ChemQ

30 min

Szczególne właściwości tlenków

Właściwości tlenków wynikające między innymi z reakcji redoks, a nie tylko z charakteru kwasowo-zasadowego.

Teoria

Właściwości tlenków poza klasyfikacją kwasowo-zasadową

Nie wszystkie reakcje tlenków da się dobrze wyjaśnić samym podziałem na tlenki kwasowe, zasadowe i amfoteryczne. Czasem ważniejsza jest zmiana stopni utlenienia.

Ten temat zbiera właśnie takie przypadki: utlenianie niższych tlenków, redukcję tlenków, wypieranie lotnych tlenków z soli oraz szczególne zachowanie NO₂. Omówiono tu również niektóre właściwości tlenków obojętnych.

1

Utlenianie niższych tlenków tlenem

Schemat 1

niższy tlenek + tlen → wyższy tlenek

Przykłady

1. 2CO + O₂ → 2CO₂

2. 4FeO + O₂ → 2Fe₂O₃

Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje

  • W takich reakcjach wzrasta stopień utlenienia pierwiastka tworzącego tlenek.
  • Reakcje często wymagają ogrzewania albo zapoczątkowania.
2

Redukcja tlenków do pierwiastków albo niższych tlenków

Schemat 1

tlenek + reduktor → pierwiastek / niższy tlenek + produkt utlenienia

Przykład 1

CuO + H₂ → Cu + H₂O

Schemat 2

tlenek metalu + reduktor → metal + produkt utlenienia reduktora

Przykłady

1. CuO + H₂ → Cu + H₂O

2. Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

Schemat 3

tlenek niemetalu + reduktor → pierwiastek / niższy tlenek

Przykłady

1. SiO₂ + 2C → Si + 2CO↑

2. P₂O₅ + 5C → 2P + 5CO↑

Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje

  • Takie reakcje są ważne przy otrzymywaniu metali z ich tlenków.
  • W takich reakcjach stopień utlenienia pierwiastka tworzącego tlenek maleje.
  • W przypadku najbardziej aktywnych metali reakcje te albo nie zachodzą, albo przebiegają inaczej pod względem warunków i powstających produktów.

Szczególne przypadki

  • W przypadku bardzo trwałych tlenków użycie węgla albo tlenku węgla(II) może prowadzić do produktów ubocznych, na przykład węglików.
3

Wypieranie lotnych tlenków przez SiO₂

Schemat 1

sól + SiO₂ → krzemian + lotny tlenek

Przykłady

1. CaCO₃ + SiO₂ → CaSiO₃ + CO₂↑

2. Ca₃(PO₄)₂ + 3SiO₂ → 3CaSiO₃ + P₂O₅↑

Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje

  • Reakcje wymagają silnego ogrzewania.
  • SiO₂ nie reaguje z wodą, ale w wysokiej temperaturze może tworzyć trwałe krzemiany.
  • Reakcje te mają duże znaczenie w produkcji szkła i otrzymywaniu fosforu.
4

Szczególne reakcje NO₂

Schemat 1

NO₂ + woda → mieszanina kwasów

Przykłady

1. 2NO₂ + H₂O → HNO₃ + HNO₂

2. 4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

Schemat 2

NO₂ + zasada → azotan(V) + azotan(III) + woda

Przykład 2

2NO₂ + 2KOH → KNO₃ + KNO₂ + H₂O

Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje

  • NO₂ jest tlenkiem kwasowym i solotwórczym, ale nie ma prostego kwasu tlenowego, w którym azot miałby stopień utlenienia +4.
  • Dlatego reakcje NO₂ są reakcjami redoks: część atomów azotu ulega utlenieniu, a część redukcji.
5

Rozkład niektórych tlenków podczas ogrzewania

Schemat 1

tlenek nietrwały → pierwiastek + tlen

Przykłady

1. 2Ag₂O → 4Ag + O₂↑

2. 2HgO → 2Hg + O₂↑

Warunki, ograniczenia i dodatkowe informacje

  • Dotyczy tlenków metali położonych za miedzią w szeregu aktywności.
  • Reakcja zachodzi podczas silnego ogrzewania.