kemijaanorganska kemijaperiodni sistemkemijske lastnosti
Kovinski oksid v primerjavi z nekovinskim oksidom
Oksidi so kemični most med kisikom in preostalim periodnim sistemom elementov, vendar se njihove lastnosti močno razlikujejo glede na partnerja. Medtem ko kovinski oksidi običajno tvorijo trdne, bazične strukture, ki reagirajo s kislinami, so nekovinski oksidi pogosto plinaste ali tekoče kisle spojine, ki določajo velik del naše atmosferske kemije.
Poudarki
Kovinski oksidi dajejo prednost ionskim "mrežastim" strukturam, medtem ko nekovinski oksidi dajejo prednost neodvisnim molekulam.
"Bazičnost" oksida se običajno povečuje, ko se premikate navzdol in levo od periodnega sistema.
Nekovinski oksidi so glavni vzrok za kisli dež v okolju.
Amfoterni oksidi, kot je aluminijev oksid, so redki "hibridi", ki lahko delujejo tako kot kislina kot baza.
Kaj je Kovinski oksid?
Kristalinične trdne snovi, ki nastanejo pri reakciji kovin s kisikom, za katere so značilne ionske vezi in osnovne kemijske lastnosti.
Pri sobni temperaturi običajno obstajajo v trdni obliki zaradi visokih tališča.
Nastane z ionsko vezjo, kjer se elektroni prenesejo na kisik.
Na splošno delujejo kot baze, nevtralizirajo kisline in tvorijo sol in vodo.
Mnogi so netopni v vodi, tisti, ki se raztopijo, pa tvorijo alkalne hidrokside.
Primera sta magnezijev oksid (MgO) in kalcijev oksid (CaO).
Kaj je Nekovinski oksid?
Kovalentne spojine, ki nastanejo iz nekovin in kisika, pogosto obstajajo kot plini ali tekočine s kislimi lastnostmi.
Običajno jih najdemo v obliki plinov ali tekočin pri sobni temperaturi.
Nastane s kovalentno vezjo, kjer si elektroni delijo s kisikom.
Običajno se obnašajo kot kisline, reagirajo z bazami in tvorijo soli.
Raztopite v vodi, da ustvarite kisle raztopine, kot sta ogljikova ali žveplova kislina.
Primera sta ogljikov dioksid (CO2) in žveplov dioksid (SO2).
Primerjalna tabela
Funkcija
Kovinski oksid
Nekovinski oksid
Kemična vezava
Ionski
Kovalentna
Fizikalno stanje (RT)
Trdna
Plin ali tekočina
Narava v vodi
Osnovne / Alkalne
Kislo
Tališča/vrelišča
Visoka
Nizko
Električna prevodnost
Prevodno v staljenem stanju
Slabi prevodniki / izolatorji
Atomska struktura
Velikanska ionska mreža
Preprosta molekularna
Podrobna primerjava
Vezava in fizična struktura
Temeljna razlika se začne na atomski ravni. Kovinski oksidi se zanašajo na ionske vezi, ki ustvarjajo togo, "velikansko mrežo", katere prekinitev zahteva ogromno toplote, zato so skoraj vedno trdne snovi. Nekovinski oksidi uporabljajo kovalentne vezi za tvorbo diskretnih, neodvisnih molekul, ki se prosto gibljejo, kar ima za posledico pline in tekočine, s katerimi se srečujemo v ozračju.
Kislinsko-bazni spekter
Če jih preizkusite z lakmusovim papirjem, boste videli jasno ločnico. Kovinski oksidi so "antacidi" kemičnega sveta, naravno bazični in sposobni nevtralizirati kisle razlitja. Nekovinski oksidi so glavni arhitekti kislosti; ko se prenesejo v vodo – kot CO2 v oceanu ali SO2 v deževnih oblakih – znižajo pH in ustvarijo kislo okolje.
Topnost in reaktivnost
Kovinski oksidi so pogosto trdovratni; mnogi, kot je železov oksid (rja), se sploh ne raztopijo v vodi. Tisti, ki se, kot je natrijev oksid, reagirajo burno in tvorijo močne alkalije. Nekovinski oksidi so na splošno bolj "družabni" z vodo in se zlahka raztopijo in tvorijo različne oksokisline, kar je ključni mehanizem tako za karbonizacijo v gaziranih pijačah kot za nastanek kislega dežja.
Termična stabilnost
Zaradi svoje ionske mreže so kovinski oksidi neverjetno toplotno odporni in se pogosto uporabljajo za oblaganje industrijskih peči. Nekovinski oksidi imajo veliko šibkejše medmolekulske sile. To pomeni, da jih je mogoče v primerjavi z njihovimi kovinskimi ustrezniki lažje pretvarjati med agregatnimi stanjami ali razgrajevati z veliko manj energije.
Prednosti in slabosti
Kovinski oksid
Prednosti
+Visoka toplotna stabilnost
+Učinkoviti nevtralizatorji
+Trpežne trdne snovi
+Uporabni kot katalizatorji
Vse
−Pogosto netopno
−Težko obdelati
−Krhke strukture
−Nevarnost korozije (rje)
Nekovinski oksid
Prednosti
+Enostaven za prevoz (plin)
+Visoko reaktiven
+Vsestranska topila
+Bistveno za življenje (CO2)
Vse
−onesnaževala okolja
−Nevarnosti pri vdihavanju
−Jedko kot kisline
−Nizka vrelišča
Pogoste zablode
Mit
Vsi kovinski oksidi so bazični.
Resničnost
Medtem ko je večina bazičnih, so nekatere kovine v visokih oksidacijskih stanjih ali tiste, ki se nahajajo blizu "stopnišča" periodnega sistema (kot sta aluminij ali cink), amfoterne, kar pomeni, da lahko reagirajo tako s kislinami kot z bazami.
Mit
Nekovinski oksidi so vedno nevarna onesnaževala.
Resničnost
Voda (H2O) je tehnično nekovinski vodikov oksid. Medtem ko so nekateri, kot je ogljikov monoksid, strupeni, so drugi bistveni za obstoj življenja in hidracijo planeta.
Mit
Kovinski oksidi se lahko zlahka pretvorijo v pline.
Resničnost
Zaradi močnih ionskih vezi imajo kovinski oksidi izjemno visoka vrelišča, ki pogosto presegajo 2000 °C, zaradi česar jih je v primerjavi z nekovinskimi oksidi zelo težko upariti.
Mit
V vodi se raztopijo samo nekovinski oksidi.
Resničnost
Kovinski oksidi 1. in 2. skupine (kot sta kalijev ali barijev oksid) se v vodi precej dobro raztopijo in tvorijo bistre, zelo alkalne raztopine, znane kot hidroksidi.
Pogosto zastavljena vprašanja
Kaj se zgodi, ko kovinski oksid reagira z vodo?
Če je kovinski oksid topen, reagira in tvori kovinski hidroksid. Ta raztopina bo imela visok pH, zaradi česar se rdeči lakmusov papir obarva modro, zato jih imenujemo "bazični" oksidi.
Zakaj se CO2 šteje za kisli oksid, če je plin?
„Kislost“ se nanaša na njegovo kemijsko obnašanje in ne na njegovo fizikalno stanje. Ko se CO2 raztopi v vodi, reagira in tvori ogljikovo kislino (H2CO3), ki sprošča vodikove ione in znižuje pH.
Ali obstajajo oksidi, ki niso niti kisli niti bazični?
Da, to so nevtralni oksidi. Primera sta dušikov oksid (N2O) in ogljikov monoksid (CO), ki pri testiranju z vodo ne kažeta kislih ali bazičnih lastnosti.
Kako prepoznate kovinski oksid samo s pogledom na periodni sistem?
Poglejte element, ki je v paru s kisikom. Če je na levi strani ali v sredini (prehodne kovine), je kovinski oksid. Če je na zgornji desni strani, je nekovinski oksid.
Katera vrsta oksida je odgovorna za "učinek tople grede"?
Nekovinski oksidi so glavni krivci. Ogljikov dioksid, dušikov oksid in celo vodna para zaradi svoje molekularne strukture in sposobnosti vibriranja pri infrardečih frekvencah zadržujejo toploto v ozračju.
Zakaj se rja (železov oksid) tako razlikuje od CO2?
Rja je trdna snov, ker železo in kisik tvorita masivno, ponavljajočo se mrežo ionskih vezi. CO2 je plin, ker so njegove molekule sestavljene iz majhnih, neodvisnih enot, ki se med seboj ne oprijemajo močno.
Ali je lahko nekovinski oksid kdaj trdna snov?
Da, silicijev dioksid (pesek/kremen) je znan primer. Za razliko od večine nekovinskih oksidov tvori ogromno kovalentno mrežo, zaradi česar ima zelo visoko tališče in trdno strukturo.
Kaj je amfoterni oksid?
Je "kemično fleksibilen" oksid, podoben aluminijevemu oksidu (Al2O3). V stiku z močno kislino se obnaša kot baza, v stiku z močno bazo pa kot kislina.
Ali kovinski oksidi prevajajo elektriko?
Kot trdne snovi tega običajno ne počnejo, ker so ioni zaklenjeni na svojem mestu. Če pa jih stopite (kar zahteva veliko toplote) ali raztopite določene ione, se ioni prosto gibljejo in prevajajo tok.
Kako ti oksidi vplivajo na pH tal?
Kmetje pogosto dodajajo kalcijev oksid (apno) v zemljo, da zvišajo pH (zmanjšajo kislost). Nasprotno pa lahko odlaganje nekovinskih oksidov iz industrijskega smoga povzroči zakisanje tal, kar škoduje pridelkom.
Ocena
Kovinske okside izberite, kadar potrebujete stabilne, visokotemperaturne ognjevzdržne materiale ali bazična nevtralizatorja. Nekovinske okside uporabite pri atmosferski kemiji, plinskih reakcijah ali nastanku kislih raztopin.