Óxidos

El óxido (sinónimos: óxido , óxido ) es un compuesto binario de un elemento químico con oxígeno en el estado de oxidación −2, en el que el oxígeno mismo está asociado solo con un elemento menos electronegativo . El elemento químico oxígeno es el segundo en electronegatividad después del flúor , por lo tanto, casi todos los compuestos de elementos químicos con oxígeno pertenecen a los óxidos. Las excepciones incluyen, por ejemplo, difluoruro de oxígeno OF2 .

Los óxidos son un tipo muy común de compuestos que se encuentran en la corteza terrestre y en el universo en general. Ejemplos de tales compuestos son el óxido , el agua , la arena , el dióxido de carbono y varios tintes. Los óxidos también son una clase de minerales , que son compuestos de un metal con oxígeno (ver óxidos ).

Los compuestos que contienen átomos de oxígeno interconectados se denominan peróxidos o peróxidos (contienen la cadena -O-O-), superóxidos (contienen el grupo O−
2) y ozónidos (que contienen el grupo O−
3). En sentido estricto, no pertenecen a la categoría de los óxidos.

Clasificación

Dependiendo de las propiedades químicas, hay:

Óxidos formadores de sal :
- óxidos básicos (por ejemplo, óxido de sodio Na 2 O, óxido de cobre (II) CuO): óxidos metálicos, cuyo estado de oxidación es I-II;
- óxidos de ácidos (por ejemplo, óxido de azufre (VI) SO 3 , óxido nítrico (IV) NO 2 ): óxidos metálicos con estados de oxidación V-VII y óxidos no metálicos;
- óxidos anfóteros (por ejemplo, óxido de zinc ZnO, óxido de aluminio Al 2 O 3 ): óxidos metálicos con estados de oxidación III-IV y excepciones (ZnO, BeO, SnO, PbO);
Óxidos que no forman sales : monóxido de carbono (II) CO, óxido nítrico (I) N 2 O, óxido nítrico (II) NO, óxido de silicio (II) SiO, óxido de azufre (II) SO.

Hay óxidos complejos , que incluyen átomos de dos o más elementos en la molécula, excepto el oxígeno, por ejemplo, óxido de litio-cobalto (III) Li 2 O Co 2 O 3 , y óxidos dobles , en los que los átomos del mismo elemento son incluido en dos o más estados de oxidación, por ejemplo, óxido de manganeso (II, IV) Mn 5 O 8 . En muchos casos, tales óxidos pueden considerarse como sales de ácidos que contienen oxígeno. Así, el óxido de litio-cobalto(III) puede considerarse como cobaltita de litio Li 2 Co 2 O 4 , y el óxido de manganeso(II,IV) como ortomanganita de manganeso Mn 3 (MnO 4 ) 2 .

Nomenclatura

De acuerdo con la nomenclatura de la IUPAC , los óxidos se denominan con la palabra "óxido", seguida del nombre del elemento químico en caso genitivo, por ejemplo: Na 2 O - óxido de sodio , Al 2 O 3 - óxido de aluminio . Si el elemento tiene un estado de oxidación variable, entonces su estado de oxidación se indica en el nombre del óxido con un número romano entre paréntesis inmediatamente después del nombre (sin espacio ). Por ejemplo, Cu 2 O es óxido de cobre (I) , CuO es óxido de cobre (II) , FeO es óxido de hierro (II) , Fe 2 O 3 es óxido de hierro (III) , Cl 2 O 7 es óxido de cloro (VII) .

Otros nombres de óxidos se usan a menudo de acuerdo con la cantidad de átomos de oxígeno: si el óxido contiene solo un átomo de oxígeno, entonces se llama monóxido o monóxido , si hay dos, dióxido o dióxido , si hay tres, entonces trióxido o trióxido , etc. ejemplo: monóxido de carbono CO , dióxido de carbono CO 2 , trióxido de azufre SO 3 .

Los nombres históricamente establecidos (triviales) de óxidos también son comunes, por ejemplo, monóxido de carbono CO, anhídrido sulfúrico SO 3 , etc.

A principios del siglo XIX y antes, los químicos llamaban “tierras” a los óxidos refractarios, prácticamente insolubles en agua.

Nomenclatura tradicional

Los óxidos con estados de oxidación más bajos (subóxidos) a veces se denominan óxido y subóxido (por ejemplo, monóxido de carbono (II) , CO - monóxido de carbono; dióxido de tricarbono , C 3 O 2 - subóxido de carbono [1] ; óxido de nitrógeno (I) , N 2 O - óxido nitroso, óxido de cobre (I) , Cu 2 O - óxido de cobre ).

Los óxidos con estados de oxidación más altos (por ejemplo, óxido de hierro (III) , Fe 2 O 3 ) se denominan óxido de acuerdo con esta nomenclatura , y óxidos dobles (es decir, con diferentes estados de oxidación) - óxido-óxido (Fe 3 O 4 \u003d FeO ) Fe 2 O 3 - óxido de hierro , óxido de uranio (VI)-diuranio (V) , U 3 O 8 - óxido de uranio ).

Si cualquier metal da un óxido básico, este último se llama óxido, por ejemplo, óxido de calcio, óxido de magnesio, etc.; si hay dos de ellos, entonces el óxido con un contenido de oxígeno más bajo se llama óxido, por ejemplo, óxido ferroso FeO y óxido Fe 2 O 3 . El óxido con menos oxígeno que el nitroso se llama subóxido.

- Vukolov S.P. , Mendeleev D.I. Oxides // Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron : en 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.

Esta nomenclatura, sin embargo, no es consistente, por lo que dichos nombres deben considerarse más tradicionales.

Propiedades

En condiciones normales, los óxidos pueden estar en tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso.

Cuando un óxido ácido reacciona con uno básico, se forma una sal.
Los óxidos reaccionan con el agua si se forma un ácido soluble o una base soluble.
Los óxidos básicos reaccionan con los ácidos y los óxidos ácidos con las bases.

Óxidos básicos

1. Óxido básico + ácido fuerte → sal + agua

{\mathsf {CuO+H_{2}SO_{4}\rightarrow CuSO_{4}+H_{2}O}}

2. Base fuerte óxido + agua → hidróxido

{\mathsf {CaO+H_{2}O\rightarrow Ca(OH)_{2))}

3. Óxido de base fuerte + óxido de ácido → sal

{\mathsf {CaO+Mn_{2}O_{7}\rightarrow Ca(MnO_{4})_{2}}}

4. Óxido básico + hidrógeno → metal + agua

{\mathsf {CuO+H_{2}\rightarrow Cu+H_{2}O))

Nota: la reducción de hidrógeno es posible para metales menos activos que el aluminio .

Óxidos de ácido

1. Óxido de ácido + agua → ácido

\mathsf{SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4}

Algunos óxidos, como el SiO 2 , no reaccionan con el agua, por lo que sus ácidos se obtienen indirectamente.

2. Óxido ácido + óxido básico → sal

{\mathsf {CO_{2}+CaO\rightarrow CaCO_{3))}

3. Óxido de ácido + base → sal + agua

{\mathsf {SO_{2}+2NaOH\rightarrow Na_{2}SO_{3}+H_{2}O))

Si el óxido de ácido es un anhídrido de un ácido polibásico, es posible la formación de sales ácidas o medias:

{\mathsf {Ca(OH)_{2}+CO_{2}\rightarrow CaCO_{3}\downarrow +H_{2}O))

{\mathsf {CaCO_{3}+H_{2}O+CO_{2}\rightarrow Ca(HCO_{3})_{2))}

4. Óxido no volátil + sal1 → sal2 + óxido volátil

{\mathsf {SiO_{2}+Na_{2}CO_{3}\rightarrow Na_{2}SiO_{3}+CO_{2))}

5. Anhídrido de ácido 1 + ácido oxigenado anhidro 2 → Anhídrido de ácido 2 + ácido oxigenado anhidro 1

{\displaystyle {\mathsf {P_{2}O_{5}+2HClO_{4}\rightarrow 2HPO_{3}+Cl_{2}O_{7))))

Óxidos anfóteros

Cuando interactúan con un ácido fuerte o con un óxido de ácido, exhiben las principales propiedades :

{\mathsf {ZnO+2HCl\rightarrow ZnCl_{2}+H_{2}O))

Cuando interactúan con una base fuerte o un óxido básico, exhiben propiedades ácidas :

{\mathsf {ZnO+2KOH+H_{2}O\rightarrow K_{2}[Zn(OH)_{4}]}}

(en solución acuosa)

{\mathsf {ZnO+2KOH\rightarrow K_{2}ZnO_{2}+H_{2}O\uparrow ))

(cuando se fusiona)

Conseguir

1. Interacción de sustancias simples (a excepción de los gases inertes , el oro y el platino ) con el oxígeno :

{\textstyle {\mathsf {2H_{2}+O_{2}\rightarrow 2H_{2}O))}

{\mathsf {2Cu+O_{2}\rightarrow 2CuO}}

Esto también incluye la combustión en oxígeno de metales alcalinos (excepto litio ), así como estroncio y bario , en los que se forman peróxidos y superóxidos :

{\mathsf {2Na+O_{2}\rightarrow Na_{2}O_{2))}

{\mathsf {K+O_{2}\rightarrow KO_{2}}}

2. Tostación o combustión de compuestos binarios en oxígeno :

{\mathsf {4FeS_{2}+11O_{2}\rightarrow 2Fe_{2}O_{3}+8SO_{2))}

{\mathsf {CS_{2}+3O_{2}\rightarrow CO_{2}+2SO_{2))}

{\mathsf {2PH_{3}+4O_{2}\rightarrow P_{2}O_{5}+3H_{2}O))

3. Descomposición térmica de las sales :

\mathsf{CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2}

{\mathsf {2FeSO_{4}\rightarrow Fe_{2}O_{3}+SO_{2}+SO_{3))}

4. Descomposición térmica de bases o ácidos :

{\mathsf {2Al(OH)_{3}\rightarrow Al_{2}O_{3}+3H_{2}O))

{\mathsf {4HNO_{3}\rightarrow 4NO_{2}+O_{2}+2H_{2}O))

5. Oxidación de óxidos inferiores a superiores y reducción de superiores a inferiores:

{\mathsf {4FeO+O_{2}\rightarrow 2Fe_{2}O_{3))}

6. Interacción de algunos metales con agua a alta temperatura:

{\mathsf {Zn+H_{2}O\rightarrow ZnO+H_{2}}}

7. Interacción de sales con óxidos ácidos durante la combustión de coque con liberación de óxido volátil:

{\mathsf {Ca_{3}(PO_{4})_{2}+3SiO_{2}+5C\rightarrow 3CaSiO_{3}+2P+5CO))

8. Interacción de metales con ácidos - agentes oxidantes :

{\mathsf {Zn+4HNO_{3}\rightarrow Zn(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\uparrow +2H_{2}O))

9. Bajo la acción de sustancias hidrofugantes sobre ácidos y sales :

{\mathsf {2KClO_{4}+H_{2}SO_{4}\rightarrow K_{2}SO_{4}+Cl_{2}O_{7}+H_{2}O))

10. Interacción de sales de ácidos débiles inestables con ácidos más fuertes :

{\mathsf {NaHCO_{3}+HCl\rightarrow NaCl+H_{2}O+CO_{2}\uparrow }}

Notas

↑ L. B. Dashkevich, V. G. Beilin. Subóxido de carbono en síntesis orgánica / Avances en Química. - 1967. - Tomo 36. - Nº 6. - C. 947-964.

Enlaces

Tabla de clasificación de óxidos
Video tutorial sobre óxidos Archivado el 21 de mayo de 2012 en Wayback Machine .

óxidos
H2O _ _
Li 2 O LiCoO 2 Li 3 PaO 4 Li 5 PuO 6 Ba 2 LiNpO 6 LiAlO 2 Li 3 NpO 4 Li 2 NpO 4 Li 5 NpO 6 LiNbO 3	BeO											B2O3 _ _ _	C 3 O 2 C 12 O 9 CO C 12 O 12 C 4 O 6 CO 2	N 2 O NO N 2 O 3 N 4 O 6 NO 2 N 2 O 4 N 2 O 5	O	F
Na2O NaPaO3 NaAlO2 Na2PtO3 _ _ _ _ _ _ _	MgO											AlOAl2O3NaAlO2LiAlO2AlO ( OH ) _ _ _ _ _ _	SiO SiO2 _	P 4 O P 4 O 2 P 2 O 3 P 4 O 8 P 2 O 5	S 2 O SO SO 2 SO 3	Cl 2 O Cl O 2 Cl 2 O 6 Cl 2 O 7
K 2 O K 2 PtO 3 KPaO 3	CaO Ca 3 OSiO 4 Ca TiO 3	Sc2O3 _ _ _	TiO Ti 2 O 3 TiO 2 TiOSO 4 CaTiO 3 BaTiO 3	VO V 2 O 3 V 3 O 5 VO 2 V 2 O 5	FeCr2O4CroCr2O3CrO2Cro3MgCr2O4 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _	MnO Mn 3 O 4 Mn 2 O 3 MnO(OH) Mn 5 O 8 MnO 2 MnO 3 Mn 2 O 7	FeCr 2 O 4 FeO Fe 3 O 4 Fe 2 O 3	CoFe 2 O 4 CoO Co 3 O 4 CoO(OH) Co 2 O 3 CoO 2	NiO NiFe 2 O 4 Ni 3 O 4 NiO(OH) Ni 2 O 3	Cu2O CuO CuFe2O4 Cu2O3 CuO2 _ _ _ _ _ _ _ _ _	ZnO	Ga 2 O Ga 2 O 3	GeO GeO 2	Como 2 O 3 Como 2 O 4 Como 2 O 5	SeOCl 2 SeOBr 2 SeO 2 Se 2 O 5 SeO 3	Br 2 O Br 2 O 3 Br O 2
Rb 2 O RbPaO 3 Rb 4 O 6	srO	Y 2 O 3 YOF YOCl	ZrO(OH) 2 ZrO 2 ZrOS Zr 2 O 3 Cl 2	NbO Nb 2 O 3 NbO 2 Nb 2 O 5 Nb 2 O 3 (SO 4 ) 2 LiNbO 3	Mo 2 O 3 Mo 4 O 11 Mo O 2 Mo 2 O 5 Mo O 3	TcO 2 Tc 2 O 7	Ru 2 O 3 Ru O 2 Ru 2 O 5 Ru O 4	RhO Rh 2 O 3 RhO 2	PdO Pd 2 O 3 PdO 2	Ag2O Ag2O2 _ _ _ _ _	Cd2O CdO _ _	En 2 O En O En 2 O 3	SnO SnO 2	Sb 2 O 3 Sb 2 O 4 Hg 2 Sb 2 O 7 Sb 2 O 5	TeO 2 TeO 3	Yo 2 O 4 Yo 4 O 9 Yo 2 O 5
Cs 2 O Cs 2 ReCl 5 O	BaO BaPaO 3 BaTiO 3 BaPto 3		HfO (OH) 2 HfO2	Ta 2 O Ta O Ta O 2 Ta 2 O 5	WO 2 Br 2 WO 2 WO 2 Cl 2 WOBr 4 WOF 4 WOCl 4 WO 3	Re 2 O ReO Re 2 O 3 ReO 2 Re 2 O 5 ReO 3 Re 2 O 7	OsO Os 2 O 3 OsO 2 OsO 4	Ir2O3 IrO2 _ _ _ _	PtO Pt 3 O 4 Pt 2 O 3 PtO 2 K 2 PtO 3 Na 2 PtO 3 PtO 3	Au 2 O Au O Au 2 O 3	Hg 2 O HgO (Hg 3 O 2 )SO 4 Hg 2 O (CN) 2 Hg 2 Sb 2 O 7 Hg 3 O 2 Cl 2 Hg 5 O 4 Cl 2	Tl 2 O Tl 2 O 3	Pb 2 O PbO Pb 3 O 4 Pb 2 O 3 PbO 2	BiO Bi 2 O 3 Bi 2 O 4 Bi 2 O 5	caca caca 2 caca 3	A
fr	Real academia de bellas artes		RF	DB	sg	bh	hora	Monte	Ds	Rg	cn	Nueva Hampshire	Florida	Mc	Lv	ts
		↓
		La 2 O 2 S La 2 O 3	Ce2O3 CeO2 _ _ _ _	PrO Pr 2 O 2 S Pr 2 O 3 Pr 6 O 11 PRO 2	NdO Nd 2 O 2 S Nd 2 O 3 NdHO	Pm 2 O 3	SmO Sm 2 O 3	EuO Eu 3 O 4 Eu 2 O 3 EuO(OH) Eu 2 O 2 S	Di-s 2 O 3	Tuberculosis	Dy2O3 _ _ _	Ho 2 O 3 Ho 2 O 2 S	Er2O3 _ _ _	Tm2O3 _ _ _	YbO Yb 2 O 3	Lu2O2S Lu2O3LuO ( OH ) _ _ _ _ _
		Ac2O3 _ _ _	UO 2 UO 3 U 3 O 8	PaO PaO 2 Pa 2 O 5 PaOS	2 _	NpO NpO 2 Np 2 O 5 Np 3 O 8 NpO 3	PuO Pu 2 O 3 Pu O 2 Pu O 3 Pu O 2 F 2	OM2 _	Cm2O3 CmO2 _ _ _ _	Bk 2 O 3	Cf 2 O 3	ES	FM	Maryland	no	yo