Tlen. Występowanie i odmiany alotropowe Otrzymywanie tlenu Właściwości fizyczne i chemiczne Związki tlenu tlenki, nadtlenki i ponadtlenki

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Tlen. Występowanie i odmiany alotropowe Otrzymywanie tlenu Właściwości fizyczne i chemiczne Związki tlenu tlenki, nadtlenki i ponadtlenki"

Roman Grabowski
7 lat temu
Przeglądów:

1 Tlen Występowanie i odmiany alotropowe Otrzymywanie tlenu Właściwości fizyczne i chemiczne Związki tlenu tlenki, nadtlenki i ponadtlenki

2 Ogólna charakterystyka tlenowców Tlenowce: obejmują pierwiastki grypy 16, tlen, siarka i selen są niemetalami, tellur półmetal, polon metal Promień atomowy tlenowców: wzrasta w grupie wraz ze wzrostem liczby atomowej Z, promień atomowy tlenu jest mniejszy od promienia atomowego azotu lecz większy od promienia atomowego fluoru Energia jonizacji: maleje w grupie wraz ze wzrostem liczby atomowej Z

3 Ogólna charakterystyka tlenowców Związki tlenowców z litowcami i berylowcami są związkami jonowymi, z pozostałymi pierwiastkami tworzy związki kowalencyjne lub związki o wiązaniach kowalencyjnych spolaryzowanych Tlenki o ogólnych wzorach EO 2 i EO 3 mają charakter kwasowy lub amfoteryczny, H 2 O jest związkiem amfoterycznym, Wodorki tlenowców o ogólnym wzorze H 2 E mają charakter kwasowy

4 Tlen Występowanie: w stanie wolnym w powietrzu atmosferycznym, w stanie związanym H 2 O, w minerałach (sole kwasów tlenowych, wodorotlenki, kwasy, tlenki) w związkach organicznych Odmiany alotropowe: Tlen cząsteczkowy O 2 - gaz bezbarwny, bezwonny, bez smaku, skroplony jest niebieskawą cieczą, zestalony tworzy niebieskie kryształy, słabo rozpuszcza się w wodzie, cząsteczka posiada dwa niesparowane elektrony i jest paramagnetykiem (podatny na oddziaływanie pola magnetycznego) Ozon O 3 gaz o orzeźwiającej woni, barwy niebieskiej, skroplony przechodzi w ciemnoniebieską ciecz, zestalony tworzy czarnofioletowe kryształy, znacznie lepiej rozpuszcza się w wodzie niż O 2, cząsteczka jest polarna, ma budowę kątową (ok. 117 o ), cząsteczka jest diamagnetyczna (nie posiada niesparowanych elektronów)

5 Skroplony tlen cząsteczkowy Paramagnetyczna cząsteczka O 2 O O Diamagnetyczna cząsteczka O 3

6 Tlen cząsteczkowy O 2 Otrzymywanie na skalę przemysłową: destylacja frakcjonowana skroplonego powietrza (T w = -182,96 o C), elektroliza elektrolitów (np. KOH, NaCl, Na 2 SO 4 ) oraz wody K(-): 2H 2 O + 2e - H 2 + 2OH - A(+): 2H 2 O O 2 + 4H + + 4e - Otrzymywanie metodami laboratoryjnymi: Termiczny rozkład 2KMnO 4 K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 2KClO 3 2KCl + 3O 2 2HgO 2Hg + O 2 Katalityczny rozkład nadtlenku wodoru w obecności MnO 2 2H 2 O 2 H 2 O + O 2 Utlenianie H 2 O 2 zakwaszonym roztworem KMnO 4 5H 2 O 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 5O 2 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O

7 Tlen cząsteczkowy O 2 Tlen jest silnym utleniaczem, w temp. pokojowej reaguje z litowcami i niektórymi berylowcami oraz z białym fosforem, w temp. podwyższonej reaguje z wszystkimi pierwiastkami (z wyjątkiem fluoru i platyny) oraz związkami organicznymi i nieorganicznymi W łuku elektrycznym (wyładowania atmosferyczne) reaguje z fluorem, powstaje fluorek tlenu(i) F 2 + O 2 O 2 F 2

8 Ozon O 3 Powstawanie: w łuku elektrycznym (ozonizatory), w trakcie wyładowań atmosferycznych, w trakcie pracy kserokopiarek Ozon skroplony lub zestalony po potarciu lub wstrząśnięciu rozkłada się wybuchowo: O 3 O 2 + O Ozon jest silniejszym utleniaczem od tlenu cząsteczkowego, utlenia związki: Mn 2+ do Mn 4+ (MnO 2 ), H 2 S do SO 2 lub H 2 SO 4, NH 3 do NH 4 NO 3, Ag i Hg do tlenków, litowce i berylowce do ozonków 8Ag + 2O 3 4Ag 2 O + O 2 Na + O 3 NaO 3

9 Ozon w atmosferze Powstawanie ozonu pod wpływem uv O 2 2O; O 2 + O O 3 Rozkład ozonu przez zanieczyszczenie atmosferyczne (NO, NO 2, freony - CF 2 Cl 2, HCl: * - reakcja z udziałem rodnika ) *NO + O 3 *NO 2 + O 2 2*NO 2 + 2O 3 N 2 O 5 + *NO + 2O 2 CF 2 Cl 2 *CF 2 Cl + *Cl (pod wpływem uv) Cl* + O 3 ClO* + O 2 ClO*+ O 3 2O 2 + Cl* 2ClO* Cl 2 + O 2 Cl 2 2Cl* (pod wpływem uv) Cl 2 + O 3 ClO* + Cl*+ O 2

10 Ważniejsze związki tlenu Tlenki: Tlenki metali i półmetali są substancje stałymi Tlenki niemetali mogą mieć stan skupienia (warunki normalne): gazowy (NO, NO 2, SO 2, CO, CO 2 ); ciekły (H 2 O); stały (N 2 O 5, P 4 O 10, SiO 2 ) Otrzymywanie tlenków: 1. Synteza z pierwiastków 2Ca + O 2 2CaO C + O 2 CO 2 2H 2 + O 2 2H 2 O

11 Ważniejsze związki tlenu tlenki Otrzymywanie tlenków - cd: 2. Termiczny rozkład niektórych wodorotlenków Cu(OH) 2 CuO + H 2 O 2Al(OH) 3 Al 2 O 3 + 3H 2 O 3. Termiczny rozkład niektórych soli CaCO 3 CaO + CO 2 4. Termiczny lub fotochemiczny rozkład niektórych kwasów tlenowych H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O 4HNO 3 O 2 + 4NO 2 + 2H 2 O 5. Redukcja lub utlenienie innych tlenków 2NO + O 2 2NO 2 Fe 2 O 3 + CO 2FeO + CO 2

12 Ważniejsze związki tlenu tlenki Otrzymywanie tlenków - cd: 6. Utlenianie innych związków - wodorków, soli 4NH 3 + 5O 2 4NO + 6H 2 O 2PbS + 3O 2 PbO + 2SO 2 7. Reakcje wymiany (np. r. redox redukcji tlenków metali metalami o niższych potencjałach standardowych) Cr 2 O 3 + 2Al Al 2 O 3 + 2Cr 8. Redukcja kwasów utleniających przez metale o dodatnich potencjałach standardowych HNO 3(rozc) + 3Cu 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O 2HNO 3(stęż) + Ag AgNO 3 + NO 2 + H 2 O 2H 2 SO 4(stęż) + Hg HgSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

13 Ważniejsze związki tlenu tlenki, nadtlenki i ponadtlenki Otrzymywanie tlenków - cd: 9. Utlenianie soli silnymi utleniaczami 2KMnO 4 + 3Na 2 SO 3 +H 2 O 2MnO 2 + Na 2 SO 4 + 2KOH 10. Inne specyficzne reakcje Na 2 SO 3(s) + 2HCl 2NaCl + SO 2 + H 2 O CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O H 2 SO 4 HCOOH CO + H 2 O Nadtlenki tlen występuje na stopniu utlenienia I (anion O 2- ) (H 2 O 2, Na 2 O 2, BaO 2 ), w cząsteczkach występuje mostek tlenowy, nadtlenki litowców i berylowców są związkami jonowi, wykazują silne właściwości utleniające Na 2 O 2 + 2H 2 O 2NaOH + H 2 O 2 BaO 2 + 2HCl BaCl 2 + H 2 O 2 Ponadtlenki tlen występuje na stopniu utl. -1/2 (anion O 1/2-2 ), np. KO 2

14 Klasyfikacja tlenków ze względu na właściwości chemiczne 1. Tlenki kwasowe: Niereagujące z wodą, ale reagujące z mocnymi zasadami SiO 2 + H 2 O nie zachodzi SiO 2 + 2KOH K 2 SiO 3 + H 2 O Reagujące z zasadami i wodą SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 SO 3 + Ca(OH) 2 CaSO 4 + H 2 O 2. Tlenki zasadowe Niereagujące z wodą, ale reagujące z kwasami CrO + H 2 O nie zachodzi CrO + H 2 SO 4 CrSO 4 + H 2 O Reagujące z wodą i reagujące z kwasami K 2 O + H 2 O 2KOH K 2 O + 2HNO 3 2KNO 3 + H 2 O

15 Klasyfikacja tlenków ze względu na właściwości chemiczne Tlenki amfoteryczne: reagujące zarówno z kwasami, jak i z zasadami, ale nie muszą reagować z wodą ZnO + H 2 O nie zachodzi ZnO + 2HCl ZnCl 2(aq) + H 2 O ZnO + KOH + H 2 O K[Zn(OH) 3 ] (aq) ZnO + 2KOH + H 2 O K 2 [Zn(OH) 4 ] (aq) Tlenki obojętne: niereagujące z wodą, zasadami i kwasami, ale mogą być rozpuszczalne w wodzie (CO, NO, N 2 O) Tlenki kwasowe mogą reagować z tlenkami zasadowymi Na 2 O + SO 3 Na 2 SO 4 CaO + CO 2 CaCO 3

16 Zmiana właściwości kwasowo - zasadowych tlenków metali bloku d Tlenek Charakter chemiczny Tlenek Charakter chemiczny II CrO zasadowy II MnO zasadowy III Cr 2 O 3 amfoteryczny IV MnO 2 amfoteryczny VI CrO 3 kwasowy VII Mn 2 O 7 kwasowy wzrost charakteru kwasowego wzrost charakteru kwasowego CrO Cr 2 O 3 CrO 3 MnO MnO 2 Mn 2 O 7 wzrost charakteru zasadowego wzrost charakteru zasadowego Wraz ze wzrostem stopnia utlenienia metalu zmienia się charakter wiązania chemicznego metal tlen z jonowego (stąd właściwości zasadowe) na wiązanie kowalencyjne (stąd tlenki mają właściwości zbliżone do tlenków niemetali właściwości kwasowe)

Podobne dokumenty

WŁAŚCIWOŚCI NIEKTÓRYCH PIERWIASTKÓW I ICH ZWIĄZKÓW NIEORGANICZNYCH

WŁAŚCIWOŚCI NIEKTÓRYCH PIERWIASTKÓW I ICH ZWIĄZKÓW NIEORGANICZNYCH PODZIAŁ ZWIĄZKÓW NIEORGANICZNYCH Tlenki (kwasowe, zasadowe, amfoteryczne, obojętne) Związki niemetali Kwasy (tlenowe, beztlenowe) Wodorotlenki