Kovinski oksidi

Videz kovinskega oksida

Kaj so kovinski oksidi?

The Kovinski oksidi So anorganske spojine, ki jih tvorijo kovinski kationi in kisik. Na splošno obsegajo ogromno ionskih trdnih snovi, v katerih oksidni anion (ali^2-) elektrostatično interakcijo z M vrstami⁺. Z enostavnejšimi besedami so kemične spojine, ki so posledica kombiniranja kovine s kisikom.

M⁺ Tako je vsaka kation, ki izhaja iz čiste kovine: iz alkalnih in prehodnih kovin, razen nekaterih plemenitih kovin (na primer zlata, platine in paladije bizmut).

Na zgornji sliki je prikazana železna površina, pokrita z rdečkastimi krasti. Te "kraste" so tisto, kar je znano kot rje ali urin, kar posledično predstavlja vizualni test kovinske oksidacije po pogojih njihovega okolja. Kemično je rje hidrirana mešanica železovih oksidov (III).

Zakaj oksidacija kovine povzroči razgradnjo njegove površine? To je posledica vključitve kisika v kristalno strukturo kovine.

Ko se to zgodi, se količina kovine poveča in prvotne interakcije so oslabljene, kar povzroči rupturo trdne snovi. Prav tako te razpoke omogočajo več molekul kisika, da prodrejo v notranje kovinske plasti in popolnoma pojedo kos od znotraj.

Vendar se ta postopek pojavlja z različnimi hitrostmi in je odvisen od narave kovine (njene reaktivnosti) in fizičnih pogojev, ki ga obdajajo. Zato obstajajo dejavniki, ki pospešijo ali upočasnijo oksidacijo kovine; Dva sta prisotnost vlage in pH.

Ker? Ker kovinska oksidacija za proizvodnjo kovinskega oksida pomeni prenos elektronov. Ta "potovanja" iz ene kemikalije v drugo, dokler to okolje olajša, bodisi s prisotnostjo ionov (h⁺, Na⁺, Mg²⁺, Cl^-, itd.), ki spreminjajo pH ali z molekulami vode, ki zagotavljajo prevozna sredstva.

Analitično se trend kovine, ki tvori ustrezen oksid.

Zlato ima na primer veliko večji potencial za zmanjšanje kot železo, zato sije s svojim značilnim zlatim sijajem brez oksida, ki ga ponuja.

Lastnosti kovinskih oksidov

Lastnosti kovinskih oksidov se razlikujejo glede na kovino in kako deluje z anionom oz^2-. To pomeni, da imajo nekateri oksidi večjo gostoto ali topnost v vodi kot drugi. Vendar imajo vsi skupne kovinske narave, ki se neizogibno odraža v njihovi bazičnosti.

Z drugimi besedami: znani so tudi kot osnovni anhidridi ali osnovni oksidi.

Basicy

Basicy kovinskih oksidov je mogoče eksperimentalno preveriti z indikatorjem kisline baze. Kot? Dodajanje majhnega kosa oksida vodni raztopini z malo raztopljenega indikatorja; To je lahko utekočinjeni sok Kolorada.

Obseg barv, odvisno od pH, bo oksid naredil sok do modrikastih barv, kar ustreza osnovnemu pH (z vrednostmi med 8 in 10). To je zato, ker raztopljeni del volov volov oksida^- Na sredini so to v omenjenem eksperimentu, ki so odgovorni za spremembo pH.

Lahko vam služi: magnezijev nitrat (mg (NO3) 2): struktura, lastnosti, uporabe

Tako se za mo oksid, ki je solubiliziran v vodi, pretvori v kovinski hidroksid ("hidrirani oksid") v skladu z naslednjimi kemičnimi enačbami:

Mo + h₂O => m (oh)₂

M (OH)₂ M²⁺ + 2OH^-

Druga enačba je ravnovesje topnosti hidroksida M (OH)₂. Upoštevajte, da ima kovina 2+ obremenitev, kar pomeni, da je njegova valenca +2. Kovina Valencia je neposredno povezana s svojo težnjo po pridobivanju elektronov.

Na ta način je bolj pozitivna, večja je kislost. V primeru, da je imel m Valencia +7, nato M oksid₂Tudi₇ Bilo bi kislo in ne osnovno.

Anfoterizem

Kovinski oksidi so osnovni, vendar nimajo vsi enak kovinski značaj. Kako vedeti? Postavitev kovine m v periodično mizo. Bolj kot je na levi strani istega in v nizkih obdobjih, bolj bo kovinsko in zato bo več osnovnega njegovega oksida.

Na meji med osnovnimi in kislimi oksidi (nemetalni oksidi) so amfoteros oksidi. Tu beseda "amfoter" pomeni, da oksid deluje toliko kot baza in kislina, kar je enako dejstvu, da lahko v vodni raztopini tvori hidroksid ali vodni kompleks M (OH₂)₆²⁺.

Vodni kompleks ni nič drugega kot usklajevanje n Molekule vode s kovinskim središča m. Za kompleks M (oh₂)₆²⁺, Kovina m²⁺ Obdan je s šestimi molekulami vode in ga lahko štejemo za hidrirano kation. Mnogi od teh kompleksov kažejo intenzivne obarvanosti, kot so tiste, ki jih opažamo za baker in kobalt.

Nomenklatura kovinskih oksidov

Obstajajo trije načini za imenovanje kovinskih oksidov: tradicionalni, sistematični in zaloge.

Tradicionalna nomenklatura

Če želite pravilno poimenovati kovinski oksid v skladu s pravili, ki jih ureja IUPAC, je treba vedeti možne veljavnosti kovine M. Največji (najbolj pozitiven) je dodeljen imenu kovine The pripona -ico, medtem ko otrok, predpona -Ooso.

Primer: Glede na valenci +2 in +4 kovinske m so njihovi ustrezni oksidi MO in MO₂. Če bi bil m svinčeno, PB, potem bi bil PBO Plumb oksidmedved, in PBO₂ PLúMb oksidICO. Če ima kovina samo eno Valencijo, se imenuje svoj oksid s pripono -ico. Tako, na₂Ali je natrijev oksid.

Po drugi strani pa se dodajo hipo- in perpone, ko so za kovino na voljo tri ali štiri valence. Na ta način Mn₂Tudi₇ Je oksid naManganICO, Ker ima MN Valencia +7, največji od vseh.

Vendar ta vrsta nomenklature predstavlja določene težave in je običajno najmanj uporabljena.

Sistematična nomenklatura

Šteje se, da je število atomov M in kisika, ki sestavljajo kemijsko formulo oksida. Iz njih so dodeljeni ustrezni mono predponi, di-, tri-, tetra- itd.

Kot primer je kot tri nedavne kovinske okside, PBO je svinčeni monoksid; PBO₂ svinčni dioksid; in na₂O Dysodio monoksid. V primeru rje, vera₂Tudi₃, Njegovo ime je Dihierro Trioxide.

Vam lahko služi: piknometer

Nomenklatura zalog

Za razliko od drugih dveh nomenklatur je v tej kovinski valencia pomembnejša. Valencia je določena z rimskimi številkami v oklepajih: (i), (ii), (iii), (iv) itd. Kovinski oksid se nato imenuje kot kovinski oksid (n).

Uporaba nomenklature zalog za prejšnje primere, ki jih imate:

-PBO: svinčni oksid (ii).

-Pbo₂: Svinčni oksid (iv).

-Na₂O: natrijev oksid. Kot ima edinstvena valenca +1, ni določena.

-Vera₂Tudi₃: železov oksid (iii).

-Mn₂Tudi₇: manganski oksid (vii).

Izračun številke Valencije

Če pa ni periodične tabele z valencami, kako jih je mogoče določiti? Za to se moramo spomniti, da anion oz^2- Prinaša dve negativni obremenitvi kovinskega oksida. Po načelu nevtralnosti je treba te negativne naboje nevtralizirati s kovinsko pozitivno.

Če je torej število kisika znano s kemijsko formulo, lahko kovinsko valencijo določimo algebraično, tako da vsota ničelnih nabojev.

Mn₂Tudi₇ Ima sedem kisika, potem so njegove negativne obremenitve enake 7x (-2) = -14. Za nevtralizacijo negativne obremenitve -14 morajo mangane prispevati +14 (14-14 = 0). Dvig matematične enačbe je potem:

2x - 14 = 0

2 izhajata iz dejstva, da obstajata dva manganova atoma. Reševanje in čiščenje X, Metal Valencia:

X = 14/2 = 7

To pomeni, da ima vsak Mn Valencijo +7.

Kako nastajajo kovinski oksidi?

Vlaga in pH neposredno vplivata na oksidacijo kovin v ustreznih oksidih. Prisotnost co₂, Kisli oksid se lahko dovolj raztopi v vodi, ki pokriva kovinski kos, da pospeši vključitev anionskega kisika v kristalno strukturo kovine.

To reakcijo lahko pospešite tudi s povečanjem temperature, še posebej, če želite oksid v kratkem času pridobiti oksid.

Neposredna kovinska reakcija s kisikom

Kovinski oksidi nastajajo kot produkt reakcije med kovino in okoliškim kisikom. To je mogoče predstaviti s spodnjo kemijsko enačbo:

2m (s) + o₂(g) => 2mo (s)

Ta reakcija je počasna, saj ima kisik močno dvojno vez ali = O in elektronski prenos med njim in kovino je neučinkovit.

Vendar se s povečanjem temperature in površine znatno pospešuje. To je posledica dejstva, da je zagotovljena potrebna energija za razbijanje dvojne vezi ali = o in večji površini, kisik se enakomerno premika po kovini, hkrati pa trči s kovinskimi atomi.

Večja kot je količina reakcionarnega kisika, večja je valencija ali posledično število oksidacije za kovino. Ker? Ker kisik vse več elektronov ugrabi na kovino, dokler ne doseže najvišje oksidacijske številke.

Lahko vam služi: piridin: struktura, lastnosti, uporabe, strupenost, sinteza

To je na primer mogoče videti za baker. Ko kovinski bakreni kos reagira z omejeno količino kisika, se tvori Cu₂O (bakreni oksid (i), dicobre kupos ali monoksid:

4CU (s) + o₂(g) + q (toplota) => 2CU₂O (s) (rdeča trdna)

Ko pa reagira v enakovrednih količinah, dobimo CuO (bakreni oksid (II), se pridobi CuPric oksid ali bakreni monoksid):

2CU (s) + o₂(g) + q (toplota) => 2CUO (s) (črna trdna)

Reakcija kovinskih soli s kisikom

Kovinski oksidi se lahko tvorijo s toplotno razgradnjo. Da bi bilo mogoče, je treba iz začetne spojine sprostiti eno ali dve majhni molekuli (sol ali hidroksid):

M (OH)₂ + Q => mo + h₂Tudi

MCO₃ + Q => mo + co₂

2m (št₃)₂ + Q => mo + 4no₂ + Tudi₂

Upoštevajte, da h₂Ali, co₂, Ne₂ jaz₂ So sproščene molekule.

Uporaba kovinskih oksidov

Zaradi bogate sestave kovin zemeljske skorje in kisika atmosfere najdemo kovinske okside v številnih mineraloških virih, iz katerih je mogoče pridobiti trdno podlago za izdelavo novih materialov.

Vsak kovinski oksid najde zelo specifično uporabo, od prehranskih (ZnO in MgO) do cementnih dodatkov (CAO) ali preprosto kot anorganski pigmenti (CR₂Tudi₃).

Nekateri oksidi so tako gosti, da lahko nadzorovana rast njihovih plasti zaščiti zlitino ali kovino pred posteriornimi oksidacijami. Celo študije so pokazale, da se oksidacija zaščitne plasti nadaljuje, kot da bi bila tekočina, ki pokriva vse površine ali okvare površinske kovine.

Kovinski oksidi lahko sprejmejo očarljive strukture, bodisi kot nanodelci bodisi kot veliki polimerni agregati.

Zaradi tega dejstva je predmet preučevanja za sintezo inteligentnih materialov zaradi svojega velikega površinskega območja, ki se uporablja za oblikovanje naprav, ki se odzivajo na nižji fizični dražljaj.

Prav tako so kovinski oksidi surovina številnih tehnoloških aplikacij, od ogledal in keramike z edinstvenimi lastnostmi za elektronsko opremo, do sončnih plošč.

Primeri kovinskih oksidov

Železni oksidi

2fe (s) + o₂(g) => 2feo (s) železov oksid (ii).

6feo (s) + o₂(g) => 2fe₃Tudi₄(s) magnetni železov oksid.

Vera₃Tudi₄, Znan tudi kot magnetit, je mešani oksid; To pomeni, da je sestavljen iz trdne mešanice grde in vere₂Tudi₃.

4fe₃Tudi₄(s) + oz₂(g) => 6fe₂Tudi₃(s) železov oksid (iii).

Alkalni in alkalni oksidi

Tako alkalne kot alkalistične kovine imajo samo eno oksidacijsko številko, zato so njihovi oksidi bolj "preprosti":

-Na₂O: natrijev oksid.

-Li₂O: litijev oksid.

-K₂O: kalijev oksid.

-CAO: kalcijev oksid.

-MGO: magnezijev oksid.

-Beeo: Beryl oksid (ki je amfoterični oksid).

Okside skupine IIIA (13)

Elementi skupine IIIA (13) lahko tvorijo okside samo s številom oksidacije +3. Tako imajo kemijsko formulo m₂Tudi₃ In njihovi oksidi so naslednji:

-Do₂Tudi₃: aluminijev oksid.

-Ga₂Tudi₃: galijev oksid.

-V₂Tudi₃: Indijski oksid.

In končno:

-Tl₂Tudi₃: Talijev oksid.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemija (8. izd.). Cengage Learning, str 237.
2. Alonsoformula. Oksidna kovina. Vzet iz: alonsoformula.com
3. Regents Univerze v Minnesoti (2018). Kislinske značilnosti kovinskih in nemetalnih oksidov. Vzet od: kem.Umn.Edu