Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu www.szkolnictwo.pl Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu www.szkolnictwo.pl mogą być wykorzystywane przez jego Użytkowników wyłącznie w zakresie własnego użytku osobistego oraz do użytku w szkołach podczas zajęć dydaktycznych. Kopiowanie, wprowadzanie zmian, przesyłanie, publiczne odtwarzanie i wszelkie wykorzystywanie tych treści do celów komercyjnych jest niedozwolone. Plik można dowolnie modernizować na potrzeby własne oraz do wykorzystania w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.

Tlenki proste

Pojęcie tlenku Podział tlenków ze względu na charakter chemiczny Położenie pierwiastka w układzie okresowym a charakter tlenku Typy wiązań chemicznych w cząsteczkach tlenków Sposoby otrzymywania tlenków Nazewnictwo Tlenki zasadowe Tlenki kwasowe Tlenki amfoteryczne Tlenki obojętne Podział tlenków ze względu na zdolność do reakcji z wodą Przykłady zachowań tlenków wobec innych związków Tlenki metali grup pobocznych Nadtlenki, podtlenki i ponadtlenki Zastosowanie tlenków

Tlenkiem nazywamy związek chemiczny, w którym tlen połączony jest z innym pierwiastkiem. Wzór ogólny: XnOm Gdzie: n,m oznaczają indeksy stechiometryczne Tlen posiada większą elektroujemność niż pierwiastki z którymi się łączy ( wyjątek stanowi tlenek fluoru ).

Podział tlenków ze względu na ich charakter chemiczny.

Charakter chemiczny tlenku Położenie pierwiastka w układzie okresowym a charakter tlenku. Nr. grupy Charakter chemiczny tlenku I A silnie zasadowy II A zasadowy III A amfoteryczny IV A słabo kwasowy V A kwasowy VI A silnie kwasowy VII A bardzo silnie kwasowy Granicę między metalami a niemetalami w układzie okresowym można zaznaczyć w następujący sposób:

Kwasowo zasadowe własności tlenków pierwiastków grup głównych układu okresowego

Typy wiązań chemicznych w cząsteczkach tlenków. Wiązania między atomem metalu a atomem tlenu ma charakter jonowy. Metale I i II grupy mają elektroujemność w zakresie od 0.7 (frans) do 1,5 (beryl). Elektroujemność tlenu wynosi 3,5 a to oznacza, że w tych związkach mamy do czynienia z wiązaniem jonowym. Tlenki pozostałych metali mają wiązanie, które należy formalnie uważać za wiązanie kowalencyjne. Prawda jest jednak taka, że w dość znacznym stopniu przypomina ono wiązanie jonowe. Wraz z przejściem od metali lekkich przez metale ciężkie do półmetali i niemetali jonowy charakter ich tlenków zanika na korzyść charakteru kowalencyjnego.

Otrzymywanie tlenków Utlenianie (spalanie) pierwiastków: C + O2 → CO2 4Na + O2 → 2Na2O Utlenianie niższych tlenków do wyższych tlenków: 2SO2 + O2 → 2SO3 Odtlenianie (redukcja) wyższych tlenków do niższych tlenków: Fe2O3 + C → 2FeO + CO Rozkład tlenków: N2O3 → NO + NO2 Rozkład nietrwałych soli: CaCO3 → CaO + CO2 Rozkład wodorotlenków: Cu(OH)2 → CuO + H2O Działanie silnych kwasów na sole kwasów słabych: MgSO3 + 2HCl → MgCl2 + H2O + SO2

Nazewnictwo Obecnie stosuje się dwa systemy nazewnictwa tlenków, przy czym pierwszy jest nazewnictwem systematycznym i zalecanym, natomiast drugi bardziej zwyczajowy, ale mimo to dozwolony. A. System Stocka Nazwy tlenków tworzy się przez podanie w nazwie tlenku słowa „tlenek”, a w następnej kolejności nazwy pierwiastka z podaną w nawiasie wartościowością. Jeśli pierwiastek we wszystkich związkach wykazuje jedną wartościowość, wówczas nie ma konieczności jej podawania. N2O5 – tlenek azotu (V); Al2O3 – tlenek glinu; CO2 – tlenek węgla (IV) B. System przedrostków System ten opiera się na zapisie wzoru chemicznego danego związku, a dokładniej na indeksach stechiometrycznych. Jeżeli w danej cząsteczce występują dwa takie same atomu przed nazwą należy dodać przedrostek dwu- lub di- , jeżeli trzy - trój- lub tri- itd. Dla pojedynczo występujących atomów w cząsteczce nie dodaje się przedrostków.

Tlenki zasadowe Są zwykle ciałami stałymi o dość dużej gęstości i wysokich temperaturach topnienia. W wodzie się nie rozpuszczają. Jedynie tlenki litowców (IA) i berylowców (IIA) reagują chemicznie z wodą dając wodorotlenki. Większość tlenków metali ma wiązanie jonowe, a ich sieć krystaliczna zawiera kationy metali i aniony O2-. W stanie stopionym przewodzą prąd elektryczny. Tlenki metali ciężkich są barwne. Tlenki zasadowe wchodzą w reakcje z kwasami, natomiast są odporne na działanie zasad. Do tlenków zasadowych można zaliczyć: wszystkie tlenki litowców (Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O), tlenki berylowców z wyjątkiem tlenku berylu (MgO, CaO, SrO, BaO) oraz niektóre tlenki metali bloku d (m.in. CrO, MnO, HgO, CoO).

Tlenki kwasowe Tlenki kwasowe reagują z wodą dając kwasy oraz z zasadami, zobojętniając je. Są to najczęściej gazy (CO2,N2O5,SO3), ciecze (Cl2O7) lub rzadziej ciała stałe (SiO2,P4O10). Tlenkami kwasowymi jest przeważająca większość tlenków niemetali. (SO2,SO3,CO2,N2O5,P4O10,SiO2), większość tlenków półmetali i niektóre wyższe tlenki metali. Właściwością chemiczną tlenków kwasowych i zasadowych jest to, że reagują one pomiędzy sobą, dając sól. Przykładowo w reakcji kwasowego tlenku węgla (IV) z zasadowym tlenkiem wapnia powstaje sól – węglan wapnia (CaO + CO2 → CaCO3).

Tlenki amfoteryczne Reagują zarówno z mocnymi kwasami jak i z mocnymi zasadami. W wyniku reakcji tlenku o charakterze amfoterycznym z kwasem powstaje sól, natomiast w wyniku reakcji z zasadą tworzy się związek koordynacyjny o charakterze soli. Tlenki amfoteryczne nie są rozpuszczalne w wodzie i łatwo wytrącają się z roztworów wodnych w postaci osadów. Tlenki amfoteryczne są tlenkami pierwiastków o stosunkowo wysokiej elektroujemności (1,5 – 2), np.: Al2O3,PbO, ZnO, Cr2O3, Fe2O3, CuO, Cu2O, Ag2O Najważniejsze amfotery to związki następujących pierwiastków: Be(II), Al(III), V(IV), V(V), Cr(III), Mn(IV), Fe(II), Fe(III), Co(II), Cu(I), Cu(II), Zn(II), Ga(III), Ge(IV), As(III), Zr(IV), Nb(V), Pd(IV), Ag(I), Cd(II), In(III), Sn(II), Sn(IV), Sb(III), Sb(V), Te(IV), Hf(IV), Ta(V), Re(IV), Ir(III), Pt(IV), Au(III), Pb(II), Pb(IV), Ce(IV), U(VI).

Tlenki obojętne Tlenki obojętne to tlenki, które nie wchodzą w reakcje ani z kwasami, ani z zasadami. Nie tworzą soli, nie są bezwodnikami ani kwasowymi, ani zasadowymi. Zazwyczaj tlenki te nie rozpuszczają się w wodzie, a jeżeli nawet, to tylko w sposób fizyczny. Nie reagują z wodą. Do grupy tej należą tlenki pierwiastków chemicznych o wyraźnie zaznaczonych własnościach niemetali na II stopniu utlenienia. (CO, NO, SiO)

Przykłady zachowań tlenków wobec innych związków. Tlenek Reakcja z zasadą Reakcja z kwasem MgO zasadowy Brak MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O P4O10 kwasowy P4O10 + 12NaOH → 4Na3PO4 + 6 H2O brak Al2O3 amfoteryczny Al2O3 + 2 NaOH + 3 H2O → 2Na[Al(OH)4] Al2O3 + 6HCI → 2AlCl3 + 3 H2O NO obojętny

Tlenki metali grup pobocznych W grupach pobocznych oraz w szeregu lantanowców i aktynowców znajdują się wyłącznie metale o dużej gęstości. Ich właściwości są bardzo zróżnicowane, jednak wszystkie tworzą tlenki ( zwykle kilka o różnej wartościowości metalu). Tlenki nie reagują z wodą i nie rozpuszczają się. W przypadku metali wykazujących wiele stopni utlenienia, w miarę wzrostu stopnia utlenienia, charakter tlenku metalu zmienia się z zasadowego przez amfoteryczny do kwasowego. Np. CrO – zasadowy, Cr2O3 – amfoteryczny, CrO3 - kwasowy

CdSO4 + H2O2 + 2NH4OH → CdO2 + (NH4)2SO4 + 2H2O NADTLENKI: Związki niektórych pierwiastków z grup 1, 2 i 12 układu okresowego z grupą dwu atomów tlenu bezpośrednio związanych ze sobą. W nadtlenkach tlen formalnie występuje na -1 stopniu utlenienia. Charakterystyczną cechą nadtlenków jest wiązanie pomiędzy atomami tlenu —O—O— Najbardziej znanym nadtlenkiem jest nadtlenek wodoru H2O2. Nadtlenki otrzymuje się przede wszystkim: Poprzez ogrzewanie danego pierwiastka grupy 1 lub 2 w powietrzu. 2K +O2 → K2O2 W reakcji soli danego metalu z nadtlenkiem wodoru w środowisku zasadowym. CdSO4 + H2O2 + 2NH4OH → CdO2 + (NH4)2SO4 + 2H2O

PONADTLENKI: Związki litowców, zawierające jony metali i jon ponadtlenkowy O-2. Otrzymywane są w reakcji pierwiastków grupy 1 z tlenem pod zwiększonym ciśnieniem. K +O2 → KO2 PODTLENKI: W starej nomenklaturze chemicznej nazwy tych związków tlenu z innymi pierwiastkami, w których występują one na najniższym stopniu utlenienia. Atomy pierwiastka łączą się ze sobą a dopiero do nich przyłączony jest tlen Podtlenek azotu N2O (tlenek azotu(I)). Można go otrzymać przez termiczny rozkład azotanu amonu. Podtlenek chloru Cl2O(ditlenektrichloru). Otrzymywany jest przez działanie zimnym chlorem na tlenek rtęci(II).

Podział tlenków ze względu na zdolność reakcji z wodą

Bibliografia „Szkolny poradnik chemiczny” – Dobkowska, Pazdro Plan wynikowy z rozkładem materiału – wyd.Operon „Chemia 1. Chemia ogólna i nieorganiczna. Zakres rozszerzony podstawowy. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego” Hejwowska, Marcinkowski wyd. Operon http://www.wikipedia.pl http://www.chemiawlo.pl/