bg‑cyan

Klasyfikacja tlenków ze względu na budowę

TlenkitlenkiTlenki to związki tlenu z innymi pierwiastkami, w których atomy tlenu występują na -II stopniu utlenieniastopień utlenieniastopniu utlenienia. Istnieje kilka sposobów ich klasyfikacji. Można je podzielić ze względu na typ wiązania na kowalencyjne spolaryzowane (ΔE<1,7) i jonowe (ΔE>1,7). Rodzaj wiązania, jaki występuje w danym tlenku, można ustalić na podstawie różnicy elektroujemności między tworzącymi dany tlenek pierwiastkami chemicznymi (np. Na2O posiada wiązanie jonowe, ponieważ 3,5-0,9=2,6).

Symbol chemiczny pierwiastka

Wartość elektroujemności pierwiastka

Różnica elektroujemności w tlenku

Rodzaj wiązania w tlenku

K

0,9

2,6

jonowe

Ca

1,0

2,5

jonowe

Al

1,5

2,0

jonowe

N

3,0

0,5

kowalencyjne spolaryzowane

S

2,5

1,0

kowalencyjne spolaryzowane

Br

2,8

0,7

kowalencyjne spolaryzowane

Związki pierwiastków z tlenem można podzielić na: tlenki, nadtlenki, ponadtlenki i fluorki tlenu.

RwzNyhkkI4cQ31
Mapa myśli. Lista elementów:
  • Nazwa kategorii: Związki pierwiastków z tlenem
    • Elementy należące do kategorii Związki pierwiastków z tlenem
    • Nazwa kategorii: tlenki
      • Elementy należące do kategorii tlenki
      • Nazwa kategorii: proste
        • Elementy należące do kategorii proste
        • Nazwa kategorii: np. Na2O – tlenek sodu
        • Koniec elementów należących do kategorii proste
      • Nazwa kategorii: mieszane
        • Elementy należące do kategorii mieszane
        • Nazwa kategorii: np. Fe3O4 – tlenek żelaza(II, III), N2O – tlenek azotu(I, II) N2O3 – tlenek azotu(VI, II)
        • Koniec elementów należących do kategorii mieszane
        Koniec elementów należących do kategorii tlenki
    • Nazwa kategorii: ponadtlenki
      • Elementy należące do kategorii ponadtlenki
      • Nazwa kategorii: np. KO2 – ponadtlenek potasu, NaO2 – ponadtlenek sodu
      • Koniec elementów należących do kategorii ponadtlenki
    • Nazwa kategorii: nadtlenki
      • Elementy należące do kategorii nadtlenki
      • Nazwa kategorii: np. H2O2 – nadtlenek wodoru, N2O2 – nadtlenek sodu, BaO2 – nadtlenek baru
      • Koniec elementów należących do kategorii nadtlenki
    • Nazwa kategorii: fluorki
      • Elementy należące do kategorii fluorki
      • Nazwa kategorii: np. OF2
      • Koniec elementów należących do kategorii fluorki
      Koniec elementów należących do kategorii Związki pierwiastków z tlenem
Mapa pojęć – Klasyfikacja tlenków ze względu na ich budowę
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Wzór ogólny tlenków prostych ma postać:

XnOm-II

gdzie:

  • X – oznacza symbol dowolnego pierwiastka chemicznego;

  • n, m – odpowiednie indeksy stechiometryczne.

W poniższej tabeli zaprezentowane zostały maksymalne wartości stopni utlenienia pierwiastków w ich związkach z tlenem.

Maksymalne wartości stopni utlenienia pierwiastków w ich związkach z tlenem

Numer grupy

Najwyższy stopień utlenienia atomów pierwiastka w tlenkach

1.

I

2.

II

13.

III

14.

IV

15.

V

16.

VI

17.

VII

18.

VIII

W poniższej tabeli zaprezentowano przykłady tlenków prostych.

Nazwa tlenku (wg Systemu StockaSystem StockaSystemu Stocka)

Wzór tlenku prostego

Stopień utlenienia pierwiastka wobec tlenu

tlenek litu

Li2O

I

tlenek skandu(III)

Sc2O3

III

tlenek manganu(IV)

MnO2

IV

tlenek żelaza(III)

Fe2O3

III

tlenek glinu

Al2O3

III

tlenek węgla(II)

CO

II

tlenek azotu(II)

NO

II

tlenek siarki(IV)

SO2

IV

tlenek chloru(I)

Cl2O

I

Nadtlenki to związki pierwiastka z tlenem, w których atomy tlenu występują na -I stopniu utlenienia. W strukturze nadtlenków jest obecne wiązanie OO. Nadtlenki o budowie jonowej, np. K2O2, zawierają zatem w swojej budowie aniony nadtlenkowe O22-. Poniżej przedstawiono wzór strukturalny nadtlenku wodoru.

R1WfYs725kz1L
Wzór strukturalny nadtlenku wodoru z zaznaczonym wiązaniem nadtlenkowym (wiązanie pomiędzy atomami tlenu)
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Są to związki nietrwałe o właściwościach silnie utleniających. Wzór ogólny nadtlenków ma postać:

XnO2

gdzie:

  • X – oznacza symbol pierwiastka chemicznego z grupy 1., 2. lub 12.;

  • n – oznacza odpowiedni dla danego nadtlenku indeks stechiometryczny;

  • O22 – to ugrupowanie OO2-, w którym atomy tlenu występują na -I stopniu utlenienia.

Ponadtlenki są to związki, w których atomy tlenu występują na formalnym stopniu utlenienia -12. Rozważania dotyczące ponadtlenków właściwie ograniczają się do związków potasu i baru, bowiem to te dwa pierwiastki tworzą najtrwalsze ponadtlenki. W związkach tych KO2BaO22 występuje jon O2-.

Wzór ogólny ponadtlenków ma postać:

MenO2n

gdzie:

  • Me – oznacza symbol metalu grupy 1. lub 2. układu okresowego pierwiastków;

  • n – wartość stopnia utlenienia metalu;

  • O2-I – to ugrupowanie OO-I, w którym atomy tlenu występują na -12 stopniu utlenienia.

Nazwa tlenku (wg Systemu Stocka)

Wzór tlenku

Stopień utlenienia pierwiastka wobec tlenu

nadtlenek potasu

K2O2

I

ponadtlenek potasu

KO2

I

RsqhQvEoYULEG
Wzór ponadtlenku potasu. W ponadtlenkach między atomami tworzone jest wiązanie trójelektronowe (o rzędzie 1,5).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Dla niektórych pierwiastków, np. dla żelaza i ołowiu, oprócz tlenków prostych, występują również tlenki mieszane, w których atomy danego pierwiastka, wchodzące w skład tlenu, występują na dwóch różnych stopniach utlenienia. Dla takich związków nazwy tworzone są analogicznie, jak dla tlenków prostych. Należy jednak podać obydwa stopnie utlenienia metalu. Do przykładów takich tlenków należą: Fe3O4 – tlenek żelaza(II,III), Pb2O3 – tlenek ołowiu(II,IV), Pb3O4 – tlenek ołowiu(II,IV).

bg‑cyan

Klasyfikacja tlenków ze względu na rodzaj pierwiastka

Wyróżnia się również podział tlenków ze względu na rodzaj pierwiastka, jaki go tworzy. Wyodrębnia się zatem tlenki metali i niemetali. Tlenki metali to zazwyczaj ciała stałe o wysokiej temperaturze topnienia i wysokiej gęstości. Niektóre z nich są lotne, np. Mn2O7. Połączenia z metalami ciężkimi na ogół są barwne, dlatego wykorzystuje się je jako pigmenty, np. Cr2O3 – zieleń, Pb3O4 – pomarańczowy. Większość z nich nie rozpuszcza się w wodzie, poza litowcami i berylowcami. Tlenki niemetali występują w różnych stanach skupienia: stałym, np. SiO2, ciekłym, np. Cl2O7 oraz gazowym, np. CO2.

R1SWHMC4hYjym1
Mapa myśli. Lista elementów:
  • Nazwa kategorii: tlenki
    • Elementy należące do kategorii tlenki
    • Nazwa kategorii: niemetali
      • Elementy należące do kategorii niemetali
      • Nazwa kategorii: np. CO – tlenek węgla(II)
      • Koniec elementów należących do kategorii niemetali
    • Nazwa kategorii: metali
      • Elementy należące do kategorii metali
      • Nazwa kategorii: Sc2O3 – tlenek skandu(III)
      • Koniec elementów należących do kategorii metali
      Koniec elementów należących do kategorii tlenki
Mapa pojęć – Klasyfikacja tlenków ze względu na rodzaj pierwiastka
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Inny typ podziału, to podział oparty na charakterze chemicznym tlenków. Zgodnie z nim wyróżnia się tlenki:

  • obojętne, np. CO, SiO;

  • kwasowe, np. SO2 , N2O5;

  • zasadowe, np. Na2O, MgO;

  • amfoteryczne, np. Al2 O3, ZnO.

Ten typ podziału przydatny jest przy określaniu reaktywności tlenków. Otóż tlenki kwasowe reagują z zasadami, a nie reagują z kwasami; tlenki zasadowe reagują z  kwasami, a nie reagują z zasadami; tlenki amfoteryczne reagują z mocnymi kwasami i mocnymi zasadami, a tlenki obojętne nie reagują ani z kwasami, ani z zasadami.

Polecenie 1

Ustal wzór sumarycznywzór sumarycznywzór sumaryczny związku pierwiastka z tlenem na podstawie jego nazwy.

  1. Nadtlenek baru.

  2. Tlenek chromu(VI).

R3sn9pxyBWsZy
Odpowiedź (Uzupełnij).
R1dTHKGCnr4am
(Uzupełnij).

Słownik

tlenki
tlenki

dwuskładnikowe związki tlenu z innymi pierwiastkami, w których atomy tlenu występują na -II stopniu utlenienia

stopień utlenienia
stopień utlenienia

ładunek jonu, w jaki przekształciłby się atom danego pierwiastka, gdyby wszystkie tworzone przez niego wiązania miały charakter jonowy

wzór sumaryczny
wzór sumaryczny

wzór chemiczny, który podaje symbole pierwiastków oraz liczbę ich atomów tworzących dany związek chemiczny, określa skład jakościowy i ilościowy związku chemicznego

System Stocka
System Stocka

oznacza podawanie stopnia utlenienia pierwiastka lub centrum koordynacyjnego w nawiasie okrągłym, z pominięciem spacji przy danej nazwie związku chemicznego

kwasy mocne
kwasy mocne

kwasy, które w roztworach (przy dostatecznie dużym rozcieńczeniu) całkowicie dysocjują na jony, tj. ich stopień dysocjacji elektrolitycznej jest równy 1

moc zasady
moc zasady

termin umowny, rozumiany jako zdolność zasady do uwalniania jonów wodorotlenkowych (w roztworze) bądź zdolność do oddawania elektronów w reakcjach z akceptorami elektronów

Bibliografia

Encyklopedia PWN

Hejwowska S., Marcinkowski R., Chemia ogólna i nieorganiczna, Gdynia 2005.

Śliwa W., Zelichowicz N., Nowe nzewnictwo w chemii związków nieorganicznych i organicznych, Warszawa 1994.

Tlenki, online: https://pl.wikipedia.org/wiki/Tlenki, dostęp: 23.04.2021).

Wartościowość, online:  https://pl.wikipedia.org/wiki/Warto%C5%9Bciowo%C5%9B%C4%87, dostęp: 23.04.2021.