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

• 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.

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 (${\text{SiO}}_2$), 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:

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

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

Ciekawostka

RASvAnK0isZrH

Zdjęcie przedstawiające szklankę wypełnioną napojem gazowanym oraz kostkami lodu. Nad powierzchnią unoszą się bąbelki gazu unoszące kropelki napoju.

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

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

Kwas azotowy($\text{III}$) ulega rozkładowi:

Sumarycznie równania powyższych reakcji chemicznych można zapisać jako:

Reakcja tlenku azotu($\text{IV}$) 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:

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

Ilustracja przedstawiająca palnik gazowy, nad którym znajduje się próbka siarki umieszczona na łyżce do spaleń. Po ogrzaniu łyżkę umieszczono w kolbie stożkowej, nad roztworem wodnym oranżu metylowego. Roztwór ma zabarwienie pomarańczowe.

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

Pokaż odpowiedź

Problem badawczy: Czy tlenek siarki($\text{IV}$) jest tlenkiem kwasotwórczym?

Hipoteza: Tlenek siarki($\text{IV}$) jest tlenkiem kwasotwórczym.

Kolor roztworu przed reakcją: pomarańczowy

Kolor roztworu po reakcji: czerwony

Obserwacje: Roztwór zmienił barwę z pomarańczowej na czerwoną.

Równania reakcji chemicznych:

a) Spalanie siarki w tlenie:

$$\text{S}+{\text{O}}_2\to {\text{SO}}_2\uparrow$$

b) Równanie reakcji tlenku siarki($\text{IV}$) z wodą:

$${\text{SO}}_2+{\text{H}}_2\text{O}\to {\text{H}}_2\text{O}·{\text{SO}}_2$$

Wnioski: Zmiana zabarwienia roztworu świadczy o zmianie odczynu roztworu z obojętnego na kwasowy. Potwierdza to fakt, że tlenek siarki($\text{IV}$) jest tlenkiem kwasotwórczym. Hipoteza została zatem potwierdzona.

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($\mathit{\text{V}}$) wobec wody.

Schemat doświadczenia:

R1ZGjdHlrMSrk

Ilustracja przedstawiająca statyw z umieszczoną w nim probówką, zawierającą wodny roztwór oranżu metylowego o żółtawym zabarwieniu. Do wnętrza probówki skierowana jest strzałka, nad którą znajduje się tlenek fosforu(V) ${\text{P}}_4{\text{O}}_{10}$.

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

Pokaż odpowiedź

Problem badawczy: Czy tlenek fosforu($\text{V}$) jest tlenkiem kwasotwórczym?
Hipoteza: Tlenek fosforu($\text{V}$) jest tlenkiem kwasotwórczym.
Kolor roztworu przed reakcją: pomarańczowy
Kolor roztworu po reakcji: czerwony
Obserwacje: Ciało stałe uległo roztworzeniu. Roztwór zmienił barwę z pomarańczowej na czerwoną.
Równania reakcji:
a) Równanie reakcji tlenku fosforu($\text{V}$) z wodą:

$${\text{P}}_4{\text{O}}_{10}+6 {\text{H}}_2\text{O}\to 4 {\text{H}}_3{\text{PO}}_4$$

Wnioski: Zmiana zabarwienia roztworu świadczy o zmianie odczynu roztworu z obojętnego na kwasowy. Tlenek fosforu($\text{V}$) reaguje z wodą z wytworzeniem kwasu, jest więc tlenkiem kwasotwórczym. Hipoteza została potwierdzona.

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

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.