Podstawowe tlenki: trening, nazewnictwo, właściwości i przykłady
Podstawowymi tlenkami są tlenki utworzone przez połączenie kationu metalicznego z dianionem tlenu (O2-); zazwyczaj reagują z wodą, tworząc zasady lub kwasy, tworząc sole. Ze względu na silną elektroujemność, tlen może tworzyć stabilne wiązania chemiczne z prawie wszystkimi pierwiastkami, w wyniku czego powstają różne rodzaje związków.
Jednym z najczęstszych związków, które może tworzyć dianion tlenu, jest tlenek. Tlenki są związkami chemicznymi, które zawierają co najmniej jeden atom tlenu obok innego pierwiastka w ich wzorze; mogą być generowane z metali lub niemetali oraz w trzech stanach agregacji materii (stałej, ciekłej i gazowej).
Dlatego mają one dużą liczbę wewnętrznych właściwości, które mogą się różnić, nawet między dwoma tlenkami utworzonymi z tego samego metalu i tlenu (takimi jak tlenek żelaza (II) i tlenek żelaza (III), lub odpowiednio tlenek żelazawy i żelazowy). Gdy tlen wiąże się z metalem tworząc tlenek metalu, mówi się, że utworzył się tlenek zasadowy.
Dzieje się tak dlatego, że tworzą one bazę przez rozpuszczenie w wodzie lub reagują jako zasady w niektórych procesach. Przykładem tego jest sytuacja, gdy związki takie jak CaO i Na2O reagują z wodą i dają odpowiednio wodorotlenki Ca (OH) 2 i 2NaOH.
Podstawowe tlenki są zwykle znakami jonowymi, stając się bardziej kowalencyjne podczas omawiania elementów na prawo od układu okresowego. Istnieją również tlenki kwasowe (utworzone z niemetali) i tlenki amfoteryczne (utworzone z pierwiastków amfoterycznych).
Szkolenie
Metale alkaliczne i ziem alkalicznych tworzą trzy różne rodzaje związków binarnych z tlenu. Oprócz tlenków można również nadtlenki (które zawierają jony nadtlenkowe, O 2 2-) i nadtlenki (które zawierają jony nadtlenkowe O 2 -).
Wszystkie tlenki utworzone z metali alkalicznych mogą być przygotowane z ogrzewania odpowiedniego azotanu metalu z jego pierwiastkowym metalem, jak na przykład to, co pokazano poniżej, gdzie litera M oznacza metal:
2MNO 3 + 10 M + Ciepło → 6 M 2 O + N 2
Z drugiej strony, w celu przygotowania zasadowych tlenków z metali ziem alkalicznych, przeprowadza się ogrzewanie ich odpowiednich węglanów, jak w następującej reakcji:
Ciepło MCO 3 + → MO + CO 2
Powstawanie tlenków zasadowych może również nastąpić na skutek obróbki tlenem, jak w przypadku siarczków:
2MS + 3O 2 + Ciepło → 2MO + 2SO 2
Wreszcie może wystąpić przez utlenianie niektórych metali kwasem azotowym, jak w następujących reakcjach:
2Cu + 8HNO 3 + Ciepło → 2CuO + 8NO 2 + 4H 2 O + O 2
Sn + 4HNO 3 + ciepło → SnO 2 + 4NO 2 + 2 H 2 O
Nomenklatura
Nomenklatura tlenków zasad zmienia się w zależności od ich stechiometrii i od możliwych liczb utleniania zaangażowanego pierwiastka metalicznego.
Można tutaj zastosować ogólną formułę, którą jest metal + tlen, ale istnieje również nomenklatura stechiometryczna (lub stara nomenklatura stada), w której związki są nazywane przez umieszczenie słowa „tlenek”, po którym następuje nazwa metalu i jego stan utlenienia cyframi rzymskimi.
Jeśli chodzi o systematyczną nomenklaturę z przedrostkami, ogólne reguły są używane ze słowem „tlenek”, ale przedrostki są dodawane do każdego elementu z liczbą atomów we wzorze, jak w przypadku „trójtlenku żelaza”,
W tradycyjnej nomenklaturze przyrostki „-oso” i „-ico” są używane do identyfikacji towarzyszących metali o mniejszej lub większej wartościowości w tlenku, oprócz których zasadowe tlenki są znane jako „zasadowe bezwodniki” ze względu na ich zdolność do tworzenia zasadowe wodorotlenki po dodaniu do nich wody.
Ponadto, w tej nomenklaturze stosowane są reguły, tak że gdy metal ma stany utlenienia do +3, jest nazywany zgodnie z regułami tlenków, a gdy ma stany utleniania większe lub równe +4, jest nazywany za pomocą zasady bezwodników.
Zasady podsumowujące nazywanie podstawowych tlenków
Należy zawsze obserwować stany utleniania (lub wartościowości) każdego elementu. Zasady te zostały podsumowane poniżej:
1- Gdy element ma pojedynczy numer utlenienia, jak na przykład w przypadku aluminium (Al 2 O 3 ), tlenek nazywa się:
Tradycyjna nomenklatura
Tlenek glinu
Systematyka z przedrostkami
W zależności od ilości atomów, które posiada każdy element; to jest trójtlenek dialuminowy.
Systematyka z cyframi rzymskimi
Tlenek glinu, gdzie stan utlenienia nie jest zapisany, ponieważ ma tylko jeden.
2- Gdy element ma dwa numery utleniania, na przykład w przypadku ołowiu (+2 i +4, które dają odpowiednio tlenki PbO i PbO2), nazywa się go:
Tradycyjna nomenklatura
Przyrostki „opatrzone” i „ico” odpowiednio dla mniejszych i większych. Na przykład: tlenek pionowy dla PbO i tlenek plumiczny dla PbO 2 .
Nomenklatura systematyczna z przedrostkami
Tlenek ołowiu i dwutlenek ołowiu.
Systematyczne nazewnictwo z cyframi rzymskimi
Tlenek ołowiu (II) i tlenek ołowiu (IV).
3- Gdy element ma więcej niż dwa (do czterech) numerów oksydacyjnych, otrzymuje nazwę:
Tradycyjna nomenklatura
Gdy element ma trzy wartościowości, przedrostek „hypo-” i przyrostek „-oso” dodaje się do najmniejszej wartościowości, jak na przykład w podfosforawie; do wartościowości pośredniej dodaje się przyrostek „-oso”, jak w tlenku fosforu; i wreszcie, przy wyższej wartościowości, dodaje się „-ico”, jak w tlenku fosforu.
Gdy pierwiastek ma cztery wartościowości, tak jak w przypadku chloru, poprzednia procedura jest stosowana dla mniejszych i dwóch następnych, ale do tlenku z większą liczbą utleniania dodaje się przedrostek „per-” i przyrostek „-ico”., Powoduje to (na przykład) w tlenku nadchlorowym dla stopnia utlenienia +7 tego pierwiastka.
W przypadku systemów z przedrostkiem lub cyframi rzymskimi reguły stosowane dla trzech liczb utleniania są powtarzane, pozostając takie same.
Właściwości
- Występują w naturze jako krystaliczne ciała stałe.
- Tlenki zasadowe mają tendencję do przyjmowania struktur polimerowych, w przeciwieństwie do innych tlenków, które tworzą molekuły.
- Ze względu na znaczną wytrzymałość wiązań MO i strukturę polimeru tych związków, zasadowe tlenki są zwykle nierozpuszczalne, ale mogą być atakowane przez kwasy i zasady.
- Wiele podstawowych tlenków uważa się za związki niestechiometryczne.
- Wiązania tych związków przestają być jonowe i stają się kowalencyjne, ponieważ większy postęp następuje w okresie w układzie okresowym.
- Charakterystyka kwasowa tlenku wzrasta, gdy opada on przez grupę w układzie okresowym.
- Zwiększa również kwasowość tlenku w większej ilości utleniania.
- Tlenki zasadowe można redukować za pomocą różnych odczynników, ale inne można nawet zredukować przez proste ogrzewanie (rozkład termiczny) lub reakcję elektrolizy.
- Większość naprawdę podstawowych (nie-amfoterycznych) tlenków znajduje się po lewej stronie układu okresowego.
- Większość skorupy ziemskiej składa się ze stałych tlenków typu metalicznego.
- Utlenianie jest jednym ze sposobów prowadzących do korozji materiału metalicznego.
Przykłady
Tlenek żelaza
Znajduje się w rudie żelaza w postaci minerałów, takich jak hematyt i magnetyt.
Ponadto tlenek żelaza łączy słynny czerwony „tlenek”, który tworzy masy skorodowanego metalu, które zostały wystawione na działanie tlenu i wilgoci.
Tlenek sodu
Jest to związek stosowany w produkcji ceramiki i szkła, a także jako prekursor w produkcji wodorotlenku sodu (sody kaustycznej, silnego rozpuszczalnika i środka czyszczącego).
Tlenek magnezu
Jest to solidny, higroskopijny minerał, ten związek o wysokiej przewodności cieplnej i niskiej przewodności elektrycznej ma wiele zastosowań w branży budowlanej (np. W ścianach odpornych na ogień) oraz w rekultywacji zanieczyszczonej wody i gruntów.
Tlenek miedzi
Istnieją dwa warianty tlenku miedzi. Tlenek miedziowy jest czarnym ciałem stałym otrzymywanym z górnictwa, które może być stosowane jako pigment lub do ostatecznego usuwania materiałów niebezpiecznych.
Z drugiej strony, tlenek miedziawy jest czerwonym półprzewodnikiem stałym, który jest dodawany do pigmentów, fungicydów i farb morskich, aby uniknąć gromadzenia się zanieczyszczeń w kadłubach statków.
