Metallioksidit

Metallioksidin ulkonäkö

Mitkä ovat metallioksidit?

Se Metallioksidit Ne ovat epäorgaanisia yhdisteitä, jotka muodostavat metallikatiot ja happi. Ne käsittävät yleensä valtavan määrän ionisia kiinteitä aineita, joissa oksidianioni (tai^2-) vuorovaikutuksessa sähköstaattisesti M -lajien kanssa⁺. Yksinkertaisempien sanojen mukaan ne ovat kemiallisia yhdisteitä, jotka johtuvat metallin yhdistämisestä hapen kanssa.

M⁺ Siten kaikki kationit, jotka johtuvat puhtaasta metallista: alkali- ja siirtymämetalleista, lukuun ottamatta joitain jaloja metalleja (kuten kultaa, platina ja paladium) taulukon lohko P: n raskaimpiin elementteihin (kuten lyijy ja lyijy ja lyijy ja lyijy ja lyijy ja lyijy ja lyijy ja lyijy ja lyijy ja lyijy ja lyijy vismutti).

Yläkuvassa on esitetty rautapinta. Nämä "rupit" ovat ns. Kemiallisesti ruoste on hydratoitunut seos rautaoksideja (III).

Miksi metallin hapettuminen johtaa sen pinnan hajoamiseen? Tämä johtuu hapen sisällyttämisestä metallin kiteiseen rakenteeseen.

Kun tämä tapahtuu, metallin tilavuus kasvaa ja alkuperäiset vuorovaikutukset heikentyvät, aiheuttaen kiinteän aineen repeämän. Samoin nämä halkeamat antavat enemmän happimolekyylejä tunkeutua sisäisiin metallikerroksiin, syöden kokonaan sisäpuolelta.

Tämä prosessi tapahtuu kuitenkin eri nopeuksilla ja riippuu metallin luonteesta (sen reaktiivisuudesta) ja sitä ympäröivistä fyysisistä olosuhteista. Siksi on tekijöitä, jotka kiihdyttävät tai hidastavat metallin hapettumista; Kaksi heistä on kosteuden ja pH: n läsnäolo.

Koska? Koska metallin hapettuminen metallisen oksidin tuottamiseksi merkitsee elektroninsiirtoa. Nämä "matkustavat" kemikaalista toiseen niin kauan kuin ympäristö helpottaa sitä joko ionien läsnäololla (H⁺, Naa⁺, Mg²⁺, Cl^-, jne.), jotka muuttavat pH: ta tai vesimolekyylejä, jotka tarjoavat kuljetusvälineitä.

Analyyttisesti metallin suuntaus vastaavan oksidin muodostamiseksi heijastuu sen pelkistyspotentiaalissa, mikä paljastaa, mikä metalli reagoi nopeammin toiseen verrattuna.

Esimerkiksi kultaa on paljon suurempi pelkistyspotentiaali kuin raudalla, minkä vuoksi se loistaa ominaisella kultaisella hehkulla ilman oksidia, joka tarjoaa sitä.

Metallioksidi -ominaisuudet

Metallioksidien ominaisuudet vaihtelevat metallin mukaan ja miten se on vuorovaikutuksessa anionin tai^2-. Tämä tarkoittaa, että joillakin oksideilla on suurempi tiheydet tai liukoisuus vedessä kuin toisilla. Jokaisella on kuitenkin yhteinen metallinen luonne, mikä väistämättä heijastuu heidän perusteellisuudessaan.

Toisin sanoen: ne tunnetaan myös perusanhydrideinä tai perusoksideina.

Perusteetti

Metallioksidien emäksisyys voidaan varmistaa kokeellisesti käyttämällä happo-emäsindikaattoria. Kuten? Lisäämällä pieni pala oksidista vesiliuokseen, jossa on vähän liuennettua indikaattoria; Tämä voi olla Coloradin nesteytetty mehu.

Värialueella pH: sta riippuen oksidi tekee mehusta sinertäviksi väreille, mikä vastaa emäksistä pH: ta (arvot välillä 8-10). Tämä johtuu siitä, että härkäoksidin liuennut osa^- Keskellä nämä ovat mainitussa kokeessa pH: n muutoksesta vastuussa olevia.

Se voi palvella sinua: magnesiumnitraatti (mg (NO3) 2): rakenne, ominaisuudet, käyttötarkoitukset

Siten veteen liuotettuun moksidiin se muuttuu metallisiksi hydroksidiksi ("hydratoitu oksidi") seuraavien kemiallisten yhtälöiden mukaisesti:

Mo + H₂O => m (OH)₂

M (Voi)₂ M²⁺ + 2OH^-

Toinen yhtälö on hydroksidin M (OH) liukoisuuden tasapaino₂. Huomaa, että metallissa on 2+ -kuorma, mikä tarkoittaa myös, että sen valenssi on +2. Metalli Valencia liittyy suoraan sen taipumukseen saada elektroneja.

Tällä tavoin sitä positiivisempi Valencia on, sitä suurempi sen happamuus. Jos M: n valencia oli +7, sitten M -oksidi₂JOMPIKUMPI₇ Se olisi hapan eikä emäksinen.

Antfoteerismi

Metallioksidit ovat kuitenkin emäksisiä, mutta kaikilla ei ole samaa metallista merkkiä. Kuinka tietää? Metallin M sijoittaminen jaksoon. Mitä enemmän saman vasemmalla puolella ja alhaisina ajanjaksoina, sitä metallisemmalla se on ja siksi emäksisempi on sen oksidi.

Perus- ja happosoksidien (ei -metallisiin oksidit) välisellä rajalla ovat amfoterosoksidit. Tässä sana 'amfoter' tarkoittaa, että oksidi toimii yhtä paljon kuin emäksistä ja haposta, mikä on yhtä suuri kuin se, että vesiliuoksessa voi muodostaa hydroksidin tai vesikompleksia m (OH₂-A₆²⁺.

Vesikompleksi ei ole muuta kuin koordinointi n Vesimolekyylit metallikeskuksella m. M -kompleksille (OH₂-A₆²⁺, Metalli m²⁺ Sitä ympäröi kuusi vesimolekyyliä, ja sitä voidaan pitää hydratoiduna kationina. Monet näistä komplekseista ilmenevät voimakkaita värejä, kuten kuparin ja koboltin havaitsemat.

Metallioksidi -nimikkeistö

Metallioksidien nimeämiseen on kolme tapaa: perinteinen, systemaattinen ja varastossa.

Perinteinen nimikkeistö

Metallioksidin nimeämiseksi oikein IUPAC: n hallitsemien sääntöjen mukaisesti on tarpeen tietää metallin m mahdolliset pätevyydet. Suurin (positiivisin) on osoitettu metallin nimelle jälkiliite -co, kun taas lapsi, etuliite -ooso.

Esimerkki: Kun otetaan huomioon metalli M: n valenssit +2 ja +4, niiden vastaavat oksidit ovat MO ja MO₂. Jos m johdetaan, PB, niin PBO olisi putkioksidikarhu, ja pbo₂ Plúmb -oksidiICO. Jos metallilla on vain yksi valencia, se on nimetty oksidiksi jälkiliitteellä -co. Siten NA₂Vai onko natriumoksidi.

Toisaalta lisätään hypo- ja etuliitteitä, kun metallia varten on saatavana kolme tai neljä valenssia. Tällä tavalla MN₂JOMPIKUMPI₇ Se on oksidi -ManganICO, Koska MN: llä on Valencia +7, suurin kaikista.

Tämän tyyppinen nimikkeistö aiheuttaa kuitenkin tiettyjä vaikeuksia ja on yleensä vähiten käytetty.

Järjestelmällinen nimikkeistö

Sitä pidetään M- ja happiatomien lukumääränä, jotka muodostavat oksidin kemiallisen kaavan. Heistä vastaavat mono-etuliitteet on osoitettu, di-, tri-, tetra- jne.

Esimerkiksi kolme viimeaikaista metallioksidia, PBO on lyijy -monoksidi; Pbo₂ johtava dioksidi; ja na₂O Dysodio -monoksidi. Ruosteen tapauksessa usko₂JOMPIKUMPI₃, Sen nimi on dihierrotrioksidi.

Voi palvella sinua: Pycnometri

Nimikkeistö

Toisin kuin kaksi muuta nimikkeistä, tässä metalli Valencia on tärkeämpää. Valencia määritetään roomalaisten lukujen perusteella suluissa: (i), (ii), (iii), (iv) jne. Metallinen oksidi kutsutaan sitten metallioksidiksi (n).

Stock -nimikkeistön soveltaminen aiempiin esimerkkeihin, joita sinulla on:

-PBO: Lyijyoksidi (II).

-Pbo₂: Lyijyoksidi (IV).

-Naa₂O: Natriumoksidi. Kuten +1: n ainutlaatuinen valenssi on, sitä ei ole määritelty.

-Usko₂JOMPIKUMPI₃: rautaoksidi (III).

-Mn₂JOMPIKUMPI₇: Mangaanioksidi (VII).

Valencia -numerolaskelma

Mutta jos valenssien kanssa ei ole määräajoin taulukkoa, miten ne voidaan määrittää? Tätä varten meidän on muistettava, että anioni tai^2- Se tuo kaksi negatiivista kuormaa metalliselle oksidille. Neutraalisuuden periaatteen mukaisesti nämä negatiiviset varaukset on neutraloida metallipositiivisesti.

Siksi, jos hapen lukumäärä tunnetaan kemiallisella kaavalla, metalli Valencia voidaan määrittää algebrallisesti siten, että nollavarausten summa.

MN₂JOMPIKUMPI₇ Sillä on seitsemän happea, sitten sen negatiiviset kuormat ovat yhtä suuret kuin 7x (-2) = -14. Negatiivisen -14 neutraloimaan -14, manganessien on osallistuttava +14 (14-14 = 0). Matemaattisen yhtälön nostaminen on sitten:

2x - 14 = 0

2 tulee siitä, että mangaaniatomia on kaksi. X: n ratkaiseminen ja puhdistaminen, metalli Valencia:

X = 14/2 = 7

Toisin sanoen jokaisen MN: n Valencia on +7.

Kuinka metallioksidit muodostuvat?

Kosteus ja pH vaikuttavat suoraan metallien hapettumiseen vastaavissa oksideissa. CO: n läsnäolo₂, Happioksidi, se voi liukene tarpeeksi veteen, joka peittää metallikappaleen nopeuttamaan anionisen hapen sisällyttämistä metallin kiteiseen rakenteeseen.

Tätä reaktiota voidaan myös kiihdyttää lämpötilan noustessa, varsinkin kun haluat saada oksidin lyhyessä ajassa.

Suora metallireaktio hapen kanssa

Metallioksidit muodostetaan metallin ja ympäröivän hapen välisen reaktion tuotena. Tämä voidaan edustaa alla olevalla kemiallisella yhtälöllä:

2m (s) + o₂(g) => 2 kuukautta (s)

Tämä reaktio on hidasta, koska hapella on vahva kaksoissidos OR = O ja sen ja metallin välinen elektroninen siirto on tehotonta.

Se kiihtyy kuitenkin huomattavasti lämpötilan ja pinta -alan noustessa. Tämä johtuu tosiasiasta, että tarvitaan energiaa kaksoissidoksen murtamiseksi OR = O, ja sillä on suurempi alue, happi liikkuu tasaisesti koko metallissa, törmääessä samanaikaisesti metalliatomien kanssa.

Mitä suurempi reaktiivisen hapen määrä, sitä suurempi valencia tai siitä johtuva hapettumisluku metallille. Koska? Koska happi nappaavat yhä enemmän elektroneja metalliin, kunnes se saavuttaa korkeimman hapettumisluvun.

Se voi palvella sinua: Pyridiini: rakenne, ominaisuudet, käytöt, toksisuus, synteesi

Tämä näkyy esimerkiksi kuparissa. Kun metalli kuparikappale reagoi rajoitetun määrän happea, se muodostuu Cu₂O (kuparioksidi (I), DiCobre Cupot tai monoksidi:

4CU (S) + O₂(g) + q (lämpö) => 2cu₂O (s) (punainen kiinteä)

Mutta kun se reagoi ekvivalentteina määrinä, saadaan CuO (kuparioksidi (II), kuparioksidi tai kuparimonoksidi):

2CU (S) + O₂(g) + q (lämpö) => 2cuo (s) (musta kiinteä)

Metallisuolojen reaktio hapen kanssa

Metallioksidit voidaan muodostaa lämpöhajoamisen kautta. Jos mahdollista, yksi tai kaksi pientä molekyyliä on vapautettava alkuperäisestä yhdisteestä (suola tai hydroksidi):

M (Voi)₂ + Q => mo + h₂JOMPIKUMPI

MCO₃ + Q => mo + co₂

2m (ei₃-A₂ + Q => mo + 4no₂ + JOMPIKUMPI₂

Huomaa, että h₂Tai, co₂, EI₂ Minä₂ Ne ovat vapautettuja molekyylejä.

Metallioksidien käyttö

Maakuoren metallien rikkaan koostumuksen ja ilmakehän hapen vuoksi metallioksideja löytyy monista mineralogisista lähteistä, joista voidaan saada kiinteä emäs uusien materiaalien valmistukseen.

Jokainen metallioksidi löytää hyvin erityisiä käyttötarkoituksia ravitsemuksellisesta (ZnO ja MGO) sementtilisäaineisiin (CAO) tai yksinkertaisesti epäorgaanisina pigmenteinä (CR₂JOMPIKUMPI₃-A.

Jotkut oksidit ovat niin tiheitä, että niiden kerrosten hallittu kasvu voi suojata seosta tai metallia takaosan hapetuksilta. Jopa tutkimukset ovat paljastaneet, että suojakerroksen hapettuminen jatkuu ikään kuin neste, joka kattaa kaikki pinnat tai pintametallit.

Metallioksidit voivat omaksua kiehtovia rakenteita joko nanohiukkasina tai suurina polymeerisinä aggregaateina.

Tämä tosiasia tekee heistä tutkimuksen kohteen älykkäiden materiaalien synteesille, koska niiden suuret pinta -alat, joita käytetään laitteiden suunnitteluun, joka reagoi alhaisempaan fyysiseen ärsykkeeseen.

Samoin metallioksidit ovat monien teknologisten sovellusten raaka -ainetta, peileistä ja keramiikasta, joilla on ainutlaatuiset ominaisuudet elektronisille laitteille, aurinkopaneeleihin.

Esimerkkejä metallioksideista

Rautaoksidit

2fe (s) + o₂(g) => 2feo (s) rautaoksidi (II).

6feo (t) + o₂(g) => 2fe₃JOMPIKUMPI₄(s) magneettinen rautaoksidi.

Usko₃JOMPIKUMPI₄, Se tunnetaan myös nimellä magnetiitti, se on sekoitettu oksidi; Tämä tarkoittaa, että se koostuu kiinteästä seoksesta ruman ja uskon₂JOMPIKUMPI₃.

4fe₃JOMPIKUMPI₄(s) + tai₂(g) => 6fe₂JOMPIKUMPI₃(S) Rautaoksidi (III).

Emäksinen ja emäksinen oksidi

Sekä alkali- että alkalistimetallit ovat vain yksi hapettumisnumero, joten niiden oksidit ovat "yksinkertaisempia":

-Naa₂O: Natriumoksidi.

-Li₂O: Litiumoksidi.

-K -k -₂O: Kaliumoksidi.

-Cao: kalsiumoksidi.

-MGO: Magnesiumoksidi.

-Beeo: Berylioksidi (joka on amfoteerinen oksidi).

Ryhmän IIIA oksidit (13)

Ryhmän IIIA (13) elementit voivat muodostaa oksideja vain hapettumismäärällä +3. Siten heillä on kemiallinen kaava m₂JOMPIKUMPI₃ Ja niiden oksidit ovat seuraavat:

-Siihen₂JOMPIKUMPI₃: alumiinioksidi.

-Ga₂JOMPIKUMPI₃: galliumoksidi.

-Sisään₂JOMPIKUMPI₃: Intialainen oksidi.

Ja lopuksi:

-Tl₂JOMPIKUMPI₃: Taliumoksidi.

Viitteet

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemia (8. ed.-A. Cengage Learning, s. 237.
2. Alonsoformula. Hapettimetalli. Otettu: alonsoformula.com
3. Minnesotan yliopiston regenssit (2018). Metallin ja ei-metallioksidien happo-emäsominaisuudet. Otettu: Chem.Umn.Edu