Възстановяване на неметали - Наръчник на химика 21
Химия и химична технология
Възстановяване на неметали
АЛУМИНОТЕРМИЯТА (алуминотермия) е метод за получаване на метали и техните сплави, както и на неметали чрез редукция на техните оксиди с метален алуминий. A, се основава на факта, че комбинацията от кислород с алуминий е устойчива на[c.18]
Сулфидите се получават чрез взаимодействие на сяра с метали, H2S с неметали, техните оксиди или соли и редукцията на метални сулфати.[c.257]
Химични свойства на въглерода. Въглеродът е типичен неметал (вижте раздел 11.4). При ниски температури и въглищата, и графитът, и особено диамантът, са инертни. При нагряване тяхната активност се увеличава; въглищата лесно се свързват с кислорода и служат като добър редуциращ агент. Най-важният процес на металургията - топенето на метали от руди - се извършва чрез редукция на метални оксиди с въглища (или въглероден окис).[c.409]
Възможността за получаване на метали и неметали чрез редукция на оксиди с водород се определя от силата на нисшите оксиди. В съответствие с теорията на А. Байков за редукция на оксидите, те се разглеждат като вещества в състояние на дисоциация[c.41]
Реакциите за редукция на оксиди с водород най-често се използват за получаване на метали и някои неметали в чисто състояние. Особеността на тези реакции е, че те са равновесни и хетерогенни. Равновесието може да бъде изместено както към производството на метал и водна пара, така и към изходните продукти, което се определя от силата на редуцирания оксид.[c.6]
Съгласно уравнение (1), процесът на възстановяване протича, когато концентрирана азотна киселина взаимодейства с метали, чиито електродни потенциали са положителни, например Cu, Ag, Hg. При взаимодействие сс неметали или с метали, чиито електродни потенциали са отрицателни, но малки по абсолютна стойност, концентрираната азотна киселина се редуцира съгласно уравнение (2).[c.218]
При редуциране на оксиди с алуминий, металите и неметалите се получават в разтопена форма и се утаяват на дъното на тигела. При използване на магнезий и калций като редуциращ агент, металите се получават под формата на прах. Това може да се обясни с факта, че полученият магнезиев оксид има висока точка на топене, не се топи по време на реакцията и изолира отделни малки капчици метал една от друга.[c.20]
Азотната киселина, особено концентрираната, е силен окислител. Той окислява както метали, така и неметали. Окислителят в азотната киселина е азот, който в зависимост от концентрацията на киселината, естеството на редуциращия агент и реакционните условия може да приеме различен брой електрони, докато се образуват съответните продукти на азотна редукция[c.133]
Реакцията на хидрогениране, т.е. добавянето на водород към метали и неметали, се извършва в същите устройства като реакциите на редукция с водород (фиг. 1 и 2).[c.15]
Примесите на кислород, азот, въглерод рязко влошават механичните свойства на титана и при високо съдържание го превръщат в чуплив материал, неподходящ за практическа употреба. Тъй като титанът реагира с тези неметали при високи температури, неговата редукция се извършва в запечатано оборудване в аргонова атмосфера, а пречистването и претопяването се извършват във висок вакуум.[c.505]
Двоен електрически слой и съответната потенциална разлика възникват и по време на селективната адсорбция на йони от една фаза върху повърхността на друга по време на ориентирана адсорбция на полярни или неполярни, но поляризуемимолекули на всяка повърхност на границата метал-вакуум върху инертен метал поради окисление-редукция на неметал по време на йонообменни процеси на границата стъкло-разтвор, йонообменна смола-разтвор и др.,[c.123]
По този начин, за прости вещества, два вида взаимодействие (киселинно-основно и редокс) се сливат заедно. Тази особеност се вижда най-ясно при взаимодействието на метали с неметали, като първите са редуциращи агенти и присъстват в съединенията в окислена форма (катион-образуващи агенти), докато последните са окислители и действат като анион-образуващ агент, действащ в съединението в редуцирана форма. По този начин окислително-редукционната същност при взаимодействието на метали с неметали се изразява много изпъкнало. Но в този случай се образуват соли на аноксикиселините, т.е. възниква взаимна неутрализация в широк смисъл. В същото време това взаимодействие може да се разглежда и като киселинно-алкално взаимодействие.[c.39]
За синтеза се използват чисти вещества, тъй като всички примеси от изходните материали се превръщат в карбиди. Най-подходящите метали са тези, получени чрез редукция на оксиди с водород. Скоростта на реакцията се определя главно от степента на смилане на изходните вещества, тъй като взаимодействието възниква поради взаимната дифузия на вещества, главно въглерод. Металите и неметалите трябва да бъдат под формата на фини прахове. Крехките метали могат да се смилат в хаван от закалена стомана. Меки или вискозни метали, които не са смлени в хаван (литий, калций и др.), Трябва да се нарязват на малки парчета (не повече от 1-0,5 mm). За да се предотврати окисляването на металите, тази операция се извършва най-добре в бензен, керосин и др. или в инертна суха атмосфера в специална кутия. Инертният газ може да бъде азот, аргон, оксидвъглерод (IV).[c.52]
Освобождаването на различни вещества (метали, неметали, оксиди и т.н.) върху електродите поради преминаването на ток се обяснява с окисляването на редуциращите агенти (20H O2 + 2H "2C1 - > C1.2 и т.н.) на анода (положителния полюс) и редуцирането на окислителните агенти[c.25]
Азотната киселина има силни окислителни свойства. Разрушава животински и растителни тъкани, окислява почти всички метали и неметали. Образуването на определени продукти на взаимодействие зависи от концентрацията на HNO3, активността на простото вещество и температурата (стр. 264). На фиг. 183 показва влиянието на концентрацията на HNO3 върху характера на получените продукти от неговата редукция при взаимодействие с желязо. Достатъчно разредената киселина се редуцира главно до NH4N03 с увеличаване на концентрацията, образуването на NO става по-характерно Концентрираната HNO3 се редуцира до NOa
Когато инертен електрод (платина, злато) се потопи в разтвор, съдържащ окислени и редуцирани форми на веществото, може да се получи обратим електрод. Такива електроди се наричат редокс електроди. Трябва да се помни, че няма съществена разлика между електродите от този тип и електродите, разгледани по-рано, като например метал в разтвор на неговите йони или неметал в разтвор на неговите аниони. Въпреки това, някои редокс системи имат общи свойства, които оправдават отделното им разглеждане.[c.28]
Получаването на прости вещества от техните естествени съединения винаги е редокс процес, с изключение на случаите, когато простите вещества се намират в естествено състояние. В последния случай те обикновено се изолират от смеси чрез физични методи (дестилация на втечнен въздух за получаване на N2, Oz, благороднигазове, флотационни процеси и др.). Всички метали (с изключение на самородните) се намират в природата в окислено състояние и тяхното изолиране от съединения се свежда до редукция. Неметалите в природните съединения могат да бъдат както в окислено, така и в редуцирано състояние. В същото време най-активните неметали (халогени, кислород) се намират в природни съединения изключително в редуцирано състояние. Халкогените са предимно в редуцирано състояние, въпреки че например сярата се окислява в сулфати. Азот, фосфор, силиций, бор, антимон, бисмут винаги се срещат в природата в окислена форма (нитрати, фосфати, силикати, антимонови и бисмутови сулфиди и др.).[c.43]
Неметали. Неметалните атоми имат от 4 до 7 електрона във външния електронен слой, така че те могат да добавят електрони, за да образуват слой от осем електрона или да образуват подходящ брой общи електронни двойки. Степента на окисление на неметалите в този случай ще бъде изразена като отрицателно число. Елементите от седмата група са най-лесни за свързване на електрони или образуване на общи електронни двойки, елементите от четвърта група са най-трудни. Елементите от пета и шеста група заемат междинно положение. Процесът на възстановяване на неметали може да бъде схематично изобразен по следния начин[c.20]
С намаляване на степента на окисление силата на оксидите се увеличава и равновесната константа за редукция на такива реакции намалява значително. Следователно възможността за облъчване на метали и неметали чрез редукция на оксиди с водород се определя от силата на нисшите оксиди. В съответствие с теорията на А. Байков, оксидите се разглеждат като вещества в състояние на термична дисоциация[c.7]
Някои атоми, по-специално металните атоми, задържат слабо своите електрони и могат да губятедин, два или повече електрона, превръщайки се в положително заредени йони или катиони. Атомите на много неметали, както и групи от атоми, напротив, прикрепят към себе си един или повече отрицателни заряди, превръщайки се в отрицателно заредени йони или аниони. Солта е съединение от определен брой катиони и аниони, което има нулев нетен заряд. Добре познатата готварска сол Na l съдържа равен брой Na и C1 йони. Оттеглянето или пълното отстраняване на електрони от частица се нарича нейното окисляване, а добавянето или приближаването на електрони към частица се нарича нейното редуциране. Тъй като електроните никога не се създават или унищожават при химични реакции, окисляването на едно вещество винаги е придружено от редукция на друго вещество.[c.53]
Тази серия може да включва и системи, изградени върху процесите на окисление-редукция на неметали, например CyCl, Br /Br, 8/8. Тогава ще получим пълна серия от стандартни електродни потенциали.[c.170]
Повечето неметали редуцират HNO3 до NO. За да може редукцията на азотната киселина да стигне доколкото е възможно, трябва да се вземе най-разредената киселина, да се използва силен редуциращ агент и реакцията да се проведе на студено.[c.105]
Наред с металите, които могат да бъдат изолирани върху инертна платина, злато или по-често върху стационарни живачни електроди, също е възможно да се натрупат някои неметали (SG, Br, G, 8 ") върху повърхността на електрода под формата на слабо разтворими утайки. За да направите това, поляризирайте, например, стационарен живачен електрод при положителен потенциал, за да образувате живачни (1) йони. Тези йони образуват слабо разтворими утайки питати с аниони в разтвор (например с хлориден йон - Hg2 l2). По време на определянето потенциалът се променя наотрицателна стойност, така че протича процесът на редукция до живак. В този случай протича катоден ток. В табл. 4.3 дава общ преглед на различните случаи на натрупване и определяне на вещества, използвани при стрипинг волтаметрията.[c.134]
При нагряване алкалоземните метали активно реагират с водород (давайки хидриди), с халогени, сяра, азот, фосфор и въглерод. Алкалоземните метали като типични редуциращи агенти често се използват за производството на много други метали и неметали (например магнезият често се използва за редуциране на силиций от SiOa).[c.327]
Обърнете внимание на индекса razb за азотна киселина. Азотната киселина има окислителни свойства при всякаква концентрация и колкото по-ниска е концентрацията на HNO3, толкова по-висока е степента на редукция на азота в азотната киселина. Активността на редуциращия партньор също влияе върху степента на редукция на азота в азотната киселина. При взаимодействие с неметали (5, C и т.н.) азотната киселина обикновено се редуцира до азотен оксид NO.[c.412]
Газообразните съединения на водорода 11 са характерни за неметалите. Тези съединения, с изключение на борохидрид и съединения от типа RH, трябва да бъдат класифицирани като полярни. Според методите на образуване и реакции както на обикновеното разлагане, така и на окислително-редукционното, те са подобни на такива полярни съединения, в които водородът е по-електроположителен. Те представляват прехода от типичните неполярни съединения към типичните хетерополярни и в тях ние MOHieM наблюдаваме различните етапи на този преход.[c.618]
Колкото повече вода съдържа азотната киселина, толкова по-дълго отнема нейното намаляване. Някои метали, разположени в "серията напрежения под водорода, реагират с концентрирана азотна киселина съгласно схема 1, с разредена - съгласно схема 2.По-активните метали, като цинк, магнезий, калций и др., Редуцират азотната киселина съгласно схема 3. Силно разредената киселина също се редуцира от тях до амоняк, който се образува от амониеви соли от киселина. Металите със средна активност (желязо, никел, кобалт, калай и др.) Реагират съгласно схема 2, а ако киселината е силно разредена, тогава съгласно схема 5 (кобалтът при тези условия реагира съгласно схема 4). Повечето неметали редуцират азотната киселина съгласно схема 2.[c.259]
Общият процес се свежда до прехвърляне на метал (неметал) от среда с по-висока концентрация в среда с по-ниска концентрация, но този пренос не става директно, а в резултат на електрохимично окисляване и редукция, протичащи на електродите на веригата.[c.213]
Вижте страници, където се споменава терминътРедукция на неметали :[c.357] [c.196] [c.383] [c.106] [c.261] [c.348] [c.44] [c.132] [c.306] [c.343] Наръчник по обща и неорганична химия (1997) -- [ c.61, c.62 ]