Metody otrzymywania tlenków

Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje

• Reakcja często wymaga zapłonu albo ogrzewania.
• Metale szlachetne, przede wszystkim złoto i platyna, nie reagują z tlenem w typowych warunkach. Ich tlenki można jednak otrzymywać innymi metodami, bez bezpośredniej reakcji prostych substancji.
• Gazy szlachetne również nie tworzą trwałych, typowych tlenków. Fluor jest wyjątkiem innego rodzaju: ze względu na większą elektroujemność nie tworzy typowych tlenków, lecz związki fluoru z tlenem.
• Niektóre metale, na przykład glin, są pokryte ochronną warstwą własnego tlenku. Dlatego zwarty kawałek metalu może pozornie nie reagować, podczas gdy sproszkowany metal po ogrzaniu spala się intensywnie.

Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje

• Utlenianie zwykle wymaga tlenu i często katalizatora albo podwyższonej temperatury. W reakcji SO₂ z tlenem stosuje się katalizator V₂O₅.
• Redukcja tlenków zachodzi między innymi pod wpływem CO, H₂, C lub bardziej aktywnego metalu.

Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje

• Reakcje zachodzą z gorącą parą wodną, zwykle w temperaturze kilkuset stopni Celsjusza.
• Nie warto zapamiętywać błędnej reguły „wszystkie metale od magnezu do wodoru”. W szkolnych zadaniach pewne przykłady to przede wszystkim Mg, Zn i Fe.
• Glin może reagować z parą wodną dopiero po usunięciu warstwy Al₂O₃ albo w postaci bardzo rozdrobnionej. Nikiel, cyna i ołów, mimo że leżą przed wodorem w szeregu aktywności, nie są standardowymi przykładami tej reakcji.
• Ujemny potencjał standardowy metalu oznacza, że może on redukować jony H⁺, ale sam w sobie nie gwarantuje reakcji z wodą lub parą wodną. Decydują także temperatura, kinetyka oraz ochronna warstwa tlenku.
• Metale bardzo aktywne, takie jak Na, K, Ca, Sr i Ba, reagują z ciekłą wodą według innego schematu: tworzą wodorotlenki, a nie tlenki.

Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje

• Najczęściej palne są związki zawierające pierwiastki, które mogą jeszcze ulec utlenieniu: węgiel i wodór w związkach organicznych, siarka w siarczkach, fosfor, amoniak, tlenek węgla(II) lub siarkowodór.
• Substancje, w których pierwiastek znajduje się już na wysokim stopniu utlenienia, zwykle nie spalają się dalej. Przykładami są CO₂ i SO₃.
• Niektóre związki zamiast spalać się rozkładają się podczas ogrzewania.

Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje

• Większość wodorotlenków nierozpuszczalnych i amfoterycznych ulega takiemu rozkładowi.
• Wodorotlenki litowców są zwykle trwałe termicznie; wyjątkiem jest LiOH.

Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje

• Szereg aktywności jest tu przydatną podpowiedzią, ale nie jest regułą bez wyjątków.
• LiNO₃ zachowuje się inaczej niż pozostałe azotany(V) litowców i także tworzy tlenek. Azotany(V) wapnia, strontu i baru również tworzą tlenki, choć wapń leży przed magnezem w szeregu aktywności.
• We wszystkich grupach poza azotanami(V) litowców tworzącymi azotyny może pojawić się NO₂. Jest to brunatny, toksyczny gaz — tlenek azotu(IV).

Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje

• Temperatura rozkładu zależy od kationu metalu. Bezwodny CuSO₄ zaczyna rozkładać się w pobliżu 600°C, a ZnSO₄ w podobnym zakresie, lecz pełne otrzymanie ZnO wymaga wyższej temperatury.
• Siarczany(VI) sodu i potasu są znacznie trwalsze termicznie.
• Przy silniejszym ogrzewaniu SO₃ nie pozostaje trwałym produktem i może przechodzić w SO₂ oraz O₂. Dlatego w zadaniach trzeba zwracać uwagę na podane warunki i dane o temperaturach rozkładu wybranych siarczanów.

Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje

• Węglany metali 1. grupy są zwykle trwałe termicznie.
• Ważnym wyjątkiem jest Li₂CO₃, który podczas ogrzewania również tworzy tlenek litu.

Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje

• Niektóre kwasy istnieją tylko w roztworze albo są nietrwałe i łatwo się rozkładają.
• Reakcja może zachodzić samorzutnie lub podczas ogrzewania.

Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje

• Najważniejsze kwasy utleniające to stężony HNO₃ i stężony H₂SO₄.
• W tych reakcjach kwas nie tylko dostarcza jonów H⁺, lecz także działa jako utleniacz. Powstające NO, NO₂ albo SO₂ są tlenkami.

Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje

• Tlenek fosforu(V) jest silnym środkiem odwadniającym. Odbiera wodę cząsteczce kwasu tlenowego, dlatego powstaje jego tlenek kwasowy.
• Zapis P₂O₅ jest szkolnym zapisem wzoru empirycznego; cząsteczkowy wzór tego tlenku to P₄O₁₀.

Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje

• Reakcja zachodzi, gdy silniejszy kwas wypiera z soli kwas słabszy i nietrwały.
• Powstały kwas od razu rozkłada się, dlatego obserwuje się wydzielanie CO₂ albo SO₂.