Oksidi
Oksidi on hapen ja jonkin toisen alkuaineen yhdiste. Esimerkiksi ruosteessa on raudan oksideja. Oksideja on paljon maankuoressa.
Eräitä jalokaasuja lukuun ottamatta kaikki alkuaineet muodostavat oksideja.[1] Oksideja syntyy yleensä hapetusreaktioissa.
Oksidit nimetään tavallisesti muodossa <toinen alkuaine>oksidi. Happiatomien määrä voidaan ilmoittaa numeerisilla etuliitteillä seuraavasti:
Mono-(o)ksidi, yksi happiatomi Dioksidi, kaksi happiatomia Trioksidi, kolme happiatomia Tetr(a)oksidi, neljä happiatomia
Samoja etuliitteitä voidaan käyttää myös ilmoittamaan muiden alkuaineiden määrää. Etuliitteet jätetään yleensä merkitsemättä, jos alkuaineiden määrän suhteessa toisiinsa pystyy päättelemään niiden hapetusluvuista.
Vesi (H2O) on vedyn oksidi. Vedyllä on myös toinen oksidi, vetyperoksidi (H2O2).
Hiilen tärkeimmät oksidit ovat hiilidioksidi (CO2) ja hiilimonoksidi (CO). Molemmat ovat normaaliolosuhteissa kaasuja.
Poltettu (sammuttamaton) kalkki on kalsiumoksidia (CaO).
Raudan oksidin Fe2O3 eli ferrioksidin eräs kidetyyppi tunnetaan myös nimellä hematiitti. Raudan oksidi Fe3O4, magnetiitti, on tärkeä rautamalmi.
Piin oksidia, piidioksidia (SiO2), on hiekassa, kvartsissa, vuorikristallissa ja useissa puolijalokivissä, muun muassa ametistissa, opaalissa, zirkonissa ja akaatissa.
Kiteinen alumiinioksidi (Al2O3), korundi, on hyvin kovaa ainetta, ja sitä käytetäänkin hankaus- ja hionta-aineena. Rubiini on korundi, jossa on hieman kromia.
Oksidit voidaan jakaa ionisidoksellisiin ja kovalenttisiin oksideihin, jälkimmäiset edelleen molekulaarisiin ja polymeerisiin oksideihin.[2] Metallien oksidit ovat yleensä ionisidoksellisia, epämetallien oksidit kovalenttisia.
Metallien oksidit ovat yleensä ioniyhdisteitä. Niissä metalli on positiivisina kationeina ja happi oksidi-ioneina, O2-. Metallioksidit ovat kiinteitä aineita, ja monet tavalliset malmit ovatkin oksidimalmeja. Korroosioreaktioissa metallit tavallisimmin muuttuvat takaisin metallioksideiksi.
Epämetallioksidit ovat kovalenttisia yhdisteitä. Monet niistä muodostuvat pienistä muutaman atomin muodostamista molekyyleistä. Ne ovat usein kaasuja tai helposti haihtuvia aineita. Muutamat alkuaineet muodostavat kuitenkin polymeerisia oksideja, joissa kokonaisen kiteen atomit toisiinsa kovalenttisesti sitoutuneita.[2] Näin on esimerkiksi piidioksidissa eli kvartsissa, joka sen vuoksi onkin erityisen kovaa.
Pääryhmien alkuaineiden tärkeimmät oksidit[2]Ryhmä→I (1)II (2)III (13)IV (14)V (15)VI (16)VII (17)VIII (18)↓Jakso1H2O2Li2OBeOB2O3CO2NOxO2OF23Na2OMgOAl2O3SiO2P4O10SO2ClO24K2OCaOGa2O3GeO2As2O3SeO2Br 2O5Rb2OSrOIn2O3SnO2Sb2O3TeO2I2O5XeO36Cs2OBaOTl2O3PbOBi2O3PoO27Fr2ORaO
Ionisidokselliset oksiditKovalenttiset, polymeeriset oksiditKovalenttiset molekulaariset oksidit
Sen mukaan, miten oksidit reagoivat vesiliuoksissa taikka happojen ja emästen kanssa, ne voidaan jakaa happamiin, emäksisiin, amfoteerisiin ja neutraaleihin oksideihin.[1]
Ionisidokselliset metallioksidit ovat emäksisiä oksideja, joskin vain harvat niistä liukenevat veteen.Alkalimetallien ja maa-alkalimetallien oksidit kuitenkin liukenevat, ja koska oksidi-ioni on erittäin vahva emäs, se reagoi liuoksessa välittömästi veden kanssa muodostaen hydroksidi-ioneja, OH-. Reaktio tapahtuu seuraavasti:
O2- + H2O → 2 OH-.[1]
Tähän reaktioon perustuu esimerkiksi poltetun kalkin sammuttaminen, jonka reaktioyhtälö voidaan esittää myös seuraavasti:
CaO + H2O → Ca(OH)2.
Emäksisiä oksideja ovat monet sellaisetkin metallioksidit, jotka eivät liukene veteen. Ne kuitenkin reagoivat helposti happamissa liuoksissa olevien vetyionien kanssa, jolloin liuokseen syntyy metallikationeja. Esimerkiksi kuparioksidi reagoi vetyionin kanssa seuraavasti:
CuO + 2 H+ → Cu2+ + H2O[1]
Monet epämetallien oksidit voivat reagoida veden kanssa, jolloin syntyy happoja. Tällä tavoin syntyviä happoja sanotaan happi­hapoiksi, ja oksidit ovat niiden anhydrideja. Esimerkiksi hiilidioksidi on hiilihapon, rikkitrioksidi rikkihapon ja fosforipentoksidi fosforihapon anhydridi, ja veden kanssa ne reagoivat seuraavasti:
CO2 + H2O → H2CO3 SO3 + H2O → H2SO4 P2O5 + 3 H2O → 2 H3PO4
Oksidin happamuutta tai emäksisyyttä onkin pidetty yhtenä kriteerinä, jonka perusteella alkuaineet jaetaan metalleihin ja epämetalleihin.
Monet siirtymämetallit muodostavat kuitenkin happamia oksideja korkeimmilla hapetusasteillaan.[2] Sellaisia ovat esimerkiksi kromitrioksidi (CrO3)[3] ja dimangaaniheptoksidi Mn2O7,[4] jotka ovat kromihapon (H2CrO4) ja permangaanihapon (HMnO4) anhydridejä.
Muutamat metallioksidit kuten berylliumoksidi BeO ja alumiinioksidi Al2O3 ovat luonteeltaan amfoteerisia. Esimerkiksi berylliumoksidi reagoi emäksisissä liuoksissa seuraavasti:
BeO + 2 OH- → BeO22- + H2O
BeO + 2 H+ → Be2+ + H2O[1]
Siirtymämetallien oksideista ovat tyypillisesti amfoteerisia ne, joissa metallilla on hapetusaste +III tai +IV. Ne, joissa hapetusaste on tätä korkeampi, ovat happamia, alemmalla hapetusasteella olevat emäksisiä oksideja.[2]
Luokka:Oksidit Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit