Det metaloxider De er uorganiske forbindelser, der består af metalkationer og ilt. De omfatter generelt et stort antal ioniske faste stoffer, hvori oxidanionen (Oto-) interagerer elektrostatisk med art M+.
M+ Enhver kation, der stammer fra det rene metal, er sådan: fra alkali- og overgangsmetaller, med undtagelse af nogle ædle metaller (som guld, platin og palladium), til de tungeste elementer i p-blokken i det periodiske system (som bly og vismut).
Billedet ovenfor viser en jernoverflade dækket af rødlige skorper. Disse "skorper" er det, der er kendt som rust eller rust, hvilket igen repræsenterer visuelt bevis for oxidationen af metallet som et resultat af forholdene i dets miljø. Kemisk er rust en hydreret blanding af jernoxider (III).
Hvorfor fører oxidationen af metallet til nedbrydning af dets overflade? Dette skyldes inkorporeringen af ilt i metalets krystallinske struktur..
Når dette sker, øges metalvolumenet, og de originale interaktioner svækkes, hvilket får det faste stof til at briste. Disse revner tillader ligeledes, at flere iltmolekyler trænger ind i de indre metallag og spiser stykket helt indefra..
Denne proces forekommer dog ved forskellige hastigheder og afhænger af metalets art (dets reaktivitet) og de fysiske forhold, der omgiver det. Derfor er der faktorer, der fremskynder eller bremser oxidationen af metallet; to af dem er tilstedeværelsen af fugtighed og pH.
Hvorfor? Fordi oxidationen af metal til dannelse af et metaloxid involverer en overførsel af elektroner. Disse "rejser" fra en kemisk art til en anden, så længe miljøet letter det, enten ved tilstedeværelsen af ioner (H+, Na+, Mgto+, Cl-, osv.), som ændrer pH eller af de vandmolekyler, der tilvejebringer transportmediet.
Analytisk reflekteres metalets tendens til at danne det tilsvarende oxid i dets reduktionspotentialer, som afslører hvilket metal, der reagerer hurtigere sammenlignet med et andet..
Guld har for eksempel et meget højere reduktionspotentiale end jern, hvorfor det skinner med sin karakteristiske gyldne glød uden et oxid til at sløve det..
Artikelindeks
Metaloxidernes egenskaber varierer alt efter metallet og hvordan det interagerer med anionen Oto-. Dette betyder, at nogle oxider har højere tætheder eller opløseligheder i vand end andre. Imidlertid har de alle fælles den metalliske karakter, som uundgåeligt afspejles i dens grundlæggende karakter..
Med andre ord: de er også kendt som basiske anhydrider eller basiske oxider.
Basaliteten af metaloxider kan testes eksperimentelt ved hjælp af en syre-base-indikator. Hvordan? Tilsætning af et lille stykke af oxidet til en vandig opløsning med en eller anden opløst indikator; dette kan være den flydende juice af lilla kål.
Efter at have rækkevidden af farver afhængigt af pH, omdanner oxiden saften til blålig farve svarende til basisk pH (med værdier mellem 8 og 10). Dette skyldes, at den opløste del af oxidet frigiver OH-ioner.- til mediet, idet disse i eksperimentet er ansvarlige for ændringen i pH.
For et oxid MO, der er solubiliseret i vand, omdannes det således til metallisk hydroxid (et "hydreret oxid") ifølge følgende kemiske ligninger:
MO + HtoO => M (OH)to
M (OH)to <=> Mto+ + 2OH-
Den anden ligning er opløseligheds ligevægten af hydroxidet M (OH)to. Bemærk, at metallet har en ladning på 2+, hvilket også betyder, at dets valens er +2. Metallets valens er direkte relateret til dets tendens til at få elektroner.
På denne måde er jo mere positiv valens, jo højere er dens surhed. I tilfælde af at M havde en valens på +7, så var oxid MtoELLER7 det ville være surt og ikke basisk.
Metaloxider er basale, men de har ikke alle samme metalliske karakter. Hvordan ved du det? Placering af metal M på det periodiske system. Jo længere du er til venstre for det og i lave perioder, jo mere metallisk vil det være, og jo mere basisk vil dit oxid være..
Ved grænsen mellem basiske og sure oxider (ikke-metalliske oxider) er amfotere oxider. Her betyder ordet 'amfotert', at oxiden fungerer som både en base og en syre, som er den samme som i vandig opløsning, den kan danne hydroxidet eller det vandige kompleks M (OHto)6to+.
Det vandige kompleks er intet andet end koordinering af n vandmolekyler med metalcentret M. For komplekset M (OHto)6to+, metal Mto+ den er omgivet af seks vandmolekyler og kan betragtes som en hydreret kation. Mange af disse komplekser viser intense farvestoffer, såsom dem, der observeres for kobber og kobolt.
Hvordan navngives metaloxider? Der er tre måder at gøre det på: traditionel, systematisk og lager.
For korrekt navngivning af metaloxid i henhold til reglerne i IUPAC er det nødvendigt at kende metalets mulige valenser M. Den største (mest positive) tildeles suffikset -ico til metalnavnet, mens mindreårige, præfiks -oso.
Eksempel: givet +2 og +4 valenserne af metallet M, er dets tilsvarende oxider MO og MOto. Hvis M var bly, Pb, ville PbO være lodoxidbjørn, og PbOto blyoxidico. Hvis metallet kun har en valens, navngives dets oxid med suffikset -ico. Så, NatoEller er det natriumoxid.
På den anden side tilføjes præfikserne hypo- og per-, når der er tre eller fire valenser til rådighed for metallet. På denne måde er MntoELLER7 det er rust ommanganico, fordi Mn har valens +7, den højeste af alle.
Denne type nomenklatur giver imidlertid visse vanskeligheder og er normalt den mindst anvendte.
Det overvejer antallet af M- og iltatomer, der udgør oxidets kemiske formel. Fra dem tildeles de tilsvarende præfikser mono-, di-, tri-, tetra- osv..
Med de tre nylige metaloxider som et eksempel er PbO blymonoxid; PbOto blydioxid; og NatoEller dinatriummonoxid. I tilfælde af rust, FetoELLER3, dets respektive navn er dihierro trioxide.
I modsætning til de to andre nomenklaturer er metalens valens vigtigere i denne. Valens er specificeret med romertal i parentes: (I), (II), (III), (IV) osv. Metaloxidet betegnes derefter som metaloxid (n).
Ved anvendelse af aktienomenklaturen til de foregående eksempler har vi:
-PbO: bly (II) oxid.
-PbOto: bly (IV) oxid.
-NatoO: natriumoxid. Da den har en unik valens på +1, er den ikke specificeret.
-TrotoELLER3: jern (III) oxid.
-MntoELLER7: mangan (VII) oxid.
Men hvis du ikke har et periodisk system med valenserne, hvordan kan du bestemme dem? Til dette skal man huske, at anionen Oto- bidrager med to negative ladninger til metaloxidet. Efter neutralitetsprincippet skal disse negative ladninger neutraliseres med metalets positive.
Derfor, hvis antallet af oxygener er kendt fra den kemiske formel, kan metalets valens bestemmes algebraisk, så summen af ladningerne giver nul.
MntoELLER7 den har syv oxygener, så dens negative ladninger er lig med 7x (-2) = -14. For at neutralisere den negative ladning på -14 skal mangan bidrage med +14 (14-14 = 0). Ved at hæve den matematiske ligning har vi så:
2X - 14 = 0
De 2 kommer fra det faktum, at der er to manganatomer. Løsning og løsning af X, metalets valens:
X = 14/2 = 7
Med andre ord har hver Mn en valens på +7.
Fugt og pH påvirker direkte oxidationen af metaller til deres tilsvarende oxider. Tilstedeværelsen af COto, surt oxid, kan det opløses nok i vandet, der dækker metaldelen til at fremskynde inkorporeringen af ilt i anionisk form til metalets krystalstruktur.
Denne reaktion kan også accelereres med en stigning i temperaturen, især når man ønsker at opnå oxid på kort tid..
Metaloxider dannes som et produkt af reaktionen mellem metallet og det omgivende ilt. Dette kan repræsenteres af den kemiske ligning nedenfor:
2M (s) + Oto(g) => 2MO (r)
Denne reaktion er langsom, da ilt har en stærk O = O dobbeltbinding, og den elektroniske overførsel mellem det og metallet er ineffektivt..
Det accelererer dog betydeligt med en stigning i temperatur og overfladeareal. Dette skyldes det faktum, at den nødvendige energi tilvejebringes til at bryde O = O dobbeltbinding, og da der er et større område, bevæger iltet sig ensartet gennem hele metallet og kolliderer samtidig med metalatomer..
Jo større mængde reagerende ilt, jo større er det resulterende valens- eller oxidationsnummer for metallet. Hvorfor? Fordi ilt tager flere og flere elektroner fra metallet, indtil det når det højeste oxidationsnummer.
Dette kan for eksempel ses på kobber. Når et stykke metallisk kobber reagerer med en begrænset mængde ilt, dannes CutoO (kobber (I) oxid, kobberoxid eller dicobre monoxid):
4Cu (s) + Oto(g) + Q (varme) => 2CutoO (s) (rødt fast stof)
Men når det reagerer i ækvivalente mængder, opnås CuO (kobber (II) oxid, kobberoxid eller kobbermonoxid):
2Cu (s) + Oto(g) + Q (varme) => 2CuO (s) (sort fast stof)
Metaloxider kan dannes ved termisk nedbrydning. For at dette skal være muligt, skal et eller to små molekyler frigøres fra udgangsforbindelsen (et salt eller et hydroxid):
M (OH)to + Q => MO + HtoELLER
MCO3 + Q => MO + COto
2M (NO3)to + Q => MO + 4NOto + ELLERto
Bemærk, at HtoO, COto, IKKEto migto er molekylerne frigivet.
På grund af den rige sammensætning af metaller i jordskorpen og iltet i atmosfæren findes metaloxider i mange mineralogiske kilder, hvorfra der kan opnås et solidt grundlag til fremstilling af nye materialer..
Hvert metaloxid finder meget specifikke anvendelser, fra ernæringsmæssige (ZnO og MgO) til som cementadditiver (CaO) eller simpelthen som uorganiske pigmenter (CrtoELLER3).
Nogle oxider er så tætte at kontrolleret lagvækst kan beskytte en legering eller metal mod yderligere oxidation. Undersøgelser har endda afsløret, at oxidationen af det beskyttende lag fortsætter, som om det var en væske, der dækker alle revner eller overfladiske defekter i metallet..
Metaloxider kan påtage sig fascinerende strukturer, enten som nanopartikler eller som store polymeraggregater..
Denne kendsgerning gør dem til genstand for studier til syntese af intelligente materialer på grund af deres store overfladeareal, der bruges til at designe enheder, der reagerer på den mindst fysiske stimulus..
Ligeledes er metaloxider råmaterialet til mange teknologiske anvendelser, lige fra spejle og keramik med unikke egenskaber til elektronisk udstyr til solpaneler..
2Fe (s) + Oto(g) => 2FeO (s) jern (II) oxid.
6FeO (s) + Oto(g) => 2Fe3ELLER4magnetisk jernoxid (er).
Tro3ELLER4, også kendt som magnetit, det er en blandet oxid; Dette betyder, at den består af en fast blanding af FeO og FetoELLER3.
4Fe3ELLER4(s) + Oto(g) => 6FetoELLER3jern (III) oxid (er).
Både jord- og jordalkalimetaller har kun et oxidationsnummer, så deres oxider er mere “enkle”:
-NatoO: natriumoxid.
-LitoO: lithiumoxid.
-KtoO: kaliumoxid.
-CaO: calciumoxid.
-MgO: magnesiumoxid.
-BeO: berylliumoxid (som er et amfotert oxid)
Gruppe IIIA-elementer (13) kan kun danne oxider med et oxidationsnummer på +3. Således har de den kemiske formel MtoELLER3 og dets oxider er følgende:
-TiltoELLER3: aluminiumoxid.
-GatoELLER3: galliumoxid.
-ItoELLER3: indiumoxid.
Og endelig
-TltoELLER3: thalliumoxid.
Endnu ingen kommentarer