OXIDER: NOMENKLATUR, TYPER, EGENSKAPER OCH EXEMPEL - KEMI - 2025

De oxider är en familj av binära föreningar där interaktioner mellan elementet och syre. Så en oxid har en mycket allmän formel av typen EO, där E är vilket som helst element.

Beroende på många faktorer, såsom den elektroniska naturen hos E, dess jonradie och dess valenser, kan olika typer av oxider bildas. Vissa är väldigt enkla, och andra, som Pb ₃ O ₄ , (kallas minium, arcazón eller röd bly) är blandade; det vill säga de är resultatet av kombinationen av mer än en enkel oxid.

Röd bly, en kristallin förening som innehåller blyoxid. Källa: BXXXD, via Wikimedia Commons

Men komplexiteten hos oxiderna kan gå längre. Det finns blandningar eller strukturer där mer än en metall kan ingripa, och där proportionerna inte är stökiometriska. I fallet med Pb ₃ O ₄ , Pb / O-förhållandet är lika med 3/4, av vilka både täljare och nämnare är heltal.

I icke-stökiometriska oxider är proportionerna decimaltal. E _0,75 O _1,78 är ett exempel på en hypotetisk icke-støkiometrisk oxid. Detta fenomen uppstår med de så kallade metalloxiderna, särskilt med övergångsmetaller (Fe, Au, Ti, Mn, Zn, etc.).

Det finns emellertid oxider vars egenskaper är mycket enklare och differentierbara, såsom jonisk eller kovalent karaktär. I de oxider där den joniska karaktären dominerar kommer de att bestå av E ⁺ -kationer och ^O2– anjoner ; och de rent kovalenta, enkelbindningarna (E - O) eller dubbelbindningar (E = O).

Det är elektronegativitetsskillnaden mellan E och O som dikterar den joniska karaktären hos en oxid. När E är en mycket elektropositiv metall, kommer EO att ha hög jonisk karaktär. Medan om E är elektronegativt, nämligen ett icke-metalliskt, kommer dess oxid EO att vara kovalent.

Denna egenskap definierar många andra som visas av oxider, såsom deras förmåga att bilda baser eller syror i vattenlösning. Härifrån kommer de så kallade basiska och syraoxiderna. De som inte uppför sig som någon av de två, eller som tvärtom visar båda egenskaperna, är neutrala eller amfotära oxider.

Nomenklatur

Det finns tre sätt att namnge oxider (som även gäller för många andra föreningar). Dessa är korrekta oavsett EO-oxidens joniska karaktär, så deras namn säger ingenting om dess egenskaper eller strukturer.

Systematisk nomenklatur

Med tanke på oxiderna EO, E ₂ O, E ₂ O ₃ och EO ₂ kan man vid första anblicken inte veta vad som ligger bakom deras kemiska formler. Siffrorna indikerar emellertid de stökiometriska förhållandena eller E / O-förhållandet. Från dessa nummer kan de ges namn även om det inte anges med vilken valens det "fungerar" E.

Antalet atomer för både E och O betecknas med de grekiska numreringsprefixen. På detta sätt betyder mono att det bara finns en atom; di-, två atomer; tri-, tre atomer, och så vidare.

Så namnen på de tidigare oxiderna enligt den systematiska nomenklaturen är:

- Monoxide of E (EO).

- Monoxide av di E (E ₂ O).

- Trioxid av di E (E ₂ O ₃ ).

- Di oxid av E (EO ₂ ).

Tillämpar då denna nomenklatur för Pb ₃ O ₄ , den röda oxiden i den första bilden, vi har:

Pb ₃ O ₄ : tri- bly tetra oxid .

För många blandade oxider, eller med höga stökiometriska förhållanden, är det mycket användbart att använda den systematiska nomenklaturen för att namnge dem.

Lagernomenklatur

Valencia

Även om det inte är känt vilket element som är E räcker E / O-förhållandet för att veta vilken valens du använder i din oxid. Hur? Enligt principen om elektronisk neutralitet. Detta kräver att summan av laddningarna för jonerna i en förening måste vara lika med noll.

Detta görs genom att ha en hög jonisk karaktär för vilken oxid som helst. Således har O en -2-laddning eftersom den är O ^2- , och E måste bidra med n + så att den neutraliserar de negativa laddningarna av oxidanjonen.

Till exempel i EO fungerar E-atomen med valens +2. Varför? Eftersom det annars inte skulle kunna neutralisera -2 laddningen av den enda O. För E ₂ O, har e valensen 1, sedan 2 laddning måste delas mellan de två atomer av E.

Och i E ₂ O ₃ måste de negativa avgifterna bidragas av O beräknas först. Eftersom det finns tre av dem, sedan: 3 (-2) = -6. För att neutralisera laddningen -6 måste E: erna bidra med +6, men eftersom det finns två av dem, delas +6 av två, vilket lämnar E med en valens på +3.

Mnemonisk regel

O har alltid en -2-valens i oxider (såvida det inte är en peroxid eller superoxid). Så en mnemonisk regel för att bestämma valens hos E är helt enkelt att ta hänsyn till antalet som åtföljer O. E, å andra sidan kommer nummer 2 att följa med det, och om inte, betyder det att det fanns en förenkling.

Till exempel, i EO är valens för E +1, för även om det inte är skrivet, finns det bara en O. Och för EO ₂ , eftersom det inte finns 2 som följer med E, fanns det en förenkling, och för att den ska visas måste den multipliceras med 2. Sålunda blir formeln E ₂ O ₄ och valensen för E är sedan fyra.

Misslyckas emellertid för vissa oxider, såsom Pb denna regel ₃ O ₄ . Därför är det alltid nödvändigt att utföra neutralitetsberäkningar.

Vad består det av

När E: s valens är klar, består lagernomenklaturen av att ange den inom parentes och med romerska siffror. Av alla nomenklaturer är detta den enklaste och mest exakta med avseende på de elektroniska egenskaperna hos oxider.

Om E å andra sidan bara har en valens (som finns i den periodiska tabellen), är den inte specificerad.

För oxid EO om E har valens +2 och +3 kallas det således: (namn på E) (II) oxid. Men om E bara har valens +2, kallas dess oxid: oxid av (namn på E).

Traditionell nomenklatur

För att nämna namnet på oxiderna måste suffixerna –ico eller –oso läggas till deras latinska namn, för större eller mindre valenser. I händelse av att det finns fler än två används prefixerna –hipo, för de minsta och –per, för den största av alla.

Till exempel fungerar bly med valenser +2 och +4. I PbO har den en valens av +2, så den kallas: riklig oxid. Medan PbO ₂ kallas: blyoxid.

Och vad heter Pb ₃ O ₄ enligt de två tidigare nomenklaturerna? Det har inget namn. Varför? Eftersom Pb ₃ O ₄ består i själva verket av en blandning 2; det vill säga det röda fasta ämnet har en dubbel koncentration av PbO.

Av denna anledning skulle det vara fel att försöka ge Pb ₃ O ₄ ett namn som inte består av systematisk nomenklatur eller populär slang.

Typer av oxider

Beroende på vilken del av det periodiska systemet E är, och därför dess elektroniska karaktär, kan en typ av oxid eller en annan bildas. Från detta uppstår flera kriterier för att tilldela dem en typ, men de viktigaste är de som är relaterade till deras surhet eller basalitet.

Basiska oxider

Basiska oxider kännetecknas av att de är joniska, metalliska och ännu viktigare, att generera en baslösning genom upplösning i vatten. För att experimentellt bestämma om en oxid är basisk måste den sättas till en behållare med vatten och en universell indikator upplöst i den. Färgen innan oxiden tillsätts måste vara grön, pH-neutral.

När oxid tillsätts i vattnet, om dess färg ändras från grönt till blått, betyder det att pH har blivit basiskt. Detta beror på att det upprättar en löslighetsbalans mellan den bildade hydroxiden och vattnet:

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

Även om oxiden är olöslig i vatten, löses endast en liten del för att ändra pH. Vissa basiska oxider är så lösliga att de alstrar kaustiska hydroxider som NaOH och KOH. Det vill säga, natrium- och kaliumoxider, Na ₂ O och K ₂ O, är mycket grundläggande. Observera valensen av +1 för båda metallerna.

Syraoxider

Syraoxider kännetecknas av att de har ett icke-metalliskt element, är kovalenta och alstrar också sura lösningar med vatten. Återigen kan dess surhet kontrolleras med den universella indikatorn. Om den här gången när du tillsätter oxiden till vattnet, blir dess gröna färg rödaktig, är det en syraoxid.

Vilken reaktion äger rum? Nästa:

EO ₂ (s) + H ₂ O (l) => H ₂ EO ₃ (aq)

Ett exempel på en syraoxid, som inte är ett fast ämne, utan en gas, är CO ₂ . När den upplöses i vatten bildar den kolsyra:

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

Likaså består CO ₂ inte av ^O2- anjoner och C4 ⁺ -kationer , utan snarare en molekyl bildad av kovalenta bindningar: O = C = O. Detta är kanske en av de största skillnaderna mellan basiska oxider och syror.

Neutrala oxider

Dessa oxider ändrar inte den gröna färgen på vatten vid neutralt pH; det vill säga de bildar inte hydroxider eller syror i vattenlösning. Några av dem är: N ₂ O, NO och CO. Liksom CO har de kovalenta bindningar som kan illustreras av Lewis-strukturer eller någon teori om bindning.

Amfotära oxider

Ett annat sätt att klassificera oxider beror på om de reagerar med en syra eller inte. Vatten är en mycket svag syra (och en bas också), så amfoteroxider uppvisar inte "deras två ansikten." Dessa oxider kännetecknas av att reagera med både syror och baser.

Aluminiumoxid är till exempel en amfotär oxid. Följande två kemiska ekvationer representerar dess reaktion med syror eller baser:

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 är aluminiumsulfatsalt, och NaAI (OH) _{4 är} ett komplext salt kallas natrium tetrahydroxo aluminat.

Väteoxid, H ₂ O (vatten), är också amfotert, och detta bevisas av dess jonisering balans:

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

Blandade oxider

Blandade oxider är de som består av blandningen av en eller flera oxider i samma fasta ämne. Pb ₃ O ₄ är ett exempel på dem. Magnetit, Fe ₃ O ₄ , är också ett annat exempel på en blandad oxid. Fe ₃ O ₄ är en blandning av FeO och Fe ₂ O ₃ i 1: 1 proportioner (till skillnad Pb ₃ O ₄ ).

Blandningarna kan vara mer komplexa och därmed skapa en rik variation av oxidmineraler.

Egenskaper

Egenskaperna hos oxider beror på deras typ. Oxider kan vara joniska (E ^{n +} O ^2- ), som CaO (Ca ²⁺ O ^2– ), eller kovalent, som SO ₂ , O = S = O.

Från detta faktum, och från tendensen att element måste reagera med syror eller baser, samlas ett antal egenskaper för varje oxid.

Detta återspeglas också i de fysiska egenskaperna som smält- och kokpunkter. Ionoxider har en tendens att bilda kristallina strukturer som är mycket motståndskraftiga mot värme, så deras smältpunkter är höga (över 1000 ° C), medan kovalenter smälter vid låga temperaturer, eller till och med är gaser eller vätskor.

Hur bildas de?

Källa: Pete via Flickr

Oxider bildas när element reagerar med syre. Denna reaktion kan inträffa med enkel kontakt med syre-rika atmosfärer eller kräver värme (såsom en lättare låga). Det vill säga när man bränner ett föremål reagerar det med syre (så länge det finns i luften).

Om du till exempel tar en bit fosfor och placerar den i lågan kommer den att brinna och bilda motsvarande oxid:

4P (s) + 5O ₂ (g) => P ₄ O ₁₀ (s)

Under denna process kan vissa fasta ämnen, som kalcium, brinna med en ljus, färgstark låga.

Ett annat exempel erhålls genom att bränna ved eller någon organisk substans som har kol:

C (s) + O ₂ (g) => CO ₂ (g)

Men om det inte finns tillräckligt med syre bildas CO istället för CO ₂ :

C (s) + 1 / 2O ₂ (g) => CO (g)

Notera hur C / O-förhållandet tjänar till att beskriva olika oxider.

Exempel på oxider

Källa: Av Yikrazuul, från Wikimedia Commons

De övre bilden motsvarar strukturen för den kovalenta oxid I ₂ O ₅ , de mest stabila som bildas jod. Notera deras enkla och dubbla bindningar, såväl som de formella laddningarna av I och oxygener på deras sidor.

Halogenoxider kännetecknas genom att vara kovalent och mycket reaktiva, liksom de fall av O ₂ F ₂ (foof) och AV ₂ (FOF). Klordioxid, ClO ₂ , är till exempel den enda kloroxiden som syntetiseras i industriell skala.

Eftersom halogener bildar kovalenta oxider beräknas deras "hypotetiska" valenser på samma sätt genom elektronutralitetsprincipen.

Övergångsmetalloxider

Förutom halogenoxiderna finns det övergångsmetalloxider:

-CoO: kobolt (II) oxid; koboltoxid; u koboltmonoxid.

-HgO: kvicksilver (II) oxid; kvicksilveroxid; u kvicksilvermonoxid.

Ag ₂ O: silveroxid; silveroxid; eller diplomatmonoxid.

-Au ₂ O ₃ : guld (III) oxid; aurinoxid; eller diortrioxid.

Ytterligare exempel

-B ₂ O ₃ : boroxid; boroxid; eller diborontrioxid.

-Cl ₂ O ₇ : kloroxid (VII); perkloroxid; diklorheptoxid.

-NO: kväve (II) oxid; Kväveoxid; kvävemonoxid.

referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
2. Metall- och icke-metalliska oxider. Hämtad från: chem.uiuc.edu
3. Gratis kemi online. (2018). Oxider och ozon. Hämtad från: freechemistryonline.com
4. Toppr. (2018). Enkla oxider. Hämtad från: toppr.com
5. Steven S. Zumdahl. (7 maj 2018). Oxid. Encyclopediae Britannica. Hämtad från: britannica.com
6. Kemi LibreTexts. (24 april 2018). Oxider. Hämtad från: chem.libretexts.org
7. Quimicas.net (2018). Exempel på oxider. Återställd från: quimicas.net