Tlenki niemetaliczne: jak się tworzą, nazewnictwo, właściwości
Tlenki niemetaliczne są również nazywane tlenkami kwasowymi, ponieważ reagują z wodą tworząc kwasy lub zasady z wytworzeniem soli. Można to zaobserwować w przypadku związków, takich jak dwutlenek siarki (SO2) i tlenek chloru (I), które reagują z wodą, wytwarzając odpowiednio słabe kwasy H2SO3 i HOCl.
Niemetaliczne tlenki są kowalencyjne, w przeciwieństwie do metalicznych, które reprezentują tlenki o charakterze jonowym. Tlen ma zdolność tworzenia wiązań z ogromną liczbą pierwiastków dzięki jego zdolności elektroujemnej, co czyni go doskonałą bazą dla wielu różnych związków chemicznych.
Wśród tych związków istnieje możliwość, że dianion tlenu wiąże się z metalem lub niemetalem, tworząc tlenek. Tlenki są związkami chemicznymi powszechnymi w przyrodzie, które mają właściwość posiadania co najmniej jednego atomu tlenu związanego z innym pierwiastkiem, metalicznym lub niemetalicznym.
Ten pierwiastek pojawia się w stanie agregacji stałej, ciekłej lub gazowej, w zależności od elementu, do którego związany jest tlen i jego liczby utleniania.
Między jednym tlenkiem a drugim, nawet gdy tlen jest związany z tym samym pierwiastkiem, mogą występować duże różnice w jego właściwościach; dlatego muszą być w pełni zidentyfikowane, aby uniknąć nieporozumień.
Jak powstają?
Jak wyjaśniono powyżej, tlenki kwasowe powstają po związaniu kationu niemetalicznego z dianionem tlenowym (O2-).
Ten typ związku obserwuje się w elementach znajdujących się na prawo od układu okresowego pierwiastków (metaloidy zwykle wytwarzają amfoteryczne tlenki), aw metalach przejściowych w stanach wysokiego utleniania.
Bardzo częstym sposobem tworzenia tlenku niemetalicznego jest rozkład związków trójskładnikowych zwanych kwasami tlenowymi, które tworzą tlenek niemetaliczny i woda.
Z tego powodu tlenki niemetaliczne są również nazywane bezwodnikami, ponieważ są to związki charakteryzujące się utratą cząsteczki wody podczas ich tworzenia.
Na przykład, w reakcji rozkładu kwasu siarkowego w wysokich temperaturach (400 ° C), H2SO4 rozkłada się do punktu stania się całkowicie parą SO3 i H2O, w zależności od reakcji: H2SO4 + Ciepło → SO3 + H2O
Innym sposobem tworzenia tlenków niemetalicznych jest bezpośrednie utlenianie pierwiastków, jak w przypadku dwutlenku siarki: S + O 2 → SO 2
Zdarza się to również w procesie utleniania węgla kwasem azotowym z wytworzeniem dwutlenku węgla: C + 4HNO 3 → CO 2 + 4NO 2 + 2 H 2 O
Nomenklatura
Aby wymienić tlenki niemetaliczne, należy wziąć pod uwagę kilka czynników, takich jak liczby oksydacyjne, które może mieć element niemetaliczny i jego właściwości stechiometryczne.
Jego nazewnictwo jest podobne do nazewnictwa podstawowych tlenków. Ponadto, w zależności od pierwiastka, z którym tlen jest łączony w celu utworzenia tlenku, tlen lub pierwiastek niemetaliczny zostaną najpierw zapisane w jego wzorze cząsteczkowym; nie ma to jednak wpływu na zasady nazewnictwa tych związków.
Systematyczne nazewnictwo z cyframi rzymskimi
Aby nazwać tlenki tego typu za pomocą starej nomenklatury Stock (systematyczne z cyframi rzymskimi), element znajdujący się po prawej stronie formuły ma najpierw nazwę.
Jeśli jest to element niemetaliczny, dodawany jest przyrostek „uro”, a następnie przyimek „de” i kończy się nazywaniem elementu po lewej stronie; jeśli jest to tlen, zacznij od „tlenku” i nazwij element.
Kończy się przez umieszczenie stanu utlenienia każdego atomu, po którym następuje jego nazwa, bez spacji, cyframi rzymskimi i między znakami nawiasów; w przypadku posiadania tylko jednej liczby walencyjnej jest to pomijane. Dotyczy tylko elementów, które mają dodatnie liczby oksydacyjne.
Nomenklatura systematyczna z przedrostkami
Używając systematycznej nomenklatury z przedrostkami, stosowana jest ta sama zasada, co w nomenklaturze zapasów, ale cyfry rzymskie nie są umieszczone w celu wskazania stanów utlenienia.
Zamiast tego liczba atomów w każdym musi być oznaczona przedrostkami „mono”, „di”, „tri” i tak dalej; Należy zauważyć, że jeśli nie ma możliwości pomylenia monotlenku z innym tlenkiem, ten prefiks jest pomijany. Na przykład w przypadku tlenu „mono” jest pominięte w SeO (tlenku selenu).
Tradycyjna nomenklatura
Gdy stosuje się tradycyjną nomenklaturę, najpierw umieszcza się ogólne określenie - które w tym przypadku jest określeniem „bezwodnik” - i jest kontynuowane zgodnie z liczbą stanów utleniania, które posiada niemetal.
Gdy ma tylko jeden stopień utlenienia, następuje przyimek „of” plus nazwa elementu niemetalicznego.
Z drugiej strony, jeśli ten element ma dwa stany utleniania, końcówka „niedźwiedź” lub „ico” jest umieszczana, gdy używa odpowiednio niższej lub wyższej wartościowości.
Jeśli niemetal ma trzy liczby oksydacyjne, małoletni ma nazwę z przedrostkiem „czkawka” i przyrostkiem „niedźwiedź”, półprodukt z końcówką „niedźwiedź” i większy z przyrostkiem „ico”.
Gdy niemetal ma cztery stany utlenienia, najmniejszy ze wszystkich jest nazywany przedrostkiem „czkawka” i przyrostkiem „niedźwiedź”, półproduktem pośrednim z końcowym „niedźwiedziem”, głównym półproduktem z przyrostkiem „ico” i końcowym większy ze wszystkich z przedrostkiem „per” i przyrostkiem „ico”.
Zasady podsumowujące nazywanie tlenków niemetalicznych
Niezależnie od zastosowanej nomenklatury, zawsze obserwuj utlenianie (lub wartościowość) każdego pierwiastka obecnego w tlenku. Zasady nazywania ich są podsumowane poniżej:
Pierwsza reguła
Jeśli niemetal ma wyjątkowy stopień utlenienia, jak w przypadku boru (B 2 O 3 ), związek ten nazywa się następująco:
Tradycyjna nomenklatura
Bezwodnik boru.
Systematyka z przedrostkami
W zależności od liczby atomów każdego pierwiastka; w tym przypadku trójtlenek diboro.
Systematyka z cyframi rzymskimi
Tlenek boru (ponieważ ma wyjątkowy stopień utlenienia, jest pominięty).
Druga zasada
Jeśli niemetal ma dwa stopnie utlenienia, jak w przypadku węgla (odpowiednio +2 i +4, które wytwarzają tlenki CO i CO2), kontynuujemy nazywanie ich w następujący sposób:
Tradycyjna nomenklatura
Zakończenia „niedźwiedź” i „ico” wskazują odpowiednio niższą i wyższą wartościowość (bezwodnik węglowy dla CO i dwutlenek węgla dla CO2).
Nomenklatura systematyczna z przedrostkami
Tlenek węgla i dwutlenek węgla.
Systematyczne nazewnictwo z cyframi rzymskimi
Tlenek węgla (II) i tlenek węgla (IV).
Trzecia zasada
Jeśli niemetal ma trzy lub cztery stany utleniania, jest nazywany w następujący sposób:
Tradycyjna nomenklatura
Jeśli niemetal ma trzy wartościowości, postępuj jak wyjaśniono wcześniej. W przypadku siarki będą to odpowiednio bezwodnik podsiarkowy, dwutlenek siarki i bezwodnik siarkowy.
Jeśli niemetal ma trzy stopnie utlenienia, jest nazywany w ten sam sposób: odpowiednio, bezwodnik podchlorawy, bezwodnik chlorowy, bezwodnik chlorowy i bezwodnik nadchlorowy.
Nomenklatura systematyczna z przedrostkami lub cyframi rzymskimi
Stosuje się te same zasady dla związków, w których ich niemetal ma dwa stopnie utlenienia, uzyskując nazwy bardzo podobne do tych.
Właściwości
- Można je znaleźć w różnych stanach agregacji.
- Niemetale tworzące te związki mają wysokie liczby utleniania.
- Tlenki niemetaliczne w fazie stałej mają na ogół strukturę kruchą.
- Są to głównie związki molekularne, o charakterze kowalencyjnym.
- Są z natury kwaśne i tworzą związki tlenowe.
- Jego postać kwasowa wzrasta od lewej do prawej w układzie okresowym.
- Nie mają dobrej przewodności elektrycznej ani cieplnej.
- Te tlenki mają względnie niższe temperatury topnienia i wrzenia niż ich podstawowe odpowiedniki.
- Reakcje z wodą powodują powstawanie związków kwaśnych lub związków alkalicznych w celu wytworzenia soli.
- Kiedy reagują z tlenkami typu podstawowego, powstają sole oksoanionów.
- Niektóre z tych związków, takie jak tlenki siarki lub azotu, są uważane za zanieczyszczenia środowiska.
Używa
Tlenki niemetaliczne mają szeroki zakres zastosowań, zarówno w przemyśle, jak iw laboratoriach oraz w różnych dziedzinach nauki.
Jego zastosowania obejmują tworzenie produktów kosmetycznych, takich jak rumieniec lub emalie do paznokci, oraz produkcję ceramiki.
Stosuje się je również do ulepszania farb, wytwarzania katalizatorów, formułowania cieczy w gaśnicach lub w gazie pędnym w produktach spożywczych w aerozolu, a nawet stosuje się je jako środek znieczulający w mniejszych operacjach.
Przykłady
Tlenek chloru
Podano dwa rodzaje tlenku chloru. Tlenek chloru (III) jest brązową substancją stałą o ciemnym wyglądzie, która ma wysoce wybuchowe właściwości, nawet w temperaturach niższych niż temperatura topnienia wody (0 ° K).
Z drugiej strony tlenek chloru (VII) jest związkiem gazowym o właściwościach korozyjnych i łatwopalnych, otrzymywanym przez połączenie kwasu siarkowego z jednym z nadchloranów.
Tlenek krzemu
Jest to ciało stałe, które jest również znane jako krzemionka i jest stosowane w produkcji cementu, ceramiki i szkła.
Ponadto może tworzyć różne substancje w zależności od ich porządku cząsteczkowego, pochodzący kwarc, gdy stanowi uporządkowane kryształy i opal, gdy jego układ jest bezpostaciowy.
Tlenek siarki
Dwutlenek siarki jest bezbarwnym prekursorem gazu trójtlenku siarki, podczas gdy trójtlenek siarki jest głównym związkiem podczas przeprowadzania sulfonowania, co prowadzi do wytwarzania farmaceutyków, barwników i detergentów.
Ponadto jest to czynnik zanieczyszczający o wielkim znaczeniu, ponieważ jest obecny w kwaśnym deszczu.
