Tlenki

Jak sama nazwa wskazuje, tlenki to związki danego pierwiastka z tlenem. We wzorze tlenku tlen jest pisany na końcu, ze względu na swoją dużą elektroujemność. Jedynym wyjątkiem jest OF₂, w którym to fluor jest bardziej elektroujemny i związek ten zamiast zwać się tlenkiem fluoru, jest po prostu fluorkiem tlenu. Pierwiastek łączący się z tlenem może występować na jednym stopniu utlenienia, a mogą to być również rożne stopnie, jak np. Fe₃O₄. Tlenki mogą mieć różny charakter - zarówno kwasowy bądź zasadowy, jak i amfoteryczny czy obojętny. Teraz obrazkowe przypomnienie, jak zmienia się charakter tlenku wraz ze zmianą głównego pierwiastka i jego stopnia utlenienia:

w tle: http://www.ptable.com/Images/uk%C5%82ad%20okresowy.png

Jeśli spojrzymy na układ okresowy, to kwasowość tlenków rośnie w górę grupy i w prawo w okresie. Analogicznie - zasadowość rośnie w dół grupy i w lewo w okresie.

Charakter

Tlenki kwasowe to te, które w reakcji z wodą tworzą kwasy, zaś w reakcji z zasadami tworzą odpowiednie sole. Nie reagują z kwasami. Nie każdy tlenek kwasowy reaguje z wodą, ponieważ nie każdy rozpuści się w wodzie (np. SiO₂).

Tlenki zasadowe reagują z wodą tworząc zasady. Reagując z kwasami tworzą sole, zaś nie reagują z zasadami. Podobnie jak przy tlenkach kwasowych, nie każdy tlenek zasadowy zareaguje z wodą, bo po prostu się w niej nie rozpuszcza. Tlenki zasadowe potrafią też zareagować z tlenkami kwasowymi. Najlepiej reakcja ta zachodzi, gdy jeden z tlenków jest w postaci gazowej - zapewnia to lepszy kontakt obu związków.

Tlenki amfoteryczne nie reagują z wodą, ale za to reagują z mocnymi kwasami i zasadami, tworząc odpowiednie sole. Gdy reagują z zasadą, zachowują się jak tlenek kwasowy, a z kwasem - jak zasadowy.

Tlenki obojętne - nie reagują ani z kwasami, ani z zasadami, ani z wodą.

Otrzymywanie

Tlenki można otrzymywać na różne sposoby, a do najbardziej typowych należą:

• Bezpośrednia synteza: \[ C + O_{2} → CO_{2} \]
• Rozkład termiczny nietrwałych związków: \[ 2 Al(OH)_{3} → Al_{2}O_{3} + 3 H_{2}O \]
• Reakcje redoks: \[ 2 CO + O_{2} → 2 CO_{2} \; utlenianie\\ CO_{2} + C → 2 CO \; redukcja \]
• Inne metody: \[ 4 NH_{3} + 5 O_{2} → 4 NO + 6 H_{2}O\\ 2 CH_{4} + 3 O_{2} → 2 CO_{2} + 4 H_{2}O\\ 2 ZnS + 3 O_{2} → 2 ZnO + 2 SO_{2} \]

Reakcje

Tlenki ulegają różnorakim reakcjom, ale bardzo łatwo jest dostrzec w tych reakcjach schemat i wtedy wcale nie wydają się trudne.

• Reakcje redoks: \[ 2 CO + O_{2} → 2 CO_{2}\\ 2 CrO_{3} 3 C_{2}H_{5}OH → Cr_{2}O_{3} + 3 CH_{3}CHO + 3 H_{2}\\ Mn_{2} + 4 HCl → MnCl_{2} + Cl_{2} + 2 H_{2}O \]
• Rozkład termiczny: \[ 6 Fe_{2}O_{3} → 4 Fe_{3}O_{4} + O_{2}↑ \]
• Tlenki kwasowe:
  • Reagują z wodą (jeśli są rozpuszczalne) \[ SO_{3} + H_{2}O → H_{2}SO_{4} \]
  • Z zasadami \[ N_{2}O_{4} + 2 NaOH → NaNO_{2} + NaNO_{3} + H_{2}O \]
• Tlenki zasadowe:
  • Reagują z wodą (jeśli są rozpuszczalne) \[ Na_{2}O + H_{2} → 2 NaOH \]
  • Reagują z kwasami \[ CaO + 2 HCl → CaCl_{2} + H_{2}O \]
• Reakcja między tlenkami: \[ CaO + CO_{2} → CaCO_{3} \]
• Tlenki amfoteryczne:
  • Reagują z mocnymi kwasami \[ ZnO + H_{2}SO_{4} → ZnSO_{4} + H_{2}O\\ Al_{2}O_{3} + 6 HCl → 2 AlCl_{3} + 3 H_{2}O \]
  • Reagują z mocnymi zasadami \[ ZnO + 2 NaOH + H_{2}O → Na_{2}[Zn(OH)_{4}]\\ Al_{2}O_{3} + 2 NaOH + 3 H_{2} → 2 Na[Al(OH)_{4})] \] Po odwodnieniu otrzymuje się sole Na₂ZnO₂ i NaAlO₂.

Właściwości fizyczne

Zacznijmy od przyjrzeniu się stanowi skupienia tlenków. W warunkach normalnych można podzielić je na:

• Stałe - P₄O₁₀, SO₃, As₂O₃, SiO₂, N₂O₅, większość tlenków metali
• Ciekłe - H₂O, N₂O₃, Mn₂O₇, Cl₂O, Cl₂O₇, ClO₂
• Gazowe - CO₂, CO, NO, NO₂, SO₂, N₂O

Gdy chodzi o możliwość reakcji z wodą, tlenki dzielimy na:

• Rozpuszczalne - CaO, BaO, SO₃, N₂O₃, NO₂, N₂O₅, B₂O₃, P₄O₁₀
• Nierozpuszczalne lub słabo rozpuszczalne - CO, CO₂, N₂O, SiO₂, SO₂

Nadtlenki

Nadtlenki to związki charakteryzujące się obecnością mostka tlenkowego, czyli połączenia -O-O-. Najbardziej znanym przedstawicielem tej grupy jest nadtlenek wodoru, którego wzór to H₂O₂. W nadtlenkach tlen jest na -I stopniu utlenienia.