคัญคืออย่าสับสนจำสิ่งที่ก่อตัวขึ้นระหว่างการหลอมรวมสิ่งที่อยู่ในการแก้ปัญหา บ่อยครั้งที่งานเกี่ยวกับปัญหานี้เจอใน บีชิ้นส่วน
สังกะสีเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยด้านข้างของกลุ่มที่สอง ซึ่งเป็นช่วงที่สี่ของระบบธาตุเคมีของ D. I. Mendeleev โดยมีเลขอะตอม 30 แทนด้วยสัญลักษณ์ Zn (lat. Zincum) สารสังกะสีธรรมดาภายใต้สภาวะปกติคือโลหะทรานซิชันที่เปราะบางซึ่งมีสีขาวอมฟ้า (มันทำให้มัวหมองในอากาศ กลายเป็นชั้นบาง ๆ ของซิงค์ออกไซด์)
ในช่วงที่สี่ สังกะสีเป็นองค์ประกอบ d สุดท้าย วาเลนซ์อิเล็กตรอน 3d 10 4s 2 . มีเพียงอิเล็กตรอนระดับพลังงานภายนอกเท่านั้นที่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะเคมี เนื่องจากการกำหนดค่า d 10 นั้นเสถียรมาก ในสารประกอบ สังกะสีมีสถานะออกซิเดชันเท่ากับ +2
สังกะสีเป็นโลหะที่เกิดปฏิกิริยา มีคุณสมบัติในการรีดิวซ์ที่เด่นชัด ด้อยกว่าโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธในกิจกรรม แสดงคุณสมบัติแอมโฟเทอริก
ปฏิกิริยาของสังกะสีกับอโลหะ
เมื่อถูกความร้อนอย่างแรงในอากาศ มันจะเผาไหม้ด้วยเปลวไฟสีน้ำเงินสว่างเพื่อสร้างซิงค์ออกไซด์:
2Zn + O2 → 2ZnO.
เมื่อติดไฟ จะเกิดปฏิกิริยารุนแรงกับกำมะถัน:
Zn + S → ZnS
ทำปฏิกิริยากับฮาโลเจนภายใต้สภาวะปกติโดยมีไอน้ำเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา:
Zn + Cl 2 → ZnCl 2 .
ภายใต้การกระทำของไอฟอสฟอรัสบนสังกะสีฟอสไฟด์จะเกิดขึ้น:
Zn + 2P → ZnP 2 หรือ 3Zn + 2P → Zn 3 P 2 .
สังกะสีไม่มีปฏิกิริยากับไฮโดรเจน ไนโตรเจน โบรอน ซิลิกอน คาร์บอน
ปฏิกิริยาของสังกะสีกับน้ำ
ทำปฏิกิริยากับไอน้ำที่ความร้อนสีแดงเพื่อสร้างซิงค์ออกไซด์และไฮโดรเจน:
Zn + H 2 O → ZnO + H 2
ปฏิกิริยาของสังกะสีกับกรด
ในชุดไฟฟ้าเคมีของแรงดันไฟฟ้าของโลหะ สังกะสีจะอยู่ก่อนไฮโดรเจนและแทนที่จากกรดที่ไม่ออกซิไดซ์:
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2;
Zn + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2
ทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกเจือจางเพื่อสร้างซิงค์ไนเตรตและแอมโมเนียมไนเตรต:
4Zn + 10HNO 3 → 4Zn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O.
ทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเข้มข้นและกรดไนตริกเพื่อสร้างเกลือสังกะสีและผลิตภัณฑ์ลดกรด:
Zn + 2H 2 SO 4 → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;
Zn + 4HNO 3 → Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
ปฏิกิริยาของสังกะสีกับด่าง
ทำปฏิกิริยากับสารละลายอัลคาไลเพื่อสร้างสารประกอบเชิงซ้อนไฮดรอกโซ:
Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2
เมื่อหลอมรวมกันจะเกิดเป็นสังกะสี:
Zn + 2KOH → K 2 ZnO 2 + H 2 .
ปฏิกิริยากับแอมโมเนีย
ด้วยก๊าซแอมโมเนียที่อุณหภูมิ 550–600 °C จะเกิดเป็นซิงค์ไนไตรด์:
3Zn + 2NH 3 → Zn 3 N 2 + 3H 2;
ละลายในสารละลายแอมโมเนียในน้ำ ก่อตัวเป็นเตตระแอมมินซิงค์ไฮดรอกไซด์:
Zn + 4NH 3 + 2H 2 O → (OH) 2 + H 2
ปฏิกิริยาของสังกะสีกับออกไซด์และเกลือ
สังกะสีจะแทนที่โลหะในแถวความเค้นทางด้านขวาของโลหะจากสารละลายของเกลือและออกไซด์:
Zn + CuSO 4 → Cu + ZnSO 4;
Zn + CuO → Cu + ZnO
ซิงค์(II) ออกไซด์ ZnO
- ผลึกสีขาวเมื่อถูกความร้อนจะได้สีเหลือง ความหนาแน่น 5.7 ก./ซม. 3 , อุณหภูมิระเหิด 1800 องศาเซลเซียส ที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000 ° C จะลดลงเป็นสังกะสีโลหะที่มีคาร์บอน คาร์บอนมอนอกไซด์ และไฮโดรเจน:
ZnO + C → Zn + CO;
ZnO + CO → Zn + CO 2 ;
ZnO + H 2 → Zn + H 2 O.
ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ แสดงคุณสมบัติ amphoteric ทำปฏิกิริยากับสารละลายของกรดและด่าง:
ZnO + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 O;
ZnO + 2NaOH + H 2 O → นา 2
เมื่อหลอมรวมกับออกไซด์ของโลหะจะเกิดเป็นสังกะสี:
ZnO + CoO → CoZnO 2 .
เมื่อทำปฏิกิริยากับอโลหะออกไซด์จะเกิดเกลือซึ่งเป็นไอออนบวก:
2ZnO + SiO 2 → Zn 2 SiO 4,
ZnO + B 2 O 3 → Zn(BO 2) 2
ซิงค์ (II) ไฮดรอกไซด์ Zn(OH) 2
- สารผลึกหรืออสัณฐานไม่มีสี ความหนาแน่น 3.05 g / cm 3 ที่อุณหภูมิสูงกว่า 125 ° C สลายตัว:
Zn(OH) 2 → ZnO + H 2 O.
ซิงค์ไฮดรอกไซด์แสดงคุณสมบัติ amphoteric ละลายได้ง่ายในกรดและด่าง:
Zn(OH) 2 + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + 2H 2 O;
Zn(OH) 2 + 2NaOH → Na 2;
ยังละลายได้ง่ายในแอมโมเนียในน้ำเพื่อสร้างเตตระแอมมินซิงค์ไฮดรอกไซด์:
สังกะสี(OH) 2 + 4NH 3 → (OH) 2
ได้มาในรูปของการตกตะกอนสีขาวเมื่อเกลือสังกะสีทำปฏิกิริยากับด่าง:
ZnCl 2 + 2NaOH → Zn(OH) 2 + 2NaCl
กระบวนการกู้คืน
การฟื้นฟูต้องอาศัยการรวมตัวของสังกะสีซึ่งประกอบด้วยออกไซด์อิสระ เฟอร์ไรต์ ซิลิเกตและซิงค์อะลูมิเนต ซิงค์ซัลไฟด์และซัลเฟต นอกจากนี้ ออกไซด์และเฟอร์ไรท์ของโลหะอื่นๆ
กระบวนการลดโลหะออกไซด์ดำเนินการทั้งในเฟสของแข็ง (เตาหลอมแบบรีทอร์ทและเพลา) และในเฟสของเหลว (เตาไฟฟ้า) ตัวรีดิวซ์อาจเป็นของแข็งคาร์บอน คาร์บอนมอนอกไซด์ ไฮโดรเจน และเหล็กที่เป็นโลหะ ที่สำคัญที่สุดคือคาร์บอนมอนอกไซด์ CO และเหล็กโลหะ
มีสองทฤษฎีของการลดลงของโลหะออกไซด์ด้วย A.A. คาร์บอนมอนอกไซด์ "สองขั้นตอน" Baikov และ "ตัวเร่งปฏิกิริยาการดูดซับ" G.I. ชูฟารอฟ.
ตามทฤษฎีแรก ออกไซด์จะแยกตัวออกเป็นโลหะและออกซิเจนก่อนตามปฏิกิริยา 2MeO=2Me+O2 จากนั้นออกซิเจนที่ปล่อยออกมาจะรวมกับตัวรีดิวซ์ตามสมการ O2+2CO=2CO2 ผลิตภัณฑ์จากการแตกตัวของออกไซด์อาจเป็นโลหะที่เป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ทั้งสองขั้นตอนของการกู้คืนดำเนินการอย่างอิสระและมีแนวโน้มที่จะสมดุล ผลลัพธ์โดยรวมของปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับสภาวะที่เกิดขึ้น
ทฤษฎีที่ทันสมัยกว่าของ G.I. Chufarov ถือว่าการลดสามขั้นตอน: การดูดซับก๊าซรีดิวซ์บนพื้นผิวของออกไซด์ กระบวนการรีดิวซ์เอง และการกำจัดผลิตภัณฑ์ก๊าซออกจากพื้นผิวปฏิกิริยา โดยทั่วไป ทฤษฎีนี้สามารถอธิบายได้ด้วยสมการต่อไปนี้:
ควรสังเกตว่า ตามทฤษฎีทั้งสอง ปฏิกิริยาทั้งหมด ซึ่งแสดงอัตราส่วนปริมาณสัมพันธ์ของสารที่มีปฏิสัมพันธ์ จะเหมือนกัน:
ให้เราพิจารณาพฤติกรรมของส่วนประกอบแต่ละส่วนในกระบวนการลดปริมาณสังกะสีที่เกาะเป็นก้อน
สารประกอบสังกะสี การรวมกลุ่มอาจมี ZnO, ZnO*Fe2O3, ZnO*SiO2, ZnO*Al2O3, ZnSO4 และ ZnS
ซิงค์ออกไซด์ขึ้นอยู่กับสภาวะของการอบชุบด้วยความร้อนของส่วนผสมและองค์ประกอบของสารนั้น สามารถลดลงได้ด้วยสารรีดิวซ์ต่างๆ
ไฮโดรเจน มีเทน และไฮโดรคาร์บอนต่างๆ ก่อตัวขึ้นในส่วนผสมเปียกอันเป็นผลมาจากการสลายตัวของน้ำและการปล่อยถ่านหินที่ระเหยง่าย ไฮโดรเจนและมีเทนจะลด ZnO โดยปฏิกิริยา
เริ่มฟื้นตัวได้ชัดเจนที่ 450-550 ° ปฏิกิริยาเหล่านี้ไม่มีนัยสำคัญและดำเนินการเฉพาะในช่วงเริ่มต้นของการกลั่นในปฏิกิริยาโต้แนวนอน
ที่อุณหภูมิสูงกว่า 600 ° การลดสังกะสีออกไซด์ด้วยของแข็งคาร์บอนโดยตรงเป็นไปได้ 2ZnO+G⇔2Zn+CO2. ความเข้มข้นของปฏิกิริยาถูกจำกัดด้วยอัตราการแพร่กระจายของของแข็งที่จำกัด ดังนั้นจึงมีความสำคัญในทางปฏิบัติเพียงเล็กน้อย ที่สูงกว่า 1,000 ° ปฏิกิริยาหลักของการลดสังกะสีออกไซด์ด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์ ZnO+CO⇔Zn+CO2 จะเกิดขึ้น ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยานี้ภายใต้เงื่อนไขของการได้ธาตุสังกะสีเพียงตัวเดียวในสถานะไอหาได้จากสมการ
จากสมการที่ทิศทางการไหลขึ้นอยู่กับอัตราส่วนความเข้มข้นของ CO และ CO2 ในระยะก๊าซ ซึ่งกำหนดโดยเส้นโค้ง Boudoir ที่รู้จักกันดี ในรูป 12 แสดงองค์ประกอบที่เป็นไปได้ของเฟสแก๊สในท่อไอเสียของเตากลั่น สูงกว่า 1,000 ° คาร์บอนไดออกไซด์ไม่สามารถมีอยู่ต่อหน้าคาร์บอนและทำปฏิกิริยากับตัวหลังในปฏิกิริยา CO2+C=2CO
ดังนั้น เพื่อความสำเร็จในการลด ZnO ด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์ จำเป็นต้องสร้างสภาวะที่เอื้ออำนวยต่อการเกิดปฏิกิริยาสองอย่าง: ZnO + CO⇔Zn + CO2 และ CO2 + C⇔2CO กล่าวคือ เพื่อให้มีอุณหภูมิกระบวนการสูง (ที่ อย่างน้อย 1,000 °) ส่วนเกินของสารรีดิวซ์ในประจุและการซึมผ่านของก๊าซของประจุที่เพียงพอสำหรับการกำจัดก๊าซและไอระเหยของสังกะสีอย่างรวดเร็ว
เมื่อการลดลงเกิดขึ้นในจุดหลอมเหลวที่อุณหภูมิ 1,300-1,400 ° (สังกะสีอิเล็กโทรเทอร์มอล) ปฏิกิริยาของซิงค์ออกไซด์กับเหล็กโลหะโดยปฏิกิริยา ZnO + Fe = Zn + FeO จะมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดปฏิกิริยานี้ สามารถทำการระเหิดของสังกะสีและตะกรันของเหลวที่มีปริมาณโลหะต่ำในระดับสูง ในเวลาเดียวกัน ปฏิกิริยานี้ในการโต้กลับในแนวนอนไม่เป็นที่พึงปรารถนา เนื่องจากอาจเกิดสารประกอบเหล็กที่หลอมละลายต่ำ (ด้านและตะกรัน) ซึ่งทำลายผนังของมัฟเฟิล
สังกะสีเฟอร์ไรต์ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 900 ° และด้วยการขาดคาร์บอนจะลดลงด้วยการก่อตัวของ ZnO และ Fe3O4 ที่ไม่มีโครงสร้าง ภายใต้สภาวะเหล่านี้ เฟอร์ไรท์สามารถย่อยสลายได้ด้วยออกไซด์ของโลหะอื่นๆ ที่อุณหภูมิสูง กระบวนการรีดักชันจะดำเนินการอย่างรวดเร็วด้วยการก่อตัวของโลหะสังกะสี เหล็กโลหะ หรือเฟอร์รัสออกไซด์ การลดลงของสังกะสีเฟอร์ไรท์ไม่ทำให้เกิดปัญหาพิเศษในการกลั่น
สังกะสีซิลิเกตสามารถลดลงได้ง่ายด้วยคาร์บอนและเหล็กที่เป็นโลหะ ที่อุณหภูมิ 1100-1200 ° สังกะสีจะลดลงอย่างสมบูรณ์จากซิลิเกต
สังกะสีอะลูมิเนตหรือสปิเนลเป็นสารประกอบที่ทนไฟได้มาก ต่างจากซิลิเกตตรงที่จะไม่ลดลงในเตาหลอมแบบรีทอร์ต
ซิงค์ซัลเฟตซึ่งมีอยู่ในการจับกลุ่มกันในปริมาณเล็กน้อยจะลดลงโดยคาร์บอนและคาร์บอนมอนอกไซด์เป็นซัลไฟด์และแยกตัวออกด้วยการปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในขณะที่เกิดปฏิกิริยาต่อไปนี้:
การก่อตัวของสังกะสีซัลไฟด์ตามปฏิกิริยาสุดท้ายเกิดขึ้นในเฟสของก๊าซ
ซิงค์ซัลไฟด์แทบไม่ลดลงจริงในระหว่างการกลั่นแบบรีทอร์ตและผ่านเข้าสู่การกลั่น ในอ่างเตาไฟฟ้า ซิงค์ซัลไฟด์สามารถสลายตัวได้ด้วยเหล็กที่อุณหภูมิ 1250-1300 ° โดยปฏิกิริยา ZnS+Fe=Zn+FeS
สารประกอบตะกั่วและแคดเมียม ในการจับเป็นก้อน ตะกั่วจะอยู่ในรูปของสารประกอบออกซิไดซ์ ได้แก่ ออกไซด์อิสระ ซิลิเกต เฟอร์ไรท์ และบางส่วนอยู่ในรูปของซัลเฟต ตะกั่วจากสารประกอบเหล่านี้จะลดลงเป็นตะกั่วโลหะได้ง่ายและมีค่าสูงเกินระดับหนึ่ง ซึ่งทำให้เกิดการปนเปื้อนของสังกะสีเหลว ปริมาณตะกั่วระเหิดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของกระบวนการ ในการโต้กลับ ตะกั่วส่วนใหญ่ยังคงอยู่ที่ขอบ ในเตาหลอมแบบเพลาและเตาไฟฟ้า ซึ่งอุณหภูมิในกระบวนการสูงขึ้น ตะกั่วส่วนใหญ่จะถูกแปลงเป็นสังกะสี ปริมาณสารตะกั่วที่เพิ่มขึ้นในกลุ่มเกาะจะส่งผลเสียต่อผนังของการโต้กลับ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเพิ่มปริมาณถ่านหินในประจุเพื่อดูดซับตะกั่วหลอมเหลว
แคดเมียมออกไซด์จะลดลงที่อุณหภูมิต่ำกว่าซิงค์ออกไซด์ ความดันไอของโลหะนี้สูงกว่าของสังกะสี ในกระบวนการแบบแบตช์ แคดเมียมจะระเหิดที่จุดเริ่มต้นของการกลั่น ดังนั้นสังกะสีควบแน่นส่วนแรกจึงถูกเสริมสมรรถนะในแคดเมียม
สิ่งเจือปนของตะกั่วและแคดเมียมทำให้เกรดสังกะสีสำเร็จรูปลดลง
สารหนูและสารประกอบพลวง สารหนูและพลวงเนื่องจากความผันผวน เช่น ตะกั่วและแคดเมียม ทำให้ผลิตภัณฑ์กลั่นเป็นมลพิษ ออกไซด์ที่สูงกว่า As2Os และ Sb2O5 อาร์เซเนต และแอนติโมเนตจะถูกลดขนาดโดยคาร์บอนไปยังออกไซด์ที่ระเหยง่ายที่ต่ำกว่า As2O3, Sb2O3 และสถานะโลหะ บางส่วนติดอยู่ในคอนเดนเซอร์พร้อมกับสังกะสี
สารประกอบทองแดงสามารถลดลงได้ง่ายโดยตัวรีดิวซ์คาร์บอน แต่ยังคงอยู่ในกากการกลั่นที่เป็นของแข็งหรือของเหลว หากประจุมีกำมะถันอยู่จำนวนหนึ่ง ทองแดงจะผ่านเข้าสู่ผิวด้าน ในกรณีที่ไม่มีกำมะถัน ทองแดงจะสร้างเหล็กหล่อเป็นถ้วยด้วยเหล็ก ซึ่งได้ในปริมาณมากในเตาไฟฟ้า
สารประกอบเหล็ก พฤติกรรมของสารประกอบเหล็กออกซิไดซ์ในกระบวนการรีดิวซ์จะพิจารณาจากสภาวะของกระบวนการ อุณหภูมิ และองค์ประกอบของเฟสของแก๊ส ในเตาหลอมและเตาหลอมไฟฟ้า จะได้รับเหล็กโลหะจำนวนมาก ในเตาหลอมแบบเพลา เหล็กออกไซด์จะลดลงเป็นออกไซด์และผ่านเข้าไปในตะกรัน
ทองคำและเงินจะไม่ระเหิดภายใต้สภาวะปกติและยังคงอยู่ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของกระบวนการ ในการขอบหรือกระจายระหว่างเหล็กหล่อ ด้าน และตะกรัน เมื่อเติมเกลือคลอไรด์ลงในประจุ ส่วนหนึ่งของโลหะมีตระกูลจะถูกระเหิดและควบแน่นในผลิตภัณฑ์กลั่น
องค์ประกอบที่หายากและกระจัดกระจาย ในสภาพแวดล้อมแบบรีดิวซ์ที่อุณหภูมิสูง แทลเลียม อินเดียม และซีลีเนียมจะด้อยคุณภาพเป็นส่วนใหญ่ เจอร์เมเนียมและเทลลูเรียมมากถึงครึ่งหนึ่งยังส่งผ่านไปยัง sublimates อีกด้วย แกลเลียมส่วนสำคัญยังคงอยู่ในกากการกลั่น
ซิลิกา, อลูมินา, ออกไซด์ของโลหะอัลคาไลและซัลเฟตทำปฏิกิริยากับสารประกอบที่มีประจุอื่น ๆ และก่อให้เกิดตะกรัน
การควบแน่นของสังกะสี
ปัญหาหลักในการใช้งานกระบวนการควบแน่นด้วยไอสังกะสีในทางปฏิบัติคือ ส่วนสำคัญของโลหะไม่ผ่านเข้าสู่เฟสของเหลว แต่เข้าสู่สถานะของแข็ง โดยมีรูปแบบของอนุภาคฝุ่นที่คั่นด้วยฟิล์มออกไซด์ ดังนั้นผลผลิตสังกะสีสุกรไม่เกิน 70-75%
การพึ่งพาความดันไอของสังกะสีต่ออุณหภูมิ ศึกษาโดย K. Mayer แสดงโดยเส้นโค้งในรูปที่ 13. เหนือเส้นโค้งคือพื้นที่ที่มีความอิ่มตัวยิ่งยวดและด้านล่าง - ไอระเหยไม่อิ่มตัว จุดน้ำค้างของไอสังกะสีที่ไม่มีก๊าซอื่น ๆ ผสมกันที่ความดัน 1 atm คือ 906° ในทางปฏิบัติ ในก๊าซของเตาหลอม เตาไฟฟ้า และเตาเพลา ซึ่งไอสังกะสีถูกเจือจางด้วย CO และ CO2 ความดันบางส่วนของไอระเหยสังกะสีจะไม่เกิน 0.5 atm ในก๊าซย้อนในช่วงเริ่มต้นของการกลั่นจะอยู่ที่ประมาณ 300 มม. ปรอทและในก๊าซด้านบนของเตาเพลา - เพียง 30-40 มม. ปรอท ศิลปะ. การควบแน่นของสังกะสีจากก๊าซเหล่านี้จะเริ่มที่อุณหภูมิ 820–830 และ 650–660° ตามลำดับ
สำหรับการควบแน่นอย่างสมบูรณ์ จำเป็นที่อุณหภูมิของก๊าซที่ทางออกของคอนเดนเซอร์อยู่ใกล้กับจุดหลอมเหลวของสังกะสี ซึ่งค่าสมดุลของความดันไอมีค่าน้อยที่สุด ในทางปฏิบัติ การควบแน่นสิ้นสุดที่ 500 ° ภายใต้สภาวะเหล่านี้ การสูญเสียไอสังกะสีของก๊าซที่ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศจะอยู่ที่ประมาณ 0.4%
อย่างไรก็ตาม การปฏิบัติตามระบอบอุณหภูมิในตัวเองไม่ได้รับประกันว่าจะได้รับสังกะสีทั้งหมดในรูปของเหลว และส่วนหนึ่งตามที่กล่าวไว้ข้างต้นได้มาในรูปของฝุ่น สิ่งนี้อธิบายได้จากหลายสาเหตุ สังเกตได้ว่าการควบแน่นของไอระเหยของสังกะสีสู่สถานะของเหลวจะประสบความสำเร็จมากขึ้นบนพื้นผิวนูนของของแข็งที่มีรัศมีความโค้งเล็กน้อยและบนพื้นผิวที่เปียกด้วยสังกะสีเหลว เพื่อการควบแน่นที่ประสบความสำเร็จ อัตราส่วนของ พื้นผิวคอนเดนเซอร์ถึงปริมาตรไม่เกินค่าที่กำหนด เนื่องจากการควบแน่นเริ่มต้นที่ผนังเป็นส่วนใหญ่ จึงจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีเวลาพักของก๊าซในคอนเดนเซอร์ และไม่ให้เย็นลงอย่างกะทันหันเกินไป ด้วยปริมาณก๊าซที่อิ่มตัวด้วยไอสังกะสีในปริมาณมาก เป็นไปไม่ได้ที่จะเกิดการควบแน่นอย่างมีประสิทธิภาพหากไม่มีมาตรการพิเศษ ซึ่งรวมถึงก๊าซที่เป็นฟองผ่านอ่างสังกะสีและฉีดพ่นด้วยสังกะสีหลอมเหลวและตะกั่ว
สภาวะทางเคมีของการควบแน่นก็มีความสำคัญเช่นกัน ที่ปริมาณก๊าซ CO2 สูง พื้นผิวของหยดละอองจะถูกออกซิไดซ์ สังกะสีซึ่งป้องกันไม่ให้รวมกันเป็นมวลขนาดกะทัดรัด
ดังนั้นอัตราและความสมบูรณ์ของการควบแน่นของไอระเหยสังกะสีจึงได้รับผลกระทบจาก: ความดันบางส่วนของไอระเหยสังกะสี อุณหภูมิ ความเร็วของส่วนผสมของก๊าซ (ไม่เกิน 5 ซม. / วินาที) การปรากฏตัวของก๊าซอื่น ๆ และสารแขวนลอยทางกล รูปร่าง ขนาด และวัสดุของตัวเก็บประจุ
17.12.2019
ซีรีส์ Far Cry ยังคงสร้างความพึงพอใจให้กับผู้เล่นอย่างต่อเนื่อง เป็นเวลานานมากที่ชัดเจนว่าคุณต้องทำอะไรในเกมนี้ ล่าสัตว์ เอาชีวิตรอด จับ...
16.12.2019
การสร้างการออกแบบพื้นที่ใช้สอยควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการตกแต่งภายในห้องนั่งเล่น - มันจะกลายเป็นศูนย์กลางของ "จักรวาล" ของคุณ....
15.12.2019
เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงการสร้างบ้านโดยไม่ต้องใช้นั่งร้าน ในด้านอื่น ๆ ของกิจกรรมทางเศรษฐกิจ โครงสร้างดังกล่าวก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน จาก...
14.12.2019
เป็นวิธีการเชื่อมต่อผลิตภัณฑ์โลหะอย่างถาวร การเชื่อมปรากฏขึ้นเมื่อกว่าหนึ่งศตวรรษก่อน ในขณะเดียวกัน ก็ไม่สามารถประเมินความสำคัญของมันได้ในขณะนี้ ใน...
14.12.2019
การปรับพื้นที่โดยรอบให้เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับคลังสินค้าทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ สิ่งนี้ช่วยลดความยุ่งยากในการทำงานอย่างมากและให้ ...