Systematyka nieorganiczna
Tlenki: nazewnictwo i otrzymywanie
Klasy związków nieorganicznych i ich reakcje
Tlenki klasyfikuje się jako zasadowe, kwasowe, amfoteryczne lub obojętne na podstawie reakcji. Tlenki metali na niskich stopniach często są zasadowe, a niemetali na wysokich — kwasowe.
Wodorotlenki mocnych zasad dysocjują prawie całkowicie, słabo rozpuszczalne tworzą równowagi. Związki amfoteryczne reagują zarówno z kwasami, jak i z mocnymi zasadami, często tworząc kompleksy hydroksylowe.
Sole mogą powstawać w reakcjach zobojętniania, metalu z kwasem, tlenków z kwasami lub zasadami oraz wymiany. Przebieg w roztworze jest napędzany powstaniem osadu, gazu lub słabego elektrolitu.
- Al₂O₃ i Al(OH)₃ są amfoteryczne.
- CO i NO są przykładami tlenków obojętnych w typowych warunkach szkolnych.
- Kwaśne sole zawierają wodór zdolny do dalszej dysocjacji.
- W równaniu jonowym należy uwzględniać rzeczywistą formę cząstek.
Podstawa programowa: VII.1
Niemetale i ich związki
Niemetale tworzą związki kowalencyjne i aniony, a ich tlenki na wysokich stopniach utlenienia często mają charakter kwasowy. Reaktywność i siła utleniająca halogenów maleje w dół grupy.
Azot tworzy związki od −III w NH₃ do +V w azotanach. Amoniak jest zasadą Brønsteda i ligandem, a proces Habera wymaga kompromisu między równowagą i szybkością.
SO₂ jest tlenkiem kwasowym i reduktorem, a stężony H₂SO₄ może działać utleniająco i odwadniająco. Chlor w wodzie dysproporcjonuje, tworząc HCl i HClO odpowiedzialny za działanie dezynfekujące.
- Ozon jest silniejszym utleniaczem niż O₂.
- HF jest słabym kwasem w wodzie mimo dużej elektroujemności F, ze względu na silne wiązanie H–F.
- HNO₃ i stężony H₂SO₄ mogą pasywować Fe, Al i Cr.
- NO utlenia się w powietrzu do brunatnego NO₂.
Podstawa programowa: VII.1
Najczęstsze błędy
„Każdy tlenek metalu jest zasadowy”
Poprawnie: Tlenki części metali na wysokich stopniach są kwasowe lub amfoteryczne.
„Amfoteryczny oznacza obojętny”
Poprawnie: Związek amfoteryczny reaguje zarówno z kwasem, jak i zasadą.
„Każdy kwas fluorowca jest mocniejszy dla bardziej elektroujemnego atomu”
Poprawnie: W szeregu HF–HI dominuje osłabienie wiązania H–X; HI jest znacznie mocniejszy od HF.
„SO₂ jest wyłącznie zanieczyszczeniem bez właściwości redukujących”
Poprawnie: Siarka na +IV może ulec utlenieniu do +VI, dlatego SO₂ działa jako reduktor.
Zadania z odpowiedziami
1. Amfoteryczność Al(OH)₃
Zapisz reakcje Al(OH)₃ z HCl i NaOH w formie jonowej skróconej.
- 1.Z kwasem: zobojętnienie grup OH.
- 2.Z zasadą: utworzenie kompleksu hydroksylowego.
- 3.Zbilansuj ładunek i atomy.
Odpowiedź
Al(OH)₃+3H⁺→Al³⁺+3H₂O; Al(OH)₃+OH⁻→[Al(OH)₄]⁻.
2. Wypieranie halogenu
Czy Cl₂ utleni Br⁻ do Br₂?
- 1.Porównaj siłę utleniającą Cl₂ i Br₂.
- 2.Cl₂ jest silniejszym utleniaczem.
- 3.Zapisz Cl₂+2Br⁻→2Cl⁻+Br₂.
Odpowiedź
Tak, chlor wypiera brom z bromków.
Podsumowanie
- Al₂O₃ i Al(OH)₃ są amfoteryczne.
- CO i NO są przykładami tlenków obojętnych w typowych warunkach szkolnych.
- Tlenki klasyfikuje się jako zasadowe, kwasowe, amfoteryczne lub obojętne na podstawie reakcji. Tlenki metali na niskich stopniach często są zasadowe, a niemetali na wysokich — kwasowe.
- Ozon jest silniejszym utleniaczem niż O₂.
- HF jest słabym kwasem w wodzie mimo dużej elektroujemności F, ze względu na silne wiązanie H–F.
- Niemetale tworzą związki kowalencyjne i aniony, a ich tlenki na wysokich stopniach utlenienia często mają charakter kwasowy. Reaktywność i siła utleniająca halogenów maleje w dół grupy.
Słownik pojęć
- Amfoteryczność
- Zdolność do reakcji zarówno z kwasami, jak i zasadami.
- Tlenek kwasowy
- Tlenek reagujący z zasadą i zwykle odpowiadający kwasowi tlenowemu.
- Sól kwaśna
- Sól zawierająca wodór w anionie kwasowym.
- Pasywacja
- Ochrona metalu przez zwartą warstwę produktu.
- Dysproporcjonowanie
- Jednoczesne utlenienie i redukcja tego samego pierwiastka.