🔥

Οξείδια

Όξινα, βασικά, επαμφοτερίζοντα — ανυδρίτες, ονοματολογία, καθημερινή ζωή

Τι κοινό έχουν η σκουριά, η άμμος και ο αέρας που εκπνέεις;

Η σκουριά ( $Fe_2O_3$ ), η άμμος ( $SiO_2$ ) και το $CO_2$ της αναπνοής σου είναι όλα οξείδια: ενώσεις ενός στοιχείου με το οξυγόνο. Κάποια κάνουν το νερό όξινο, άλλα βασικό, και μερικά μπορούν και τα δύο. Εδώ μαθαίνεις να τα ονομάζεις, να τα ταξινομείς και να βρίσκεις το οξύ ή τη βάση που «κρύβει» το καθένα.

Τα οξείδια στη ζωή μας

$CO_2$ : προϊόν της αναπνοής, πρώτη ύλη της φωτοσύνθεσης, κύριος υπεύθυνος για το φαινόμενο του θερμοκηπίου.
$SO_2$ , $NO$ , $NO_2$ , $CO$ : ατμοσφαιρικοί ρύποι των μεγαλουπόλεων.
$CaO$ (ασβέστης): βασικό οικοδομικό υλικό και πρώτη ύλη για το γυαλί.
$Al_2O_3$ , $Fe_2O_3$ : ως ορυκτά αποτελούν τη βάση της μεταλλουργίας του αργιλίου και του σιδήρου.

Ορισμός, τύπος και ονοματολογία

Οξείδια ονομάζονται οι ενώσεις των στοιχείων με το οξυγόνο.

Τα περισσότερα έχουν γενικό τύπο $\Sigma_2O_x$ , όπου $x$ ο Α.Ο. του στοιχείου $\Sigma$ (με απλοποίηση όπου γίνεται: $Ca_2O_2 \to CaO$ ).

Ονομασία: «οξείδιο του» + στοιχείο, με λατινικό αριθμό αν το μέταλλο έχει περισσότερους Α.Ο.:

$CaO$ οξείδιο του ασβεστίου · $Al_2O_3$ οξείδιο του αργιλίου · $Na_2O$ οξείδιο του νατρίου · $Cu_2O$ οξείδιο του χαλκού (I)

Όταν ένα στοιχείο (συνήθως αμέταλλο) σχηματίζει περισσότερα οξείδια, χρησιμοποιούμε αριθμητικά προθέματα: $CO$ μονοξείδιο του άνθρακα, $CO_2$ διοξείδιο του άνθρακα, $N_2O_3$ τριοξείδιο του αζώτου, $SO_3$ τριοξείδιο του θείου.

Ήξερες ότι;

Το οξυγόνο είναι το πιο άφθονο στοιχείο του φλοιού της Γης: περίπου το $46\%$ της μάζας του. Σχεδόν όλο βρίσκεται δεσμευμένο σε οξείδια και ορυκτά, με πιο κοινό το διοξείδιο του πυριτίου $SiO_2$ , δηλαδή τον χαλαζία και την άμμο.

$\Sigma_2O_x \quad (x = \text{Α.Ο. του } \Sigma) \qquad \text{π.χ. } P\ (+5) \Rightarrow P_2O_5, \quad S\ (+6) \Rightarrow S_2O_6 \to SO_3$

Ταξινόμηση των οξειδίων

1. Όξινα οξείδια (ανυδρίτες οξέων) — κυρίως οξείδια αμετάλλων ( $CO_2$ , $SO_2$ , $SO_3$ , $N_2O_5$ , $P_2O_5$ ). Προκύπτουν (θεωρητικά) από τα οξυγονούχα οξέα με αφαίρεση όλων των ατόμων $H$ με τη μορφή νερού. Η χημική τους συμπεριφορά μοιάζει με του αντίστοιχου οξέος.

2. Βασικά οξείδια (ανυδρίτες βάσεων) — συνήθως οξείδια μετάλλων ( $Na_2O$ , $CaO$ , $Fe_2O_3$ ). Προκύπτουν από τις βάσεις με αφαίρεση νερού. Συμπεριφέρονται όπως η αντίστοιχη βάση.

3. Επαμφοτερίζοντα οξείδια — συμπεριφέρονται άλλοτε ως οξύ και άλλοτε ως βάση, ανάλογα με την ουσία με την οποία αντιδρούν: $ZnO$ , $Al_2O_3$ , $PbO$ , $SnO$ . Π.χ. το $Al_2O_3$ με οξύ δρα ως βάση ( $Al(OH)_3$ ), ενώ με βάση δρα ως οξύ ( $H_3AlO_3$ , αργιλικό οξύ).

Κόλπο μνήμης

«ΜΒ – ΑΟ»: Μέταλλο → Βασικό οξείδιο, Αμέταλλο → Όξινο οξείδιο. Οι «διπρόσωποι» επαμφοτερίζοντες είναι λίγοι· ξεκίνα από τα δύο πιο συνηθισμένα: $Al_2O_3$ και $ZnO$ .

Γρήγορος έλεγχος

Ποιο από τα παρακάτω οξείδια είναι επαμφοτερίζον;

Μέθοδος: εύρεση ανυδρίτη

1ος τρόπος — αφαίρεση νερού: από το οξύ (ή τη βάση) αφαιρούμε όσα μόρια $H_2O$ χρειάζονται για να φύγουν όλα τα άτομα $H$ (αν το $H$ είναι μονός αριθμός, παίρνουμε πρώτα δύο μόρια).

2ος τρόπος — μέσω του Α.Ο.:

Βρες τον Α.Ο. του κεντρικού ατόμου στο οξύ (ή του μετάλλου στη βάση).
Το στοιχείο έχει τον ίδιο Α.Ο. στο οξείδιο.
Γράψε $\Sigma_2O_x$ και απλοποίησε.

Άσκηση: Να βρεθούν οι ανυδρίτες των οξέων $H_2SO_4$ , $HNO_3$ , $H_3PO_4$ , $H_2CO_3$ και $H_2SO_3$ .

Λύση:

$H_2SO_4 - H_2O \rightarrow SO_3$
$2HNO_3 - H_2O \rightarrow N_2O_5$ (με ένα μόνο $H$ παίρνουμε δύο μόρια οξέος)
$H_3PO_4$ : $3(+1) + x + 4(-2) = 0 \Rightarrow x = +5$ → $P_2O_5$
$H_2CO_3 - H_2O \rightarrow CO_2$ ( $C$ : $+4$ )
$H_2SO_3 - H_2O \rightarrow SO_2$ ( $S$ : $+4$ )

Άσκηση: Να βρεθούν οι ανυδρίτες των βάσεων $Ca(OH)_2$ , $NaOH$ , $Fe(OH)_3$ και $Mg(OH)_2$ .

Λύση:

$Ca(OH)_2 - H_2O \rightarrow CaO$
$2NaOH - H_2O \rightarrow Na_2O$
$2Fe(OH)_3 - 3H_2O \rightarrow Fe_2O_3$ (έλεγχος: $2Fe$ , $6O - 3O = 3O$ , $6H - 6H = 0$ ✓)
$Mg(OH)_2$ : το $Mg$ έχει $+2$ και στις δύο ενώσεις → $MgO$

Άσκηση τύπου διαγωνίσματος: Δίνονται τα οξείδια $SO_2$ , $Na_2O$ , $ZnO$ , $N_2O_3$ , $CaO$ .

Ζητούμενα: (α) η ονομασία τους, (β) ο χαρακτηρισμός τους, (γ) το οξύ του οποίου ανυδρίτης είναι το $N_2O_3$ , (δ) η βάση που αντιστοιχεί στο $Na_2O$ .

Λύση:

(α) $SO_2$ διοξείδιο του θείου · $Na_2O$ οξείδιο του νατρίου · $ZnO$ οξείδιο του ψευδαργύρου · $N_2O_3$ τριοξείδιο του αζώτου · $CaO$ οξείδιο του ασβεστίου.

(β) Όξινα: $SO_2$ , $N_2O_3$ (αμέταλλα). Βασικά: $Na_2O$ , $CaO$ . Επαμφοτερίζον: $ZnO$ .

(γ) Στο $N_2O_3$ το $N$ έχει $+3$ . Το οξύ με $N = +3$ είναι το $HNO_2$ (νιτρώδες οξύ): $2HNO_2 - H_2O \rightarrow N_2O_3$ ✓.

(δ) $Na = +1$ → $NaOH$ .

Απάντηση: όπως παραπάνω· $HNO_2$ και $NaOH$ .

Γρήγορος έλεγχος

Ποιος είναι ο ανυδρίτης του υπερχλωρικού οξέος $HClO_4$ ;

Γρήγορος έλεγχος

Ποιο από τα παρακάτω είναι όξινο οξείδιο;

Γρήγορος έλεγχος

Το οξείδιο του χαλκού (I) έχει τύπο:

Πρόκληση

βρες τον ανυδρίτη χωρίς να δεις το στοιχείο. Δίνονται το οξύ $H_3XO_4$ και η βάση $\Sigma(OH)_2$ . (α) Ποιοι είναι οι ανυδρίτες τους; (β) Αν το $X$ είναι στοιχείο της 3ης περιόδου, πώς λέγεται το οξύ και ποιος είναι ο τύπος του άλατός του με ασβέστιο;

Δοκίμασε πρώτα μόνος σου — μετά δες τη λύση

(α) Στο $H_3XO_4$ : $3(+1) + x + 4(-2) = 0 \Rightarrow x = +5$ . Οξείδιο $X_2O_5$ . Έλεγχος με αφαίρεση νερού: $2H_3XO_4 - 3H_2O \rightarrow X_2O_5$ ✓ (6 H φεύγουν, $8 - 3 = 5$ O μένουν).

Στο $\Sigma(OH)_2$ το $\Sigma$ έχει $+2$ : $\Sigma(OH)_2 - H_2O \rightarrow \Sigma O$ .

(β) Στοιχείο της 3ης περιόδου με Α.Ο. $+5$ και οξύ $H_3XO_4$ : ο φώσφορος. Το $H_3PO_4$ είναι το φωσφορικό οξύ, ο ανυδρίτης $P_2O_5$ και το άλας με $Ca^{2+}$ : $Ca_3(PO_4)_2$ .

Απάντηση: (α) $X_2O_5$ και $\Sigma O$ , (β) φωσφορικό οξύ, $Ca_3(PO_4)_2$ .

Συνηθισμένα λάθη

Αφαίρεση νερού χωρίς να φύγουν όλα τα $H$ . Ο ανυδρίτης δεν έχει καθόλου υδρογόνο· για οξέα με ένα $H$ ( $HNO_3$ , $HClO_4$ ) ξεκινάς από δύο μόρια.
Κάθε οξείδιο μετάλλου είναι βασικό. Τα $ZnO$ , $Al_2O_3$ , $PbO$ , $SnO$ είναι επαμφοτερίζοντα.
Λατινικός αριθμός = δείκτης. Το «(I)» στο οξείδιο του χαλκού (I) είναι ο Α.Ο. $+1$ — ο τύπος είναι $Cu_2O$ .
Μη απλοποιημένος τύπος. $S_2O_6$ γράφεται $SO_3$ , $Ca_2O_2$ γράφεται $CaO$ .

Σύνοψη — τι κρατάμε

Οξείδια: ενώσεις στοιχείων με το οξυγόνο, γενικός τύπος $\Sigma_2O_x$ ( $x$ = Α.Ο.), με απλοποίηση.
Όξινα (αμετάλλων, ανυδρίτες οξέων): $CO_2$ , $SO_2$ , $SO_3$ , $N_2O_5$ , $P_2O_5$ .
Βασικά (μετάλλων, ανυδρίτες βάσεων): $Na_2O$ , $CaO$ , $Fe_2O_3$ .
Επαμφοτερίζοντα: $ZnO$ , $Al_2O_3$ , $PbO$ , $SnO$ .
Ανυδρίτης: αφαίρεση νερού ή ίδιος Α.Ο. του κεντρικού ατόμου.

Τα οξείδια στη ζωή μας

$CO_2$ : προϊόν της αναπνοής, πρώτη ύλη της φωτοσύνθεσης, κύριος υπεύθυνος για το φαινόμενο του θερμοκηπίου.

$SO_2$ , $NO$ , $NO_2$ , $CO$ : ατμοσφαιρικοί ρύποι των μεγαλουπόλεων.

$CaO$ (ασβέστης): βασικό οικοδομικό υλικό και πρώτη ύλη για το γυαλί.

$Al_2O_3$ , $Fe_2O_3$ : ως ορυκτά αποτελούν τη βάση της μεταλλουργίας του αργιλίου και του σιδήρου.