OKSIDI: NOMENKLATURA, VRSTE, LASTNOSTI IN PRIMERI - KEMIJA - 2026

V oksidi so družina binarnih spojinah, kjer interakcije med elementom in kisika. Torej ima oksid zelo splošno formulo tipa EO, kjer je E kateri koli element.

Glede na številne dejavnike, kot so elektronska narava E, njegov ionski polmer in valencije, lahko tvorijo različne vrste oksidov. Nekateri so zelo preprosti, drugi pa so, na primer Pb ₃ O ₄ (imenovani minium, arcazón ali rdeča svinca), mešani; to pomeni, da so posledica kombinacije več kot enega preprostega oksida.

Rdeči svinec, kristalna spojina, ki vsebuje svinčev oksid. Vir: BXXXD, prek Wikimedia Commons

Toda kompleksnost oksidov lahko gre še dlje. Obstajajo mešanice ali strukture, pri katerih lahko poseže več kovin, kjer tudi razmerja niso stehiometrična. V primeru Pb ₃ O ₄ je razmerje Pb / O enako 3/4, od tega sta števec in imenovalec cela števila.

V nestehiometričnih oksidih so deleži decimalnih števil. E _0,75 O _1,78 je primer hipotetičnega nestehiometričnega oksida. Ta pojav se pojavlja s tako imenovanimi kovinskimi oksidi, zlasti s prehodnimi kovinami (Fe, Au, Ti, Mn, Zn itd.).

Vendar pa obstajajo oksidi, katerih značilnosti so veliko enostavnejše in drugačne, na primer ionski ali kovalentni značaj. V teh oksidov, kjer ionski značaj prevladuje, bodo sestavljeni iz E ⁺ kationov in O ^2- anioni ; in tiste čisto kovalentne, enojne vezi (E - O) ali dvojne vezi (E = O).

Razlika v elektronegativnosti med E in O narekuje ionski značaj oksida. Ko je E visoko elektropozitivna kovina, bo imel EO visok ionski značaj. Če je E elektronegativen, torej nemetal, bo njegov oksid EO kovalenten.

Ta lastnost določa številne druge okside, kot je njihova sposobnost, da v vodni raztopini tvorijo baze ali kisline. Od tod prihajajo tako imenovani bazični in kislinski oksidi. Tisti, ki se ne obnašajo tako kot oba, ali pa imata obe lastnosti, sta nevtralna ali amfoterna oksida.

Nomenklatura

Obstajajo trije načini poimenovanja oksidov (ki veljajo tudi za številne druge spojine). Te so pravilne, ne glede na ionski značaj EO oksida, zato njihova imena ne povedo ničesar o njegovih lastnostih in strukturah.

Sistematična nomenklatura

Glede na okside EO, E ₂ O, E ₂ O ₃ in EO ₂ na prvi pogled ni mogoče vedeti, kaj se skriva v njihovih kemijskih formulah. Vendar številke označujejo stehiometrična razmerja ali razmerje E / O. Iz teh številk jim lahko damo imena, tudi če ni določeno s kakšno valenco E.

Števila atomov za E in O so označena z grškimi številčnimi predponami. Na ta način mono pomeni, da obstaja samo en atom; di-, dva atoma; tri-, trije atomi itd.

Torej, imena prejšnjih oksidov po sistematični nomenklaturi so:

- Monoksid E (EO).

- monoksid dne di E (E ₂ O).

- Tri oksid di E (E ₂ O ₃ ).

- Di oksid E (EO ₂ ).

Če uporabimo to nomenklaturo za Pb ₃ O ₄ , rdeči oksid na prvi sliki, imamo:

Pb ₃ O ₄ : tri- svinec Tetra oksid .

Za številne mešane okside ali z visokimi stehiometričnimi razmerji je zelo koristno uporabljati sistematično nomenklaturo, da jih poimenujemo.

Nomenklatura zalog

Valencia

Čeprav ni znano, kateri element je E, je razmerje E / O dovolj, da vemo, kakšno valenco uporabljate v svojem oksidu. Kako? Po načelu elektronevralnosti. To zahteva, da mora biti vsota nabojev ionov v spojini enaka nič.

To dosežemo s predpostavko, da je kateri koli oksid oksidov visok. Tako ima O 2 naboj, ker je O ^2- , E pa mora prispevati n +, tako da nevtralizira negativne naboje oksidnega aniona.

Na primer, v EO atom E deluje z valenco +2. Zakaj? Ker sicer ne bi mogel nevtralizirati naboja -2 edinega O. Za E ₂ O ima E valenco +1, saj mora biti naboj +2 razdeljen med dva atoma E.

In v E ₂ O ₃ je treba najprej izračunati negativne naboje, ki jih prispeva O. Ker so trije, potem: 3 (-2) = -6. Za nevtralizacijo naboja -6 morajo E-ji prispevati +6, ker pa sta dva, je +6 razdeljen na dva, pri čemer je E valenca +3.

Mnemonsko pravilo

O ima vedno -2 valenco v oksidih (razen če gre za peroksid ali superoksid). Torej je mnemološko pravilo za določitev valencije E preprosto upoštevati številko, ki spremlja O. E, po drugi strani pa bo številka 2 spremljala, in če ne, to pomeni, da je prišlo do poenostavitve.

Na primer, v EO je valenca E +1, ker tudi če ni napisana, obstaja samo en O. In za EO ₂ , ker ni 2, ki spremlja E, je prišlo do poenostavitve, in da se zdi, ga je treba pomnožiti z 2. Tako formula postane E ₂ O ₄ in valenca E je potem +4.

Vendar to pravilo ne ustreza nekaterim oksidom, na primer Pb ₃ O ₄ . Zato je vedno treba opraviti izračune nevtralnosti.

Iz česa je sestavljeno

Ko je valenca E na voljo, se nomenklatura zalog sestavi v oklepajih in z rimskimi številkami. Med vsemi nomenklaturami je to najpreprostejša in najbolj natančna glede elektronskih lastnosti oksidov.

Če ima E na drugi strani samo eno valenco (ki jo lahko najdemo v periodični tabeli), potem ni navedena.

Tako se za oksid EO, če ima E valenco +2 in +3, imenujemo: (ime E) (II) oksid. Če pa ima E samo valenco +2, se njen oksid imenuje: oksid (ime E).

Tradicionalna nomenklatura

Če želite omeniti ime oksidov, je treba pri večjih ali manjših valencah priponi –ico ali – dodati latinska imena. V primeru, da je več kot dve, se uporabijo predponi –hipo, za najmanjše in –per, za največje od vseh.

Na primer, svinčena dela z valensi +2 in +4. V PbO ima valenco +2, zato se imenuje: plumbous oxide. Medtem ko se PbO ₂ imenuje: svinčev oksid.

In kako se imenuje Pb ₃ O ₄ glede na dve prejšnji nomenklaturi? Nima imena. Zakaj? Ker Pb ₃ O ₄ dejansko sestoji iz mešanice 2; to pomeni, da ima rdeča trdna snov dvojno koncentracijo PbO.

Zaradi tega bi bilo napačno poskušati dati ime Pb ₃ O _4, ki ni sestavljeno iz sistematične nomenklature ali priljubljenega slenga.

Vrste oksidov

Glede na to, kateri del periodične tabele je E in torej njegova elektronska narava, lahko nastane ena ali druga vrsta oksida. Iz teh več meril izhaja, da jim dodelimo vrsto, najpomembnejša pa so tista, ki so povezana z njihovo kislostjo ali bazičnostjo.

Osnovni oksidi

Za osnovne okside je značilno, da so ionske, kovinske in kar je še pomembneje, da z raztapljanjem v vodi tvorijo bazično raztopino. Če želite eksperimentalno ugotoviti, ali je oksid bazičen, ga je treba dodati v posodo z vodo in v njem raztopljenega univerzalnega indikatorja. Pred dodajanjem oksida mora biti obarvana zelena, pH nevtralna.

Ko se vodi doda oksid, če se njegova barva spremeni iz zelene v modro, pomeni, da je pH postal bazičen. To je zato, ker vzpostavi ravnotežje topnosti med tvorjenim hidroksidom in vodo:

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

Čeprav je oksid v vodi netopen, se le majhen del raztopi, da spremeni pH. Nekateri bazični oksidi so tako topni, da tvorijo kavstične hidrokside, kot sta NaOH in KOH. To pomeni, da sta natrijev in kalijev oksid, Na ₂ O in K ₂ O, zelo bazična. Upoštevajte valenco +1 za obe kovini.

Kislinski oksidi

Za kisle okside je značilno, da imajo nekovinske elemente, so kovalentni in z vodo tvorijo tudi kisle raztopine. Spet je mogoče preveriti njegovo kislost z univerzalnim indikatorjem. Če tokrat ob dodajanju oksida vodi njegova zelena barva postane rdečkasta, potem gre za kislinski oksid.

Kakšna reakcija se zgodi? Naslednji:

EO ₂ (s) + H ₂ O (l) => H ₂ EO ₃ (aq)

Primer kislega oksida, ki ni trdna snov, ampak plin, je CO ₂ . Ko se raztopi v vodi, tvori ogljikovo kislino:

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

Prav tako CO ₂ ne sestavljajo O ^2- anioni in C ⁴⁺ kationi , temveč molekula, ki jo tvorijo kovalentne vezi: O = C = O. To je morda ena največjih razlik med bazičnimi oksidi in kislinami.

Nevtralni oksidi

Ti oksidi ne spreminjajo zelene barve vode pri nevtralnem pH; torej v vodni raztopini ne tvorijo hidroksidov ali kislin. Nekateri od njih so: N ₂ O, NO in CO. Tako kot CO imajo kovalentne vezi, ki jih lahko ponazorimo z Lewisovimi strukturami ali katero koli teorijo vezanja.

Amfoterični oksidi

Drugi način razvrščanja oksidov je odvisen od tega, ali reagirajo s kislino ali ne. Voda je zelo šibka kislina (in baza tudi), zato amfoterni oksidi ne kažejo "svojih dveh obrazov." Za te okside je značilno, da reagirajo tako s kislinami kot z bazami.

Na primer, aluminijev oksid je amfoterni oksid. Naslednji dve kemijski enačbi predstavljata njegovo reakcijo s kislinami ali bazami:

Al ₂ O ₃ (s) + 3H 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 aluminijeva sulfatna sol, NaAl (OH) _{4 pa} kompleksna sol, imenovana natrijev tetrahidroksom aluminat.

Vodik oksid, H ₂ O (voda), je tudi amfoterni, kar dokazuje njen ionizacijskim ravnovesja:

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

Mešani oksidi

Mešani oksidi so tisti, ki so sestavljeni iz mešanice enega ali več oksidov v isti trdni snovi. Pb ₃ O ₄ je njihov primer. Magnetit, Fe ₃ O ₄ , je tudi drug primer mešanega oksida. Fe ₃ O ₄ je mešanica FeO in Fe ₂ O ₃ v razmerjih 1: 1 (za razliko od Pb ₃ O ₄ ).

Mešanice so lahko bolj zapletene in tako ustvarijo bogato paleto oksidnih mineralov.

Lastnosti

Lastnosti oksidov so odvisne od njihove vrste. Oksidi so lahko ionski (E ^{n +} O ^2- ), kot CaO (Ca ²⁺ O ^2– ) ali kovalentni, kot SO ₂ , O = S = O.

Iz tega dejstva in iz težnje, da morajo elementi reagirati s kislinami ali bazami, se za vsak oksid zberejo številne lastnosti.

Prav tako se zgoraj navedeno odraža v fizikalnih lastnostih, kot sta tališče in vrelišče. Ionski oksidi ponavadi tvorijo kristalne strukture, ki so zelo odporne proti vročini, zato so njihove tališča visoke (nad 1000 ° C), medtem ko se kovalenti topijo pri nizkih temperaturah ali so celo plini ali tekočine.

Kako nastajajo?

Vir: Pete prek Flickr-a

Oksidi nastajajo, ko elementi reagirajo s kisikom. Ta reakcija se lahko zgodi s preprostim stikom z atmosfero, bogato s kisikom, ali pa zahteva toploto (na primer lažji plamen). Se pravi, ko gori predmet, reagira s kisikom (dokler je prisoten v zraku).

Če vzamete na primer kos fosforja in ga postavite v plamen, se bo zgorel in tvoril ustrezen oksid:

4P (s) + 5O ₂ (g) => P ₄ O ₁₀ (s)

Med tem postopkom lahko nekatere trdne snovi, kot je kalcij, gorijo s svetlim, barvitim plamenom.

Drug primer dobimo s kurjenjem lesa ali katere koli organske snovi z ogljikom:

C (S) + O ₂ (g) => CO ₂ (g)

Če pa je kisika premalo, namesto CO ₂ nastane CO :

C (s) + 1 / 2O ₂ (g) => CO (g)

Upoštevajte, kako razmerje C / O služi za opisovanje različnih oksidov.

Primeri oksidov

Vir: avtor Yikrazuul, iz Wikimedia Commons

Zgornja slika ustreza strukturi kovalentna oksida I je ₂ O ₅ , najbolj stabilna ki tvori joda. Upoštevajte njihove enojne in dvojne vezi, kot tudi formalne naboje I in kisika na njihovih straneh.

Halogen oksidi označen s tem, da kovalentne in visoko reaktivne, kot so primeri O ₂ F ₂ (FOOF) in ₂ (FOF). Klor-dioksid, na primer ClO ₂ , je edini klorov oksid, ki se sintetizira v industrijskem obsegu.

Ker halogeni tvorijo kovalentne okside, se njihove "hipotetične" valencije izračunajo na enak način po načelu elektronevralnosti.

Prehodni kovinski oksidi

Poleg halogenskih oksidov obstajajo oksidi prehodnih kovin:

-CoO: kobaltov (II) oksid; kobaltov oksid; u kobaltov monoksid.

-HgO: živosrebrni (II) oksid; živosrebrni oksid; u živosrebrni monoksid.

-Ag ₂ O: srebro oksid; srebrni oksid; ali dilatni monoksid.

-Au ₂ O ₃ : zlata (III) oksid; avur oksid; ali dior trioksid.

Dodatni primeri

-B ₂ O ₃ : bor oksid; borov oksid; ali diboron trioksid.

-Cl ₂ O ₇ : klor oksid (VII); perklorov oksid; dikloro heptoksid.

-NO: dušikov (II) oksid; Dušikov oksid; dušikov monoksid.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (četrta izdaja). Mc Graw Hill.
2. Kovinski in nekovinski oksidi. Vzeto iz: chem.uiuc.edu
3. Brezplačna kemija na spletu. (2018). Oksidi in ozon. Vzeto iz: freechemistryonline.com
4. Toppr. (2018). Preprosti oksidi. Vzeto iz: toppr.com
5. Steven S. Zumdahl. (7. maj 2018). Oksid. Enciklopedija Britannica. Vzeto iz: britannica.com
6. Kemija LibreTexts. (24. april 2018). Oksidi. Izvedeno iz: chem.libretexts.org
7. Quimicas.net (2018). Primeri oksidov. Pridobljeno: quimicas.net