OXIZI: NOMENCLATURĂ, TIPURI, PROPRIETĂȚI ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025

De Oxizii sunt o familie de compuși binari unde interacțiunile dintre elementul și oxigen. Deci un oxid are o formulă foarte generală de tip EO, unde E este orice element.

În funcție de mulți factori, cum ar fi natura electronică a E, raza sa ionică și valențele sale, se pot forma diferite tipuri de oxizi. Unele sunt foarte simple, iar altele, cum ar fi Pb ₃ O ₄ , (numite minium, arcazón sau plumb roșu) sunt amestecate; adică rezultă din combinarea a mai mult de un simplu oxid.

Plumb roșu, un compus cristalin care conține oxid de plumb. Sursa: BXXXD, prin Wikimedia Commons

Dar complexitatea oxizilor poate merge mai departe. Există amestecuri sau structuri în care mai mult de un metal poate interveni și unde, de asemenea, proporțiile nu sunt stoechiometrice. În cazul Pb ₃ O ₄ , raportul Pb / O este egal cu 3/4, dintre care atât numitorul cât și numitorul sunt numere întregi.

În oxizii nestoechiometrici, proporțiile sunt numere zecimale. E _0,75 O _1,78 este un exemplu de oxid nestochiometric hipotetic. Acest fenomen apare cu așa-numitele oxizi metalici, în special cu metale de tranziție (Fe, Au, Ti, Mn, Zn etc.).

Cu toate acestea, există oxizi ale căror caracteristici sunt mult mai simple și diferențiabile, cum ar fi caracterul ionic sau covalent. În acei oxizi în care predomină caracterul ionic, ei vor fi alcătuiți din cationi E ⁺ și O- ^2- anioni ; iar cele pur covalente, legăturile simple (E - O) sau duble legături (E = O).

Ceea ce dictează caracterul ionic al unui oxid este diferența de electronegativitate între E și O. Când E este un metal foarte electropozitiv, atunci EO va avea un caracter ionic ridicat. Întrucât dacă E este electronegativ, și anume un nemetal, EO-ul său de oxid va fi covalent.

Această proprietate definește multe altele expuse de oxizi, cum ar fi capacitatea lor de a forma baze sau acizi într-o soluție apoasă. De aici provin așa-numitii oxizi bazici și acizi. Cele care nu se comportă ca oricare dintre cele două, sau care dimpotrivă arată ambele caracteristici, sunt oxizi neutri sau amfoteri.

Nomenclatură

Există trei moduri de a denumi oxizii (care se aplică și la mulți alți compuși). Acestea sunt corecte indiferent de caracterul ionic al oxidului EO, deci numele lor nu spun nimic despre proprietățile sau structurile sale.

Nomenclatura sistematică

Având în vedere oxizii EO, E ₂ O, E ₂ O ₃ și EO ₂ , la prima vedere nu se poate ști ce se află în spatele formulelor lor chimice. Cu toate acestea, numerele indică raporturile stoechiometrice sau raportul E / O. Din aceste numere li se pot da nume chiar dacă nu este specificat cu ce valență „funcționează” E.

Numerele de atomi pentru E și O sunt notate prin prefixurile grecești de numerotare. În acest fel, mono- înseamnă că există un singur atom; di-, doi atomi; tri-, trei atomi și așa mai departe.

Deci, numele oxizilor precedenți în conformitate cu nomenclatura sistematică sunt:

- Monoxidul de E (EO).

- Monoxidul de di E (E ₂ O).

- Tri- oxid de di E (E ₂ O ₃ ).

- Di oxid de E (EO ₂ ).

Aplicând apoi această nomenclatură pentru Pb ₃ O ₄ , oxidul roșu din prima imagine, avem:

Pb ₃ O ₄ : tri plumb tetra oxid .

Pentru mulți oxizi mixți sau cu raporturi stoechiometrice mari, este foarte util să folosiți nomenclatura sistematică pentru a le numi.

Nomenclatura stocurilor

Valencia

Deși nu se știe ce element este E, raportul E / O este suficient pentru a ști ce valență folosești în oxidul tău. Cum? După principiul electroneutralității. Aceasta necesită ca suma încărcăturilor ionilor dintr-un compus să fie egală cu zero.

Acest lucru se realizează prin asumarea unui caracter ionic ridicat pentru orice oxid. Astfel, O are o încărcare -2 pentru că este O ^2- , iar E trebuie să contribuie n + astfel încât să neutralizeze sarcinile negative ale anionului de oxid.

De exemplu, în EO atomul E funcționează cu valența +2. De ce? Deoarece, în caz contrar, nu ar putea neutraliza sarcina -2 a singurului O. Pentru E ₂ O, E are valență +1, deoarece sarcina +2 trebuie împărțită între cei doi atomi ai lui E.

Și în E ₂ O ₃ , încărcările negative aduse de O trebuie calculate mai întâi. Deoarece există trei dintre ele, atunci: 3 (-2) = -6. Pentru a neutraliza taxa -6, E-urile trebuie să contribuie cu +6, dar din moment ce există două, +6 este împărțit la două, lăsând E-ul cu o valență de +3.

Regula memonică

O are întotdeauna o valență -2 în oxizi (dacă nu este un peroxid sau superoxid). Așadar, o regulă mnemotică pentru a determina valența E este pur și simplu să țineți cont de numărul care însoțește O. E., pe de altă parte, va avea numărul 2 care îl însoțește și, dacă nu, înseamnă că a existat o simplificare.

De exemplu, în EO valența lui E este +1, deoarece chiar dacă nu este scrisă, există doar un O. Și pentru EO ₂ , întrucât nu există 2 E însoțitor, a existat o simplificare, iar pentru a apărea trebuie multiplicată cu 2. Astfel, formula devine E ₂ O ₄ și valența E este apoi +4.

Cu toate acestea, această regulă nu pentru unii oxizi, cum ar fi Pb ₃ O ₄ . Prin urmare, este întotdeauna necesar să se efectueze calcule de neutralitate.

În ce constă

Odată ce valența E este la îndemână, nomenclatorul stoc constă în specificarea acesteia în paranteze și cu cifre romane. Dintre toate nomenclatoarele, aceasta este cea mai simplă și mai precisă în ceea ce privește proprietățile electronice ale oxizilor.

Dacă E, pe de altă parte, are o singură valență (care poate fi găsită în tabelul periodic), atunci nu este specificată.

Astfel, pentru oxidul EO dacă E are valență +2 și +3, se numește: (numele E) (II) oxid. Dar dacă E are valență +2, atunci oxidul său se numește: oxid de (numele E).

Nomenclatura tradițională

Pentru a menționa numele oxizilor, la numele lor latine trebuie adăugate sufixele –ico sau –oso, pentru valențele mai mari sau mai mici. În cazul în care există mai mult de două, se folosesc prefixele –hipo, pentru cei mai mici și –per, pentru cel mai mare dintre toate.

De exemplu, plumbul funcționează cu valențe +2 și +4. În PbO are valență +2, deci se numește: oxid de plumb. În timp ce PbO ₂ se numește: oxid de plumb.

Și cum se numește Pb ₃ O _{4 în} conformitate cu cele două nomenclaturi anterioare? Nu are nume. De ce? Deoarece Pb ₃ O ₄ de fapt constă dintr - un amestec 2; adică solidul roșu are o concentrație dublă de PbO.

Din acest motiv, ar fi greșit să încerci să dai Pb ₃ O ₄ un nume care nu constă în nomenclator sistematic sau argou popular.

Tipuri de oxizi

În funcție de ce parte a tabelului periodic E este și, prin urmare, de natura sa electronică, se poate forma un tip de oxid sau altul. Din acest criteriu apar mai multe criterii pentru a le atribui un tip, dar cele mai importante sunt cele legate de aciditatea sau de baza lor.

Oxizi bazici

Oxizii de bază se caracterizează prin faptul că sunt ionici, metalici și, mai important, generează o soluție de bază prin dizolvarea în apă. Pentru a determina experimental dacă un oxid este de bază, acesta trebuie adăugat la un recipient cu apă și un indicator universal dizolvat în acesta. Colorația sa înainte de a adăuga oxidul trebuie să fie verde, cu pH neutru.

Odată adăugat oxidul în apă, dacă culoarea acestuia se schimbă de la verde la albastru, înseamnă că pH-ul a devenit de bază. Acest lucru se datorează faptului că stabilește un echilibru de solubilitate între hidroxidul format și apa:

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

Deși oxidul este insolubil în apă, doar o mică porțiune se dizolvă pentru a modifica pH-ul. Unii oxizi de bază sunt atât de solubili încât generează hidroxizi caustici precum NaOH și KOH. Aceasta este, de sodiu și potasiu, oxizi de Na ₂ O și K ₂ O, sunt foarte de bază. Rețineți valența +1 pentru ambele metale.

Oxizi acizi

Oxizii acizi se caracterizează prin faptul că au un element nemetalic, sunt covalenți și, în plus, generează soluții acide cu apă. Din nou, aciditatea sa poate fi verificată cu ajutorul indicatorului universal. Dacă de data aceasta când adăugați oxidul în apă, culoarea sa verde devine roșiatică, atunci este un acid acid.

Ce reacție are loc? Urmatorul:

EO ₂ (s) + H ₂ O (l) => H ₂ EO ₃ (aq)

Un exemplu de oxid acid, care nu este un solid, ci un gaz, este CO ₂ . Când se dizolvă în apă, formează acid carbonic:

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

De asemenea, CO ₂ nu constă din anioni O ^2- și cationi C ⁴⁺ , ci dintr-o moleculă formată din legături covalente: O = C = O. Aceasta este poate una dintre cele mai mari diferențe între oxizii de bază și acizi.

Oxizi neutri

Acești oxizi nu schimbă culoarea verde a apei la pH neutru; adică nu formează hidroxizi sau acizi în soluție apoasă. Unele dintre ele sunt: N ₂ O, NO și CO. La fel ca CO, au legături covalente care pot fi ilustrate de structurile Lewis sau de orice teorie a legăturii.

Oxizi amfoterici

O altă modalitate de clasificare a oxizilor depinde de reacția lor cu un acid. Apa este un acid foarte slab (și o bază și), astfel încât oxizii amfoterici nu prezintă „cele două fețe ale lor”. Acești oxizi se caracterizează prin reacția atât cu acizii cât și cu bazele.

Oxidul de aluminiu, de exemplu, este un oxid amfoteric. Următoarele două ecuații chimice reprezintă reacția sa cu acizi sau baze:

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 este sarea de sulfat de aluminiu, și NaAl (OH) _{4 este} o sare complexă numită tetrahydroxo sodiu aluminat.

Oxidul de hidrogen, H ₂ O (apă), este de asemenea amfoteric, iar acest lucru este evidențiat prin echilibrul său de ionizare:

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

Oxizi amestecati

Oxizii amestecati sunt cei care constau in amestecul unuia sau mai multor oxizi din acelasi solid. Pb ₃ O ₄ este un exemplu al acestora. Magnetita, Fe ₃ O ₄ , este, de asemenea, un alt exemplu de oxid mixt. Fe ₃ O ₄ este un amestec de FeO și Fe ₂ O ₃ în 1: 1 proporții (spre deosebire de Pb ₃ O ₄ ).

Amestecurile pot fi mai complexe, creând astfel o varietate bogată de minerale de oxid.

Proprietăți

Proprietățile oxizilor depind de tipul lor. Oxizii poate fi ionic (E ^{n +} O ² ), cum ar fi CaO (Ca ²⁺ O ^2- ), sau covalentă, cum ar fi SO ₂ , O = S = O.

Din acest fapt și din tendința ca elementele să reacționeze cu acizi sau baze, se colectează o serie de proprietăți pentru fiecare oxid.

De asemenea, cele de mai sus sunt reflectate în proprietățile fizice, cum ar fi punctele de topire și fierbere. Oxizii ionici tind să formeze structuri cristaline foarte rezistente la căldură, astfel încât punctele de topire ale acestora sunt mari (peste 1000ºC), în timp ce covalenții se topește la temperaturi scăzute sau sunt chiar gaze sau lichide.

Cum sunt formate?

Sursa: Pete prin Flickr

Oxizii se formează atunci când elementele reacționează cu oxigenul. Această reacție poate apărea cu un contact simplu cu atmosfere bogate în oxigen sau necesită căldură (cum ar fi o flacără mai ușoară). Adică atunci când arde un obiect reacționează cu oxigenul (atâta timp cât este prezent în aer).

Dacă luați o bucată de fosfor, de exemplu, și o puneți în flacără, aceasta va arde și va forma oxidul corespunzător:

4P (s) + 5O ₂ (g) => P ₄ O ₁₀ (s)

În timpul acestui proces, unele solide, cum ar fi calciul, pot arde cu o flacără luminoasă, colorată.

Un alt exemplu este obținut prin arderea lemnului sau a oricărei substanțe organice, care au carbon:

C (s) + O ₂ (g) => CO ₂ (g)

Dar dacă nu este suficient oxigen, CO se formează în loc de CO ₂ :

C (s) + 1 / 2O ₂ (g) => CO (g)

Rețineți cum raportul C / O servește pentru a descrie diferiți oxizi.

Exemple de oxizi

Sursa: De Yikrazuul, de la Wikimedia Commons

Imaginea superioară corespunde structurii oxidului covalent I ₂ O ₅ , cel mai stabil care formează iod. Notă legăturile lor unice și duble, precum și taxele formale ale I și oxigenelor de pe laturile lor.

Oxizi de halogen sunt caracterizate prin a fi covalente și foarte reactive, ca atare , sunt cazurile de O ₂ F ₂ (FOOF) și A ₂ (FOF). Dioxidul de clor, ClO ₂ , de exemplu, este singurul oxid de clor care este sintetizat la scară industrială.

Deoarece halogenii formează oxizi covalenți, valențele lor "ipotetice" sunt calculate în același mod prin principiul electroneutralității.

Oxizi metalici de tranziție

În plus față de oxizii cu halogen, există oxizi metalici de tranziție:

-CoO: oxid de cobalt (II); oxid de cobalt; u monoxid de cobalt.

-HgO: oxid de mercur (II); oxid mercuric; monoxid de mercur.

-Ag ₂ O: oxid de argint; oxid de argint; sau diplomați monoxid.

-Au ₂ O ₃ : oxid de aur (III); oxid auric; sau dior trioxid.

Exemple suplimentare

-B ₂ O ₃ oxid de bor;: oxid boric; sau trioxid de diboron.

-CI ₂ O ₇ : oxid de clor (VII); oxid percloric; heptoxid de dicloro.

-NO: oxid de azot (II); Oxid de azot; monoxid de azot.

Referințe

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică. (a patra editie). Mc Graw Hill.
2. Oxizi metalici și nemetalici. Luat de la: chem.uiuc.edu
3. Online Chimie gratuită. (2018). Oxizi și ozon. Luat de la: freechemistryonline.com
4. Toppr. (2018). Oxizi simpli. Luat de la: toppr.com
5. Steven S. Zumdahl. (7 mai 2018). Oxid. Encyclopediae Britannica. Luat de la: britannica.com
6. Chimie LibreTexturi. (24 aprilie 2018). Oxizii. Luat de la: chem.libretexts.org
7. Quimicas.net (2018). Exemple de oxizi. Recuperat din: quimicas.net