Tlenki

1. Występowanie :

Większość tlenków występuje w postaci gazowej. Występują na Ziemi w atmosferze otaczającej naszą planetę. Niektóre z nich to substancje stałe jak np. dwutlenek krzemu ( krzemionka ), tlenek wapnia (wapno palone ) - sypki biały
proszek.
2. Podział :

Właściwości chemiczne tlenków są bardzo zróżnicowane. Na podstawie ich zachowania się w stosunku do kwasów, zasad i wody można tlenki podzielić na cztery grupy:

1. Tlenki zasadowe, czyli tlenki reagujące z kwasami, a nie reagujące z zasadami. W reakcji z kwasem powstaje sól, np.:
Na2O + H2SO4  Na2SO4 + H2O
CaO + 2HClaq  CaCl2 + H2O
Tlenki zasadowe są tlenkami metali, co bynajmniej nie oznacza, że każdy tlenek metalu jest zasadowy. Tlenki zasadowe, zwane również bezwodnikami zasadowymi, najczęściej reagują z wodą tworząc wodorotlenki o charakterze zasadowym.:
Na2O + H2O  2NaOH
CaO + H2O  Ca(OH)2
Podobnie zachowują się tlenki innych metali z grup 1 i 2. Natomiast zasadowe tlenki metali pozostałych grup na ogół nie reagują z wodą (CrO, MnO).
2. Tlenki kwasowe, czyli tlenki reagujące z zasadami, a nie reagujące z kwasami. Do najważniejszych tlenków kwasowych należą: SO2, SO3, N2O3, N2O5, P2O5, CO2, SiO2, CrO3, Mn2O7 .
W reakcji tlenków kwasowych z zasadami powstają sole:
SO3 + 2NaOH  Na2SO4 + H2O
CO2 + 2KOH  K2CO3 + H2O
Tlenki kwasowe są na ogół tlenkami niemetali, chociaż spotyka się tlenki kwasowe wśród tzw. wyższych tlenków metali, tzn. tlenków, w których metale wykazują wyższą wartościowość (CrO3, Mn2O7).
Tlenki kwasowe , zwane również bezwodnikami kwasowymi (bezwodnik kwasowy jest tlenkiem, w którym wartościowość niemetalu odpowiada wartościowości tego niemetalu w cząsteczce kwasu), najczęściej reagują z wodą tworząc kwasy tlenowe:
H2O + SO2  H2SO3
H2O + SO3  H2SO4
Nie jest to jednak regułą. Na przykład dwutlenek krzemu SiO2 (bezwodnik kwasu krzemowego H2SiO3) z wodą nie reaguje.
Tlenki kwasowe reagują z tlenkami zasadowymi tworząc sole:
CaO + CO2  CaCO3
3. Tlenki amfoteryczne, czyli tlenki reagujące zarówno z zasadami jak i z kwasami.
Produktem każdej z tych reakcji jest sól, inna w przypadku rozpuszczania w kwasie , a inna przy rozpuszczaniu w zasadzie:
ZnO + H2SO4  H2O + ZnSO4
ZnO + 2NaOH  H2O + Na2ZnO2
Sól tworząca się w reakcji z kwasem zawiera resztę kwasową tego kwasu, a sól tworząca się w reakcji z zasadą zawiera w reszcie kwasowej atom pierwiastka (w tym przypadku cynku), który tworzył przed reakcją tlenek amfoteryczny. tlenki amfoteryczne na ogół nie reagują z wodą.
4. Tlenki obojętne, czyli nie reagujące ani z kwasami, ani z zasadami. Jest to nieliczna grupa tlenków, wśród których można wymienić dla przykładu tlenek węgla CO i tlenek azotu NO. Tlenki tego typu mogą rozpuszczać się w wodzie na zasadzie rozpuszczalności fizycznej (wymieszania), ale z wodą nie reagują, nie są bezwodnikami kwasowymi ani zasadowymi.

Oprócz spotykanego najczęściej i opisanego wyżej podziału na tlenki zasadowe, kwasowe, amfoteryczne i obojętne, tlenki dzieli się też na tlenki metali i tlenki niemetali. Podział ten można rozszerzyć dzieląc każdą z tych grup na tlenki zasadowe, kwasowe, amfoteryczne i obojętne z tym, że nie są znane obojętne tlenki metali i zasadowe tlenki niemetali.
3. Budowa :
Budowa zależy od wartości elektroujemności pierwiastka łączącego się z tlenem.
Tlenki metali grup 1,2 i 13 mają wiązania jonowe co spowodowane jest dużą
Różnicą elektroujemności między metalem a tlenem. W dalszych grupach zaczyna przeważać kowalencyjny charakter wiązania. W tlenkach litu ( Li2 O ), berylu ( BeO ) obserwujemy wzrost jonowości – wiązania jonowe, natomiast w tlenku boru ( B2O3 ), dwutlenku węgla ( CO2 ), tlenku azotu ( N2O5 ) oraz fluoru ( OF2 ) wzrost kowalencyjności – wiązania kowalencyjne spolaryzowane. Podobnie tlenek sodu ( Na2O ), magnezu ( Mg2O ) i glinu ( Al2O3 ) – wiązania jonowe, natomiast krzemu ( SiO2 ), fosforu ( P2O5 ), siarki ( SO3 ), chloru
(Cl2O7 ) – kowalencyjne spolaryzowane.
Kryształy jonowych tlenków metali zbudowane są z kationów metalu i dwuuje-
mnych anionów tlenkowych O2-.
Kryształy jonowych tlenków metali zbudowane są z kationów metalu i dwuuje-
mnych anionów tlenkowych O2-.

Tlenki niemetali mają wiązania kowalencyjne spolaryzowane ponieważ elektroujemność niemetali zbliżona jest do elektroujemności tlenu.

4. Nazewnictwo :

Nazwy systematyczne tworzy się jednym z dwóch systemów.
1. Systemem przedrostków liczebnikowych (dwu-, trój-, cztero- itd.), które odpowiadają wartościom indeksów stechiometrycznych (przedrostek jedno- można opuścić); nazwę pierwiastka podaje się w dopełniaczu formy rzeczownikowej (sodu, srebra, miedzi, a nie: sodowy, srebrowy, miedziowy);
2. System Stocka, przez podanie wartościowości (ściślej stopnia utlenienia) pierwiastka w postaci cyfry rzymskiej w nawiasie.
Tradycyjnie nazwy tlenków metali, szeroko rozpowszechnione w polskiej nomenklaturze (ale obecnie nie zalecane), zawierają końcówkę -owy lub -awy w nazwie metalu. Jeżeli tworzy dwa tlenki, to końcówkę -owy otrzymuje nazwa tlenku, w którym metal ten ma wyższą wartościowość, a końcówkę -awy stosuje się do nazwy tlenku, w którym metal ma niższą wartościowość, np.:

Cu2O tlenek miedziawy SnO tlenek cynawy
CuO tlenek miedziowy SnO2 tlenek cynowy

W przypadku gdy metal tworzy trzy lub więcej tlenków, nazwy ustalono indywidualnie dla każdego metalu zachowując ogólną zasadę: wartościowość metalu w tlenku z końcówką -awy w nazwie musi być niższa od wartościowości w tlenku z końcówką -owy.
Tlenki zawierające w cząsteczce wiązanie tlen-tlen noszą nazwę nadtlenków:

H2O2 (H-O-O-H) nadtlenek wodoru (systematycznie: dwutlenek dwuwodoru)

BaO2 Ba nadtlenek baru

5. Otrzymywanie :

Do najważniejszych sposobów otrzymywania tlenków należą:
1. bezpośrednia reakcja pierwiastka z tlenem, np.:
S +O2  SO2 2Cu + O2  2CuO
2. utlenianie tlenków (proces łączenia się z tlenem lub wzbogacanie w tlen związku już zawierającego tlen), np.:
2SO2 + O2  2SO3 2Cu2O + O2  4CuO
3. odtlenianie (redukcja) tlenków , np.:
MnO2 + H2  MnO + H2O
CO2 + C  CO
4. rozkład termiczny (wywołany ogrzewaniem) soli lub wodorotlenków, np.:
CaCO3  CaO + CO2
Cu(OH)2  CuO + H2O
Żaden z tych sposobów otrzymywania tlenków nie ma znaczenia ogólnego. Chcąc otrzymać dany tlenek, należy znaleźć w literaturze indywidualny sposób otrzymywania.

6. Właściwości :

Właściwości fizyczne.
Tlenki metali są zwykle ciałami stałymi o dość dużej gęstości i wysokich temp. topnienia (500 - 300oC). W wodzie nie rozpuszczają się. Jedynie tlenki litowców i berylowców reagują chemicznie z wodą. Tlenki niemetali to najczęściej gazy (CO, CO2, SO2, NO, NO2), rzadziej ciała stałe (SiO2, P2O5).

Właściwości chemiczne.
Właściwości chemiczne tlenków są bardzo zróżnicowane.

7. Zastosowanie niektórych tlenków :

dwutlenek azotu ( I/ ) NO2 - stosowany jako środek nitrujący, utleniający, katalizator, utleniacz paliw rakietowych, itd. , jest półproduktem do wytwarzania kwasu azotowego.

tlenek chromowy Cr2O3 – jako zielona farba mineralna o dużej trwałości, używany do barwienia na zielono szkła i glazury na porcelanie


tlenek krzemu SiO2 - drobnoziarnisty kwarc jest głównym składnikiem wielu minerałów, m.in. opalu, chalcedonu i agatu. Dwutlenek krzemu (piasek) jest stosowany do produkcji szkła, szkła wodnego, zaprawy murarskiej, cementu, wyrobów ceramicznych, emalii, form odlewniczych i innych. Jest również surowcem do otrzymywania krzemu i jego stopów. Kwarc jest
stosowany do wyrobu pryzmatów i soczewek w przyrządach optycznych. Piezoelektryczne własności kwarcu wykorzystuje
się m.in. w radiotechnice.
tlenek siarki ( /I ) SO2 - największe ilości SO2 są zużywane do produkcji kwasu siarkowego, pozatym znajduje zastosowanie do wybielania włókien, papieru, wełny i słomy, jako środek owadobójczy oraz jako konserwant
win i soków owocowych (symbol E 220).

Tlenek wapnia CaO - stosowany do wyrobu zaprawy murarskiej, cementu, w leśnictwie jako środek owadobójczy, do wyrobu karbidu, w metalurgii jako
dodatek szlakujący, w rolnictwie jako środek zmniejszający zakwaszenie gleby, w cukrownictwie (defekacja), w garbarstwie do odwłosienia skór, a także do oczyszczania gazów do zmydlania tłuszczów podczas produkcji stearyny i do wyrobu farb wapiennych.

tlenek węgla CO – służy do ogrzewania urządzeń przemysłowych

dwutlenek węgla CO2 - do produkcji suchego lodu





BIBLIOGRAFIA :

 Pazdro K. : Chemia dla kandydatów na wyższe uczelnie
 Sokalski, Miracki :Chemia nieorganiczna
 Bielański : Chemia ogólna i nieorganiczna
 Pawlaczyk J. : Powtórka z chemii dla kandydatów na wyższe uczelnie
 Szymtówna M. : Chemia nieorganiczna
 Gałecki, Michalski : Chemia ogólna nieorganiczna
 „ Internet ”