Według najprostszej definicji, tlenki to związki chemiczne zbudowane z atomów tlenu oraz atomów danych pierwiastków.
Tlenki są substancjami niezwykle rozpowszechnionymi w przyrodzie. Krzemionka, czyli tlenek krzemu stanowi niemal jedną czwartą masy płaszcza ziemi. Występują w powietrzu - tlenki węgla, tlenki siarki; w postaci ciał stałych, budujących wiele minerałów i skał. Są po prostu wszędzie.
-
Podział tlenków ze względu na ich charakter chemiczny.
Ze względu na ogromną różnorodność tlenków, nie wszystkie wykazują podobne właściwości chemiczne. Aby móc rozpatrzeć i określić ich zachowanie w stosunku do innych substancji, reaktywność oraz właściwości fizyczne, należy podzielić je na kilka grup.
-
- Tlenki zasadowe
Tlenki zasadowe to tlenki, które wchodzą w reakcje z kwasami, natomiast są odporne na działanie zasad.
W wyniku reakcji tlenku o charakterze zasadowym z kwasem powstaje sól.
Np. MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O
MgO + NaOH → nie zachodzi
K2O + H2CO3 → K2CO3 + H2O
K2O + Mg(OH)2 → nie zachodzi
Tlenki zasadowe są często nazywane zwyczajowo bezwodnikami zasadowymi, ponieważ większość z nich (tlenki litowców oraz berylowców) rozpuszcza się w wodzie tworząc zasady (wodorotlenki metali o charakterze zasadowym).
Odczyn chemiczny takiego roztworu jest alkaliczny.
Np. Na2O + H2O → 2 NaOH
CaO + H2O → Ca(OH)2
Do tlenków zasadowych można zaliczyć wszystkie tlenki litowców (Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O), tlenki berylowców z wyjątkiem tlenku berylu (MgO, CaO, SrO, BaO) oraz niektóre tlenki metali bloku d (m.in. CrO, MnO, HgO, NiO, Ni2O3, Co2O3).
-
- Tlenki kwasowe
Tlenki kwasowe to tlenki, które wchodzą w reakcje z zasadami, natomiast są odporne na działanie kwasów.
W wyniku reakcji tlenku o charakterze kwasowym z zasadą powstaje sól.
Np. SO2 + 2 NaOH → Na2SO3 + H2O
SO2 + HCl → nie zachodzi
CO2 + 2 KOH → K2CO3 + H2O
CO2 + H2SO4 → nie zachodzi
Tlenki kwasowe są często nazywane zwyczajowo bezwodnikami kwasowymi, ponieważ zdecydowana większość z nich (wyjątek stanowi m.in. SiO2) rozpuszcza się w wodzie tworząc kwasy tlenowe.
Odczyn chemiczny takiego roztworu jest kwaśny.
Np. SO3 + H2O → H2SO4
N2O3 + H2O → 2 HNO2
Do tlenków kwasowych można zaliczyć m.in.: CO2 - tlenek węgla (IV), SO2 - tlenek siarki (IV), SO3 - tlenek siarki (VI), N2O3 - tlenek azotu (III), N2O5 - tlenek azotu (V), P2O5 - tlenek fosforu (V), P2O3 - tlenek fosforu (III), As2O5 - tlenek arsenu (V) oraz wszystkie tlenki chloru, bromu i jodu. Oprócz tych wymienionych, także niektóre tlenki metali bloku d na swojej najwyższej wartościowości wykazują cechy tlenków kwasowych np. : Mn2O7 - tlenek manganu (VII), CrO3 - tlenek chromu (VI).
-
- Tlenki amfoteryczne
Tlenki amfoteryczne to tlenki, które wchodzą w reakcje zarówno z kwasami, jak i z zasadami.
W wyniku reakcji tlenku o charakterze amfoterycznym z kwasem powstaje sól, natomiast w wyniku reakcji z zasadą tworzy się związek koordynacyjny o charakterze soli.
Np. Al2O3 + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2O
Al2O3 + 6 NaOH + 3 H2O → 2 Na3[Al(OH)6]
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
CuO + H2O + 2 KOH → K2[Cu(OH)4]
Tlenki amfoteryczne na ogół są nie rozpuszczalne w wodzie i łatwo wytrącają się z roztworów wodnych w postaci osadów. Z tego względu ich odczyn chemiczny jest obojętny.
Do ważniejszych tlenków amfoterycznych można zaliczyć: Al2O3 - tlenek glinu, CuO - tlenek miedzi (II), Cu2O - tlenek miedzi (I), ZnO - tlenek cynku, MnO2 - tlenek manganu (IV), Cr2O3 - tlenek chromu (III), FeO - tlenek żelaza (II), Fe2O3 - tlenek żelaza (III) , As2O3 - tlenek arsenu (III), tlenki ołowiu (PbO i PbO2), tlenki cyny (SnO i SnO2) oraz tlenki antymonu (Sb2O3 i Sb2O5).
-
- Tlenki obojętne
Tlenki obojętne to tlenki, które nie wchodzą w reakcje ani z kwasami, ani z zasadami.
Nie tworzą soli, nie są bezwodnikami ani kwasowymi, ani zasadowymi.
Np. NO + HCl → nie zachodzi
NO + NaOH → nie zachodzi
Zazwyczaj tlenki te nie rozpuszczają się w wodzie, a jeżeli nawet, to tylko w sposób fizyczny. Nie reagują z wodą.
Np. CO + H2O → nie zachodzi
Do grupy tlenków obojętnych należy tylko kilka związków. Można wymieć je: NO - tlenek azotu (II), CO - tlenek węgla (II), N2O - tlenek azotu (I).
-
Podział tlenków ze względu na rodzaj pierwiastka wchodzącego w skład tlenku
Poza wyżej wymieniony podziałem na tlenki kwasowe, zasadowe, amfoteryczne i obojętne tlenki można je także podzielić na tlenki metali i tlenki niemetali.
-
- Tlenki metali
Tlenki niemetali to związki metalu z tlenem.
Są na ogół ciałami stałymi o wysokich temperaturach przejść fazowych. Ich cząsteczki charakteryzują się budową jonową lub polarną. Większość tlenków metali reaguje z wodą tworząc wodorotlenki (często dopiero w podwyższonej temperaturze). Wykazują najczęściej charakter chemiczny zasadowy lub amfoteryczny, niektóre z nich mogą być kwasowe.
-
- Tlenki niemetali
Tlenki niemetali to związki niemetalu z tlenem
Mogą występować w różnych stanach skupienia, choć na ogół są gazami lub cieczami. Charakteryzują się stosunkowo niskimi temperaturami przejść fazowych. Ich cząsteczki SA silnie spolaryzowane. Większość tlenków niemetali reaguje z wodą tworząc kwasy. Najczęściej wykazują charakter chemiczny kwasowy lub obojętny, rzadziej amfoteryczny.
-
Nazewnictwo tlenków
Obecnie stosuje się dwa systemy nazewnictwa tlenków, przy czym pierwszy jest nazewnictwem systematyczny i zalecanym, natomiast drugi bardziej zwyczajowy, ale mimo to dozwolony.
-
- System Stocka
System ten opiera się na określeniu wartościowości pierwiastków budujących dany związek. W przypadku tlenków najpierw używa się określenia tlenek, a następnie w wymienia się nazwę pierwiastka w dopełniaczu. Na końcu, w okrągłym nawiasie, za pomocą cyfr rzymskich podaje się wartościowość tego pierwiastka w danym tlenku. Jeżeli dany pierwiastek tworzy związki tylko na jednym stopniu utlenienia (jednej wartościowości), to należy pominąć zapisanie tej wartościowości.
Np. PbO - tlenek ołowiu (II)
PbO2 - tlenek ołowiu (IV)
Al2O3 - tlenek glinu
MgO - tlenek magnezu
-
- System przedrostków
System ten opiera się na zapisie wzoru chemicznego danego związku, a dokładniej na indeksach stechiometrycznych. Jeżeli w danej cząsteczce występują dwa takie same atomu przed nazwą należy dodać przedrostek dwu- lub di- , jeżeli trzy - trój- lub tri- itd. Dla pojedynczo występujących atomów w cząsteczce nie dodaje się przedrostków.
Np. CO - tlenek węgla
CO2 - dwutlenek węgla (ditlenek węgla)
Al2O3 - trójtlenek dwuglinu
-
- Dawniej stosowany był jeszcze system nazewnictwa oparty na końcówkach -owy (dla tlenków o najwyższej wartościowości) oraz -awy (dla tlenków o niższej wartościowości). Obecnie takie nazewnictwo nie jest zalecane, stopniowo wychodzi z polskiej nomenklatury związków chemicznych.
Np. SO2 - tlenek siarkawy
SO3 - tlenek siarkowy
-
Wiązania chemiczne w cząsteczkach tlenków
Rodzaj wiązania chemicznego pomiędzy atomem tlenu, a atomem pierwiastka zależy od różnicy elektroujemności między nimi. Tlenki litowców, berylowców oraz borowców (z wyjątkiem boru) wykazują budowę jonową, ponieważ pierwiastki należące do tych grup wykazują niską wartość elektroujemności wyrażonej w skali Paulinga (od 0,7 dla cezu do 1,5 dla glinu). Przypadku pozostałych pierwiastków widać wzrost kowalencyjności w ich tlenkach. Wynika z tego, że generalnie tlenki niemetali wykazują polarną budowę cząsteczek.
-
Otrzymywanie tlenków
Poniżej przedstawionych zostało kilka ogólnych sposobów otrzymywania tlenków. Należy jednak pamiętać, że nie wszystkie tlenki da się otrzymać każdą metodą. Chcąc uzyskać określony tlenek, trzeba odszukać w literaturze najlepszy, indywidualny sposób.
-
- Rozkład termiczny soli oraz wodorotlenków metali
Np. CaSO3 → CaO + SO2
Mg(OH)2 → MgO + H2)
-
- Redukcja tlenków - z tlenku pierwiastka o wyższej wartościowości otrzymujemy tlenek pierwiastka o niższej wartościowości.
Np. PbO2 + H2 → PbO + H2O
2 MnO2 + H2 → Mn2O3 + H2O
-
- Utlenianie tlenków - - z tlenku pierwiastka o niższej wartościowości otrzymujemy tlenek pierwiastka o wyższej wartościowości.
Np. 2 CO + O2 → 2 CO2
2 SO2 + O2 → 2 SO3
-
- Bezpośrednia synteza z pierwiastków - tzw. reakcja spalania
Np. C + O2 → CO2
2 Ca + O2 → 2 CaO
Komentarze (0)