Ossidi di base: formazione, nomenclatura, proprietà ed esempi
Gli ossidi di base sono quelli formati dall'unione di un catione metallico con una dianione di ossigeno (O2-); di solito reagiscono con l'acqua per formare basi o con acidi per formare sali. A causa della sua forte elettronegatività, l'ossigeno può formare legami chimici stabili con quasi tutti gli elementi, risultando in diversi tipi di composti.
Uno dei composti più comuni che una dianione di ossigeno può formare è l'ossido. Gli ossidi sono composti chimici che contengono almeno un atomo di ossigeno accanto a un altro elemento nella loro formula; può essere generato con metalli o non metalli e nei tre stati di aggregazione della materia (solido, liquido e gassoso).
Pertanto, hanno un gran numero di proprietà intrinseche che possono variare, anche tra due ossidi formati con lo stesso metallo e ossigeno (come ossido di ferro (II) e ossido di ferro (III), o ossido ferroso e ferrico, rispettivamente). Quando un ossigeno si lega a un metallo per formare un ossido di metallo, si dice che è stato formato un ossido basico.
Questo perché formano una base sciogliendosi in acqua o reagiscono come basi in determinati processi. Un esempio di questo è quando composti come CaO e Na 2 O reagiscono con acqua e risultano negli idrossidi Ca (OH) 2 e 2NaOH, rispettivamente.
Gli ossidi di base sono in genere caratteri ionici, diventando più covalenti mentre si discute di elementi a destra della tavola periodica. Vi sono anche ossidi acidi (formati da non metalli) e ossidi anfoteri (formati da elementi anfoteri).
formazione
I metalli alcalini e alcalino-terrosi formano tre diversi tipi di composti binari dall'ossigeno. Oltre agli ossidi, possono essere forniti anche perossidi (che contengono ioni di perossido, O 2 2-) e superossidi (che possiedono ioni di superossido O 2 ).
Tutti gli ossidi che si formano dai metalli alcalini possono essere preparati dal riscaldamento del corrispondente nitrato del metallo con il suo metallo elementale, come ad esempio ciò che è mostrato sotto, dove la lettera M rappresenta un metallo:
2MNO 3 + 10M + Calore → 6M 2 O + N 2
D'altra parte, per preparare gli ossidi di base dai metalli alcalino-terrosi, viene eseguito un riscaldamento dei loro carbonati corrispondenti, come nella seguente reazione:
MCO 3 + Calore → MO + CO 2
La formazione di ossidi basici può anche verificarsi a causa del trattamento con ossigeno, come nel caso dei solfuri:
2MS + 3O 2 + Calore → 2MO + 2SO 2
Infine, può verificarsi per ossidazione di alcuni metalli con acido nitrico, come nelle seguenti reazioni:
2Cu + 8HNO 3 + Calore → 2CuO + 8NO 2 + 4H 2 O + O 2
Sn + 4HNO 3 + Calore → SnO 2 + 4NO 2 + 2H 2 O
nomenclatura
La nomenclatura degli ossidi di base varia in base alla loro stechiometria e in base ai possibili numeri di ossidazione dell'elemento metallico coinvolto.
È possibile usare qui la formula generale, che è metallo + ossigeno, ma esiste anche una nomenclatura stechiometrica (o vecchia nomenclatura di scorta) in cui i composti sono nominati posizionando la parola "ossido", seguito dal nome del metallo e del suo stato di ossidazione in numeri romani.
Quando si tratta della nomenclatura sistematica con prefissi, le regole generali sono usate con la parola "ossido", ma i prefissi sono aggiunti a ciascun elemento con il numero di atomi nella formula, come nel caso del "triossido di ferro" .
Nella nomenclatura tradizionale i suffissi "-oso" e "-ico" sono utilizzati per identificare i metalli di accompagnamento di valenza minore o maggiore in un ossido, oltre al quale gli ossidi di base sono noti come "anidridi basiche" per la loro capacità di formare idrossidi di base quando viene aggiunta acqua.
Inoltre, in questa nomenclatura vengono usate le regole, in modo che quando un metallo ha stati di ossidazione fino a +3, è denominato con le regole degli ossidi e quando ha stati di ossidazione maggiori o uguali a +4, viene chiamato con il nome regole di anidridi.
Regole riassuntive per nominare gli ossidi di base
Gli stati di ossidazione (o valenza) di ciascun elemento devono essere sempre osservati. Queste regole sono riassunte di seguito:
1- Quando l'elemento ha un singolo numero di ossidazione, come ad esempio nel caso dell'alluminio (Al 2 O 3 ), l'ossido è denominato:
Nomenclatura tradizionale
Ossido di alluminio
Sistematica con prefissi
Secondo la quantità di atomi che ogni elemento possiede; cioè, il triossido di dialluminio.
Sistematica con numeri romani
Ossido di alluminio, dove lo stato di ossidazione non è scritto perché ne ha uno solo.
2- Quando l'elemento ha due numeri di ossidazione, ad esempio nel caso del piombo (+2 e +4, che danno rispettivamente gli ossidi PbO e PbO 2 ), è denominato:
Nomenclatura tradizionale
Suffissi «orso» e «ico» per minore e maggiore, rispettivamente. Ad esempio: plumbous oxide per PbO e ossido plumico per PbO 2 .
Nomenclatura sistematica con prefissi
Ossido di piombo e diossido di piombo.
Nomenclatura sistematica con numeri romani
Ossido di piombo (II) e ossido di piombo (IV).
3- Quando l'elemento ha più di due (fino a quattro) numeri di ossidazione, viene chiamato:
Nomenclatura tradizionale
Quando l'elemento ha tre valenze, il prefisso "hypo-" e il suffisso "-oso" vengono aggiunti alla valenza più piccola, come ad esempio nell'ipofosforo; alla valenza intermedia viene aggiunto il suffisso «-oso», come nell'ossido di fosforo; e infine, alla valenza più alta, viene aggiunto "-ico", come nell'ossido fosforico.
Quando l'elemento ha quattro valenze, come nel caso del cloro, la procedura precedente viene applicata per il minore e due successivi, ma all'ossido con il maggior numero di ossidazione si aggiunge il prefisso "per-" e il suffisso "-ico". . Ciò risulta (ad esempio) in un ossido perclorico per lo stato di ossidazione +7 di questo elemento.
Per i sistemi con prefisso o numeri romani, le regole applicate per tre numeri di ossidazione vengono ripetute, rimanendo le stesse.
proprietà
- Si trovano in natura come solidi cristallini.
- Gli ossidi di base tendono ad adottare strutture polimeriche, a differenza degli altri ossidi che formano le molecole.
- A causa della notevole resistenza dei legami MO e della struttura polimerica di questi composti, gli ossidi di base sono solitamente insolubili, ma possono essere attaccati da acidi e basi.
- Molti degli ossidi di base sono considerati composti non stechiometrici.
- I legami di questi composti cessano di essere ionici e diventano covalenti in quanto il maggior numero di progressi nella tabella periodica viene effettuato per periodo.
- La caratteristica acida di un ossido aumenta mentre scende attraverso un gruppo nella tavola periodica.
- Aumenta anche l'acidità di un ossido in un numero maggiore di ossidazione.
- Gli ossidi di base possono essere ridotti con vari reagenti, ma altri possono anche essere ridotti da un semplice riscaldamento (decomposizione termica) o da una reazione di elettrolisi.
- La maggior parte degli ossidi veramente basici (non anfoteri) si trovano sul lato sinistro della tavola periodica.
- La maggior parte della crosta terrestre è costituita da ossidi solidi di tipo metallico.
- L'ossidazione è uno dei modi che porta alla corrosione di un materiale metallico.
Esempi
Ossido di ferro
Si trova nel minerale di ferro sotto forma di minerali, come ematite e magnetite.
Inoltre, l'ossido di ferro mescola il famoso "ossido" rosso che forma masse di metallo corroso che sono state esposte all'ossigeno e all'umidità.
Ossido di sodio
È un composto utilizzato nella produzione di ceramiche e vetri, oltre ad essere un precursore nella produzione di idrossido di sodio (soda caustica, un potente solvente e prodotto per la pulizia).
Ossido di magnesio
Un minerale igroscopico solido, questo composto ad alta conduttività termica e bassa conducibilità elettrica ha molteplici usi nel ramo di costruzione (come nelle pareti resistenti al fuoco) e nella bonifica di acqua e terra contaminate.
Ossido di rame
Ci sono due varianti di ossido di rame. L'ossido di rame è un solido nero ottenuto dalle miniere e che può essere usato come pigmento o per lo smaltimento finale di materiali pericolosi.
D'altra parte, l'ossido rameoso è un semiconduttore solido rosso che viene aggiunto a pigmenti, fungicidi e vernici marine per evitare l'accumulo di detriti negli scafi delle navi.
