Név:
trinátrium-dihidrogén-ortoperjodát
6.1.2.3.4. fénykép. Na3H2IO6
Összegképlet: Na3H2IO6
CAS-szám: 13940-38-0
Biztonsági információk: R: 8-36/37/38
S: 17-26-36
Előállítás reakcióegyenlete:
NaIO3(aq) + 4 NaOH(aq) + Cl2(g) = Na3H2IO6(sz) + 2 NaCl(aq) + H2O(f) Előállítás menete:
4,0 g (0,02 mol) NaIO3-hoz 7 g (0,175 mol) szilárd NaOH-ot és 10 cm3 vizet adunk. Felforraljuk, és vastag üvegcsövön át lassú áramban klórgázt vezetünk bele. (Minden műveletet fülkében végezzünk!) A reakció exoterm, ezért vigyázni kell, nehogy az oldat kifusson. A Na3H2IO6 vízben rosszul oldódik, csapadék alakjában kiválik, ami eltömítheti a gázbevezető csövet. A klór-bevezetést addig folytatjuk, míg az oldat semleges pH-jú nem lesz. Ezután az oldatot kevés NaOH-dal meglúgosítjuk, lehűtjük, és üvegszűrőn leszűrjük. A csapadékot kevés hideg vízzel mossuk, és szárítószekrényben 105 oC-on szárítjuk.
Tulajdonságok:
A trinátrium-dihidrogén-ortoperjodát fehér, nem higroszkópos kristályokat képez. A nátrium-perjodát (következő preparátum) kiindulási anyaga.
17. Nátrium-[tetraoxo-jodát(VII)]víz (1/3)
Név: nátrium-perjodát
nátrium-metaperjodát
6.1.2.3.5. fénykép. NaIO4 · 3H2O Összegképlet: NaIO4 · 3H2O
CAS-szám: 7790-28-5
Biztonsági információk: R: 8-22-36/37/38
S: 26
Előállítás reakcióegyenlete:
Na3H2IO6(aq) + 2 HNO3(aq) = NaIO4(aq) + 2 NaNO3(aq) + 2 H2O(f) Előállítás menete:
50100 cm3-es főzőpohárba bemérünk 4,7 g (0,016 mol) Na3H2IO6-ot, majd 10 cm3 vizet és 2,5 cm3 tömény salétromsavat. Miután az anyag feloldódott, dróthálón kis lángon addig forraljuk, amíg az oldat felületén a kristályosodás meg nem indul. Ekkor abbahagyjuk a melegítést, és az oldatot félretesszük kristályosodni. A terméket üvegszűrőn leszűrjük, kevés hideg vízzel szívatás közben lemossuk a kristályokat, és 105 oC-on szárítjuk.
Tulajdonságok:
Színtelen, vízoldható kristályos anyag. Melegítés hatására nátrium-jodátra és oxigénre bomlik.
Cellulózzal reagáltatva biológiailag lebomló szálakat lehet létrehozni, amelyet a sebészetben előszeretettel használnak.
6.2. Oxidok
6.2.1. Az oxidok tulajdonságai
Az oxigén a legtöbb anyaggal szemben oxidálószerként viselkedik, szobahőmérsékleten azonban általában lassan reagál az oxigénmolekulában levő kötés viszonylag nagy disszociációs energiája miatt. Így sok exoterm folyamat esetén magas hőmérséklet szükséges a reakció beindulásához, de utána a reakció hevesen végbemegy. A vízben oldott oxigén gyorsabban reagál, mint a gázhalmaz-állapotú. Ez fontos szerepet játszik a vízben élő szervezetek légzésénél, de pl. a vas korróziójánál is.
Az oxigén, a fluor kivételével, valamennyi biner vegyületében az elektronegatívabb partner és főképpen oxidokat képez, amelyekben az oxidációfoka 2. (A fluorral alkotott vegyülete, F2O nem
-ionokkal nem tud stabil kristályrácsot alkotni. Míg az oxid- és a peroxidion színtelen, a hiperoxidion sárga színű.
Az oxidok nagyon gyakoriak a természetben: a földkéreg túlnyomórészt szilícium-dioxidból és a belőle levezethető sókból, a szilikátokból, valamint alumínium-oxidból épül fel. A víz szintén az oxidok csoportjába tartozik.
A nemesgázok és a halogének kivételével az összes nemfémes elem közvetlenül reagál oxigénnel, de a halogének és a xenon oxidjai is előállíthatók indirekt úton. Minden fémnek ismertek oxidjai, bár egyes oxidokat csak közvetve lehet előállítani. Azoknál az elemeknél, amelyek különböző oxidációfokkal szerepelnek vegyületeikben, oxidjaik összetétele az oxigén/elem arányától és a reakciókörülményektől függ (pl. FeO, Fe3O4, Fe2O3).
A nemfémes elemek oxidjainak többsége poláris kovalens kötésű vegyület, amelyek szobahőmérsékleten lehetnek gáz-, folyadék- és könnyen olvadó szilárd halmazállapotúak, többnyire molekularácsban kristályosodnak, kivéve a bór-oxidot és a szilícium-dioxidot, amelyek atomrácsot alkotnak. Ez utóbbiak termikusan nagyon stabilak, olvadáspontjuk magas és vízben gyakorlatilag nem oldódnak. A nemfém-oxidok többsége valódi vagy látszólagos savanhidrid, amelyekből vízzel oxosavak vezethetők le. (A látszólagos savanhidrid ugyan nem reagál vízzel, de létezik olyan sav, melynek képlete az oxidhoz hozzáadott vízzel adható meg. Látszólagos savanhidrid például a szén-monoxid, melyből a hangyasav HCOOH vezethető le. Megjegyzendő, hogy az erős vízelvonószer szerepét betöltő kénsavval a hangyasavból szén-monoxid állítható elő.) A nemfém-oxidok sok esetben hevesen reagálnak vízzel, így például a foszfor-pentoxid nagyon erélyes vízelvonószer. Némely oxidból (pl. nitrogén-dioxid) nem vezethető le víz hozzáadásával stabil oxosav, azonban a víz jelenlétében oxidálva fontos savakhoz (pl. salétromsav) juthatunk. A fémes elemek oxidjai szobahőmérsékleten szilárd halmazállapotúak. Az alkálifém-oxidok és alkáliföldfém-oxidok, a berillium-oxid kivételével, ionrácsot alkotnak, a többi fém oxidja atomrácsot képez. A nagy pozitív elektródpotenciálú fémek (nemesfémek, félnemesfémek) oxidjai termikusan nem stabilak, hevítve viszonylag alacsony hőmérsékleten oxigénre és az adott fémre bomlanak.
A fém-oxidok bázisanhidridek, amelyek vízzel hidroxidoldatokat vagy szuszpenziókat képeznek.
Néhány fém-oxid (pl. Al2O3, BeO, Cr2O3, PbO, ZnO, Sb2O3,) azonban gyakorlatilag nem reagál a vízzel, viszont oldódnak erős savakban és hidroxo-komplexek képzése közben erős lúgokban is.
Ezeket amfoter oxidoknak nevezzük.
Al2O3(sz) + 6 HCl(aq) = 2 AlCl3(aq) + 3 H2O(f)
Al2O3(sz) + 2 NaOH(aq) + 3 H2O(f) = 2 Na[Al(OH)4](aq) Vizes közeg nélkül is képződnek sók savas és bázikus oxidok reakciójában:
CaO(sz) + SO2(g) = CaSO3(sz)
Az oxidokat sorba tudjuk állítani saverősség szerint, ha a különböző savas oxidokat ugyanazzal a bázikus oxiddal, pl. CaO-dal reagáltatjuk és a reakciók standard szabadentalpiáit összehasonlítjuk.
Minél negatívabb értéket kapunk, annál savasabb az oxid. A következő két egyenlet összehasonlítása azt mutatja, hogy a kén-trioxid savasabb oxid, mint a szén-dioxid.
CaO(sz) + CO2(g) = CaCO3(sz) ΔGo = 134 kJ/mol CaO(sz) + SO3(g) = CaSO4(sz) ΔGo = 347 kJ/mol
Hasonlóképpen lehet a bázikus oxidok bázikusságát összehasonlítani. Főleg egyes átmenetifémek (pl.
a mangán) többféle oxidációs állapotban is képeznek oxidokat. Az oxidációfok növekedésével nő a savas karakter. Így a MnO és Mn2O3 bázisanhidrid, a MnO2 amfoter és a Mn2O7 savanhidrid. Ilyen elemek oxidjainak fizikai és kémiai tulajdonságait az határozza meg, hogy az adott elem milyen oxidációs állapotban szerepel az oxidban.
6.2.2. Az oxidok előállítása
1. Az elemek vagy vegyületeik oxidációja oxigénnel/levegővel vagy más oxidálószerrel.
Fémek és nemfémes elemek reakciója oxigénnel/levegővel magas hőmérsékleten.
2 Cu(sz) + O2(g) = 2 CuO(sz) P4(sz) + 5 O2(g) = P4O10(sz)
Szulfidok reakciója oxigénnel/levegővel (pörkölés).
4 FeS2(sz) + 11 O2(g) = 2 Fe2O3(sz) + 8 SO2(g)
Az elemek oxidációja oxidálószerrel, pl. KNO3-tal olvadékban.
Pb(sz) + KNO3(sz) = PbO(sz) + KNO2(sz)
Fémsó oxidációja nátrium-hipoklorittal oldatban.
(CH3COO)2Pb(aq) + 2 NaOCl(aq) = PbO2(sz) + Cl2 (g) + 2 CH3COONa(aq) 2. Elektrokémiai úton: elemek anódos oxidációja (pl. MnO2 előállítása).
3. Nagy pozitív elektródpotenciálú fémek sóinak reakciója NaOH-oldattal.
HgCl2(aq) + 2 NaOH(aq) = HgO(sz) + 2 NaCl(aq) + H2O(f)
4. Egyes nemfémes elemek oxosavából hevítés vagy vízelvonószer hatására a nemfémes elem oxidja keletkezik (pl. bór-oxid, B2O3 előállítása).
5. Az adott elem valamilyen oxigéntartalmú vegyületének (pl. hidroxid, karbonát, nitrát) bomlása termikus úton.
CaCO3(sz) CaO(sz) + CO 2(g)
2 Al(OH)3(sz) Al2O3(sz) + 3 H2O(f)
2 Pb(NO3)2(sz) 2 PbO(sz) + 2 NO 2(g) + O2(g)
6. Különlegességképpen említjük meg, hogy az amorf króm(III)-oxid ammonium-bikromát termikus bontásával előállítható.
(NH4)2Cr2O7(sz) = Cr2O3(sz) + N2(g) + H2O(f)
6.2.3. Feladatok oxidok előállításához
Biztonsági információk: R: 61-20/22-33-50/53-62 S: 53-45-60-61
Előállítás reakcióegyenlete:
Pb(sz) + KNO3(sz) = KNO2(sz) + PbO(sz) Előállítás menete:
Az ólom olvadt kálium-nitráttal ólom(II)-oxiddá oxidálható, mivel a nitrátok hevítve oxigént adnak le, miközben nitritté redukálódnak. Mivel az ólom(II)-oxid vízben nem oldódik, a szennyezőket vizes oldással el lehet választani a terméktől.
5,6 g (0,055 mol) kálium-nitrátot ömlesztőtégelyben kis lángon, óvatosan megolvasztunk. A tégelyt kezdetben ne hevítsük vörösizzásig, mert a reakció kezdetben nagyon heves. A megolvadt sóba kis részletekben 10,4 g (0,05 mol) fémólmot adagolunk, és közben vasbottal erősen kevergetjük. Az ólom kezdetben hevesen reagál, később azonban a reakció egyre lassúbb lesz, az olvadék sűrűbben folyós, ezért a keverést és a hevítést fokozni kell. Ha az összes fémet beadagoltuk, a vörös színű, kásaszerű keveréket kb. 10 percig gyengén izzítjuk, majd az anyagot tiszta vaslemezre öntjük. A kihűlt, megszilárdult lepényt dörzsmozsárban elporítjuk, majd a porrá tört anyagot a KNO2 kioldása céljából 50 cm3 forró vízzel kilúgozzuk, és a tégelyből is kioldjuk a benne maradt anyagot. A sárga színű szilárd maradékot (PbO) Büchner-tölcséren leszűrjük, a szűrletet félretesszük. A csapadékot sok vízzel nitrit- és nitrátionmentesre mossuk (ezt a mosófolyadékot ne elegyítsük a szűrlettel). A nitrit- és nitrátionmentességet ecetsavas oldatban Griess-Ilosvay reagenssel ellenőrizzük. Ha a mosófolyadék kis részlete nem színeződik el a reagens hozzáadását követően, akkor nitritionmentes, ha cinkreszelék hozzáadását követően sem lesz rózsaszínű ez az oldat, akkor nitrátion- mentes is. Ha a mosófolyadék már nitrit/nitrátionmentes, akkor a csapadékot jól leszívatjuk és szárítószekrényben 105 oC-on szárítjuk.
A kálium-nitritet a szűrletből a következőképpen nyerjük ki: az oldatba néhány percig CO2 gázt vezetünk, hogy az oldott Pb2+-ionokat karbonátcsapadék formájában kicsapjuk, majd ezt az oldatból redős szűrőn kiszűrjük. Ezután az oldatot híg salétromsavval közömbösítjük (pH=7). Az oldatot bepároljuk, de csak annyira hogy szobahőmérsékleten telített oldatot kapjunk (kb. 45 cm3 oldat lesz).
Az oldatból egynapi állást követően kiválik a szennyező kálium-nitrát; azután leszűrjükaz az oldatot, majd a szűrletet szárazra pároljuk. A kapott terméket szárítószekrényben 105 oC-on szárítjuk.
Tulajdonságok:
Az ólom(II)-oxid sárga színű rombos vagy vörös színű tetragonális módosulatban ismert, vízben rosszul oldódó por. A levegő CO2-tartalmával lassan fehér karbonáttá alakul, ezért zárt edényben kell tárolni. Iparban mínium gyártásának nyersanyagaként, illetve ólomüvegek előállítására használják.