bg‑pink

Tlenki

Tlenki są to dwupierwiastkowe związki tlenu z innymi pierwiastkami. Ogólny wzór tlenków to: EnOm, gdzie n i m odpowiadają liczbom moli poszczególnych atomów zawartych w jednym molu tlenku. Atom tlenu w tlenkach przyjmuje -II stopień utlenienia.

bg‑pink

Podział tlenków ze względu na charakter chemiczny

RRc3D0qY0bp4I1
Mapa myśli. Lista elementów:
  • Nazwa kategorii: Tlenki{color=#841839}
    • Elementy należące do kategorii Tlenki{color=#841839}
    • Nazwa kategorii: Kwasowe{color=#F3B387}
    • Nazwa kategorii: Zasadowe{color=#F3B387}
    • Nazwa kategorii: Amfoteryczne{color=#F3B387}
    • Nazwa kategorii: Obojętne{color=#F3B387}
    • Koniec elementów należących do kategorii Tlenki{color=#841839}
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
  • Tlenki kwasowe – tlenki, które reagują z wodnymi roztworami wodorotlenków, a nie reagują z kwasami.

  • Tlenki zasadowe – tlenki, które reagują z kwasami, a nie reagują z wodnymi roztworami wodorotlenków.

  • Tlenki amfoteryczne – tlenki, które mogą reagować zarówno z kwasami, jak i wodnymi roztworami wodorotlenków.

  • Tlenki obojętne – tlenki, które nie reagują z kwasami, wodnymi roztworami wodorotlenków i wodą.

Jednak w kontekście otrzymywania kwasów tlenowych istotniejszy jest podział tlenków ze względu na zachowanie wobec wody, a więc na:

  • tlenki kwasotwórcze (reagujące z wodą z wytworzeniem kwasów);

  • tlenki zasadotwórcze (reagujące z wodą z wytworzeniem zasad);

  • tlenki obojętne wobec wody.

bg‑pink

Reakcje tlenków kwasotwórczych z wodą

Główną cechą tlenków kwasowych jest to, że reagują one z wodnymi roztworami wodorotlenków tworząc sole i nie reagują z kwasami. Często reagują również z wodą, choć niekoniecznie – np. tlenek krzemu (SiO2), który jest głównym składnikiem piasku, nie reaguje z wodą. Zatem możemy powiedzieć, że wszystkie tlenki kwasotwórcze są tlenkami o charakterze kwasowym, ale nie wszystkie tlenki o charakterze kwasowym są kwasotwórcze.

Reakcje tlenków kwasotwórczych z wodą biegną według następującego schematu:

tlenek kwasotwórczy+wodakwas tlenowy

W wyniku reakcji chemicznej tlenku kwasotwórczego z wodą powstaje odpowiedni kwas tlenowy.

Przykład 1

Zapisz równanie reakcji tlenku siarki(IV) z wodą w formie cząsteczkowej.

Wzór tlenku: SO2

Równanie reakcji z wodą: SO2+H2OH2O·SO2

W wyniku reakcji tlenku siarki(IV) z wodą powstaje kwas siarkowy(IV).

Jak łatwo zauważyć, stopień utlenienia atomu siarki w wyniku reakcji nie zmienia się.

Przykład 2

Zapisz równanie reakcji otrzymywania kwasu fosforowego(V) z odpowiedniego tlenku i wody w formie cząsteczkowej. Zapisz wzór tlenku.

Wzór kwasu: H3PO4

Stopień utlenienia atomu fosforu: V

Wzór tlenku: P4O10

Równanie reakcji: P4O10+6 H2O4 H3PO4

Przykład 3

Tlenek węgla(IV) jest bezwodnikiem kwasu węglowego. Kwas węglowy jest kwasem nietrwałym, dlatego też reakcja ta jest odwracalna. Zapisz równanie reakcji tlenku węgla(IV) z wodą.

Równanie reakcji: CO2+H2OH2O·CO2

Ważne!

Ze względu na nietrwałość kwasu węglowego równanie reakcji zapisywane jest z dwiema strzałkami (reakcja odwracalna).

Jak łatwo zauważyć, powyższe reakcje chemiczne są reakcjami syntezyreakcja syntezyreakcjami syntezy.

Ciekawostka
RASvAnK0isZrH
Kwas fosforowy(<math aria‑label="pięć">V) jest jednym ze składników napojów typu cola.
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Jednym ze składników popularnego napoju typu cola jest kwas fosforowy(V). Nadaje on napojowi charakterystyczny lekko kwaśny smak. Ponadto ma działanie grzybo- i bakteriobójcze. Dzięki zawartości kwasu można ten napój wykorzystać jako domowy odrdzewiacz.

bg‑pink

Otrzymywanie kwasów tlenowych w wyniku reakcji redoks

Jedną z metod otrzymywania kwasu azotowego(V) jest reakcja tlenku azotu(IV) z wodą. W wyniku tej reakcji chemicznej powstaje mieszanina kwasów –
azotowego(III) i azotowego(V).

2 NO2+H2OHNO3+HNO2

Kwas azotowy(III) ulega rozkładowi:

3 HNO2HNO3+2 NO+H2O

Sumarycznie równania powyższych reakcji chemicznych można zapisać jako:

3 NO2+H2O2 HNO3+NO

Reakcja tlenku azotu(IV) z wodą to przykład szczególnej reakcji redoks zwanej reakcją dysproporcjonowaniareakcja dysproporcjonowaniareakcją dysproporcjonowania. Innym przykładem reakcji redoks, w wyniku której można otrzymać kwas tlenowy (i jednocześnie beztlenowy), jest reakcja chloru z wodą, przebiegająca zgodnie z równaniem:

Cl2+H2OHCl+HClO
Polecenie 1

Uzupełnij brakujące pola w poniższym dzienniku laboratoryjnym. W zeszycie zapisz równania reakcji chemicznych.

Przed wykonywaniem doświadczenia zapoznaj się z kartami charakterystyki używanych odczynników. Przy wykonywaniu doświadczenia pamiętaj o środkach ochrony osobistej: rękawiczkach, okularach ochronnych, fartuchu ochronnym. Doświadczenie powinno być przeprowadzone pod sprawnym wyciągiem.

Doświadczenie 1

Tytuł eksperymentu:

Spalanie siarki i badanie zachowania otrzymanego produktu wobec wody.

Schemat doświadczenia:

R9cDQRlI6myRL
Schemat doświadczenia 1.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1Yw1FCVJ0KBC
Problem badawczy:  (Uzupełnij). Hipoteza:  (Uzupełnij). Sprzęt i odczynniki: • Kolba stożkowa o pojemności 100 cm3 • Palnik gazowy • Łyżeczka do spalań • Szkiełko zegarkowe • Siarka • Woda destylowana • Roztwór oranżu metylowego. Wykonanie: Do kolby stożkowej wlej około 30 cm3 wody destylowanej i dodaj do niej kilka kropli roztworu oranżu metylowego. Zapisz kolor roztworu. Następnie nałóż odrobinę siarki na łyżeczkę do spalań. Wprowadź łyżeczkę do spalań w płomień palnika. Po zainicjowaniu spalania włóż łyżeczkę z płonącą siarką do kolby stożkowej (nie zanurzaj łyżeczki w cieczy). Przykryj szlif kolby stożkowej szkiełkiem zegarkowym. Zapisz obserwacje i wnioski. Kolor roztworu przed reakcją:  (Uzupełnij). Kolor roztworu po reakcji:  (Uzupełnij). Obserwacje:  (Uzupełnij). Wnioski:  (Uzupełnij).
RBYUcJvsLKBr7
Polecenie 2

Uzupełnij brakujące pola w poniższym dzienniku laboratoryjnym. W zeszycie zapisz równania reakcji chemicznych.

Przed wykonaniem doświadczenia zapoznaj się z kartami charakterystyki używanych odczynników. Przy wykonywaniu doświadczenia pamiętaj o środkach ochrony osobistej: rękawiczkach, okularach ochronnych, fartuchu ochronnym. Doświadczenie powinno być przeprowadzone pod sprawnym wyciągiem.

Doświadczenie 2

Tytuł eksperymentu:

Badanie zachowania tlenku fosforu(V) wobec wody.

Schemat doświadczenia:

R1ZGjdHlrMSrk
Schemat doświadczenia 2.
Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R2aCWqAnnzRUq
Problem badawczy:   (Uzupełnij). Hipoteza:   (Uzupełnij). Sprzęt i odczynniki: • Probówka • Szpatułka • Statyw na probówki • Roztwór oranżu metylowego • Woda destylowana • Tlenek fosforu(V). Wykonanie Do probówki wlej około 3 cm3 wody i dodaj kilka kropli roztworu oranżu metylowego. Zapisz zabarwienie roztworu. Następnie dodaj szczyptę tlenku fosforu(V). Zapisz obserwacje i wnioski. Kolor roztworu przed reakcją:   (Uzupełnij). Kolor roztworu po reakcji:   (Uzupełnij). Obserwacje:   (Uzupełnij). Wnioski:   (Uzupełnij).
R7Tp0i31e2WrK

Kwasy tlenowe odgrywają istotną rolę w przemyśle m.in. spożywczym i farmaceutycznym, oraz w rolnictwie. W związku z powyższym bardzo istotną rolę odgrywają metody ich syntezy. Jedną z metod otrzymywania kwasów tlenowych jest reakcja tlenków kwasotwórczych z wodą.

Słownik

reakcja syntezy
reakcja syntezy

reakcja chemiczna w wyniku której z kilku substratów powstaje jeden produkt

reakcja redoks
reakcja redoks

reakcja utlenienia‑redukcji, reakcja chemiczna, w której pierwiastki w indywiduach zmieniają swój stopień utlenienia

bezwodnik kwasowy
bezwodnik kwasowy

związek chemiczny, który w wyniku reakcji chemicznej z wodą tworzy odpowiedni kwas

reakcja dysproporcjonowania
reakcja dysproporcjonowania

reakcja chemiczna, polegająca na równoczesnym utlenianiu jednych i redukcji innych drobin tej samej substancji

Bibliografia

Bielański A., Podstawy Chemii Nieorganicznej, TOM 2, Warszawa 2007.

Encyklopedia PWN

Pajdowski L., Chemia ogólna, Warszawa 2002.

Atkins P., Jones L., Podstawy Chemii, Warszawa 2009.