สารประกอบออกไซด์ หมายถึง 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

สมบัติบางประการของสารประกอบออกไซด์

จากการศึกษาสมบัติบางประการของสารประกอบออกไซด์ของ 20 ธาตุแรก เกี่ยวกับสูตรของสารประกอบ จุดหลอมเหลว สถานะ การละลายน้ำและความเป็นกรด - เบสของสารละลายได้ผลสรุปดังนี้

ตารางที่ 5.6 สมบัติของสารประกอบออกไซด์ของ 20 ธาตุแรกเรียงลำดับตามมวลอะตอม

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

จะเห็นได้ว่าออกไซด์ที่เป็นของแข็งมีจุดหลอมเหลวสูง จะเป็นพวกออกไซด์ของโลหะและออกไซด์ที่เป็นของเหลวและก๊าซและมีจุดหลอมเหลวต่ำ จะเป็นออกไซด์ของพวกอโลหะ

โดยสรุป

ข้อแตกต่างระหว่างออกไซด์ของโลหะและอโลหะ

ก. ออกไซด์ของโลหะ มีสถานะเป็นของแข็งที่มีจุดหลอมเหลวค่อนข้างสูง พวกที่ละลายน้ำได้สารละลายจะแสดงสมบัติเป็นเบส เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากแดงเป็นน้ำเงิน

ข. ออกไซด์ของอโลหะ มีสถานะเป้นได้ทั้งของแข็ง ของเหลวและก๊าซ ส่วนมากมีจุดหลอมเหลวค่อนข้างต่ำ พวกที่ละลายน้ำได้สารละลายจะแสดงสมบัติเป็นกรด

เมื่อนำสารประกอบออกไซด์มาจัดเรียงเป็นหมวดหมู่ โดยจัดพวกที่มีสมบัติคล้ายกันอยู่ในแนวดิ่งเดียวกัน เช่นพวกที่มีสูตรโมเลกุลอย่างเดียวกัน ความเป็นกรด - เบสของสารละลายและจุดหลอมเหลวที่มีแนวโน้มเหมือนกัน จะได้ดังนี้

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

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

เรื่องการทดลองเสมือนจริง