สมบัติของสารประกอบออกไซด์

สารประกอบออกไซดหมายถึง สารประกอบที่เกิดจากธาตุออกซิเจนรวมกับธาตุอื่น ๆ ซึ่งอาจจะเป็นโลหะหรืออโลหะก็ได้ เช่น Na2O , P2O3 , NO2

การเตรียมสารประกอบออกไซด์ อาจจะทำได้โดยนำออกซิเจนมาเผารวมกับธาตุต่าง ๆ เช่น

4Na (s) + O2 (g) 2Na2O (s)

2Ca(s) + O2 (g) 2CaO (s)

4Al(s) + O2 (g) 2Al2O3 (s)

C(s) + O2 (g) CO2 (g)

4P(s) + O2 (g) P4O10 (s)


เนื่องจากการเตรียมออกไซด์ต้องใช้ก๊าซ O2 ดังนั้นในขั้นแรกจึงต้องเตรียม O2 ก่อนแล้วจึงนำ O2 ไปทำปฏิกิริยาให้เป็นออกไซด์ตามต้องการ


การเตรียม
O2 ในห้องปฏิบัติการ

ใช้วิธีเผาโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต (KMnO4) และเก็บก๊าซ O2โดยการแทนที่น้ำดังในรูปที่ 5.5

รูปที่ 5.5 วิธีเตรียมและเก็บก๊าซออกซิเจน


เมื่อเผา KMnO4 (s) จะเกิดปฏิกิริยาซึ่งเขียนสมการได้ดังนี้

KMnO4 (s) K2MnO4 (s) + MnO2 (s) + O2 (g)

โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต โพแทสเซียมแมงกาเนต แมงกานีส(IV)ออกไซด์ ออกซิเจน

ก๊าซออกซิเจนอาจจะเตรียมได้โดยวิธีอื่น ๆ ได้เช่น เผา KClO3 (ใช้ MnO2 (s) 20 % โดยมวลเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา) เผา K2Cr2O7 (s)หรือสารประกอบอื่น ๆ ที่มีธาตุออกซิเจนอยู่ในโมเลกุลมาก ดังสมการ

KClO3(s)2KCl (s) + 3O2 (g)

K2Cr2O7 (s) 4K2Cr2O4 (s) + 2Cr2O3 (s) + 3O2 (g)

2KNO3 (s) 2KNO2 (s) + 3O2 (g)

หรืออาจจะเตรียมโดยการแยกสารละลายของกรด H2SO4 เจือจางด้วยก็ได้ จะได้ก๊าซออกซิเจนที่แอโนด และก๊าซไฮโดรเจนที่แคโทด ในอุตสาหกรรมเตรียมก๊าซออกซิเจนจากอากาศ

การเผาธาตุต่าง ๆ ในก๊าซออกซิเจน บางงกรณีจะเกิดปฏิกิริยารุนแรง บางครั้งอาจจะใช้อากาศแทนออกซิเจน เพื่อลดความรุนแรงเมื่อเผา กำมะถันในอากาศจะลุกไหม้และถ้าเผาในออกซิเจน จะลุกเป็นเปลวไฟสีม่วงหรือ เมื่อเผา Ca ในออกซิเจนจะลุกไหม้ให้เปลวไฟสว่าง

สมบัติบางประการของสารประกอบออกไซด

จากการศึกษาสมบัติบางประการของสารประกอบออกไซด์ของ 20 ธาตุแรก เกี่ยวกับสูตรของสารประกอบ จุดหลอมเหลว สถานะ การละลายน้ำและความเป็นกรด - เบสของสารละลายได้ผลสรุปดังนี้

ตารางที่ 5.6 สมบัติของสารประกอบออกไซด์ของ 20 ธาตุแรกเรียงลำดับตามมวลอะตอม

 

ธาตุ

 

มวลอะตอม

 

สูตร

สมบัติของสารประกอบออกไซด์

จุดหลอมเหลว (0C)

สถานะ
ที่
25 0C

ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย

H
1.008
H2O
0
ของเหลว
กลาง
He
4.003
-
-
-
-
Li
6.94
Li2O
1700
ของแข็ง
เบส
Be
9.01
BeO
2530
ของแข็ง
ไม่ละลายน้ำ
B
10.81
B2O3
450
ของแข็ง
กรด
C
12.01
CO2
-56.6
ก๊าซ
กรด
N
14.01
N2O5
30
ของแข็ง
กรด
O
16.00
O2
-218.4
ก๊าซ
ละลายเล็กน้อย
F
19.00
OF2
-223.8
ก๊าซ
กรด
Ne
20.18
-
-
-
-
Na
22.99
Na2O
1275
ของแข็ง
เบส
Mg
24.31
MgO
2852(ระเหิด)
ของแข็ง
เบส
Al
26.98
Al2O3
2072
ของแข็ง
ไม่ละลายน้ำ
Si
28.09
SiO2
17235
ของแข็ง
ไม่ละลายน้ำ
P
30.97
P2O5
582.5
ของแข็ง
กรด
S
32.06
SO2
-72.7
ก๊าซ
กรด
Cl
35.45
Cl2O
-20
ก๊าซ
กรด
K
39.10
K2O
350 (แยกสลาย)
ของแข็ง
เบส
Ar
39.95
-
-
-
-
Ca
40.08
CaO
2614
ของแข็ง
เบส

สารประกอบออกไซด์ก็เช่นเดียวกับสารประกอบคลอไรด์ที่ผ่านมาแล้ว สามารถใช้สมบัติบางประการ เช่น การละลายน้ำ ความเป็นกรดหรือเบสของสารละลาย สูตรของสารประกอบ ฯลฯ มาเป็นเกณฑ์ในการจัดหมวดหมู่ของธาตุ โดยในขั้นแรกจะแบ่งธาตุออกเป็นกลุ่มใหญ่ ๆ คือ ออกไซด์ของโลหะและอโลหะก่อน แล้วจึงใช้สมบัติอื่น ๆ แบ่งออกเป็นกลุ่มย่อย

เมื่อใช้ความเป็นโลหะและอโลหะเป็นเกณฑ์ จะแบ่งสารออกได้เป็น 2 กลุ่มดังนี้

ก. ออกไซด์ของโลหะ เช่น Li2O , BeO , Na2O , MgO , Al2O3 , K2O , CaO

ข. ออกไซด์ของอโลหะ เช่น H2O , CO2 , N2O5 , F2O , P2O5 , SO2 , Cl2O
ในการแบ่งกลุ่มย่อยอาจจะใช้สมบัติความเป็นกรดเบสของสารละลายหรือจุดหลอมเหลว เช่น

ก. ออกไซด์ของโลหะ

สารละลายเป็นกรด -

สารละลายเป็นเบส ได้แก่ Li2O , Na2O , MgO , K2O และ CaO

สารละลายเป็นกลาง ได้แก่ -

พวกไม่ละลายน้ำ ได้แก่ BeO , Al2O3 B2O3 , SiO2

ข. ออกไซด์ของอโลหะ

สารละลายเป็นกรด ได้แก่ CO2 , N2O5 , F2O , P2O5 , SO2 และ Cl2O

สารละลายเป็นเบส ได้แก่ -

สารละลายเป็นกลาง ได้แก่ H2O

พวกไม่ละลายน้ำ ได้แก่ -

เมื่อใช้จุดหลอมเหลวเป็นเกณฑ์จะได้กลุ่มย่อยดังนี้


ตารางที่ 5.7 การแบ่งสารประกอบออกไซด์เป็นกลุ่มโดยใช้จุดหลอมเหลวเป็นเกณฑ์

ออกไซด์ที่เป็นของแข็ง

และมีจุดหลอมเหลวสูง

ออกไซด์ที่เป็นของแข็งและ

มีจุดหลอมเหลวค่อนข้างสูง

ออกไซด์ที่เป็นของเหลวหรือ

ก๊าซและมีจุดหลอมเหลวต่ำ

สูตร
จุดหลอมเหลว (0C)
สูตร
จุดหลอมเหลว (0C)
สูตร
จุดหลอมเหลว (0C)
Li2O
1700
K2O
350
H2O(l)
0
Na2O
1275
B2O3
460
CO2(g)
-57
BeO
2530
P2O5
580
N2O5(g)
-102
MgO
2800
-
-
F2O(g)
-218
CaO
2580
-
-
P2O5(g)
-224
Al2O3
2045
-
-
SO2(g)
-73
-
-
-
-
Cl2O(g)
-20

จะเห็นได้ว่าออกไซด์ที่เป็นของแข็งมีจุดหลอมเหลวสูง จะเป็นพวกออกไซด์ของโลหะและออกไซด์ที่เป็นของเหลวและก๊าซและมีจุดหลอมเหลวต่ำ จะเป็นออกไซด์ของพวกอโลหะ

โดยสรุป

ข้อแตกต่างระหว่างออกไซด์ของโลหะและอโลหะ

ก. ออกไซด์ของโลหะ มีสถานะเป็นของแข็งที่มีจุดหลอมเหลวค่อนข้างสูง พวกที่ละลายน้ำได้สารละลายจะแสดงสมบัติเป็นเบส เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากแดงเป็นน้ำเงิน

ข. ออกไซด์ของอโลหะ มีสถานะเป้นได้ทั้งของแข็ง ของเหลวและก๊าซ ส่วนมากมีจุดหลอมเหลวค่อนข้างต่ำ พวกที่ละลายน้ำได้สารละลายจะแสดงสมบัติเป็นกรด

เมื่อนำสารประกอบออกไซด์มาจัดเรียงเป็นหมวดหมู่ โดยจัดพวกที่มีสมบัติคล้ายกันอยู่ในแนวดิ่งเดียวกัน เช่นพวกที่มีสูตรโมเลกุลอย่างเดียวกัน ความเป็นกรด - เบสของสารละลายและจุดหลอมเหลวที่มีแนวโน้มเหมือนกัน จะได้ดังนี้

           

H2O

He

Li2O

BeO

B2O3

CO2

N2O5

O2

F2O

Ne

Na2O

MgO

Al2O3

SiO2

P4O10

SO2

Cl2O

Ar

K2O

CaO

           

 

รูปที่ 5.6 การจัดกลุ่มสารประกอบออกไซด์ใช้สมบัติเป็นเกณฑ์

จะเห็นได้ว่าการจัดกลุ่มของสารประกอบออกไซด์ คล้ายคลึงกับสารประกอบคลอไรด์ ยกเว้น H เมื่อเป็น H2O จะมีสมบัติแตกต่างจาก F2O และ Cl2O แม้ว่าจะมีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน แสดงว่า H กับ F และ Cl ไม่ควรจัดอยู่ในกลุ่มเดียวกัน แต่จะจัดอยู่ในกลุ่มใดนั้น นักเรียนจะได้ศึกษาต่อไป

สารประกอบออกไซด์ในชีวิตประจำวัน

สารประกอบออกไซด์ มีส่วนเกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวันเป็นอย่างมาก ทั้งในสถานะของแข็ง ของเหลว และก๊าซ บางชนิดให้ประโยชน์ แต่บางชนิดให้โทษ และบางชนิดให้ทั้งประโยชน์และโทษ

ตัวอย่างของสารประกอบออกไซด์ที่ให้ประโยชน์ ได้แก่

ก. H2O เป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ของสิ่งมีชีวิต ช่วยให้กระบวนการเปลี่ยนแปลงภายในเซลล์เป็นไปอย่างปกติ ช่วยปรับอุณหภูมิของร่างกาย นอกจากนี้ยังใช้อุปโภคและบริโภค ใช้ในอุตสาหกรรม และการเกษตร เป็นต้น

ข. CO2 เป็นสารตั้งต้นในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช เป็นสารที่ใช้ในอุตสาหกรรมผลิตปุ๋ยยูเรีย น้ำอัดลมและน้ำโซดา ใช้ดับเพลิง ใช้ทำน้ำแข็งแห้ง เพื่อเป็นสารทำความเย็นสำหรับถนอมอาหาร นอกจากนี้ยังใช้ในยุ้งเก็บเมล็ดธัญญาพืชเพื่อป้องกันการงอก

ค. CO ใช้เป็นตัวรีดิวซ์ในการถลุงโลหะ เพื่อผสม CO กับ H2 เรียกว่า วอเตอร์ก๊าซ (water gas) และ CO กับ N2 เรียกว่าโพดิวเซอร์ก๊าซ (producer gas) ใช้เป็นเชื้อเพลิง

ง. SO2ใช้ฟอกสีและฆ่าเชื้อรา

จ. SiO2 หรือซิลิกา ซึ่งเกิดเป็นผลึกในธรรมชาติ เช่น ควอรตซ์ ไทรดิไมต์ คริสโทบาไลต์ โอพอล และ ฟลิ้นต์ ใช้ในประโยชน์ในการทำเครื่องประดับ สารขัดโลหะ กระดาษทราย สารช่วยกรองน้ำ อุตสาหกรรมแก้ว และกระจกสำหรับทำเลนส์

ฉ. ออกไซด์บางชนิดอยู่ในรูปของแร่ซึ่งมีประโยชน์มาก เช่น แร่ดีบุก (SnO2)ซึ่งเรียกว่า แร่แคสซิเทอไรต์ และในแร่เหล็ก (Fe2O3) ซึ่งเรียกว่า ฮีมาไทต์

ช. H2O2 ใช้เป็นสารฟอกจากสีพวกขนสัตว์ ไหม ใช้ล้างภาพสีน้ำเก่า ๆ ทำให้ดูสดใสขึ้น ใช้ฆ่าเชื้อโรคได้ ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับจรวด และใช้ทำลาย Cl2

ตัวอย่างของสารประกอบออกไซด์ที่ให้โทษ ได้แก่

ก. CO, SO2 , NO และ NO2 เป็นก๊าซพิษซึ่งทำอันตรายต่อระบบการหายใจ และทำให้เกิดหมอกควันที่เป็นพิษ ทำให้เกิดฝนกรด เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ต่อสิ่งแวดล้อมและสิ่งก่อสร้าง

ข. CO2 ทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก เนื่องจากปริมาณ CO2 เพิ่มขึ้น จนทำให้อุณหภูมิของบรรยากาศสูงขึ้น

.....................................

สารบัญ

ตารางธาตุ

สมบัติของธาตุ ...

.สารประกอบคลอไรด์

สารประกอบออกไซด์ ..

. ก๊าซเฉื่อย . .

การจัดธาตุเป็นหมวดหมู่ ...

. .การจัดธาตุเป็นหมวดหมู่ของนักเคมียุคต่างๆ .

.ตารางธาตุในปัจจุบัน

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ 2  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต  

1. ไฟฟ้าสถิต 2.  สนามไฟฟ้า
3. ความกว้างของสายฟ้า  4.  ตัวเก็บประจุและการต่อตัวต้านทาน 
5. ศักย์ไฟฟ้า 6. กระแสไฟฟ้า 
7. สนามแม่เหล็ก  8.การเหนี่ยวนำ
9. ไฟฟ้ากระแสสลับ  10. ทรานซิสเตอร์ 
11. สนามแม่เหล็กไฟฟ้าและเสาอากาศ 

12. แสงและการมองเห็น

13. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ 14. กลศาสตร์ควอนตัม
15. โครงสร้างของอะตอม 16. นิวเคลียร์ 

กลับเข้าหน้าแรก ตารางธาตุ

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

เรื่องการทดลองเสมือนจริง