3.3 Οξείδια

Ορισμένα οξείδια έχουν ιδιαίτερη βαρύτητα στην καθημερινή μας ζωή. Το πιο γνωστό από αυτά είναι το διοξείδιο του άνθρακα (CO₂), που είναι το βασικό προϊόν της αναπνοής των έμβιων όντων και χρησιμοποιείται στη φωτοσύνθεση. Ακόμα, το CO₂ είναι κυρίως υπεύθυνο για το φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Το διοξείδιο του θείου (SO₂), το μονοξείδιο του αζώτου (NO), το διοξείδιο του αζώτου (ΝO₂) και το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) ανήκουν στην κατηγορία των ατμοσφαιρικών ρύπων, που τόσο πολύ έχουν ταλαιπωρήσει τους κατοίκους πολλών μεγαλουπόλεων τα τελευταία χρόνια. Άλλα χαρακτηριστικά οξείδια είναι το οξείδιο του ασβεστίου (CaO), ο γνωστός μας ασβέστης, που αποτελεί βασικό υλικό της οικοδομικής και πρώτη ύλη για την παρασκευή του γυαλιού. Τέλος, πολύ σημαντικά οξείδια είναι το Αl₂O₃ και το Fe₂O₃, που υπό μορφή ορυκτών αποτελούν τη βάση για τη βιομηχανική παραγωγή (μεταλλουργία) των μετάλλων Α1 και Fe, αντίστοιχα.

Ορισμός, συμβολισμός, ονοματολογία και ταξινόμηση οξειδίων

Οξείδια ονομάζονται οι ενώσεις των στοιχείων με το οξυγόνο.

Τα περισσότερα οξείδια έχουν το γενικό τύπο:

Σ₂O_x

Όπου, χ είναι ο αριθμός οξείδωσης του στοιχείου Σ.

Τα οξείδια ονομάζονται με τη λέξη οξείδιο και ακολουθεί το όνομα του στοιχείου. Π.χ.

CaO: οξείδιο του ασβεστίου

Αl₂Ο₃: οξείδιο του αργιλίου

Cu₂O: οξείδιο του χαλκού (I)

Na₂O: οξείδιο του νατρίου

Όταν ένα στοιχείο (συνήθως αμέταλλο) σχηματίζει περισσότερα οξείδια, τότε αυτά διακρίνονται με πρόταξη στο όνομά τους των αριθμητικών μονο-, δι-, τρι- κλπ.

Έτσι, έχουμε:

CO: μονοξείδιο του άνθρακα

CO₂: διοξείδιο του άνθρακα

Ν₂Ο₃: τριοξείδιο του αζώτου

SO₃: τριοξείδιο του θείου

Ταξινόμηση οξειδίων

Τα οξείδια, ανάλογα με τη χημική τους συμπεριφορά, μπορούν να διακριθούν σε όξινα οξείδια, βασικά και επαμφοτερίζοντα οξείδια.

1. Όξινα οξείδια (ανυδρίτες οξέων)

Τα όξινα οξείδια είναι κατά το πλείστον οξείδια αμετάλλων. Προκύπτουν (θεωρητικά) απ’ τα αντίστοιχα οξυγονούχα οξέα με αφαίρεση, με τη μορφή νερού, όλων των ατόμων υδρογόνου που περιέχουν.

Έτσι, για να βρούμε τον ανυδρίτη του θειικού οξέος (H₂SO₄) αφαιρούμε ένα μόριο Η₂Ο από ένα μόριο H₂SO₄, οπότε, προκύπτει SO₃.

Δηλαδή, H₂SO₄ - H₂O → SO₃

Ομοίως, για να βρούμε τον ανυδρίτη του ΗΝΟ₃, αφαιρούμε από δύο μόρια ΗΝΟ₃ ένα μόριο νερού, οπότε προκύπτει Ν₂O₅.

Δηλαδή, 2ΗΝΟ₃ - Η₂Ο → Ν₂O₅

Ένας άλλος τρόπος καθορισμού του ανυδρίτη ενός οξέος είναι ο ακόλουθος:

Έστω για παράδειγμα ότι θέλουμε να βρούμε τον ανυδρίτη του Η₃ΡΟ₄. Κατ’ αρχάς βρίσκουμε τον αριθμό οξείδωσης του Ρ στο οξύ:

3(+1) + x +4(-2) = 0 ή x = +5.

Τον ίδιο αριθμό οξείδωσης θα έχει ο Ρ και στο οξείδιό του. Συνεπώς, το οξείδιο θα έχει τον μοριακό τύπο: Ρ₂O₅.

2. Βασικά οξείδια (ανυδρίτες βάσεων)

Τα οξείδια αυτά είναι συνήθως οξείδια μετάλλων και παραδείγματα τέτοιων οξειδίων είναι το Na₂O, το CaO, το Fe₂O₃.

Τα βασικά οξείδια προκύπτουν (θεωρητικά) από τις αντίστοιχες βάσεις με αφαίρεση, με τη μορφή νερού όλων των ατόμων υδρογόνου που περιέχουν.

Με τη λογική αυτή βρίσκουμε τους ανυδρίτες των βάσεων Ca(OH)₂, NaOH και Fe(OH)₃ :

Ca(OH)₂ - H₂O → CaO

2NaOH - H₂O → Na₂O

Fe(OH)₃ - 3H₂O → Fe₂O₃

Ένας πιο εύκολος τρόπος για τον καθορισμό του ανυδρίτη μιας βάσης στηρίζεται στην παρατήρηση, ότι τόσο ο ανυδρίτης όσο και η βάση περιέχουν το μέταλλο με τον ίδιο αριθμό οξείδωσης. Κατόπιν τούτου, ο ανυδρίτης του Mg(OH)₂ είναι το MgO, αφού το Mg και στις δύο ενώσεις έχει αριθμό οξείδωσης +2.

3. Επαμφοτερίζοντα

Επαμφοτερίζον είναι το οξείδιο εκείνο που άλλοτε συμπεριφέρεται ως οξύ και άλλοτε ως βάση. Αυτή του η συμπεριφορά καθορίζεται από τη φύση της ουσίας με την οποία αντιδρά. Έτσι, το Al₂O₃ κατά την αντίδραση με ένα οξύ συμπεριφέρεται ως βάση, Al(OH)₃, ενώ κατά την αντίδρασή του με μία βάση, συμπεριφέρεται ως οξύ, H₃AlO₃, (αργιλικό οξύ).