Tlenki - Polski Serwis Naukowy

Tlenki – nieorganiczne związki chemiczne, zbudowane z tlenu i innego pierwiastka chemicznego. Powstają w wyniku reakcji pierwiastków z tlenem (utlenianie, spalanie) oraz rozkładu związków zawierających tlen. Najbardziej rozpowszechnionymi tlenkami są: woda (H2O), krzemionka, czyli główny składnik piasku kwarcowego (SiO2), dwutlenek węgla (CO2).

Elektroujemność to miara tendencji do przyciągania elektronów przez atomy danego pierwiastka, gdy tworzy on związek chemiczny z atomami innego pierwiastka. Bardziej elektroujemny pierwiastek "ściąga" do siebie elektrony tworzące wiązanie z atomem mniej elektroujemnym, co prowadzi do polaryzacji wiązania. W skrajnym przypadku, gdy elektroujemności obu pierwiastków bardzo się różnią (np. sód i chlor), dochodzi do pełnego przeskoku elektronów na bardziej elektroujemny atom, co prowadzi do powstania wiązania jonowego.
Stopień utlenienia (liczba utlenienia) – formalna wartość ładunku atomu w związku chemicznym przy założeniu, że wszystkie wiązania chemiczne w danej cząsteczce mają charakter wiązań jonowych. Suma stopni utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce obojętnej oraz dla wolnych pierwiastków wynosi 0, a w jonach ma wartość ładunku jonu.

W chemii organicznej tlenkami określane są epitlenki, czyli związki, w których sąsiadujące atomy węgla oprócz wiązania węgiel-węgiel połączone są też mostkiem tlenowym tworząc pierścień trójczłonowy.

Tlenki nieorganiczne są omówione w dalszej części artykułu.

Właściwości tlenków

Właściwości fizyczne

Tlenki mają bardzo różne własności fizyczne, które zależą od pierwiastka łączącego z tlenem: od substancji stałych o bardzo wysokich temperaturach topnienia (tlenek wolframu), przez ciecze (woda), po gazy (podtlenek azotu). Większość tlenków metali ma podobny, biały bądź szary kolor bez połysku, jednak znanych jest też wiele tlenków barwnych, np. czarny tlenek żelaza(II), czerwono-brązowy tlenek żelaza(III) (rdza), jaskrawoczerwony lub żółty tlenek rtęci(II) bądź zielony tlenek chromu(III) i in.

Tlenek żelaza(III) (Fe2O3, nazwa zwyczajowa: tlenek żelaza czerwony) – nieorganiczny związek chemiczny, tlenek żelaza na III stopniu utlenienia. Związek ten jest głównym składnikiem zwykłej rdzy, najczęściej spotykany spośród tlenków żelaza.
Amfoteryczność to zdolność związku chemicznego do reakcji z kwasami i zarazem zasadami. Inaczej, jest to zdolność związków chemicznych do bycia w jednych reakcjach kwasami a w innych zasadami. Związki wykazujące amfoteryczność nazywa się czasami amfolitami.

Właściwości chemiczne

Tlen w tlenkach zawsze występuje na minus drugim stopniu utleniania (-II; nie dotyczy to nadtlenków i ponadtlenków). Mają one bardzo różne własności chemiczne w zależności od elektroujemności i stopnia utlenienia pierwiastka, z którym tlen tworzy wiązanie.

właściwości redukująco-utleniające:

utleniacze: tlenki łatwo oddające tlen, np. tlenek rtęci(II)

reduktory: tlenki łatwo utleniające się, np. tlenek węgla(II)

reaktywność chemiczna

tlenki reaktywne, np. tlenki metali I grupy układu okresowego, tlenki azotowców i fluorowców

tlenki mało aktywne chemicznie, np. dwutlenek krzemu

właściwości kwasowo-zasadowe

tlenki zasadowe: reagują z kwasami dając sole, zazwyczaj alkalizują wodą (podwyższają odczyn pH)

tlenki kwasowe: reagują z zasadami dając sole, zazwyczaj zakwaszają wodą

tlenki amfoteryczne: reagują zarówno z kwasami, jak i z zasadami; są to głównie tlenki pierwiastków grup przejściowych i tlenki metali z grup 13–15 + berylu.

tlenki obojętne: nie reagują z kwasami ani z zasadami z wytworzeniem soli; należą do nich niektóre tlenki niemetali na niskich stopniach utlenienia, np. NO i CO oraz tlenki gazów szlachetnych

Jeżeli metal przejściowy tworzy tlenki na różnych stopniach utlenienia (np. mangan), właściwości kwasowe tlenku rosną wraz ze wzrostem stopnia utlenienia. Przykładowo, tlenki manganu to m.in. MnO, MnO2 lub Mn2O7:

Spalanie to reakcja chemiczna przebiegająca między materiałem palnym lub paliwem a utleniaczem, z wydzieleniem ciepła i światła. Paliwa i utleniacze mogą występować w trzech stanach skupienia: gazowym, ciekłym i stałym. Powszechnie dostępnym utleniaczem gazowym jest tlen zawarty w powietrzu. Utleniacze ciekłe i stałe są stosowane w silnikach rakietowych.
Wiązanie chemiczne według klasycznej definicji to każde trwałe połączenie dwóch atomów. Wiązania chemiczne powstają na skutek uwspólnienia dwóch lub więcej elektronów pochodzących bądź z jednego, bądź z obu łączących się atomów lub przeskoku jednego lub więcej elektronów z jednego atomu na atom i utworzenia w wyniku tego tzw. pary jonowej.

Tlenek manganu(II), MnO z kwasami daje sole zawierające kation Mn: MnO + H2SO4 → MnSO4 + H2O

Tlenek manganu(IV), MnO2 reaguje z mocnymi kwasami i mocnymi zasadami (nie reaguje z wodą): MnO2 + 4KOH + 2H2O → K4[Mn(OH)8] MnO2 + 2H2SO4 → Mn(SO4)2 + 2H2O (sole manganu(IV) są nietrwałe i otrzymywanym produktem reakcji MnO2 z kwasami są zazwyczaj związki manganu(II), np. 2MnO2 + 2H2SO4 → 2MnSO4 + O2 + 2H2O)

Tlenek manganu(VII), Mn2O7, z wodą tworzy kwas manganowy(VII) (kwas nadmanganowy), a z zasadami sole, manganiany(VII) (nadmanganiany):

Niemetale – pierwiastki chemiczne lub regeneryczne, które nie wykazują żadnych właściwości metalicznych. Inaczej niż w przypadku metali, nie można podać jednoznacznych cech wszystkich niemetali, gdyż są one bardzo zróżnicowane.
Tlenki zasadowe – tlenki litowców i berylowców oraz niektórych metali grup pobocznych. Tlenki te w reakcji z kwasami tworzą sole, a w reakcji z wodą prawie wszystkie tworzą zasady. Nie reagują z zasadami. Mają strukturę jonową.

Mn2O7 + H2O → 2HMnO4 Mn2O7 + 2KOH → 2KMnO4 + H2O

Nazewnictwo tlenków

Zobacz więcej w artykule Nomenklatura chemiczna, w sekcji Tlenki.

IUPAC zaleca stosowanie systemu Stocka. Aby nadać tlenkowi nazwę przy użyciu tego systemu używamy słowa tlenek oraz podajemy nazwę pierwiastka tworzącego dany tlenek. Dla pierwiastka, który w wiązaniu z tlenem przyjmuje tylko jedną wartościowość nie podaje się jej, lecz gdy istnieją różne wartościowości pierwiastka, w jego tlenkach należy napisać ją w nawiasie, np.

Tlenek manganu(VII), Mn2O7 - nieorganiczny związek chemiczny tlenu i manganu na siódmym stopniu utlenienia. Jest lotną, reaktywną cieczą o właściwościach silnie utleniających. Po raz pierwszy opisano go w roku 1860.
Kwaśne deszcze – opady atmosferyczne, o odczynie pH mniejszym niż 5,6 czyli kwaśnym; zawierają kwasy wytworzone w reakcji wody z pochłoniętymi z powietrza gazami, takimi jak: dwutlenek siarki, tlenki azotu, siarkowodór, chlorowodór, wyemitowanymi do atmosfery w procesach spalania paliw, produkcji przemysłowej, wybuchów wulkanów, wyładowań atmosferycznych i innych czynników naturalnych.

K2O – tlenek potasu

CaO – tlenek wapnia

Sc2O3 – tlenek skandu

CO – tlenek węgla(II)

CO2 – tlenek węgla(IV)

MnO2 – tlenek manganu(IV)

Wyjątkiem są związki fluoru z tlenem, które są fluorkami (a nie tlenkami) ze względu na wyższą elektroujemność fluoru w stosunku do tlenu. Stąd związek OF2 to difluorek tlenu (a nie tlenek fluoru F2O).

Dysproporcjonowanie - rodzaj przemiany chemicznej, w której jeden pierwiastek lub związek chemiczny ulega jednoczesnemu przekształceniu do dwóch różnych produktów.
Gaz cieplarniany (szklarniowy, z ang. GHG – greenhouse gas) – gazowy składnik atmosfery będący przyczyną efektu cieplarnianego. Gazy cieplarniane zapobiegają wydostawaniu się promieniowania podczerwonego z Ziemi, pochłaniając je i oddając do atmosfery, w wyniku czego następuje zwiększenie temperatury powierzchni Ziemi. W atmosferze występują zarówno w wyniku naturalnych procesów, jak i na skutek działalności człowieka.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)