Transcript Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu www.szkolnictwo.pl

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.
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.
Położenie pierwiastka w układzie okresowym a charakter tlenku.
Nr. grupy
Charakter chemiczny tlenku
IA
silnie zasadowy
II A
zasadowy
amfoteryczny
III A
IV A
VA
VI A
VII A
słabo kwasowy
kwasowy
silnie kwasowy
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
Brak
brak
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
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
TLENKI
Tlenki zasadowe
( tlenki litowców
i berylowców, które
w reakcji z wodą
dają
zasady )
Tlenki kwasowe
w reakcji z wodą
dają kwasy tlenowe
(bezwodniki kwasowe)
Tlenki nie reagujące
z wodą
Przemysł
chemiczny
i
farmaceutyczny
Przemysł
jubilerski
Przemysł
kosmetyczny
Zastosowanie
tlenków
Przemysł
szklarski
I
ceramiczny
Przemysł
włókienniczy
Przemysł
farbiarski
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/