# ఆక్సైడ్

రూటైల్ అనే టైటానియం యొక్క ముఖ్యమైన ఆక్సైడ్ యొక్క యూనిట్ సెల్. Ti(IV) కేంద్రాలు బూడిద రంగులో, ఆక్సిజన్ కేంద్రాలు ఎరుపు రంగులో చూపబడ్డాయి. ఆక్సిజన్ టైటానియంతో మూడు బంధాలను, టైటానియం ఆక్సిజన్‌తో ఆరు బంధాలను ఏర్పరుస్తుందని గమనించండి.
**ఆక్సైడ్** అనేది కనీసం ఒక ఆక్సిజన్ పరమాణువు, మరో రసాయన మూలకం కలిగిన రసాయన సంయోగం. "ఆక్సైడ్" అనే పదం స్వయంగా ఆక్సిజన్ యొక్క డయానియన్ (−2 నికర విద్యుత్ భారం కలిగిన ఆనయాన్), అంటే ఆక్సిజన్ −2 ఆక్సీకరణ స్థితిలో ఉండే O2− అయాన్‌ను సూచిస్తుంది. భూమి ఉపరితలపు భూభాగం ఎక్కువ భాగం ఆక్సైడ్లతోనే ఏర్పడింది. స్వచ్ఛమైన మూలకాలుగా భావించే పదార్థాలు కూడా తరచుగా ఆక్సైడ్ పొరను ఏర్పరుస్తాయి. ఉదాహరణకు, అల్యూమినియం రేకు పైభాగంలో Al2O3 అనే పలుచని పొర (దీనిని పాసివేషన్ పొర అంటారు) ఏర్పడి, అది మరింత ఆక్సీకరణం జరగకుండా రక్షిస్తుంది.

## స్టోయికియోమెట్రీ

ఆక్సైడ్లు స్టోయికియోమెట్రీ (రసాయన సమీకరణాల్లో ప్రతిచర్యకారకాల పరిమాణ సంబంధం) పరంగా కూడా, వాటి నిర్మాణ పరంగా కూడా అత్యంత వైవిధ్యంగా ఉంటాయి. చాలా మూలకాలు ఒకటి కంటే ఎక్కువ స్టోయికియోమెట్రీ కలిగిన ఆక్సైడ్లను ఏర్పరుస్తాయి. దీనికి ప్రసిద్ధ ఉదాహరణలు కార్బన్ మోనాక్సైడ్, కార్బన్ డై ఆక్సైడ్. ఇది *ద్వయ ఆక్సైడ్లు* (binary oxides), అంటే కేవలం ఆక్సైడ్, మరో ఒక మూలకం మాత్రమే కలిగిన సంయోగాలకు వర్తిస్తుంది.

ద్వయ ఆక్సైడ్లకంటే మరింత సాధారణంగా కనిపించేవి సంక్లిష్ట స్టోయికియోమెట్రీ కలిగిన ఆక్సైడ్లు. ఇలాంటి సంక్లిష్టత ఇతర కేటయాన్లు (ధన విద్యుత్ భారం కలిగిన అయాన్లు) లేదా ఇతర అనయాన్ల ప్రవేశం వల్ల కలుగుతుంది. ఐరన్ సిలికేట్ Fe2SiO4, అంటే ఖనిజమైన ఫయలైట్, త్రయ ఆక్సైడ్‌కు ఒక ఉదాహరణ. అనేక లోహ ఆక్సైడ్లలో బహురూపత్వం (పాలీమార్ఫిజం), అనియత స్టోయికియోమెట్రీ కూడా కనిపిస్తాయి.

వాణిజ్యపరంగా ముఖ్యమైన టైటానియం డైఆక్సైడ్ మూడు వేర్వేరు నిర్మాణాల్లో ఉంటుంది. అనేక లోహ ఆక్సైడ్లు అనేక అనియత స్టోయికియోమెట్రిక్ స్థితుల్లో కనిపిస్తాయి. అనేక అణు ఆక్సైడ్లు కూడా విభిన్న లిగాండ్లతో ఏర్పడతాయి.

సరళత కోసం, ఈ వ్యాసంలోని మిగతా భాగం ప్రధానంగా ద్వయ ఆక్సైడ్లపైనే దృష్టి పెడుతుంది.

## ఏర్పడటం

కొన్ని నోబుల్ వాయువులు మినహా దాదాపు అన్ని మూలకాలతో ఆక్సైడ్లు సంబంధం కలిగి ఉంటాయి. ఈ విభిన్న సంయోగాల కుటుంబం ఏర్పడే మార్గాలు కూడా అనేక రకాలుగా ఉంటాయి.

### లోహ ఆక్సైడ్లు

అనేక లోహ ఆక్సైడ్లు ఇతర లోహ సంయోగాలైన కార్బోనేట్లు, హైడ్రాక్సైడ్లు, నైట్రేట్ల విచ్ఛిన్నం ద్వారా ఏర్పడతాయి. ఉదాహరణకు కాల్షియం ఆక్సైడ్ తయారీలో, కాల్షియం కార్బోనేట్ (సున్నపురాయి) వేడి చేసినప్పుడు విచ్ఛిన్నమై కార్బన్ డైఆక్సైడ్‌ను విడుదల చేస్తుంది:

CaCO3 → CaO + CO2
గాలిలోని ఆక్సిజన్‌తో మూలకాల ప్రతిచర్య తుప్పు పట్టడం (corrosion) ప్రక్రియలో ముఖ్యమైన దశ, ముఖ్యంగా ఇనుము వాణిజ్య వినియోగానికి సంబంధించి. దాదాపు అన్ని మూలకాలు ఆక్సిజన్ వాతావరణంలో వేడి చేసినప్పుడు ఆక్సైడ్లను ఏర్పరుస్తాయి. ఉదాహరణకు, జింక్ పొడి గాలిలో కాలినప్పుడు జింక్ ఆక్సైడ్ ఏర్పడుతుంది:

2 Zn + O2 → 2 ZnO
లోహాలను ఖనిజాల నుండి వెలికితీయడంలో, లోహ సల్ఫైడ్ ఖనిజాలను గాలిలో కాల్చి (roasting) ఆక్సైడ్లుగా మార్చడం ముఖ్యమైన ప్రక్రియ. ఈ విధంగా MoS2 (మోలిబ్డెనైట్) ను మోలిబ్డినమ్ ట్రైఆక్సైడ్ గా మారుస్తారు. ఇది దాదాపు అన్ని మోలిబ్డినమ్ సంయోగాల తయారీలో ప్రారంభ పదార్థం:

2 MoS2 + 7 O2 → 2 MoO3 + 4 SO2
నోబుల్ లోహాలు (బంగారం, ప్లాటినం వంటివి) ఆక్సిజన్‌తో నేరుగా రసాయనికంగా కలవకుండా నిరోధించే లక్షణం కలిగి ఉండటంతో విలువైనవిగా భావిస్తారు.

### అలోహ ఆక్సైడ్లు

ప్రాముఖ్యమైన, విస్తృతంగా కనిపించే అలోహ ఆక్సైడ్లు కార్బన్ డైఆక్సైడ్, కార్బన్ మోనాక్సైడ్. ఇవి కార్బన్ లేదా హైడ్రోకార్బన్ల సంపూర్ణ లేదా అసంపూర్ణ ఆక్సీకరణ ద్వారా ఏర్పడతాయి. ఆక్సిజన్ కొరత ఉన్నప్పుడు మోనాక్సైడ్ ఏర్పడుతుంది:

2 CH4 + 3 O2 → 2 CO + 4 H2O
2 C + O2 → 2 CO
ఆక్సిజన్ అధికంగా ఉన్నప్పుడు డైఆక్సైడ్ ఏర్పడుతుంది. ఈ ప్రక్రియ కార్బన్ మోనాక్సైడ్ మధ్యస్థంగా ఏర్పడడం ద్వారా కొనసాగుతుంది:

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
C + O2 → CO2
మూలక నైట్రోజన్ (N2) ను ఆక్సైడ్లుగా మార్చడం కష్టమైనప్పటికీ, అమోనియా దహనం ద్వారా నైట్రిక్ ఆక్సైడ్ ఏర్పడుతుంది. అది మరింత ఆక్సిజన్‌తో చర్య చేసి నైట్రోజన్ డై ఆక్సైడ్గా మారుతుంది:

4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
2 NO + O2 → 2 NO2
ఈ ప్రతిచర్యలు వాణిజ్యపరంగా ముఖ్యమైన రసాయనం అయిన నైట్రిక్ ఆమ్లం తయారీలో ఉపయోగిస్తారు.

పరిశ్రమలలో అత్యధికంగా ఉత్పత్తి అయ్యే రసాయనం సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం. ఇది గంధకాన్ని సల్ఫర్ డైఆక్సైడ్గా ఆక్సీకరించడం ద్వారా తయారవుతుంది. ఆ తరువాత దానిని మరలా ఆక్సీకరించి సల్ఫర్ ట్రైఆక్సైడ్ గా మారుస్తారు:

S + O2 → SO2
2 SO2 + O2 → 2 SO3
చివరగా ట్రైఆక్సైడ్‌ను హైడ్రేషన్ ప్రతిచర్య ద్వారా సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లంగా మారుస్తారు:

SO3 + H2O → H2SO4
## నిర్మాణం

ఆక్సైడ్ల నిర్మాణాలు వ్యక్తిగత అణువుల నుండి పాలిమర్, స్ఫటిక నిర్మాణాల వరకు విభిన్నంగా ఉంటాయి. సాధారణ పరిస్థితుల్లో ఆక్సైడ్లు ఘనాలు నుండి వాయువుల వరకు ఉండవచ్చు. లోహాల ఘన ఆక్సైడ్లు సాధారణంగా పరిసర ఉష్ణోగ్రత వద్ద పాలిమరిక్ నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి.

### అణు ఆక్సైడ్లు

* కొన్ని ముఖ్యమైన వాయు ఆక్సైడ్లు
* కార్బన్ డైఆక్సైడ్ శిలాజ ఇంధనాల దహనం వల్ల ప్రధానంగా ఏర్పడే ఉత్పత్తి.
* కార్బన్ మోనాక్సైడ్ కార్బన్ ఆధారిత ఇంధనాల అసంపూర్ణ దహనం వల్ల ఏర్పడుతుంది. ఇది అనేక ఉపయోగకర రసాయనాల తయారీలో మధ్యవర్తిగా పనిచేస్తుంది.
* నైట్రోజన్ డైఆక్సైడ్ అంతర్గత దహన యంత్రాల వల్ల ఏర్పడే హానికర కాలుష్యకారి.
* సల్ఫర్ డైఆక్సైడ్, గంధకం యొక్క ప్రధాన ఆక్సైడ్, అగ్నిపర్వతాల నుండి విడుదల అవుతుంది.
* నైట్రస్ ఆక్సైడ్ ("నవ్వు వాయువు") నేలలోని బ్యాక్టీరియా ఉత్పత్తి చేసే శక్తివంతమైన హరిత గృహ వాయువు.

అనేక లోహ ఆక్సైడ్లు స్ఫటిక ఘనాలుగా ఉన్నప్పటికీ, చాలా అలోహ ఆక్సైడ్లు అణువుల రూపంలో ఉంటాయి. కార్బన్ డైఆక్సైడ్, కార్బన్ మోనాక్సైడ్ అణు ఆక్సైడ్లకు ఉదాహరణలు. నైట్రోజన్ యొక్క అన్ని సాధారణ ఆక్సైడ్లు కూడా అణు సంయోగాలే, ఉదాహరణకు NO, N2O, NO2,, N2O4.

ఫాస్ఫరస్ పెంటాక్సైడ్ మరింత సంక్లిష్టమైన అణు ఆక్సైడ్. దీని పేరు తప్పుదోవ పట్టించేదిగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే దీని అసలు సూత్రం P4O10. టెట్రాక్సైడ్లు చాలా అరుదు. అయితే రూతేనియం టెట్రాక్సైడ్, ఆస్మియం టెట్రాక్సైడ్,, జీనాన్ టెట్రాక్సైడ్ వంటి కొన్ని ఉదాహరణలు ప్రసిద్ధమైనవి.

## రసాయన చర్యలు

### క్షయీకరణం

కొన్ని లోహాల ఉత్పత్తిలో, లోహ ఆక్సైడ్లను తిరిగి లోహాలుగా మార్చే క్షయీకరణ ప్రక్రియను పెద్ద స్థాయిలో ఉపయోగిస్తారు. అనేక లోహ ఆక్సైడ్లు కేవలం వేడి చేయడం ద్వారా (ఉష్ణ విచ్ఛిన్నం) లోహాలుగా మారతాయి. ఉదాహరణకు, వెండి ఆక్సైడ్ 200 °C వద్ద విచ్ఛిన్నమవుతుంది:

2 Ag2O → 4 Ag + O2
అయితే సాధారణంగా లోహ ఆక్సైడ్లు రసాయనిక క్షయకారకాల ద్వారా క్షయింపబడతాయి. చవకైన, సాధారణంగా ఉపయోగించే క్షయకారకం కోక్ రూపంలోని కార్బన్. దీనికి ప్రముఖ ఉదాహరణ ఇనుము ఖనిజం కరిగించడం. ఇందులో అనేక ప్రతిచర్యలు ఉన్నప్పటికీ, సరళ సమీకరణం ఇలా చూపబడుతుంది:

2 Fe2O3 + 3 C → 4 Fe + 3 CO2
కొన్ని లోహ ఆక్సైడ్లు క్షయకారకాల సమక్షంలో కరుగుతాయి. ఈ క్షయకారకాల్లో సేంద్రీయ సంయోగాలు కూడా ఉండవచ్చు. ఫెరిక్ ఆక్సైడ్ల క్షయకర కరుగుదల భూరసాయన ప్రక్రియలలో, ముఖ్యంగా ఇనుము చక్రంలో, ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది.

### జలవిచ్ఛేదనం, కరుగుదల

M–O బంధాలు సాధారణంగా బలంగా ఉండటంతో, లోహ ఆక్సైడ్లు ద్రావకాలలో సులభంగా కరగవు. అయితే, అవి జల ఆమ్లాలు, క్షారాల ప్రభావానికి లోనవుతాయి.

ఆక్సైడ్లు కరిగినప్పుడు సాధారణంగా ఆక్స్యానియన్లు ఏర్పడతాయి. ఉదాహరణకు P4O10 కు జల క్షారాన్ని కలిపితే వివిధ రకాల ఫాస్ఫేట్లు ఏర్పడతాయి. MoO3 కు జల క్షారాన్ని కలిపితే పాలీఆక్సోమెటలేట్లు ఏర్పడతాయి. ఇదే విధంగా, లోహ పెరాక్సైడ్ సంయోగాలు, ఉదాహరణకు [K4Ti(O2)4], లోహ ఆక్సైడ్లు, హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ యొక్క క్షార ద్రావణం మధ్య జరిగే ప్రతిచర్య ద్వారా ఏర్పడతాయి.

ఆక్సీకేటయాన్లు చాలా అరుదుగా కనిపిస్తాయి. వాటిలో ఒకటి నైట్రోసోనియం (NO+). కొన్ని ఆక్సీకేటయాన్లు, ఉదాహరణకు వానాడైల్, ను సంక్షిప్త సూత్రాలుగా VO2+ రూపంలో సూచిస్తారు. అయితే VO2+ వాస్తవానికి ఒక అక్వో సమ్మేళనం [VO(H2O)5]2+. ఇదే విధంగా యురానైల్ (UO2+2) కూడా జలీకృత కేటయాన్‌ను సూచిస్తుంది. ఆక్సీకేటయాన్లకు సంబంధిత సంయోగాలు ఆక్సీహాలైడ్లు, ఉదాహరణకు వానాడియం ఆక్సీట్రైక్లోరైడ్ (VOCl3).

## నామకరణం, సూత్రాలు

మూలకాల అత్యధిక ఆక్సీకరణ స్థితిలో ఏర్పడే ఆక్సైడ్ల రసాయన సూత్రాలు ముందుగా ఊహించగలిగినవే. అవి ఆ మూలకం యొక్క వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య ఆధారంగా నిర్ణయించబడతాయి. O4 యొక్క రసాయన సూత్రం, అంటే టెట్రాఆక్సిజన్, కూడా గ్రూప్ 16 మూలకంగా ఊహించవచ్చు.

ఒక మినహాయింపు రాగి (copper). రాగి యొక్క అత్యధిక ఆక్సీకరణ స్థితి ఆక్సైడ్ కాపర్(II) ఆక్సైడ్, కాని కాపర్(I) ఆక్సైడ్ కాదు. మరో మినహాయింపు ఫ్లోరైడ్, ఇది ఆశించినట్లుగా F2O7 రూపంలో కాకుండా, OF2 రూపంలో ఉంటుంది.

## ఇవి కూడా చూడండి

## మూలాలు