Nomenklatura tlenków, rodzaje, właściwości i przykłady



The tlenki są rodziną związków binarnych, w których występują interakcje między pierwiastkiem a tlenem. Tak więc tlenek ma bardzo ogólną formułę typu EO, gdzie E jest dowolnym elementem.

W zależności od wielu czynników, takich jak elektroniczna natura E, jego promień jonowy i wartościowości, można tworzyć różne typy tlenków. Niektóre są bardzo proste, a inne jak Pb3O4, (zwane minium, arcazón lub red lead) są mieszane; to znaczy wynikają z połączenia więcej niż jednego prostego tlenku.

Ale złożoność tlenków może pójść dalej. Istnieją mieszaniny lub struktury, w których może interweniować więcej niż jeden metal, a ponadto proporcje nie są stechiometryczne. W przypadku Pb3O4, stosunek Pb / O jest równy 3/4, z czego zarówno licznik, jak i mianownik są liczbami całkowitymi.

W tlenkach niestechiometrycznych proporcje są liczbami dziesiętnymi. E0,75O1,78, jest przykładem hipotetycznego tlenku niestechiometrycznego. Zjawisko to występuje w przypadku tak zwanych tlenków metali, zwłaszcza z metalami przejściowymi (Fe, Au, Ti, Mn, Zn itp.).

Istnieją jednak tlenki, których właściwości są znacznie prostsze i różniczkowalne, podobnie jak charakter jonowy lub kowalencyjny. W tych tlenkach, w których dominuje charakter jonowy, będą one składać się z kationów E+ i aniony O2-; i te czysto kowalencyjne, proste (E-O) lub podwójne (E = O) łącza.

To, co dyktuje charakter jonowy tlenku, to różnica elektroujemności między E i O. Gdy E jest bardzo elektropozytywnym metalem, EO będzie miał wysoki charakter jonowy. Podczas gdy E jest elektroujemny, a mianowicie niemetalowy, jego tlenek EO będzie kowalencyjny.

Ta właściwość definiuje wiele innych wykazywanych przez tlenki, podobnie jak ich zdolność do tworzenia zasad lub kwasów w roztworze wodnym. Stąd powstają tak zwane tlenki zasadowe i kwasowe. Ci, którzy nie zachowują się tak samo, lub którzy wykazują obie cechy, są obojętnymi lub amfoterycznymi tlenkami.

Indeks

  • 1 Nomenklatura
    • 1.1 Nomenklatura systematyczna
    • 1.2 Nomenklatura zapasów
    • 1.3 Tradycyjna nomenklatura
  • 2 Rodzaje tlenków
    • 2.1 Podstawowe tlenki
    • 2.2 Tlenki kwasowe
    • 2.3 Obojętne tlenki
    • 2.4 Amfoteryczne tlenki
    • 2.5 Tlenki mieszane
  • 3 Właściwości
  • 4 Jak powstają?
  • 5 Przykłady tlenków
    • 5.1 Tlenki metali przejściowych
    • 5.2 Dodatkowe przykłady
  • 6 referencji

Nomenklatura

Istnieją trzy sposoby wymieniania tlenków (które odnoszą się również do wielu innych związków). Są one poprawne niezależnie od jonowego charakteru tlenku EO, więc ich nazwy nic nie mówią o ich właściwościach lub strukturach.

Nomenklatura systematyczna

Biorąc pod uwagę tlenki EO, E2O, E2O3 i EO2, Na pierwszy rzut oka nie możesz wiedzieć, co kryje się za twoimi wzorami chemicznymi. Jednak liczby wskazują proporcje stechiometryczne lub stosunek E / O. Z tych liczb mogą być nadawane imiona, nawet jeśli nie są określone w tym, co „działa” wartościowość E.

Liczby atomów zarówno E, jak i O są wskazane przez greckie prefiksy liczbowe. W ten sposób mono oznacza, że ​​jest tylko jeden atom; di-, dwa atomy; trzy, trzy atomy i tak dalej.

Tak więc nazwy poprzednich tlenków według systematycznej nomenklatury to:

-MonóE (EO) tlenek.

-Monóxido diE (E2O).

-Tritlenek diE (E2O3).

-DiE tlenek (EO2).

Zastosowanie tej nomenklatury do Pb3O4, czerwony tlenek pierwszego obrazu, mamy:

Pb3O4: tetratlenek triprowadzić.

Dla wielu tlenków mieszanych lub z wysokimi stosunkami stechiometrycznymi bardzo przydatne jest stosowanie systematycznej nomenklatury, aby je nazwać.

Nomenklatura zapasów

Walencja

Chociaż nie wiadomo, który element jest E, wystarczy stosunek E / O, aby wiedzieć, jakiej wartościowości używa w swoim tlenku. Jak? Przez zasadę elektroobojętności. Wymaga to, aby suma ładunków jonów w związku była równa zero.

Odbywa się to poprzez przyjęcie wysokiego charakteru jonowego dla dowolnego tlenku. Tak więc O ma ładunek -2, ponieważ jest O2-, a E musi zapewnić n +, aby zneutralizować ujemne ładunki anionu tlenkowego.

Na przykład w EO atom E działa z wartościowością +2. Dlaczego? Ponieważ w przeciwnym razie nie mógłby zneutralizować obciążenia -2 jedynego O. Dla E2Lub E ma wartościowość +1, ponieważ ładunek +2 musi być podzielony między dwa atomy E.

I w E2O3, najpierw należy obliczyć ładunki ujemne wniesione przez O. Ponieważ są trzy, to: 3 (-2) = -6. Aby zneutralizować ładunek -6, wymagane jest, aby E zapewniało +6, ale ponieważ jest ich dwóch, +6 jest dzielone przez dwa, pozostawiając E z wartościowością +3.

Mnemoniczna zasada

O zawsze ma wartościowość -2 w tlenkach (chyba że jest to nadtlenek lub nadtlenek). Tak więc mnemoniczna zasada określania wartości E polega po prostu na uwzględnieniu liczby towarzyszącej O. E, z drugiej strony, będzie mu towarzyszyć liczba 2, a jeśli nie, oznacza to, że nastąpiło uproszczenie.

Na przykład, w EO wartościowość E wynosi +1, ponieważ nawet jeśli nie jest ona zapisana, jest tylko jeden O. I dla EO2, przy braku dwóch towarzyszących im liter E, istniało uproszczenie, a żeby się pojawiło, musi się pomnożyć przez 2. Zatem formuła pozostaje jako E2O4 a wartościowość E wynosi wtedy +4.

Jednak ta reguła zawodzi w przypadku niektórych tlenków, takich jak Pb3O4. Dlatego zawsze konieczne jest wykonanie obliczeń neutralności.

Z czego to się składa?

Po posiadaniu wartościowości E pod ręką, nazewnictwo zapasów polega na określeniu jej w nawiasach i cyframi rzymskimi. Ze wszystkich nomenklatur jest to najprostsza i najbardziej precyzyjna w odniesieniu do elektronicznych właściwości tlenków.

Jeśli natomiast E ma tylko jedną wartościowość (którą można znaleźć w układzie okresowym), to nie jest ona określona.

Zatem dla tlenkowego EO, jeśli E ma wartościowość +2 i +3, nazywa się to: tlenek (nazwa E) (II). Ale jeśli E ma tylko wartościowość +2, to jej tlenek nazywa się: tlenek (nazwa E).

Tradycyjna nomenklatura

Aby wymienić nazwę tlenków, do ich nazw łacińskich należy dodać przyrostki -ico lub -oso, dla większych lub mniejszych wartościowości. Jeśli jest więcej niż dwa, to przedrostki -hype, dla najmniejszego i -per, dla największego ze wszystkich.

Na przykład ołów działa z wartościowościami +2 i +4. W PbO ma wartość +2, więc nazywa się: tlenek pionowy. Podczas gdy PbO2 Nazywa się: tlenek Plúmbico.

I Pb3O4, Jak to się nazywa zgodnie z dwoma poprzednimi nomenklaturami? Nie ma imienia. Dlaczego? Ponieważ Pb3O4 faktycznie składa się z mieszaniny 2 [PbO] [PbO2]; to znaczy czerwone ciało stałe ma podwójne stężenie PbO.

Z tego powodu niewłaściwe byłoby próbowanie nadania imienia Pb3O4 to nie składa się z systematycznej nomenklatury ani popularnego slangu.

Rodzaje tlenków

W zależności od tego, która część układu okresowego jest E, a tym samym jego elektronowa natura, można utworzyć jeden lub inny rodzaj tlenku. Stąd powstaje wiele kryteriów, aby przypisać im typ, ale najważniejsze są te związane z ich kwasowością lub zasadowością.

Podstawowe tlenki

Tlenki zasadowe charakteryzują się tym, że są jonowe, metaliczne, a co ważniejsze, tworzą zasadowy roztwór po rozpuszczeniu w wodzie. Aby określić eksperymentalnie, czy tlenek jest zasadowy, należy go dodać do pojemnika z wodą i rozpuszczonym w nim uniwersalnym wskaźnikiem. Jego zabarwienie przed dodaniem tlenku powinno być zielone, neutralne pH.

Gdy tlenek zostanie dodany do wody, jeśli jego kolor zmieni się z zielonego na niebieski, oznacza to, że pH stało się podstawowe. Dzieje się tak, ponieważ ustanawia równowagę rozpuszczalności między utworzonym wodorotlenkiem a wodą:

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

Chociaż tlenek jest nierozpuszczalny w wodzie, wystarczy, aby mała część rozpuściła się, aby zmodyfikować pH. Niektóre zasadowe tlenki są tak rozpuszczalne, że generują wodorotlenki kaustyczne, takie jak NaOH i KOH. To znaczy tlenki sodu i potasu, Na2O i K2Lub są bardzo proste. Zwróć uwagę na wartościowość +1 dla obu metali.

Kwasowe tlenki

Tlenki kwasowe charakteryzują się posiadaniem pierwiastka niemetalicznego, są kowalencyjne, a także generują roztwory kwasowe z wodą. Ponownie, jego kwasowość można sprawdzić za pomocą uniwersalnego wskaźnika. Jeśli tym razem przez dodanie tlenku do wody, jego zielony kolor zmienia się na czerwonawy, to jest to tlenek kwasu.

Jaka reakcja ma miejsce? Oto co następuje:

EO2(s) + H2O (l) => H2EO3(ac)

Przykładem tlenku kwasowego, który nie jest ciałem stałym, ale gazem, jest CO2. Kiedy rozpuszcza się w wodzie, tworzy kwas węglowy:

CO2(g) + H2O (l) <=> H2CO3(ac)

Również CO2 Nie składa się z anionów OR2- i kationy4+, ale w cząsteczce utworzonej przez wiązania kowalencyjne: O = C = O. Jest to prawdopodobnie jedna z największych różnic między podstawowymi tlenkami i kwasami.

Neutralne tlenki

Tlenki te nie zmieniają zielonej barwy wody przy neutralnym pH; to znaczy nie tworzą wodorotlenków ani kwasów w roztworze wodnym. Niektóre z nich to: N2O, NO i CO. Podobnie jak CO, mają wiązania kowalencyjne, które można zilustrować za pomocą struktur Lewisa lub dowolnej teorii połączeń.

Tlenki amfoteryczne

Inny sposób klasyfikacji tlenków zależy od tego, czy reagują z kwasem, czy nie. Woda jest bardzo słabym kwasem (a także zasadą), więc tlenki amfoteryczne nie wykazują „obu stron”. Tlenki te charakteryzują się reakcją zarówno z kwasami, jak i zasadami.

Tlenek glinu, na przykład, jest tlenkiem amfoterycznym. Następujące dwa równania chemiczne reprezentują ich reakcję z kwasami lub zasadami:

Al2O3(s) + 3H2TAK4(ac) => Al2(TAK4)3(ac) + 3H2O (l)

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

Al2(TAK4)3 jest sól siarczanu glinu i NaAl (OH)4 złożona sól zwana glinianem tetrahydroksyny sodu.

Tlenek wodoru, H2Albo (woda), jest także amfoteryczna, co potwierdza jej równowaga jonizacyjna:

H2O (l) <=> H3O+(ac) + OH-(ac)

Tlenki mieszane

Tlenki mieszane to takie, które składają się z mieszaniny jednego lub więcej tlenków w tej samej substancji stałej. Pb3O4 To jest ich przykład. Magnetyt, wiara3O4, jest to również inny przykład tlenku mieszanego. Wiara3O4 Jest to mieszanina FeO i Fe2O3 w proporcjach 1: 1 (w przeciwieństwie do Pb)3O4).

Mieszaniny mogą być bardziej złożone, dzięki czemu powstaje bogata oferta minerałów tlenkowych.

Właściwości

Właściwości tlenków zależą od ich rodzaju. Tlenki mogą być jonowe (En+O2-), takich jak CaO (Ca2+O2-) lub kowalencyjne, jako SO2, O = S = O.

Z tego faktu i tendencji pierwiastków do reagowania z kwasami lub zasadami, zbiera się szereg właściwości dla każdego tlenku.

Ponadto powyższe ma odzwierciedlenie we właściwościach fizycznych, takich jak temperatury topnienia i wrzenia. Tlenki jonowe mają tendencję do tworzenia struktur krystalicznych, które są bardzo odporne na ciepło, więc ich temperatury topnienia są wysokie (powyżej 1000ºC), podczas gdy kowalencyjne topią się w niskich temperaturach, a nawet gazy lub ciecze.

Jak powstają?

Tlenki powstają, gdy pierwiastki reagują z tlenem. Reakcja ta może wystąpić przy prostym kontakcie z atmosferą bogatą w tlen lub wymaga ciepła (jak płomień zapalniczki). Oznacza to, że gdy obiekt zostanie spalony, reaguje z tlenem (o ile jest obecny w powietrzu).

Jeśli np. Zostanie pobrany kawałek fosforu i umieszczony w płomieniu, spali się i utworzy odpowiedni tlenek:

4P (s) + 5O2(g) => P4O10(s)

Podczas tego procesu niektóre ciała stałe, takie jak wapń, mogą się palić jasnym i kolorowym płomieniem.

Inny przykład uzyskuje się przez spalanie drewna lub dowolnej substancji organicznej, która zawiera węgiel:

C (s) + O2(g) => CO2(g)

Ale jeśli występuje niedobór tlenu, powstaje CO zamiast CO2:

C (s) + 1 / 2O2(g) => CO (g)

Zwróć uwagę, jak stosunek C / O jest używany do opisu różnych tlenków.

Przykłady tlenków

Górny obraz odpowiada strukturze tlenku kowalencyjnego I2O5, najbardziej stabilna forma jodu. Zwróć uwagę na jego proste i podwójne wiązania, a także formalne ładunki I i tlenu do jego bocznych.

Tlenki halogenowe charakteryzują się tym, że są kowalencyjne i bardzo reaktywne, ponieważ takie są przypadki O2F2 (F-O-O-F) i OF2 (F-O-F). Dwutlenek chloru, ClO2, na przykład jest to jedyny tlenek chloru, który jest syntetyzowany w skali przemysłowej.

Ponieważ halogeny tworzą kowalencyjne tlenki, ich „hipotetyczne” wartościowości są obliczane w ten sam sposób dzięki zasadzie elektroobojętności.

Tlenki metali przejściowych

Oprócz tlenków halogenowych mamy tlenki metali przejściowych:

-CoO: tlenek kobaltu (II); tlenek kobaltowy; u tlenek kobaltu.

-HgO: tlenek rtęci (II); tlenek rtęciowy; u tlenek rtęci.

-Ag2O: tlenek srebra; tlenek srebra; lub tlenek dyplomatyczny.

-Au2O3: tlenek złota (III); tlenek aureusu; lub trójtlenek dioro.

Dodatkowe przykłady

-B2O3: tlenek boru; tlenek borowy; lub trójtlenek diboro.

-Cl2O7: tlenek chloru (VII); tlenek nadchlorowy; heptoksyd dichloro.

-NO: tlenek azotu (II); tlenek azotu; tlenek azotu.

Referencje

  1. Shiver i Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna (czwarte wydanie). Mc Graw Hill.
  2. Tlenki metali i niemetali. Zaczerpnięte z: chem.uiuc.edu
  3. Darmowa chemia online. (2018). Tlenki i ozon. Zrobiono z: freechemistryonline.com
  4. Toppr. (2018). Proste tlenki. Zrobiono z: toppr.com
  5. Steven S. Zumdahl. (7 maja 2018 r.). Tlenek. Encyklopedia Britannica. Zrobiono z: britannica.com
  6. Chemia LibreTexts. (24 kwietnia 2018 r.). Tlenki Zrobiono z: chem.libretexts.org
  7. Quimicas.net (2018). Przykłady tlenków. Źródło: quimicas.net