Metal oksitler özellikleri, adlandırılması, kullanımları ve örnekleri

metal oksitler metalik katyonlar ve oksijen tarafından oluşturulan inorganik bileşiklerdir. Genellikle, oksit anyonunun (O) olduğu çok sayıda iyonik katı içerirler.^2-) elektrostatik olarak M türü ile etkileşime girer.⁺.

M⁺ bu, saf metalden elde edilen herhangi bir katyondur: Alkali ve geçiş metallerinden, bazı asil metaller (altın, platin ve paladyum gibi) hariç, periyodik tablonun p blokunun daha ağır elementlerine kadar kurşun ve bizmut gibi).

Üstteki görüntü kırmızımsı kabuklarla kaplı demir bir yüzey göstermektedir. Bu "kabuklar" pas veya pas olarak bilinen ve metalin oksidasyonunun ortam koşulları nedeniyle görsel bir testini temsil eden şeydir. Kimyasal olarak pas, hidratlanmış bir demir oksit karışımıdır (III).

Metalin oksidasyonu neden yüzeyinin bozulmasına neden oluyor? Bu, metalin kristal yapısına oksijenin dahil edilmesinden kaynaklanmaktadır..

Bu olduğunda, metalin hacmi artar ve orijinal etkileşimler zayıflar ve katının kırılmasına neden olur. Ayrıca, bu çatlaklar, daha fazla oksijen molekülünün, iç parçanın tamamını yiyerek iç metalik katmanlara nüfuz etmesine izin verir..

Bununla birlikte, bu işlem farklı hızlarda gerçekleşir ve metalin yapısına (reaktivitesine) ve onu saran fiziksel koşullara bağlıdır. Bu nedenle, metalin oksidasyonunu hızlandıran veya yavaşlatan faktörler vardır; ikisi nem ve pH varlığı.

Neden? Zira metalin bir metal oksit üretmesi oksidasyonu bir elektron transferi anlamına gelir. Bunlar "kimyasal" türlerinden diğerine, ortam kolaylaştırdığı sürece iyonların varlığıyla (H)⁺, na⁺, mg²⁺, Cı^-, vb.) pH'ı değiştiren veya taşıma aracı sağlayan su molekülleri ile.

Analitik olarak, bir metalin karşılık gelen oksidi oluşturma eğilimi, hangi metalin diğerine göre daha hızlı tepki verdiğini ortaya çıkaran indirgenme potansiyellerinde yansıtılır..

Örneğin altın, demire göre çok daha büyük bir azalma potansiyeline sahiptir, bu yüzden karakteristik altın ışıltısı ile onu bulanıklaştıran bir oksit olmadan parlar..

indeks

• 1 Metalik olmayan oksitlerin özellikleri
  • 1.1 Temellik
  • 1.2 Amfoterizm
• 2 İsimlendirme
  • 2.1 Geleneksel isimlendirme
  • 2.2 Sistematik isimlendirme
  • 2.3 Hisse senedi isimlendirme
  • 2.4 Değerlik sayısının hesaplanması
• 3 Nasıl oluşur??
  • 3.1 Metalin oksijenle doğrudan reaksiyonu
  • 3.2 Metal tuzlarının oksijenle reaksiyonu
• 4 Kullanım
• 5 Örnekler
  • 5.1 Demir oksitler
  • 5.2 Alkali ve alkali toprak oksitler
  • 5.3 Grup IIIA oksitler (13)
• 6 Kaynakça

Metalik olmayan oksitlerin özellikleri

Metal oksitlerin özellikleri metale göre ve anyon O ile nasıl etkileşime girdiğine göre değişir^2-. Bu, bazı oksitlerin suda diğerlerinden daha yüksek yoğunluklara veya çözünürlüklere sahip olmasını gerektirir. Bununla birlikte, hepsinde ortak olarak kaçınılmaz olarak temelliğine yansıyan metalik karakter vardır..

Başka bir deyişle: bunlar ayrıca bazik anhidritler veya bazik oksitler olarak da bilinir..

bazlık

Metal oksitlerin bazlığı, bir asit-baz göstergesi kullanılarak deneysel olarak kontrol edilebilir. Nasıl? Çözünmüş bir indikatör ile sulu bir çözeltiye küçük bir parça oksit eklenmesi; bu mor lahana sıvılaştırılmış suyu olabilir.

Daha sonra pH'a bağlı olarak renk aralığına sahip olan oksit, meyve suyunu mavimsi renklere dönüştürür, bazik pH'ye karşılık gelir (8 ila 10 arasında değerler ile). Bunun nedeni, oksidin çözünmüş kısmının OH iyonları salmasıdır.^- çevreye, deneyde pH'taki değişimlerden sorumlu olan bunlar.

Bu nedenle, suda çözünen bir MO oksit için, aşağıdaki kimyasal denklemlere göre, metal hidroksit ("hidratlanmış bir oksit") haline dönüştürülür:

MO + H₂O => M (OH)₂

M (OH)₂ <=> M²⁺ + 2 OH^-

İkinci denklem, hidroksit M'nin (OH) çözünürlük dengesidir.₂. Metalin 2+ yüke sahip olduğuna dikkat edin, ki bu değerinin +2 olduğu anlamına da gelir. Metalin değeri doğrudan elektron kazanma eğilimi ile ilgilidir..

Bu şekilde, değer ne kadar pozitif olursa, asitliği de o kadar yüksek olur. M değerinin +7 değerinde olması durumunda, M oksit₂Ey₇ asitli ve bazik olmaz.

amfoter

Metal oksitler baziktir, ancak hepsi aynı metalik karaktere sahip değildir. Nasıl bilmek M metalini periyodik tabloya yerleştirme. Solunda ne kadar fazlaysa ve düşük periyodlarda o kadar metalik olacak ve bu nedenle oksidi o kadar temel olacaktır..

Bazik ve asit oksitler arasındaki sınırda (metalik olmayan oksitler) amfoterik oksitlerdir. Burada "amfoterik" kelimesi, oksidin hem bir baz hem de asit olarak etki ettiği anlamına gelir; sulu çözeltideki ile aynıdır, hidroksit veya sulu kompleks M (OH) oluşturabilir.₂)₆²⁺.

Sulu kompleks, koordinasyonundan başka bir şey değildir. n metalik merkez M ile su molekülleri. M kompleksi için (OH₂)₆²⁺, metal M²⁺ Altı su molekülü ile çevrilidir ve hidratlanmış bir katyon olarak düşünülebilir. Bu komplekslerin çoğu, bakır ve kobalt için gözlemlenenler gibi yoğun renklenmeler gösterir..

terminoloji

Metal oksitler nasıl adlandırılır? Bunu yapmanın üç yolu vardır: geleneksel, sistematik ve hisse senedi.

Geleneksel isimlendirme

Metal oksidi IUPAC tarafından yönetilen kurallara göre doğru şekilde adlandırmak için, metal M'nin olası değerlerini bilmek gerekir. En büyük (en pozitif), metal ismine ek olarak -ico, küçük, ön ekli -oso.

Örnek: metal M'nin +2 ve +4 değerlerine bakıldığında, karşılık gelen oksitler MO ve MO'dur.₂. Eğer M kurşun olsaydı, Pb, o zaman PbO oksit kabı olurdu.ayı, ve PbO₂ oksit erikico. Metalin sadece bir değerliği varsa, oksidi -ico sonekiyle adlandırılır. Yani, Na₂Yoksa sodyum oksit mi.

Öte yandan, metal için üç veya dört değer bulunduğunda hipo ve önek ekleri eklenir. Bu şekilde, Mn₂Ey₇ bu oksit başınaMANGANico, Çünkü Mn değerinde +7, hepsinden yüksek.

Bununla birlikte, bu tür bir isimlendirme belirli zorluklar sunar ve genellikle en az kullanılan.

Sistematik isimlendirme

Oksitin kimyasal formülünü oluşturan M atomu ve oksijen sayısını dikkate alır. Onlardan, mono-, di-, tri-, tetra- gibi ilgili öneklere atanır..

Üç yeni metal oksiti örnek olarak alan PbO, kurşun monoksittir; PbO₂ kurşun dioksit; ve Na₂Veya disodyum monoksit. Pas durumunda, Fe₂Ey₃, onun adı dihierro trioksit.

Stok terminolojisi

Diğer iki terminolojiden farklı olarak, bu konuda metalin değerliği daha büyük öneme sahiptir. Değer, parantez içindeki Romen rakamları ile belirtilir: (I), (II), (III), (IV), vb. Metal oksit daha sonra metal oksit (n) olarak adlandırılır..

Daha önceki örnekler için stok terminolojisini uygulamak:

-PbO: kurşun oksit (II).

-PbO₂: kurşun oksit (IV).

-na₂O: sodyum oksit. Benzersiz bir +1 değerine sahip olduğundan, belirtilmez.

-inanç₂Ey₃: demir oksit (III).

-Mn₂Ey₇: manganez oksit (VII).

Değerlik sayısının hesaplanması

Ancak, değerleri olan periyodik bir tablonuz yoksa, bunları nasıl belirleyebilirsiniz? Bunun için anyonun O olduğunu hatırlamalıyız.^2- metal okside iki negatif yük katkıda bulunur. Tarafsızlık ilkesinin ardından, bu negatif yükler, metalin pozitif olanlarıyla nötralize edilmelidir.

Bu nedenle, eğer oksijenlerin sayısı kimyasal formül tarafından biliniyorsa, metalin değeri cebirsel olarak belirlenebilir, böylece yüklerin toplamı sıfır olur.

Mn₂Ey₇ yedi oksijene sahiptir, sonra negatif yükleri 7x (-2) = -14'e eşittir. -14 negatif yükünü nötralize etmek için, manganez +14 (14-14 = 0) sağlamalıdır. Matematiksel denklemi koymak o zaman:

2X - 14 = 0

2 iki manganez atomu olduğu gerçeğinden geliyor. Metalin değeri olan X'in çözülmesi ve temizlenmesi:

X = 14/2 = 7

Her Mn'nin +7 değerinde olduğunu söylemek.

Nasıl oluşur?

Nem ve pH, metallerin ilgili oksitlerinde oksidasyonunu doğrudan etkiler. CO varlığı₂, Asit oksit, anyonik bir formda oksijenin metalin kristal yapısına eklenmesini hızlandırmak için metal parçayı kaplayan su içinde yeterince çözünebilir.

Bu reaksiyon, özellikle oksidin kısa sürede elde edilmesi istendiğinde, sıcaklıktaki bir artışla da hızlandırılabilir..

Metalin oksijenle doğrudan reaksiyonu

Metal oksitler, metal ve çevresindeki oksijen arasındaki reaksiyonun bir ürünü olarak oluşturulur. Bu, aşağıdaki kimyasal denklem ile gösterilebilir:

2M (s) + O₂(g) => 2MO (s)

Bu reaksiyon yavaştır, çünkü oksijen güçlü bir çift O = O bağına sahiptir ve metal ile metal arasındaki elektronik transfer yetersizdir..

Bununla birlikte, sıcaklık ve yüzey alanında bir artışla önemli ölçüde hızlanır. Bunun nedeni, O = O çift bağını kırmak için gereken enerjinin sağlanması ve daha büyük bir alan olduğu için, oksijen metal boyunca aynı anda çarpışarak metal boyunca düzgün bir şekilde hareket eder..

Oksijen reaktanının miktarı arttıkça, metal için ortaya çıkan değerlik veya oksidasyon sayısı da artar. Neden? Çünkü oksijen metalden daha fazla elektron kapar, en yüksek oksidasyon sayısına ulaşana kadar.

Bu, örneğin bakır için görülebilir. Bir metalik bakır parçası sınırlı miktarda oksijenle reaksiyona girdiğinde Cu oluşur₂O (bakır oksit (I), bakır oksit veya dicobre monoksit):

4Cu (s) + O₂(g) + Q (ısı) => 2Cu₂O (s) (kırmızı katı)

Ancak eşdeğer miktarlarda reaksiyona girdiğinde, CuO (bakır oksit (II), kuprik oksit veya bakır monoksit) elde edilir:

2Cu (s) + O₂(g) + Q (ısı) => 2CuO (s) (düz siyah)

Metal tuzlarının oksijenle reaksiyonu

Termal oksidasyon yoluyla metal oksitler oluşabilir. Mümkün olması için, bir veya iki küçük molekül, başlangıç ​​bileşiğinden salınmalıdır (bir tuz veya bir hidroksit):

M (OH)₂ + Q => MO + H₂Ey

MCO₃ + Q => MO + CO₂

2M (NO₃)₂ + Q => MO + 4NO₂ + Ey₂

Not H₂O, CO₂, HAYIR₂ ve O₂ moleküller serbest mi.

uygulamaları

Yerkabuğundaki metallerin zengin bileşimi ve atmosferdeki oksijene bağlı olarak, metal oksitler birçok malzemede bulunur, bunlardan yeni malzemelerin üretimi için katı bir baz elde edilebilir..

Her metal oksit, beslenmeden (ZnO ve MgO) çimento katkı maddelerine (CaO) veya sadece inorganik pigmentler (Cr) olarak çok özel kullanımlar bulur.₂Ey₃).

Bazı oksitler o kadar yoğundur ki katmanlarının kontrollü büyümesi bir alaşım veya metali daha fazla oksidasyondan koruyabilir. Yapılan çalışmalar bile koruyucu tabakanın oksidasyonunun, metalin tüm çatlaklarını veya yüzeysel kusurlarını örten bir sıvı gibi ilerlediğini göstermiştir..

Metal oksitler, nanopartiküller veya büyük polimerik agregalar gibi etkileyici yapıları benimseyebilir.

Bu gerçek, en az fiziksel uyarana yanıt veren cihazları tasarlamak için kullanılan geniş yüzey alanı nedeniyle, akıllı malzemelerin sentezi için yapılan çalışmaları konu haline getirmektedir..

Benzer şekilde, metalik oksitler, elektronik ekipman için benzersiz özelliklere sahip aynalardan ve seramiklerden güneş panellerine kadar birçok teknolojik uygulamanın hammaddesidir..

Örnekler

Demir oksitler

2Fe + S₂(g) => 2FeO (s) demir oksit (II).

6FeO (s) + O₂(g) => 2Fe₃Ey₄(s) Manyetik demir oksit.

İnanç₃Ey₄, manyetit olarak da bilinir, karma bir oksittir; Bu, katı bir FeO ve Fe karışımından oluştuğu anlamına gelir₂Ey₃.

4Fe₃Ey₄(s) + O₂(g) => 6Fe₂Ey₃(s) demir oksit (III).

Alkali ve alkali toprak oksitler

Hem alkalin hem de toprak alkali metallerin tek bir oksidasyon numarası vardır, bu yüzden oksitleri daha "basittir":

-na₂O: sodyum oksit.

-Li₂O: lityum oksit.

-K₂O: potasyum oksit.

-CaO: kalsiyum oksit.

-MgO: magnezyum oksit.

-BeO: berilyum oksit (bir amfoterik oksit)

Grup IIIA oksitler (13)

IIIA (13) grubunun elemanları, sadece + 3 yükseltgenme sayısı ile oksit oluşturabilmektedir. Böylece, kimyasal bir formül M var.₂Ey₃ ve oksitler aşağıdaki gibidir:

-için₂Ey₃: alüminyum oksit.

-ga₂Ey₃: galyum oksit.

-içinde₂Ey₃: indiyum oksit.

Ve sonunda

-tl₂Ey₃: talyum oksit.

referanslar

1. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. Kimya. (8. basım). CENGAGE Öğrenme, s 237.
2. AlonsoFormula. Metal oksitler. Alındığı kaynak: alonsoformula.com
3. Minnesota Üniversitesi Rektörleri (2018). Metal ve Ametal Oksitlerin Asit-Baz Özellikleri. Alındığı kaynak: chem.umn.edu
4. David L. Chandler. (3 Nisan 2018). Kendiliğinden iyileşen metal oksitler korozyona karşı koruma sağlayabilir. Alındığı kaynak: news.mit.edu
5. Oksitlerin Fiziksel Halleri ve Yapıları. Alındığı yer: wou.edu
6. Quimitube. (2012). Demirin oksidasyonu. Alındığı yer: quimitube.com
7. Kimya LibreTexts. Oksitler. Alındığı kaynak: chem.libretexts.org
8. Kumar M. (2016) Metal Oksit Nanoyapıları: Büyüme ve Uygulamalar. In: Husain M., Khan Z. (eds) Nanomalzemelerde Gelişmeler. Gelişmiş Yapısal Malzemeler, cilt 79. Springer, Yeni Delhi