Номенклатура оксидів, типи, властивості та приклади

The оксиди вони є сімейством бінарних сполук, де відбуваються взаємодії між елементом і киснем. Таким чином, оксид має дуже загальну формулу типу EO, де E - будь-який елемент.

Залежно від багатьох факторів, таких як електронна природа Е, її іонний радіус і його валентності, можуть утворюватися різні типи оксидів. Деякі дуже прості, а інші, як Pb₃O₄, (їх називають мінусом, арказоном або червоним свинцем); тобто вони є результатом комбінації більш ніж одного простого оксиду.

Але складність оксидів може йти далі. Існують суміші або структури, в яких може входити більше одного металу, і де, крім того, пропорції не є стехіометричними. У випадку Pb₃O₄, відношення Pb / O дорівнює 3/4, з яких як чисельник, так і знаменник цілі числа.

У нестехіометричних оксидах пропорції є десятковими числами. Е_0,75O_1.78, є прикладом гіпотетичного нестехіометричного оксиду. Це явище відбувається з так званими оксидами металів, особливо з перехідними металами (Fe, Au, Ti, Mn, Zn і т.д.).

Однак існують оксиди, характеристики яких набагато простіші і диференційовані, як і іонний або ковалентний характер. У тих оксидах, де переважає іонний характер, вони будуть складатися з катіонів E⁺ і аніони O^2-; і ці чисто ковалентні, прості (E-O) або подвійні (E = O) зв'язки.

Що диктує іонний характер оксиду - це різниця електронегативності між E і O. Коли E - дуже електропозитивний метал, то EO буде мати високий іонний характер. Якщо Е є електронегативним, а саме неметалевим, то його оксид ЕО буде ковалентним.

Це властивість визначає багато інших проявлених оксидами, як і їх здатність утворювати основи або кислоти у водному розчині. Звідси виникають так звані основні і кислотні оксиди. Ті, хто не веде себе так, або які показують обидві характеристики, є нейтральними або амфотерними оксидами.

Індекс

• 1 Номенклатура
  • 1.1 Систематична номенклатура
  • 1.2 Номенклатура запасів
  • 1.3 Традиційна номенклатура
• 2 Види оксидів
  • 2.1 Основні оксиди
  • 2.2 Кислотні оксиди
  • 2.3 Нейтральні оксиди
  • 2.4 Амфотерні оксиди
  • 2.5 Змішані оксиди
• 3 Властивості
• 4 Як вони формуються?
• 5 Приклади оксидів
  • 5.1 Перехідні оксиди металів
  • 5.2 Додаткові приклади
• 6 Посилання

Номенклатура

Є три способи згадати оксиди (які також застосовуються до багатьох інших сполук). Це правильно, незалежно від іонного характеру О. оксиду, тому їхні назви нічого не говорять про їх властивості або структури.

Систематична номенклатура

Дані оксиди EO, E₂O, E₂O₃ і ЕО₂, На перший погляд ви не можете знати, що стоїть за вашими хімічними формулами. Однак цифри вказують стехіометричні пропорції або співвідношення E / O. З цих чисел їх можна називати, навіть якщо не вказано, з якою валентністю «працює» Е.

Число атомів для E та O позначено грецькими префіксами числа. Таким чином, моно - означає, що існує лише один атом; ді-, два атоми; три-, три атоми і так далі.

Отже, назви попередніх оксидів за систематичною номенклатурою:

-MonóE (EO) оксид.

-Monóxido diE (E₂O).

-Триоксид diE (E₂O₃).

-DiE оксид (EO₂).

Застосовуючи тоді цю номенклатуру для Pb₃O₄, червоний оксид першого зображення, ми маємо:

Pb₃O₄: тетраоксид трисвинцю.

Для багатьох змішаних оксидів, або з високими стехіометричними співвідношеннями, дуже корисно вдатися до систематичної номенклатури, щоб назвати їх.

Фондова номенклатура

Валенсія

Хоча невідомо, яким елементом є E, достатньо, щоб коефіцієнт E / O знав, яку валентність він використовує у своєму оксиді. Як? Завдяки принципу електронейтральності. Це вимагає, щоб сума зарядів іонів у з'єднанні була рівною нулю.

Це робиться шляхом прийняття високого іонного характеру для будь-якого оксиду. Таким чином, O має заряд -2, оскільки це O^2-, і Е повинен забезпечувати n +, так що він нейтралізує негативні заряди оксидного аніона.

Наприклад, в EO атом E працює з валентністю +2. Чому? Тому що інакше він не міг нейтралізувати навантаження -2 тільки О. Для Е₂Або, E має валентність +1, оскільки заряд +2 повинен бути розділений між двома атомами E.

І в Е₂O₃, По-перше, необхідно обчислити негативні заряди, внесені О. Оскільки їх три, то: 3 (-2) = -6. Для нейтралізації навантаження -6 потрібно, щоб Е забезпечували +6, але оскільки їх два, +6 ділиться на два, залишаючи Е з валентністю +3..

Мнемонічне правило

O завжди має валентність -2 в оксидах (якщо це не пероксид або супероксид). Таким чином, мнемонічне правило для визначення валентності E - це просто врахувати число, яке супроводжує O. E, з іншого боку, буде супроводжувати його число 2, а якщо ні, то це означає, що було спрощення..

Наприклад, в EO валентність E дорівнює +1, тому що навіть якщо вона не записана, є тільки одна О. А для ЕО₂, за відсутності 2, що супроводжує Е, було спрощення, і з'явитися воно має помножити на 2. Таким чином, формула залишається як Е \ t₂O₄ і валентність Е потім +4.

Однак це правило не дає ніяких оксидів, таких як Pb₃O₄. Тому завжди необхідно виконувати нейтральні розрахунки.

З чого вона складається?

Як тільки маєте валентність Е під рукою, номенклатура запасів складається з вказівки його в дужках і з римськими цифрами. З усіх номенклатур це найпростіше і найточніше щодо електронних властивостей оксидів.

Якщо E, з іншого боку, має тільки одну валентність (яку можна знайти в періодичній таблиці), то вона не вказана.

Таким чином, для оксиду EO, якщо E має валентність +2 і +3, його називають: оксид (назва Е) (II). Але якщо E має тільки валентність +2, то її оксид називається: оксид (назва Е).

Традиційна номенклатура

Щоб згадати назву оксидів, до їх латинських назв слід додати суфікси -ico або -oso для більших або менших валентностей. Якщо більше двох, то префікси -ype, для найменших, і -per, для найбільших з усіх.

Наприклад, свинець працює з валентностями +2 і +4. У PbO вона має валентність +2, тому її називають: осадом слизової. Поки PbO₂ Вона називається: Plúmbico oxide.

І Pb₃O₄, Як вона називається відповідно до двох попередніх номенклатур? Вона не має назви. Чому? Тому що Pb₃O₄ фактично складається з суміші 2 [PbO] [PbO₂]; тобто червоне тверде речовина має подвійну концентрацію PbO.

З цієї причини було б неправильно намагатися дати ім'я Pb₃O₄ що не складається з систематичної номенклатури або популярного сленгу.

Види оксидів

Залежно від того, яка частина періодичної таблиці є Е і, отже, її електронна природа, може бути сформований один тип оксиду або іншого. Звідси виникають численні критерії для присвоєння їм типу, але найважливішими є ті, які пов'язані з їх кислотністю або основністю.

Основні оксиди

Основні оксиди характеризуються тим, що вони є іонними, металевими і, що більш важливо, генерують основний розчин при розчиненні у воді. Для експериментального визначення, якщо оксид є основним, його слід додати до ємності з водою і розчинити в ньому універсальний індикатор. Його забарвлення перед додаванням оксиду повинно бути зеленим, нейтральним pH.

Після додавання оксиду до води, якщо його колір змінюється від зеленого до синього, це означає, що рН стає основним. Це пояснюється тим, що він встановлює баланс розчинності між утвореним гідроксидом і водою:

EO (s) + H₂O (l) => E (OH)₂s <=> E²⁺(ac) + OH^-(ac)

Хоча оксид нерозчинний у воді, достатньо, щоб невелика частина розчинялася для зміни рН. Деякі основні оксиди є настільки розчинними, що генерують їдкі гідроксиди, такі як NaOH і KOH. Тобто оксиди натрію і калію Na₂O і K₂Або вони дуже базові. Зверніть увагу на валентність +1 для обох металів.

Кислотні оксиди

Оксиди кислот характеризуються наявністю неметалевого елемента, є ковалентними, а також генерують кислі розчини з водою. Знову ж таки, його кислотність можна перевірити за допомогою універсального індикатора. Якщо в цей час при додаванні оксиду до води, його зелений колір стає червонуватим, то це оксид кислоти.

Яка реакція відбувається? Наступне:

EO₂(s) + H₂O (l) => H₂EO₃(ac)

Прикладом оксиду кислоти, який не є твердим, а газом, є СО₂. Коли він розчиняється у воді, він утворює вуглекислоту:

CO₂(g) + H₂O (l) <=> H₂CO₃(ac)

Також, CO₂ Вона не складається з аніонів АБО^2- і C катіонів⁴⁺, але в молекулі, утвореній ковалентними зв'язками: O = C = O. Це, мабуть, одна з найбільших відмінностей між основними оксидами і кислотами.

Нейтральні оксиди

Ці оксиди не змінюють зелений колір води при нейтральному рН; тобто вони не утворюють гідроксидів, ні кислот у водному розчині. Деякі з них: N₂O, NO і CO. Як і CO, вони мають ковалентні зв'язки, які можуть бути проілюстровані структурами Льюїса або будь-якою теорією зв'язку.

Амфотерні оксиди

Інший спосіб класифікації оксидів залежить від того, чи вони реагують з кислотою чи ні. Вода є дуже слабкою кислотою (і базою теж), тому амфотерні оксиди не мають "обох сторін". Ці оксиди характеризуються взаємодією як з кислотами, так і з основами.

Оксид алюмінію, наприклад, є амфотерним оксидом. Наступні дві хімічні рівняння являють собою їх реакцію з кислотами або основами:

Al₂O₃(s) + 3H₂SO₄(ac) => Al₂(SO₄)₃(ac) + 3H₂O (l)

Al₂O₃(s) + 2NaOH (ac) + 3H₂O (l) => 2NaAl (OH)₄(ac)

Al₂(SO₄)₃ являє собою сіль сульфату алюмінію, і NaAl (OH)₄ комплексної солі, званої тетрагидроксином алюмінату натрію.

Оксид водню, Н₂Або (вода), вона також амфотерна, про що свідчить її іонізаційне рівновагу:

H₂O (l) <=> H₃O⁺(ac) + OH^-(ac)

Змішані оксиди

Змішаними оксидами є ті, які складаються з суміші одного або декількох оксидів в одній твердій речовині. Pb₃O₄ Це приклад. Магнетит, Віра₃O₄, це також інший приклад змішаного оксиду. Віра₃O₄ Це суміш FeO і Fe₂O₃ у пропорціях 1: 1 (на відміну від Pb)₃O₄).

Суміші можуть бути більш складними, таким чином, створюючи багате різноманіття оксидних мінералів.

Властивості

Властивості оксидів залежать від їх типу. Оксиди можуть бути іонними (Eⁿ⁺O^2-), наприклад CaO (Ca²⁺O^2-), або ковалентно, як SO₂, O = S = O.

З цього факту і схильності елементів реагувати з кислотами або підставами, ряд властивостей збирають для кожного оксиду.

Крім того, вищезазначене відображається у фізичних властивостях, таких як точки плавлення і кипіння. Іонні оксиди мають тенденцію до утворення кристалічних структур, які є дуже стійкими до нагрівання, тому їх точки плавлення високі (вище 1000ºC), а ковалентні розплавляються при низьких температурах, або навіть гази або рідини.

Як вони формуються?

Оксиди утворюються, коли елементи реагують з киснем. Ця реакція може відбуватися при простому контакті з атмосфер, багатих киснем, або вимагає нагрівання (подібно полум'я запальнички). Тобто, коли об'єкт спалюється, він реагує з киснем (поки він присутній в повітрі).

Якщо шматок фосфору відбирають, наприклад, і поміщають у полум'я, він буде горіти і утворювати відповідний оксид:

4P (s) + 5O₂(g) => P₄O₁₀s

Під час цього процесу деякі тверді речовини, такі як кальцій, можуть спалювати яскравим і барвистим полум'ям.

Інший приклад виходить при спалюванні деревини або будь-якої органічної речовини, що володіє вуглецем:

C (s) + O₂(g) => CO₂(g)

Але якщо є киснева недостатність, то СО утворюється замість СО₂:

C (s) + 1 / 2O₂(g) => CO (g)

Зверніть увагу на те, як співвідношення C / O використовується для опису різних оксидів.

Приклади оксидів

Верхнє зображення відповідає структурі ковалентного оксиду I₂O₅, найбільш стабільна форма йоду. Відзначимо його прості і подвійні зв'язки, а також формальні заряди I і кисень до його латералей.

Оксиди галогенів характеризуються ковалентностью і дуже реакційною здатністю, так як є випадками O₂F₂ (F-O-O-F) і OF₂ (F-O-F). Діоксид хлору, ClO₂, наприклад, це єдиний оксид хлору, який синтезується в промислових масштабах.

Оскільки галогени утворюють ковалентні оксиди, їх "гіпотетичні" валентності обчислюються таким же чином через принцип електронейтральності.

Перехідні оксиди металів

Крім оксидів галогенів, ми маємо оксиди перехідних металів:

-CoO: оксид кобальту (II); оксид кобальту; u монооксид кобальту.

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

-Ag₂O: оксид срібла; оксид срібла; або дипломат монооксид.

-Au₂O₃: оксид золота (III); оксид ауреуса; або триоксид діоро.

Додаткові приклади

-B₂O₃: оксид бору; борний оксид; або дибороксида.

-Cl₂O₇оксид хлору (VII); хлорний оксид; дихлоргептоксид.

-NO: оксид азоту (II); оксид азоту; монооксид азоту.

Список літератури

1. Shiver & Atkins. (2008). Неорганічна хімія (четверте видання). Mc Graw Hill.
2. Оксиди металів і неметалів. Взяті з: chem.uiuc.edu
3. Безкоштовна онлайн хімія. (2018). Оксиди та озон. Взяті з: freechemistryonline.com
4. Toppr. (2018). Прості оксиди. Взяті з: toppr.com
5. Стівен С. Зумдал. (7 травня 2018). Оксид. Енциклопедія Британіка. Взяті з: britannica.com
6. Хімія LibreTexts. (24 квітня 2018). Оксиди Взяті з: chem.libretexts.org
7. Quimicas.net (2018). Приклади оксидів. Отримано з: quimicas.net