Tlenki, wodorotlenki, kwasy i sole w naukach o Ziemi i środowisku
2. Tlenki
Związki pierwiastków (metali i niemetali) z tlenem, gdzie tlen występuje na –II stopniu utlenienia
EnOm
E – symbol
danego pierwiastka, m –
wartościowość pierwiastka E.
Podział
Grafika: oprac. Sylwia Zelek-Pogudz, licencja CC BY-SA 4.0
[na podst. Krzysztof M. Pazdro. Anna Rola-Noworyta, Chemia. Repetytorium dla przyszłych maturzystów i studentów. Warszawa: Oficyna Edukacyjna Krzysztof Pazdro, 2014.].
Nazwy
Nazwy tlenków można tworzyć systemem przedrostków, i w tym przypadku zaleca się stosowanie przedrostków o charakterze internacjonalnym (mono, di, tri) lub systemem Stocka. W systemie Stocka nazwę tlenku tworzy się, dodając do słowa tlenek nazwę pierwiastka, np. tlenek sodu. A jeżeli dany pierwiastek tworzy kilka tlenków, w którym przyjmuje różne stopnie utlenienia, to obok nazwy pierwiastka w nawiasie okrągłym zapisujemy jego stopień utlenienia.
Tlenki proste
Tlenki mieszane
Fe3O4 – tlenek żelaza(II, III) → magnetyt
Pb2O3 – tlenek ołowiu(II, IV)
Pb3O4 – tlenek ołowiu(II, IV)
Reakcje prowadzące do otrzymania tlenków
- Bezpośrednia synteza z pierwiastków
S + O2→ SO2
Źródło: Oficyna Pazdro, Reakcja spalania siarki w tlenie: Doświadczenie 4.3. ZP i 3.1. ZR, 02.10.2020
[dostęp: 20.12.2022]. Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=51p45KXoBAU.
2 Mg + O2 → 2 MgO
C + O2 → CO2
Źródło: Oficyna Pazdro, Reakcja magnezu z tlenem oraz reakcja węgla z tlenem: Doświadczenie 6.4, 10.11.2017 [dostęp: 22.12.2022]. Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=GK8ujc_LRB0.
2 S + 3 O2 → 2 SO3 (w obecności katalizatora np. Pt)
2 Fe + O2 → 2 FeO
4 Fe + 3 O2 → 2 Fe2O3
3 Fe + 2 O2 → Fe3O4
Źródło: Oficyna Pazdro, Spalanie żelaza w tlenie: Doświadczenie 5.7, 02.10.2020 [dostęp: 22.12.2022].
Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=AS75i8uQZyM.
- Utlenianie lub redukcja innych tlenków
2 SO2 + O2 → 2 SO3 CO2 + C → 2 CO
- Rozkład termiczny
CaCO3→ CaO + CO2
Źródło: Oficyna Pazdro, Rozkład termiczny węglanu wapnia:Doświadczenie 8.12 , 26.03.2020 [dostęp: 22.12.2022].
Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=vsV22yAm_og.
- Rozkład wyższych tlenków
2 N2O5 → 4 NO2 + O2
- Rozkład soli
MgSO3→ MgO + SO2
- Rozkład wodorotlenków
Fe(OH)2 → FeO + H2O
Budowa i właściwości fizyczne
Tlenki metali mają budowę jonową, są ciałami stałymi o znacznej gęstości, często są barwne, w wodzie praktycznie nierozpuszczalne, ale mogą z wodą reagować (tlenki litowców roztwarzają się w wodzie).
Tlenki niemetali to substancje o wiązaniach kowalencyjnych, występujące w różnych stanach skupienia (ciała stałe, np. P4O10, ciecze np. H2O, lub gazy CO i CO2) w warunkach normalnych.
Właściwości chemiczne
- Tlenki metali I i II grupy układu okresowego reagują z wodą tworząc wodorotlenki – TLENKI ZASADOTWÓRCZE
Na2O+ H2O → 2 NaOH MgO + H2O → Mg(OH)2
- Prawie wszystkie tlenki niemetali reagują z wodą tworząc kwasy – TLENKI KWASOTWÓRCZE (bezwodniki kwasowe)
N2O5+ H2O → 2 HNO3 SO3 + H2O → H2SO4 CO2 + H2O → H2CO3 *
* ponieważ kwas węglowy jest kwasem nietrwałym za bardziej poprawny uważa się zapis wzoru w postaci H2O · CO2
- Nietrwałe tlenki pod wpływem ogrzewania rozkładają się do pierwiastków lub niższych tlenków
2 HgO → 2 Hg + O2
Źródło: Oficyna Pazdro, Rozkład tlenku rtęci(II):
Doświadczenie 6.6 , 10.11.2017 [dostęp: 22.12.2022].
Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=8YUP1KbNFjE.
- Niższe tlenki mogą utleniać się do wyższych tlenków
2 SO2 + O2 → 2 SO3
- Większość tlenków metali reaguje z kwasami, tworząc sole - TLENKI ZASADOWE
MgO + 2 HCl → MgCl2 + H2O
- Większość tlenków niemetali reaguje z zasadami, tworząc sole - TLENKI KWASOWE
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
Zdolność do reakcji z kwasami i zasadami pozwala podzielić tlenki na 4 kategorie wskazane powyżej: tlenki kwasowe, zasadowe, amfoteryczne* i obojętne
Obejrzyj film Klasyfikacja tlenków ze względu na reaktywność względem wody, kwasów i zasad oraz formy zapisu równań reakcji chemicznych.
Film: Klasyfikacja tlenków ze względu na reaktywność względem wody, kwasów i zasad oraz formy zapisu równań reakcji chemicznych**. Źródło: Barbara Rolka, GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Pomiędzy położeniem pierwiastka w układzie okresowym, a charakterem chemicznym tlenku zachodzą następujące zależności:
- Tlenki zasadowe to tlenki metali.
- Tlenki kwasowe to tlenki niemetali oraz tlenki pierwiastków bloku d na wysokich stopniach utlenienia.
- W okresie następuje stopniowe przejście charakteru tlenków – od zasadowego poprzez amfoteryczny, aż do kwasowego.
- W obrębie grupy, w miarę wzrostu liczby atomowej, rośnie reaktywność tlenków zasadowych, a maleje reaktywność tlenków kwasowych.
Jeśli masz wątpliwość jaki charakter chemiczny mają interesujące Cię tlenki odwiedź stronę Jaki charakter mogą mieć tlenki?
Grafika interaktywna: Jaki charakter mogą mieć tlenki?* Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
***Przykładowe reakcje tlenków amfoterycznych
Al2O3 + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3 H2O
Al2O3 + 6 KOH→2 K3AlO3 + 3 H2O lub Al2O3 + 2 KOH + 3H2O → 2 K[Al(OH)4]
ZnO
+ 2 HCl
→ ZnCl2
+ H2O
ZnO + 2 NaOH → Na2ZnO2 + H2O lub ZnO + 2NaOH + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄]
_________________
** Materiały zamieszczone na Zintegrowanej Platformie Edukacyjnej.
Ikona (źródło): Reshot