Oksida logam

Penampilan oksida logam

Apa itu oksida logam?

The Oksida logam Mereka adalah sebatian bukan organik yang dibentuk oleh kation logam dan oksigen. Mereka biasanya terdiri daripada sejumlah besar pepejal ionik, di mana anion oksida (atau^2-) berinteraksi secara elektrostatik dengan spesies m⁺. Dalam kata -kata yang lebih mudah, mereka adalah sebatian kimia yang dihasilkan daripada menggabungkan logam dengan oksigen.

M⁺ Oleh itu, mana -mana kation yang berasal dari logam tulen: dari alkali dan logam peralihan, kecuali beberapa logam mulia (seperti emas, platinum dan paladium), kepada unsur -unsur paling berat blok p dari jadual berkala (seperti plumbum dan bismut).

Di atas imej permukaan besi yang ditutupi oleh kudis kemerahan ditunjukkan. "Kudat" ini adalah apa yang dikenali sebagai karat atau urin, yang seterusnya mewakili ujian visual pengoksidaan logam berikutan keadaan persekitaran mereka. Secara kimia, karat adalah campuran hidrasi oksida besi (iii).

Mengapa pengoksidaan logam mengakibatkan kemerosotan permukaannya? Ini disebabkan oleh penggabungan oksigen ke dalam struktur kristal logam.

Apabila ini berlaku, jumlah logam meningkat dan interaksi asalnya lemah, menyebabkan pecahnya pepejal. Begitu juga, retak ini membolehkan lebih banyak molekul oksigen menembusi lapisan logam dalaman, sepenuhnya memakan bahagian dari dalam.

Walau bagaimanapun, proses ini berlaku pada kelajuan yang berbeza dan bergantung kepada sifat logam (kereaktifannya) dan keadaan fizikal yang mengelilinginya. Oleh itu, terdapat faktor -faktor yang mempercepatkan atau melambatkan pengoksidaan logam; Dua daripadanya adalah kehadiran kelembapan dan pH.

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

Secara analitik, trend logam untuk membentuk oksida yang sepadan dicerminkan dalam potensi pengurangannya, yang mendedahkan logam yang bertindak lebih cepat berbanding dengan yang lain.

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

Sifat oksida logam

Sifat oksida logam berbeza -beza mengikut logam dan bagaimana ia berinteraksi dengan anion atau^2-. Ini menunjukkan bahawa sesetengah oksida mempunyai kepadatan atau kelarutan yang lebih besar di dalam air daripada yang lain. Walau bagaimanapun, setiap orang mempunyai persamaan sifat logam, yang tidak dapat dielakkan dalam asasnya.

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

Asas

Asas oksida logam boleh disahkan secara eksperimen dengan menggunakan penunjuk asid-asas. Sebagai? Menambah sekeping kecil oksida kepada larutan berair dengan penunjuk sedikit dibubarkan; Ini boleh menjadi jus cecair colorad.

Mempunyai pelbagai warna bergantung pada pH, oksida akan menjadikan jus menjadi warna kebiruan, sepadan dengan pH asas (dengan nilai antara 8 dan 10). Ini kerana bahagian larut lembu oksida yang dibubarkan^- Di tengah -tengah, ini dalam percubaan berkata mereka yang bertanggungjawab terhadap perubahan pH.

Ia boleh melayani anda: magnesium nitrat (mg (no3) 2): struktur, sifat, kegunaan

Oleh itu, untuk oksida MO yang diselesaikan di 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 adalah keseimbangan kelarutan hidroksida M (OH)₂. Perhatikan bahawa logam mempunyai beban 2+, yang juga bermaksud bahawa valensinya adalah +2. Valencia logam secara langsung berkaitan dengan kecenderungannya untuk mendapatkan elektron.

Dengan cara ini, semakin positif Valencia, semakin besar keasidannya. Sekiranya M mempunyai Valencia +7, maka M oksida₂Sama ada₇ Ia akan menjadi berasid dan tidak asas.

Anfoterisme

Oksida logam adalah asas, bagaimanapun, tidak semua orang mempunyai watak logam yang sama. Bagaimana untuk mengetahui? Meletakkan logam m dalam jadual berkala. Lebih banyak di sebelah kiri yang sama, dan dalam tempoh yang rendah, semakin banyak logam akan menjadi dan oleh itu lebih asas akan menjadi oksida.

Di sempadan antara oksida asas dan asid (oksida bukan logam) adalah amphoteros oksida. Di sini perkataan 'amphoter' bermaksud bahawa oksida bertindak sebanyak asas dan asid, yang sama dengan fakta bahawa dalam larutan akueus dapat membentuk hidroksida atau kompleks akueus M (OH₂)₆²⁺.

Kompleks berair tidak lebih daripada koordinasi n Molekul air dengan pusat logam m. Untuk kompleks m (oh₂)₆²⁺, Logam m²⁺ Ia dikelilingi oleh enam molekul air, dan boleh dianggap sebagai kation terhidrat. Banyak kompleks ini nyata pewarnaan sengit, seperti yang diperhatikan untuk tembaga dan kobalt.

Metal Oxides Nomenclature

Terdapat tiga cara untuk menamakan oksida logam: tradisional, sistematik dan stok.

Nomenclature tradisional

Untuk menamakan oksida logam dengan betul mengikut peraturan yang ditadbir oleh IUPAC, perlu mengetahui kemungkinan kesahihan logam m. Yang paling besar (yang paling positif) diberikan kepada nama logam akhiran -ico, sementara anak, awalan -ooso.

Contoh: Memandangkan Valences +2 dan +4 logam m, oksida yang sepadan adalah MO dan MO₂. Sekiranya M memimpin, PB, maka PBO akan menjadi plumb oksidamenanggung, dan PBO₂ Plúmb oksidaICO. Sekiranya logam hanya mempunyai satu valencia, ia dinamakan oksida dengan akhiran -ico. Oleh itu, Na₂Atau sodium oksida.

Sebaliknya, hypo- dan per- awalan ditambah apabila terdapat tiga atau empat valensi yang tersedia untuk logam. Dengan cara ini, MN₂Sama ada₇ Ia adalah oksida perManganICO, Kerana MN mempunyai Valencia +7, yang paling besar.

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

Nomenklatur sistematik

Ia dianggap bilangan atom m dan oksigen yang membentuk formula kimia oksida. Daripada mereka, awalan mono yang sepadan diberikan, di-, tri-, tetra-, dll.

Mengambil sebagai contoh tiga oksida logam baru -baru ini, PBO memimpin monoksida; PBO₂ memimpin dioksida; dan na₂O Dysodio monoksida. Sekiranya berlaku karat, iman₂Sama ada₃, Nama masing -masing adalah Dihierro Trioxide.

Boleh melayani anda: Pycnometer

Nomenclature stok

Tidak seperti dua nomenclatures yang lain, dalam satu ini logam Valencia lebih penting. Valencia ditentukan oleh nombor Rom dalam kurungan: (i), (ii), (iii), (iv), dll. Oksida logam kemudian dinamakan sebagai logam oksida (n).

Memohon tatanama stok untuk contoh sebelumnya yang anda ada:

-PBO: Lead Oxide (II).

-Pbo₂: Plumbum oksida (iv).

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

-Iman₂Sama ada₃: oksida besi (iii).

-Mn₂Sama ada₇: mangan oksida (vii).

Pengiraan Nombor Valencia

Tetapi jika tidak ada jadual berkala dengan valensi, bagaimanakah ia dapat ditentukan? Untuk ini kita harus ingat bahawa anion atau^2- Ia membawa dua beban negatif ke oksida logam. Berikutan prinsip berkecuali, caj negatif ini mesti dinetralkan dengan positif logam.

Oleh itu, jika bilangan oksigen dikenali oleh formula kimia, valencia logam boleh ditentukan secara algebra supaya jumlah caj sifar.

Mn₂Sama ada₇ Ia mempunyai tujuh oksigen, maka beban negatifnya sama dengan 7x (-2) = -14. Untuk meneutralkan beban negatif -14, mangan mesti menyumbang +14 (14-14 = 0). Meningkatkan persamaan matematik pada masa itu:

2x - 14 = 0

The 2 berasal dari fakta bahawa terdapat dua atom mangan. Menyelesaikan dan membersihkan x, logam Valencia:

X = 14/2 = 7

Iaitu setiap MN mempunyai valencia +7.

Bagaimana oksida logam terbentuk?

Kelembapan dan pH secara langsung mempengaruhi pengoksidaan logam dalam oksida yang sepadan. Kehadiran co₂, Asid oksida, ia boleh membubarkan cukup di dalam air yang meliputi sekeping logam untuk mempercepat penggabungan oksigen anionik ke dalam struktur kristal logam.

Reaksi ini juga boleh dipercepat dengan peningkatan suhu, terutamanya apabila anda ingin mendapatkan oksida dalam masa yang singkat.

Reaksi logam langsung dengan oksigen

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

2m (s) + o₂(g) => 2mo (s)

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

Walau bagaimanapun, ia mempercepatkan dengan peningkatan suhu dan kawasan permukaan. Ini disebabkan oleh fakta bahawa tenaga yang diperlukan disediakan untuk memecahkan ikatan berganda atau = o, dan mempunyai kawasan yang lebih besar, bergerak oksigen sama rata di seluruh logam, berlanggar pada masa yang sama dengan atom logam.

Semakin besar jumlah oksigen reaksioner, semakin besar valencia atau bilangan pengoksidaan yang dihasilkan untuk logam. Kerana? Kerana oksigen merebut lebih banyak elektron ke logam, sehingga mencapai nombor pengoksidaan tertinggi.

Ia boleh melayani anda: piridin: struktur, sifat, kegunaan, ketoksikan, sintesis

Ini dapat dilihat untuk tembaga, sebagai contoh. Apabila sekeping tembaga logam bertindak balas dengan jumlah oksigen yang terhad, ia terbentuk CU₂O (tembaga oksida (i), cupos dicobre atau monoksida:

4cu (s) + o₂(g) + q (haba) => 2cu₂O (s) (pepejal merah)

Tetapi apabila ia bertindak balas dalam kuantiti yang setara, CuO (tembaga oksida (II), oksida cuprik atau monoksida tembaga) 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 dibebaskan dari sebatian awal (garam atau hidroksida):

M (oh)₂ + Q => mo + h₂Sama ada

MCO₃ + Q => mo + co₂

2m (no₃)₂ + Q => mo + 4no₂ + Sama ada₂

Perhatikan bahawa h₂Atau, co₂, Tidak₂ I₂ Mereka adalah molekul yang dikeluarkan.

Penggunaan oksida logam

Oleh kerana komposisi yang kaya dengan logam korteks bumi dan oksigen atmosfera, oksida logam ditemui di banyak sumber mineralogi, dari mana asas pepejal untuk pembuatan bahan -bahan baru dapat diperoleh.

Setiap oksida logam mendapati kegunaan yang sangat spesifik, dari pemakanan (ZnO dan MGO) hingga aditif simen (CAO), atau hanya sebagai pigmen bukan organik (CR₂Sama ada₃).

Sesetengah oksida begitu padat, bahawa pertumbuhan terkawal lapisan mereka dapat melindungi aloi atau logam dari pengoksidaan posterior. Malah kajian telah mendedahkan bahawa pengoksidaan lapisan pelindung berterusan seolah -olah ia adalah cecair yang merangkumi semua permukaan atau kecacatan logam permukaan.

Oksida logam boleh mengadopsi struktur menarik, sama ada sebagai nanopartikel atau sebagai agregat polimer yang besar.

Fakta ini menjadikan mereka objek pengajian untuk sintesis bahan pintar, kerana kawasan dangkal yang besar, yang digunakan untuk merancang peranti yang bertindak balas terhadap rangsangan fizikal yang lebih rendah.

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

Contoh oksida logam

Oksida besi

2fe (s) + o₂(g) => 2feo (s) oksida besi (ii).

6feo (s) + o₂(g) => 2fe₃Sama ada₄(s) oksida besi magnet.

Iman₃Sama ada₄, Juga dikenali sebagai magnetite, ia adalah oksida campuran; Ini bermaksud bahawa ia terdiri daripada campuran pepejal yang hodoh dan iman₂Sama ada₃.

4fe₃Sama ada₄(s) + atau₂(g) => 6fe₂Sama ada₃(s) oksida besi (iii).

Alkali dan oksida alkali

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

-Na₂O: natrium oksida.

-Li₂O: Lithium Oxide.

-K₂O: Potassium Oxide.

-CAO: Kalsium oksida.

-MGO: Magnesium oksida.

-Beeo: Beryl Oxide (yang merupakan oksida amphoterik).

Kumpulan IIIA oksida (13)

Unsur -unsur kumpulan IIIA (13) boleh membentuk oksida hanya dengan bilangan pengoksidaan +3. Oleh itu, mereka mempunyai formula kimia m₂Sama ada₃ Dan oksida mereka adalah seperti berikut:

-Kepada₂Sama ada₃: Aluminium oksida.

-Ga₂Sama ada₃: Gallium Oxide.

-Dalam₂Sama ada₃: Oxide India.

Dan akhirnya:

-Tl₂Sama ada₃: Talium Oxide.

Rujukan

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia (ed ke -8.). Pembelajaran Cengage, ms 237.
2. Alonsoformula. Logam oksida. Diambil dari: alonsoformula.com
3. Bupati Universiti Minnesota (2018). Ciri-ciri asas asid logam dan bukan logam. Diambil dari: chem.Umn.Edu