§24. Поняття про оксиди. Умови виникнення й припинення горіння

Оксиди

Ви вже знаєте, що при взаємодії речовин з киснем утворюються оксиди.

Кожен оксид має свою назву. Хімічна назва оксидів складається з двох слів. Першим ставиться назва відповідного елемента, а другим – слово «оксид». Якщо елемент має одне значення валентності, то він утворює один оксид. Наприклад, SiO₂ – силіцій оксид, Al₂O₃ – алюміній оксид, CaO – кальцій оксид. Якщо елемент має змінну валентність, то він може утворювати кілька оксидів. Тоді в назвах оксидів вказується валентність елемента. Наприклад, SO₂ – сульфур(ІV) оксид, SO₃ – сульфур(VІ) оксид, СО – карбон(ІІ) оксид, СО₂ – карбон(IV) оксид.

Деякі оксиди крім хімічної назви мають тривіальні назви, наприклад, СаО – негашене вапно, СО – чадний газ, СО₂ – вуглекислий газ, SiO₂ – кварц, Al₂O₃ – корунд.

Таблиця 9. Загальна формула оксидів

де R – умовно символ елемента.

Окиснення

Взаємодія речовин з киснем належить до реакцій окиснення.

Багато речовин реагують з киснем (окиснюються) при звичайній температурі. Якщо процес окиснення відбувається повільно, то теплота реакції виділяється поступово і розсіюється у довкілля. Прикладом повільного окиснення може бути утворення захисної оксидної плівки на поверхні алюмінієвих тіл, іржавіння заліза, потемніння металевих виробів, гниття, накопичення вуглекислого газу у кам’яновугільних шахтах внаслідок окиснення вугілля, тління сирого дерева, окиснення харчових продуктів. Під впливом кисню повітря, наприклад, окиснюється гній, тому в парниках і теплицях його використовують як біологічне паливо для підігрівання ґрунту і повітря. Реакції повільного окиснення безперервно відбуваються в живих організмах.

Горіння

Реакція окиснення, у якій сполучення з киснем відбувається швидко й супроводжується виділенням світла і тепла, називається горінням.

Ви вже знайомі з процесами горіння речовини у кисні. Горіння в повітрі відбувається повільніше, ніж у кисні, оскільки в повітрі кисень розбавлений азотом, і з поверхнею речовини, що горить, стикається менше молекул кисню. Температура горіння речовин в кисні більш висока, ніж температура горіння на повітрі, оскільки частина теплоти витрачається на нагрівання складових повітря.

Таблиця 10. Горіння і повільне окиснення

Коли недостатньо відводиться теплота, яка виділяється під час повільного окиснення якогось матеріалу, його температура може підвищуватися до температури займання. Тоді повільне окиснення переходить у горіння, відбувається самозаймання. На заводах і автобазах забороняється скидати в купи просочені автомобільним маслом ганчір’я, щоб не трапилося самозаймання.

У багатьох випадках реакції горіння речовин у кисні починаються лише після запалювання і супроводжуються виділенням великої кількості теплоти й утворення полум’я. Процеси горіння використовують у щоденному житті і техніці для отримання тепла чи світла.

Умови виникнення і припинення горіння

Для виникнення горіння необхідно:

Рис. 73. Вогняний трикутник

1. Паливо

Без палива вогонь гасне. Пожежники послуговуються цим принципом при гасінні пожеж у зонах лісів та чагарників, створюючи на шляху полум’я протипожежну смугу або просіку. А вдома, на кухні, щоб припинити доступ до палива, іноді треба лише вимкнути газ.

2. Кисень

Вогонь, подібно до нас, повинен дихати. Киньте на нього лопату землі або покривало, і він «задихнеться». Якщо рівень кисню зменшити до 15% у порівнянні із тим, який є у повітрі (21%), то багато займистих речовин перестануть горіти.

3. Жар

Джерелом загоряння у побуті може бути обігрівач, кухонна плита, перевантажена електропроводка, іскра; у природі – блискавка, леткі речовини, тепло від гниючих рослин.

Щоб запалити речовину в повітрі, її спочатку потрібно нагріти до певної температури – температури займання. Температура займання дерева і сірки близько 270ºС, вугілля – 350ºС. Якщо повітря має доступ до речовини, що зайнялася, то вона продовжує горіти, бо теплота, яка виділяється під час горіння, підігріває речовину до температури її займання і вищої.

Для припинення горіння треба або охолодити речовину до температури, нижчої від температури займання, або припинити доступ до неї кисню.

Таблиця 11. Умови виникнення і припинення горіння

Для гасіння пожежі використовують воду, вогнегасники, брезент, пісок. Під час випаровування вода знижує температуру речовини і зменшує доступ до неї кисню. Під час роботи вогнегасника виділяється вуглекислий газ, який змішується зі спеціальною рідиною, утворюючи піну. Піна перешкоджає доступу кисню й горіння припиняється.

Підсумок

• Хімічні реакції кисню з речовинами відносять до реакцій окиснення, а утворені речовини – до оксидів.
• Оксиди – це складні речовини, утворені двома елементами, один з яких – Оксиген.
• У результаті реакцій горіння виділяється тепло і світло.

?

1. Які умови, необхідні для горіння, порушуються у процесі гасіння полум’я?
2. Чим повільне окиснення відрізняється від горіння речовин?
3. Коли (взимку чи влітку) швидше можна розпалити багаття із сухого хмизу? Чому?
4. Як можна пояснити самозаймання просякнутих мастилами ганчірок, вологого сіна?
5. Які умови ми створюємо для горіння, коли запалюємо спиртівку? Які умови горіння порушуємо, коли гасимо полум’я?
6. Де практично застосовується енергія, що виділяється під час горіння палива?
7. Які речовини називають оксидами?
8. Які реакції називають реакціями горіння?
9. Які спільні та відмінні ознаки у реакцій горіння і окиснення?

Допитливим

Первісна людина, яка навчилася розпалювати вогонь, була і першим хіміком. Вона провела і першу хімічну реакцію – реакцію горіння, найпотрібнішу, найважливішу в історії людства. Вона давала нашим предкам тепло для обігріву та приготування їжі. Реакції горіння відкрили шлях у космос, піднявши у небо ракети. Складіть розповідь за рисунком на тему «Історія вогню».

Історія вогню

Першою формою печі, якою користувалася первісна людина була просто яма, викладена камінням. Її розжарювали за допомогою вогнища. Зверху яму накривали, щоб тепло не вивітрювалось. Коли вогнище згасало, попіл відгортали убік, а на розпечене дно клали м’ясо чи рибу, загорнуті у листя. Першими посудинами для приготування їжі були шкарлупи плодів. У ці «посудини» з водою кидали розпечене каміння і коли вода закипала, клали рибу чи м’ясо. Якщо ж шкарлуп не було, у землі викопували яму, вистилали у ній боки шкурою вбитої тварини, клали на неї м’ясо або рибу, заливали водою, а потім доводили до кипіння за допомогою розжареного до червоного каміння.

Гасіння невеликої пожежі

Протипожежне покривало – це зброя, яка завжди під рукою й чудово підходить до боротьби з невеликою пожежею. У випадку необхідності – розгорнути покривало перед собою, щоб захиститися від полум’я та накинути на вогонь. Коли на людині займається одяг, слід пам’ятати важливе правило: ніколи не бігти, бо полум’я загориться сильніше, а зупинитися, впасти і кататися по підлозі. Якщо ж коли качатися, вдасться загорнутися у покривало – вогонь погасне ще швидше.

Практична робота 3.  Добування кисню і вивчення його властивостей

Мета: добути кисень розкладом гідропіриту. Зібрати способом витіснення повітря.  Дослідити властивості кисню.

Речовини і обладнання: гідропірит, MnO₂, вода, деревне вугілля, штатив металічний, газовідвідна трубка з корком, колба, ложечка для спалювання речовин

Дослід 1.  Добування кисню

Закріпіть у штативі пробірку змочену водою, опустіть у неї 2-3 таблетки гідропіриту і добавте незначну кількість MnO₂. Закрийте пробірку корком з газовідвідною трубкою, кінець якої опустіть у колбу. Одразу починається бурхливий розклад гідропіриту з виділенням великої кількості кисню й теплоти, пробірка при цьому сильно нагрівається. Зберіть кисень у колбу.

Рис. 74. Добування кисню розкладом гідропіриту

Дослід 2. Горіння у кисні вугілля

Покладіть у залізну ложечку шматочок деревного вугілля й розжарте його в полум’ї спиртівки. Ложечку з тліючим вугіллям внесіть у посудину з киснем і спостерігайте. Що відбувається? Коли горіння припиниться, налийте в посудину трохи вапняної води і збовтайте. Чому вапняна вода стає каламутною? Напишіть рівняння реакції горіння вугілля.

Результати досліджень занесіть у таблицю:

Дайте відповіді на запитання:

1. З яких речовин і яким способом добувають кисень в лабораторії?
2. Яка роль MnO₂ у розкладі гідропіриту?
3. Де краще горять речовини: у кисні чи на повітрі?
4. Завдяки яким властивостям кисню його можна збирати методом витіснення води і повітря?
5. Чому колбу для збирання кисню тримають донизу дном?

Пов'язані публікації:

§23. Хімічні властивості кисню Узагальнення і систематизація знань з теми «Прості речовини, метали і неметали» §25. Поширення та колообіг Оксигену в природі §31. Хімічні властивості спиртів 4.8. Амфотерні оксиди та гідроксиди §7. Оксиди та гідратні форми оксидів неметалічних елементів