OXIDY: NÁZVOSLOVÍ, DRUHY, VLASTNOSTI A PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025

Tyto oxidy jsou rodina binárních sloučenin, kde interakce mezi prvkem a kyslíku. Oxid má tedy velmi obecný vzorec typu EO, kde E je jakýkoli prvek.

V závislosti na mnoha faktorech, jako je elektronická povaha E, jeho iontový poloměr a jeho valence, se mohou tvořit různé typy oxidů. Některé jsou velmi jednoduché a jiné jako Pb ₃ O ₄ (nazývané minium, arcazón nebo červené olovo) jsou smíšené; to znamená, že jsou výsledkem kombinace více než jednoho jednoduchého oxidu.

Červený olovo, krystalická sloučenina obsahující oxid olovnatý. Zdroj: BXXXD, přes Wikimedia Commons

Složitost oxidů však může jít ještě dále. Existují směsi nebo struktury, do kterých může zasahovat více než jeden kov, a kde také proporce nejsou stechiometrické. V případě Pb ₃ O ₄, Pb / O poměr je roven 3/4, z nichž oba čitatel a jmenovatel jsou celá čísla.

V nestechiometrických oxidech jsou poměry desetinná čísla. E _0,75 O _1,78 je příkladem hypotetického nestechiometrického oxidu. Tento jev se vyskytuje u tzv. Oxidů kovů, zejména u přechodných kovů (Fe, Au, Ti, Mn, Zn atd.).

Existují však oxidy, jejichž vlastnosti jsou mnohem jednodušší a rozlišitelnější, jako je iontový nebo kovalentní charakter. V těch oxidech, kde převažuje iontový charakter, budou složeny z E ⁺ kationtů a O ^{2 -} aniontů; a ty čistě kovalentní, jednoduché vazby (E - O) nebo dvojné vazby (E = O).

Co diktuje iontový charakter oxidu, je rozdíl elektronegativity mezi E a O. Když E je velmi elektropositivní kov, pak EO bude mít vysoký iontový charakter. Zatímco pokud E je elektronegativní, a to nekovový, jeho oxid EO bude kovalentní.

Tato vlastnost definuje mnoho dalších vystavených oxidům, jako je jejich schopnost tvořit báze nebo kyseliny ve vodném roztoku. Odtud pocházejí takzvané bazické a kyselé oxidy. Ti, kteří se nechovají jako jeden z těchto dvou, nebo naopak vykazují obě vlastnosti, jsou neutrální nebo amfoterní oxidy.

Nomenklatura

Existují tři způsoby, jak pojmenovat oxidy (které platí také pro mnoho dalších sloučenin). Jsou správné bez ohledu na iontový charakter oxidu EO, takže jejich jména nehovoří nic o jeho vlastnostech nebo strukturách.

Systematická nomenklatura

Vzhledem k oxidům EO, E ₂ O, E ₂ O ₃ a EO ₂ nelze na první pohled vědět, co leží za jejich chemickými vzorci. Čísla však ukazují stechiometrické poměry nebo poměr E / O. Z těchto čísel jim mohou být dána jména, i když není uvedeno, s jakou valencí to „funguje“ E.

Počty atomů pro E a O jsou označeny řeckými předponami číslování. Tímto způsobem mono- znamená, že existuje pouze jeden atom; di-, dva atomy; tri-, tři atomy atd.

Názvy předchozích oxidů podle systematické nomenklatury jsou tedy:

- Monoxid E (EO).

- uhelnatý z di E (E ₂ O).

- Tri oxid di E (E ₂ O ₃).

- Di oxidu E (EO ₂).

Použitím této nomenklatury pro Pb ₃ O ₄, červený oxid na prvním obrázku, máme:

Pb ₃ O ₄: tri- olovnatý tetra oxid.

Pro mnoho směsných oxidů nebo s vysokými stechiometrickými poměry je velmi užitečné použít jejich systematické názvosloví.

Skladová nomenklatura

Valencia

Ačkoli není známo, který prvek je E, poměr E / O je dostatečný k tomu, aby se zjistilo, jakou valenci používáte ve svém oxidu. Jak? Na principu elektroneutrality. To vyžaduje, aby se součet nábojů iontů ve směsi rovnal nule.

To se provádí za předpokladu vysoké iontové povahy pro jakýkoli oxid. O má tedy -2 náboj, protože je O ^2-, a E musí přispívat n +, takže neutralizuje záporné náboje oxidového aniontu.

Například v EO atom E pracuje s valencí +2. Proč? Protože jinak by nebylo schopno neutralizovat -2 náboj jediného O. Pro E ₂ O má E valenci +1, protože +2 náboj musí být rozdělen mezi dva atomy E.

A v E ₂ O ₃ se nejprve musí spočítat záporné náboje, které přispělo O. Protože jsou tři, pak: 3 (-2) = -6. K neutralizaci náboje -6 musí E přispět +6, ale protože jsou dvě, +6 je děleno dvěma, přičemž E je valencí +3.

Mnemonické pravidlo

O vždy má v oxidech -2 valenci (pokud to není peroxid nebo superoxid). Mnemonickým pravidlem pro určení valence E je tedy jednoduše vzít v úvahu číslo, které doprovází O. E, na druhé straně bude mít číslo 2, které jej doprovází, a pokud ne, znamená to, že došlo ke zjednodušení.

Například v EO je valence E +1, protože i když není psáno, existuje pouze jeden O. A pro EO ₂, protože neexistuje žádné 2 doprovázející E, došlo ke zjednodušení a aby se objevilo, musí být vynásobeno 2. Vzorec se tak stává E ₂ O ₄ a valence E je pak +4.

Toto pravidlo se nezdaří pro některé oxidy, jako je Pb ₃ O ₄. Proto je vždy nutné provádět výpočty neutrality.

Z čeho se skládá

Jakmile je k dispozici valence E, skladová nomenklatura spočívá ve specifikaci v závorkách a římskými číslicemi. Ze všech nomenklatur je to nejjednodušší a nejpřesnější s ohledem na elektronické vlastnosti oxidů.

Pokud má E na druhé straně pouze jednu valenci (kterou lze nalézt v periodické tabulce), není to určeno.

Tak, pro oxid EO jestliže E má valence +2 a +3, to je voláno: (jméno E) (II) oxid. Ale pokud má E pouze valenci +2, pak se jeho oxid nazývá: oxid (jméno E).

Tradiční nomenklatura

Chcete-li zmínit název oxidů, musí být pro jejich větší nebo menší valence přidány přípony –ico nebo –oso. V případě, že existují více než dvě, použijí se předpony --hipo, pro nejmenší a --per, pro největší ze všech.

Například vedoucí práce s valencemi +2 a +4. V PbO má valenci +2, proto se nazývá: plumbous oxide. Zatímco PbO ₂ se nazývá: oxid olovnatý.

A co se nazývá Pb ₃ O ₄ podle předchozích dvou nomenklatur? To nemá jméno. Proč? Vzhledem k tomu, Pb ₃ O ₄ ve skutečnosti sestává ze směsi 2; to znamená, že červená pevná látka má dvojnásobnou koncentraci PbO.

Z tohoto důvodu by bylo špatné pokusit se Pb ₃ O ₄ pojmenovat, které se netvoří systematické nomenklatury ani lidového slangu.

Druhy oxidů

Podle toho, která část periodické tabulky E je, a tedy i její elektronická povaha, může být vytvořen jeden typ oxidu nebo jiný. Z tohoto mnohonásobného kritéria vyvstává jejich přiřazení typu, ale nejdůležitější jsou ta, která se týkají jejich kyselosti nebo zásaditosti.

Základní oxidy

Zásadité oxidy se vyznačují tím, že jsou iontové, kovové a co je důležitější, vytvářejí základní roztok rozpuštěním ve vodě. K experimentálnímu stanovení, zda je oxid zásaditý, se musí přidat do nádoby s vodou a rozpuštěným univerzálním indikátorem. Jeho zbarvení před přidáním oxidu musí být zelené a pH neutrální.

Jakmile je oxid přidán do vody, pokud se jeho barva změní ze zelené na modrou, znamená to, že pH se stalo zásaditým. Je to proto, že vytváří rovnováhu rozpustnosti mezi vytvořeným hydroxidem a vodou:

EO (y) + H ₂ O (l) => E (OH) ₂ (S) <=> E ²⁺ (aq) + OH ^- (aq)

Ačkoli je oxid nerozpustný ve vodě, pouze malá část se rozpustí, aby změnila pH. Některé bazické oxidy jsou tak rozpustné, že vytvářejí hydroxidy hydroxidu, jako je NaOH a KOH. To znamená, sodíku a draslíku oxidy, Na ₂ O a K ₂ O, jsou velmi základní. Všimněte si valence +1 pro oba kovy.

Kyslé oxidy

Kyslé oxidy se vyznačují tím, že mají nekovový prvek, jsou kovalentní a také vytvářejí kyselé roztoky s vodou. Jeho kyselost lze opět zkontrolovat pomocí univerzálního indikátoru. Pokud se tentokrát při přidávání oxidu do vody změní jeho zelená barva na načervenalé, jedná se o oxid kyseliny.

Jaká reakce probíhá? Další:

EO ₂ (S) + H ₂ O (l) => H ₂ EO ₃ (aq)

Příkladem oxidu s kyselinou, která není ve formě pevné látky, ale plyn, je CO ₂. Když se rozpustí ve vodě, vytvoří kyselinu uhličitou:

CO ₂ (g) + H ₂ O (l) <=> H ₂ CO ₃ (aq)

Podobně CO ₂ sestává z O ² aniontů a C ⁴⁺ kationtů, ale z molekuly tvořené kovalentními vazbami: O = C = O. To je možná jeden z největších rozdílů mezi bazickými oxidy a kyselinami.

Neutrální oxidy

Tyto oxidy nemění zelenou barvu vody při neutrálním pH; to znamená, že netvoří hydroxidy nebo kyseliny ve vodném roztoku. Některé z nich jsou: N ₂ O, NO a CO. Stejně jako CO, mají kovalentní vazby, které lze ilustrovat Lewisovými strukturami nebo jakoukoli teorií vázání.

Amfoterní oxidy

Jiný způsob klasifikace oxidů závisí na tom, zda reagují s kyselinou nebo ne. Voda je velmi slabá kyselina (a také báze), takže amfoterní oxidy nevykazují „své dvě tváře“. Tyto oxidy se vyznačují reakcí jak s kyselinami, tak s bázemi.

Oxid hlinitý je například amfoterní oxid. Následující dvě chemické rovnice představují její reakci s kyselinami nebo zásadami:

Al ₂ O ₃ (s) + 3 H ₂ SO ₄ (aq) => Al ₂ (SO ₄) ₃ (aq) + 3H ₂ O (l)

Al ₂ O ₃ (s) + 2NaOH (aq) + 3H ₂ O (l) => 2NaAl (OH) ₄ (aq)

Al ₂ (SO ₄) ₃ je sulfátová sůl hliníku, a NaAl (OH) _{4, je} komplexní sůl s názvem tetrahydroxo sodného hlinitan.

Oxid vodíku, H ₂ O (voda), je také amfoterní, a to dokládá jeho ionizace bilance:

H ₂ O (l) <=> H ₃ O ⁺ (aq) + OH ^- (aq)

Smíšené oxidy

Smíšené oxidy jsou ty, které sestávají ze směsi jednoho nebo více oxidů ve stejné pevné látce. Pb ₃ O ₄ je příklad z nich. Magnetit, Fe ₃ O ₄, je také další příklad směsného oxidu. Fe ₃ O ₄ je směsí FeO a Fe ₂ O ₃ v poměru 1: 1 poměr (na rozdíl od Pb ₃ O ₄).

Směsi mohou být složitější, a tak vytvářet bohatou škálu oxidových minerálů.

Vlastnosti

Vlastnosti oxidů závisí na jejich typu. Oxidy mohou být iontové (E ^{n +} O ²), jako je CaO (Ca ²⁺ O ^2-), nebo kovalentní, tak jako ₂, O = S = O.

Z této skutečnosti az tendence prvků reagovat s kyselinami nebo zásadami se pro každý oxid shromažďuje řada vlastností.

To se také odráží ve fyzikálních vlastnostech, jako je teplota tání a teplota varu. Iontové oxidy mají tendenci vytvářet krystalické struktury, které jsou velmi odolné vůči teplu, takže jejich teploty tání jsou vysoké (nad 1000 ° C), zatímco kovalenty se topí při nízkých teplotách, nebo jsou to dokonce plyny nebo kapaliny.

Jak se formují?

Zdroj: Pete přes Flickr

Oxidy vznikají, když prvky reagují s kyslíkem. Tato reakce může nastat při jednoduchém kontaktu s atmosférou bohatou na kyslík, nebo vyžaduje teplo (například lehčí plamen). To znamená, že při spalování předmětu reaguje s kyslíkem (pokud je přítomen ve vzduchu).

Pokud například vezmete kousek fosforu a vložíte ho do plamene, spálí se a vytvoří odpovídající oxid:

4P (y) + 5O ₂ (g) => P ₄ O ₁₀ (S)

Během tohoto procesu mohou některé pevné látky, jako je vápník, hořet s jasným, barevným plamenem.

Další příklad se získá spalováním dřeva nebo jakékoli organické látky, která má uhlík:

C (S) + O ₂ (g) => CO ₂ (g)

Pokud však není dostatek kyslíku, místo CO ₂ se vytvoří CO:

C (S) + 1 / 2O ₂ (g) => CO (g)

Všimněte si, jak poměr C / O slouží k popisu různých oxidů.

Příklady oxidů

Zdroj: Yikrazuul, z Wikimedia Commons

Horní snímek odpovídá struktuře oxidu kovalentní I ₂ O ₅, nejstabilnější, který tvoří jodu. Všimněte si jejich jednoduchých a dvojných vazeb, jakož i formálních nábojů I a kyslíků na jejich stranách.

Halogen oxidy jsou charakterizovány kovalentními a vysoce reaktivními, jako jsou případy O ₂ F ₂ (FOOF) a OF ₂ (FOF). Oxid chloričitý, ClO ₂, například, je jediný oxid chloru, který je syntetizován v průmyslovém měřítku.

Protože halogeny tvoří kovalentní oxidy, jejich „hypotetická“ valence se počítají stejným způsobem na principu elektroneutrality.

Oxidy přechodných kovů

Kromě oxidů halogenu existují i ​​oxidy přechodných kovů:

-CoO: oxid kobaltnatý; oxid kobaltu; u oxidu kobaltu.

-HgO: oxid rtuti (II); oxid rtuťnatý; u oxidu rtuti.

-Ag ₂ O: oxid stříbrný; oxid stříbrný; nebo diplovat oxid uhelnatý.

-Au ₂ O ₃: zlato (III) oxid; oxid aurový; nebo oxid triorxid.

Další příklady

-B ₂ O ₃ oxid boritý;: oxid boritý; nebo diboron oxid.

-Cl ₂ O ₇: oxid chlor (VII); oxid chloristý; dichlor-heptoxid.

-N02: oxid dusnatý; Oxid dusnatý; oxid dusnatý.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
2. Oxidy kovů a kovů. Převzato z: chem.uiuc.edu
3. Zdarma chemie online. (2018). Oxidy a ozon. Převzato z: freechemistryonline.com
4. Toppr. (2018). Jednoduché oxidy. Převzato z: toppr.com
5. Steven S. Zumdahl. (7. května 2018). Kysličník. Encyclopediae Britannica. Převzato z: britannica.com
6. Chemie LibreTexts. (24. dubna 2018). Oxidy. Převzato z: chem.libretexts.org
7. Quimicas.net (2018). Příklady oxidů. Obnoveno z: quimicas.net