The oxidy kovů Jsou to anorganické sloučeniny tvořené kovovými kationty a kyslíkem. Obecně obsahují obrovské množství iontových pevných látek, ve kterých je oxidový anion (Odva-) elektrostaticky interaguje s druhy M.+.
M+ Jakýkoli kation, který pochází z čistého kovu, je takový: od alkalických a přechodných kovů, s výjimkou některých ušlechtilých kovů (jako je zlato, platina a palladium), až po nejtěžší prvky p bloku periodické tabulky (jako olovo a vizmut).
Obrázek výše ukazuje železný povrch pokrytý načervenalými krustami. Tyto „strupy“ jsou známé jako rez nebo rez, které zase představují vizuální důkaz oxidace kovu v důsledku podmínek jeho prostředí. Chemicky je rez hydratovaná směs oxidů železa (III).
Proč oxidace kovu vede k degradaci jeho povrchu? To je způsobeno zabudováním kyslíku do krystalické struktury kovu..
Když k tomu dojde, objem kovu se zvětší a původní interakce se oslabí, což způsobí prasknutí pevné látky. Podobně tyto trhliny umožňují více molekul kyslíku proniknout do vnitřních kovových vrstev a úplně pohltit kousek zevnitř..
K tomuto procesu však dochází při různých rychlostech a závisí na povaze kovu (jeho reaktivitě) a fyzikálních podmínkách, které jej obklopují. Proto existují faktory, které urychlují nebo zpomalují oxidaci kovu; dva z nich jsou přítomnost vlhkosti a pH.
Proč? Protože oxidace kovu za vzniku oxidu kovu zahrnuje přenos elektronů. Tito "cestují" z jednoho chemického druhu do druhého, pokud to prostředí usnadňuje, buď přítomností iontů (H+, Na+, Mgdva+, Cl-, atd.), které upravují pH, nebo molekulami vody, které poskytují transportní médium.
Analyticky se tendence kovu tvořit odpovídající oxid odráží v jeho redukčních potenciálech, které odhalují, který kov reaguje rychleji než jiný..
Například zlato má mnohem větší redukční potenciál než železo, a proto září svou charakteristickou zlatou záři bez oxidu, který by jej otupil..
Rejstřík článků
Vlastnosti oxidů kovů se liší podle kovu a způsobu jeho interakce s aniontem Odva-. To znamená, že některé oxidy mají vyšší hustotu nebo rozpustnost ve vodě než jiné. Všechny však mají společný kovový charakter, což se nevyhnutelně odráží v jeho zásadnosti..
Jinými slovy: jsou také známé jako bazické anhydridy nebo bazické oxidy.
Zásaditost oxidů kovů lze experimentálně testovat pomocí acidobazického indikátoru. Jak? Přidání malého kousku oxidu do vodného roztoku s trochou rozpuštěného indikátoru; může to být zkapalněná šťáva z fialového zelí.
Poté, co bude rozsah barev záviset na pH, oxid změní šťávu na modravé barvy, odpovídající základnímu pH (s hodnotami mezi 8 a 10). Je to proto, že rozpuštěná část oxidu uvolňuje OH ionty.- na médium, které jsou v uvedeném experimentu odpovědné za změnu pH.
U oxidu MO, který je solubilizován ve vodě, se tedy transformuje na hydroxid kovu („hydratovaný oxid“) podle následujících chemických rovnic:
MO + HdvaO => M (OH)dva
M (OH)dva <=> Mdva+ + 2OH-
Druhá rovnice je rovnováha rozpustnosti hydroxidu M (OH)dva. Všimněte si, že kov má náboj 2+, což také znamená, že jeho valence je +2. Valence kovu přímo souvisí s jeho tendencí získávat elektrony.
Tímto způsobem, čím je valence pozitivnější, tím vyšší je její kyselost. V případě, že M má valenci +7, pak oxid MdvaNEBO7 bylo by kyselé a ne zásadité.
Oxidy kovů jsou zásadité, avšak ne všechny mají stejný kovový charakter. Jak to víš? Umístění kovového M na periodické tabulce. Čím dále se nacházíte nalevo od něj a v nízkých obdobích, tím více bude kovový, a proto bude základnější váš oxid..
Na hranici mezi bazickými a kyselými oxidy (nekovovými oxidy) jsou amfoterní oxidy. Zde slovo „amfoterní“ znamená, že oxid působí jako báze i jako kyselina, která je stejná jako ve vodném roztoku a může tvořit hydroxid nebo vodný komplex M (OHdva)6dva+.
Vodný komplex není nic jiného než koordinace n molekuly vody s kovovým středem M. Pro komplex M (OHdva)6dva+, kov Mdva+ je obklopen šesti molekulami vody a lze jej považovat za hydratovaný kation. Mnoho z těchto komplexů vykazuje intenzivní zbarvení, jako například u mědi a kobaltu.
Jak jsou pojmenovány oxidy kovů? Existují tři způsoby, jak to udělat: tradiční, systematické a skladové.
Pro správné pojmenování oxidu kovu podle pravidel upravených IUPAC je nutné znát možné valence kovu M. Největší (nejpozitivnější) je přiřazena přípona -ico názvu kovu, zatímco vedlejší, předpona -oso.
Příklad: vzhledem k valencím +2 a +4 kovu M jsou odpovídající oxidy MO a MOdva. Pokud by M bylo olovo, Pb, pak by PbO byl oxid olovnatýmedvěd, a PbOdva oxid olovnatýico. Pokud má kov pouze jednu valenci, jeho oxid je pojmenován příponou -ico. Takže, NadvaNebo je to oxid sodný.
Na druhou stranu předpony hypo- a per- se přidávají, když jsou pro kov k dispozici tři nebo čtyři valence. Tímto způsobem se MndvaNEBO7 je to rez zamanganico, protože Mn má valenci +7, nejvyšší ze všech.
Tento typ nomenklatury však přináší určité obtíže a obvykle se používá nejméně.
Zvažuje počet atomů M a kyslíku, které tvoří chemický vzorec oxidu. Z nich jsou přiřazeny odpovídající předpony mono-, di-, tri-, tetra- atd..
Vezmeme-li jako příklad tři nedávné oxidy kovů, PbO je oxid olovnatý; PbOdva oxid olovnatý; a NadvaNebo oxid sodný. Pro případ rzi, FedvaNEBO3, jeho příslušné jméno je dihierroxid.
Na rozdíl od ostatních dvou nomenklatur je v této důležitější valence kovu. Valence je uvedena římskými číslicemi v závorkách: (I), (II), (III), (IV) atd. Oxid kovu je poté pojmenován jako oxid kovu (n).
Použitím nomenklatury akcií pro předchozí příklady máme:
-PbO: oxid olovnatý (II).
-PbOdva: oxid olovnatý.
-NadvaO: oxid sodný. Protože má jedinečnou valenci +1, není zadán.
-VíradvaNEBO3: oxid železitý.
-MndvaNEBO7: oxid manganičitý.
Pokud ale nemáte periodickou tabulku s valencemi, jak je můžete určit? K tomu je třeba si uvědomit, že anion Odva- přispívá k oxidu kovu dvěma negativními náboji. Podle principu neutrality musí být tyto záporné náboje neutralizovány kladnými náboji kovu.
Pokud je tedy počet kyslíků znám z chemického vzorce, lze valenci kovu určit algebraicky, takže součet nábojů dává nulu.
The MndvaNEBO7 má sedm kyslíků, takže jeho záporné náboje se rovnají 7x (-2) = -14. K neutralizaci záporného náboje -14 musí mangan přispívat +14 (14-14 = 0). Zvyšování matematické rovnice máme:
2X - 14 = 0
2 pochází ze skutečnosti, že existují dva atomy manganu. Řešení a řešení pro X, valence kovu:
X = 14/2 = 7
Jinými slovy, každý Mn má valenci +7.
Vlhkost a pH přímo ovlivňují oxidaci kovů na odpovídající oxidy. Přítomnost COdva, kyselý oxid, může být dostatečně rozpuštěn ve vodě, která pokrývá kovovou část, aby urychlil zabudování kyslíku v aniontové formě do krystalové struktury kovu.
Tuto reakci lze také urychlit zvýšením teploty, zvláště pokud chcete získat oxid v krátké době..
Oxidy kovů se tvoří jako produkt reakce mezi kovem a okolním kyslíkem. To lze vyjádřit chemickou rovnicí níže:
2M (s) + O.dva(g) => 2 MO (s)
Tato reakce je pomalá, protože kyslík má silnou dvojnou vazbu O = O a elektronický přenos mezi ním a kovem je neúčinný..
S nárůstem teploty a povrchu však značně zrychluje. To je způsobeno skutečností, že je poskytnuta potřebná energie k rozbití dvojné vazby O = O, a protože existuje větší plocha, kyslík cestuje rovnoměrně po celém kovu a současně koliduje s atomy kovu..
Čím větší je množství reagujícího kyslíku, tím větší je výsledné valenční nebo oxidační číslo pro kov. Proč? Protože kyslík přijímá z kovu více a více elektronů, dokud nedosáhne nejvyššího oxidačního čísla.
To je vidět například u mědi. Když kousek kovové mědi reaguje s omezeným množstvím kyslíku, vzniká CudvaO (oxid měďnatý, oxid měďný nebo dicobre monoxid):
4Cu (s) + O.dva(g) + Q (teplo) => 2 CudvaO (s) (červená pevná látka)
Ale když reaguje v ekvivalentním množství, získá se CuO (oxid měďnatý, oxid měďnatý nebo oxid měďnatý):
2Cu (s) + O.dva(g) + Q (teplo) => 2CuO (s) (černá pevná látka)
Oxidy kovů mohou vznikat tepelným rozkladem. Aby to bylo možné, musí se z výchozí sloučeniny (sůl nebo hydroxid) uvolnit jedna nebo dvě malé molekuly:
M (OH)dva + Q => MO + HdvaNEBO
MCO3 + Q => MO + COdva
2M (č3)dva + Q => MO + 4NOdva + NEBOdva
Všimněte si, že HdvaO, COdva, NEdva mědva jsou uvolněné molekuly.
Díky bohatému složení kovů v zemské kůře a kyslíku v atmosféře se oxidy kovů nacházejí v mnoha mineralogických zdrojích, ze kterých lze získat pevný základ pro výrobu nových materiálů..
Každý oxid kovu má velmi specifická použití, od nutričních (ZnO a MgO) až po cementové přísady (CaO) nebo jednoduše jako anorganické pigmenty (CrdvaNEBO3).
Některé oxidy jsou tak husté, že kontrolovaný růst vrstev může chránit slitinu nebo kov před další oxidací. Studie dokonce ukázaly, že oxidace ochranné vrstvy pokračuje, jako by to byla kapalina, která pokrývá všechny praskliny nebo povrchové vady kovu..
Oxidy kovů mohou nabývat fascinujících struktur, buď jako nanočástice, nebo jako velké polymerní agregáty..
Tato skutečnost z nich dělá předmět studia pro syntézu inteligentních materiálů, kvůli jejich velké povrchové ploše, která se používá k navrhování zařízení, která reagují na nejméně fyzický podnět..
Podobně jsou oxidy kovů surovinou pro mnoho technologických aplikací, od zrcadel a keramiky s jedinečnými vlastnostmi pro elektronická zařízení až po solární panely..
2 Fe (s) + O.dva(g) => 2FeO (s) oxid železitý.
6FeO (s) + O.dva(g) => 2 Fe3NEBO4magnetický oxid (y) železa.
Víra3NEBO4, také známý jako magnetit, je to směsný oxid; To znamená, že se skládá z pevné směsi FeO a FedvaNEBO3.
4Fe3NEBO4(s) + O.dva(g) => 6FedvaNEBO3oxid (y) železa.
Alkalické kovy i kovy alkalických zemin mají pouze jedno oxidační číslo, takže jejich oxidy jsou „jednodušší“:
-NadvaO: oxid sodný.
-LidvaO: oxid lithný.
-K.dvaO: oxid draselný.
-CaO: oxid vápenatý.
-MgO: oxid hořečnatý.
-BeO: oxid berylnatý (což je amfoterní oxid)
Prvky skupiny IIIA (13) mohou tvořit oxidy pouze s oxidačním číslem +3. Mají tedy chemický vzorec M.dvaNEBO3 a jeho oxidy jsou následující:
-DodvaNEBO3: oxid hlinitý.
-GadvaNEBO3: oxid gália.
-vdvaNEBO3: oxid india.
A nakonec
-TldvaNEBO3: oxid thalium.
Zatím žádné komentáře