Oxidy
Čo sú oxidy
- Kyslík má v klasických oxidoch oxidačné číslo −II.
- Oxidačné číslo druhého prvku určíme tak, aby súčet oxidačných čísel celej zlúčeniny bol 0.
- Oxidy môžu tvoriť kovy aj nekovy a ich vlastnosti sa preto výrazne líšia.
Oxid vs. peroxid
Nie každá zlúčenina obsahujúca kyslík je oxid. V peroxidoch, napríklad v H₂O₂, má kyslík oxidačné číslo −I, preto ich medzi klasické oxidy nezaraďujeme.
Pozor: O₃ (ozón) tiež nie je oxid — obsahuje iba jeden chemický prvok, kyslík. Je to iná forma (alotropická modifikácia) elementárneho kyslíka.
Delenie oxidov
Oxidy môžeme podľa ich chemického charakteru rozdeliť na štyri základné skupiny. Rozhodujúce je najmä to, ako reagujú s kyselinami a zásadami.
- Zásadité — najčastejšie oxidy kovov v nižších oxidačných číslach. Reagujú s kyselinami za vzniku soli a vody. Niektoré reagujú aj s vodou za vzniku hydroxidov. Na₂O, CaO, MgO
- Kyslé — najčastejšie oxidy nekovov alebo kovov vo vysokých oxidačných číslach. Reagujú so zásadami za vzniku soli a vody. Niektoré reagujú s vodou za vzniku kyselín. CO₂, SO₃, N₂O₅
- Amfotérne — môžu reagovať s kyselinami aj so zásadami. Ich správanie závisí od reakčného partnera. Al₂O₃, ZnO, PbO
- Neutrálne (indiferentné) — za bežných podmienok nereagujú s kyselinami ani zásadami typickým spôsobom a nevykazujú výrazný kyslý ani zásaditý charakter. CO, NO, N₂O
Zásadité (bázické) ▾
Najčastejšie ide o oxidy kovov v nižších oxidačných číslach. Ich zásaditý charakter sa prejavuje najmä reakciou s kyselinami. Niektoré reagujú aj s vodou za vzniku hydroxidov.
Kyslé ▾
Najčastejšie ide o oxidy nekovov alebo kovov vo vysokých oxidačných číslach. Reagujú so zásadami za vzniku solí. Niektoré reagujú s vodou za vzniku kyselín.
Amfotérne ▾
Reagujú aj s kyselinami, aj so zásadami. V závislosti od reakčného partnera sa správajú ako zásadité alebo ako kyslé oxidy.
Neutrálne (indiferentné) ▾
Nev ykazujú výrazný kyslý ani zásaditý charakter. Za bežných podmienok nereagujú typickým spôsobom s kyselinami ani zásadami.
Charakter oxidov v PSP
Charakter oxidu súvisí s kovovým charakterom prvku, ktorý ho tvorí. V rámci periódy kovový charakter prvkov zľava doprava klesá, a preto sa charakter ich oxidov vo všeobecnosti mení od zásaditého cez amfotérny až po kyslý.
Typickým príkladom je 3. perióda:
zásaditý → zásaditý → amfotérny → kyslý → kyslý → kyslý
Vznik oxidov
Oxidy môžu vznikať viacerými spôsobmi. Medzi najdôležitejšie patria priama reakcia prvku s kyslíkom, tepelný rozklad niektorých zlúčenín a oxidácia oxidu s nižším oxidačným číslom na oxid s vyšším oxidačným číslom.
Reakcia prvku s kyslíkom
4 Fe + 3 O₂ → 2 Fe₂O₃
S + O₂ → SO₂
Tepelný rozklad niektorých zlúčenín
CaCO₃ →t CaO + CO₂
Cu(OH)₂ →t CuO + H₂O
Oxidácia nižšieho oxidu na vyšší
2 SO₂ + O₂ →kat. 2 SO₃
Chemické vlastnosti oxidov
Reaktivita oxidu závisí najmä od jeho charakteru. Zásadité oxidy reagujú typicky s kyselinami, kyslé oxidy so zásadami a amfotérne oxidy s oboma. Niektoré oxidy reagujú aj s vodou alebo navzájom.
| Reakcia | Produkt | Príklad |
|---|---|---|
| zásaditý oxid + voda | hydroxid | Na₂O + H₂O → 2 NaOH |
| kyslý oxid + voda | kyselina | CO₂ + H₂O → H₂CO₃ |
| zásaditý oxid + kyslý oxid | soľ (bez vody!) | CaO + CO₂ → CaCO₃ |
| zásaditý oxid + kyselina | soľ + voda | MgO + 2 HCl → MgCl₂ + H₂O |
| kyslý oxid + zásada | soľ + voda | SO₂ + 2 NaOH → Na₂SO₃ + H₂O |
| amfotérny oxid + kyselina | soľ + voda | ZnO + 2 HCl → ZnCl₂ + H₂O |
| amfotérny oxid + zásada | komplexná soľ (+ voda) | ZnO + 2 NaOH + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] |
Redukcia oxidov
Oxidy kovov môžu byť redukované na kov pôsobením vhodného redukčného činidla. Redukcia znamená odoberanie kyslíka z oxidu, pričom oxidačné číslo kovu klesá.
Typickým príkladom je výroba železa vo vysokej peci:
Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂
- Fe₂O₃ sa redukuje → Fe³⁺ → Fe⁰
- CO sa oxiduje → CO → CO₂
- CO je redukčné činidlo, pretože odoberá kyslík oxidu železitého