Redukowanie węglem i wodorem

[PawełG 0]

Witam,

Mam sporo problemów z redukowaniem tlenków węglem i wodorem. Problem polega na tym, że nie wiem czy zredukować tlenek do tlenku metalu o niższym stopniu utlenienia czy do metalu.

np.

(1) Fe2O3 + H2 --> 2 FeO + H2O

(2) 2 Fe2O3 + C --> 4 FeO + CO2

(3) Fe2O3 + 3H2 --> 2 Fe + 3 H2O

(4) 2 Fe2O3 + 3 C --> 4 Fe + 3 CO2

Które z tych reakcji zachodzą a które nie? Jeśli zachodzi kilka to domyślam się, że zależy to od warunków, tylko jeśli nie ma podanych żadnych to mam sobie sam wymyślić reakcje? W podręcznikach do szkół średnich nie znalazłem żadnej informacji dotyczących redukcji.

Czy jest jakaś złota zasada jak powinno się redukować?

Czy pisząc zawsze redukcje do metalu będzie to błędem? Nie ukrywam, że będzie to znaczne ułatwienie.

__________

Mam jeszcze pytanie dotyczące reakcji:

2 Pb + O2 --> 2 PbO

Zawsze się uczyłem, że tlenki metali grup przejściowych nie można otrzymać w reakcji z tlenem a tylko przez rozpad termiczny soli czy wodorotlenków. Przeglądając jakiś zbiór natknąłem się na coś takiego co mnie zdziwiło.

__________

Również zastanawiają mnie reakcje:

2 MnO2 --> 2 MnO + O2

PbO2 --> PbO + O2

Jest to rozpad termiczny? czy na pewno tak zachodzą reakcje? Gdybym napisal, że powstaje mangan i tlen / ołów + tlen byłoby to błędem?

Tyle tych nieścisłości, że mam mętlik w głowie.

Dzięki za odpowiedzi.

[karvon 0]

Ad1

Możesz redukować żelazo i węglem i wodorem. Ze względów ekonomicznych na skalę przymysłową stosuje się węgiel (koks) - po prostu proces jest o wiele tańszy niż w przypadku wodoru.

W ogólnym przypadku to, czy redukcja węglem zajdzie zależy od entalpii swobodnej reakcji w danych warunkach - w praktyce możesz sobie odczytać to z wykresu Ellingtona:

http://en.wikipedia.org/wiki/Ellingham_diagram

W podręczniku do chemii nieorganicznej są one omówione bardziej szczególowo i przystępnie (na pewno w Bielańskim) niestety nie mam teraz nic pod ręką :/

Jest jeszcze drugi czynnik, np. w przypadku tytanu. Owszem, da się go zredukować węglem, ale uboczną reakcją jest tworzenie węglików tytanu, które drastycznie pogarszają właściwości mechaniczne metalu - zatem taka metoda nie ma większego sensu praktycznego.

To do czego zostanie zredukowany tlenek, zależy od warunków reakcji - odpowiednio nimi manipulując, otrzymasz albo niższy tlenek albo metal.

Ad 2+3

Ołów to nie metal przejściowy, tylko grupy głównej.

Prawie każdy tlenek metalu można otrzymać z w odpowiednich warunkach z metalu, najbardziej kłototliwe są metale szlachetne i rtęć. Zwykle jednak się je otrzymuje z innych związków z prostego powodu - poza nielicznymi (również pod wzgledem ilości występującej w złożu) przykładami metale nie występują w wolnej formie, tylko w postaci zwiazków.

Rozpad termiczny tlenków manganu i ołowiu w zwyczajnych warunkach nie da metalu i tlenu - są to zbyt reaktywne metale by "opłacało" im się się rozpaść do metalu. Jest to domena metali o wysokim potencjale redoks - np. tlenek złota rozpada się do metalicznego złota i tlenu niezwykle łatwo i chętnie.

Oczywiście da się to osiągnąć w warunkach plazmy - wtedy wszystkie związki chemiczne rozpadają się do atomów i jonów pierwiastów, ale to przypadek bardzo szczególny

[PawełG 0]

Z tym ołowiem to niezła gafa, że to metal grupy głównej, zawsze miałem tak wbite, że metale grupy głównej to I, II, glin a te inne metale z III, IV, V, VI grupy głównej są tak nieznane, że wszystkie z którymi miałem doczynienia w zadaniach uznawałem, że to przejściowe. Tak teraz patrze a tu właśnie takie znane jak ołów, cyna to metale grup głównych. Codziennie się tyle pracowało z UO a nie zwrociło się na to uwagi .

Jeśli chodzi o wykres to trochę ponad mój poziom. W szkołach średnich i gimnazjach tego nie wymagają jednak przykłady redukowania tlenków w zbiorach są a odpowiedzi różne, redukowali właśnie do tlenków lub metalu.

Będę chyba zawsze redukował węglem i wodorem do metalu bo to będzie najbezpieczniejsze

Dziękuje za odpowiedź