- Sifat oksida bukan logam
- Asasnya
- Amfoterisme
- Tatanama
- Tatanama tradisional
- Tatanama sistematik
- Tatanama saham
- Pengiraan nombor valensi
- Bagaimana ia dibentuk?
- Tindak balas langsung logam dengan oksigen
- Tindak balas garam logam dengan oksigen
- Permohonan
- Contoh
- Oksida besi
- Oksida bumi alkali dan alkali
- Oksida kumpulan IIIA (13)
- Rujukan
Logam oksida adalah sebatian bukan organik yang terdiri daripada kation logam dan oksigen. Mereka umumnya terdiri daripada sebilangan besar pepejal ion, di mana anion oksida (O 2– ) berinteraksi secara elektrostatik dengan spesies M + .
M + seperti ini adalah kation yang berasal dari logam tulen: dari logam alkali dan peralihan, kecuali beberapa logam mulia (seperti emas, platinum dan paladium), hingga unsur paling berat dari blok p meja berkala (seperti plumbum dan bismut).
Sumber: Pixabay.
Gambar di atas menunjukkan permukaan besi yang ditutupi oleh kerak kemerah-merahan. "Kudis" ini adalah apa yang dikenali sebagai karat atau karat, yang pada gilirannya merupakan bukti visual pengoksidaan logam akibat keadaan persekitarannya. Secara kimia, karat adalah campuran terhidrat besi (III) oksida.
Mengapakah pengoksidaan logam menyebabkan kemerosotan permukaannya? Ini disebabkan oleh penggabungan oksigen dalam struktur kristal logam.
Apabila ini berlaku, isipadu logam meningkat dan interaksi asal melemah, menyebabkan pepejal itu pecah. Begitu juga, retakan ini membolehkan lebih banyak molekul oksigen menembusi lapisan logam dalaman, sepenuhnya memakan bahagian dari bahagian dalam.
Walau bagaimanapun, proses ini berlaku pada kelajuan yang berbeza dan bergantung pada sifat logam (kereaktifannya) dan keadaan fizikal yang mengelilinginya. Oleh itu, terdapat faktor yang mempercepat atau melambatkan pengoksidaan logam; dua daripadanya adalah kehadiran kelembapan dan pH.
Kenapa? Kerana pengoksidaan logam untuk menghasilkan oksida logam melibatkan pemindahan elektron. "Perjalanan" ini dari satu spesies kimia ke spesies lain selagi persekitaran memfasilitasi, baik dengan adanya ion (H + , Na + , Mg 2+ , Cl - , dll.), Yang mengubah pH, atau oleh molekul air yang menyediakan alat pengangkutan.
Secara analitik, kecenderungan logam untuk membentuk oksida yang sesuai tercermin pada potensi pengurangannya, yang memperlihatkan logam mana yang bertindak balas lebih cepat berbanding yang lain.
Emas, misalnya, mempunyai potensi pengurangan yang jauh lebih tinggi daripada besi, itulah sebabnya ia bersinar dengan ciri keemasannya tanpa oksida kusam.
Sifat oksida bukan logam
Magnesium oksida, oksida logam.
Sifat oksida logam berbeza mengikut logam dan bagaimana ia berinteraksi dengan anion O 2– . Ini bermaksud bahawa beberapa oksida mempunyai ketumpatan atau kelarutan yang lebih tinggi dalam air daripada yang lain. Walau bagaimanapun, mereka semua mempunyai sifat logam yang sama, yang pasti dapat dilihat pada asasnya.
Dengan kata lain: mereka juga dikenali sebagai anhidrida asas atau oksida asas.
Asasnya
Asas oksida logam dapat disahkan secara eksperimen dengan menggunakan penunjuk asid-basa. Bagaimana? Menambah sekeping kecil oksida ke larutan berair dengan beberapa petunjuk larut; Ini boleh menjadi jus cair kubis ungu.
Setelah itu julat warna bergantung pada pH, oksida akan mengubah jus menjadi warna kebiruan, sesuai dengan pH dasar (dengan nilai antara 8 dan 10). Ini adalah disebabkan oleh hakikat bahawa sebahagian terlarut siaran oksida OH - ion ke dalam medium, ini bertanggungjawab terhadap perubahan pH dalam eksperimen tersebut.
Oleh itu, untuk MO oksida yang larut dalam air, ia diubah menjadi hidroksida logam ("oksida terhidrat") mengikut persamaan kimia berikut:
MO + H 2 O => M (OH) 2
M (OH) 2 <=> M 2+ + 2OH -
Persamaan kedua ialah keseimbangan kelarutan hidroksida M (OH) 2 . Perhatikan bahawa logam mempunyai cas 2+, yang juga bermaksud bahawa kekuatannya adalah +2. Kekuatan logam secara langsung berkaitan dengan kecenderungannya untuk mendapatkan elektron.
Dengan cara ini, semakin positif keberaniannya, semakin tinggi keasidannya. Sekiranya M mempunyai nilai valensi +7, maka oksida M 2 O 7 akan berasid dan tidak asas.
Amfoterisme
Logam oksida adalah asas, namun semuanya tidak mempunyai sifat logam yang sama. Bagaimana anda tahu? Mencari logam M pada jadual berkala. Semakin jauh anda di sebelah kiri, dan dalam jangka masa yang rendah, semakin banyak logam dan oleh itu semakin asas oksida anda.
Di sempadan antara oksida asas dan berasid (oksida bukan logam) adalah oksida amfoterik. Di sini perkataan 'amphoteric' bermaksud bahawa oksida bertindak baik sebagai basa dan sebagai asid, yang sama seperti dalam larutan berair ia dapat membentuk hidroksida atau kompleks berair M (OH 2 ) 6 2+ .
Kompleks berair tidak lebih dari koordinasi molekul n air dengan pusat logam M. Untuk kompleks M (OH 2 ) 6 2+ , logam M 2+ dikelilingi oleh enam molekul air, dan boleh dianggap sebagai kation terhidrat. Sebilangan besar kompleks ini menunjukkan pewarnaan yang kuat, seperti yang diperhatikan untuk tembaga dan kobalt.
Tatanama
Bagaimana oksida logam dinamakan? Terdapat tiga cara untuk melakukannya: tradisional, sistematik, dan stok.
Tatanama tradisional
Untuk menamakan oksida logam dengan betul mengikut peraturan yang diatur oleh IUPAC, adalah perlu untuk mengetahui kemungkinan valensi logam M. Yang terbesar (yang paling positif) diberi akhiran -ico pada nama logam, sementara kecil, awalan –oso.
Contoh: memandangkan valensi +2 dan +4 logam M, oksida yang sesuai adalah MO dan MO 2 . Sekiranya M dari plumbum, Pb, maka oksida PbO Plumb akan menanggung, dan PbO 2 oksida PLUMB ico . Sekiranya logam hanya mempunyai satu valensi, oksida dinamakan dengan akhiran –ico. Oleh itu, Na 2 O adalah natrium oksida.
Sebaliknya, awalan hypo- dan per- ditambahkan apabila terdapat tiga atau empat valensi yang tersedia untuk logam. Oleh itu, Mn 2 O 7 adalah oksida per Mangan ico , kerana Mn mempunyai valensi +7, yang paling penting.
Walau bagaimanapun, tatanama jenis ini menimbulkan kesulitan tertentu dan biasanya paling jarang digunakan.
Tatanama sistematik
Di dalamnya, bilangan atom oksigen M dan oksigen yang membentuk formula kimia oksida dipertimbangkan. Dari mereka, ia diberi awalan mono-, di-, tri-, tetra-, dll.
Dengan mengambil contoh tiga oksida logam baru-baru ini, PbO adalah plumbum monoksida; PbO 2 plumbum dioksida; dan Na 2 O adalah disodium monoksida. Sekiranya karat, Fe 2 O 3 , namanya adalah di besi trioksida.
Tatanama saham
Tidak seperti dua tatanama lain, yang satu ini, keberanian logam lebih penting. Kesahan ditentukan oleh angka Rom dalam tanda kurung: (I), (II), (III), (IV), dll. Logam oksida kemudian dinamakan logam (n) oksida.
Dengan menggunakan nomenklatur saham untuk contoh sebelumnya, kami mempunyai:
-PbO: plumbum (II) oksida.
-PbO 2 : plumbum (IV) oksida.
-Na 2 O: natrium oksida. Oleh kerana ia mempunyai keberanian unik +1, ia tidak ditentukan.
-Fe 2 O 3 : besi (III) oksida.
-Mn 2 O 7 : mangan (VII) oksida.
Pengiraan nombor valensi
Tetapi, jika anda tidak mempunyai jadual berkala dengan keberanian, bagaimana anda dapat menentukannya? Untuk ini kita harus ingat bahawa anion O 2– menyumbang dua cas negatif kepada oksida logam. Mengikut prinsip berkecuali, cas negatif ini mesti dinetralkan dengan yang positif dari logam.
Oleh itu, jika bilangan oksigen diketahui dari formula kimia, valensi logam dapat ditentukan secara aljabar sehingga jumlah casnya adalah sifar.
Mn 2 O 7 mempunyai tujuh oksigen, jadi cas negatifnya sama dengan 7x (-2) = -14. Untuk meneutralkan muatan negatif -14, mangan mesti menyumbang +14 (14-14 = 0). Mengemukakan persamaan matematik yang kita ada kemudian:
2X - 14 = 0
2 berasal dari fakta bahawa terdapat dua atom mangan. Menyelesaikan dan menyelesaikan bagi X, kekuatan logam:
X = 14/2 = 7
Dengan kata lain, setiap Mn mempunyai nilai valensi +7.
Bagaimana ia dibentuk?
Kelembapan dan pH secara langsung mempengaruhi pengoksidaan logam ke dalam oksida yang sesuai. Kehadiran CO 2 , oksida berasid, dapat larut dengan cukup di dalam air yang meliputi bahagian logam untuk mempercepat penggabungan oksigen dalam bentuk anionik ke struktur kristal logam.
Tindak balas ini juga dapat dipercepat dengan peningkatan suhu, terutama ketika diinginkan untuk mendapatkan oksida dalam waktu singkat.
Tindak balas langsung logam dengan oksigen
Oksida logam terbentuk sebagai produk tindak balas antara logam dan oksigen di sekitarnya. Ini dapat ditunjukkan oleh persamaan kimia di bawah:
2M + O 2 (g) => 2MO
Tindak balas ini perlahan, kerana oksigen mempunyai ikatan rangkap O = O yang kuat dan pemindahan elektronik antara ia dan logam tidak cekap.
Namun, ia mempercepat dengan peningkatan suhu dan luas permukaan. Ini disebabkan oleh fakta bahawa tenaga yang diperlukan disediakan untuk memutuskan ikatan berganda O = O, dan kerana terdapat kawasan yang lebih besar, oksigen bergerak secara seragam ke seluruh logam, bertembung pada masa yang sama dengan atom logam.
Semakin besar jumlah oksigen yang bertindak balas, semakin banyak bilangan valensi atau pengoksidaan yang terhasil untuk logam. Kenapa? Kerana oksigen mengambil semakin banyak elektron dari logam, sehingga mencapai bilangan pengoksidaan tertinggi.
Ini dapat dilihat untuk tembaga, misalnya. Apabila sekeping tembaga logam bertindak balas dengan jumlah oksigen yang terhad, Cu 2 O terbentuk (oksida tembaga (I), oksida gelas atau monoksida dicobre):
4Cu s + O 2 (g) + Q (panas) => 2Cu 2 O (s pepejal merah)
Tetapi apabila ia bertindak balas dalam jumlah yang setara, CuO (kuprum (II) oksida, kuprum oksida atau tembaga monoksida) diperoleh:
2Cu (s) + O 2 (g) + Q (haba) => 2CuO (s) (hitam pepejal)
Tindak balas garam logam dengan oksigen
Oksida logam boleh terbentuk melalui penguraian terma. Agar ini mungkin berlaku, satu atau dua molekul kecil mesti dilepaskan dari sebatian permulaan (garam atau hidroksida):
M (OH) 2 + Q => MO + H 2 O
OLS 3 + Q => MO + CO 2
2M (NO 3 ) 2 + Q => MO + 4NO 2 + O 2
Perhatikan bahawa H 2 O, CO 2 , NO 2 dan O 2 adalah molekul yang dilepaskan.
Permohonan
Oleh kerana komposisi logam yang kaya di kerak bumi, dan oksigen di atmosfer, oksida logam terdapat di banyak sumber mineralogi, dari mana asas kukuh untuk pembuatan bahan baru dapat diperoleh.
Setiap oksida logam menemui kegunaan yang sangat spesifik, dari nutrien (ZnO dan MgO) hingga sebagai bahan tambahan simen (CaO), atau hanya sebagai pigmen bukan organik (Cr 2 O 3 ).
Sebilangan oksida begitu padat sehingga pertumbuhan lapisan terkawal dapat melindungi aloi atau logam dari pengoksidaan selanjutnya. Kajian menunjukkan bahawa pengoksidaan lapisan pelindung berterusan seolah-olah cecair yang menutupi semua keretakan atau cetek permukaan dangkal.
Oksida logam boleh mengambil struktur yang menarik, baik sebagai partikel nanopartikel atau agregat polimer yang besar.
Fakta ini menjadikan mereka sebagai objek kajian untuk sintesis bahan pintar, kerana luas permukaannya yang besar, yang digunakan untuk merancang peranti yang bertindak balas terhadap rangsangan fizikal yang paling sedikit.
Tambahan pula, oksida logam adalah bahan mentah untuk banyak aplikasi teknologi, dari cermin dan seramik dengan sifat unik untuk peralatan elektronik, hingga panel solar.
Contoh
Oksida besi
2Fe (s) + O 2 (g) => 2FeO (s) besi (II) oksida.
6FeO (s) + O 2 (g) => 2Fe 3 O 4 (s) besi oksida magnet.
Fe 3 O 4 , juga dikenali sebagai magnetit, adalah oksida campuran; Ini bermaksud bahawa ia terdiri daripada campuran pepejal FeO dan Fe 2 O 3 .
4Fe 3 O 4 (s) + O 2 (g) => 6Fe 2 O 3 (s) besi (III) oksida.
Oksida bumi alkali dan alkali
Kedua-dua logam alkali dan alkali bumi hanya mempunyai satu nombor pengoksidaan, jadi oksida mereka lebih "sederhana":
-Na 2 O: natrium oksida.
-Li 2 O: litium oksida.
-K 2 O: kalium oksida.
-CaO: kalsium oksida.
-MgO: magnesium oksida.
-BeO: berilium oksida (yang merupakan amfoterik oksida)
Oksida kumpulan IIIA (13)
Unsur kumpulan IIIA (13) dapat membentuk oksida hanya dengan bilangan pengoksidaan +3. Oleh itu, mereka mempunyai formula kimia M 2 O 3 dan oksida mereka adalah berikut:
-Al 2 O 3 : aluminium oksida.
-Ga 2 O 3 : gallium oksida.
-Dalam 2 O 3 : indium oksida.
Dan akhirnya
-Tl 2 O 3 : thallium oksida.
Rujukan
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE, hlm 237.
- AlonsoFormula. Oksida Logam. Diambil dari: alonsoformula.com
- Bupati Universiti Minnesota. (2018). Ciri Asid Asas Logam dan Oksida Bukan Logam. Diambil dari: chem.umn.edu
- David L. Chandler. (3 April 2018). Oksida logam penyembuhan sendiri dapat melindungi daripada kakisan. Diambil dari: news.mit.edu
- Keadaan Fizikal dan Struktur Oksida. Diambil dari: wou.edu
- Quimitube. (2012). Pengoksidaan besi. Diambil dari: quimitube.com
- LibreTexts Kimia. Oksida. Diambil dari: chem.libretexts.org
- Kumar M. (2016) Nanostruktur Logam Oksida: Pertumbuhan dan Aplikasi. Dalam: Husain M., Khan Z. (eds) Kemajuan dalam Nanomaterials. Bahan Berstruktur Lanjutan, jilid 79. Springer, New Delhi