Oxiden-nomenclatuur, typen, eigenschappen en voorbeelden

de oxiden ze zijn een familie van binaire samenstellingen waar er interacties zijn tussen het element en zuurstof. Dus een oxide heeft een zeer algemene formule van het EO-type, waarbij E een element is.

Afhankelijk van vele factoren, zoals de elektronische aard van E, zijn ionische straal en zijn valenties, kunnen verschillende soorten oxiden worden gevormd. Sommige zijn heel eenvoudig en andere, zoals Pb₃O₄, (genaamd minium, arcazón of rode lead) worden gemengd; dat wil zeggen, ze zijn het resultaat van de combinatie van meer dan één enkel oxide.

Maar de complexiteit van de oxiden kan verder gaan. Er zijn mengsels of structuren waarin meer dan één metaal kan ingrijpen, en waarbij bovendien de verhoudingen niet stoichiometrisch zijn. In het geval van Pb₃O₄, de verhouding Pb / O is gelijk aan 3/4, waarvan zowel de teller als de noemer gehele getallen zijn.

In niet-stoichiometrische oxiden zijn de verhoudingen decimale getallen. De E_0.75O_1.78, is een voorbeeld van een hypothetisch niet-stoichiometrisch oxide. Dit verschijnsel doet zich voor met de zogenaamde metaaloxiden, vooral met de overgangsmetalen (Fe, Au, Ti, Mn, Zn, etc.).

Er zijn echter oxiden waarvan de kenmerken veel eenvoudiger en differentieerbaar zijn, evenals het ionische of covalente karakter. In die oxiden waar het ionische karakter overheerst, zullen ze bestaan ​​uit kationen E⁺ en anionen O^2-; en die zuiver covalent, de eenvoudige (E-O) of dubbele (E = O) koppelingen.

Wat bepaalt de ionische karakter van een oxide is de elektronegativiteit verschil tussen E en O. Wanneer E een zeer elektropositieve metalen, dan is EO een hoge ionische karakter. Dat indien E elektronegatief, namelijk een niet-metaal, worden de oxide EO covalente.

Deze eigenschap definieert vele andere die worden getoond door oxiden, evenals hun vermogen om basen of zuren te vormen in een waterige oplossing. Vanaf hier ontstaan ​​de zogenaamde basische en zure oxiden. Degenen die zich niet gedragen zoals beide, of die beide kenmerken vertonen, zijn neutrale of amfotere oxiden.

index

• 1 nomenclatuur
  • 1.1 Systematische nomenclatuur
  • 1.2 Voorraadbenaming
  • 1.3 Traditionele nomenclatuur
• 2 soorten oxiden
  • 2.1 Basische oxiden
  • 2.2 Zuuroxiden
  • 2.3 Neutrale oxiden
  • 2.4 Amfotere oxiden
  • 2.5 Gemengde oxiden
• 3 Eigenschappen
• 4 Hoe worden ze gevormd?
• 5 Voorbeelden van oxiden
  • 5.1 Overgangsmetaaloxiden
  • 5.2 Extra voorbeelden
• 6 Referenties

nomenclatuur

Er zijn drie manieren om oxiden te noemen (die ook op veel andere verbindingen van toepassing zijn). Deze zijn correct, ongeacht het ionische karakter van EO-oxide, dus hun namen zeggen niets over hun eigenschappen of structuren.

Systematische nomenclatuur

Gegeven de oxiden EO, E₂O, E₂O₃ en EO₂, Op het eerste gezicht weet je niet wat er achter je chemische formules zit. De cijfers geven echter de stoichiometrische verhoudingen of de E / O-verhouding aan. Van deze nummers kunnen ze namen krijgen, zelfs als het niet gespecificeerd is met wat valentie "werkt" E.

De aantallen atomen voor zowel E als O worden aangegeven met de voorvoegsels van het Griekse nummer. Op deze manier betekent mono- dat er maar één atoom is; di-, twee atomen; tri-, drie atomen, enzovoort.

De namen van de vorige oxiden volgens de systematische nomenclatuur zijn dus:

-Het chignonE (EO) oxide.

-Het chignonoxyde diE (E₂O).

-Trioxide van diE (E₂O₃).

-diE-oxide (EO₂).

Toepassing van deze nomenclatuur voor de Pb₃O₄, de rode oxide van de eerste afbeelding, we hebben:

Pb₃O₄: tetraoxide van trileiden.

Voor veel gemengde oxiden, of met hoge stoichiometrische verhoudingen, is het zeer nuttig om hun toevlucht te nemen tot de systematische nomenclatuur om ze te noemen.

Nomenclatuur van de voorraad

Valencia

Hoewel het niet bekend is welk element E is, is het voldoende als de E / O-verhouding weet welke valentie het gebruikt in zijn oxide. Hoe? Door het principe van elektroneutraliteit. Dit vereist dat de som van de ladingen van de ionen in een verbinding gelijk moet zijn aan nul.

Dit wordt gedaan door voor elk oxide een hoog ionig karakter aan te nemen. Dus, de O heeft lading -2 omdat het O is^2-, en E moet n + leveren zodat het de negatieve ladingen van het oxide-anion neutraliseert.

In de EO werkt het atoom E bijvoorbeeld met valentie +2. Waarom? Omdat anders de belasting -2 van de enige O. niet kon worden geneutraliseerd. Voor de E₂Of, de E heeft valentie +1, omdat de lading +2 moet worden verdeeld tussen de twee atomen van E.

En in de E₂O₃, de negatieve kosten die worden bijgedragen door de O moeten eerst worden berekend. Aangezien er drie zijn, is dan: 3 (-2) = -6. Om de belasting -6 te neutraliseren is het vereist dat de E +6 geeft, maar omdat er twee zijn, wordt +6 gedeeld door twee, waardoor E met een valentie van +3 blijft.

Mnemonic regel

O heeft altijd valentie -2 in de oxiden (tenzij het een peroxide of superoxide is). Dus een ezelsbruggetje om te bepalen de valentie van E is gewoon om rekening te houden met het aantal dat de O. E vergezelt, ondertussen, zal hem vergezellen nummer 2, en zo niet, betekent dat er een vereenvoudiging.

Bijvoorbeeld, in EO is de valentie van E +1, want zelfs als het niet is geschreven, is er maar één O. En voor de EO₂, bij afwezigheid van een 2 begeleidende E, was er een vereenvoudiging, en om te verschijnen moet deze vermenigvuldigd worden met 2. De formule blijft dus als E₂O₄ en de valentie van E is dan +4.

Deze regel faalt echter voor sommige oxiden, zoals Pb₃O₄. Daarom is het altijd nodig om de neutraliteitsberekeningen uit te voeren.

Waar bestaat het uit?

Zodra de waarde van E bij de hand is, bestaat de voorraadnomenclatuur uit het specificeren tussen haakjes en Romeinse cijfers. Van alle nomenclaturen is dit de eenvoudigste en meest precieze met betrekking tot de elektronische eigenschappen van de oxiden.

Als E daarentegen slechts één valentie heeft (die u kunt vinden in het periodiek systeem), dan is dit niet gespecificeerd.

Dus, voor het oxide EO als E valentie +2 en +3 heeft, wordt het genoemd: oxide van (naam van E) (II). Maar als E alleen valentie +2 heeft, dan wordt zijn oxide genoemd: oxide (naam van E).

Traditionele nomenclatuur

Om op te noemen de naam van de oxiden mogen hun Latijnse namen worden toegevoegd -OSOZ- de -ico of achtervoegsels, voor grotere of kleinere waardigheden. In het geval dat er meer dan twee, dan is het gebruik van het voorvoegsel hikte voor de kleinste en -per voor de grootste van alle.

Lead werkt bijvoorbeeld met valenties +2 en +4. In de PbO heeft het valentie +2, dus het wordt: loodoxide genoemd. Terwijl de PbO₂ Het wordt genoemd Plúmbico-oxide.

En de Pb₃O₄, Hoe wordt het genoemd volgens de twee voorgaande nomenclaturen? Het heeft geen naam. Waarom? Omdat de Pb₃O₄ bestaat in feite uit een mengsel 2 [PbO] [PbO₂]; dat wil zeggen, de rode vaste stof heeft een dubbele concentratie van PbO.

Om deze reden zou het verkeerd zijn om te proberen de Pb een naam te geven₃O₄ dat bestaat niet uit systematische nomenclatuur of populaire slang.

Typen oxiden

Afhankelijk van welk deel van het periodiek systeem E is en daarom de elektronische aard daarvan, kan één type oxide of een andere worden gevormd. Van hieruit ontstaan ​​meerdere criteria om ze een type toe te wijzen, maar de belangrijkste zijn die met betrekking tot hun zuurgraad of basiciteit.

Basische oxiden

De basische oxiden worden gekenmerkt door ionisch, metallisch en wat nog belangrijker is, het genereren van een basische oplossing indien opgelost in water. Om experimenteel te bepalen of een oxide basisch is, moet het worden toegevoegd aan een container met water en een universele indicator die erin is opgelost. De verkleuring vóór het toevoegen van het oxide moet groen en neutraal zijn.

Zodra het oxide aan het water wordt toegevoegd, als de kleur van groen naar blauw verandert, betekent dit dat de pH basisch is geworden. Dit komt omdat het een balans van oplosbaarheid tussen het gevormde hydroxide en het water tot stand brengt:

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

Hoewel het oxide onoplosbaar is in water, is het voldoende dat een klein deel oplost om de pH te modificeren. Sommige basische oxiden zijn zo oplosbaar dat ze caustische hydroxiden zoals NaOH en KOH genereren. Dat wil zeggen, de oxiden van natrium en kalium, Na₂O en K₂Of, ze zijn erg basic. Let op de valentie van +1 voor beide metalen.

Zuuroxiden

Zuuroxiden worden gekenmerkt door een niet-metaalachtig element, zijn covalent en genereren ook zure oplossingen met water. Nogmaals, de zuurgraad kan worden gecontroleerd met de universele indicator. Als deze keer door toevoeging van het oxide aan het water, de groene kleur ervan roodachtig wordt, dan is het een zuur oxide.

Welke reactie vindt plaats? Het volgende:

EO₂(s) + H₂O (l) => H₂EO₃(Aq)

Een voorbeeld van een zuuroxide, dat geen vaste stof is, maar een gas, is de CO₂. Wanneer het in water oplost, vormt het koolzuur:

CO₂(g) + H₂O (l) <=> H₂CO₃(Aq)

Ook de CO₂ Het bestaat niet uit anionen OF^2- en C kationen⁴⁺, maar in een molecuul gevormd door covalente bindingen: O = C = O. Dit is misschien een van de grootste verschillen tussen basische oxiden en zuren.

Neutrale oxiden

Deze oxiden veranderen de groene kleur van water bij neutrale pH niet; dat wil zeggen, ze vormen geen hydroxiden, noch zuren in waterige oplossing. Sommigen van hen zijn: N₂O, NO en CO. Net als CO hebben ze covalente bindingen die kunnen worden geïllustreerd door Lewis-structuren of door een koppelingstheorie.

Amfotere oxiden

Een andere manier om de oxiden te classificeren hangt af van of ze reageren met een zuur of niet. Water is een zeer zwak zuur (en ook een base), dus amfotere oxiden vertonen geen "beide zijden". Deze oxiden worden gekenmerkt door beide te reageren met zuren en basen.

Aluminiumoxide is bijvoorbeeld een amfoteer oxide. De volgende twee chemische vergelijkingen vertegenwoordigen hun reactie met zuren of basen:

de₂O₃(s) + 3H₂SW₄(ac) => Al₂(SO₄)₃(ac) + 3H₂O (l)

de₂O₃(s) + 2NaOH (ac) + 3H₂O (l) => 2NaAl (OH)₄(Aq)

De Al₂(SO₄)₃ is het aluminiumsulfaatzout en NaAl (OH)₄ een complex zout, natriumtetrahydroxine aluminaat genaamd.

Waterstofoxide, H₂Of (water), het is ook amfoteer, en dit wordt bewezen door zijn ionisatie-evenwicht:

H₂O (l) <=> H₃O⁺(ac) + OH^-(Aq)

Gemengde oxiden

Gemengde oxiden zijn die welke bestaan ​​uit het mengsel van één of meer oxiden in dezelfde vaste stof. De Pb₃O₄ Het is een voorbeeld van hen. De magnetiet, geloof₃O₄, het is ook een ander voorbeeld van een gemengd oxide. Het geloof₃O₄ Het is een mengsel van FeO en Fe₂O₃ in 1: 1 verhoudingen (in tegenstelling tot Pb)₃O₄).

De mengsels kunnen complexer zijn, waardoor ze een rijke verscheidenheid aan oxidemineralen voortbrengen.

eigenschappen

De eigenschappen van de oxiden zijn afhankelijk van hun type. De oxiden kunnen ionisch zijn (E.ⁿ⁺O^2-), zoals CaO (Ca²⁺O^2-), of covalent, als de SO₂, O = S = O.

Uit dit feit en de neiging van de elementen om te reageren met zuren of basen, worden een aantal eigenschappen verzameld voor elk oxide.

Ook wordt het bovenstaande weerspiegeld in fysieke eigenschappen zoals smelt- en kookpunten. De ionische oxiden hebben de neiging om kristallijne structuren te vormen die zeer resistent zijn tegen hitte, dus hun smeltpunten zijn hoog (boven 1000ºC), terwijl het covalente smelt bij lage temperaturen of zelfs gassen of vloeistoffen.

Hoe worden ze gevormd?

Oxiden worden gevormd wanneer de elementen reageren met zuurstof. Deze reactie kan optreden bij eenvoudig contact met zuurstofrijke omgevingen of vereist warmte (zoals de vlam van een sigarettenaansteker). Dat wil zeggen, wanneer een object wordt verbrand, reageert het met zuurstof (zolang het in de lucht aanwezig is).

Als een stuk fosfor bijvoorbeeld wordt genomen en in de vlam wordt geplaatst, zal het branden en het overeenkomstige oxide vormen:

4P (s) + 5O₂(g) => P₄O₁₀(S)

Tijdens dit proces kunnen sommige vaste stoffen, zoals calcium, branden met een heldere en kleurrijke vlam.

Een ander voorbeeld wordt verkregen door het verbranden van hout of een organische stof die koolstof bevat:

C (s) + O₂(g) => CO₂(G)

Maar als er sprake is van zuurstofgebrek wordt CO gevormd in plaats van CO₂:

C (s) + 1 / 2O₂(g) => CO (g)

Merk op hoe de C / O-verhouding wordt gebruikt om verschillende oxiden te beschrijven.

Voorbeelden van oxiden

Het bovenste beeld komt overeen met de covalente oxidestructuur I₂O₅, de meest stabiele vorm van jodium. Let op de eenvoudige en dubbele bindingen, evenals de formele ladingen van de I en zuurstoffen aan de laterale banden.

De halogeenoxiden worden gekenmerkt doordat ze covalent en zeer reactief zijn, omdat dit de gevallen van O zijn₂F₂ (F-O-O-F) en OF₂ (F-O-F). Chloordioxide, ClO₂, het is bijvoorbeeld het enige chlooroxide dat op industriële schaal wordt gesynthetiseerd.

Omdat halogenen covalente oxiden vormen, worden hun "hypothetische" valenties op dezelfde manier berekend via het principe van elektroneutraliteit.

Overgangsmetaaloxiden

Naast de halogeenoxiden hebben we de oxiden van de overgangsmetalen:

-CoO: kobaltoxide (II); kobaltoxide; u kobaltmonoxide.

-HgO: kwikoxide (II); kwikoxide; u kwikmonoxide.

-ag₂O: zilveroxide; zilver oxide; of diplata-monoxide.

-Au₂O₃: goudoxide (III); aureus oxide; of dioro trioxide.

Extra voorbeelden

-B₂O₃: booroxide; booroxide; of diboro trioxide.

-cl₂O₇: chlooroxide (VII); perchloorzuur; dichloorheptoxide.

-NO: stikstofoxide (II); stikstofoxide; stikstofmonoxide.

referenties

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische chemie (vierde editie). Mc Graw Hill.
2. Metaal en niet-metaaloxiden. Genomen uit: chem.uiuc.edu
3. Gratis chemie online. (2018). Oxiden en ozon. Genomen uit: freechemistryonline.com
4. Toppr. (2018). Eenvoudige oxiden. Genomen vanaf: toppr.com
5. Steven S. Zumdahl. (7 mei 2018). Oxideert. Encyclopediae Britannica. Genomen uit: britannica.com
6. Chemie LibreTexts. (24 april 2018). Oxiden. Genomen uit: chem.libretexts.org
7. Quimicas.net (2018). Voorbeelden van Oxides. Teruggeplaatst van: quimicas.net