ОКСИДИ: НОМЕНКЛАТУРА, ВИДОВЕ, СВОЙСТВА И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025

На оксиди са семейство на двукомпонентни съединения, взаимодействията между елемента и кислород. Така че оксидът има много обща формула от типа ЕО, където Е е всеки елемент.

В зависимост от много фактори, като електронната природа на Е, йонния радиус и валентностите му, могат да се образуват различни видове оксиди. Някои са много прости, а други като Pb ₃ O ₄ (наречени миниум, арказон или червено олово) са смесени; тоест те са резултат от комбинацията от повече от един прост оксид.

Червено олово, кристално съединение, съдържащо оловен оксид. Източник: BXXXD, чрез Wikimedia Commons

Но сложността на оксидите може да отиде по-далеч. Има смеси или структури, в които могат да се намесят повече от един метал и където също така пропорциите не са стехиометрични. В случая на Pb ₃ O ₄ съотношението Pb / O е равно на 3/4, от които числителят и знаменателят са цели числа.

В нестехиометричните оксиди пропорциите са десетични числа. E _0.75 O _1.78 е пример за хипотетичен нестехиометричен оксид. Това явление се среща с така наречените метални оксиди, особено с преходните метали (Fe, Au, Ti, Mn, Zn и др.).

Съществуват обаче оксиди, чиито характеристики са много по-опростени и диференцируеми, например йонни или ковалентни. При тези оксиди, където преобладава йонни характер, те ще бъдат съставени от E ⁺ катиони и О ^2- аниони; и тези чисто ковалентни, единичните връзки (Е - О) или двойните връзки (Е = О).

Това, което диктува йонния характер на оксида, е разликата в електроотрицателността между Е и О. Когато Е е много електропозитивен метал, тогава ЕО ще има висок йонен характер. Докато ако Е е електроотрицателен, а именно неметал, неговият оксид ЕО ще бъде ковалентен.

Това свойство определя много други проявени от оксиди, като тяхната способност да образуват основи или киселини във воден разтвор. От тук идват така наречените основни и киселинни оксиди. Тези, които не се държат като нито един от двата, или които напротив показват двете характеристики, са неутрални или амфотерни оксиди.

номенклатура

Има три начина да се назоват оксиди (които се прилагат и за много други съединения). Те са правилни независимо от йонния характер на EO оксида, така че имената им не казват нищо за неговите свойства или структури.

Систематична номенклатура

Като се имат предвид оксидите EO, E ₂ O, E ₂ O ₃ и EO ₂, на пръв поглед не може да се знае какво се крие зад техните химични формули. Но числата означават стехиометричните съотношения или E / O съотношението. От тези числа могат да им бъдат дадени имена, дори ако не е уточнено с каква валентност "работи" Д.

Броят на атомите както за Е, така и за О се обозначава с гръцките префикси за номериране. По този начин моно означава, че има само един атом; di-, два атома; три-, три атома и т.н.

И така, имената на предишните оксиди според систематичната номенклатура са:

- Моноксид на Е (EO).

- Моноксид на ди Е (Е ₂ 0).

- Три оксид на ди Е (Е ₂ O ₃).

- Диоксид на E (EO ₂).

Прилагайки след това тази номенклатура за Pb ₃ O ₄, червения оксид в първото изображение, имаме:

Pb ₃ О ₄: три- олово тетра оксид.

За много смесени оксиди или с високи стехиометрични съотношения е много полезно да се използва систематичната номенклатура за тяхното наименование.

Фондова номенклатура

Валенсия

Въпреки че не е известно кой елемент е Е, съотношението Е / О е достатъчно, за да знаете каква валентност използвате във вашия оксид. Как? По принципа на електронейтралността. Това изисква сборът на зарядите на йоните в съединението да е равен на нула.

Това става, ако се приеме висок йонен характер за всеки оксид. По този начин O има -2 заряд, тъй като е O ^2-, и E трябва да допринася n +, така че да неутрализира отрицателните заряди на оксидния анион.

Например в EO атомът работи с валентност +2. Защо? Защото в противен случай не би било в състояние да неутрализира -2 заряда на единствения О. За E ₂ O, E има валентност +1, тъй като +2 зарядът трябва да бъде разделен между двата атома на Е.

И в E ₂ O ₃, отрицателните такси, внесени от O, трябва да бъдат изчислени първо.Тъй като има три от тях, тогава: 3 (-2) = -6. За да неутрализират заряда от -6, Е трябва да допринесат с +6, но тъй като има два от тях, +6 се разделя на две, оставяйки Е с валентност +3.

Мнемонично правило

O винаги има -2 валентност в оксидите (освен ако не е пероксид или супероксид). Така че мнемоничното правило за определяне на валентността на E е просто да се вземе предвид числото, което придружава O. E, от друга страна, ще има придружаващото го число 2 и ако не, това означава, че е имало опростяване.

Например, в EO валентността на E е +1, защото дори и да не е написано, има само един O. А за EO ₂, тъй като няма 2 придружаващи E, имаше опростяване и за да се появи, трябва да се умножи по 2. по този начин, става формула е ₂ O ₄ и валентността на е е след 4.

Въпреки това, това правило не успее за някои оксиди, като Pb ₃ О ₄. Следователно винаги е необходимо да се извършват изчисления за неутралност.

От какво се състои тя

След като валентността на Е е под ръка, номенклатурата на запасите се състои в уточняване в рамките на скобите и с римски цифри. От всички номенклатури това е най-простата и точна по отношение на електронните свойства на оксидите.

Ако E, от друга страна, има само една валентност (която може да бъде намерена в периодичната таблица), тогава тя не е уточнена.

По този начин, за оксид ЕО, ако Е има валентност +2 и +3, той се нарича: (име на Е) (II) оксид. Но ако Е има само валентност +2, тогава неговият оксид се нарича: оксид на (име на Е).

Традиционна номенклатура

За да споменем името на оксидите, към техните латински имена трябва да се добавят наставки -ico или –oso, за по-големи или по-малки валентности. В случай, че има повече от два, се използват префиксите –hipo, за най-малките и –per, за най-големите от всички.

Например олово работи с валентности +2 и +4. В PbO има валентност от +2, затова се нарича: плюбозен оксид. Докато PbO ₂ се нарича: оловен оксид.

И как се нарича Pb ₃ O ₄ според двете предишни номенклатури? Тя няма име. Защо? Тъй като Pb ₃ О ₄ всъщност се състои от смес 2; т. е. червеното твърдо вещество има двойна концентрация на PbO.

Поради тази причина би било погрешно да се опитвате да дадете име на Pb ₃ O _4, което не се състои от систематична номенклатура или популярен жаргон.

Видове оксиди

В зависимост от това коя част е периодичната таблица Е и следователно нейната електронна същност, един вид оксид или друг вид. От това възникват множество критерии, за да им се присвои тип, но най-важните са тези, свързани с тяхната киселинност или основна стойност.

Основни оксиди

Основните оксиди се характеризират с това, че са йонни, метални и по-важното е, че генерират основен разтвор чрез разтваряне във вода. За да се определи експериментално дали оксидът е основен, той трябва да се добави към контейнер с вода и универсален индикатор, разтворен в него. Оцветяването му преди добавяне на оксида трябва да е зелено, pH неутрално.

След като окисът се добави към водата, ако цветът му се промени от зелен в син, това означава, че рН е станало основно. Това е така, защото той установява баланс на разтворимост между образувания хидроксид и водата:

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

Въпреки че оксидът е неразтворим във вода, само малка част се разтваря, за да промени рН. Някои основни оксиди са толкова разтворими, че генерират каустични хидроксиди като NaOH и KOH. Това означава, натриеви и калиеви оксиди, Na ₂ О и K ₂ O, са много основни. Обърнете внимание на валентността на +1 за двата метала.

Кисели оксиди

Киселите оксиди се характеризират с това, че имат неметален елемент, са ковалентни и също така генерират киселинни разтвори с вода. Отново неговата киселинност може да се провери с универсалния индикатор. Ако този път при добавяне на оксида към водата зеленият му цвят стане червеникав, значи това е киселинен оксид.

Каква реакция се осъществява? Следващият:

EO ₂ (s) + H ₂ O (l) => H ₂ EO ₃ (aq)

Пример за киселинен оксид, който не е твърдо вещество, а газ, е CO ₂. Когато се разтвори във вода, той образува въглеродна киселина:

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

По същия начин, СО ₂ не се състои от О ^2- аниони и C ⁴⁺ катиони, а по-скоро молекула, образувана чрез ковалентни връзки: О = С = О. Това е може би една от най-големите разлики между основни оксиди и киселини.

Неутрални оксиди

Тези оксиди не променят зеления цвят на водата при неутрално pH; тоест те не образуват хидроксиди или киселини във воден разтвор. Някои от тях са: N ₂ O, NO и CO. Подобно на СО, те имат ковалентни връзки, които могат да бъдат илюстрирани от структури на Люис или всяка теория за свързване.

Амфотерични оксиди

Друг начин за класифициране на оксидите зависи от това дали те реагират или не с киселина. Водата е много слаба киселина (и основа също), така че амфотерните оксиди не проявяват "двете си лица". Тези оксиди се характеризират с взаимодействие с киселини и основи.

Алуминиевият оксид, например, е амфотерен оксид. Следните две химически уравнения представляват реакцията му с киселини или основи:

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 е сулфатна сол на алуминий и NaAl (OH) _{4 е} комплексна сол наречен натриев tetrahydroxo алуминат.

Водородът оксид, H ₂ O (вода), също е амфотерен и това се доказва от неговата йонизация баланс:

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

Смесени оксиди

Смесените оксиди са тези, които се състоят от смес от един или повече оксиди в същото твърдо вещество. Pb ₃ O ₄ е пример за тях. Магнетит, Fe ₃ О ₄, е друг пример на смесен оксид. Fe ₃ О ₄ е смес на FeO и Fe ₂ O ₃ в 1: 1 съотношение (за разлика Pb ₃ О ₄).

Смесите могат да бъдат по-сложни, като по този начин създават богато разнообразие от оксидни минерали.

Имоти

Свойствата на оксидите зависят от вида им. Оксидите могат да бъдат йонни (E ^{n +} O ^2-), като CaO (Ca ²⁺ O ^2–), или ковалентни, като SO ₂, O = S = O.

От този факт и от тенденцията елементите да реагират с киселини или основи, за всеки оксид се събират редица свойства.

Също така, горното се отразява във физическите свойства като точки на топене и кипене. Йонните оксиди са склонни да образуват кристални структури, които са много устойчиви на топлина, така че точките им на топене са високи (над 1000 ° C), докато коваленти се стопяват при ниски температури или дори са газове или течности.

Как се формират?

Източник: Пит през Flickr

Оксидите се образуват, когато елементите реагират с кислород. Тази реакция може да възникне при обикновен контакт с атмосфера, богата на кислород, или изисква топлина (като по-лек пламък). Тоест при изгаряне на предмет той реагира с кислород (стига той да присъства във въздуха).

Ако вземете например парче фосфор и го поставите в пламъка, той ще изгори и ще образува съответния оксид:

4P (s) + 5O ₂ (g) => P ₄ O ₁₀ (s)

По време на този процес някои твърди вещества, като калций, могат да изгорят с ярък, цветен пламък.

Друг пример е получен чрез изгаряне на дърва или на органични вещества с въглерод

C (S) + O ₂ (г) => СО ₂ (г)

Но ако няма достатъчно кислород, вместо CO ₂ се образува CO:

C (s) + 1 / 2O ₂ (g) => CO (g)

Обърнете внимание как съотношението С / О служи за описване на различни оксиди.

Примери за оксиди

Източник: От Yikrazuul, от Wikimedia Commons

Горните снимка съответства на на структурата на ковалентна оксид I на ₂ О ₅, най-стабилните форми че йод. Обърнете внимание на техните единични и двойни връзки, както и формалните заряди на I и кислород от техните страни.

Халогенни оксиди се характеризират като е ковалентна и силно реактивни като такива са случаите на О ₂ F ₂ (FOOF) и ₂ (FOF). Хлорният диоксид, ClO ₂, например, е единственият хлорен оксид, който се синтезира в индустриален мащаб.

Тъй като халогените образуват ковалентни оксиди, техните "хипотетични" валентности се изчисляват по същия начин чрез принципа на електронейтралност.

Преходни метални оксиди

В допълнение към халогенните оксиди има оксиди на преходния метал:

-CoO: кобалт (II) оксид; кобалтов оксид; u кобалтов моноксид.

-HgO: живачен (II) оксид; живачен оксид; u живачен монооксид.

-Ag ₂ О: сребърен оксид; сребърен оксид; или двуслоен моноксид.

-Au ₂ O ₃: злато (III) оксид; ауриев оксид; или диор триоксид.

Допълнителни примери

-В ₂ O ₃: борен оксид; борен оксид; или диборон триоксид.

-С ₂ O ₇: хлор оксид (VII); перхлорен оксид; дихлор хептоксид.

-NO: азотен (II) оксид; Азотен оксид; азотен моноксид.

Препратки

1. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (четвърто издание). Mc Graw Hill.
2. Метални и неметални оксиди. Взето от: chem.uiuc.edu
3. Безплатна онлайн химия. (2018). Оксиди и озон. Взета от: freechemistryonline.com
4. Toppr. (2018). Прости оксиди. Взета от: toppr.com
5. Стивън С. Зумдал. (7 май 2018 г.). Оксид. Енциклопедия Британика. Взета от: britannica.com
6. Химия LibreTexts. (24 април 2018 г.). Оксиди. Взета от: chem.libretexts.org
7. Quimicas.net (2018). Примери за оксиди. Възстановена от: quimicas.net