Ciri oksida logam, nomenklatur, kegunaan dan contoh

The oksida logam mereka adalah sebatian organik yang dibentuk oleh kation logam dan oksigen. Mereka biasanya terdiri daripada sebilangan besar pepejal ionik, di mana anion oksida (O^2-) secara elektrostatik berinteraksi dengan spesies M⁺.

M⁺ ini adalah kation yang berasal dari logam tulen: dari logam alkali dan peralihan, dengan pengecualian beberapa logam mulia (seperti emas, platinum dan paladium), kepada unsur-unsur yang lebih berat blok p pada jadual berkala ( seperti plumbum dan bismut).

Imej atas menunjukkan permukaan besi yang ditutupi oleh kerak kemerah-merahan. "Kerak" ini dikenali sebagai karat atau karat, yang pada gilirannya mewakili ujian visual pengoksidaan logam disebabkan oleh keadaan persekitarannya. Secara kimia, karat adalah campuran terhidrat oksida besi (III).

Kenapa pengoksidaan logam mengakibatkan degradasi permukaannya? Ini disebabkan oleh penggabungan oksigen dalam struktur kristal logam.

Apabila ini berlaku, jumlah logam meningkat dan interaksi asal melemahkan, menyebabkan pepejal pecah. Juga, retakan ini membolehkan lebih banyak molekul oksigen menembusi lapisan logam dalaman, memakan seluruh bahagian dari dalam..

Walau bagaimanapun, proses ini berlaku pada kelajuan yang berlainan dan bergantung kepada sifat logam (kereaktifannya) dan keadaan fizikal yang mengelilinginya. Oleh itu, ada faktor yang mempercepat atau memperlahankan pengoksidaan logam; dua daripada mereka adalah kelembapan dan pH.

Mengapa? Kerana pengoksidaan logam untuk menghasilkan oksida logam membayangkan pemindahan elektron. Ini "perjalanan" dari satu spesies kimia ke yang lain selagi medium memudahkannya, sama ada dengan kehadiran ion (H⁺, Na⁺, Mg²⁺, Cl^-, dan lain-lain), yang mengubah suai pH, atau oleh molekul air yang menyediakan cara pengangkutan.

Secara analitikal, kecenderungan logam untuk membentuk oksida yang sepadan dicerminkan dalam potensi pengurangannya, yang mengungkapkan logam yang bertindak balas dengan cepat berbanding dengan yang lain.

Emas, sebagai contoh, mempunyai potensi penurunan yang jauh lebih besar daripada besi, itulah sebabnya ia bersinar dengan ciri keemasan cahaya emas tanpa oksida yang mengaburkannya..

Indeks

• 1 Sifat-sifat oksida bukan logam
  • 1.1 Keaslian
  • 1.2 Amphotericism
• 2 tatanama
  • 2.1 Tatanama tradisional
  • 2.2 Tatanama sistematik
  • 2.3 Tatanama saham
  • 2.4 Pengiraan bilangan valensi
• 3 Bagaimana mereka terbentuk??
  • 3.1 tindak balas langsung logam dengan oksigen
  • 3.2 Reaksi garam logam dengan oksigen
• 4 Kegunaan
• 5 Contoh
  • 5.1 Besi oksida
  • 5.2 Alkali dan oksida bumi alkali
  • 5.3 Kumpulan IIIA oksida (13)
• 6 Rujukan

Sifat-sifat oksida bukan logam

Sifat oksida logam berbeza mengikut logam dan bagaimana ia berinteraksi dengan anion O^2-. Ini memerlukan beberapa oksida mempunyai ketumpatan yang lebih tinggi atau kelarutan dalam air berbanding yang lain. Walau bagaimanapun, semua mempunyai ciri-ciri biasa logam, yang tidak dapat dielakkan dalam asasnya.

Dengan kata lain: mereka juga dikenali sebagai anhidrida asas atau oksida asas.

Asas

Keaslian oksida logam boleh diperiksa secara eksperimen dengan menggunakan penunjuk asid-asas. Bagaimana? Menambah sekeping kecil oksida ke larutan berair dengan beberapa penunjuk terlarut; ini boleh menjadi jus cecair kubis ungu.

Selepas itu pelbagai warna bergantung kepada pH, oksida akan menjadikan jus berwarna biru, sesuai dengan pH asas (dengan nilai antara 8 dan 10). Ini kerana bahagian larut oksida mengeluarkan ion OH^- kepada persekitaran, ini dalam eksperimen yang bertanggungjawab untuk perubahan dalam pH.

Oleh itu, untuk oksida MO yang dissolubilized dalam air, ia diubah menjadi hidroksida logam ("oksida terhidrat") mengikut persamaan kimia berikut:

MO + H₂O => M (OH)₂

M (OH)₂ <=> M²⁺ + 2OH^-

Persamaan kedua ialah keseimbangan larutan hidroksida M (OH)₂. Perhatikan bahawa logam mempunyai caj 2+, yang juga bermaksud bahawa valensinya adalah +2. Valensi logam secara langsung berkaitan dengan kecenderungannya untuk mendapatkan elektron.

Dengan cara ini, semakin positif nilai valensi, semakin tinggi keasidannya. Dalam kes M mempunyai valensi +7, maka oksida M₂O₇ ia akan berasid dan tidak asas.

Anfoterismo

Oksida logam adalah asas, bagaimanapun, tidak semua mempunyai ciri logam yang sama. Bagaimana hendak tahu? Mencari logam M dalam jadual berkala. Semakin banyaknya di sebelah kiri, dan pada masa yang lebih rendah, semakin banyak logam itu dan oleh itu semakin mendasar oksidanya.

Di sempadan antara oksida asas dan asid (oksida bukan logam) adalah oksida amfoterik. Di sini perkataan 'amphoteric' bermakna bahawa oksida bertindak sebagai asas dan asid, yang sama seperti dalam larutan akueus yang dapat membentuk hidroksida atau kompleks air berair M (OH₂)₆²⁺.

Kompleks berair tidak lebih daripada koordinasi n molekul air dengan pusat metalik M. Untuk kompleks M (OH₂)₆²⁺, logam M²⁺ Ia dikelilingi oleh enam molekul air, dan boleh dianggap sebagai kation terhidrat. Kebanyakan kompleks ini menunjukkan warna yang sengit, seperti yang diperhatikan untuk tembaga dan kobalt.

Tatanama

Bagaimanakah nama oksida logam dinamakan? Terdapat tiga cara untuk melakukannya: tradisional, sistematik dan stok.

Tatanama tradisional

Untuk mengenal pasti oksida logam dengan betul mengikut peraturan yang ditetapkan oleh IUPAC, perlu diketahui kemungkinan valensi logam M. Paling besar (yang paling positif) diberikan kepada nama logam suffix -ico, sedangkan kecil, awalan -mereka.

Contoh: diberi valensi +2 dan +4 logam M, oksida yang berkaitan adalah MO dan MO₂. Sekiranya M adalah plumbum, Pb, maka PbO akan menjadi plumbum oksidaberuang, dan PbO₂ plum oksidaico. Sekiranya logam mempunyai hanya satu valens, ia dinamakan oksidanya dengan sufiks -ico. Jadi, Na₂Atau adakah natrium oksida.

Sebaliknya, hypo dan per-awalan ditambah apabila terdapat tiga atau empat valensi yang tersedia untuk logam. Dengan cara ini, Mn₂O₇ ia adalah oksida permakanico, kerana Mn mempunyai valensi +7, yang tertinggi sekali.

Walau bagaimanapun, jenis tatanama ini memberikan kesukaran tertentu dan biasanya paling kurang digunakan.

Tatanama sistematik

Ia menganggap bilangan atom dan oksigen M yang membentuk formula kimia oksida. Daripada mereka, ia diberi prefix yang sama mono-, di-, tri-, tetra-, dsb..

Mengambil tiga oksida logam baru-baru ini sebagai contoh, PbO adalah plumbum monoksida; PbO₂ memimpin dioksida; dan Na₂Atau disodium monoksida. Bagi kes karat, Fe₂O₃, nama masing-masing adalah trioksida dihierro.

Tatal saham saham

Tidak seperti dua nama nomencln yang lain, dalam hal ini, logam logam itu lebih penting. Valensi ditentukan oleh angka Rom dalam kurungan: (I), (II), (III), (IV), dan lain-lain. Oksida logam kemudiannya dinamakan sebagai oksida logam (n).

Menerapkan tatanama saham untuk contoh terdahulu yang kami ada:

-PbO: plumbum oksida (II).

-PbO₂: plumbum oksida (IV).

-Na₂O: natrium oksida. Oleh kerana ia mempunyai valensi unik +1, ia tidak dinyatakan.

-Iman₂O₃: besi oksida (III).

-Mn₂O₇: mangan oksida (VII).

Pengiraan bilangan valensi

Tetapi, jika anda tidak mempunyai jadual berkala dengan valensi, bagaimana anda boleh menentukannya? Untuk ini kita mesti ingat bahawa anion O^2- ia menyumbang dua caj negatif kepada oksida metalik. Berikutan prinsip berkecuali, caj negatif ini mesti dinetralkan dengan logam yang positif.

Oleh itu, jika bilangan oxygen diketahui oleh formula kimia, valensi logam boleh ditentukan secara algebra supaya jumlah caj tersebut memberi sifar.

The Mn₂O₇ mempunyai tujuh oxygens, maka caj negatifnya adalah sama dengan 7x (-2) = -14. Untuk meneutralkan cas negatif sebanyak -14, mangan mesti memberi +14 (14-14 = 0). Menentukan persamaan matematik ialah:

2X - 14 = 0

Ini datang dari fakta bahawa terdapat dua atom mangan. Penyelesaian dan penjelasan X, valensi logam:

X = 14/2 = 7

Itulah yang mengatakan bahawa setiap Mn mempunyai valensi +7.

Bagaimana mereka terbentuk??

Kelembapan dan pH secara langsung mempengaruhi pengoksidaan logam dalam oksida yang sepadan. Kehadiran CO₂, Oksida asid, boleh dibubarkan dengan cukup dalam air yang meliputi bahagian logam untuk mempercepat penggabungan oksigen dalam bentuk anionik kepada struktur kristal logam.

Tindak balas ini juga boleh dipercepatkan dengan peningkatan suhu, terutamanya apabila ia dikehendaki untuk mendapatkan oksida dalam masa yang singkat.

Reaksi langsung logam dengan oksigen

Oksida logam terbentuk sebagai produk tindak balas antara logam dan oksigen di sekelilingnya. Ini boleh diwakili dengan persamaan kimia di bawah:

2M (s) + O₂(g) => 2MO (s)

Reaksi ini perlahan, kerana oksigen mempunyai ikatan O = O ganda yang kuat dan pemindahan elektronik di antaranya dan logam tidak cekap.

Walau bagaimanapun, ia mempercepat dengan peningkatan suhu dan permukaan. Ini disebabkan oleh hakikat bahawa tenaga yang diperlukan untuk memecahkan ikatan berganda O = O disediakan, dan kerana terdapat kawasan yang lebih besar, oksigen bergerak seragam di sepanjang logam, bertabrakan pada masa yang sama dengan atom logam.

Semakin banyak reaktan oksigen, semakin banyak bilangan valensi atau pengoksidaan yang mengakibatkan logam. Mengapa? Kerana oksigen merangkak lebih banyak elektron daripada logam, sehingga ia mencapai nombor pengoksidaan tertinggi.

Ini boleh dilihat untuk tembaga, sebagai contoh. Apabila sekeping tembaga logam bereaksi dengan jumlah oksigen Cu yang terhad₂O (tembaga oksida (I), cuprous oxide atau dicobre monoksida):

4Cu (s) + O₂(g) + Q (haba) => 2Cu₂O (sisa merah)

Tetapi apabila ia bertindak balas dalam jumlah yang sama, CuO (tembaga oksida (II), cuprik oksida atau tembaga monoksida) diperolehi:

2Cu (s) + O₂(g) + Q (haba) => 2CuO (s) (pepejal hitam)

Reaksi garam logam dengan oksigen

Oksida logam boleh dibentuk melalui penguraian terma. Untuk menjadi mungkin, satu atau dua molekul kecil mesti dilepaskan dari sebatian awal (garam atau hidroksida):

M (OH)₂ + Q => MO + H₂O

MCO₃ + Q => MO + CO₂

2M (NO₃)₂ + Q => MO + 4NO₂ + O₂

Perhatikan bahawa H₂O, CO₂, TIDAK₂ dan O₂ adalah molekul yang dikeluarkan.

Kegunaan

Oleh kerana komposisi kaya logam dalam kerak bumi, dan oksigen di atmosfera, oksida logam terdapat dalam banyak sumber mineralogi, dari mana asas padu dapat diperolehi untuk pembuatan bahan-bahan baru.

Setiap oksida logam mendapati penggunaan yang sangat spesifik, dari pemakanan (ZnO dan MgO) kepada bahan tambahan simen (CaO), atau semata-mata sebagai pigmen anorganik (Cr).₂O₃).

Sesetengah oksida sangat padat sehingga pertumbuhan terkawal lapisan mereka boleh melindungi aloi atau logam daripada pengoksidaan lanjut. Malah kajian telah mendedahkan bahawa pengoksidaan lapisan pelindung beranjak seolah-olah ia adalah cecair yang merangkumi semua retak atau kecacatan cetek logam.

Oksida logam boleh menggunakan struktur yang menarik, sama seperti nanopartikel atau sebagai agregat polimer yang besar.

Hakikat ini menjadikan mereka subjek kajian untuk sintesis bahan-bahan pintar, kerana kawasan permukaannya yang besar, yang digunakan untuk merancang peranti yang bertindak balas terhadap rangsangan fizikal-kurangnya.

Begitu juga, oksida metalik adalah bahan mentah dari banyak aplikasi teknologi, dari cermin dan seramik dengan sifat unik untuk peralatan elektronik, kepada panel solar.

Contohnya

Oksida besi

2Fe (s) + O₂(g) => 2FeO (s) besi oksida (II).

6FeO (s) + O₂(g) => 2Fe₃O₄(s) Oksida besi magnetik.

Iman₃O₄, juga dikenali sebagai magnetit, ia adalah campuran oksida; Ini bermakna ia terdiri daripada campuran pepejal FeO dan Fe₂O₃.

4Fe₃O₄(s) + O₂(g) => 6Fe₂O₃(s) besi oksida (III).

Oksida alkali dan alkali bumi

Kedua-dua logam alkali dan alkali tanah mempunyai nombor pengoksidaan tunggal, jadi oksida mereka lebih "mudah":

-Na₂O: natrium oksida.

-Li₂O: litium oksida.

-K₂O: kalium oksida.

-CaO: kalsium oksida.

-MgO: magnesium oksida.

-BeO: berilium oksida (iaitu oksida amfoterik)

Kumpulan IIIA oksida (13)

Unsur-unsur kumpulan IIIA (13) boleh membentuk oksida hanya dengan bilangan pengoksidaan +3. Oleh itu, mereka mempunyai formula kimia M₂O₃ dan oksidanya adalah berikut:

-Al₂O₃: aluminium oksida.

-Ga₂O₃: gallium oxide.

-In₂O₃: indium oksida.

Dan akhirnya

-Tl₂O₃: thallium oxide.

Rujukan

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia (Ed ed.). Pembelajaran CENGAS, ms 237.
2. AlonsoFormula. Logam Oksida. Diambil dari: alonsoformula.com
3. Bupati Universiti Minnesota (2018). Ciri-ciri Asid Aset Logam dan Nonmetal Oksida. Diambil dari: chem.umn.edu
4. David L. Chandler. (3 April 2018). Oksida logam penyembuh boleh melindungi daripada kakisan. Diambil dari: news.mit.edu
5. Negara Fizikal dan Struktur Oksida. Diambil dari: wou.edu
6. Quimitube (2012). Pengoksidaan besi. Diambil dari: quimitube.com
7. Chemistry FreeTexts. Oksida Diambil dari: chem.libretexts.org
8. Kumar M. (2016) Nanostructures Metal Oxide: Pertumbuhan dan Aplikasi. Dalam: Husain M., Khan Z. (eds) Kemajuan dalam Nanomaterials. Bahan Berstruktur Lanjutan, vol 79. Springer, New Delhi