Oksiidid ja nende kee­mi­lised oma­dused

  • Mis aine on divesinik­oksiid?
  • Kuidas liigitatakse oksiide nende koostise põhjal?
  • Kuidas saadakse oksiide?
  • Millised oksiidid reageerivad veega?

Kuhu kaovad korallid?

Inimeste tegevuse taga­järjel lahustub ookeani­vees üha rohkem süsihappe­gaasi ehk süsinik­dioksiidi, mis põhjus­tab ookeani hapes­tumist. Süsinik­dioksiid rea­geerib lahus­tumisel osa­liselt veega ning moo­dustab süsi­happe. Hape annab lahu­sesse vesinik­ioone ja muudab vee kesk­konna happeli­semaks, see­tõttu halve­nevad oluliselt mitme­suguste organis­mide elu­tingi­mused. Ookeani hapes­tumine ras­ken­dab koral­lidel ja teis­tel organis­midel kõva kesta ehita­mist ning koral­lide ske­lett lahus­tub kiire­mini, kui see tek­kida jõuab.

Oksiidi mõiste, liigi­tamine ja nime­tamine

Õhu koostises olev hapnik rea­geerib ker­gesti ena­miku aine­tega (v.a vääris­gaasid ja mõned vääris­metallid) ning moo­dus­tuvad oksiidid. Oksiidid on ühed levinumad ühendid looduses.

Divesinikoksiid (H2O) ehk vesi on üks oluli­sem ja levi­num oksiid. Vee­molekulis on hapniku­aatom seo­tud kahe vesiniku­aatomiga.
Vesi on üks väheseid oksiide, mis on toa­tempe­ratuuril vedelas olekus. Vede­likus pole aine­osakeste­vahelised side­med nii tuge­vad kui tah­kes olekus ja osa­kesed saa­vad oma asu­kohta muuta. Vede­likul pole kind­lat kuju, seda saab valada ja see võtab anuma kuju.

Oksiid on liitaine, milles hapniku­aatom on seos­tunud mõne teise ele­mendi aatomiga.

1. Oksiid koosneb

  • kahe erineva keemilise elemendi aatomitest.
  • vähemalt kolme erineva elemendi aatomitest.

2. Oksiid sisaldab alati

  • vesinikuaatomeid.
  • hapnikuaatomeid.
  • S
  • CO
  • MgO
  • H2S
  • SiO2
  • KOH
  • NaBr
  • P4O10

Oksiide liigita­takse nende koos­tise põhjal mitte­metalli- ja metalli­oksiidideks.

Mittemetallioksiid on liit­aine, milles hapniku­aatom on seos­tunud mitte­metallilise ele­mendi aato­miga.

Liiva peamine koostis­osa SiO2, vesi ning õhus leidu­­vad gaasi­lised CO2, väävli- ja lämmastiku­oksiidid on mitte­metalli­oksiidid.

Mittemetallioksiidide nime­tustes kasuta­takse peami­selt kreeka ja ladina keelest tule­tatud ees­liiteid, millega märgi­takse aine vale­mis ole­vate aato­mite arv. Ees­liidet mono-, mis väljen­dab ühte aato­mit aine­osa­keses ehk indeksit 1, nime­tuses tava­liselt ei kasutata.

CO – süsinikoksiid

SO2 – vääveldioksiid

P4O10tetrafosfordekaoksiid

Eesliited
  • FeO
  • SiO2
  • V2O5
  • NO2
  • SO3
  • K2O
  • Al2O3
  • P4O10
  • H2O
  • 3
  • 10
  • 7
  • tri-
  • deka-
  • hepta-

CO –

SO

N2O5 –

Metallioksiid on liitaine, milles hapniku­aatom on seos­tunud metalli­lise ele­mendi aato­miga.

Mineraal hematiit koosneb Fe2O3-st, mis on metalli­oksiid. Hematiit on ena­masti halli­kat värvi, ent sellega tõm­matud kriips on punakas­pruun.

Metallioksiide nimetatakse peamiselt metal­lilise ele­mendi oksüdat­siooni­astme abil. Kui metal­lilise ele­mendi aatomil on ühen­dites vaid üks võimalik oksü­datsiooni­aste (IA ja IIA rühma metallid, Al ja Zn), lisan­dub metalli nime­tusele vaid järel­liide -oksiid. Kui metal­lilise ele­mendi aatom moodus­tab ühen­deid mitmes erinevas oksü­datsiooni­astmes, kirju­tatakse oksiidi nime­tuses metalli nime­tuse ja järel­liite -oksiid vahele sulgu­desse metalli­aatomi oksü­datsiooni­aste.

  • BaO
  • H2O
  • CrO3
  • SO3
  • Fe2O3
  • NO2
  • Na2O
  • NiO
  • SiO2
  • Na
  • Co
  • Al
  • Fe
  • Ca
  • Ba
  • Au
  • Pb
  • K
  • Mg
  • Mn
  • Sn

Li2O –

BaO –

CrO –

Cr2O3 –

Oksiidide saamine

Paljusid oksiide on võimalik saada liht­aine ühinemis­reakt­siooni käigus hapni­kuga (O2). Hapni­kuga ühi­nedes liht­aine aato­mid ena­masti oksü­deeruvad ja loovu­tavad elekt­rone hapniku­aatomitele.

Kui hapni­kuga rea­geerib mitte­metall, on saaduseks mitte­metalli­oksiid. Näiteks süsiniku põle­mise saa­duseks on süsinik­dioksiid.

C + O2 → CO2

Väävel on kollane pul­ber, mis põleb õhu­hapniku toimel sinise lee­giga, reakt­siooni saa­duseks on gaasi­line väävel­dioksiid.

S + O2 → SO2

Punast fosforit kasu­tatakse tiku­toosi süüte­pinna koos­tises. Fosfori põle­mise saa­duseks on tetra­fosfor­dekaoksiid.

4P + 5O2 → P4O10

Indoneesias vulkaani Ijen nõl­va­del põleb väävel. Väävel on kol­lane pul­ber, mis põleb õhu­hapniku toi­mel sinise leegiga, tekib gaasi­line SO2.

Kui hapnikuga reageerib metall, on tava­liselt saa­duseks metalli­oksiid.

4Na + O2  2Na2O

4Fe + 3O2 → 2Fe2O3

Värskelt lõigatud naat­riumi pind tuh­mub ker­gesti, kuna naat­rium oksü­deerub õhu­hapniku toimel.
Raud reageerib niis­kes õhus võrdle­misi aeglaselt hapni­kuga ja tekib punakas­pruun rooste, mis koos­neb pea­miselt raud(III)­oksiidist.

Väheaktiivsed metallid on hapniku suh­tes väga püsi­vad. Näi­teks vääris­metallid (kuld, hõbe, plaa­tina jt) ei rea­geeri hapni­kuga ei toa­tempe­ratuuril ega ka kuumu­tamisel.

Oksiide saab vastava lihtaine reageerimisel.

Mittemetallioksiid saadaksereageerimisel.

Metallioksiid saadaksereageerimisel.

S + O2 → SO2

  • Reaktsioonivõrrand on tasakaalus.
  • See on ühinemisreaktsioon.
  • See on lagunemisreaktsioon.
  • See on põlemisreaktsioon.
  • Selle reaktsiooni käigus tekib lihtaine.
  • Reaktsiooni saaduseks on mittemetallioksiid.
  • Reaktsiooni saaduseks on metallioksiid.
  • Väävel ühineb hapnikuga ja tekib vääveldioksiid.

Oksiidide keemilised omadused

Oksiidid on mitme­suguste keemi­liste omadus­tega: on keemi­liselt väga aktiiv­seid oksiide, ent on ka väga püsi­vaid. Enamik oksii­de liigita­takse nende keemi­liste oma­duste põh­jal happe­listeks ja aluse­listeks.

Happelised oksiidid

Happelised oksiidid on happe­liste oma­dustega. Sellised on enamik mitte­metalli­oksiide. Kui happe­line oksiid rea­geerib vee­ga, tekib hape.

Happelise oksiidi rea­geeri­misel veega tekib hape.

Näiteks kui gaasi­line mitte­metalli­oksiid CO2, SO2 või SO3 rea­geerib veega, tekib vas­tav hape.

CO2 + H2O → H2CO3

SO2 + H2O → H2SO3

SO3 + H2O → H2SO4

Süsinikdioksiidi ja vee reakt­sioon on oluline vere pH regulee­rimisel. Nor­maal­ne vere pH on kergelt aluse­line ja see peab püsi­ma vahemikus 7,35–7,45. CO2 ja vesi reagee­rivad ja tekib süsi­hape, mis muudab vere happe­lise­maks. Kui süsi­happe­gaasi sisal­dus veres vähe­neb, muutub veri jälle aluse­lisemaks.
Süsihappegaasi kasuta­takse gasee­ritud vee toot­misel. Süsi­happe­gaas lahus­tub vees sel­lega osa­liselt reagee­rides, tekib nõrk hape – süsi­hape. Süsi­hape annab gasee­ritud veele ker­gelt hapu­ka mait­se.
Süsinikdioksiid reageerib veega, tekib süsihape.

Lämmastikdioksiidi reakt­siooni käigus vee­ga tekib läm­mastik­hape ja läm­mastikus­hape.

2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2

Lämmastik­hapet saab siis, kui dilämmastik­penta­oksiid rea­geerib veega.

N2O5 + H2O→ 2HNO3

Väävli- ja lämmastiku­oksiidid (nt SO2 ja NO2) on happe­lised oksii­did, mis õhku sat­tudes rea­gee­rivad vihma­veega ja põhjus­tavad happe­sade­meid.

Tetrafosfordekaoksiidi reakt­sioonis veega tekib fosfor­hape.

P4O10 + 6H2O → 4H3PO4

Osa nõrgalt happelisi oksiide veega ei rea­geeri ja hapet ei anna. Sellegi­poolest on neile vas­tavad hap­ped olemas. Üks selli­seid on tah­ke räni­dioksiid (SiO2), millele vas­tav hape on H2SiO3.

SiO2 + H2O → ei toimu

Liiv, mille põhiline koostis­aine on SiO2, ei rea­geeri veega.

Enamikon happelised oksiidid.

Happelise oksiidi reageerimisel veega tekib.

  • CO2
  • SO3
  • P4O10
  • H2CO3
  • H2SO4
  • H3PO4

Aluselised oksiidid

Aluselised oksiidid on aluse­liste omadus­tega. Sellised on ena­mik metalli­oksiide, mis on tah­ked iooni­dest koos­nevad ained. Aktiiv­sete leelis- ja leelis­muld­metallide (IA rühma ja IIA rühma metal­lid alates Ca) oksii­did on tuge­valt aluse­lised. Tuge­valt aluse­lised oksii­did rea­geeri­vad veega väga kii­resti ja saadu­sena tekib vas­tav tugev alus ehk leelis ning eral­dub palju soo­just.

Tugevalt aluselise oksiidi rea­geeri­misel veega tekib leelis.

Na2O + H2O → 2NaOH

CaO + H2O → Ca(OH)2

Tsemendipulber sisal­dab aluselist oksiidi CaO, mis rea­geerib veega, saadu­sena tekib leelis (Ca(OH)2).

Vähemaktiivsete metallide oksii­did, näiteks FeO, CuO ja CrO, on nõrgalt aluse­lised ning vee­ga ei rea­geeri. Sellis­tele oksiidi­dele vas­tavad hüdrok­siidid on nõr­gad alu­sed.

CuO + H2O → ei toimu

Kuigi need nõrgalt aluse­lised oksii­did veega ei rea­geeri, on neile vas­tavad hüdrok­siidid (alused) olemas. Selli­sed on näiteks Fe(OH)2 ja Cu(OH)2.

Paljusid vähem­aktiivsete metal­lide oksiide kasuta­takse värvi­pigmen­dina, nt Fe2O3 kasuta­takse kol­lase ja pruuni värvi valmis­tamisel.

Enamikon aluse­lised oksiidid. Leelis- ja leelis­muld­metallide oksiidid on. Tugevalt aluse­lise oksiidi reagee­rimisel veega tekib tugevehk. Vähem­aktiivsete metal­lide oksiidid on. Nõrgalt aluse­lised oksiididveega.

  • Na₂O
  • K₂O
  • CaO
  • NaOH
  • KOH
  • Ca(OH)₂

Ma tean, et ...

  • Oksiid on liitaine, milles hapniku­aatom on seos­tunud mõne teise ele­mendi aatomiga.
  • Oksiide liigitatakse koostise põhjal mitte­metalli­oksiidideks ja metalli­oksiidideks.
  • Paljusid oksiide on võimalik saada liht­aine ühinemis­reakt­siooni käi­gus hapni­kuga.
  • Enamik mittemetallioksiide on happelised oksiidid. Happelise oksiidi reagee­rimisel veega tekib hape.
  • Enamik metallioksiide on aluselised oksiidid. Tugevalt aluselise oksiidi reageerimisel veega tekib tugev alus ehk leelis.

Jätan meelde

Küsimused ja ülesanded

  1. Mille poolest erinevad mitte­metalli- ja metalli­oksiid?
  2. Kuidas nimeta­takse mittemetalli­oksiide, kuidas metalli­oksiide?
  3. Seleta, kuidas tekivad oksiidid.
  4. Otsi internetist, mis on raua­tagi keemi­line nime­tus ja kuidas see tekib.
  5. Kas SO2 ja FeO on happe­lised või aluse­lised oksiidid? Põhjenda oma vastust.