במה נבדלות מדינות העולם זו מזו? סוגי תוכניות מקרו-כלכליות. מאפיינים ייחודיים של עמים

תחמוצות.

אלו הם חומרים מורכבים המורכבים משני יסודות, אחד מהם הוא חמצן. לדוגמה:

CuO - תחמוצת נחושת(II).

AI 2 O 3 – תחמוצת אלומיניום

SO 3 - תחמוצת גופרית (VI)

תחמוצות מחולקות (מסווגות) ל-4 קבוצות:

Na 2 O - תחמוצת נתרן

CaO - תחמוצת סידן

Fe 2 O 3 - תחמוצת ברזל (III).

2). חומצי- אלו תחמוצות לא מתכות. ולפעמים מתכות אם מצב החמצון של המתכת הוא > 4. לדוגמא:

CO 2 - פחמן חד חמצני (IV)

P 2 O 5 - תחמוצת זרחן (V).

SO 3 - תחמוצת גופרית (VI)

3). אמפוטרי– אלו תחמוצות בעלות תכונות של תחמוצות בסיסיות וחומציות כאחד. אתה צריך לדעת את חמשת התחמוצות האמפוטריות הנפוצות ביותר:

BeO - תחמוצת בריליום

ZnO - תחמוצת אבץ

AI 2 O 3 – תחמוצת אלומיניום

Cr 2 O 3 - תחמוצת כרום (III).

Fe 2 O 3 - תחמוצת ברזל (III).

4). לא יוצר מלח (אדיש)- אלו תחמוצות שאינן מציגות תכונות של תחמוצות בסיסיות או חומציות. יש לזכור שלושה תחמוצות:

CO – פחמן חד חמצני (II) פחמן חד חמצני

NO - תחמוצת חנקן (II)

N 2 O – תחמוצת החנקן (I) גז צחוק, תחמוצת החנקן

שיטות לייצור תחמוצות.

1). בעירה, כלומר. אינטראקציה עם חמצן של חומר פשוט:

4Na + O 2 = 2Na 2 O

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5

2). בעירה, כלומר. אינטראקציה עם חמצן של חומר מורכב (המורכב מ שני אלמנטים) כך נוצר שני תחמוצות.

2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2

4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

3). הִתפָּרְקוּת שְׁלוֹשָׁהחומצות חלשות. אחרים אינם מתפרקים. במקרה זה נוצרים תחמוצת חומצה ומים.

H 2 CO 3 = H 2 O + CO 2

H 2 SO 3 = H 2 O + SO 2

H 2 SiO 3 = H 2 O + SiO 2

4). הִתפָּרְקוּת לֹא מָסִיסעילה. נוצרת תחמוצת בסיסית ומים.

Mg(OH) 2 = MgO + H 2 O

2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O

5). הִתפָּרְקוּת לֹא מָסִיסמלחים נוצרות תחמוצת בסיסית ותחמוצת חומצית.

CaCO 3 = CaO + CO 2

MgSO 3 = MgO + SO 2

תכונות כימיות.

אני. תחמוצות בסיסיות.

אַלקָלִי.

Na 2 O + H 2 O = 2NaOH

CaO + H 2 O = Ca(OH) 2

СuO + H 2 O = התגובה לא מתרחשת, כי בסיס אפשרי המכיל נחושת - בלתי מסיס

2). אינטראקציה עם חומצות, וכתוצאה מכך היווצרות של מלח ומים. (תחמוצת בסיס וחומצות מגיבים תמיד)

K2O + 2HCI = 2KCl + H2O

CaO + 2HNO 3 = Ca(NO 3) 2 + H 2 O

3). אינטראקציה עם תחמוצות חומציות, וכתוצאה מכך היווצרות מלח.

Li 2 O + CO 2 = Li 2 CO 3

3MgO + P 2 O 5 = Mg 3 (PO 4) 2

4). אינטראקציה עם מימן מייצרת מתכת ומים.

CuO + H 2 = Cu + H 2 O

Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O

II.תחמוצות חומציות.

1). צריכה להיווצר אינטראקציה עם מים חוּמצָה.(רקSiO 2 לא יוצר אינטראקציה עם מים)

CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3

P 2 O 5 + 3H 2 O = 2H 3 PO 4

2). אינטראקציה עם בסיסים מסיסים (אלקליים). זה מייצר מלח ומים.

SO 3 + 2KOH = K 2 SO 4 + H 2 O

N 2 O 5 + 2KOH = 2KNO 3 + H 2 O

3). אינטראקציה עם תחמוצות בסיסיות. במקרה זה, נוצר רק מלח.

N 2 O 5 + K 2 O = 2KNO 3

Al 2 O 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3

תרגילים בסיסיים.

1). השלם את משוואת התגובה. קבע את סוגו.

K 2 O + P 2 O 5 =

פִּתָרוֹן.

כדי לרשום מה נוצר כתוצאה מכך, יש צורך לקבוע אילו חומרים הגיבו - כאן מדובר בתחמוצת אשלגן (בסיסית) ותחמוצת זרחן (חומצית) לפי התכונות - התוצאה צריכה להיות SALT (ראה תכונה מס' 3 ) ומלח מורכב מאטומים מתכות (במקרה שלנו אשלגן) ושארית חומצית הכוללת זרחן (כלומר PO 4 -3 - פוספט) לכן

3K 2 O + P 2 O 5 = 2K 3 RO 4

סוג התגובה - תרכובת (מאחר ששני חומרים מגיבים, אך נוצר אחד)

2). בצע טרנספורמציות (שרשרת).

Ca → CaO → Ca(OH) 2 → CaCO 3 → CaO

פִּתָרוֹן

כדי להשלים את התרגיל הזה, עליך לזכור שכל חץ הוא משוואה אחת (תגובה כימית אחת). בואו נספר כל חץ. לכן, יש צורך לרשום 4 משוואות. החומר הכתוב משמאל לחץ (חומר מוצא) מגיב, והחומר שנכתב מימין נוצר כתוצאה מהתגובה (תוצר התגובה). בואו נפענח את החלק הראשון של ההקלטה:

Ca + …..→ CaO נציין שחומר פשוט מגיב ונוצר תחמוצת. בהכרת השיטות להפקת תחמוצות (מס' 1), אנו מגיעים למסקנה שבתגובה זו יש צורך להוסיף -חמצן (O 2)

2Ca + O 2 → 2CaO

בואו נעבור לטרנספורמציה מס' 2

CaO → Ca(OH) 2

CaO + ……→ Ca(OH) 2

אנו מגיעים למסקנה שכאן יש צורך ליישם את המאפיין של תחמוצות בסיסיות - אינטראקציה עם מים, כי רק במקרה זה נוצר בסיס מהתחמוצת.

CaO + H 2 O → Ca(OH) 2

נעבור לטרנספורמציה מס' 3

Ca(OH) 2 → CaCO 3

Ca(OH) 2 + ….. = CaCO 3 + …….

אנחנו מגיעים למסקנה שכאן אנחנו מדברים על פחמן דו חמצני CO 2 בגלל רק באינטראקציה עם אלקליות הוא יוצר מלח (ראה תכונה מס' 2 של תחמוצות חומצה)

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O

נעבור לטרנספורמציה מס' 4

CaCO 3 → CaO

CaCO 3 = ….. CaO + ……

אנו מגיעים למסקנה שנוצר כאן יותר CO 2, כי CaCO 3 הוא מלח בלתי מסיס ובמהלך פירוק חומרים כאלה נוצרות תחמוצות.

CaCO 3 = CaO + CO 2

3). עם איזה מהחומרים הבאים CO 2 יוצר אינטראקציה? כתוב את משוואות התגובה.

א). חומצה הידרוכלורית ב). נתרן הידרוקסיד B). תחמוצת אשלגן ד). מים

ד). מימן E). תחמוצת גופרית (IV).

אנו קובעים ש-CO 2 הוא תחמוצת חומצית. ותחמוצות חומציות מגיבות עם מים, אלקליות ותחמוצות בסיסיות... לכן, מתוך הרשימה שניתנה, אנו בוחרים את תשובות B, C, D, ואיתן אנו רושמים את משוואות התגובה:

1). CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O

2). CO 2 + K 2 O = K 2 CO 3

לפני שנתחיל לדבר על התכונות הכימיות של תחמוצות, עלינו לזכור שכל התחמוצות מחולקות ל-4 סוגים, כלומר בסיסיים, חומציים, אמפוטריים ולא יוצרים מלחים. על מנת לקבוע את סוג תחמוצת כלשהי, ראשית עליכם להבין האם מדובר בתחמוצת מתכת או שאינה מתכתית לפניכם, ולאחר מכן להשתמש באלגוריתם (צריך ללמוד אותו!) המובא בטבלה הבאה :

תחמוצת לא מתכת	תחמוצת מתכת
1) מצב חמצון של לא מתכת +1 או +2 מסקנה: תחמוצת שאינה יוצרת מלח יוצא מן הכלל: Cl 2 O אינה תחמוצת שאינה יוצרת מלח	1) מצב חמצון מתכת +1 או +2 מסקנה: תחמוצת מתכת היא בסיסית חריג: BeO, ZnO ו-PbO אינם תחמוצות בסיסיות
2) מצב החמצון גדול או שווה ל-+3 מסקנה: תחמוצת חומצה חריג: Cl 2 O היא תחמוצת חומצית, למרות מצב החמצון של כלור +1	2) מצב חמצון מתכת +3 או +4 מסקנה: תחמוצת אמפוטרית חריג: BeO, ZnO ו-PbO הם אמפוטריים, למרות מצב החמצון +2 של המתכות 3) מצב חמצון מתכת +5, +6, +7 מסקנה: תחמוצת חומצה

בנוסף לסוגי התחמוצות שצוינו לעיל, נציג גם שני תת-סוגים נוספים של תחמוצות בסיסיות, על סמך פעילותם הכימית, כלומר תחמוצות בסיסיות פעילותו תחמוצות בסיסיות נמוכות פעילות.

• ל תחמוצות בסיסיות פעילותאנו כוללים תחמוצות של מתכות אלקליות ואדמה אלקליין (כל היסודות מקבוצות IA ו-IIA, למעט מימן H, בריליום Be ומגנזיום Mg). לדוגמה, Na 2 O, CaO, Rb 2 O, SrO וכו'.
• ל תחמוצות בסיסיות נמוכות פעילותנכלול את כל התחמוצות העיקריות שאינן נכללות ברשימה תחמוצות בסיסיות פעילות. לדוגמה, FeO, CuO, CrO וכו'.

הגיוני להניח שתחמוצות בסיסיות פעילות נכנסות לרוב לתגובות שפחות פעילות לא.
יש לציין שלמרות העובדה שהמים הם למעשה תחמוצת של לא מתכת (H 2 O), תכונותיהם נחשבות בדרך כלל במנותק מתכונות תחמוצות אחרות. זה נובע מהתפוצה העצומה הספציפית שלהם בעולם שסביבנו, ולכן ברוב המקרים מים אינם מגיב, אלא תווך שבו יכולות להתרחש אינספור תגובות כימיות. עם זאת, לעתים קרובות הוא לוקח חלק ישיר בטרנספורמציות שונות, בפרט, כמה קבוצות של תחמוצות מגיבות עם זה.

אילו תחמוצות מגיבות עם מים?

מכל התחמוצות עם מים לְהָגִיב רק:
1) כל התחמוצות הבסיסיות הפעילות (תחמוצות של מתכת אלקלית ומתכת אלקלית);
2) כל תחמוצות החומצה, למעט דו תחמוצת הסיליקון (SiO 2);

הָהֵן. מהאמור לעיל עולה שעם מים בדיוק לא להגיב:
1) כל התחמוצות הבסיסיות הפעילות הנמוכות;
2) כל התחמוצות האמפוטריות;
3) תחמוצות שאינן יוצרות מלח (NO, N 2 O, CO, SiO).

היכולת לקבוע אילו תחמוצות יכולות להגיב עם מים גם ללא היכולת לכתוב את משוואות התגובה המתאימות כבר מאפשרת לך לקבל נקודות עבור כמה שאלות בחלק המבחן של הבחינה המאוחדת.

עכשיו בואו נבין איך תחמוצות מסוימות מגיבות עם מים, כלומר. בואו נלמד לכתוב את משוואות התגובה המתאימות.

תחמוצות בסיסיות פעילות, מגיבים עם מים, יוצרים הידרוקסידים המתאימים להם. נזכיר שתחמוצת המתכת המקבילה היא הידרוקסיד המכיל את המתכת באותו מצב חמצון כמו התחמוצת. כך, למשל, כאשר התחמוצות הבסיסיות הפעילות K +1 2 O ו-Ba +2 O מגיבות עם מים, נוצרים ההידרוקסידים המקבילים להן K +1 OH ו-Ba +2 (OH) 2:

K2O + H2O = 2KOH- אשלגן הידרוקסיד

BaO + H 2 O = Ba(OH) 2- בריום הידרוקסיד

כל ההידרוקסידים התואמים לתחמוצות בסיסיות פעילות (תחמוצות מתכת אלקליות ותחמוצות מתכת אלקליות) שייכים לאקליות. אלקליים הם כולם הידרוקסידי מתכת המסיסים מאוד במים, כמו גם סידן הידרוקסיד Ca(OH) 2 המסיס בצורה גרועה (כחריג).

האינטראקציה של תחמוצות חומציות עם מים, כמו גם התגובה של תחמוצות בסיסיות פעילות עם מים, מובילה להיווצרות הידרוקסידים המתאימים. רק במקרה של תחמוצות חומציות הן תואמות לא לתחמוצות בסיסיות, אלא להידרוקסידים חומציים, הנקראים לעתים קרובות יותר. חומצות המכילות חמצן. נזכיר שהתחמוצת החומצית המקבילה היא חומצה המכילה חמצן המכילה יסוד יוצר חומצה באותו מצב חמצון כמו בתחמוצת.

לפיכך, אם אנו, למשל, רוצים לרשום את המשוואה לאינטראקציה של התחמוצת החומצית SO 3 עם מים, קודם כל עלינו לזכור את החומצות המכילות גופרית העיקריות שנלמדו בתכנית הלימודים בבית הספר. אלו הן מימן גופרתי H 2 S, H 2 SO 3 גופרתי וחומצות H 2 SO 4 גופריתיות. חומצת מימן גופרתי H 2 S, כפי שקל לראות, אינה מכילה חמצן, ולכן ניתן לשלול מיד את היווצרותה במהלך האינטראקציה של SO 3 עם מים. מבין החומצות H 2 SO 3 ו- H 2 SO 4, רק חומצה גופרתית H 2 SO 4 מכילה גופרית במצב חמצון +6, כמו בתחמוצת SO 3. לכן, בדיוק זה יווצר בתגובה של SO 3 עם מים:

H 2 O + SO 3 = H 2 SO 4

באופן דומה, התחמוצת N 2 O 5, המכילה חנקן במצב חמצון +5, המגיבה עם מים, יוצרת חומצה חנקתית HNO 3, אך בשום מקרה לא חנקתי HNO 2, שכן בחומצה חנקתית מצב החמצון של חנקן זהה לזה של N 2 O 5, שווה ל-+5, ובחנקן - +3:

N +5 2 O 5 + H 2 O = 2HN +5 O 3

אינטראקציה של תחמוצות זו עם זו

קודם כל, אתה צריך להבין בבירור את העובדה שבין תחמוצות יוצרות מלח (חומציות, בסיסיות, אמפוטריות), תגובות כמעט אף פעם לא מתרחשות בין תחמוצות מאותה מעמד, כלומר. ברוב המוחלט של המקרים, אינטראקציה בלתי אפשרית:

1) תחמוצת בסיסית + תחמוצת בסיסית ≠

2) תחמוצת חומצה + תחמוצת חומצה ≠

3) תחמוצת אמפוטרית + תחמוצת אמפוטרית ≠

בעוד שאינטראקציה מתאפשרת כמעט תמיד בין תחמוצות השייכות לסוגים שונים, כלומר. כמעט תמיד דולפיםתגובות בין:

1) תחמוצת בסיסית ותחמוצת חומצית;

2) תחמוצת אמפוטרית ותחמוצת חומצה;

3) תחמוצת אמפוטרית ותחמוצת בסיסית.

כתוצאה מכל האינטראקציות הללו, המוצר הוא תמיד מלח ממוצע (רגיל).

הבה נבחן את כל זוגות האינטראקציות הללו ביתר פירוט.

כתוצאה מהאינטראקציה:

Me x O y + תחמוצת חומצה,כאשר Me x O y - תחמוצת מתכת (בסיסית או אמפוטרית)

נוצר מלח המורכב מהקטיון המתכתי Me (מהמקור Me x O y) ומשארית החומצה של החומצה המקבילה לתחמוצת החומצה.

כדוגמה, בואו ננסה לרשום את משוואות האינטראקציה עבור זוגות הריאגנטים הבאים:

Na 2 O + P 2 O 5ו Al 2 O 3 + SO 3

בזוג הריאגנטים הראשון אנו רואים תחמוצת בסיסית (Na 2 O) ותחמוצת חומצית (P 2 O 5). בשני - תחמוצת אמפוטרית (Al 2 O 3) ותחמוצת חומצית (SO 3).

כפי שכבר הוזכר, כתוצאה מאינטראקציה של תחמוצת בסיסית/אמפוטרית עם חומצית, נוצר מלח המורכב מקטיון מתכת (מהתחמוצת הבסיסית/אמפוטרית המקורית) ושארית חומצית של החומצה המקבילה ל- תחמוצת חומצית מקורית.

לפיכך, האינטראקציה של Na 2 O ו- P 2 O 5 צריכה ליצור מלח המורכב מקטיונים Na + (מ Na 2 O) והשארית החומצית PO 4 3-, שכן התחמוצת P +5 2 O 5 מתאים לחומצה H 3 P +5 O4. הָהֵן. כתוצאה מאינטראקציה זו נוצר נתרן פוספט:

3Na 2 O + P 2 O 5 = 2Na 3 PO 4- נתרן פוספט

בתורו, האינטראקציה של Al 2 O 3 ו-SO 3 אמורה ליצור מלח המורכב מקטיונים Al 3+ (מ Al 2 O 3) והשייר החומצי SO 4 2-, שכן תחמוצת S +6 O 3 מתאים לחומצה H 2 S +6 O4. לפיכך, כתוצאה מתגובה זו, מתקבל אלומיניום גופרתי:

Al 2 O 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3- אלומיניום גופרתי

ספציפית יותר היא האינטראקציה בין תחמוצות אמפוטריות ותחמוצות בסיסיות. תגובות אלו מתבצעות בטמפרטורות גבוהות, והתרחשותן אפשרית בשל העובדה שהתחמוצת האמפוטרית מקבלת למעשה את התפקיד של חומצית. כתוצאה מאינטראקציה זו, נוצר מלח בהרכב מסוים, המורכב מקטיון מתכת היוצר את התחמוצת הבסיסית המקורית ו"שייר חומצה"/אניון, הכולל את המתכת מהתחמוצת האמפוטרית. ניתן לכתוב את הנוסחה הכללית של "שייר חומצה"/אניון כזה כמו MeO 2 x - , כאשר Me היא מתכת מתחמוצת אמפוטרית, ו-x = 2 במקרה של תחמוצות אמפוטריות עם נוסחה כללית של הצורה Me + 2 O (ZnO, BeO, PbO) ו-x = 1 - עבור תחמוצות אמפוטריות עם נוסחה כללית של הצורה Me +3 2 O 3 (לדוגמה, Al 2 O 3, Cr 2 O 3 ו-Fe 2 O 3).

בואו ננסה לרשום את משוואות האינטראקציה כדוגמה

ZnO + Na 2 Oו Al 2 O 3 + BaO

במקרה הראשון, ZnO הוא תחמוצת אמפוטרית עם הנוסחה הכללית Me +2 O, ו- Na 2 O היא תחמוצת בסיסית טיפוסית. על פי האמור לעיל, כתוצאה מהאינטראקציה ביניהם, צריך להיווצר מלח המורכב מקטיון מתכת היוצר תחמוצת בסיסית, כלומר. במקרה שלנו, Na + (מ- Na 2 O) ו"שארית החומצה"/אניון עם הנוסחה ZnO 2 2-, שכן לתחמוצת האמפוטרית יש נוסחה כללית בצורה Me + 2 O. לפיכך, הנוסחה של ה- המלח שנוצר, בכפוף לתנאי הנייטרליות החשמלית של אחת מהיחידות המבניות שלו ("מולקולות") ייראה כמו Na 2 ZnO 2:

ZnO + Na 2 O = ל=> Na 2 ZnO 2

במקרה של זוג ריאגנטים Al 2 O 3 ו- BaO, החומר הראשון הוא תחמוצת אמפוטרית עם הנוסחה הכללית Me + 3 2 O 3, והשני הוא תחמוצת בסיסית טיפוסית. במקרה זה, נוצר מלח המכיל קטיון מתכת מהתחמוצת הראשית, כלומר. Ba 2+ (מ-BaO) ו"שארית החומצה"/אניון AlO 2 - . הָהֵן. הנוסחה של המלח שנוצר, בכפוף לתנאי הנייטרליות החשמלית של אחת מהיחידות המבניות שלו ("מולקולות"), תהיה בצורת Ba(AlO 2) 2, ומשוואת האינטראקציה עצמה תיכתב כך:

Al 2 O 3 + BaO = ל=> Ba(AlO 2) 2

כפי שכתבנו למעלה, התגובה מתרחשת כמעט תמיד:

Me x O y + תחמוצת חומצה,

כאשר Me x O y היא תחמוצת מתכת בסיסית או אמפוטרית.

עם זאת, יש לזכור שתי תחמוצות חומצה "דקיקות" - פחמן דו חמצני (CO 2) וגופרית דו חמצנית (SO 2). "הקפדנות" שלהם נעוצה בעובדה שלמרות התכונות החומציות הברורות שלהם, הפעילות של CO 2 ו-SO 2 אינה מספיקה עבורם כדי ליצור אינטראקציה עם תחמוצות בסיסיות ואמפוטריות נמוכות פעילות. מבין תחמוצות המתכת, הם מגיבים רק עם תחמוצות בסיסיות פעילות(תחמוצות של מתכת אלקלית ומתכת אלקלית). לדוגמה, Na 2 O ו- BaO, בהיותם תחמוצות בסיסיות פעילות, יכולים להגיב איתם:

CO 2 + Na 2 O = Na 2 CO 3

SO 2 + BaO = BaSO 3

בעוד שהתחמוצות CuO ו-Al 2 O 3, שאינן קשורות לתחמוצות בסיסיות פעילות, אינן מגיבות עם CO 2 ו-SO 2:

CO 2 + CuO ≠

CO 2 + Al 2 O 3 ≠

SO 2 + CuO ≠

SO 2 + Al 2 O 3 ≠

אינטראקציה של תחמוצות עם חומצות

תחמוצות בסיסיות ואמפוטריות מגיבות עם חומצות. במקרה זה נוצרים מלחים ומים:

FeO + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2 O

תחמוצות שאינן יוצרות מלח אינן מגיבות עם חומצות כלל, ותחמוצות חומציות אינן מגיבות עם חומצות ברוב המקרים.

מתי תחמוצת חומצית מגיבה עם חומצה?

כאשר פותרים את החלק הרב-ברירה של בחינת המדינה המאוחדת, עליך להניח באופן מותנה כי תחמוצות חומציות אינן מגיבות עם תחמוצות חומציות או עם חומצות, למעט במקרים הבאים:

1) דו תחמוצת הסיליקון, בהיותה תחמוצת חומצית, מגיבה עם חומצה הידרופלואורית, מתמוססת בה. בפרט, הודות לתגובה זו, ניתן להמיס זכוכית בחומצה הידרופלואורית. במקרה של עודף HF, למשוואת התגובה יש את הצורה:

SiO 2 + 6HF = H 2 + 2H 2 O,

ובמקרה של מחסור ב-HF:

SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O

2) SO 2, בהיותה תחמוצת חומצית, מגיבה בקלות עם חומצה הידרוסולפידית H 2 S כמו פרופורציה משותפת:

S +4 O 2 + 2H 2 S -2 = 3S 0 + 2H 2 O

3) תחמוצת זרחן (III) P 2 O 3 יכולה להגיב עם חומצות מחמצנות, הכוללות חומצה גופרתית מרוכזת וחומצה חנקתית בכל ריכוז. במקרה זה, מצב החמצון של זרחן עולה מ-+3 ל-+5:

P2O3	+	2H2SO4	+	H2O	=ל=>	2SO 2	+	2H3PO4
		(קונצרן)

3 P2O3	+	4HNO3	+	7 H2O	=ל=>	4לא	+	6 H3PO4
		(מְפוֹרָט)

2HNO3	+	3SO 2	+	2H2O	=ל=>	3H2SO4	+	2NO
(מְפוֹרָט)

אינטראקציה של תחמוצות עם הידרוקסידי מתכת

תחמוצות חומציות מגיבות עם הידרוקסיד מתכת, הן בסיסיות והן אמפוטריות. זה מייצר מלח המורכב מקטיון מתכת (מהמתכת הידרוקסיד המקורית) ושארית חומצה המתאימה לתחמוצת החומצה.

SO 3 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + H 2 O

תחמוצות חומציות, המתאימות לחומצות רב-בסיסיות, יכולות ליצור מלחים נורמליים וחומציים עם אלקליות:

CO 2 + 2NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O

CO 2 + NaOH = NaHCO 3

P 2 O 5 + 6KOH = 2K 3 PO 4 + 3H 2 O

P 2 O 5 + 4KOH = 2K 2 HPO 4 + H 2 O

P 2 O 5 + 2KOH + H 2 O = 2KH 2 PO 4

תחמוצות "דקיקות" CO 2 ו- SO 2, שפעילותן, כאמור, אינה מספיקה לתגובתן עם תחמוצות בסיסיות ואמפוטריות נמוכות פעילות, בכל זאת מגיבות עם רוב הידרוקסיד המתכת המקביל. ליתר דיוק, פחמן דו חמצני וגופרית דו חמצני מגיבים עם הידרוקסידים בלתי מסיסים בצורה של השעיה שלהם במים. במקרה זה, רק הבסיס Oמלחים טבעיים הנקראים הידרוקסיקרבונטים והידרוקסוסולפיטים, ויצירת מלחים ביניים (רגילים) בלתי אפשרית:

2Zn(OH) 2 + CO 2 = (ZnOH) 2 CO 3 + H 2 O(בפתרון)

2Cu(OH) 2 + CO 2 = (CuOH) 2 CO 3 + H 2 O(בפתרון)

עם זאת, פחמן דו חמצני וגופרית דו חמצני אינם מגיבים כלל עם הידרוקסידי מתכת במצב חמצון +3, למשל, כגון Al(OH)3, Cr(OH)3 וכו'.

כמו כן, יש לציין כי דו תחמוצת הסיליקון (SiO 2) אינרטי במיוחד, נמצא לרוב בטבע בצורה של חול רגיל. תחמוצת זו היא חומצית, אך בין הידרוקסידי מתכת היא מסוגלת להגיב רק עם תמיסות מרוכזות (50-60%) של אלקליות, כמו גם עם אלקליות טהורות (מוצקות) במהלך היתוך. במקרה זה נוצרים סיליקטים:

2NaOH + SiO 2 = ל=> Na 2 SiO 3 + H 2 O

תחמוצות אמפוטריות מהידרוקסידי מתכות מגיבות רק עם אלקליות (הידרוקסידים של מתכות אלקליות ואדמה אלקליות). במקרה זה, כאשר התגובה מתבצעת בתמיסות מימיות, נוצרים מלחים מורכבים מסיסים:

ZnO + 2NaOH + H 2 O = Na 2- נתרן טטרהידרוקסוזין

BeO + 2NaOH + H 2 O = Na 2- נתרן טטרהידרוקסובריללט

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na- נתרן טטרה-הידרוקסיאלומינאט

Cr 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O = 2Na 3- נתרן hexahydroxochromate (III)

וכאשר אותן תחמוצות אמפוטריות מתמזגות עם אלקליות, מתקבלים מלחים המורכבים מקטיון מתכת אלקלי או אדמה אלקליין ואניון מסוג MeO 2 x -, כאשר איקס= 2 במקרה של תחמוצת אמפוטרית מסוג Me +2 O and איקס= 1 לתחמוצת אמפוטרית בצורה Me 2 +2 O 3:

ZnO + 2NaOH = ל=> Na 2 ZnO 2 + H 2 O

BeO + 2NaOH = ל=> Na 2 BeO 2 + H 2 O

Al 2 O 3 + 2NaOH = ל=> 2NaAlO 2 + H 2 O

Cr 2 O 3 + 2NaOH = ל=> 2NaCrO 2 + H 2 O

Fe 2 O 3 + 2NaOH = ל=> 2NaFeO 2 + H 2 O

יש לציין כי ניתן להשיג בקלות מלחים המתקבלים על ידי מיזוג תחמוצות אמפוטריות עם אלקליות מוצקות מתמיסות של המלחים המורכבים המתאימים על ידי אידוי והסתייד לאחר מכן:

Na 2 = ל=> Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O

Na = ל=> NaAlO 2 + 2H 2 O

אינטראקציה של תחמוצות עם מלחים בינוניים

לרוב, מלחים בינוניים אינם מגיבים עם תחמוצות.

עם זאת, עליך ללמוד את החריגים הבאים לכלל זה, אשר נתקלים בהם לעתים קרובות בבחינה.

אחד מהיוצאים מן הכלל הללו הוא שתחמוצות אמפוטריות, כמו גם דו תחמוצת הסיליקון (SiO 2), כשהן מתמזגות עם סולפיטים וקרבונטים, מחליפים גזי גופרית דו חמצני (SO 2) ופחמן דו חמצני (CO 2) מהאחרונים, בהתאמה. לדוגמה:

Al 2 O 3 + Na 2 CO 3 = ל=> 2NaAlO 2 + CO 2

SiO 2 + K 2 SO 3 = ל=> K 2 SiO 3 + SO 2

כמו כן, תגובות של תחמוצות עם מלחים יכולות לכלול באופן מותנה את האינטראקציה של דו תחמוצת גופרית ופחמן דו חמצני עם תמיסות מימיות או השעיות של המלחים המתאימים - סולפיטים וקרבונטים, מה שמוביל להיווצרות מלחי חומצה:

Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O = 2NaHCO 3

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2

כמו כן, דו תחמוצת הגופרית, כאשר היא עוברת דרך תמיסות מימיות או תרחיפים של קרבונטים, עוקרת מהם פחמן דו חמצני בשל העובדה שחומצה גופרתית היא חומצה חזקה ויציבה יותר מחומצה פחמנית:

K 2 CO 3 + SO 2 = K 2 SO 3 + CO 2

ORR הכולל תחמוצות

הפחתת תחמוצות מתכת ולא מתכת

בדיוק כפי שמתכות יכולות להגיב עם תמיסות של מלחים של מתכות פחות פעילות, ולעקור את האחרונות בצורה חופשית, תחמוצות מתכות כאשר הן מחוממות מסוגלות להגיב עם מתכות פעילות יותר.

נזכיר שניתן להשוות את הפעילות של מתכות או באמצעות סדרת הפעילות של מתכות, או, אם מתכת אחת או שתיים אינן בסדרת הפעילות, לפי מיקומן זו ביחס לזו בטבלה המחזורית: התחתונה ול- עזב את המתכת, כך היא פעילה יותר. כדאי גם לזכור שכל מתכת ממשפחת AHM ו-ALP תהיה תמיד פעילה יותר ממתכת שאינה נציגה של ALM או ALP.

בפרט, שיטת האלומינותרמיה, המשמשת בתעשייה להשגת מתכות קשות להפחתה כמו כרום ונדיום, מבוססת על אינטראקציה של מתכת עם תחמוצת של מתכת פחות פעילה:

Cr 2 O 3 + 2Al = ל=> Al 2 O 3 + 2Cr

במהלך תהליך האלומינותרמיה, נוצרת כמות עצומה של חום, והטמפרטורה של תערובת התגובה יכולה להגיע ליותר מ-2000 מעלות צלזיוס.

כמו כן, ניתן להפחית את התחמוצות של כמעט כל המתכות הממוקמות בסדרת הפעילות מימין לאלומיניום למתכות חופשיות על ידי מימן (H 2), פחמן (C) ופחמן חד חמצני (CO) בחימום. לדוגמה:

Fe 2 O 3 + 3CO = ל=> 2Fe + 3CO 2

CuO+C= ל=> Cu + CO

FeO + H2 = ל=> Fe + H 2 O

יש לציין שאם למתכת יכולים להיות מספר מצבי חמצון, אם יש חוסר בחומר המצמצם בו נעשה שימוש, תיתכן גם הפחתה לא מלאה של התחמוצות. לדוגמה:

Fe 2 O 3 + CO =t o=> 2FeO + CO 2

4CuO + C = ל=> 2Cu 2 O + CO 2

תחמוצות של מתכות פעילות (אלקלי, אדמה אלקליין, מגנזיום ואלומיניום) עם מימן ופחמן חד חמצני לא להגיב.

עם זאת, תחמוצות של מתכות פעילות מגיבות עם פחמן, אך באופן שונה מתחמוצות של מתכות פחות פעילות.

במסגרת תוכנית בחינת המדינה המאוחדת, על מנת לא להתבלבל, יש להניח שכתוצאה מתגובת תחמוצות של מתכות פעילות (עד Al כולל) עם פחמן, היווצרות מתכת אלקלית חופשית, אלקלי. מתכת, Mg ו-Al בלתי אפשרי. במקרים כאלה נוצרים קרביד מתכת ופחמן חד חמצני. לדוגמה:

2Al 2 O 3 + 9C = ל=> Al 4 C 3 + 6CO

CaO + 3C = ל=> CaC 2 + CO

לעתים קרובות ניתן להפחית תחמוצות של לא-מתכות על ידי מתכות לא-מתכות חופשיות. לדוגמה, בחימום, תחמוצות של פחמן וסיליקון מגיבות עם אלקלי, מתכות אדמה אלקליות ומגנזיום:

CO2 + 2Mg = ל=> 2MgO + C

SiO2 + 2Mg = ל=> Si + 2MgO

עם עודף של מגנזיום, האינטראקציה האחרונה יכולה גם להוביל להיווצרות סיליקיד מגנזיום Mg 2 Si:

SiO2 + 4Mg = ל=> Mg 2 Si + 2 MgO

ניתן להפחית בקלות יחסית תחמוצות חנקן אפילו עם מתכות פחות פעילות, כגון אבץ או נחושת:

Zn + 2NO = ל=> ZnO + N 2

NO 2 + 2Cu = ל=> 2CuO + N 2

אינטראקציה של תחמוצות עם חמצן

כדי שתוכל לענות על השאלה האם תחמוצת כלשהי מגיבה עם חמצן (O 2) במשימות של בחינת המדינה המאוחדת האמיתית, תחילה עליך לזכור כי תחמוצות שיכולות להגיב עם חמצן (מכאלו שאתה עשוי להיתקל בהם בבחינה עצמה) יכולים ליצור רק יסודות כימיים מהרשימה:

תחמוצות של כל יסודות כימיים אחרים שנמצאו בבחינת המדינה המאוחדת האמיתית מגיבות עם חמצן לא יהיה (!).

לשינון ויזואלי ונוח יותר של רשימת האלמנטים המפורטים לעיל, לדעתי, האיור הבא נוח:

כל היסודות הכימיים המסוגלים ליצור תחמוצות המגיבות עם חמצן (מאלה שנתקלו בבחינה)

קודם כל, בין האלמנטים המפורטים, יש לקחת בחשבון חנקן N, כי היחס בין התחמוצות שלו לחמצן שונה במידה ניכרת מהתחמוצות של יסודות אחרים ברשימה לעיל.

יש לזכור בבירור שחנקן יכול ליצור חמש תחמוצות בסך הכל, כלומר:

מכל תחמוצות החנקן שיכולות להגיב עם חמצן רקלא. תגובה זו מתרחשת בקלות רבה כאשר NO מעורבב עם חמצן טהור ואוויר. במקרה זה, נצפה שינוי מהיר בצבע הגז מחסר צבע (NO) לחום (NO 2):

2NO	+	O2	=	2NO 2
חֲסַר צֶבַע				חום

על מנת לענות על השאלה: האם תחמוצת כלשהי של כל אחד מהיסודות הכימיים המפורטים לעיל מגיבה עם חמצן (כלומר. עם,סִי, פ, ס, Cu, Mn, Fe, Cr) — קודם כל, אתה צריך לזכור אותם בסיסימצב חמצון (CO). הנה הם :

לאחר מכן, עליך לזכור את העובדה שמבין התחמוצות האפשריות של היסודות הכימיים לעיל, רק אלה המכילים את היסוד במצב חמצון מינימלי מבין אלה שצוינו לעיל יגיבו עם חמצן. במקרה זה, מצב החמצון של היסוד עולה לערך החיובי הקרוב ביותר האפשרי:

אֵלֵמֶנט	יחס התחמוצת שלולחמצן
עם	המינימום בין מצבי החמצון החיוביים העיקריים של פחמן שווה ל +2 , והחיובי הקרוב ביותר הוא +4 . לפיכך, רק CO מגיב עם חמצן מהתחמוצות C +2 O ו-C +4 O 2. במקרה זה התגובה מתרחשת: 2C +2 O + O 2 = ל=> 2C +4 O 2 CO 2 + O 2 ≠- התגובה בלתי אפשרית באופן עקרוני, כי +4 - הדרגה הגבוהה ביותר של חמצון פחמן.
סִי	המינימום בין מצבי החמצון החיוביים העיקריים של סיליקון הוא +2, והחיובי הקרוב ביותר אליו הוא +4. לפיכך, רק SiO מגיב עם חמצן מהתחמוצות Si +2 O ו-Si +4 O 2. בשל תכונות מסוימות של התחמוצות SiO ו- SiO 2, אפשרי חמצון של רק חלק מאטומי הסיליקון בתחמוצת Si + 2 O. כתוצאה מהאינטראקציה שלו עם חמצן, נוצרת תחמוצת מעורבת המכילה גם סיליקון במצב חמצון +2 וגם סיליקון במצב חמצון +4, כלומר Si 2 O 3 (Si +2 O·Si +4 O 2): 4Si +2 O + O 2 = ל=> 2Si +2 ,+4 2 O 3 (Si +2 O·Si +4 O 2) SiO 2 + O 2 ≠- התגובה בלתי אפשרית באופן עקרוני, כי +4 - מצב החמצון הגבוה ביותר של סיליקון.
פ	המינימום מבין מצבי החמצון החיוביים העיקריים של זרחן הוא +3, והחיובי הקרוב ביותר אליו הוא +5. לפיכך, רק P 2 O 3 מגיב עם חמצן מהתחמוצות P +3 2 O 3 ו- P +5 2 O 5. במקרה זה, התגובה של חמצון נוסף של זרחן עם חמצן מתרחשת ממצב החמצון +3 למצב החמצון +5: P +3 2 O 3 + O 2 = ל=> P +5 2 O 5 P +5 2 O 5 + O 2 ≠- התגובה בלתי אפשרית באופן עקרוני, כי +5 - מצב החמצון הגבוה ביותר של זרחן.
ס	המינימום בין מצבי החמצון החיוביים העיקריים של גופרית הוא +4, ומצב החמצון החיובי הקרוב ביותר אליו הוא +6. לפיכך, רק SO 2 מגיב עם חמצן מהתחמוצות S +4 O 2 ו-S +6 O 3. במקרה זה התגובה מתרחשת: 2S +4 O 2 + O 2 = ל=> 2S +6 O 3 2S +6 O 3 + O 2 ≠- התגובה בלתי אפשרית באופן עקרוני, כי +6 - הדרגה הגבוהה ביותר של חמצון גופרית.
Cu	המינימום בין מצבי החמצון החיוביים של נחושת הוא +1, והערך הקרוב ביותר אליו הוא חיובי (והיחיד) +2. לפיכך, רק Cu 2 O מגיב עם חמצן מהתחמוצות Cu +1 2 O, Cu +2 O. במקרה זה, התגובה מתרחשת: 2Cu +1 2 O + O 2 = ל=> 4Cu +2 O CuO + O 2 ≠- התגובה בלתי אפשרית באופן עקרוני, כי +2 - מצב החמצון הגבוה ביותר של נחושת.
Cr	המינימום בין מצבי החמצון החיוביים העיקריים של כרום הוא +2, והחיובי הקרוב ביותר אליו הוא +3. לפיכך, רק CrO מגיב עם חמצן מהתחמוצות Cr +2 O, Cr +3 2 O 3 ו-Cr +6 O 3, תוך שהוא מחומצן על ידי חמצן למצב החמצון החיובי הבא (האפשרי), כלומר. +3: 4Cr +2 O + O 2 = ל=> 2Cr +3 2 O 3 Cr +3 2 O 3 + O 2 ≠- התגובה אינה ממשיכה, למרות העובדה שתחמוצת כרום קיימת ובמצב חמצון גדול מ-+3 (Cr +6 O 3). חוסר האפשרות להתרחש תגובה זו נובעת מהעובדה שהחימום הנדרש ליישום ההיפותטי שלה עולה בהרבה על טמפרטורת הפירוק של תחמוצת CrO 3. Cr +6 O 3 + O 2 ≠ —תגובה זו לא יכולה להתקדם באופן עקרוני, כי +6 הוא מצב החמצון הגבוה ביותר של כרום.
Mn	המינימום מבין מצבי החמצון החיוביים העיקריים של מנגן הוא +2, והחיובי הקרוב ביותר הוא +4. לפיכך, מהתחמוצות האפשריות Mn +2 O, Mn +4 O 2, Mn +6 O 3 ו-Mn +7 2 O 7, רק MnO מגיב עם חמצן, תוך שהוא מתחמצן על ידי חמצן למצב החמצון החיובי הבא (האפשרי) , t.e. +4: 2Mn +2 O + O 2 = ל=> 2Mn +4 O 2 בזמן: Mn +4 O 2 + O 2 ≠ו Mn +6 O 3 + O 2 ≠- תגובות אינן מתרחשות, למרות העובדה שיש תחמוצת מנגן Mn 2 O 7 המכילה Mn במצב חמצון גדול מ-+4 ו-+6. זאת בשל העובדה שנדרש לחמצון היפותטי נוסף של תחמוצות Mn +4 O2 ו-Mn +6 חימום O 3 חורג באופן משמעותי מטמפרטורת הפירוק של התחמוצות המתקבלות MnO 3 ו-Mn 2 O 7. Mn +7 2 O 7 + O 2 ≠- תגובה זו בלתי אפשרית באופן עקרוני, כי +7 - מצב החמצון הגבוה ביותר של מנגן.
Fe	המינימום בין מצבי החמצון החיוביים העיקריים של ברזל שווה ל +2 , והקרוב ביותר מבין האפשריים הוא +3 . למרות העובדה שלברזל יש מצב חמצון של +6, התחמוצת החומצית FeO 3, כמו גם חומצת "ברזל" המתאימה אינה קיימת. לפיכך, מבין תחמוצות הברזל, רק אותן תחמוצות המכילות Fe במצב חמצון +2 יכולות להגיב עם חמצן. זה או תחמוצת Fe +2 O, או תחמוצת ברזל מעורבת Fe +2 ,+3 3 O 4 (אבנית ברזל): 4Fe +2 O + O 2 = ל=> 2Fe +3 2 O 3אוֹ 6Fe +2 O + O 2 = ל=> 2Fe +2,+3 3 O 4 תחמוצת מעורבת Fe +2,+3 3 O 4 ניתן לחמצן ל- Fe +3 2 O 3: 4Fe +2,+3 3 O 4 + O 2 = ל=> 6Fe +3 2 O 3 Fe +3 2 O 3 + O 2 ≠ - תגובה זו בלתי אפשרית באופן עקרוני, כי אין תחמוצות המכילות ברזל במצב חמצון גבוה מ-+3.

תחמוצות הן תרכובות בינאריות של יסוד עם חמצן, שנמצא במצב חמצון (-2). תחמוצות הן תרכובות אופייניות ליסודות כימיים. לא במקרה D.I. בעת חיבור הטבלה המחזורית, מנדלייב הונחה על ידי הסטוכיומטריה של התחמוצת הגבוהה ושילב יסודות עם אותה נוסחה של התחמוצת הגבוהה לקבוצה אחת. תחמוצת גבוהה יותר היא תחמוצת שבה היסוד חיבר את המספר המרבי האפשרי של אטומי חמצן. בתחמוצת הגבוהה ביותר, היסוד נמצא במצב החמצון המרבי (הגבוה ביותר). לפיכך, תחמוצות גבוהות יותר של יסודות מקבוצה VI, הן שאינן מתכות S, Se, Te והן מתכות Cr, Mo, W, מתוארות באותה נוסחה EO 3. כל מרכיבי הקבוצה מראים את הדמיון הגדול ביותר דווקא במצב החמצון הגבוה ביותר. לדוגמה, כל התחמוצות הגבוהות יותר של יסודות קבוצה VI הם חומציים.

תחמוצות- אלו הן התרכובות הנפוצות ביותר בטכנולוגיות מתכות.

מתכות רבות נמצאות בקרום כדור הארץ בצורה של תחמוצות. מתכות חשובות כמו Fe, Mn, Sn, Cr.

הטבלה מציגה דוגמאות לתחמוצות טבעיות המשמשות לייצור מתכות.

מה	תַחמוֹצֶת	מִינֵרָלִי
Fe	Fe 2 O 3 ו Fe 3 O 4	המטיט ומגנטיט
Mn	MnO2	פירולוזיט
Cr	FeO . Cr2O3	כרומיט
טי	TiO 2 ו- FeO . TiO2	רוטיל ואילמניט
Sn	SnO2	קאסיטריט

תחמוצות הן תרכובות מטרה במספר טכנולוגיות מתכות. תרכובות טבעיות מומרות תחילה לתחמוצות, מהן מתכת מופחתת לאחר מכן. לדוגמה, סולפידים טבעיים Zn, Ni, Co, Pb, Mo נורים, והופכים לתחמוצות.

2ZnS + 3O 2 = 2 ZnO + 2SO 2

הידרוקסידים וקרבונטים טבעיים עוברים פירוק תרמי, מה שמוביל להיווצרות תחמוצת.

2MeOOH = Me 2 O 3 + H 2 O

MeCO 3 = MeO + CO 2

בנוסף, מאחר שמתכות, כשהן נמצאות בסביבה, מתחמצנות על ידי חמצן אטמוספרי, ובטמפרטורות גבוהות, האופייניות לתעשיות מתכות רבות, החמצון של מתכות מתגבר, יש צורך בידע על תכונות התחמוצות המתקבלות.

הסיבות לעיל מסבירות מדוע מוקדשת תשומת לב מיוחדת לתחמוצות כאשר דנים בכימיה של מתכות.

ישנן 85 מתכות בין היסודות הכימיים, ולמתכות רבות יש יותר מתחמוצת אחת, כך שקבוצת התחמוצות כוללת מספר עצום של תרכובות, ומספר גדול זה הופך את סקירת תכונותיהן למשימה קשה. עם זאת, אנסה לזהות:

• תכונות כלליות הגלומות בכל תחמוצות המתכות,
• דפוסי שינויים במאפיינים שלהם,
• נחשוף את התכונות הכימיות של תחמוצות בשימוש הנפוץ ביותר במטלורגיה,
• להלן כמה מהמאפיינים הפיזיקליים החשובים של תחמוצות מתכות.

תחמוצות מתכות שונות ביחס הסטוכיומטרי של אטומי מתכת וחמצן. יחסים סטוכיומטריים אלו קובעים את מצב החמצון של המתכת בתחמוצת.

הטבלה מציגה את הנוסחאות הסטוכיומטריות של תחמוצות מתכת בהתאם לדרגת החמצון של המתכת ומציינת אילו מתכות מסוגלות ליצור תחמוצות מסוג סטוכיומטרי נתון.

בנוסף לתחמוצות כאלה, שבאופן כללי ניתן לתאר בנוסחה MeO X/2, שבה X הוא מצב החמצון של המתכת, יש גם תחמוצות המכילות מתכת במצבי חמצון שונים, למשל Fe 3 O 4, כמו כמו גם מה שנקרא תחמוצות מעורבות, למשל FeO . Cr 2 O 3.

לא לכל תחמוצות המתכת יש הרכב קבוע; ידועות תחמוצות בהרכב משתנה, למשל, TiOx, כאשר x = 0.88 - 1.20; FeOx, כאשר x = 1.04 - 1.12 וכו'.

לתחמוצות של מתכות s יש רק תחמוצת אחת כל אחת. למתכות של בלוקים p ו-d, ככלל, יש כמה תחמוצות, למעט יסודות Al, Ga, In ו-d מקבוצות 3 ו-12.

תחמוצות כגון MeO ו-Me 2 O 3 יוצרות כמעט את כל מתכות ה-d של התקופה הרביעית. רוב מתכות D של תקופות 5 ו-6 מאופיינות בתחמוצות שבהן המתכת נמצאת במצבי חמצון גבוהים³ 4. תחמוצות מסוג MeO יוצרות רק Cd, Hg ו-Pd; הקלד Me 2 O 3, בנוסף ל-Y ו-La, טופס Au, Rh; כסף וזהב יוצרים תחמוצות כמו Me 2 O.

סוגים סטוכיומטריים של תחמוצות מתכות

מצב חמצון	סוג תחמוצת	מתכות יוצרות תחמוצת
+1	אני 2 O	מתכות מקבוצות 1 ו-11
+2	MeO	את כלד-מתכות של 4 תקופות(למעט Sc), כל המתכות מקבוצות 2 ו-12, וכן Sn, Pb; CD, Hg ו-Pd
+3	Me 2 O 3	כמעט כלד-מתכות של 4 תקופות(למעט Cu ו-Zn), כל המתכות מקבוצות 3 ו-13, Au, Rh
+4	MeO2	מתכות מקבוצות 4 ו-14ועוד הרבה מתכות d: V, Nb, Ta; Cr, Mo, W; Mn, Tc, Re; רו, אוס; איר, Pt
+5	Me 2 O 5	מתכות5 ו 15 קבוצות
+6	MeO 3	מתכות6 קבוצות
+7	Me 2 O 7	מתכות7 קבוצות
+8	MeO 4	אוס ורו

מבנה תחמוצות

הרוב המכריע של תחמוצות מתכות בתנאים רגילים- אלו הם מוצקים גבישיים.היוצא מן הכלל הוא התחמוצת החומצית Mn 2 O 7 (זהו נוזל ירוק כהה). רק למעט מאוד גבישים של תחמוצות מתכת חומציות יש מבנה מולקולרי; אלו הם תחמוצות חומציות עם מתכת במצב חמצון גבוה מאוד: RuO 4, OsO4, Mn 2 O 7, Tc 2 O 7, Re 2 O 7.

בצורה הכללית ביותר, ניתן לייצג את המבנה של תחמוצות מתכות גבישיות רבות כסידור תלת מימדי קבוע של אטומי חמצן בחלל, כאשר אטומי מתכת ממוקמים בחלל החללים שבין אטומי החמצן. מכיוון שהחמצן הוא יסוד מאוד אלקטרוני, הוא שואב חלק מאלקטרוני הערכיות מאטום המתכת, הופך אותו לקטיון, והחמצן עצמו הופך לצורה אניונית וגדל בגודלו עקב הוספת אלקטרונים זרים. אניוני חמצן גדולים יוצרים סריג גביש, וקטיוני מתכת ממוקמים בחללים שביניהם. רק בתחמוצות מתכת שנמצאות במצב חמצון נמוך ובעלות ערך אלקטרושליליות קטן יכול הקשר בתחמוצות להיחשב יוני. תחמוצות של מתכות אלקליות ואדמה אלקליות הן כמעט יוניות. ברוב תחמוצות המתכות, הקשר הכימי הוא ביניים בין יוני לקוולנטי. ככל שדרגת החמצון של המתכת עולה, תרומתו של הרכיב הקוולנטי עולה.

מבני קריסטל של תחמוצות מתכת

מספרי תיאום של מתכות בתחמוצות

המתכת בתחמוצות מאופיינת לא רק במידת החמצון, אלא גם במספר הקואורדינציה, מציין כמה אטומי חמצן הוא מתאם.

מספר קואורדינציה נפוץ מאוד בתחמוצות מתכת הוא 6, ובמקרה זה קטיון המתכת ממוקם במרכז אוקטהדרון שנוצר משישה אטומי חמצן. אוקטהדרונים ארוזים בתוך סריג גביש בצורה כזו שהיחס הסטוכיומטרי של אטומי מתכת וחמצן נשמר. לפיכך, בסריג הגבישי של תחמוצת סידן, מספר הקואורדינציה של הסידן הוא 6. אוקטהדרת חמצן עם קטיון Ca 2+ במרכז מתאחדים זה עם זה באופן שכל חמצן מוקף בשישה אטומי סידן, כלומר. חמצן שייך ל-6 אטומי סידן בו זמנית. אומרים שלגביש כזה יש קואורדינציה (6, 6). מספר הקואורדינציה של הקטיון מצוין ראשון, ומספר הקואורדינציה של האניון שנית. לפיכך, יש לכתוב את הנוסחה של תחמוצת CaO
CaO 6/6 ≡ CaO.
בתחמוצת TiO 2, המתכת נמצאת גם בסביבה אוקטהדרלית של אטומי חמצן, חלק מאטומי החמצן מחוברים בקצוות מנוגדים, וחלקם בקודקודים. בגביש TiO 2 רוטיל, קואורדינציה (6, 3) פירושה שהחמצן שייך לשלושה אטומי טיטניום. אטומי טיטניום יוצרים מקבילה מלבני בסריג הגבישי של הרוטיל.

מבני הגביש של תחמוצות מגוונים למדי. ניתן למצוא מתכות לא רק בסביבה אוקטהדרלית של אטומי חמצן, אלא גם בסביבה טטרהדרלית, למשל, בתחמוצת BeO ≡ BeO 4|4. בתחמוצת PbO, שגם לה יש קואורדינציה גבישית (4,4), מופיעה עופרת בראש פריזמה טטראגונלית, שבבסיסה נמצאים אטומי חמצן.

אטומי מתכת יכולים להיות בסביבות שונות של אטומי חמצן, למשל בחלל אוקטהדראלי וטטרהדרלי, והמתכת מופיעה במצבי חמצון שונים, כמו למשל, במגנטיט Fe 3 O 4 ≡ FeO. Fe 2 O 3.

פגמים בסריגי גביש מסבירים את השונות בהרכב של כמה תחמוצות.

הרעיון של מבנים מרחביים מאפשר לנו להבין את הסיבות להיווצרות של תחמוצות מעורבות. בחללים שבין אטומי חמצן עשויים להיות אטומים של לא מתכת אחת, אלא שניים שונים, כמו,
בכרומיט FeO . Cr 2 O 3.

מבנה רוטיל

כמה תכונות פיזיקליות של תחמוצות מתכות

הרוב המכריע של התחמוצות הם מוצקים בטמפרטורות רגילות. יש להם צפיפות נמוכה יותר מאשר מתכות.

תחמוצות מתכות רבות הן חומרים עקשניים. זה מאפשר שימוש בתחמוצות עקשן כחומרים עקשן עבור תנורים מתכתיים.

תחמוצת CaO מיוצרת בקנה מידה תעשייתי בנפח של 109 מיליון טון לשנה. הוא משמש לציפוי תנורים. תחמוצות BeO ו-MgO משמשות גם כחומרי עקשן. תחמוצת MgO היא אחד מחומרי העשן הבודדים שעמידים מאוד בפני אלקליות מותכות.

לפעמים עמידותן של תחמוצות יוצרת בעיות בעת השגת מתכות מההמסות שלהן על ידי אלקטרוליזה. לפיכך, תחמוצת Al 2 O 3, בעלת נקודת התכה של כ- 2000 o C, יש לערבב עם Na 3 קריוליט כדי להפחית את נקודת ההיתוך ל- ~ 1000 o C, וזרם חשמלי מועבר דרך ההתכה הזו.

עקשן הם התחמוצות של מתכות d מתקופות 5 ו-6 Y 2 O 3 (2430), La 2 O 3 (2280), ZrO 2 (2700), HfO 2 (2080), Ta 2 O 5 (1870), Nb 2 O 5 (1490), וכן תחמוצות רבות של מתכות תקופה 4 d (ראה טבלה). לכל התחמוצות של מתכות s-קבוצה 2, כמו גם Al 2 O 3, Ga 2 O 3, SnO, SnO 2, PbO יש נקודות התכה גבוהות (ראה טבלה).

לנקודות התכה נמוכות (בערך C) יש בדרך כלל תחמוצות חומציות: RuO 4 (25), OsO 4 (41); Te 2 O 7 (120), Re 2 O 7 (302), ReO 3 (160), CrO 3 (197). אבל לכמה תחמוצות חומציות יש נקודות התכה גבוהות למדי (o C): MoO 3 (801) WO 3 (1473), V 2 O 5 (680).

חלק מהתחמוצות העיקריות של יסודות D המשלימים את הסדרה הם שבירים, נמסים בטמפרטורות נמוכות או מתפרקים בעת חימום. HgO (400 o C), Au 2 O 3 (155), Au 2 O, Ag 2 O (200), PtO 2 (400) מתפרקים בעת חימום.

בחימום מעל 400 מעלות צלזיוס, כל תחמוצות המתכות האלקליות מתפרקות ליצירת מתכת ופרוקסיד. תחמוצת Li 2 O יציבה יותר ומתפרקת בטמפרטורות מעל 1000 o C.

הטבלה שלהלן מציגה כמה מאפיינים של מתכות d- תקופה 4, כמו גם מתכות s- ו-p.

מאפיינים של תחמוצות s-ו-p-metal

לִי	תַחמוֹצֶת	צֶבַע	T pl., oC	אופי חומצה-בסיס
s-מתכות
לי	Li2O	לבן	כל התחמוצות מתפרקות כאשר T > 400 o C, Li 2 O ב- T > 1000 o C	כל תחמוצות המתכות האלקליות הן בסיסיות ומתמוססות במים
לא	Na2O	לבן
ק	K2O	צהוב
Rb	Rb2O	צהוב
Cs	Cs2O	תפוז
לִהיוֹת	BeO	לבן	2580	אמפוטרי
Mg	MgO	לבן	2850	בסיסי
כ	CaO	לבן	2614	מסיסות בסיסית מוגבלת במים
האב	SrO	לבן	2430
תוֹאַר רִאשׁוֹן	BaO	לבן	1923
p-metals
אל	Al2O3	לבן	2050	אמפוטרי
גא	Ga2O3	צהוב	1795	אמפוטרי
ב	ב-2 O 3	צהוב	1910	אמפוטרי
Tl	Tl 2 O 3	חום	716	אמפוטרי
	Tl 2 O	שָׁחוֹר	303	בסיסי
Sn	SnO	כחול כהה	1040	אמפוטרי
	SnO2	לבן	1630	אמפוטרי
Pb	PbO	אָדוֹם	הופך לצהוב ב-T > 490 o C	אמפוטרי
	PbO	צהוב	1580	אמפוטרי
	Pb 3 O 4	אָדוֹם	הבדל.
	PbO2	שָׁחוֹר	הבדל. ב-300 מעלות צלזיוס	אמפוטרי

תכונות כימיות(ראה קישור)

מאפיינים של תחמוצות מתכת d של 4 תקופות

	תַחמוֹצֶת	צֶבַע	r, g/cm3	T pl., oC	- ΔGo, kJ/mol	- ΔHo, kJ/mol	הִשׁתַלְטוּת אופי חומצה-בסיס
Sc	Sc2O3	לבן	3,9	2450	1637	1908	בסיסי
טי	TiO	חום	4,9	1780, עמ'	490	526	בסיסי
	Ti2O3	סָגוֹל	4,6	1830	1434	1518	בסיסי
	TiO2	לבן	4,2	1870	945	944	אמפוטרי
V	V.O.	אפור	5,8	1830	389	432	בסיסי
	V2O3	שָׁחוֹר	4,9	1970	1161	1219	בסיסי
	VO 2	כְּחוֹל	4,3	1545	1429	713	אמפוטרי
	V2O5	תפוז	3,4	680	1054	1552	חוּמצָה
Cr	Cr2O3	ירוק	5,2	2335 עמ'	536	1141	אמפוטרי
	CrO3	אָדוֹם	2,8	197 עמ'	513	590	חוּמצָה
Mn	MnO	אפור ירוק	5,2	1842	385	385	בסיסי
	Mn2O3	חום	4,5	1000p	958	958	בסיסי
	Mn3O4	חום	4,7	1560p	1388	1388
	MnO2	חום	5,0	535 עמ'	521	521	אמפוטרי
	Mn2O7	ירוק	2,4	6.55p		726	חוּמצָה
Fe	FeO	שָׁחוֹר	5,7	1400	265	265	בסיסי
	Fe3O4	שָׁחוֹר	5,2	1540p	1117	1117
	Fe2O3	חום	5,3	1565p	822	822	בסיסי
שיתוף	CoO	אפור ירוק	5,7	1830	213	239	בסיסי
	Co3O4	שָׁחוֹר	6,1	900p	754	887
ני	NiO	אפור ירוק	7,4	1955	239	240	בסיסי
Cu	Cu2O	תפוז	6,0	1242	151	173	בסיסי
	CuO	שָׁחוֹר	6,4	800p	134	162	בסיסי
Zn	ZnO	לבן	5,7	1975	348	351	אמפוטרי

תכונות כימיות(ראה קישור)

אופי החומצה-בסיס של התחמוצות תלוי במידת החמצון של המתכת ובאופי המתכת.

ככל שמצב החמצון נמוך יותר, כך התכונות הבסיסיות בולטות יותר.אם המתכת נמצאת במצב חמצון X £ 4 , אז לתחמוצת שלו יש אופי בסיסי או אמפוטרי.

ככל שמצב החמצון גבוה יותר, כך התכונות החומציות בולטות יותר. אם המתכת נמצאת במצב חמצון X ≥ 5 , אז ההידרוקסיד שלו הוא חומצי באופיו.

בנוסף לתחמוצות חומציות ובסיסיות, יש תחמוצות אמפוטריות המציגות תכונות חומציות ובסיסיות כאחד..

כל תחמוצות מתכת p הן אמפוטריות, למעטTl 2 O.

מס-מתכות, רק ל-Be יש תחמוצת אמפוטרית.

בין מתכות d, תחמוצות הן אמפוטריות ZnO, Cr 2 O 3, Fe 2 O 3, Au 2 O 3, וכמעט כל תחמוצות המתכות במצב חמצון+4 למעט ה-ZrO 2 הראשי וה-HfO 2.

רוב התחמוצות, כולל Cr 2 O 3, Fe 2 O 3 ודו-חמצנים מתכתיים, מפגינים אמפוטריות רק כאשר הם מתגגנים עם אלקליות. ZnO, VO 2, Au 2 O 3 מתקשרים עם תמיסות אלקליות.

עבור תחמוצות, בנוסף לאינטראקציות חומצה-בסיס, כלומר תגובות בין תחמוצות בסיסיות וחומצות ותחמוצות חומציות, כמו גם תגובות של תחמוצות חומציות ואמפוטריות עם אלקליות, אופייניות גם תגובות חיזור.

תכונות חיזור של תחמוצות מתכות

מכיוון שבכל תחמוצת המתכת נמצאת במצב מחומצן, כל התחמוצות, ללא יוצא מן הכלל, מסוגלות להפגין תכונות חמצון.

התגובות השכיחות ביותר בפירומטלורגיה- אלו הן אינטראקציות חיזור בין תחמוצות מתכות וחומרים מפחיתים שונים וכתוצאה מכך ייצור מתכת.

דוגמאות

2Fe 2 O 3 + 3C = 4Fe + 3CO 2

Fe 3 O 4 + 2C = 3Fe + 2CO 2

MnO 2 +2C = Mn + 2CO

SnO 2 + C = Sn + 2CO 2

ZnO + C = Zn + CO

Cr 2 O 3 + 2Al = 2Cr + Al 2 O 3

WO 3 + 3H 2 = W + 3H 2 O

אם למתכת יש מספר מצבי חמצון, אז עם עלייה מספקת בטמפרטורה, הפירוק של התחמוצת עם שחרור חמצן מתאפשר.

4CuO = 2Cu2O + O2

3PbO 2 = Pb 3 O 4 + O 2,

2Pb 3 O 4 = O 2 + 6PbO

תחמוצות מסוימות, במיוחד תחמוצות מתכות אצילות, יכולות להתפרק בעת חימום ליצירת מתכת.

2Ag2O = 4Ag + O2

2Au 2 O 3 = 4Au + 3O 2

תכונות החמצון החזקות של תחמוצות מסוימות משמשות בפועל. לדוגמה,

תכונות החמצון של תחמוצת PbO 2 משמשות בסוללות עופרת, שבהן נוצר זרם חשמלי באמצעות תגובה כימית בין PbO 2 לעופרת מתכת.

PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 = 2PbSO 4 + 2H 2 O

תכונות החמצון של MnO 2 משמשות גם ליצירת זרם חשמלי בתאים גלווניים (סוללות חשמליות).

2MnO 2 + Zn + 2NH 4 Cl = + 2MnOOH

תכונות החמצון החזקות של תחמוצות מסוימות מובילות לאינטראקציה המיוחדת שלהן עם חומצות.לפיכך, התחמוצות PbO 2 ו- MnO 2 מופחתות כאשר הם מומסים בחומצה הידרוכלורית מרוכזת.

MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O
אם מתכת יוצרת כמה תחמוצות, אז תחמוצות מתכת במצב חמצון נמוך יותר יכולות להתחמצן, כלומר להפגין תכונות מפחיתות.

תחמוצות מתכת מפגינות תכונות מפחיתות חזקות במיוחד במצבי חמצון נמוכים ולא יציבים, כגון. TiO, VO, CrO. כאשר הם מומסים במים, הם מתחמצנים, ומפחיתים מים. התגובות שלהם עם מים דומות לתגובות של מתכת עם מים.

2TiO + 2H 2 O = 2TiOOH + H 2.

תחמוצות הם חומרים מורכבים המורכבים משני יסודות, אחד מהם הוא חמצן במצב החמצון השני.

בספרות הכימית פועלים לפי הכללים הבאים למינוח של תחמוצות:

1. בעת כתיבת נוסחאות, החמצן תמיד ממוקם במקום השני - NO, CaO.
2. בעת מתן שמות לתחמוצות, המילה תחמוצת משמשת תמיד תחילה, ואחריה השם של היסוד השני במקרה הגניטיבי: BaO - תחמוצת בריום, K₂O - תחמוצת אשלגן.
3. במקרה שבו יסוד יוצר מספר תחמוצות, על שם שמו מצוין היסוד בסוגריים, למשל N₂O₅ - (V), Fe₂O₃ - תחמוצת ברזל (II), תחמוצת Fe₂O₃ - תחמוצת ברזל (III).
4. בעת מתן שמות לתחמוצות הנפוצות ביותר, הכרחי לציין את יחסי האטומים במולקולה עם הספרות היווניות המתאימות: N₂O - תחמוצת דיניטרוגן, NO₂ - דו תחמוצת החנקן, N₂O₅ - דיניטרוגן פנטאוקסיד, NO - חד חמצני חנקן.
5. רצוי לתת שמות לאנהידרידים באותו אופן כמו תחמוצות (לדוגמה, N₂O₅ - (V)).

ניתן להכין תחמוצות בכמה דרכים שונות:

1. אינטראקציה עם חמצן של חומרים פשוטים. חומרים פשוטים מתחמצנים בעת חימום, ולעתים קרובות משחררים חום ואור. תהליך זה נקרא בעירה
   C + O₂ = CO₂
2. חמצון מייצר תחמוצות של יסודות הכלולים בחומר המקורי:
   2H₂S + 3O₂ = 2 H₂O + 2 SO₂
3. פירוק של חנקות, הידרוקסידים, קרבונטים:
   2Cu(NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂ + O₂
   CaCO₃ = CaO + CO₂
   Cu(OH)₂ = CuO + H₂O
4. כתוצאה מחמצון מתכות על ידי תחמוצות של יסודות אחרים. תגובות כאלה הפכו לבסיס של מתכותרמיה - הפחתת מתכות מהתחמוצות שלהן באמצעות מתכות פעילות יותר:
   2Al + Cr₂O₃ = 2Cr ±Al₂O₃
5. על ידי פירוק או חמצון נוסף של נמוך יותר:
   4CrO₃ = 2Cr₂O₃ + 3O₃
   4FeO + O₂ = 2Fe₂O₃
   4CO + O₂ = 2CO₂

סיווג של תחמוצות על סמך תכונותיהן הכימיות כולל חלוקתן לתחמוצות יוצרות מלח ולא יוצרות מלח (אדיש). תחמוצות יוצרות מלח, בתורן, מחולקות לחומצות, בסיסיות ואמפוטריות.

תחמוצות בסיסיותהבסיסים תואמים. לדוגמה, Na₂O, CaO, MgO הם תחמוצות בסיסיות, מכיוון שהם תואמים לבסיסים - NaOH, Ca(OH)₂, Mg(OH)₂. תחמוצות מסוימות (K₂O ו- CaO) מגיבות בקלות עם מים ויוצרות את הבסיסים המתאימים:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

K₂O + H₂O = 2KOH

תחמוצות Fe₂O₃, CuO, Ag₂O לא מגיבות עם מים, אלא מנטרלות חומצות, שבגללן הן נחשבות בסיסיות:

Fe₂O₃, + 6HCl = 2FeCl₃ + 3H₂OCuO + H₂SO₄ + H₂O

Ag₂O + 2HNO₃ = 2AgNO₃ + H₂O

תכונות כימיות אופייניות של תחמוצות מסוג זה הן התגובה שלהן עם חומצות, וכתוצאה מכך, ככלל, נוצרים מים ומלח:

FeO + 2HCl = FeCl₂ + H₂O

תחמוצות בסיסיות מגיבות גם עם תחמוצות חומציות:

CaO + CO₂ = CaCO₃.

תחמוצות חומציותלמשל, תחמוצת N₂O₃ מתאימה ל-HNO₂, Cl₂O₇ - HClO4, SO₃ - חומצה גופרתית H₂SO4.

התכונה הכימית העיקרית של תחמוצות כאלה היא התגובה שלהם עם בסיסים, ויוצרים מלח ומים:

2NaOH + CO₂ = NaCO₃ + H₂O

רוב התחמוצות החומציות מגיבות עם מים ויוצרות את החומצות המתאימות. יחד עם זאת, תחמוצת SiO₂ כמעט שאינה מסיסה במים, אך היא מנטרלת בסיסים, ולכן היא תחמוצת חומצית:

2NaOH + SiO₂ = (היתוך) Na₂siO₃ + H₂O

תחמוצות אמפוטריות- אלו תחמוצות אשר, בהתאם לתנאים, מציגות תכונות חומציות ובסיסיות, כלומר. בעת אינטראקציה עם חומצות, הם מתנהגים כמו תחמוצות בסיסיות, ובאינטראקציה עם בסיסים, הם מתנהגים כמו תחמוצות חומציות.

לא כל התחמוצות האמפוטריות מגיבות באותה מידה עם בסיסים וחומצות. לחלקם יש תכונות בסיסיות בולטות יותר, לאחרים יש תכונות חומציות יותר.

אם תחמוצת אבץ או כרום מגיבים באופן שווה עם חומצות ובסיסים, אז תחמוצת Fe₂O₃ היא בעלת תכונות בסיסיות דומיננטיות.

המאפיינים של תחמוצות אמפוטריות מוצגות באמצעות הדוגמה של ZnO:

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O

ZnO + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + H₂O

תחמוצות שאינן יוצרות מלח אינן יוצרות חומצות או בסיסים (לדוגמה, N₂O, NO).

בנוסף, הם אינם נותנים תגובות האופייניות לתחמוצות יוצרות מלח. תחמוצות שאינן יוצרות מלח יכולות להגיב עם חומצות או אלקליות, אך במקרה זה המוצרים האופייניים לתחמוצות יוצרות מלח אינם נוצרים, למשל, ב-150⁰C ו-1.5 MPa, CO מגיב עם נתרן הידרוקסיד ויוצר מלח - נתרן פורמט :

CO + NaOH = HCOONa

תחמוצות שאינן יוצרות מלח אינן נפוצות כמו סוגים אחרים של תחמוצות והן נוצרות בעיקר בהשתתפות של מתכות לא דו ערכיות.