- Metalik olmayan oksitlerin özellikleri
- bazlık
- Amfoterizm
- terminoloji
- Geleneksel isimlendirme
- Sistematik isimlendirme
- Stok isimlendirme
- Değerlik sayısının hesaplanması
- Nasıl oluşurlar?
- Metalin oksijenle doğrudan reaksiyonu
- Metal tuzlarının oksijenle reaksiyonu
- Uygulamalar
- Örnekler
- Demir oksitler
- Alkali ve alkali toprak oksitler
- Grup IIIA oksitler (13)
- Referanslar
Metal oksitler , metal katyonlar ve oksijenden oluşan inorganik bileşiklerdir. Genellikle, oksit anyonunun (O 2– ) M + türleriyle elektrostatik olarak etkileşime girdiği çok sayıda iyonik katı içerirler .
M + , saf metalden türeyen herhangi bir katyon gibidir: bazı soy metaller (altın, platin ve paladyum gibi) haricinde alkali ve geçiş metallerinden tablonun p bloğunun en ağır elementlerine kadar periyodik (kurşun ve bizmut gibi).
Kaynak: Pixabay.
Yukarıdaki görüntü kırmızımsı kabuklarla kaplı bir demir yüzeyi göstermektedir. Bu "kabuklar", pas veya pas olarak bilinen şeydir ve bu da, metalin çevre koşulları nedeniyle oksitlenmesinin görsel kanıtını temsil eder. Kimyasal olarak pas, hidratlı bir demir (III) oksit karışımıdır.
Metalin oksidasyonu neden yüzeyinin bozulmasına yol açar? Bu, metalin kristal yapısına oksijen eklenmesinden kaynaklanmaktadır.
Bu olduğunda, metalin hacmi artar ve orijinal etkileşimler zayıflayarak katının yırtılmasına neden olur. Aynı şekilde, bu çatlaklar daha fazla oksijen molekülünün iç metal katmanlara nüfuz etmesine ve parçayı içeriden tamamen yemesine izin verir.
Bununla birlikte, bu süreç farklı hızlarda gerçekleşir ve metalin doğasına (reaktivitesine) ve onu çevreleyen fiziksel koşullara bağlıdır. Bu nedenle metalin oksidasyonunu hızlandıran veya yavaşlatan faktörler vardır; bunlardan ikisi nem ve pH varlığıdır.
Neden? Çünkü bir metal oksit üretmek için metalin oksidasyonu bir elektron transferini içerir. Bunlar, bir kimyasal türden diğerine, ya pH'ı değiştiren iyonların (H + , Na + , Mg2 + , Cl - , vb.) Varlığıyla ya da ulaşım aracını sağlayan su molekülleri.
Analitik olarak, bir metalin karşılık gelen oksidi oluşturma eğilimi, hangi metalin diğerine kıyasla daha hızlı reaksiyona girdiğini ortaya çıkaran indirgeme potansiyellerine yansır.
Örneğin altın, demirden çok daha büyük bir indirgeme potansiyeline sahiptir, bu yüzden onu matlaştıracak bir oksit olmadan karakteristik altın ışıltısıyla parlar.
Metalik olmayan oksitlerin özellikleri
Magnezyum oksit, bir metal oksit.
Metal oksitlerin özellikleri metale ve O 2 - anyonu ile nasıl etkileşime girdiğine göre değişir . Bu, bazı oksitlerin suda diğerlerinden daha yüksek yoğunluklara veya çözünürlüğe sahip olduğu anlamına gelir. Bununla birlikte, hepsinin ortak noktası, kaçınılmaz olarak temellerine yansıyan metalik karaktere sahiptir.
Başka bir deyişle: aynı zamanda bazik anhidritler veya bazik oksitler olarak da bilinirler.
bazlık
Metal oksitlerin bazlığı, bir asit baz göstergesi kullanılarak deneysel olarak doğrulanabilir. Nasıl? Bir miktar çözünmüş indikatör ile sulu bir çözeltiye küçük bir oksit parçası eklenmesi; Bu, mor lahananın sıvılaştırılmış suyu olabilir.
Daha sonra pH'a bağlı olarak renk aralığına sahip olan oksit, suyu, temel pH'a karşılık gelen mavimsi renklere çevirir (8 ile 10 arasındaki değerlerle). Bunun nedeni, oksidin çözünmüş kısmının ortama OH - iyonları salmasıdır, bunlar söz konusu deneydeki pH değişiminden sorumludur.
Bu nedenle, suda çözündürülen bir oksit MO için, aşağıdaki kimyasal denklemlere göre metalik hidroksite ("hidratlanmış bir oksit") dönüştürülür:
MO + H 2 O => M (OH) 2
M (OH) 2 <=> M 2+ + 2OH -
İkinci denklem, hidroksit M (OH) 2'nin çözünürlük dengesidir . Metalin 2+ yükü olduğuna dikkat edin, bu aynı zamanda değerinin +2 olduğu anlamına gelir. Metalin değeri, elektron kazanma eğilimi ile doğrudan ilgilidir.
Bu şekilde, değer ne kadar pozitifse, asitliği de o kadar büyük olur. M değerinin +7 olması durumunda, oksit M 2 O 7 asidik olur ve bazik olmaz.
Amfoterizm
Metal oksitler temeldir ancak hepsi aynı metalik karaktere sahip değildir. Nereden biliyorsunuz? Metal M'nin periyodik tablodaki yeri. Ne kadar solunda olursanız ve düşük dönemlerde o kadar metalik olur ve bu nedenle oksidiniz o kadar basit olur.
Bazik ve asidik oksitler (metal olmayan oksitler) arasındaki sınırda amfoterik oksitler bulunur. Oksit, bir baz olarak ve hidroksit ya da sulu kompleks M oluşturabilen sulu çözelti içinde aynı olan bir asit gibi iki hareket bu kelime burada 'amfoterik' aracı (OH 2 ) 6 2+ .
Sulu kompleks, n su molekülünün M metal merkezi ile koordinasyonundan başka bir şey değildir. M (OH 2 ) 6 2+ kompleksi için , metal M 2+ altı su molekülü ile çevrilidir ve bir hidratlı katyon. Bu komplekslerin çoğu, bakır ve kobalt için gözlenenler gibi yoğun renklenme gösterir.
terminoloji
Metal oksitler nasıl adlandırılır? Bunu yapmanın üç yolu vardır: geleneksel, sistematik ve stok.
Geleneksel isimlendirme
Metal oksidi IUPAC tarafından yönetilen kurallara göre doğru bir şekilde adlandırmak için, metal M'nin olası değerlerini bilmek gerekir. En büyüğüne (en pozitif) metal adına -ico son eki verilirken, minör, ön ek –oso.
Örnek: M metalinin +2 ve +4 değerleri verildiğinde, karşılık gelen oksitleri MO ve MO 2'dir . M yol kapalı, Pb, daha sonra oksit PbO şakül olur ise ayı, ve PbO 2 oksit ŞAKÜLÜNE ico . Metalin tek bir değeri varsa, oksidi –ico sonekiyle adlandırılır. Bu durumda, Na 2 O, sodyum oksittir.
Öte yandan, metal için mevcut üç veya dört değer olduğunda hipo ve per önekler eklenir. Bu nedenle, Mn 2 O 7 her Mangan ico için oksittir , çünkü Mn'nin +7 değeri vardır, en önemlisi.
Bununla birlikte, bu tür bir isimlendirme bazı zorluklar sunar ve genellikle en az kullanılanıdır.
Sistematik isimlendirme
İçinde oksidin kimyasal formülünü oluşturan M ve oksijen atomlarının sayısı dikkate alınır. Onlardan, karşılık gelen önekler mono-, di-, tri-, tetra-, vb.
Örnek olarak son üç metal oksidi alırsak, PbO kurşun monoksittir; PbO 2 kurşun dioksit; Na 2 O disodyum monoksit. Pas durumunda, Fe 2 O 3 , ilgili adı di demir trioksittir.
Stok isimlendirme
Diğer iki isimlendirmeden farklı olarak, bunda metalin değerliği daha önemlidir. Değer, parantez içinde Roma rakamlarıyla belirtilir: (I), (II), (III), (IV), vb. Metal oksit daha sonra metal (n) oksit olarak adlandırılır.
Önceki örnekler için hisse senedi isimlendirmesini uygularsak:
-PbO: kurşun (II) oksit.
-PbO 2 : kurşun (IV) oksit.
-Na 2 O: sodyum oksit. Benzersiz bir +1 değerine sahip olduğu için belirtilmemiştir.
-Fe 2 O 3 : demir (III) oksit.
-Mn 2 O 7 : Manganez (VII) oksit.
Değerlik sayısının hesaplanması
Fakat değerlerle ilgili periyodik bir tablonuz yoksa, onları nasıl belirleyeceksiniz? Bunun için O 2– anyonunun metal okside iki negatif yüke katkıda bulunduğunu hatırlamalıyız . Tarafsızlık ilkesine uygun olarak, bu negatif yükler, metalin pozitif olanları ile etkisiz hale getirilmelidir.
Bu nedenle, oksijen sayısı kimyasal formülden biliniyorsa, metalin değeri cebirsel olarak belirlenebilir, böylece yüklerin toplamı sıfır olur.
Mn 2 O 7'de yedi oksijen vardır, dolayısıyla negatif yükleri 7x (-2) = -14'e eşittir. -14'ün negatif yükünü nötralize etmek için manganez +14'e (14-14 = 0) katkıda bulunmalıdır. Elimizdeki matematiksel denklemi ortaya koyarsak:
2X - 14 = 0
2, iki manganez atomu olduğu gerçeğinden gelir. Metalin valansı olan X için çözme ve çözme:
X = 14/2 = 7
Başka bir deyişle, her Mn'nin +7 değeri vardır.
Nasıl oluşurlar?
Nem ve pH, metallerin oksidasyonunu doğrudan karşılık gelen oksitlerine etkiler. CO varlığı 2 , asidik oksit, metal kristal yapısına anyonik formda olan oksijen dahil edilmesini hızlandırmak için bir metal kısmını kapsayan suda etkin bir şekilde çözebilir.
Bu reaksiyon, özellikle oksidin kısa sürede elde edilmesi istendiğinde, sıcaklık artışı ile de hızlanabilmektedir.
Metalin oksijenle doğrudan reaksiyonu
Metal ve çevreleyen oksijen arasındaki reaksiyonun bir ürünü olarak metal oksitler oluşur. Bu, aşağıdaki kimyasal denklem ile gösterilebilir:
2M (k) + O 2 (g) => 2MO (k)
Bu reaksiyon yavaştır, çünkü oksijen güçlü bir O = O çift bağına sahiptir ve onunla metal arasındaki elektronik transfer verimsizdir.
Ancak sıcaklık ve yüzey alanı artışı ile önemli ölçüde hızlanır. Bunun nedeni, O = O çift bağını kırmak için gerekli enerjinin sağlanmış olması ve daha büyük bir alan olduğu için, oksijen metal boyunca homojen olarak hareket ederek metal atomları ile aynı anda çarpışmasıdır.
Reaksiyona giren oksijen miktarı ne kadar büyükse, metal için ortaya çıkan değerlik veya oksidasyon sayısı o kadar büyük olur. Neden? Çünkü oksijen, en yüksek oksidasyon sayısına ulaşana kadar metalden gittikçe daha fazla elektron alır.
Bu, örneğin bakır için görülebilir. Oksijen sınırlı bir miktarda metalik bakır reaksiyona girdiği bir parça, Cu zaman 2 O oluşturulur (bakır (I) oksit, bakır oksit veya dicobre monoksit):
4Cu (k) + O 2 (g) + Q (ısı) => 2Cu 2 O (s) (kırmızı katı)
Ancak eşdeğer miktarlarda reaksiyona girdiğinde CuO (bakır (II) oksit, bakır oksit veya bakır monoksit) elde edilir:
2Cu (k) + O 2 (g) + Q (ısı) => 2CuO (k) (siyah katı)
Metal tuzlarının oksijenle reaksiyonu
Metal oksitler, termal ayrışma yoluyla oluşturulabilir. Bunun mümkün olması için, bir veya iki küçük molekülün başlangıç bileşiğinden (bir tuz veya bir hidroksit) salınması gerekir:
M (OH) 2 + Q => MO + H 2 O
OLS 3 + Q => MO + CO 2
2M (NO 3 ) 2 + Q => MO + 4NO 2 + O 2
H 2 O, CO 2 , NO 2 ve O 2 nin salınan moleküller olduğuna dikkat edin.
Uygulamalar
Yerkabuğundaki zengin metal bileşimi ve atmosferdeki oksijen nedeniyle, birçok mineralojik kaynakta metal oksitler bulunur ve bunlardan yeni malzemelerin üretimi için sağlam bir temel elde edilebilir.
Her bir metal oksit çimento katkı (CaO) halinde, ya da basit bir şekilde, inorganik pigmentler (Cr beslenme (ZnO ve MgO) çok özel kullanımları, bulur 2 O 3 ).
Bazı oksitler o kadar yoğundur ki, kontrollü katman büyümesi bir alaşımı veya metali daha fazla oksidasyondan koruyabilir. Araştırmalar, koruyucu tabakanın oksitlenmesinin, metalin tüm çatlaklarını veya yüzeysel kusurlarını örten bir sıvı gibi devam ettiğini bile ortaya çıkardı.
Metal oksitler, nanopartiküller veya büyük polimer agregalar halinde büyüleyici yapılara sahip olabilir.
Bu gerçek, onları en az fiziksel uyarana cevap veren cihazları tasarlamak için kullanılan geniş yüzey alanlarından dolayı akıllı materyallerin sentezi çalışmalarının hedefi haline getirir.
Ayrıca metal oksitler, elektronik cihazlar için benzersiz özelliklere sahip aynalar ve seramiklerden güneş panellerine kadar birçok teknolojik uygulamanın hammaddesidir.
Örnekler
Demir oksitler
2Fe (k) + O 2 (g) => 2FeO (k) demir (II) oksit.
6FeO (k) + O 2 (g) => 2Fe 3 O 4 (s) manyetik demir oksit.
Manyetit olarak da bilinen Fe 3 O 4 , karışık bir oksittir; Bu FeO ve Fe katı karışımından oluşur, bu araçlar 2 O 3 .
4Fe 3 O 4 (s) + O 2 (g) => 6Fe 2 O 3 (s) demir (III) oksit.
Alkali ve alkali toprak oksitler
Hem alkali hem de toprak alkali metallerin yalnızca bir oksidasyon sayısı vardır, bu nedenle oksitleri daha "basittir":
-Na 2 O: sodyum oksit.
-Li 2 O: lityum oksit.
-K 2 O: potasyum oksit.
-CaO: kalsiyum oksit.
-MgO: magnezyum oksit.
-BeO: berilyum oksit (amfoterik bir oksittir)
Grup IIIA oksitler (13)
Grup IIIA elementleri (13) yalnızca +3 oksidasyon sayısı ile oksitler oluşturabilir. Böylece, M 2 O 3 kimyasal formülüne sahiptirler ve oksitleri aşağıdaki gibidir:
-Al 2 O 3 : alüminyum oksit ihtiva eder.
-Ga 2 O 3 : galyum oksit.
-In 2 O 3 : indiyum oksit.
Ve sonunda
-Tl 2 O 3 : talyum oksit.
Referanslar
- Whitten, Davis, Peck ve Stanley. Kimya. (8. baskı). CENGAGE Learning, s 237.
- AlonsoFormula. Metal Oksitler. Alonsoformula.com adresinden alınmıştır
- Minnesota Üniversitesi Vekilleri. (2018). Metal ve Ametal Oksitlerin Asit Bazlı Özellikleri. Alındığı kaynak: chem.umn.edu
- David L. Chandler. (3 Nisan 2018). Kendi kendini iyileştiren metal oksitler korozyona karşı koruma sağlayabilir. Alındığı kaynak: news.mit.edu
- Oksitlerin Fiziksel Halleri ve Yapıları. Alınan: wou.edu
- Quimitube. (2012). Demir oksidasyonu. Alınan: quimitube.com
- Kimya LibreTexts. Oksitler. Alındığı kaynak: chem.libretexts.org
- Kumar M. (2016) Metal Oksit Nanoyapıları: Büyüme ve Uygulamalar. In: Husain M., Khan Z. (eds) Nanomalzemelerdeki Gelişmeler. Advanced Structured Materials, cilt 79. Springer, Yeni Delhi