Oxidy

Oxid (synonyma: oxid , oxid ) je binární sloučenina chemického prvku s kyslíkem v oxidačním stavu −2, ve kterém je samotný kyslík spojen pouze s méně elektronegativním prvkem. Chemický prvek kyslík je druhý v elektronegativitě po fluoru , proto téměř všechny sloučeniny chemických prvků s kyslíkem patří k oxidům. Mezi výjimky patří například difluorid kyslíku OF 2 .

Oxidy jsou velmi běžným typem sloučenin vyskytujících se v zemské kůře a ve vesmíru obecně. Příklady takových sloučenin jsou rez , voda , písek , oxid uhličitý , řada barviv. Oxidy jsou také třída minerálů , což jsou sloučeniny kovu s kyslíkem (viz oxidy ).

Sloučeniny, které obsahují atomy kyslíku propojené, se nazývají peroxidy nebo peroxidy (obsahují řetězec -O-O-), superoxidy (obsahují skupinu O−
2) a ozonidy (obsahující skupinu O−
3). Nepatří, přísně vzato, do kategorie oxidů.

Klasifikace

V závislosti na chemických vlastnostech existují:

Oxidy tvořící soli :
- bazické oxidy (například oxid sodný Na20, oxid měďnatý CuO) : oxidy kovů, jejichž oxidační stupeň je I-II;
- oxidy kyselin (například oxid síry (VI) SO 3 , oxid dusnatý (IV) NO 2 ): oxidy kovů s oxidačním stupněm V-VII a oxidy nekovů;
- amfoterní oxidy (například oxid zinečnatý ZnO, oxid hlinitý Al 2 O 3 ): oxidy kovů s oxidačním stupněm III-IV a výjimkami (ZnO, BeO, SnO, PbO);
Nesolnotvorné oxidy : oxid uhelnatý (II) CO, oxid dusnatý (I) N 2 O, oxid dusnatý (II) NO, oxid křemičitý (II) SiO, oxid sírový (II) SO.

Existují komplexní oxidy , včetně atomů dvou nebo více prvků v molekule, kromě kyslíku - například oxid lithný-kobaltnatý Li 2 O Co 2 O 3 a podvojné oxidy , ve kterých jsou atomy stejného prvku. obsažené ve dvou nebo více oxidačních stavech - například oxid manganatý (II, IV) Mn 5 O 8 . V mnoha případech lze takové oxidy považovat za soli kyselin obsahujících kyslík. Oxid lithný a kobaltnatý lze tedy považovat za kobaltitan lithný Li 2 Co 2 O 4 a oxid manganatý jako orthomanganit Mn 3 ( Mn0 4 ) 2 .

Nomenklatura

V souladu s nomenklaturou IUPAC jsou oxidy nazývány slovem „oxid“, za kterým následuje název chemického prvku v případě genitivu, například: Na 2 O - oxid sodný , Al 2 O 3 - oxid hlinitý . Pokud má prvek proměnný oxidační stav, pak se jeho oxidační stav uvádí v názvu oxidu římskou číslicí v závorce hned za názvem (bez mezery ). Například Cu 2 O je oxid měďnatý , CuO je oxid měďnatý , FeO je oxid železitý , Fe 2 O 3 je oxid železitý , Cl 2 O 7 je oxid chloritý (VII) .

Jiné názvy oxidů se často používají podle počtu atomů kyslíku: pokud oxid obsahuje pouze jeden atom kyslíku, pak se nazývá monoxid nebo monoxid , pokud dva -dioxid nebo oxid , pokud tři - pak trioxid nebo trioxid atd. příklad: oxid uhelnatý CO, oxid uhličitý CO 2 , oxid sírový SO 3 .

Běžné jsou i historicky ustálené (triviální) názvy oxidů, např. oxid uhelnatý CO, anhydrid kyseliny sírové SO 3 atp.

Na počátku 19. století a dříve žáruvzdorné oxidy, prakticky nerozpustné ve vodě, nazývali chemici „země“.

Tradiční nomenklatura

Oxidy s nižším oxidačním stupněm (suboxidy) se někdy nazývají oxid a suboxid (například oxid uhelnatý (II) , CO - oxid uhelnatý; oxid uhličitý , C 3 O 2 - suboxid uhlíku [1] ; oxid dusíku (I) , N 2 O - oxid dusný, oxid měďnatý , Cu 2 O - oxid měďnatý ).

Oxidy s vyšším oxidačním stupněm (například oxid železitý , Fe 2 O 3 ) se v souladu s touto nomenklaturou nazývají oxidy a dvojité (tj. s různými oxidačními stavy) oxidy - oxid-oxid (Fe 3 O 4 ). \u003d FeO ) Fe 2 O 3 - oxid železa , oxid uranu (VI)-diuranu (V) , U 3 O 8 - oxid uranu ).

Jestliže některý kov poskytuje jeden zásaditý oxid, pak se tento nazývá oxidem, například oxid vápenatý, oxid hořečnatý atd.; pokud jsou dva, pak se oxid s nižším obsahem kyslíku nazývá oxid, například oxid železnatý FeO a oxid Fe 2 O 3 . Oxid s méně kyslíkem než dusný se nazývá suboxid.

- Vukolov S.P. , Mendeleev D.I. Oxides // Encyklopedický slovník Brockhaus a Efron : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.

Tato nomenklatura však není konzistentní, takže taková jména by měla být považována za tradičnější.

Vlastnosti

Za normálních podmínek mohou být oxidy ve třech stavech agregace: pevné, kapalné a plynné.

Když kyselý oxid reaguje se zásaditým, vzniká sůl.
Oxidy reagují s vodou, pokud se vytvoří rozpustná kyselina nebo rozpustná báze.
Bazické oxidy reagují s kyselinami a kyselé oxidy se zásadami.

Bazické oxidy

1. Zásaditý oxid + silná kyselina → sůl + voda

{\mathsf {CuO+H_{2}SO_{4}\rightarrow CuSO_{4}+H_{2}O))

2. Oxid silné zásady + voda → hydroxid

{\mathsf {CaO+H_{2}O\rightarrow Ca(OH)_{2))}

3. Silný zásaditý oxid + kyslý oxid → sůl

{\mathsf {CaO+Mn_{2}O_{7}\rightarrow Ca(MnO_{4})_{2))}

4. Zásaditý oxid + vodík → kov + voda

{\mathsf {CuO+H_{2}\rightarrow Cu+H_{2}O}}

Poznámka: Redukce vodíku je možná pro kovy méně aktivní než hliník .

Oxidy kyselin

1. Kysličník + voda → kys

\mathsf{SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4}

Některé oxidy, jako je SiO 2 , nereagují s vodou, takže jejich kyseliny se získávají nepřímo.

2. Oxid kyselý + zásaditý oxid → sůl

{\mathsf {CO_{2}+CaO\rightarrow CaCO_{3))}

3. Kysličník + zásada → sůl + voda

{\mathsf {SO_{2}+2NaOH\rightarrow Na_{2}SO_{3}+H_{2}O))

Pokud je oxid kyseliny anhydridem vícesytné kyseliny, je možná tvorba kyselých nebo středních solí:

{\mathsf {Ca(OH)_{2}+CO_{2}\rightarrow CaCO_{3}\downarrow +H_{2}O))

{\mathsf {CaCO_{3}+H_{2}O+CO_{2}\rightarrow Ca(HCO_{3})_{2))}

4. Netěkavý oxid + sůl1 → sůl2 + těkavý oxid

{\mathsf {SiO_{2}+Na_{2}CO_{3}\rightarrow Na_{2}SiO_{3}+CO_{2))}

5. Anhydrid kyseliny 1 + bezvodá kyselina obsahující kyslík 2 → Anhydrid kyseliny 2 + kyselina obsahující bezvodý kyslík 1

{\displaystyle {\mathsf {P_{2}O_{5}+2HClO_{4}\rightarrow 2HPO_{3}+Cl_{2}O_{7))))

Amfoterní oxidy

Při interakci se silnou kyselinou nebo oxidem kyseliny vykazují hlavní vlastnosti :

{\mathsf {ZnO+2HCl\rightarrow ZnCl_{2}+H_{2}O))

Při interakci se silnou bází nebo zásaditým oxidem vykazují kyselé vlastnosti :

{\mathsf {ZnO+2KOH+H_{2}O\rightarrow K_{2}[Zn(OH)_{4}]}}

(ve vodném roztoku)

{\mathsf {ZnO+2KOH\rightarrow K_{2}ZnO_{2}+H_{2}O\uparrow ))

(při tavení)

Získání

1. Interakce jednoduchých látek (s výjimkou inertních plynů , zlata a platiny ) s kyslíkem :

{\textstyle {\mathsf {2H_{2}+O_{2}\rightarrow 2H_{2}O))}

{\mathsf {2Cu+O_{2}\rightarrow 2CuO}}

Patří sem také spalování alkalických kovů (kromě lithia ), stroncia a barya v kyslíku , při kterých vznikají peroxidy a superoxidy :

{\mathsf {2Na+O_{2}\rightarrow Na_{2}O_{2}}}

{\mathsf {K+O_{2}\rightarrow KO_{2}}}

2. Pražení nebo spalování binárních sloučenin v kyslíku :

{\mathsf {4FeS_{2}+11O_{2}\rightarrow 2Fe_{2}O_{3}+8SO_{2))}

{\mathsf {CS_{2}+3O_{2}\rightarrow CO_{2}+2SO_{2))}

{\mathsf {2PH_{3}+4O_{2}\rightarrow P_{2}O_{5}+3H_{2}O))

3. Tepelný rozklad solí :

\mathsf{CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2}

{\mathsf {2FeSO_{4}\rightarrow Fe_{2}O_{3}+SO_{2}+SO_{3))}

4. Tepelný rozklad zásad nebo kyselin :

{\mathsf {2Al(OH)_{3}\rightarrow Al_{2}O_{3}+3H_{2}O))

{\mathsf {4HNO_{3}\rightarrow 4NO_{2}+O_{2}+2H_{2}O))

5. Oxidace nižších oxidů na vyšší a redukce vyšších oxidů na nižší:

{\mathsf {4FeO+O_{2}\rightarrow 2Fe_{2}O_{3))}

6. Interakce některých kovů s vodou při vysoké teplotě:

{\mathsf {Zn+H_{2}O\rightarrow ZnO+H_{2))}

7. Interakce solí s kyselými oxidy při spalování koksu za uvolňování těkavého oxidu:

{\mathsf {Ca_{3}(PO_{4})_{2}+3SiO_{2}+5C\rightarrow 3CaSiO_{3}+2P+5CO))

8. Interakce kovů s kyselinami - oxidační činidla :

{\mathsf {Zn+4HNO_{3}\rightarrow Zn(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\uparrow +2H_{2}O))

9. Působením látek odstraňujících vodu na kyseliny a soli :

{\mathsf {2KClO_{4}+H_{2}SO_{4}\rightarrow K_{2}SO_{4}+Cl_{2}O_{7}+H_{2}O))

10. Interakce solí slabých nestabilních kyselin se silnějšími kyselinami :

{\mathsf {NaHCO_{3}+HCl\rightarrow NaCl+H_{2}O+CO_{2}\uparrow }}

Poznámky

↑ L. B. Daškevič, V. G. Beilin. Suboxid uhlíku v organické syntéze / Pokroky v chemii. - 1967. - Ročník 36. - č. 6. - C. 947-964.

Odkazy

Tabulka klasifikace oxidů
Video tutoriál o oxidech Archivováno 21. května 2012 na Wayback Machine

oxidy
H2O _ _
Li 2 O LiCoO 2 Li 3 PaO 4 Li 5 PuO 6 Ba 2 LiNpO 6 LiAlO 2 Li 3 NpO 4 Li 2 NpO 4 Li 5 NpO 6 LiNbO 3	BeO											B2O3 _ _ _	C 3 O 2 C 12 O 9 CO C 12 O 12 C 4 O 6 CO 2	N 2 O NO N 2 O 3 N 4 O 6 NO 2 N 2 O 4 N 2 O 5	Ó	F
Na 2 O NaPaO 3 NaAlO 2 Na 2 PtO 3	MgO											AlO Al 2 O 3 NaAlO 2 LiAlO 2 AlO (OH)	SiO SiO 2	P 4 O P 4 O 2 P 2 O 3 P 4 O 8 P 2 O 5	S 2 O SO SO 2 SO 3	Cl 2 O ClO 2 Cl 2 O 6 Cl 2O 7 _
K 2 O K 2 PtO 3 KPaO 3	CaO Ca 3 OSiO 4 CaTiO 3	Sc2O3 _ _ _	TiO Ti 2 O 3 TiO 2 TiOSO 4 CaTiO 3 BaTiO 3	VO V 2 O 3 V 3 O 5 VO 2 V 2 O 5	FeCr 2 O 4 CrO Cr 2 O 3 CrO 2 CrO 3 MgCr 2 O 4	MnO Mn 3 O 4 Mn 2 O 3 MnO(OH) Mn 5 O 8 MnO 2 MnO 3 Mn 2 O 7	FeCr 2 O 4 FeO Fe 3 O 4 Fe 2 O 3	CoFe 2 O 4 CoO Co 3 O 4 CoO (OH) Co 2 O 3 CoO 2	NiO NiFe 2 O 4 Ni 3 O 4 NiO (OH) Ni 2 O 3	Cu 2 O CuO CuFe 2 O 4 Cu 2 O 3 CuO 2	ZnO	Ga 2 O Ga 2 O 3	GeO GeO 2	As 2 O 3 As 2 O 4 As 2 O 5	SeOCl 2 SeOBr 2 SeO 2 Se 2 O 5 SeO 3	Br20 Br203Br02 _ _ _ _ _ _ _
Rb 2 O RbPaO 3 Rb 4 O 6	SrO	Y 2 O 3 YOF YOCl	ZrO(OH) 2 ZrO 2 ZrOS Zr 2 O 3 Cl 2	NbO Nb 2 O 3 NbO 2 Nb 2 O 5 Nb 2 O 3 (SO 4 ) 2 LiNbO 3	Mo 2 O 3 Mo 4 O 11 MoO 2 Mo 2 O 5 MoO 3	TcO 2 Tc 2 O 7	Ru 2 O 3 RuO 2 Ru 2 O 5 RuO 4	RhO Rh 2 O 3 RhO 2	PdO Pd 2 O 3 PdO 2	Ag2O Ag2O2 _ _ _ _ _	Cd2O CdO _ _	In 2 O InO In 2 O 3	SnO SnO2 _	Sb 2 O 3 Sb 2 O 4 Hg 2 Sb 2 O 7 Sb 2 O 5	TeO 2 TeO 3	I 2 O 4 I 4 O 9 I 2 O 5
Cs 2 O Cs 2 ReCl 5 O	BaO BaPaO 3 BaTiO 3 BaPtO 3		HfO (OH ) 2Hf02	Ta 2 O TaO TaO 2 Ta 2 O 5	WO 2 Br 2 WO 2 WO 2 Cl 2 WOBr 4 WOF 4 WOCl 4 WO 3	Re 2 O ReO Re 2 O 3 ReO 2 Re 2 O 5 ReO 3 Re 2 O 7	OsO Os 2 O 3 OsO 2 OsO 4	Ir2O3 IrO2 _ _ _ _	PtO Pt 3 O 4 Pt 2 O 3 PtO 2 K 2 PtO 3 Na 2 PtO 3 PtO 3	Au 2 O AuO Au 2 O 3	Hg 2 O HgO (Hg 3 O 2 )SO 4 Hg 2 O (CN) 2 Hg 2 Sb 2 O 7 Hg 3 O 2 Cl 2 Hg 5 O 4 Cl 2	Tl 2 O Tl 2 O 3	Pb 2 O PbO Pb 3 O 4 Pb 2 O 3 PbO 2	BiO Bi 2 O 3 Bi 2 O 4 Bi 2 O 5	PoO PoO 2 PoO 3	V
Fr	Ra		RF	Db	Sg	bh	hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	fl	Mc	Lv	Ts
		↓
		La202S La203 _ _ _ _ _ _ _	Ce 2 O 3 CeO 2	PrO Pr 2 O 2 S Pr 2 O 3 Pr 6 O 11 PrO 2	NdO Nd 2 O 2 S Nd 2 O 3 NdHO	Pm 2 O 3	SmO Sm 2 O 3	EuO Eu 3 O 4 Eu 2 O 3 EuO (OH) Eu 2 O 2 S	Gd203 _ _ _	Tb	Dy2O3 _ _ _	Ho 2 O 3 Ho 2 O 2 S	Er2O3 _ _ _	Tm2O3 _ _ _	YbO Yb203 _ _ _	Lu 2 O 2 S Lu 2 O 3 LuO (OH)
		Ac2O3 _ _ _	UO 2 UO 3 U 3 O 8	PaO PaO 2 Pa 2 O 5 PaOS	THO 2	NpO NpO 2 Np 2 O 5 Np 3 O 8 NpO 3	PuO Pu 2 O 3 PuO 2 PuO 3 PuO 2 F 2	AmO 2	Cm2O3 CmO2 _ _ _ _	Bk 2 O 3	Cf203 _ _ _	Es	fm	md	Ne	lr