Przeczytaj

TlenkitlenkiTlenki to związki tlenu z innymi pierwiastkami, w których atomy tlenu występują na $- II$ stopniu utlenieniastopień utlenieniastopniu utlenienia. Istnieje kilka sposobów ich klasyfikacji. Po pierwsze, tlenki można różnicować ze względu na ich budowę, wówczas wymienia się: tlenki proste i tlenki mieszane.

RYSZPk1TPMCD21

Mapa myśli. Lista elementów:

Nazwa kategorii: Związki pierwiastków z tlenem

Nazwa kategorii: tlenki

Nazwa kategorii: proste

Nazwa kategorii: np. ${Na}_{2} O$ – tlenek sodu

Nazwa kategorii: mieszane

Nazwa kategorii: np. ${Fe}_{3} O_{4}$ – tlenek żelaza( $II$ , $III$ ), $N_{2} O$ – tlenek azotu( $I$ , $II$ ) $N_{2} O_{3}$ – tlenek azotu( $VI$ , $II$ )

Nazwa kategorii: ponadtlenki

Nazwa kategorii: np. ${KO}_{2}$ – ponadtlenek potasu, ${NaO}_{2}$ – ponadtlenek sodu

Nazwa kategorii: nadtlenki

Nazwa kategorii: np. $H_{2} O_{2}$ – nadtlenek wodoru, $N_{2} O_{2}$ – nadtlenek sodu, ${BaO}_{2}$ – nadtlenek baru

Nazwa kategorii: fluorki

Nazwa kategorii: np. ${OF}_{2}$

Mapa pojęć <math aria‑label="pod tytułem">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.

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

**Tabela 1. Maksymalne wartości stopni utlenienia pierwiastków w ich związkach z tlenem**
Numer grupy	Najwyższy stopień utlenienia atomów pierwiastka w tlenkach
$1 .$	$I$
$2 .$	$II$
$13 .$	$III$
$14 .$	$IV$
$15 .$	$V$
$16 .$	$VI$
$17 .$	$VII$

bg‑cyan

Reaktywność tlenków a ich charakter chemiczny

Do ustalenia reaktywności tlenków kluczowy jest ich podział ze względu na charakter chemiczny. Zgodnie z nim wyróżnia się tlenki:

obojętne, np. $CO$ , $SiO$ ;
kwasowe, np. ${SO}_{2}$ , $N_{2} O_{5}$ ;
zasadowe, np. ${Na}_{2} O$ , $MgO$ ;
amfoteryczne, np. ${Al}_{2} O_{3}$ , $ZnO$ .

Tlenki kwasowe to tlenki, które:

reagują z wodnymi roztworami wodorotlenkówwodorotlenekwodorotlenków, dając sole, np.:

{SO}_{3} + 2 NaOH \to {Na}_{2} {SO}_{4} + H_{2} O

nie ulegają reakcji z roztworami kwasów:

{SO}_{3} + HCl \to

reakcja nie zachodzi

Tlenki zasadowe to tlenki, które:

reagują z wodnymi roztworami kwasów, tworząc sole, np.:

MgO + 2 HCl \to {MgCl}_{2} + H_{2} O

nie ulegają reakcji z wodnymi roztworami wodorotlenków:

{Na}_{2} O + Mg {(OH)}_{2} \to

reakcja nie zachodzi

Tlenki amfoteryczne:

reagują z wodnymi roztworami mocnych kwasów, 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 o charakterze mocnych zasad, np.:

{Al}_{2} O_{3} + 2 NaOH + 3 H_{2} O \to 2 NaAl {(OH)}_{4}

Tlenki obojętne nie ulegają reakcji z wodą, wodnymi roztworami kwasów ani wodorotlenków.

Tlenki zasadowe i kwasowe w bezpośredniej reakcji mogą ze sobą reagować, tworząc sole:

CaO + {CO}_{2} \to {CaCO}_{3}

Innym podziałem jest ten ze względu na zachowanie wobec wody, gdzie wyróżniamy:

tlenki reagujące z wodą z wytworzeniem kwasów – tlenki kwasotwórcze;
tlenki reagujące z woda z wytworzeniem zasad – tlenki zasadotwórcze;
tlenki nie reagujące z wodą – tlenki obojętne wobec wody.

Należy podkreślić, że oba podziały – ze względu na zachowanie wobec wody oraz ze względu na charakter chemiczny – to dwie osobne, choć często przenikające się kategorie. Dla przykładu: ${CrO}_{3}$ jest tlenkiem kwasowym i kwasotwórczym, ale już np. ${SiO}_{2}$ jest tlenkiem kwasowym, ale obojętnym wobec wody.

Polecenie 1

Zapisując odpowiednie równania reakcji, przeanalizuj reaktywność tlenku krzemu( $IV$ ). Określ jego charakter chemiczny oraz zachowanie wobec wody.

R1DzcERdh1yeI

Równanie reakcji zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

R18DFg7nlu8sR

Należy zatem przeanalizować charakter danego tlenku. Tutaj konieczna jest wiedza teoretyczna. W laboratorium czasem można pozwolić sobie na potwierdzenie teorii właściwym doświadczeniem, np. sprawdzeniem za pomocą papierka uniwersalnego odczynu roztworu otrzymanego po rozpuszczeniu tlenku w wodzie. W tym wypadku nie przyniosłoby to pożądanego efektu, ponieważ ${SiO}_{2}$ to krzemionka (główny składnik piasku), a jak wiadomo, piasek nie rozpuszcza się w wodzie. Zatem:

1. Reakcja z wodą

{SiO}_{2} + H_{2} O \to

reakcja nie zachodzi

Odwołując się do wiedzy teoretycznej, wiadomo, że jest to tlenek kwasowy, wobec tego:

2. Reakcja z wodnym roztworem kwasukwaskwasu

{SiO}_{2} + HCl \to

reakcja nie zachodzi

I w końcu, zgodnie z wiedzą teoretyczną, tlenki kwasowe reagują z wodnymi roztworami wodorotlenków, zatem zapiszemy przykładową reakcję tego tlenku z roztworem wodorotlenku. Tym razem niech będzie to reakcja z wodotlenkiem potasu:

3. Reakcja z wodnym roztworem wodorotlenku o charakterze zasadowym

W tym celu należy zapisać równanie, w którym substraty – w postaci tlenku krzemu( $IV$ ) i np. wodnego roztworu wodorotlenku potasu – będą zlokalizowane po lewej stronie równania, a po prawej stronie odpowiedni wzór soli i woda.

{SiO}_{2} + KOH \to K_{2} {SiO}_{3} + H_{2} O

Następnie należy zbilansować równanie tej reakcji w taki sposób, aby suma poszczególnych atomów po lewej stronie równała się sumie tych samych atomów po prawej stronie. Jest to możliwe jedynie poprzez zastosowanie odpowiednich współczynników stechiometrycznych, czyli liczb, które umieszczone są bezpośrednio z lewej strony przy danym reagencie.

Ważne!

Atom pierwiastka	Substraty	Produkty	Zbilansowane?
$Si$	$1 \cdot 1 = 1$	$1 \cdot 1 = 1$	$1 = 1$ tak
$K$	$1 \cdot 1 = 1$	$1 \cdot 2 = 2$	$1 \neq 2$ nie
$O$	$1 \cdot 2 + 1 \cdot 1 = 3$	$1 \cdot 3 + 1 \cdot 1 = 4$	$3 \neq 4$ nie
$H$	$1 \cdot 1 = 1$	$1 \cdot 2 = 2$	$1 \neq 2$ nie

Powyższe równanie nie jest właściwie zbilansowane – trzeba zatem ustalić tak współczynniki stechiometryczne, aby równanie było zapisane poprawnie. Liczby jonów tlenu, potasu i wodoru powinny wynosić tyle samo po lewej, co po prawej stronie (nie stosuje się współczynników ułamkowych). Można spróbować od podwojenia ilości wodorotlenku potasu, w efekcie czego:

{SiO}_{2} + 2 KOH \to K_{2} {SiO}_{3} + H_{2} O

Atom pierwiastka	Substraty	Produkty	Zbilansowane?
$Si$	$1 \cdot 1 = 1$	$1 \cdot 1 = 1$	$1 = 1$ tak
$K$	$2 \cdot 1 = 2$	$1 \cdot 2 = 2$	$2 = 2$ tak
$O$	$1 \cdot 2 + 2 \cdot 1 = 4$	$1 \cdot 3 + 1 \cdot 1 = 4$	$4 = 4$ tak
$H$	$2 \cdot 1 = 2$	$1 \cdot 2 = 2$	$2 = 2$ tak

Po tej zmianie liczby wszystkich rodzajów atomów w równaniu są uzgodnione, więc równanie jest właściwie zbilansowane.

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

związki chemiczne odznaczające się charakterystycznymi właściwościami, m.in. kwaśnym smakiem, zdolnością wywoływania reakcji barwnych ze wskaźnikami (np. barwią lakmus na czerwono), roztwarzaniem wielu substancji

kwas tlenowy

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

Bibliografia

Encyklopedia PWN

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

Wprowadzenie

Gra edukacyjna

Reaktywność tlenków a ich charakter chemiczny

Słownik

Bibliografia