Przeczytaj

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 klasyfikacji tlenków. Związki pierwiastków z tlenem można podzielić na tlenki, nadtlenki i ponadtlenki.

RYSZPk1TPMCD21

Mapa pojęć

pt.

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:

X \overset{- II}{_{n} O_{m}}

gdzie:

$X$ – oznacza symbol dowolnego pierwiastka chemicznego;
$n$ , $m$ – odpowiednie indeksy stechiometryczne.

Do ustalenia reaktywności tlenków kluczowy jest ich podział ze względu na ich charakter chemiczny. Wyróżniamy tlenki:

obojętne, np. $CO$ , $SiO$ – nie ulegają reakcji z kwasamikwaskwasami ani z wodnymi roztworami wodorotlenków;
kwasowe, np. ${SO}_{2}$ :
- reagują z wodnymi roztworami wodorotlenków, tworząc sole, np.:
  ${SO}_{3} + 2 {NaOH}_{(aq)} \to {Na}_{2} {SO}_{4} + H_{2} O$
- nie ulegają reakcji z kwasami, np.:
  ${SO}_{3} + {HCl}_{(aq)} \to$ reakcja nie zachodzi
zasadowe, np. ${Na}_{2} O$ :
- reagują z kwasami, tworząc sole, np.:
  $MgO + 2 {HCl}_{(aq)} \to {MgCl}_{2} + H_{2} O$
- nie ulegają reakcji z wodnymi roztworami wodorotlenków, np.:
  ${Na}_{2} O + Mg {(OH)}_{2}_{(aq)} \to$ reakcja nie zachodzi
amfoteryczne, np. ${Al}_{2} O_{3}$ :
- reagują z mocnymi kwasami, np.:
  ${Al}_{2} O_{3} + 3 H_{2} {SO}_{4} \to {Al}_{2} {({SO}_{4})}_{3} + 3 H_{2} O$
- reagują z wodnymi roztworami wodorotlenków, które są mocnymi elektrolitami, np.:
  ${Al}_{2} O_{3} + 2 K^{+} + 2 {OH}^{-} + 3 H_{2} O \to 2 K^{+} + 2 {[{Al (OH)}_{4}]}^{-}$

Ze względu na zachowanie tlenków wobec wody, wyróżniamy:

niereagujące z wodą;
${Al}_{2} O_{3} + H_{2} O \to$ reakcja nie zachodzi
${SiO}_{2} + H_{2} O \to$ reakcja nie zachodzi
reagujące z wodą.
- kwasotwórcze – reagują z wodą, tworząc kwasy tlenowekwas tlenowykwasy tlenowe, np.:
  ${SO}_{3} + H_{2} O \to H_{2} {SO}_{4}$
- zasadotwórcze – reagują z wodą, tworząc zasady, np.:
  ${Na}_{2} O + H_{2} O \to 2 NaOH$

Reakcje zachodzące między odpowiednimi tlenkami a wodą, kwasami lub wodnymi roztworami wodorotlenków, można zapisać na trzy sposoby. Pierwszy z nich to klasyczny sposób zapisu równania reakcji w formie cząsteczkowej, drugi to zapis w formie jonowej pełnej, a trzeci – w formie jonowej skróconej.

Cząsteczkowa forma zapisu równania reakcji polega na zapisie symboli pierwiastków, wzorów cząsteczek oraz związków jonowych z ustalonymi współczynnikami. Przykładowo:

MgO + 2 {HNO}_{3} \to Mg ({NO}_{3})_{2} + H_{2} O

Druga forma zapisu równania reakcji polega na przedstawieniu wszystkich możliwych reagentów danej reakcji w postaci jonów.

MgO + 2 H_{3} O^{+} \to {Mg}^{2 +} + 3 H_{2} O

Aby poprawnie zapisać takie równanie, konieczne jest zaznajomienie się z regułami dotyczącymi tej formy zapisu. W formie jonów zapisuje się wszystkie substancje dobrze rozpuszczalne (mocne kwasy, wodorotlenki będące mocnymi elektrolitami i sole), z kolei związki takie jak:

tlenki,
słabe kwasy (np. $H_{2} {SO}_{3}$ ),
słabe zasady (np. ${NH}_{3 (aq)}$ ),
trudno rozpuszczalne oraz nierozpuszczalne sole (np. ${PbSO}_{4}$ ),
trudno rozpuszczalne i nierozpuszczalne wodorotlenki (np. $Cu {(OH)}_{2}$ ),
trudno rozpuszczalne i nierozpuszczalne kwasy (np. $H_{2} {SiO}_{3}$ ),

zapisuje się w formie cząsteczkowej. Ponadto, woda również jest zawsze zapisywana jest w postaci cząsteczkowej – $H_{2} O$ .

bg‑cyan

Gdzie sprawdzić, czy otrzymany produkt będzie związkiem trudno rozpuszczalnym lub nierozpuszczalnym w wodzie?

Do określenia służy tabela rozpuszczalności soli i wodorotlenków w wodzie i w danej temperaturze. W tej zamieszczonej poniżej, lewa kolumna zawiera przykłady kationów, a z kolei pierwszy wiersz przykłady anionów. Właściwe połączenie par kationów i anionów wskazuje, jak dany związek rozpuszcza się w wodzie. Informuje o tym legenda umieszczona obok.

R1PAgJJt5gdk41

Tabela rozpuszczalności soli i wodorotlenków w wodzie w temperaturze dwudziestu pięciu stopni Celsjusza. Z tabeli można odczytać, które substancje są dobrze rozpuszczalne w wodzie, co symbolizuje litera, praktycznie nierozpuszczalne w wodzie, co symbolizuje litera N, trudno rozpuszczalne w wodzie, osad wytrąca się przy odpowiednim stężeniu roztworu, co symbolizuje litera T, substancje rozkładające lub takie, dla których substancja chemiczna nie została otrzymana oznaczone minusem. Ponadto zaznaczono kolory otrzymywanych osadów. Wszystkie sole oraz wodorotlenki amonowe sodowe, potasowe oraz azotany pięć są rozpuszczalne w wodzie, oprócz krzemianu amonowego, który to oznaczono minusem. Dla magnezu do nierozpuszczalnych oznaczonych N należą białe wodorotlenek magnezu, węglan magnezu, krzemian magnezu, fosforan pięć magnezu. Pozostałe związki magnezu zawarte w tabeli są rozpuszczalne. Dla wapnia jako nierozpuszczalne N oznaczono białe węglan wapnia, krzemian wapnia, fosforan pięć wapnia, siarczan cztery wapnia. Jako trudno rozpuszczalne T oznaczono białe wodorotlenek wapnia, siarczek wapnia, siarczan sześć wapnia oraz żółty chromian sześć wapnia. Pozostałe sole wapnia są rozpuszczalne. Wśród związków baru jako nierozpuszczalne i białe oznaczono siarczan sześć baru, siarczan cztery baru, węglan baru, krzemian baru oraz fosforan pięć baru, a także żółty chromian sześć baru. Dalej oznaczono nierozpuszczalne i białe związki ołowiu, wśród których wodorotlenek ołowiu, siarczan sześć ołowiu siarczan cztery ołowiu, węglan ołowiu, krzemian ołowiu oraz fosforan pięć ołowiu, a także czarny siarczek ołowiu oraz żółte chromian sześć ołowiu i jodek ołowiu. Do trudno rozpuszczalnych i białych związków ołowiu zaliczono chlorek ołowiu oraz bromek ołowiu. Pozostałe związki są dobrze rozpuszczalne. Wśród związków srebra do nierozpuszczalnych N związków zaliczono brązowy chromian sześć srebra, białe chlorek i siarczan cztery srebra, żółtawe bromek srebra, jodek srebra, węglan srebra, krzemian srebra, żółty fosforan pięć srebra, a także czarny siarczek srebra. Do trudno rozpuszczalnych T soli srebra należą biały siarczan sześć srebra. Pozostałe sole są dobrze rozpuszczalne, z wyjątkiem wodorotlenku srebra oznaczonego minusem. Wśród związków miedzi do nierozpuszczalnych zaliczono niebieskie wodorotlenek miedzi, krzemian miedzi oraz fosforan pięć miedzi, czarny siarczek miedzi oraz brązowy chromian sześć miedzi. Pozostałe sole miedzi są rozpuszczalne, z wyjątkiem jodku miedzi, węglanu miedzi oraz siarczanu cztery miedzi. Wśród związków cyny na drugim stopniu utlenienia zaliczonych do nierozpuszczalnych znalazły się białe wodorotlenek cyny, krzemian cyny oraz fosforan pięć cyny, brązowo‑żółty siarczek cyny i brązowy chromian sześć cyny. Pozostałe są dobrze rozpuszczalne, z wyjątkiem siarczanu cztery cyny, oraz węglanu cyny. Wśród związków glinu do nierozpuszczalnych i białych zalicza się wodorotlenek glinu, krzemian glinu, fosforan pięć glinu oraz żółty chromian sześć glinu. Pozostałe sole są dobrze rozpuszczalne z wyjątkiem oznaczonych minusem siarczku, siarczanu cztery i węglanu cztery. Wśród związków cynku na drugim stopniu utlenienia nierozpuszczalnych N wyróżnia się białe wodorotlenek cynku, siarczek cynku, węglan cynku, krzemian cynku, fosforan pięć cynku. Do trudno rozpuszczalnych T związków cynku zalicza się biały siarczan cztery cynku, a także żółty chromian sześć cynku. Pozostałe związki cynku są rozpuszczalne. Wśród związków żelaza na drugim stopniu utlenienia nierozpuszczalnych N wyróżnia się jasnozielone wodorotlenek żelaza dwa i węglan żelaza dwa i krzemian żelaza dwa, także czarny siarczek żelaza dwa, zielony siarczan żelaza dwa i niebieski fosforan pięć żelaza dwa. Pozostałe sole żelaza dwa są dobrze rozpuszczalne, z wyjątkiem chromianu sześć żelaza dwa. Wśród związków nierozpuszczalnych N żelaza na trzecim stopniu utlenienia wyróżnia się brązowy wodorotlenek żelaza trzy, czarny siarczek żelaza trzy, żółte krzemian żelaza trzy i fosforan pięć żelaza trzy, a także brązowo‑żółty chromian sześć żelaza trzy. Pozostałe sole są rozpuszczalne, z wyjątkiem jodku żelaza trzy, siarczanu cztery żelaza trzy oraz węglanu żelaza trzy. przeźroczysty chromian sześć niklu i czarny siarczek niklu. Wśród nierozpuszczalnych N związków manganu na drugim stopniu utlenienia wyróżnia się białe wodorotlenek manganu dwa, siarczan cztery manganu dwa, węglan manganu dwa, różowe fosforan pięć manganu dwa i siarczek manganu dwa, czerwony krzemian kobaltu brązowy chromian sześć manganu dwa. Pozostałe sole są dobrze rozpuszczalne. Wśród nierozpuszczalnych N związków kobaltu na drugim stopniu utlenienia wyróżnia się różowe wodorotlenek kobaltu, siarczan cztery kobaltu, czarny siarczek, czerwony węglan kobaltu, fioletowe krzemian kobaltu i fosforan pięć kobaltu oraz brązowy chromian sześć kobaltu. Pozostałe sole są dobrze rozpuszczalne. — Rozpuszczalność soli i wodorotlenków w wodzie w temperaturze $25 ° C$
Źródło: GroMar Sp. z o.o., rozpuszczalność na podstawie: W. Mizerski, *Tablice chemiczne*, Warszawa 2004; kolory osadów na podstawie: W. E. White, *A Table of solubilities and colors of precipitates for use in a course in qualitative analysis*, J. Chem. Educ., 1931., licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑cyan

W jaki sposób zapisuje się równanie reakcji w formie jonowej pełnej i jonowej skróconej?

Po pierwsze należy zastanowić się, jaki charakter chemiczny ma dany tlenek, następnie należy zapisać i uzgodnić równanie reakcji w formie cząsteczkowej, np.:

{Al}_{2} O_{3} + 3 H_{2} {SO}_{4} \to {Al}_{2} {({SO}_{4})}_{3} + 3 H_{2} O

Następnie należy sprawdzić, czy reagenty ulegają w roztworze wodnym dysocjacji jonowej i zastosować się do przedstawionych reguł. Otrzymujemy pełny zapis równania reakcji w formie jonowej pełnejreakcja jonowarównania reakcji w formie jonowej pełnej:

{Al}_{2} O_{3} + 6 H_{3} O^{+} + 3 {SO}_{4}^{2 -} \to {2 Al}^{3 +} + 3 {SO}_{4}^{2 -} + 9 H_{2} O

W miejsce jonów $H_{3} O^{+}$ możecie oczywiście użyć jonów $H^{+}$ .

Następnie należy skrócić jony, występujące po obydwu stronach równania. Dzięki temu zapis równania w formie jonowej skróconej wygląda następująco:

{Al}_{2} O_{3} + 6 H_{3} O^{+} \to 2 {Al}^{3 +} + 9 H_{2} O

Jony, które usuwa się z zapisu równania reakcji, nie mają wpływu na jej przebieg.

Polecenie 1

Zapisz poniższe równania w formie cząsteczkowej, jonowej pełnej oraz jonowej skróconej:

tlenek magnezu + woda;
tlenek sodu + kwas solny;
tlenek siarki $(VI)$ + wodorotlenek sodu.

R1557LXPuCxvt

Tlenek magnezu jest tlenkiem zasadotwórczym, zatem zgodnie z reaktywnością tlenków będzie z wodą tworzyć wodorotlenek, a jego wzór sumaryczny ma postać $MgO$ . Zatem:
$MgO + H_{2} O \to Mg {(OH)}_{2} ↓$ zapis cząsteczkowy
Ponieważ wodorotlenek magnezu jest nierozpuszczalny w wodzie, żaden z reagentów nie jest rozpisany na jony.
Tlenek sodu jest tlenkiem zasadowym, zatem zgodnie z reaktywnością tlenków będzie z kwasem tworzyć sól. Jego wzór sumaryczny ma postać ${Na}_{2} O$ . Zatem:
${Na}_{2} O + 2 HCl \to 2 NaCl + H_{2} O$ zapis cząsteczkowy
Zapis jonowy po uwzględnieniu obecności elektrolitów mocnych:
${Na}_{2} O + 2 H_{3} O^{+} + 2 {Cl}^{-} \to 2 {Na}^{+} + 2 {Cl}^{-} + 3 H_{2} O$ zapis jonowy pełny
${Na}_{2} O + 2 H_{3} O^{+} \to 2 {Na}^{+} + 3 H_{2} O$ zapis jonowy skrócony
Tlenek siarki( $VI$ ) jest tlenkiem kwasowym, zatem zgodnie z reaktywnością tlenków będzie z wodnym roztworem wodorotlenku tworzyć sól. Jego wzór sumaryczny ma postać ${SO}_{3}$ . Zatem:
<equation ${SO}_{3} + 2 NaOH \to {Na}_{2} {SO}_{4} + H_{2} O$ zapis cząsteczkowy
Zapis jonowy po uwzględnieniu obecności elektrolitów mocnych:
${SO}_{3} + 2 {Na}^{+} + 2 {OH}^{-} \to 2 {Na}^{+} + {SO}_{4}^{2 -} + H_{2} O$ zapis jonowy pełny
${SO}_{3} + 2 {OH}^{-} \to {SO}_{4}^{2 -} + H_{2} O$ zapis jonowy skrócony

Polecenie 1

RT2I6KfJZIldU

Uzupełnij podane równania reakcji odpowiednimi wzorami związków.

MgO

+ 1.

{NaOH}_{(aq)}

, 2.

Mg {(OH)}_{2}

, 3.

{Na}_{2} {SO}_{3}

, 4.

{HCl}_{(aq)}

, 5.

{Na}_{2} O

, 6.

{SO}_{3}

, 7.

H_{2} O

\to

{NaOH}_{(aq)}

, 2.

Mg {(OH)}_{2}

, 3.

{Na}_{2} {SO}_{3}

, 4.

{HCl}_{(aq)}

, 5.

{Na}_{2} O

, 6.

{SO}_{3}

, 7.

H_{2} O

{NaOH}_{(aq)}

, 2.

Mg {(OH)}_{2}

, 3.

{Na}_{2} {SO}_{3}

, 4.

{HCl}_{(aq)}

, 5.

{Na}_{2} O

, 6.

{SO}_{3}

, 7.

H_{2} O

+ 1.

{NaOH}_{(aq)}

, 2.

Mg {(OH)}_{2}

, 3.

{Na}_{2} {SO}_{3}

, 4.

{HCl}_{(aq)}

, 5.

{Na}_{2} O

, 6.

{SO}_{3}

, 7.

H_{2} O

\to

NaCl

H_{2} O

{NaOH}_{(aq)}

, 2.

Mg {(OH)}_{2}

, 3.

{Na}_{2} {SO}_{3}

, 4.

{HCl}_{(aq)}

, 5.

{Na}_{2} O

, 6.

{SO}_{3}

, 7.

H_{2} O

+ 1.

{NaOH}_{(aq)}

, 2.

Mg {(OH)}_{2}

, 3.

{Na}_{2} {SO}_{3}

, 4.

{HCl}_{(aq)}

, 5.

{Na}_{2} O

, 6.

{SO}_{3}

, 7.

H_{2} O

\to

{NaOH}_{(aq)}

, 2.

Mg {(OH)}_{2}

, 3.

{Na}_{2} {SO}_{3}

, 4.

{HCl}_{(aq)}

, 5.

{Na}_{2} O

, 6.

{SO}_{3}

, 7.

H_{2} O

H_{2} O

Słownik

tlenki

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

stopień utlenienia

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

wodorotlenek

związek chemiczny zbudowany z kationów metalu i anionów wodorotlenkowych

kwas

związek chemiczny zbudowany z jednego atomu (lub atomów) wodoru i reszty kwasowej

kwas tlenowy

związek chemiczny, zbudowany z jednego atomu (lub atomów) wodoru i reszty kwasowej zawierającej atom (lub atomy) niemetalu i atom (lub atomy) tlenu

reakcja jonowa

reakcja chemiczna, w której udział biorą m.in. jony

Bibliografia

Encyklopedia PWN

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

Reakcje jonowe - jak je zapisać?, online: http://joannaroga.pl/reakcje-jonowe-jak-je-zapisac/, dostęp: 07.12.2021.

Wprowadzenie

Film samouczek

Klasyfikacja tlenków ze względu na budowę

Gdzie sprawdzić, czy otrzymany produkt będzie związkiem trudno rozpuszczalnym lub nierozpuszczalnym w wodzie?

W jaki sposób zapisuje się równanie reakcji w formie jonowej pełnej i jonowej skróconej?

Słownik

Bibliografia