Oksidi

Oksidi on hapen ja jonkin toisen alkuaineen yhdiste. Esimerkiksi ruosteessa on raudan oksideja. Oksideja on paljon maankuoressa.

Eräitä jalokaasuja lukuun ottamatta kaikki alkuaineet muodostavat oksideja.[1] Oksideja syntyy yleensä hapetusreaktioissa.

Nimeäminen

Oksidit nimetään tavallisesti muodossa <toinen alkuaine>oksidi. Happiatomien määrä voidaan ilmoittaa numeerisilla etuliitteillä seuraavasti:

  • Mon(o)oksidi, yksi happiatomi
  • Dioksidi, kaksi happiatomia
  • Trioksidi, kolme happiatomia
  • Tetr(a)oksidi, neljä happiatomia

Samoja etuliitteitä voidaan käyttää myös ilmoittamaan muiden alkuaineiden määrää. Etuliitteet jätetään yleensä merkitsemättä, jos alkuaineiden määrän suhteessa toisiinsa pystyy päättelemään niiden hapetusluvuista.

Esimerkkejä
  • Raudan oksidin Fe2O3 eli ferrioksidin eräs kidetyyppi tunnetaan myös nimellä hematiitti. Raudan oksidi Fe3O4, magnetiitti, on tärkeä rautamalmi.

Ominaisuuksia

Oksidit voidaan jakaa ionisidoksellisiin ja kovalenttisiin oksideihin, jälkimmäiset edelleen molekulaarisiin ja polymeerisiin oksideihin.[2] Metallien oksidit ovat yleensä ionisidoksellisia, epämetallien oksidit kovalenttisia.

Ionisidokselliset ja kovalenttiset oksidit

Metallien oksidit ovat yleensä ioniyhdisteitä. Niissä metalli on positiivisina kationeina ja happi oksidi-ioneina, O2-. Metallioksidit ovat kiinteitä aineita, ja monet tavalliset malmit ovatkin oksidimalmeja. Korroosioreaktioissa metallit tavallisimmin muuttuvat takaisin metallioksideiksi.

Epämetallioksidit ovat kovalenttisia yhdisteitä. Monet niistä muodostuvat pienistä muutaman atomin muodostamista molekyyleistä. Ne ovat usein kaasuja tai helposti haihtuvia aineita. Muutamat alkuaineet muodostavat kuitenkin polymeerisia oksideja, joissa kokonaisen kiteen atomit toisiinsa kovalenttisesti sitoutuneita.[2] Näin on esimerkiksi piidioksidissa eli kvartsissa, joka sen vuoksi onkin erityisen kovaa.

Pääryhmien alkuaineiden tärkeimmät oksidit[2]
Ryhmä → I
(1)		 II
(2)		 III
(13)		 IV
(14)		 V
(15)		 VI
(16)		 VII
(17)		 VIII
(18)
↓ Jakso
1 H2O
2 Li2O BeO B2O3 CO2 NOx O2 OF2
3 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P4O10 SO2 ClO2
4 K2O CaO Ga2O3 GeO2 As2O3 SeO2 Br2O
5 Rb2O SrO In2O3 SnO2 Sb2O3 TeO2 I2O5 XeO3
6 Cs2O BaO Tl2O3 PbO Bi2O3 PoO2
7 Fr2O RaO
Ionisidokselliset oksidit Kovalenttiset, polymeeriset oksidit Kovalenttiset molekulaariset oksidit

Happamat ja emäksiset oksidit

Sen mukaan, miten oksidit reagoivat vesiliuoksissa taikka happojen ja emästen kanssa, ne voidaan jakaa happamiin, emäksisiin, amfoteerisiin ja neutraaleihin oksideihin.[1]

Emäksiset oksidit

Ionisidokselliset metallioksidit ovat emäksisiä oksideja, joskin vain harvat niistä liukenevat veteen.Alkalimetallien ja maa-alkalimetallien oksidit kuitenkin liukenevat, ja koska oksidi-ioni on erittäin vahva emäs, se reagoi liuoksessa välittömästi veden kanssa muodostaen hydroksidi-ioneja, OH-. Reaktio tapahtuu seuraavasti:

  • O2- + H2O → 2 OH-.[1]

Tähän reaktioon perustuu esimerkiksi poltetun kalkin sammuttaminen, jonka reaktioyhtälö voidaan esittää myös seuraavasti:

  • CaO + H2O → Ca(OH)2.

Emäksisiä oksideja ovat monet sellaisetkin metallioksidit, jotka eivät liukene veteen. Ne kuitenkin reagoivat helposti happamissa liuoksissa olevien vetyionien kanssa, jolloin liuokseen syntyy metallikationeja. Esimerkiksi kuparioksidi reagoi vetyionin kanssa seuraavasti:

  • CuO + 2 H+ → Cu2+ + H2O[1]

Happamat oksidit

Monet epämetallien oksidit voivat reagoida veden kanssa, jolloin syntyy happoja. Tällä tavoin syntyviä happoja sanotaan happi­hapoiksi, ja oksidit ovat niiden anhydrideja. Esimerkiksi hiilidioksidi on hiilihapon, rikkitrioksidi rikkihapon ja fosforipentoksidi fosforihapon anhydridi, ja veden kanssa ne reagoivat seuraavasti:

  • CO2 + H2O → H2CO3
  • SO3 + H2O → H2SO4
  • P2O5 + 3 H2O → 2 H3PO4

Oksidin happamuutta tai emäksisyyttä onkin pidetty yhtenä kriteerinä, jonka perusteella alkuaineet jaetaan metalleihin ja epämetalleihin.

Monet siirtymämetallit muodostavat kuitenkin happamia oksideja korkeimmilla hapetusasteillaan.[2] Sellaisia ovat esimerkiksi kromitrioksidi (CrO3)[3] ja dimangaaniheptoksidi Mn2O7,[4] jotka ovat kromihapon (H2CrO4) ja permangaanihapon (HMnO4) anhydridejä.

Muutamat metallioksidit kuten berylliumoksidi BeO ja alumiinioksidi Al2O3 ovat luonteeltaan amfoteerisia. Esimerkiksi berylliumoksidi reagoi emäksisissä liuoksissa seuraavasti:

  • BeO + 2 OH- → BeO22- + H2O

ja happamissa liuoksissa:

  • BeO + 2 H+ → Be2+ + H2O[1]

Siirtymämetallien oksideista ovat tyypillisesti amfoteerisia ne, joissa metallilla on hapetusaste +III tai +IV. Ne, joissa hapetusaste on tätä korkeampi, ovat happamia, alemmalla hapetusasteella olevat emäksisiä oksideja.[2]

Katso myös

Lähteet
  1. Antti Kivinen, Osmo Mäkitie: Kemia, s. 364–365. Otava, 1988. ISBN 951-1-10136-6.
  2. Kivinen, Mäkitie, s. 423-426
  3. Kivinen, Mäkitie, s. 397
  4. Kivinen, Mäkitie, s. 399

    Aiheesta muualla
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.