Oxid

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie

Oxidy (staršie pomenovanie kysličníky) sú zlúčeniny kyslíka s inými, menej elektronegatívnymi prvkami. Kyslík tvorí oxidy prakticky so všetkými prvkami, s výnimkou ľahkých vzácnych plynov (He, Ne, Ar a Kr). V zlúčeninách s fluórom, ktorý je elektronegatívnejší ako kyslík, sa jedná o fluoridy kyslíka.

Pri viacerých prvkoch existujú oxidy v rôznych oxidačných stupňoch. Okrem binárnych oxidov, t.j. oxidov tvorených kyslíkom a iným prvkom, sú známe aj viacprvkové oxidy[1].

Názvoslovie[upraviť | upraviť zdroj]

Všeobecný vzorec oxidu je XmOn, kde X je prvok a m,n sú koeficienty, vyjadrujúce počty atómov (pokiaľ sú rovné jednej, neuvádzajú sa). Elektronegatívnejší prvok, teda anión je kyslík, jeho oxidačné číslo je vždy -II. Katión je prvok X. Pri tvorení názvu sa uvádza anión (oxid) ako podstatné meno a katión ako prídavné meno, zložené z koreňa (mena prvku) a koncovky vyjadrujúcej oxidačné číslo príslušného prvku (postupne I -ný; II -natý; III -itý; IV -ičitý; V -ičný/-ečný; VI -ový; VII -istý; VIII -ičelý). V prípade vody sa používa triviálny názov, nie systematický (oxid vodný, resp. oxidán).

Vlastnosti[upraviť | upraviť zdroj]

Oxidy, vzhľadom na vysokú početnosť zlúčenín, vykazujú širokú variabilitu fyzikálnych aj chemických vlastností. Oxid uhoľnatý je napríklad ťažko skvapaľniteľný plyn (teplota varu -191,5 °C), naproti tomu oxid zirkoničitý je ťažko taviteľná tuhá látka (bod topenia až 3265 °C). Vodivosť je tiež rôzna, od izolátorov typu oxid horečnatý, cez polovodiče (prevažne oxidy prechodných prvkov), až po dobré vodiče (napr. oxid réniový)[2].

Acidobázické vlastnosti[upraviť | upraviť zdroj]

Oxidy alkalických kovov, kovov alkalických zemín a lantanoidov obsahujú väzby prevažne iónového charakteru, t.j. v štruktúre sa vyskytuje anión O2-. Vo vodnom roztoku tento anión podlieha hydrolýze podľa reakcie:

O2- (s) + H2 ⇌ 2OH- K > 1022

a tieto oxidy, pokiaľ sú rozpustné vo vode, tvoria v roztoku hydroxidy - sú zásadotvorné. Ak nie sú rozpustné, reagujú s roztokmi kyselinami za vzniku príslušných solí.

BaO + H2O → Ba(OH)2
Na2O + HCl → NaCl + H2O

Naproti tomu, oxidy nekovov, ako napríklad oxid sírový alebo uhličitý sú molekulového charakteru s kovalentnými väzbami a pri rozpúšťaní vo vode tvoria kyseliny - sú kyselinotvorné. Prípadne, taktiež reagujú s roztokmi zásad za vzniku solí. Kyselinotvorné oxidy sa niekedy nazývajú aj anhydridy príslušných kyselín.

SO3 + H2O → H2SO4
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

Tretia skupina oxidov, prevažne oxidy prechodných prvkovamofotérneho charakteru, teda reagujú s roztokmi hydroxidov, ako aj s kyselinami.

ZnO + 2H+ (aq) → Zn2+ + H2O
ZnO + 2OH- + H2O → Zn(OH)42-

Pri prechodných prvkoch, ktoré tvoria oxidy vo viacerých oxidačných číslach (napr. Mn tvorí oxidy v rozmedzí od +2 do +7), platí, že kyslosť rastie so zvyšujúcim sa oxidačným číslom.

Posledná, acidobázicky nereaktívna skupina oxidov sú oxidy typu oxid uhoľnatý, oxid dusný, oxid dusnatý, ktoré sú inertného charakteru, t.j. vo vode sú nerozpustné a nereagujú ani s kyselinami ani so zásadami[3].

Štruktúra[upraviť | upraviť zdroj]

Z hľadiska väzieb sa oxidy rozdeľujú na:

  • iónové - prevažne oxidy v nižších oxidačných číslach, oxidy alkalických kovov, kovov alkalických zemín, lantanoidov. Tieto oxidy sú kryštalické látky bázického charakteru, zvyčajne rozpustné vo vode.
  • kovalentné - oxidy nekovov a prechodných prvkov, v nižších oxidačných číslach amfotérne, vo vyšších kyslé. Štruktúrne sú to alebo izolované molekuly v plynnom, kvapalnom alebo tuhom stave typu CO, CO2, P4O10, atď., alebo kryštalické látky s polymérnou štruktúrou (lineárnou, reťazcovou, vrstevnatou alebo priestorovou)[1].

Nestechiometrické oxidy[upraviť | upraviť zdroj]

Oxidy prechodných prvkov často vykazujú nestechiometrické pomery oproti ideálnemu stavu. Pomery vyplývajú z termodynamickej rovnováhy, kde zloženie tuhej fázy (kryštálu oxidu) závisí od koncentrácie plynnej fázy (kyslíka) nad povrchom kryštálu. Ak plynná a tuhá fáza existujú za určitej teploty a tlaku v rovnovážnom stave (ΔG = 0), zmena tlaku vedie k zmenám v zložení tuhej fázy. Zvýšenie tlaku kyslíka spôsobí jeho „vtekanie“ do kryštálovej štruktúry, čo je kompenzované oxidáciou adekvátneho počtu atómov kovu. Naopak, zníženie tlaku vedie k „úniku“ kyslíka do plynnej fázy a zníženiu oxidačného čísla ekvivalentného množstva atómov príslušného prvku. Defekty kryštálovej mriežky oxidov majú význam pri heterogénnej katalýze, polovodičoch.[1][2].

Príprava[upraviť | upraviť zdroj]

  • priamym zlučovaním prvku s kyslíkom
S + O2 → SO2
  • rozkladom solí kyslíkatých kyselín
CaCO3 → CaO + CO2
  • redukciou oxidu vo vyššom oxidačnom stupni vodíkom alebo oxidom uhoľnatým
Fe2O3 + CO → 2FeO + CO2
  • hydrolýzou
XeF6 + 3H2O → XeO3 + 6HF

Ternárne oxidy[upraviť | upraviť zdroj]

Výskyt a použitie[upraviť | upraviť zdroj]

Referencie[upraviť | upraviť zdroj]

  1. a b c MUCK, Alexander. Základy strukturní anorganické chemie. 1. vyd. Praha : Academia, 2006. 508 s. ISBN 80-200-1326-1. Kapitola Kyslík, s. 150-152. (česky)
  2. a b Greenwood Norman Neil; Earnshaw Alan. Chemistry of the Elements. 2. vyd. Oxford : Butterworth Heinemann, 1997. 1341 s. ISBN 0-7506-3365-4. Kapitola Oxides, s. 640-644. (anglicky)
  3. Albert Cotton; Geoffrey Wilkinson. Advanced Inorganic Chemistry. 3. vyd. [s.l.] : John Wiley & Sons, 1972. 1147 s. ISBN 0-471-17560-9. Kapitola Oxygen, s. 404-405. (anglicky)

Pozri aj[upraviť | upraviť zdroj]

Iné projekty[upraviť | upraviť zdroj]