- Mga katangian ng di-metal na mga oksido
- Kakayahan
- Amphotericism
- Pangngalan
- Tradisyonal na nomenclature
- Sistema ng tatag na pantangi
- Pangngalan sa stock
- Pagkalkula ng numero ng valence
- Paano sila nabuo?
- Direktang reaksyon ng metal na may oxygen
- Reaksyon ng mga metal asing-gamot na may oxygen
- Aplikasyon
- Mga halimbawa
- Mga iron oxides
- Alkali at alkalina na mga oxides sa lupa
- Group IIIA oxides (13)
- Mga Sanggunian
Ang mga metal oxides ay mga organikong compound na binubuo ng mga metal cation at oxygen. Karaniwan silang binubuo ng isang malawak na bilang ng mga ionic solids, kung saan ang oxide anion (O 2- ) ay nakikipag-ugnay sa electrostatically sa mga species ng M + .
Ang M + ay tulad nito sa anumang cation na nagmula sa purong metal: mula sa alkali at mga metal na paglipat, maliban sa ilang mga marangal na metal (tulad ng ginto, platinum at palyete), hanggang sa pinakamabigat na mga elemento ng p block ng talahanayan pana-panahon (tulad ng tingga at bismuth).
Pinagmulan: Pixabay.
Ang imahe sa itaas ay nagpapakita ng isang bakal na ibabaw na sakop ng mapula-pula na mga crust. Ang mga "scabs" na ito ay kilala bilang kalawang o kalawang, na kung saan ay kumakatawan sa visual na katibayan ng oksihenasyon ng metal bilang isang resulta ng mga kondisyon ng kapaligiran nito. Chemical, kalawang ay isang hydrated halo ng iron (III) oxides.
Bakit ang pag-oksihenasyon ng metal ay humahantong sa pagkasira ng ibabaw nito? Ito ay dahil sa pagsasama ng oxygen sa loob ng kristal na istraktura ng metal.
Kapag nangyari ito, ang dami ng metal ay nagdaragdag at ang mga orihinal na pakikipag-ugnay ay humina, na nagiging sanhi ng pagkawasak ng solid. Gayundin, pinapayagan ng mga bitak na ito ang maraming mga molekulang oxygen na tumagos sa panloob na mga layer ng metal, na ganap na kumakain sa piraso mula sa loob.
Gayunpaman, ang prosesong ito ay nangyayari sa iba't ibang bilis at nakasalalay sa likas na katangian ng metal (ang pagiging aktibo nito) at ang mga pisikal na kondisyon na nakapaligid dito. Samakatuwid, may mga kadahilanan na nagpapabilis o nagpapabagal sa oksihenasyon ng metal; dalawa sa kanila ang pagkakaroon ng kahalumigmigan at pH.
Bakit? Dahil ang oksihenasyon ng metal upang makabuo ng isang metal oxide ay nagsasangkot ng paglilipat ng mga electron. Ang mga "paglalakbay" na ito mula sa isang species ng kemikal hanggang sa iba pa hangga't pinapabilis ito ng kapaligiran, alinman sa pagkakaroon ng mga ion (H + , Na + , Mg 2+ , Cl - , atbp.), Na baguhin ang pH, o sa pamamagitan ng ang mga molekula ng tubig na nagbibigay ng paraan ng transportasyon.
Sa analytically, ang pagkahilig ng isang metal upang mabuo ang kaukulang oxide ay makikita sa mga potensyal na pagbawas nito, na inihayag kung aling metal ang mabilis na umepekto kumpara sa isa pa.
Halimbawa, ang ginto, ay may higit na higit na potensyal na pagbabawas kaysa sa bakal, na kung saan ito ay kumikinang sa katangian nito na gintong glow nang walang isang oxide na mapurol ito.
Mga katangian ng di-metal na mga oksido
Magnesium oxide, isang metal oxide.
Ang mga katangian ng mga metal oxides ay nag-iiba ayon sa metal at kung paano ito nakikipag-ugnay sa O 2- anion . Nangangahulugan ito na ang ilang mga oxides ay may mas mataas na mga density o solubility sa tubig kaysa sa iba. Gayunpaman, lahat sila ay magkakapareho sa metallic character, na hindi maiiwasang maipakita sa kanilang pagiging pangunahing.
Sa madaling salita: kilala rin sila bilang pangunahing anhydride o pangunahing mga oxides.
Kakayahan
Ang pagiging pangunahing mga metal oxides ay maaaring mapatunayan sa eksperimento sa pamamagitan ng paggamit ng isang tagapagpahiwatig ng acid-base. Paano? Ang pagdaragdag ng isang maliit na piraso ng oxide sa isang may tubig na solusyon na may ilang mga natunaw na tagapagpahiwatig; Maaari itong maging likido na juice ng lila na repolyo.
Ang pagkakaroon nito pagkatapos ng hanay ng mga kulay depende sa pH, ang oksido ay babaling ang juice sa mga mala-bughaw na kulay, na naaayon sa pangunahing pH (na may mga halaga sa pagitan ng 8 at 10). Ito ay dahil sa ang katunayan na ang natunaw na bahagi ng oxide ay nagpapalabas ng mga OH - ions sa medium, ang mga ito ay responsable para sa pagbabago sa pH sa sinabi na eksperimento.
Kaya, para sa isang oxide MO na nalulusaw sa tubig, ito ay binago sa metallic hydroxide (isang "hydrated oxide") ayon sa sumusunod na mga equation ng kemikal:
MO + H 2 O => M (OH) 2
M (OH) 2 <=> M 2+ + 2OH -
Ang pangalawang equation ay ang solubility equilibrium ng hydroxide M (OH) 2 . Tandaan na ang metal ay may 2+ singil, na nangangahulugan din na ang valence nito ay +2. Ang valence ng metal ay direktang nauugnay sa pagkahilig nito upang makakuha ng mga electron.
Sa ganitong paraan, mas positibo ang valence, mas malaki ang kaasiman nito. Sa kaso na ang M ay mayroong isang valence ng +7, kung gayon ang oxide M 2 O 7 ay magiging acidic at hindi pangunahing.
Amphotericism
Ang mga metal oxides ay pangunahing, gayunpaman hindi lahat sila ay may parehong metallic character. Paano mo nalaman? Paghahanap ng metal M sa pana-panahong talahanayan. Ang karagdagang ikaw ay nasa kaliwa nito, at sa mababang panahon, mas maraming metal ito at kung gayon magiging mas pangunahing magiging iyong oksido.
Sa hangganan sa pagitan ng pangunahing at acidic oxides (non metallic oxides) ay amphoteric oxides. Narito ang salitang 'amphoteric' ay nangangahulugan na ang oksiheno ay kumikilos pareho bilang isang base at bilang isang acid, na kung saan ay pareho sa isang may tubig na solusyon maaari itong mabuo ang hydroxide o ang aqueous complex M (OH 2 ) 6 2+ .
Ang aqueous complex ay hindi hihigit sa koordinasyon ng n molekula ng tubig na may metal center M. Para sa M (OH 2 ) 6 2+ complex , ang metal M 2+ ay napapalibutan ng anim na molekula ng tubig, at maaaring isaalang-alang bilang isang hydrated na cation. Marami sa mga kumplikadong ito ay nagpapakita ng matinding mga kulay, tulad ng mga naobserbahan para sa tanso at kobalt.
Pangngalan
Paano pinangalanan ang metal oxides? Mayroong tatlong mga paraan upang gawin ito: tradisyonal, sistematikong, at stock.
Tradisyonal na nomenclature
Upang tama na pangalanan ang metal oxide alinsunod sa mga patakaran na pinamamahalaan ng IUPAC, kinakailangan upang malaman ang mga posibleng valences ng metal M. Ang pinakamalaking (pinaka-positibo) ay itinalaga ang suffix -ico sa pangalan ng metal, habang ang menor de edad, ang prefix –oso.
Halimbawa: ibinigay ang +2 at +4 valences ng metal M, ang mga kaukulang oxides ay MO at MO 2 . Kung M off ang lead, Pb, pagkatapos oxide PbO Plumb ay magdala, at PbO 2 oxide PLUMB ico . Kung ang metal ay may isang valence lamang, ang oxide na ito ay pinangalanan na may suffix –ico. Sa gayon, ang Na 2 O ay sodium oxide.
Sa kabilang banda, ang mga prefix hyp- at per- ay idinagdag kapag mayroong tatlo o apat na valences na magagamit para sa metal. Kaya, ang Mn 2 O 7 ay oxide bawat Mangan ico , dahil ang Mn ay may +7 valence, higit sa lahat.
Gayunpaman, ang ganitong uri ng nomenclature ay nagtatanghal ng ilang mga paghihirap at kadalasang hindi gaanong ginamit.
Sistema ng tatag na pantangi
Sa loob nito, ang bilang ng mga M at oxygen atoms na bumubuo sa kemikal na formula ng oksiheno ay isinasaalang-alang. Mula sa kanila, itinalaga ang kaukulang mga prefix mono-, di-, tri-, tetra-, atbp.
Ang pagkuha ng tatlong kamakailang mga metal oxides bilang isang halimbawa, ang PbO ay humantong monoxide; PbO 2 lead dioxide; at ang Na 2 O ay disodium monoxide. Sa kaso ng kalawang, Fe 2 O 3 , ang kani-kanilang pangalan ay di iron trioxide.
Pangngalan sa stock
Hindi tulad ng iba pang dalawang mga nomenclatures, sa isang ito, ang valence ng metal ay mas mahalaga. Ang Valence ay tinukoy ng mga numerong Romano sa mga panaklong: (I), (II), (III), (IV), atbp. Ang metal oxide ay pagkatapos ay pinangalanang metal (n) oxide.
Paglalapat ng nomenclature ng stock para sa mga nakaraang halimbawa, mayroon kaming:
-PbO: lead (II) oxide.
-PbO 2 : lead (IV) oxide.
-Na 2 O: sodium oxide. Dahil mayroon itong natatanging valence ng +1, hindi ito tinukoy.
-Fe 2 O 3 : iron (III) oxide.
-Mn 2 O 7 : mangganeso (VII) oxide.
Pagkalkula ng numero ng valence
Ngunit, kung wala kang pana-panahong talahanayan na may mga valences, paano mo matutukoy ang mga ito? Para dito dapat nating tandaan na ang anion O 2- ay nag-aambag ng dalawang negatibong singil sa metal oxide. Kasunod ng prinsipyo ng neutralidad, ang mga negatibong singil na ito ay dapat na neutralisahin sa mga positibo ng metal.
Samakatuwid, kung ang bilang ng mga oxygengens ay kilala mula sa kemikal na formula, ang valence ng metal ay maaaring matukoy nang algebraically upang ang kabuuan ng mga singil ay zero.
Ang Mn 2 O 7 ay may pitong oksiheno, kaya ang mga negatibong singil nito ay katumbas ng 7x (-2) = -14. Upang neutralisahin ang negatibong singil ng -14, dapat mag-ambag ang mangganeso +14 (14-14 = 0). Ang paglalagay ng equation ng matematika na mayroon kami pagkatapos:
2X - 14 = 0
Ang 2 ay nagmula sa katotohanan na mayroong dalawang mga atomo ng mangganeso. Paglutas at paglutas para sa X, ang valence ng metal:
X = 14/2 = 7
Sa madaling salita, ang bawat Mn ay may isang valence ng +7.
Paano sila nabuo?
Ang kahalumigmigan at pH direktang nakakaimpluwensya sa oksihenasyon ng mga metal sa kanilang kaukulang mga oxides. Ang pagkakaroon ng CO 2 , isang acidic oxide, ay maaaring matunaw nang sapat sa tubig na sumasakop sa bahagi ng metal upang mapabilis ang pagsasama ng oxygen sa form ng anionic sa kristal na istraktura ng metal.
Ang reaksyong ito ay maaari ring pabilisin nang may pagtaas ng temperatura, lalo na kung nais nitong makuha ang oxide sa isang maikling panahon.
Direktang reaksyon ng metal na may oxygen
Ang mga metal oxides ay nabuo bilang isang produkto ng reaksyon sa pagitan ng metal at sa nakapalibot na oxygen. Ito ay maaaring kinakatawan ng equation ng kemikal sa ibaba:
2M (s) + O 2 (g) => 2MO (s)
Ang reaksyon na ito ay mabagal, dahil ang oxygen ay may isang malakas na O = O dobleng bono at ang elektronikong paglipat sa pagitan nito at ang metal ay hindi epektibo.
Gayunpaman, malaki ang pabilis nito sa pagtaas ng temperatura at lugar sa ibabaw. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang kinakailangang enerhiya ay ipinagkaloob upang masira ang O = O dobleng bono, at dahil mayroong isang mas malaking lugar, ang paglalakbay ng oxygen ay pantay-pantay sa buong metal, na bumangga nang sabay-sabay sa mga atomo ng metal.
Ang mas mataas na halaga ng reaksyon ng oxygen, mas malaki ang nagreresultang numero ng valence o oksihenasyon para sa metal. Bakit? Dahil ang oxygen ay tumatagal ng higit pa at higit pang mga elektron mula sa metal, hanggang sa maabot nito ang pinakamataas na bilang ng oksihenasyon.
Ito ay makikita para sa tanso, halimbawa. Kapag ang isang piraso ng metal na tanso ay tumugon sa isang limitadong halaga ng oxygen, ang Cu 2 O ay nabuo (tanso (I) oksido, cuprous oxide o dicobre monoxide):
4Cu (s) + O 2 (g) + Q (init) => 2Cu 2 O (s) (pulang solid)
Ngunit kung ito ay reaksyon sa katumbas na halaga, ang CuO (tanso (II) oxide, cupric oxide o tanso monoxide) ay nakuha:
2Cu (s) + O 2 (g) + Q (init) => 2CuO (s) (itim na solid)
Reaksyon ng mga metal asing-gamot na may oxygen
Ang mga oxide ng metal ay maaaring mabuo sa pamamagitan ng thermal agnas. Upang ito ay posible, ang isa o dalawang maliit na molekula ay dapat palayain mula sa panimulang compound (isang asin o isang hydroxide):
M (OH) 2 + Q => MO + H 2 O
OLS 3 + Q => MO + CO 2
2M (HINDI 3 ) 2 + Q => MO + 4NO 2 + O 2
Tandaan na ang H 2 O, CO 2 , NO 2 at O 2 ay ang mga pinalabas na molekula.
Aplikasyon
Dahil sa mayamang komposisyon ng mga metal sa crust ng lupa, at ang oxygen sa kapaligiran, ang mga metal oxides ay matatagpuan sa maraming mga mapagkukunan ng mineralogical, mula sa kung saan ang isang matibay na batayan para sa paggawa ng mga bagong materyales ay maaaring makuha.
Ang bawat metal oxide ay nakatagpo ng mga tiyak na gamit, mula sa nutritional (ZnO at MgO) hanggang bilang mga additives ng semento (CaO), o simpleng bilang mga inorganic na mga pigment (Cr 2 O 3 ).
Ang ilang mga oxides ay sobrang siksik na ang kinokontrol na paglago ng layer ay maaaring maprotektahan ang isang haluang metal o metal mula sa karagdagang oksihenasyon. Inihayag pa ng mga pag-aaral na ang oksihenasyon ng proteksiyon na layer ay nagpapatuloy na parang isang likido na sumasaklaw sa lahat ng mga bitak o mababaw na mga depekto ng metal.
Ang mga oxides ng metal ay maaaring tumagal sa mga kamangha-manghang mga istraktura, alinman bilang nanoparticles o bilang mga malaking polymer aggregate.
Ang katotohanang ito ay nagbibigay sa kanila ng object ng mga pag-aaral para sa synthesis ng mga matalinong materyales, dahil sa kanilang malaking lugar sa ibabaw, na ginagamit upang magdisenyo ng mga aparato na tumugon sa hindi bababa sa pisikal na pampasigla.
Bukod dito, ang mga metal oxides ay ang hilaw na materyal para sa maraming mga teknolohikal na aplikasyon, mula sa mga salamin at keramika na may mga natatanging katangian para sa elektronikong kagamitan, sa mga solar panel.
Mga halimbawa
Mga iron oxides
2Fe (s) + O 2 (g) => 2FeO (s) iron (II) oxide.
6FeO (s) + O 2 (g) => 2Fe 3 O 4 (s) magnetic iron oxide.
Ang Fe 3 O 4 , na kilala rin bilang magnetite, ay isang halo-halong oxide; Nangangahulugan ito na binubuo ito ng isang solidong halo ng FeO at Fe 2 O 3 .
4Fe 3 O 4 (s) + O 2 (g) => 6Fe 2 O 3 (s) iron (III) oxide.
Alkali at alkalina na mga oxides sa lupa
Ang parehong mga alkali at alkalina na mga metal na lupa ay may isang numero lamang ng oksihenasyon, kaya ang kanilang mga oxides ay mas "simple":
-Na 2 O: sodium oxide.
-Li 2 O: lithium oxide.
-K 2 O: potassium oxide.
-CaO: calcium oxide.
-MgO: magnesium oxide.
-BeO: beryllium oxide (na isang amphoteric oxide)
Group IIIA oxides (13)
Ang mga elemento ng Grupo IIIA (13) ay maaaring mabuo lamang ang mga oxides na may bilang na oksihenasyon na +3. Kaya, mayroon silang mga kemikal na formula M 2 O 3 at ang kanilang mga oxides ay ang mga sumusunod:
-Al 2 O 3 : aluminyo oksido.
-Ga 2 O 3 : gallium oxide.
-Sa 2 O 3 : indium oxide.
At sa wakas
-Tl 2 O 3 : thallium oxide.
Mga Sanggunian
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemistry. (Ika-8 ed.). CENGAGE Pag-aaral, p 237.
- AlonsoFormula. Mga Metal Oxides. Kinuha mula sa: alonsoformula.com
- Mga rehistro ng Unibersidad ng Minnesota. (2018). Mga Katangian ng Acid-base ng Metal at Nonmetal Oxides. Kinuha mula sa: chem.umn.edu
- David L. Chandler. (Abril 3, 2018). Ang mga metal oxide na nakapagpapagaling sa sarili ay maaaring maprotektahan laban sa kaagnasan. Kinuha mula sa: news.mit.edu
- Ang Mga Pisikal na Estado at Istraktura ng mga Oxides. Kinuha mula sa: wou.edu
- Quimitube. (2012). Ang oksihenasyon ng bakal. Kinuha mula sa: quimitube.com
- Chemistry LibreTexts. Mga Oxides. Kinuha mula sa: chem.libretexts.org
- Kumar M. (2016) Metal Oxide Nanostructures: Paglago at Aplikasyon. Sa: Husain M., Khan Z. (eds) Pagsulong sa Nanomaterial. Mga advanced na Nakabalangkas na Materyales, vol 79. Springer, New Delhi