Oksiidide peatükis räägime, mis on oksiidid, kuidas oksiide nimetatakse ning nende keemilisi valemeid koostatakse. Vaatame, kuidas oksiide liigitada, milliste reaktsioonidega erinevaid oksiide saab ning viimasena käsitleme oksiidide keemilisi omadusi.
Kõige üldisemalt saame defineerida, et oksiidid on ained, mis koosnevad kahest elemendist, millest üks on hapnik. Oksiide leidub kõikjal meie ümber. Üks enam levinud oksiide on näiteks vesi ehk divesinikoksiid (H2O). Suur osa maakoorest koosneb tahketest oksiididest, mis tuleneb sellest, et elemendid on reageerinud õhuhapniku või veega. Samuti on enamik metalle, mis puutuvad kokku hapniku või veega, kaetud oksiidi- või oksiidide kihiga.
Järgnev video võtab kokku olulisemad oksiidide nimetamise, saamise ja keemiliste omaduste reeglid.
Oksiidide nimetamisel peab esmalt teadma, kas tegemist on metalli- või mittemetallioksiidiga. Metallioksiidid koosnevad metallilisest elemendist ja hapnikust (nt CaO, Na2O). Mittemetallioksiidid koosnevad mittemetallilisest elemendist ja hapnikust (nt H2O, CO2).
Metallioksiidide nimetamisel tuleb eelnevalt teada, kas metall on püsiva oksüdatsiooniastmega või mitte. Sellest tulenevalt on kaks metallioksiidide nimetamise reeglit:
1. metalli nimi + oksiid, kui oksiidi koostises oleval metallilisel elemendil on püsiv oksüdatsiooniaste (I, II ja III A-rühma metallilised elemendid):
nt CaO - kaltsiumoksiid, Na2O - naatriumoksiid, Al2O3 - alumiiniumoksiid;
2. metalli nimi + (o.a) + oksiid, kui oksiidi koostises oleval metallilisel elemendil on muutuv oksüdatsiooniaste (ülejäänud metallillised elemendid), nt
Mittemetallioksiidide nimetamisel kasutatakse kreekakeelseid eesliiteid:
Eesliide käib selle mittemetallilise elemendi nimetuse ette, mille aatomite arvu ta näitab, nt
Vali oksiidi õige nimi.
Oksiidide valemite koostamisel tuleb lähtuda järgmistest reeglitest:
Näide 1. Koostame divesinikoksiidi valemi.
Näide 2. Koostame liitiumoksiidi valemi.
Milline on oksiidi õige valem?
Oksiidid jaotatakse metallioksiididideks ja mittemetallioksiidideks. Samas on võimalik neid jaotada ka happelisteks, aluselisteks, neutraalseteks ja amfoteerseteks oksiidideks.
Happelised oksiidid on hapetele vastavad oksiidid, mis tuleneb sellest, et enamik happelisi oksiide reageerib veega ja moodustub hape. Tuntuimad happelised oksiidid on mittemetallioksiidid, nt SO2, CO2.
Aluselised oksiidid on alustele vastavad oksiidid, mis tuleneb sellest, et enamik aluselisi oksiide reageerib veega ja moodustub alus. Tavaliselt on aluselised oksiidid metallioksiidid, nt CaO, Li2O.
Neutraalsed oksiidid on oksiidid, millel puuduvad nii aluselised kui ka happelised omadused, nt CO, NO ja N2O. Need oksiidid ei reageeri aluste, hapete ega veega.
Amfoteersed oksiidid on oksiidid, millel on korraga nii aluselised kui ka happelised omadused ehk need oksiidid reageerivad nii aluste kui ka hapetega, nt Al2O3, ZnO, Cr2O3.
Eri liiki oksiidide näited leiad allolevast tabelist, kus ühendi all on ära toodud selle nimi:
ALUSELISED |
HAPPELISED |
NEUTRAALSED |
AMFOTEERSED |
Li2O |
SO2 |
H2O |
ZnO |
Na2O |
SO3 |
CO |
BeO |
CaO |
NO2 |
N2O |
Al2O3 |
MgO |
P4O10 |
NO |
PbO |
Nagu alguses juba mainitud, puutume igapäevaelus kokku väga paljude erinevate oksiididega (H2O - vesi, õhus leidub veel lisaks CO2, CO, NO, NO2 jne, maakoores SiO2, CaO, MgO jne). Üks peamisi põhjuseid, miks oksiide nii laialdaselt leidub, on see, et oksiidid tekivad väga kergesti liht- või liitaine kokkupuutel õhuhapnikuga.
1. Oksiidid tekivad liht- või liitainete reageerimisel hapnikuga.
2 Ca + O2 → 2 CaO
4 Al + 3 O2 → 2 Al2O3
CH4 + 2 O2 → CO2↑ + 2 H2O
Reageerimist hapnikuga nimetatakse ka põlemisreaktsiooniks. Metallide põlemisel tekivad aluselised oksiidid ning mittemetallide põlemisel happelised oksiidid.
Oksiide saab toota ka tööstuslikult, näiteks soolade kuumutamisel kõrgetel temperatuuridel.
2. Oksiidide teke soolade termilisel lagunemisel.
CaCO3 (t) CaO(t) + CO2(g)
Lubjakivi (CaCO3) kuumutamisel põhineb kustutamata lubja (CaO) tootmine.
3. Oksiidide teke rasklahustuvate hüdroksiidide termilisel lagunemisel.
2 Al(OH)3 (t) Al2O3(t)+ 3 H2O(g)
Cu(OH)2 (t) CuO(t) + H2O(v) (Joonis 1)
Ca(OH)2(t) CaO(t) + H2O(g)
(Ca(OH)2 - kustutatud lubi; CaO - kustutamata lubi)
Sõltuvalt sellest, kas tegemist on happelise, aluselise, amfoteerse või neutraalse oksiidiga, on oksiididel erinevad keemilised omadused ehk võime reageerida teiste ainetega.
1. Happelise oksiidi reageerimisel veega moodustub hape.
SO3(t) + H2O(v) → H2SO4(l) väävelhape
SO2(g)+ H2O(v) H2SO3(l) väävlishape
CO2(g)+ H2O(v) H2CO3(l) süsihape
P4O10(t) + H2O(v) → H3PO4(l) fosforhape
N2O5(g) + H2O(v) → HNO3(l) lämmastikhape
SiO2 ei reageeri veega. SiO2 on liiva põhikomponent.
Oluline on meeles pidada, et oksiidis ja talle vastavas happes peab mittemetallilisel elemendil olema sama oksüdatsiooniaste (o.a). Happelised oksiidid ja neile vastavad happed on toodud tabelis 1.
HAPPELINE OKSIID |
VASTAV HAPE |
HAPPE NIMETUS |
SO2 |
H2SO3 |
väävlishape |
SO3 |
H2SO4 |
väävelhape |
CO2 |
H2CO3 |
süsihape |
P4O10 |
H3PO4 |
fosforhape |
N2O5 |
HNO3 |
lämmastikhape |
2. Aluselise oksiidi reageerimisel veega moodustub tugev alus ehk leelis.
CaO + H2O → Ca(OH)2
Na2O+ H2O → 2 NaOH
Veega reageerivad ainult I A rühma ja alates kaltsiumist II A rühma metallide oksiidid.
ALUSELINE OKSIID |
VASTAV ALUS |
ALUSE NIMETUS |
Li2O - liitiumioksiid |
LiOH |
liitiumhüdroksiid |
Na2O - naatriumoksiid |
NaOH |
naatriumhüdroksiid |
CaO - kaltsiumoksiid |
Ca(OH)2 |
kaltsiumhüdroksiid |
BaO - baariumoksiid |
Ba(OH)2 |
baariumhüdroksiid |
3. Aluselise oksiidi reageerimisel happelise oksiidiga moodustub sool.
CaO + CO2 CaCO3
6 Li2O + P4O10 → 4 Li3PO4
See reaktsioon toimub alati ning tekib happelisele oksiidile vastava happe sool. Happelisele oksiidile vastava happe leiad tabelist 1.
4. Happeline oksiid reageerib alusega, moodustub sool ja vesi.
SO2(g) + 2 NaOH(l) → Na2SO3(l) + H2O(v)
CO2(g) + Ca(OH)2(l) → CaCO3(t) + H2O(v)
See reaktsioon toimub alati.
5. Aluseline oksiid reageerib happega, moodustub sool ja vesi.
2 HNO3 + CaO → Ca(NO3)2 + H2O
See reaktsioon toimub alati.