ออกไซด์: ระบบการตั้งชื่อประเภทคุณสมบัติและตัวอย่าง - เคมี - 2026

ออกไซด์เป็นครอบครัวของสารประกอบที่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบและออกซิเจน ออกไซด์จึงมีสูตรทั่วไปของประเภท EO โดยที่ E คือองค์ประกอบใด ๆ

ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการเช่นลักษณะทางอิเล็กทรอนิกส์ของ E รัศมีไอออนิกและความจุของมันออกไซด์ประเภทต่างๆสามารถก่อตัวได้ บางอย่างง่ายมากและอื่น ๆ เช่น Pb ₃ O ₄ (เรียกว่า minium, arcazónหรือ red lead) ผสมกัน นั่นคือเป็นผลมาจากการรวมกันของออกไซด์อย่างง่ายมากกว่าหนึ่งชนิด

ตะกั่วแดงเป็นสารประกอบผลึกที่มีตะกั่วออกไซด์ ที่มา: BXXXD ผ่าน Wikimedia Commons

แต่ความซับซ้อนของออกไซด์สามารถไปได้ไกลกว่านี้ มีส่วนผสมหรือโครงสร้างที่โลหะมากกว่าหนึ่งตัวสามารถแทรกแซงได้และโดยที่สัดส่วนนั้นไม่ใช่สโตอิชิโอเมตริก ในกรณีของ Pb ₃ O ₄อัตราส่วน Pb / O จะเท่ากับ 3/4 ซึ่งทั้งตัวเศษและตัวส่วนเป็นจำนวนเต็ม

ในออกไซด์ที่ไม่ใช่สโตอิชิโอเมตริกสัดส่วนเป็นเลขฐานสิบ E _0.75 O _1.78เป็นตัวอย่างของออกไซด์ที่ไม่ใช่สโตอิจิโอเมตริกโดยสมมุติ ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นกับโลหะที่เรียกว่าออกไซด์โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับโลหะทรานซิชัน (Fe, Au, Ti, Mn, Zn ฯลฯ )

อย่างไรก็ตามมีออกไซด์ที่มีลักษณะง่ายกว่าและแตกต่างกันมากเช่นลักษณะไอออนิกหรือโควาเลนต์ ในออกไซด์ผู้ที่ทุกข์ยากของตัวละครอิออนที่พวกเขาจะประกอบด้วย E ⁺ไพเพอร์และ O ^2-แอนไอออน; และโควาเลนต์ล้วนๆพันธะเดี่ยว (E - O) หรือพันธะคู่ (E = O)

มันคือความแตกต่างของอิเล็กโทรเนกาติวิตีระหว่าง E และ O ที่กำหนดลักษณะไอออนิกของออกไซด์เมื่อ E เป็นโลหะที่มีอิเล็กโตรโพซิทีฟสูง EO จะมีลักษณะเป็นไอออนิกสูง ในขณะที่ถ้า E เป็นอิเล็กโทรเนกาติวิตีคืออโลหะ EO ออกไซด์ของมันจะเป็นโควาเลนต์

คุณสมบัตินี้กำหนดคุณสมบัติอื่น ๆ อีกมากมายที่แสดงโดยออกไซด์เช่นความสามารถในการสร้างฐานหรือกรดในสารละลายในน้ำ จากตรงนี้เรียกว่าออกไซด์พื้นฐานและกรด สิ่งที่ไม่ประพฤติเหมือนอย่างใดอย่างหนึ่งในสองอย่างนั้นหรือในทางตรงกันข้ามแสดงลักษณะทั้งสองคือเป็นกลางหรือออกไซด์แอมโฟเทอริก

ศัพท์เฉพาะ

มีสามวิธีในการตั้งชื่อออกไซด์ (ซึ่งใช้ได้กับสารประกอบอื่น ๆ เช่นกัน) สิ่งเหล่านี้ถูกต้องโดยไม่คำนึงถึงลักษณะไอออนิกของ EO ออกไซด์ดังนั้นชื่อของมันจึงไม่ได้กล่าวถึงคุณสมบัติหรือโครงสร้างของมัน

ระบบการตั้งชื่อ

เมื่อพิจารณาจากออกไซด์ EO, E ₂ O, E ₂ O ₃และ EO ₂ในตอนแรกจะไม่สามารถทราบได้ว่ามีอะไรอยู่เบื้องหลังสูตรทางเคมีของพวกเขา อย่างไรก็ตามตัวเลขจะระบุอัตราส่วนสโตอิชิโอเมตริกหรืออัตราส่วน E / O จากตัวเลขเหล่านี้พวกเขาสามารถตั้งชื่อได้แม้ว่าจะไม่ได้ระบุว่ามัน "ใช้ได้ผล" ก็ตาม

จำนวนอะตอมของทั้ง E และ O แสดงด้วยคำนำหน้าเลขภาษากรีก ด้วยวิธีนี้โมโน - หมายความว่ามีเพียงอะตอมเดียว di- สองอะตอม ไตรสามอะตอมและอื่น ๆ

ดังนั้นชื่อของออกไซด์ก่อนหน้านี้ตามระบบการตั้งชื่อคือ:

- มอนอกไซด์ของ E (EO)

- มอนอกไซด์ของdi E (E ₂ O)

- ไตรออกไซด์ของdi E (E ₂ O ₃ )

- ไดออกไซด์ของ E (EO ₂ )

ใช้ระบบการตั้งชื่อนี้สำหรับ Pb ₃ O ₄ซึ่งเป็นออกไซด์สีแดงในภาพแรกเรามี:

Pb ₃ O ₄ : ไตรตะกั่วเตตระออกไซด์

สำหรับออกไซด์ผสมหลายชนิดหรือมีอัตราส่วนสโตอิชิโอเมตริกสูงจะมีประโยชน์มากในการใช้ระบบการตั้งชื่อเพื่อตั้งชื่อ

ระบบการตั้งชื่อหุ้น

วาเลนเซีย

แม้ว่าจะไม่ทราบว่าองค์ประกอบใดคือ E แต่อัตราส่วน E / O ก็เพียงพอที่จะทราบว่าคุณใช้ความจุเท่าใดในออกไซด์ของคุณ อย่างไร? โดยหลักการของความเป็นกลางของอิเล็กโทร สิ่งนี้กำหนดให้ผลรวมของประจุของไอออนในสารประกอบต้องเท่ากับศูนย์

สิ่งนี้ทำได้โดยสมมติว่ามีอักขระไอออนิกสูงสำหรับออกไซด์ใด ๆ ดังนั้น O จึงมีประจุ -2 เนื่องจากเป็น O ^2-และ E ต้องมีส่วนร่วม n + เพื่อที่จะทำให้ประจุลบของแอนไอออนออกไซด์เป็นกลาง

ตัวอย่างเช่นใน EO อะตอม E ทำงานร่วมกับความจุ +2 ทำไม? เพราะมิฉะนั้นจะไม่สามารถทำให้ประจุเป็นกลาง -2 ของ O เพียงตัวเดียวได้สำหรับ E ₂ O E มีความจุ +1 เนื่องจากประจุ +2 จะต้องถูกหารระหว่างอะตอมของ E ทั้งสอง

และใน E ₂ O ₃จะต้องคำนวณประจุลบที่เกิดจากO ก่อนเนื่องจากมีอยู่ 3 ตัวดังนั้น: 3 (-2) = -6 ในการทำให้ประจุ -6 เป็นกลางนั้น E จำเป็นต้องมีส่วนช่วย +6 แต่เนื่องจากมีสองตัวจึงทำให้ +6 หารด้วยสองทำให้ E มีความจุ +3

กฎช่วยในการจำ

O มีความจุ -2 ในออกไซด์เสมอ (เว้นแต่จะเป็นเปอร์ออกไซด์หรือซูเปอร์ออกไซด์) ดังนั้นกฎในการช่วยจำในการกำหนดความจุของ E ก็เพียงแค่คำนึงถึงจำนวนที่มาพร้อมกับ O. E ในทางกลับกันจะมีหมายเลข 2 ประกอบอยู่ด้วยและถ้าไม่มีก็หมายความว่ามีการทำให้เข้าใจง่าย

ตัวอย่างเช่นใน EO ความจุของ E คือ +1 เพราะแม้ว่าจะไม่ได้เขียน แต่ก็มี O เพียงตัวเดียวและสำหรับ EO ₂เนื่องจากไม่มี E 2 ประกอบจึงมีการทำให้เข้าใจง่ายและเพื่อให้ปรากฏขึ้นจะต้องคูณด้วย 2. ดังนั้นสูตรจึงกลายเป็น E ₂ O ₄และความจุของ E เท่ากับ +4

แต่กฎนี้ล้มเหลวสำหรับออกไซด์บางอย่างเช่น Pb ₃ O 4 ดังนั้นจึงจำเป็นต้องทำการคำนวณความเป็นกลางเสมอ

ประกอบด้วยอะไรบ้าง

เมื่อความจุของ E อยู่ในมือระบบการตั้งชื่อหุ้นจะประกอบด้วยการระบุไว้ในวงเล็บและด้วยตัวเลขโรมัน จากระบบการตั้งชื่อทั้งหมดนี้เป็นวิธีที่ง่ายและถูกต้องที่สุดเมื่อเทียบกับคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของออกไซด์

ในทางกลับกันถ้า E มีความจุเพียงตัวเดียว (ซึ่งสามารถพบได้ในตารางธาตุ) ก็จะไม่ได้ระบุไว้

ดังนั้นสำหรับออกไซด์ EO ถ้า E มีวาเลนซ์ +2 และ +3 จะเรียกว่า (ชื่อของ E) (II) ออกไซด์ แต่ถ้า E มีวาเลนซ์ +2 เท่านั้นออกไซด์ของมันจะถูกเรียกว่า: ออกไซด์ของ (ชื่อ E)

ระบบการตั้งชื่อแบบดั้งเดิม

ในการพูดถึงชื่อออกไซด์ต้องเพิ่มคำต่อท้าย –ico หรือ –oso ในชื่อภาษาละตินสำหรับวาเลนซ์ที่ใหญ่ขึ้นหรือเล็กลง ในกรณีที่มีมากกว่าสองคำนำหน้า –hipo สำหรับตัวเล็กที่สุดและ - เปอร์สำหรับคำนำหน้ามากที่สุดจะถูกใช้

ตัวอย่างเช่นโอกาสในการขายทำงานร่วมกับ valences +2 และ +4 ใน PbO มีความจุ +2 ดังนั้นจึงเรียกว่า: plumbous oxide ในขณะที่ PbO ₂เรียกว่า: ตะกั่วออกไซด์

และ Pb ₃ O ₄เรียกว่าอะไรตามศัพท์ทั้งสองก่อนหน้านี้? มันไม่มีชื่อ ทำไม? เพราะจริงๆแล้วPb ₃ O ₄ประกอบด้วยส่วนผสม 2; นั่นคือของแข็งสีแดงมีความเข้มข้นสองเท่าของ PbO

ด้วยเหตุนี้จึงเป็นการผิดที่จะพยายามตั้งชื่อ Pb ₃ O ₄ที่ไม่มีระบบการตั้งชื่อหรือคำแสลงที่เป็นที่นิยม

ประเภทของออกไซด์

ขึ้นอยู่กับว่าส่วนใดของตารางธาตุ E และด้วยเหตุนี้ลักษณะทางอิเล็กทรอนิกส์จึงสามารถเกิดออกไซด์ชนิดหนึ่งหรือชนิดอื่นได้ จากเกณฑ์หลายข้อนี้เกิดขึ้นเพื่อกำหนดประเภท แต่ที่สำคัญที่สุดคือเกณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับความเป็นกรดหรือความเป็นพื้นฐาน

ออกไซด์พื้นฐาน

ออกไซด์พื้นฐานมีลักษณะเป็นไอออนิกโลหะและที่สำคัญกว่านั้นคือการสร้างสารละลายพื้นฐานโดยการละลายในน้ำ ในการตรวจสอบว่าออกไซด์เป็นพื้นฐานหรือไม่ต้องเติมลงในภาชนะที่มีน้ำและตัวบ่งชี้สากลที่ละลายอยู่ในนั้น สีก่อนเติมออกไซด์ต้องเป็นสีเขียว pH เป็นกลาง

เมื่อเติมออกไซด์ลงในน้ำแล้วหากสีของมันเปลี่ยนจากสีเขียวเป็นสีน้ำเงินแสดงว่า pH กลายเป็นพื้นฐานแล้ว นี่เป็นเพราะมันสร้างสมดุลการละลายระหว่างไฮดรอกไซด์ที่เกิดขึ้นและน้ำ:

EO (s) + H ₂ O (l) => E (OH) ₂ (s) <=> E ²⁺ (aq) + OH ^- (aq)

แม้ว่าออกไซด์จะไม่ละลายในน้ำ แต่มีเพียงส่วนเล็ก ๆ เท่านั้นที่ละลายเพื่อเปลี่ยน pH ออกไซด์พื้นฐานบางชนิดละลายน้ำได้มากจนสร้างไฮดรอกไซด์กัดกร่อนเช่น NaOH และ KOH นั่นคือโซเดียมและโพแทสเซียมออกไซด์ Na ₂ O และ K ₂ O เป็นพื้นฐานมาก สังเกตความจุของ +1 สำหรับโลหะทั้งสอง

ออกไซด์ของกรด

ออกไซด์ที่เป็นกรดมีลักษณะเฉพาะคือมีองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะเป็นโควาเลนต์และยังสร้างสารละลายที่เป็นกรดด้วยน้ำ อีกครั้งสามารถตรวจสอบความเป็นกรดได้ด้วยตัวบ่งชี้สากล ถ้าเวลานี้เมื่อเติมออกไซด์ลงในน้ำสีเขียวของมันจะเปลี่ยนเป็นสีแดงแสดงว่าเป็นกรดออกไซด์

เกิดปฏิกิริยาอะไรขึ้น? ต่อไป:

EO ₂ (s) + H ₂ O (l) => H ₂ EO ₃ (aq)

ตัวอย่างของออกไซด์กรดซึ่งไม่ได้เป็นของแข็ง แต่ก๊าซเป็น CO 2 เมื่อละลายในน้ำจะเกิดกรดคาร์บอนิก:

CO ₂ (กรัม) + H ₂ O (l) <=> H ₂ CO ₃ (aq)

ในทำนองเดียวกัน CO ₂ไม่ประกอบด้วย O ^2-แอนไอออนและ C ⁴⁺ไอออนบวกแต่เป็นโมเลกุลที่เกิดจากพันธะโควาเลนต์: O = C = O นี่อาจเป็นหนึ่งในความแตกต่างที่ใหญ่ที่สุดระหว่างออกไซด์และกรดพื้นฐาน

ออกไซด์ที่เป็นกลาง

ออกไซด์เหล่านี้จะไม่เปลี่ยนสีเขียวของน้ำที่ pH เป็นกลาง นั่นคือพวกเขาไม่ได้สร้างไฮดรอกไซด์หรือกรดในสารละลายในน้ำ บางส่วน ได้แก่ : N ₂ O, NO และ CO เช่นเดียวกับ CO พวกมันมีพันธะโควาเลนต์ที่สามารถแสดงโดยโครงสร้างของ Lewis หรือทฤษฎีพันธะใด ๆ

แอมโฟเทอริกออกไซด์

อีกวิธีหนึ่งในการจำแนกออกไซด์ขึ้นอยู่กับว่ามันทำปฏิกิริยากับกรดหรือไม่ น้ำเป็นกรดอ่อนมาก (และเป็นเบสด้วย) ดังนั้นแอมโฟเทอริกออกไซด์จึงไม่แสดง "ใบหน้าทั้งสอง" ออกไซด์เหล่านี้มีลักษณะโดยการทำปฏิกิริยากับทั้งกรดและเบส

ตัวอย่างเช่นอลูมิเนียมออกไซด์เป็นแอมโฟเทอริกออกไซด์ สมการทางเคมีสองสมการต่อไปนี้แสดงถึงปฏิกิริยากับกรดหรือเบส:

Al ₂ O ₃ (s) + 3H ₂ SO ₄ (aq) => Al ₂ (SO ₄ ) ₃ (aq) + 3H ₂ O (l)

อัล₂ O ₃ (s) + 2NaOH (aq) + 3H ₂ O (l) => 2NaAl (OH) ₄ (aq)

Al ₂ (SO ₄ ) ₃คือเกลืออลูมิเนียมซัลเฟตและ NaAl (OH) _{4 เป็น}เกลือเชิงซ้อนที่เรียกว่าโซเดียม tetrahydroxo aluminate

ไฮโดรเจนออกไซด์ H ₂ O (น้ำ) เป็นแอมโฟเทอริกเช่นกันและนี่คือหลักฐานจากสมดุลไอออไนเซชัน:

H ₂ O (ล) <=> H ₃ O ⁺ (aq) + OH ^- (aq)

ออกไซด์ผสม

ออกไซด์ผสมคือออกไซด์ที่ประกอบด้วยส่วนผสมของออกไซด์หนึ่งหรือหลายตัวในของแข็งเดียวกัน Pb ₃ O ₄เป็นตัวอย่างของพวกเขา Magnetite, Fe ₃ O ₄เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของออกไซด์ผสม Fe ₃ O ₄เป็นส่วนผสมของ FeO และ Fe ₂ O ₃ในสัดส่วน 1: 1 (ไม่เหมือน Pb ₃ O ₄ )

สารผสมอาจมีความซับซ้อนมากขึ้นจึงสร้างแร่ธาตุออกไซด์ที่หลากหลาย

คุณสมบัติ

คุณสมบัติของออกไซด์ขึ้นอยู่กับชนิดของมัน ออกไซด์สามารถเป็นไอออนิก (E ^{n +} O ^2- ) เช่น CaO (Ca ²⁺ O ^2– ) หรือโควาเลนต์เช่น SO ₂ , O = S = O

จากข้อเท็จจริงนี้และจากแนวโน้มขององค์ประกอบที่จะทำปฏิกิริยากับกรดหรือเบสจึงมีการรวบรวมคุณสมบัติหลายประการสำหรับออกไซด์แต่ละชนิด

นอกจากนี้ข้างต้นยังสะท้อนให้เห็นในคุณสมบัติทางกายภาพเช่นจุดหลอมเหลวและจุดเดือด ไอออนิกออกไซด์มีแนวโน้มที่จะสร้างโครงสร้างผลึกที่ทนต่อความร้อนได้ดีดังนั้นจุดหลอมเหลวจึงสูง (สูงกว่า1,000ºC) ในขณะที่โควาเลนต์ละลายที่อุณหภูมิต่ำหรือแม้กระทั่งก๊าซหรือของเหลว

เกิดขึ้นได้อย่างไร?

ที่มา: Pete ผ่าน Flickr

ออกไซด์เกิดขึ้นเมื่อองค์ประกอบทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ปฏิกิริยานี้อาจเกิดขึ้นได้เมื่อสัมผัสกับบรรยากาศที่อุดมด้วยออกซิเจนหรือต้องใช้ความร้อน (เช่นเปลวไฟที่เบากว่า) นั่นคือเมื่อเผาวัตถุจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจน (ตราบเท่าที่มีอยู่ในอากาศ)

ตัวอย่างเช่นหากคุณนำฟอสฟอรัสชิ้นหนึ่งไปวางไว้ในเปลวไฟมันจะไหม้และก่อตัวเป็นออกไซด์ที่สอดคล้องกัน:

4P (s) + 5O ₂ (g) => P ₄ O ₁₀ (วินาที)

ในระหว่างกระบวนการนี้ของแข็งบางชนิดเช่นแคลเซียมสามารถเผาไหม้ด้วยเปลวไฟที่มีสีสันสดใส

อีกตัวอย่างหนึ่งได้มาจากการเผาไม้หรือสารอินทรีย์ใด ๆ ที่มีคาร์บอน:

C (s) + O ₂ (g) => CO ₂ (ก.)

แต่ถ้ามีออกซิเจนไม่เพียงพอ CO จะถูกสร้างขึ้นแทน CO ₂ :

C (s) + 1 / 2O ₂ (g) => CO (ก.)

สังเกตว่าอัตราส่วน C / O ทำหน้าที่อธิบายออกไซด์ต่างๆอย่างไร

ตัวอย่างของออกไซด์

ที่มา: โดย Yikrazuul จาก Wikimedia Commons

ภาพด้านบนสอดคล้องกับโครงสร้างของโควาเลนต์ออกไซด์ I ₂ O ₅เสถียรที่สุดที่สร้างไอโอดีน สังเกตพันธะเดี่ยวและพันธะคู่รวมทั้งประจุที่เป็นทางการของ I และออกซีเจนที่ด้านข้าง

ออกไซด์ของฮาโลเจนมีลักษณะเป็นโควาเลนต์และมีปฏิกิริยาสูงเช่นเดียวกับกรณีของ O ₂ F ₂ (FOOF) และ OF ₂ (FOF) ตัวอย่างเช่นคลอรีนไดออกไซด์ ClO ₂เป็นคลอรีนออกไซด์ชนิดเดียวที่สังเคราะห์ในระดับอุตสาหกรรม

เนื่องจากฮาโลเจนก่อตัวเป็นโควาเลนต์ออกไซด์วาเลนซ์ "สมมุติ" จึงคำนวณในลักษณะเดียวกันผ่านหลักการของความเป็นกลางของอิเล็กโทร

การเปลี่ยนโลหะออกไซด์

นอกจากฮาโลเจนออกไซด์แล้วยังมีออกไซด์ของโลหะทรานซิชัน:

-CoO: โคบอลต์ (II) ออกไซด์; โคบอลต์ออกไซด์ ยูโคบอลต์มอนอกไซด์

-HgO: ปรอท (II) ออกไซด์; เมอร์คิวริกออกไซด์ ยูปรอทมอนอกไซด์

-Ag ₂ O: ซิลเวอร์ออกไซด์; ซิลเวอร์ออกไซด์ หรือการทูตโมโนออกไซด์

-Au ₂ O ₃ : ทอง (III) ออกไซด์; ออริกออกไซด์; หรือ dior trioxide

ตัวอย่างเพิ่มเติม

-B ₂ O ₃ : โบรอนออกไซด์; บอริกออกไซด์ หรือไดโบรอนไตรออกไซด์

-Cl ₂ O ₇ : คลอรีนออกไซด์ (VII); เปอร์คลอริกออกไซด์ ไดคลอโรเฮปท็อกไซด์

-NO: ไนโตรเจน (II) ออกไซด์; ไนตริกออกไซด์; ไนโตรเจนมอนอกไซด์

อ้างอิง

1. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
2. โลหะและอโลหะออกไซด์ นำมาจาก: chem.uiuc.edu
3. เคมีออนไลน์ฟรี (2018) ออกไซด์และโอโซน นำมาจาก: freechemistryonline.com
4. Toppr. (2018) ออกไซด์อย่างง่าย นำมาจาก: toppr.com
5. สตีเวนเอส. ซัมดาห์ล (7 พ.ค. 2561). ออกไซด์. สารานุกรมบริแทนนิกา นำมาจาก: britannica.com
6. เคมี LibreTexts (24 เมษายน 2561). ออกไซด์ นำมาจาก: chem.libretexts.org
7. Quimicas.net (2018). ตัวอย่างของออกไซด์ สืบค้นจาก: quimicas.net