Language
Country/Area
No result found
Những thay đổi đáng kinh ngạc của oxit kim loại: Bạn có biết cách chiết xuất kim loại từ quặng không?
Oxit là những hợp chất có chứa ít nhất một nguyên tử oxy và các nguyên tố khác trong công thức hóa học của chúng. Bản thân oxit là trạng thái của các ion oxy có điện tích ròng là -2. Trạng thái oxy hóa của oxy trong công thức hóa học của nó là -2. Lớp vỏ Trái đất chủ yếu được cấu tạo từ các oxit, và thậm chí cả những vật liệu được coi là nguyên tố tinh khiết cũng thường tạo thành các màng oxit trên bề mặt. Ví dụ, lá nhôm sẽ tạo thành một lớp Al2O3 mỏng (gọi là lớp thụ động) trong môi trường oxy hóa để bảo vệ nó khỏi quá trình oxy hóa thêm.
Con đường hình thành oxit rất đa dạng và liên quan chặt chẽ với hầu hết các nguyên tố.
Quá trình hình thành oxit kim loại
Việc sản xuất oxit kim loại thường đi kèm với sự phân hủy các hợp chất kim loại khác, chẳng hạn như cacbonat, hydroxit và nitrat. Lấy việc sản xuất canxi oxit làm ví dụ, khi nung canxi cacbonat (đá vôi) và phân hủy, khí carbon dioxide được giải phóng:
CaCO3 → CaO + CO2
Trong môi trường có oxy, hầu hết tất cả các nguyên tố sẽ phản ứng với oxy khi đun nóng, dẫn đến phản ứng oxy hóa. Ví dụ: Bột kẽm cháy trong không khí tạo ra oxit kẽm:
2 Zn + O2 → 2 ZnO
Trong quá trình tinh chế kim loại từ quặng, oxit thường được tạo ra bằng cách nung quặng sunfua kim loại. Lấy quặng molypden (MoS2) làm ví dụ, nó được chuyển hóa thành molypden trioxide sau khi rang, là tiền chất của hầu hết các hợp chất molypden:
2 MoS2 + 7 O2 → 2 MoO3 + 4 SO2
Các kim loại quý như vàng và bạch kim được đánh giá cao vì khả năng chống liên kết hóa học trực tiếp với oxy.
Sự đa dạng của oxit phi kim loại
Trong số các oxit phi kim loại, quan trọng nhất và phổ biến nhất bao gồm carbon dioxide và carbon monoxide. Sự hình thành các chất này là kết quả của quá trình oxy hóa hoàn toàn hoặc một phần carbon hoặc hydrocarbon. Khi không có oxy, carbon monoxide được tạo ra:
CH4 + 3/2 O2 → CO + 2 H2O
Trong môi trường có lượng oxy dư thừa sẽ tạo ra carbon dioxide:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
Việc chuyển nitơ thành oxit tương đối khó khăn, nhưng quá trình đốt cháy amoniac có thể tạo ra oxit nitric, chất này phản ứng thêm với oxy để tạo thành nitơ dioxide.
Cấu trúc và phản ứng của oxit
Cấu trúc của oxit đa dạng từ các phân tử riêng lẻ đến cấu trúc polyme và tinh thể. Các oxit rắn thường có cấu trúc polyme, và trong khi hầu hết các oxit kim loại là chất rắn kết tinh, nhiều oxit phi kim loại là các phân tử. Ví dụ về các oxit phân tử bao gồm carbon dioxide và carbon monoxide.
Phản ứng khử oxit được sử dụng rộng rãi trong sản xuất một số kim loại. Nhiều oxit kim loại có thể bị khử thành kim loại bằng cách đun nóng. Lấy oxit bạc làm ví dụ, nó phân hủy ở 200°C:
2 Ag2O → 4 Ag + O2
Thông thường nhất, oxit kim loại bị khử khi phản ứng với thuốc thử hóa học. Chất khử thường được sử dụng là cacbon ở dạng cốc. Ví dụ, quá trình nấu chảy quặng sắt bao gồm nhiều phản ứng và phương trình đơn giản hóa như sau:
2 Fe2O3 + 3 C → 4 Fe + 3 CO2
Sự hòa tan oxit thường cải thiện khả năng thu hồi và sử dụng kim loại.
Với việc nghiên cứu khoa học ngày càng sâu rộng, sự hiểu biết của chúng ta về oxit cũng ngày càng tăng lên. Điều này không chỉ quan trọng đối với khoa học vật liệu mà còn đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực như xúc tác, lưu trữ năng lượng và quản lý môi trường. Khi kiến thức của chúng ta về oxit kim loại ngày càng sâu sắc, chúng ta có thể sử dụng thông tin này để theo đuổi những công nghệ mới nào?
