Oxidy kovu

Vzhľad kovového oxidu

Čo sú oxidy kovu?

Ten Oxidy kovu Sú to anorganické zlúčeniny tvorené kovovými katiónmi a kyslíkmi. Spravidla obsahujú obrovské množstvo iónových tuhých látok, v ktorých anión oxidu (alebo^2-) Elektrostaticky interagovať s druhmi M⁺. Zjednodušene povedané, sú to chemické zlúčeniny, ktoré sú výsledkom kombinácie kovu s kyslíkom.

M⁺ Je to teda akýkoľvek katión, ktorý pochádza z čistého kovu: od alkalických a prechodných kovov, s výnimkou niektorých vznešených kovov (ako je zlato, platina a paladium), až po najťažšie prvky bloku P periodiku tabuľky (ako je olovo a olovo a bizmut).

Na hornom obrázku je zobrazený povrch železa pokrytý červenkastými chrastami. Tieto „chrasty“ sú známe ako hrdza alebo moč, čo zase predstavuje vizuálny test oxidácie kovu po podmienkach ich prostredia. Chemicky je hrdza hydratovaná zmes oxidov železa (III).

Prečo oxidácia kovu vedie k degradácii jeho povrchu? Je to kvôli začleneniu kyslíka do kryštalickej štruktúry kovu.

Keď k tomu dôjde, objem kovu sa zvyšuje a pôvodné interakcie sú oslabené, čo spôsobuje prasknutie tuhej látky. Podobne tieto trhliny umožňujú viac kyslíkom molekúl preniknúť do vnútorných kovových vrstiev, čím úplne jedia kúsok zvnútra.

Tento proces sa však vyskytuje pri rôznych rýchlostiach a závisí od povahy kovu (jeho reaktivita) a od fyzických podmienok, ktoré ho obklopujú. Preto existujú faktory, ktoré urýchľujú alebo spomaľujú oxidáciu kovu; Dvaja z nich sú prítomnosť vlhkosti a pH.

Pretože? Pretože oxidácia kovu na výrobu kovového oxidu znamená prenos elektrónov. Tieto „cestovanie“ z jednej chemikálie do druhej, pokiaľ to prostredie uľahčuje, buď prítomnosťou iónov (h⁺, Nat⁺, Mg²⁺, Cl^-, atď.), ktoré modifikujú pH alebo molekulami vody, ktoré poskytujú dopravné prostriedky.

Analyticky sa trend kovu, ktorý sa vytvára zodpovedajúci oxid.

Napríklad zlato má oveľa väčší redukčný potenciál ako železo, a preto svieti svojou charakteristickou zlatou žiarením bez oxidu, ktorý ju ponúka.

Vlastnosti oxidov kovov

Vlastnosti oxidov kovov sa líšia podľa kovu a ako interaguje s aniónom alebo^2-. To znamená, že niektoré oxidy majú vo vode väčšiu hustotu alebo rozpúšťadlo ako iné. Každý však má spoločnú kovovú povahu, ktorá sa nevyhnutne odráža v ich základnosti.

Inými slovami: sú tiež známe ako základné anhydridy alebo základné oxidy.

Základnosť

Základnosť oxidov kovov sa dá experimentálne overiť pomocou indikátora kyseliny na báze. Ako? Pridanie malého kusu oxidu do vodného roztoku s trochou rozpusteného indikátora; Môže to byť skvapalnená šťava z Coloradu.

Keď bude oxid v závislosti od pH v závislosti od pH, spôsobí šťavu na modrom farby, čo zodpovedá základnému pH (s hodnotami medzi 8 a 10). Je to preto, že rozpustená časť oxidu Oxa^- Uprostred, tieto sú v uvedenom experimente s tými, ktorí sú zodpovední za zmenu pH.

Môže vám slúžiť: dusičnan horečnatý (mg (no3) 2): Štruktúra, vlastnosti, použitia

Pre oxid MO, ktorý je solubilizovaný vo vode, sa teda transformuje na kovový hydroxid („hydratovaný oxid“) podľa nasledujúcich chemických rovníc:

MO + H₂O => m (OH)₂

M (oh)₂ M²⁺ + 2OH^-

Druhou rovnicou je rovnováha rozpustnosti hydroxidu m (OH)₂. Všimnite si, že kov má zaťaženie 2+, čo tiež znamená, že jeho valencia je +2. Kovová valencia priamo súvisí s jeho tendenciou získať elektróny.

Týmto spôsobom, čím pozitívnejšie je Valencia, tým väčšia je jej kyslosť. V prípade, že m mal Valencia z +7, potom oxid m₂Ani₇ Bolo by to kyslé a nie základné.

Anfoterizmus

Oxidy kovov sú však základné, nie každý má rovnaký kovový charakter. Ako to? Umiestnenie kovu M do periodickej tabuľky. Čím viac na ľavej strane a v nízkych obdobiach, tým viac kovov bude, a preto viac základného bude jeho oxid.

Na hranici medzi základnými a kyslými oxidmi (nemetalické oxidy) sú oxidy amfoterov. Tu slovo „amfoter“ znamená, že oxid pôsobí rovnako ako báza a kyselina, čo sa rovná skutočnosti, že vo vodnom roztoku môže tvoriť hydroxid alebo vodný komplex M (OH (OH₂)₆²⁺.

Vodný komplex nie je nič viac ako koordinácia n Molekuly vody s kovovým stredom M. Pre komplex M (OH₂)₆²⁺, Kov M²⁺ Je obklopený šiestimi molekulami vody a dá sa považovať za hydratovaný katión. Mnohé z týchto komplexov prejavujú intenzívne sfarbenie, ako napríklad farby pozorované pre meď a kobalt.

Nomenklatúra oxidov kovov

Existujú tri spôsoby, ako pomenovať kovové oxidy: tradičné, systematické a zásoby.

Tradičná nomenklatúra

Aby sme správne pomenovali kovový oxid podľa pravidiel riadených IUPAC, je potrebné poznať možné validity kovu m. Najväčší (najpozitívnejší) je priradený k názvu kovu prípona -ICO, zatiaľ čo dieťa, predpona -ooso.

Príklad: Vzhľadom na valencie +2 a +4 kovu M, ich zodpovedajúce oxidy sú MO a MO₂. Keby boli m olovené, pb, potom by PBO bol oxid inštaláciounosiť, a PBO₂ Oxid plúmbICO. Ak má kov iba jeden Valencia, pomenuje sa jej oxid s príponou -ICO. Tak, na₂Alebo je oxid sodný.

Na druhej strane sa pridajú hypo- a per-predpony, keď sú kovové kovy k dispozícii tri alebo štyri valencie. Týmto spôsobom MN₂Ani₇ Je to oxid zaMangánICO, Pretože MN má Valencia +7, najväčší zo všetkých.

Tento typ nomenklatúry však predstavuje určité ťažkosti a zvyčajne sa používa.

Systematická nomenklatúra

Považuje sa za počet atómov M a kyslíka, ktoré tvoria chemický vzorec oxidu. Z nich sú priradené zodpovedajúce mono predpony, di-, tri-, tetra- atď.

Ako príklad tri nedávne oxidy kovov, PBO je oxid olovom; PBO₂ oxid oxid; a na₂O dysodio oxid. V prípade hrdze, viera₂Ani₃, Jeho príslušné meno je dihierro tričoxid.

Môže vám slúžiť: pycnometer

Nomenklatúra

Na rozdiel od ostatných dvoch nomenklatúry, v tomto je kovová valencia dôležitejšia. Valencia je špecifikovaná rímskymi číslami v zátvorkách: (i), (ii), (iii), (iv) atď. Kovový oxid sa potom pomenuje ako oxid kovu (N).

Uplatňovanie nomenklatúry akcií na predchádzajúce príklady, ktoré máte:

-PBO: oxid olova (II).

-PBO₂: Oxid olova (IV).

-Nat₂O: Oxid sodný. Ako má jedinečná valencia +1, nie je špecifikovaná.

-Vernosť₂Ani₃: oxid železa (III).

-Mn₂Ani₇: oxid mangánu (vii).

Výpočet čísla Valencia

Ale ak neexistuje žiadna periodická tabuľka s valenciami, ako ich možno určiť? Za to si musíme pamätať na to, že anión alebo^2- Prináša dve negatívne zaťaženie kovovým oxidom. Podľa zásady neutrality sa tieto negatívne náboje musia neutralizovať kovovým pozitívnym.

Preto, ak je počet kyslíka známy chemickým vzorcom, kovový valencia sa dá určiť algebraicky tak, aby súčet nulových nábojov.

MN₂Ani₇ Má sedem kyslíka, potom sa jeho záporné zaťaženie rovná 7x (-2) = -14. Na neutralizáciu negatívneho zaťaženia -14 musia mangány prispievať +14 (14-14 = 0). Zvýšenie matematickej rovnice je vtedy:

2x - 14 = 0

2 pochádzajú zo skutočnosti, že existujú dva atómy mangánu. Riešenie a čistenie X, kovová valencia:

X = 14/2 = 7

To znamená, že každý MN má Valencia z +7.

Ako sa tvoria oxidy kovov?

Vlhkosť a pH priamo ovplyvňujú oxidáciu kovov v ich zodpovedajúcich oxidoch. Prítomnosť CO₂, Oxid kyseliny, môže sa dostatočne rozpustiť vo vode, ktorá pokrýva kov kovu, aby sa urýchlilo začlenenie aniónového kyslíka do kryštalickej štruktúry kovu.

Táto reakcia sa môže tiež zrýchliť so zvýšením teploty, najmä ak chcete oxid v krátkom čase získať.

Priama kovová reakcia s kyslíkom

Oxidy kovov sa tvoria ako produkt reakcie medzi kovom a okolitým kyslíkom. Toto môže byť znázornené na chemickej rovnici nižšie:

2 m (s) + o₂(g) => 2mo (s)

Táto reakcia je pomalá, pretože kyslík má silnú dvojitú väzbu alebo = o a elektronický prenos medzi ním a kovom je neefektívny.

Avšak značne urýchľuje zvýšenie teploty a plochy povrchu. Dôvodom je skutočnosť, že potrebná energia je k dispozícii na prelomenie dvojitého spojenia alebo = o a má väčšiu plochu, kyslík sa pohybuje rovnomerne po celom kovu a súčasne sa zráža s kovovými atómami.

Čím väčšie je množstvo reakcionárskeho kyslíka, tým väčšie je Valencia alebo výsledné oxidačné číslo pre kov. Pretože? Pretože kyslík chytí čoraz viac elektrónov na kov, až kým nedosiahne najvyššie oxidačné číslo.

Môže vám slúžiť: pyridín: štruktúra, vlastnosti, použitie, toxicita, syntéza

Toto je napríklad viditeľné pre meď. Keď kovová medená kus reaguje s obmedzeným množstvom kyslíka, tvorí sa Cu₂O (oxid meďnatého (I), Dicobre Cupos alebo oxid:

4CU (s) + o₂(g) + q (teplo) => 2CU₂O (s) (červená pevná látka)

Ale keď reaguje v ekvivalentných množstvách, získa sa CUO (oxid meďnatého (II), oxid Cupric alebo oxid meďnatého):

2CU (s) + o₂(g) + q (teplo) => 2cUo (s) (čierna tuhá látka)

Reakcia kovových solí s kyslíkom

Oxidy kovov sa môžu tvoriť pomocou tepelného rozkladu. Aby bolo možné, musia sa jedno alebo dve malé molekuly uvoľňovať z počiatočnej zlúčeniny (soľ alebo hydroxid):

M (oh)₂ + Q => MO + H₂Ani

Mro₃ + Q => MO + CO₂

2 m (nie₃)₂ + Q => MO + 4NO₂ + Ani₂

Všimnite si, že h₂Alebo Co₂, Nie₂ I₂ Sú to prepustené molekuly.

Použitie oxidov kovu

Kvôli bohatému zloženiu kovov Kortexov Zeme a kyslíku atmosféry sa oxidy kovov nachádzajú v mnohých mineralogických zdrojoch, z ktorých je možné získať pevnú základňu na výrobu nových materiálov.

Každý kovový oxid nájde veľmi špecifické použitia, od výživy (ZnO a MGO) po cementové prísady (CAO) alebo jednoducho ako anorganické pigmenty (CR (CR₂Ani₃).

Niektoré oxidy sú také husté, že kontrolovaný rast ich vrstiev môže chrániť zliatinu alebo kov pred zadnými oxidáciami. Dokonca aj štúdie odhalili, že oxidácia ochrannej vrstvy pokračuje, akoby to bola kvapalina, ktorá pokrýva všetky povrchy alebo defekty povrchových kovov.

Oxidy kovov môžu prijať fascinujúce štruktúry, buď ako nanočastice, alebo ako veľké polymérne agregáty.

Táto skutočnosť z nich robí predmetom štúdie pre syntézu inteligentných materiálov kvôli ich veľkej povrchovej oblasti, ktorá sa používa na navrhovanie zariadení, ktoré reagujú na nižší fyzický stimul.

Podobne sú oxidy kovov surovinou mnohých technologických aplikácií, od zrkadiel a keramiky s jedinečnými vlastnosťami pre elektronické vybavenie až po solárne panely.

Príklady oxidov kovu

Oxidy železa

2Fe (s) + o₂(g) => 2feo (s) oxid železa (II).

6Feo (s) + o₂(g) => 2fe₃Ani₄(S) Magnetický oxid železa.

Vernosť₃Ani₄, Tiež známy ako magnetit, je to zmiešaný oxid; To znamená, že pozostáva z pevnej zmesi škaredej a viery₂Ani₃.

4FE₃Ani₄(s) + alebo₂(G) => 6FE₂Ani₃(S) Oxid železa (III).

Alkalické a alkalické oxidy

Alkalické aj alkalistické kovy majú iba jedno oxidačné číslo, takže ich oxidy sú „jednoduchšie“:

-Nat₂O: Oxid sodný.

-Li₂O: Oxid lítia.

-Klimatizovať₂O: Oxid draselný.

-CAO: oxid vápenatý.

-MGO: Oxid horečnatý.

-Beeo: oxid beryl (čo je amfoterický oxid).

Oxidy skupiny IIIA (13)

Prvky skupiny IIIA (13) môžu tvoriť oxidy iba s oxidačným počtom +3. Majú teda chemický vzorec m₂Ani₃ a ich oxidy sú nasledujúce:

-Do₂Ani₃: oxid hliníka.

-Utiecť₂Ani₃: oxid gália.

-V₂Ani₃: Indický oxid.

A nakoniec:

-Tl₂Ani₃: Oxid talium.

Odkazy

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chémia (8. vydanie.). Cengage Learning, s. 237.
2. Alonsoformula. Oxidný kov. Zobraté z: Alonsoformula.com
3. Regenti University of Minnesota (2018). Charakteristiky kyseliny kovových a nekovových oxidov. Prevzaté z: chem.Hm.Edu