Sifat logam oksida, nomenklatur, penggunaan dan contoh

itu oksida logam mereka adalah senyawa anorganik yang dibentuk oleh kation logam dan oksigen. Mereka umumnya terdiri dari sejumlah besar padatan ion, di mana anion oksida (O^2-) berinteraksi secara elektrostatis dengan spesies M.⁺.

M.⁺ ini adalah kation yang berasal dari logam murni: dari logam alkali dan transisi, dengan pengecualian beberapa logam mulia (seperti emas, platinum, dan paladium), hingga elemen yang lebih berat dari blok p dari tabel periodik ( seperti timah dan bismut).

Gambar atas menunjukkan permukaan besi yang tertutup oleh kulit kemerahan. "Kerak" ini adalah apa yang dikenal sebagai karat atau karat, yang pada gilirannya merupakan uji visual dari oksidasi logam karena kondisi lingkungannya. Secara kimia, karat adalah campuran terhidrasi dari oksida besi (III).

Mengapa oksidasi logam menyebabkan degradasi permukaannya? Hal ini disebabkan oleh penggabungan oksigen dalam struktur kristal logam.

Ketika ini terjadi, volume logam meningkat dan interaksi aslinya melemah, menyebabkan padatan pecah. Juga, celah-celah ini memungkinkan lebih banyak molekul oksigen untuk menembus lapisan logam internal, menggerogoti seluruh bagian dari dalam..

Namun, proses ini terjadi pada kecepatan yang berbeda dan tergantung pada sifat logam (reaktivitasnya) dan kondisi fisik yang mengelilinginya. Karena itu, ada beberapa faktor yang mempercepat atau memperlambat oksidasi logam; dua di antaranya adalah adanya kelembaban dan pH.

Mengapa Karena oksidasi logam untuk menghasilkan oksida logam menyiratkan transfer elektron. Ini "perjalanan" dari satu spesies kimia ke yang lain selama media memfasilitasi itu, baik oleh kehadiran ion (H⁺, Na⁺, Mg²⁺, Cl^-, dll.), yang memodifikasi pH, atau oleh molekul air yang menyediakan alat transportasi.

Secara analitik, kecenderungan logam untuk membentuk oksida yang sesuai tercermin dalam potensi reduksi, yang mengungkapkan logam mana yang bereaksi lebih cepat dibandingkan dengan yang lain..

Emas, misalnya, memiliki potensi reduksi yang jauh lebih besar daripada besi, karena itulah ia bersinar dengan karakteristik keemasannya tanpa oksida yang mengaburkannya..

Indeks

• 1 Sifat oksida non-logam
  • 1.1 Dasar
  • 1.2 Amfoterisme
• 2 Nomenklatur
  • 2.1 Nomenklatur tradisional
  • 2.2 Nomenklatur sistematis
  • 2.3 Nomenklatur saham
  • 2.4 Perhitungan jumlah valensi
• 3 Bagaimana mereka terbentuk?
  • 3.1. Reaksi langsung logam dengan oksigen
  • 3.2 Reaksi garam logam dengan oksigen
• 4 Penggunaan
• 5 Contoh
  • 5.1 Oksida besi
  • 5.2 Alkali dan alkali tanah oksida
  • 5.3 Kelompok IIIA oksida (13)
• 6 Referensi

Sifat oksida non-logam

Sifat-sifat oksida logam bervariasi sesuai dengan logam dan bagaimana ia berinteraksi dengan anion O^2-. Ini mensyaratkan bahwa beberapa oksida memiliki kepadatan atau kelarutan yang lebih tinggi dalam air daripada yang lain. Namun, semua memiliki kesamaan karakter logam, yang pasti tercermin dalam kebasaannya.

Dengan kata lain: mereka juga dikenal sebagai anhidrida dasar atau oksida dasar.

Kebasaan

Sifat dasar dari oksida logam dapat diperiksa secara eksperimental dengan menggunakan indikator asam-basa. Bagaimana? Menambahkan sepotong kecil oksida ke larutan berair dengan beberapa indikator terlarut; ini bisa menjadi jus cair dari kubis ungu.

Setelah itu rentang warna tergantung pada pH, oksida akan mengubah jus menjadi warna kebiruan, sesuai dengan pH dasar (dengan nilai antara 8 dan 10). Ini karena bagian terlarut dari oksida melepaskan ion OH^- ke lingkungan, karena ini dalam percobaan bertanggung jawab atas perubahan pH.

Jadi, untuk oksida MO yang dilarutkan dalam air, ia diubah menjadi logam hidroksida ("oksida terhidrasi") sesuai dengan persamaan kimia berikut:

MO + H₂O => M (OH)₂

M (OH)₂ <=> M.²⁺ + 2OH^-

Persamaan kedua adalah keseimbangan kelarutan hidroksida M (OH)₂. Perhatikan bahwa logam memiliki muatan 2+, yang juga berarti bahwa valensinya +2. Valensi logam secara langsung berkaitan dengan kecenderungannya untuk mendapatkan elektron.

Dengan cara ini, semakin positif valensi, semakin tinggi tingkat keasamannya. Dalam hal M memiliki valensi +7, maka M oksida₂O₇ itu akan menjadi asam dan bukan basa.

Anfoterismo

Namun, logam oksida bersifat basa, tidak semua memiliki karakter logam yang sama. Bagaimana bisa tahu Menemukan logam M dalam tabel periodik. Semakin ke kiri, dan pada periode yang lebih rendah, semakin logam akan dan karena itu semakin basa oksida akan.

Di perbatasan antara oksida basa dan asam (oksida non-logam) adalah oksida amfoter. Di sini kata 'amfoter' berarti bahwa oksida bertindak baik sebagai basa maupun asam, yang sama seperti dalam larutan air, ia dapat membentuk hidroksida atau kompleks berair M (OH).₂)₆²⁺.

Kompleks air tidak lebih dari koordinasi n molekul air dengan pusat logam M. Untuk kompleks M (OH₂)₆²⁺, logam M²⁺ Itu dikelilingi oleh enam molekul air, dan dapat dianggap sebagai kation terhidrasi. Banyak dari kompleks ini memanifestasikan warna yang intens, seperti yang diamati untuk tembaga dan kobalt.

Nomenklatur

Bagaimana nama oksida logam? Ada tiga cara untuk melakukannya: tradisional, sistematis dan stok.

Nomenklatur tradisional

Untuk memberi nama logam oksida dengan benar sesuai dengan aturan yang diatur oleh IUPAC, perlu untuk mengetahui kemungkinan valensi logam M. Yang terbesar (paling positif) diberikan pada nama logam akhiran -ico, sedangkan minor, awalan -oso.

Contoh: diberi valensi +2 dan +4 dari logam M, oksida yang sesuai adalah MO dan MO₂. Jika M adalah timbal, Pb, maka PbO akan menjadi oksida timah hitamberuang, dan PbO₂ prem oksidaico. Jika logam hanya memiliki satu valensi, dinamai oksida dengan akhiran -ico. Jadi, Na₂Atau natrium oksida.

Di sisi lain, hypo dan per-awalan ditambahkan ketika ada tiga atau empat valensi tersedia untuk logam. Dengan cara ini, Mn₂O₇ itu oksida permanganico, karena Mn memiliki valensi +7, yang tertinggi dari semuanya.

Namun, nomenklatur jenis ini menghadirkan kesulitan tertentu dan biasanya paling sedikit digunakan.

Nomenklatur sistematis

Ini mempertimbangkan jumlah atom M dan oksigen yang membentuk rumus kimia oksida. Dari mereka, itu diberikan awalan yang sesuai mono, di-, tri-, tetra-, dll..

Mengambil tiga oksida logam terbaru sebagai contoh, PbO adalah timbal monoksida; PbO₂ timbal dioksida; dan Na₂Atau disodium monoksida. Untuk kasus karat, Fe₂O₃, namanya masing-masing adalah trioksida dari dihierro.

Nomenklatur stok

Berbeda dengan dua nomenklatur lainnya, dalam hal ini valensi logam memiliki kepentingan yang lebih besar. Valensi ditentukan oleh angka Romawi dalam tanda kurung: (I), (II), (III), (IV), dll. Oksida logam ini kemudian dinamai sebagai oksida logam (n).

Menerapkan nomenklatur saham untuk contoh-contoh sebelumnya yang kita miliki:

-PbO: timbal oksida (II).

-PbO₂: timbal oksida (IV).

-Na₂O: natrium oksida. Karena memiliki valensi unik +1, tidak ditentukan.

-Iman₂O₃: besi oksida (III).

-Mn₂O₇: mangan oksida (VII).

Perhitungan jumlah valensi

Tetapi, jika Anda tidak memiliki tabel periodik dengan valensi, bagaimana Anda bisa menentukannya? Untuk ini kita harus ingat bahwa anion O^2- itu berkontribusi dua muatan negatif ke oksida logam. Mengikuti prinsip netralitas, muatan negatif ini harus dinetralkan dengan muatan positif logam.

Oleh karena itu, jika jumlah oksigen diketahui dengan rumus kimia, valensi logam dapat ditentukan secara aljabar sehingga jumlah muatan menghasilkan nol..

Mn₂O₇ memiliki tujuh oksigen, maka muatan negatifnya sama dengan 7x (-2) = -14. Untuk menetralkan muatan negatif -14, mangan harus memberikan +14 (14-14 = 0). Menempatkan persamaan matematika adalah:

2X - 14 = 0

2 berasal dari fakta bahwa ada dua atom mangan. Memecahkan dan membersihkan X, valensi logam:

X = 14/2 = 7

Dengan kata lain setiap Mn memiliki valensi +7.

Bagaimana mereka terbentuk?

Kelembaban dan pH secara langsung mempengaruhi oksidasi logam dalam oksida yang sesuai. Kehadiran CO₂, Asam oksida, dapat dilarutkan cukup dalam air yang menutupi bagian logam untuk mempercepat penggabungan oksigen dalam bentuk anionik dengan struktur kristal logam..

Reaksi ini juga dapat dipercepat dengan peningkatan suhu, terutama ketika diinginkan untuk mendapatkan oksida dalam waktu singkat.

Reaksi langsung logam dengan oksigen

Oksida logam terbentuk sebagai produk dari reaksi antara logam dan oksigen di sekitarnya. Ini dapat direpresentasikan dengan persamaan kimia di bawah ini:

2 jt + O₂(g) => 2MO (s)

Reaksi ini lambat, karena oksigen memiliki ikatan O = O ganda yang kuat dan transfer elektronik antara itu dan logam tidak efisien.

Namun, itu mempercepat dengan peningkatan suhu dan luas permukaan. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa energi yang diperlukan untuk memutus ikatan rangkap O = O disediakan, dan karena ada area yang lebih besar, oksigen bergerak secara seragam di seluruh logam, bertabrakan bersamaan dengan atom logam..

Semakin besar jumlah reaktan oksigen, semakin besar jumlah valensi atau oksidasi yang dihasilkan untuk logam. Mengapa Karena oksigen menyambar semakin banyak elektron dari logam, hingga mencapai angka oksidasi tertinggi.

Ini bisa dilihat untuk tembaga, misalnya. Ketika sepotong tembaga logam bereaksi dengan oksigen dalam jumlah terbatas Cu terbentuk₂O (tembaga oksida (I), tembaga oksida atau dicobre monoksida):

4Cu (s) + O₂(g) + Q (panas) => 2Cu₂O (merah)

Tetapi ketika bereaksi dalam jumlah yang setara, CuO (tembaga oksida (II), tembaga oksida atau tembaga monoksida) diperoleh:

2Cu (s) + O₂(g) + Q (panas) => 2CuO (hitam pekat)

Reaksi garam logam dengan oksigen

Logam oksida dapat dibentuk melalui dekomposisi termal. Agar mungkin, satu atau dua molekul kecil harus dilepaskan dari senyawa awal (garam atau hidroksida):

M (OH)₂ + Q => MO + H₂O

MCO₃ + Q => MO + CO₂

2 jt₃)₂ + Q => MO + 4NO₂ + O₂

Perhatikan bahwa H₂O, CO₂, TIDAK₂ dan O₂ adalah molekul yang dilepaskan.

Penggunaan

Karena komposisi logam yang kaya di kerak bumi, dan oksigen di atmosfer, oksida logam ditemukan di banyak sumber mineralogi, yang darinya basa padat dapat diperoleh untuk pembuatan bahan baru.

Setiap oksida logam menemukan penggunaan yang sangat spesifik, dari nutrisi (ZnO dan MgO) hingga aditif semen (CaO), atau hanya sebagai pigmen anorganik (Cr).₂O₃).

Beberapa oksida sangat padat sehingga pertumbuhan lapisan yang terkontrol dapat melindungi paduan atau logam dari oksidasi lebih lanjut. Bahkan penelitian telah mengungkapkan bahwa oksidasi dari lapisan pelindung berlangsung seolah-olah itu adalah cairan yang menutupi semua retakan atau cacat permukaan logam..

Logam oksida dapat mengadopsi struktur yang menarik, baik sebagai partikel nano atau sebagai agregat polimer besar.

Fakta ini membuat mereka menjadi subjek penelitian untuk sintesis bahan cerdas, karena luas permukaannya yang besar, yang digunakan untuk merancang perangkat yang merespon stimulus fisik paling sedikit..

Demikian juga, oksida logam adalah bahan baku banyak aplikasi teknologi, dari cermin dan keramik dengan sifat unik untuk peralatan elektronik, hingga panel surya.

Contohnya

Besi oksida

2Fe + O₂(g) => 2FeO (s) besi oksida (II).

6FeO (s) + O₂(g) => 2Fe₃O₄(s) Magnetik besi oksida.

Iman₃O₄, juga dikenal sebagai magnetit, itu adalah oksida campuran; Ini berarti bahwa itu terdiri dari campuran padat FeO dan Fe₂O₃.

4Fe₃O₄(s) + O₂(g) => 6Fe₂O₃(s) besi oksida (III).

Alkali dan alkali tanah oksida

Baik logam alkali dan alkali tanah memiliki bilangan oksidasi tunggal, sehingga oksida mereka lebih "sederhana":

-Na₂O: natrium oksida.

-Li₂O: lithium oxide.

-K₂O: kalium oksida.

-CaO: kalsium oksida.

-MgO: magnesium oksida.

-BeO: berilium oksida (yang merupakan oksida amfoterik)

Kelompok IIIA oksida (13)

Unsur-unsur golongan IIIA (13) dapat membentuk oksida hanya dengan bilangan oksidasi +3. Dengan demikian, mereka memiliki formula kimia M₂O₃ dan oksida adalah sebagai berikut:

-Al₂O₃: aluminium oksida.

-Ga₂O₃: gallium oxide.

-Masuk₂O₃: indium oxide.

Dan akhirnya

-Tl₂O₃: thallium oxide.

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia (Edisi ke-8). Belajar CENGAGE, hlm. 237.
2. AlonsoFormula. Oksida logam. Diambil dari: alonsoformula.com
3. Bupati dari University of Minnesota. (2018). Karakteristik Asam Basa dari Logam dan Oksida Bukan Logam. Diambil dari: chem.umn.edu
4. David L. Chandler. (3 April 2018). Oksida logam yang dapat menyembuhkan sendiri dapat melindungi dari korosi. Diambil dari: news.mit.edu
5. Keadaan Fisik dan Struktur Oksida. Diambil dari: wou.edu
6. Quimitube (2012). Oksidasi besi. Diambil dari: quimitube.com
7. Teks Libre Kimia. Oksida Diambil dari: chem.libretexts.org
8. Kumar M. (2016) Nanostruktur Logam Oksida: Pertumbuhan dan Aplikasi. Dalam: Husain M., Khan Z. (eds) Kemajuan dalam Nanomaterials. Material Terstruktur Lanjut, vol 79. Springer, New Delhi