Чем отличаются оксиды металлов от оксидов неметаллов


Разница между оксидами металлов и неметаллов

Основное различие между оксидами металлов и неметаллов заключается в том, что оксиды металлов являются основными соединениями, тогда как оксиды неметаллов являются кислотными соединениями.

«Оксиды» — это большая группа соединений, в которых химические элементы связаны по существу с атомами кислорода. Однако благородные газы не образуют эти соединения из-за их инертной природы и более высокой стабильности. Большинство металлов и неметаллов образуют оксиды с различными степенями окисления, в то время как некоторые другие химические элементы образуют оксиды с фиксированной степенью окисления; например, магний образует только оксид магния, имеющий химическую формулу MgO, в то время как ванадий образует различные оксиды, такие как V 2O3 и V2O5.

Содержание
  1. Обзор и основные отличия
  2. Что такое оксиды металлов
  3. Что такое неметаллические оксиды
  4. В чем разница между оксидами металлов и неметаллов
  5. Заключение
Что такое оксиды металлов?

Оксиды металлов представляют собой неорганические химические соединения, содержащие металлы, связанные по существу с атомами кислорода. В этих соединениях кислород по существу является анионом соединения, имеющего степень окисления -2. Следовательно, металл является катионом соединения. Металлы, которые образуют оксиды, относятся к группе щелочных металлов (элементы группы 1), щелочноземельным металлам (элементы группы 2) и элементам d-блока, включая переходные металлы. Они образуют ионный оксид, то есть соединения, которые они образуют, имеют ионную природу. Но некоторые химические элементы образуют оксиды с ковалентной природой, особенно химические элементы, демонстрирующие более высокие степени окисления.

Оксид серебра (II)

 

В большинстве случаев оксиды металлов являются кристаллическими твердыми веществами и часто являются основными соединениями. Следовательно, они могут реагировать с водой, давая щелочной раствор. Кроме того, они могут реагировать с кислотами с образованием солей посредством реакций нейтрализации. Хотя почти все оксиды имеют кислород со степенью окисления -2, могут быть оксиды со степенями окисления -1 и -1/2; мы называем их пероксидами и супероксидами соответственно. Количество атомов кислорода в соединениях зависит от степени окисления металла.

Примеры для оксидов металлов:

  • Оксид натрия (Na2O)
  • Оксид магния (MgO)
  • Пентаоксид ванадия (V2O5)
  • Оксид серебра (AgO)
Что такое неметаллические оксиды?

Неметаллические оксиды представляют собой неорганические химические соединения, содержащие неметаллы, связанные по существу с атомами кислорода. Следовательно, эти соединения в основном содержат p-блочные элементы, потому что p-блочные элементы являются неметаллами, которые мы имеем. Почти все неметаллические оксиды являются ковалентными соединениями, потому что они имеют тенденцию делить электроны с другими атомами, например с атомами кислорода.

Это кислотные соединения, следовательно, они образуют кислоту при растворении в воде. По той же причине они могут реагировать с основаниями с образованием солей посредством реакций нейтрализации. Кроме того, они могут образовывать оксикислоты, которые могут образовывать гидроксиды в водной среде.

Кварта или диоксид кремния является неметаллическим оксидом

Примеры неметаллических оксидов:

  • Диоксид серы (SO2) и триоксид серы (SO3)
  • Двуокись углерода (углекислый газ — CO2) и окись углерода (угарный газ — CO)
  • Диоксид кремния (SiO2)
  • Оксиды азота (N2O, NO2, N2O5)
В чем разница между оксидами металлов и неметаллов?

Оксиды металлов представляют собой неорганические химические соединения, содержащие металлы, связанные по существу с атомами кислорода, тогда как неметаллические оксиды представляют собой неорганические химические соединения, содержащие неметаллы, связанные по существу с атомами кислорода. В этом принципиальная разница между оксидами металлов и неметаллов. Более того, эти соединения отличаются друг от друга по своей химической природе. Таким образом, ключевое различие между оксидами металлов и неметаллов заключается в том, что оксиды металлов являются основными соединениями, тогда как неметаллические оксиды являются кислотными соединениями.

Кроме того, существует некоторая разница между металлическими и неметаллическими оксидами также и по их химической структуре. В большинстве случаев оксиды металлов являются ионными соединениями, в то время как неметаллические оксиды являются ковалентными соединениями. Кроме того, оксиды металлов имеют тенденцию реагировать с водой с образованием щелочных растворов, но неметаллические оксиды имеют тенденцию реагировать с водой с образованием кислых растворов. Кроме того, оксиды металлов реагируют с кислотами с образованием солей, тогда как неметаллические оксиды реагируют с основаниями с образованием солей.

Заключение — Оксиды металлов против оксидов неметаллов

Оксиды представляют собой химические соединения, имеющие либо металл, либо неметалл, связанный с одним или несколькими атомами кислорода. Основное различие между оксидами металлов и неметаллов заключается в том, что оксиды металлов являются основными соединениями, тогда как неметаллические оксиды являются кислотными соединениями.

Оксид | химическое соединение | Британника

Оксид , любой из большого и важного класса химических соединений, в котором кислород соединен с другим элементом. За исключением более легких инертных газов (гелий [He], неон [Ne], аргон [Ar] и криптон [Kr]), кислород (O) образует по крайней мере один бинарный оксид с каждым из элементов.

Как металлы, так и неметаллы могут достигать своих наивысших степеней окисления (т. Е. Отдавать максимальное количество доступных валентных электронов) в соединениях с кислородом.Щелочные металлы и щелочноземельные металлы, а также переходные металлы и постпереходные металлы (в их более низких степенях окисления) образуют ионные оксиды, то есть соединения, содержащие анион O 2-. Металлы с высокой степенью окисления образуют оксиды, связи которых имеют более ковалентную природу. Неметаллы также образуют ковалентные оксиды, которые обычно имеют молекулярный характер. Плавное изменение типа связи в оксидах от ионного к ковалентному наблюдается по мере того, как периодическая таблица проходит от металлов слева к неметаллам справа.Такое же изменение наблюдается в реакции оксидов с водой и в результате кислотно-основного характера продуктов. Ионные оксиды металлов реагируют с водой с образованием гидроксидов (соединений, содержащих ион OH - ) и образующихся основных растворов, тогда как большинство оксидов неметаллов реагируют с водой с образованием кислот и образующихся кислотных растворов ( см. таблицу).

Периодическое изменение свойств оксидов элементов третьего периода
группа 1 группа 2 группа 13 группа 14 группа 15 группа 16 группа 17
Источник: Источник: W.Робинсон, Дж. Одом и Х. Хольцкло-младший, Химия: концепции и модели, D.C. Heath and Co., 1992.
Реакция оксидов с водой и кислотно-основной характер гидроксидов Na 2 O дает NaOH (сильное основание) MgO дает
Mg (OH) 2 (слабое основание)
Al 2 O 3 не реагирует SiO 2 не реагирует P 4 O 10 дает H 3 PO 4 (слабая кислота) SO 3 дает H 2 SO 4 (сильная кислота) Cl 2 O 7 дает HClO 4 (сильная кислота)
соединение в оксидах Na 2 O ионный MgO ионный Al 2 O 3
ионный
SiO 2 ковалентный P 4 O 10 ковалентный SO 3 ковалентный Cl 2 O 7 ковалентный

Некоторые органические соединения реагируют с кислородом или другими окислителями с образованием веществ, называемых оксидами.Таким образом, амины, фосфины и сульфиды образуют оксиды аминов, оксиды фосфина и сульфоксиды, соответственно, в которых атом кислорода ковалентно связан с атомом азота, фосфора или серы. Так называемые оксиды олефинов представляют собой циклические простые эфиры.

Оксиды металлов

Оксиды металлов - это твердые кристаллические вещества, содержащие катион металла и анион оксида. Обычно они реагируют с водой с образованием оснований или с кислотами с образованием солей.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской.Подпишитесь сегодня

Щелочные металлы и щелочноземельные металлы образуют три различных типа бинарных кислородных соединений: (1) оксиды, содержащие ионы оксидов, O 2-, (2) пероксиды, содержащие ионы пероксидов, O 2 2-, которые содержат ковалентные одинарные связи кислород-кислород, и (3) супероксиды, содержащие ионы супероксида, O 2 - , которые также имеют ковалентные связи кислород-кислород, но с одним отрицательным зарядом меньше, чем ионы пероксида. Щелочные металлы (которые имеют степень окисления +1) образуют оксиды M 2 O, пероксиды M 2 O 2 и супероксиды MO 2 .(M представляет собой атом металла.) Щелочноземельные металлы (со степенью окисления +2) образуют только оксиды, MO и пероксиды, MO 2 . Все оксиды щелочных металлов могут быть получены путем нагревания нитрата соответствующего металла с элементарным металлом. 2MNO 3 + 10M + тепло → 6M 2 O + N 2 Обычное получение оксидов щелочноземельных металлов включает нагревание карбонатов металлов. MCO 3 + тепло → MO + CO 2 И оксиды щелочных металлов, и оксиды щелочноземельных металлов являются ионными и реагируют с водой с образованием основных растворов гидроксида металла.M 2 O + H 2 O → 2MOH (где M = металл группы 1)
MO + H 2 O → M (OH) 2 (где M = металл группы 2) Таким образом, эти соединения часто называют основными оксидами. В соответствии со своим основным поведением они реагируют с кислотами в типичных кислотно-основных реакциях с образованием солей и воды; например, M 2 O + 2HCl → 2MCl + H 2 O (где M = металл группы 1). Эти реакции также часто называют реакциями нейтрализации. Наиболее важными основными оксидами являются оксид магния (MgO), хороший проводник тепла и электрический изолятор, который используется в огнеупорных кирпичах и теплоизоляции, и оксид кальция (CaO), также называемый негашеной известью или известью, широко используемый в сталелитейной промышленности и в воде. очищение.

Периодические тренды оксидов тщательно изучены. В любой данный период связь в оксидах прогрессирует от ионной до ковалентной, и их кислотно-основной характер меняется от сильно основного до слабоосновного, амфотерного, слабокислого и, наконец, сильнокислого. В общем, основность увеличивается вниз по группе (например, в оксидах щелочноземельных металлов BeO 2 O 7 (который содержит Mn 7+ ) наиболее кислотным.Оксиды переходных металлов со степенью окисления +1, +2 и +3 представляют собой ионные соединения, состоящие из ионов металлов и оксидных ионов. Оксиды переходных металлов с степенями окисления +4, +5, +6 и +7 ведут себя как ковалентные соединения, содержащие ковалентные связи металл-кислород. Как правило, ионные оксиды переходных металлов являются основными. То есть они будут реагировать с водными кислотами с образованием растворов солей и воды; например, CoO + 2H 3 O + → Co 2+ + 3H 2 O.Оксиды со степенью окисления +5, +6 и +7 являются кислыми и реагируют с растворами гидроксида с образованием солей и воды; например, CrO 3 + 2OH - → CrO 4 2− + H 2 О. Эти оксиды с степенью окисления +4 обычно являются амфотерными (от греческого amphoteros, «в обоих направлениях»), что означает, что эти соединения могут вести себя либо как кислоты, либо как основания. Амфотерные оксиды растворяются не только в кислых, но и в основных растворах.Например, оксид ванадия (VO 2 ) представляет собой амфотерный оксид, растворяющийся в кислоте с образованием синего иона ванадила, [VO] 2+ , и в основании с образованием желто-коричневого гипованадат-иона, [V 4 O 9 ] 2-. Амфотеризм среди оксидов основной группы в первую очередь обнаруживается с металлоидными элементами или их ближайшими соседями.

.

Оксиды металлов - Chemistry LibreTexts

Дефекты в оксидах металлов

Оксиды металлов являются очень распространенным товаром, широко применяются и имеют много различных разновидностей. Например, оксид цинка, спеченный вместе с другими добавками оксида металла, был превращен в нелинейные резисторы, которые называются варисторами для функции подавления скачков напряжения. Функция подавления применяется для переключения и для защиты защит от случайного напряжения. Оксид железа и оксиды других металлов используются в термитных реакциях, и это применялось многими способами, включая сварку при ремонте космических кораблей.Оксиды железа также являются сырьем для всех магнитов и магнитных материалов, используемых для компьютерных дисков и записывающих лент.

Как оксиды металлов защищают металл от дальнейшего окисления?

Металлы защищены от дальнейшего окисления за счет образования твердой окалины оксидов при окислении. Не все оксиды металлов образуют окалину. Обычно, когда образовавшийся оксид не очень плотный, он не находится под напряжением, и оксидный слой образует окалину. Обычно моль оксида металла должен занимать больше объема, чем моль самого металла.Если это так, оксид не подвергается нагрузке и образуется защитная накипь. Как правило, , если объем оксида металла на моль металла больше, чем молярный объем металла, оксид образует защитную окалину .

С другой стороны, если образованный оксид занимает меньший объем, чем объем, занимаемый самим металлом, оксидный слой будет находиться под напряжением и в какой-то момент потрескается. Таким образом, оксид не защищает от дальнейшего окисления.Молярный объем легко рассчитывается делением молярной массы на плотность:

\ [\ text {молярный объем} = \ dfrac {\ text {Молярная масса}} {плотность} \]

Пример 1

Плотность \ (Mg \) и \ (MgO \) составляет 1,74 и 3,58 г / мл соответственно. Рассчитайте их молярные объемы.

Решение

Ниже приведены мольные объемы:

.

Молярный объем Mg = 24,31 (г / моль) / 1,74 (г / мл) = 14,0 мл / моль
Молярный объем MgO = (24.31 + 16,00) (г / моль) / 3,58 (г / мл) = 11,3 мл / моль

ОБСУЖДЕНИЕ

Поскольку молярный объем оксида меньше, чем у металла, оксид не образует защитной окалины.

Пример 2

Плотность \ (Al \) и \ (Al_2O_3 \) составляет 2,702 и 3,965 г / мл соответственно. Рассчитайте их объемы на моль Al.

Решение

Объемы на моль La приведены ниже:

Молярный объем Al = 26.98 (г / моль) / 2,702 (г / мл) = 9,985 мл / моль
Объем Al2O3 = (26,98 + 24,00) (г / моль) / 3,965 (г / мл = 12,86 мл / моль

ОБСУЖДЕНИЕ

Хорошо известно, что оксид алюминия образует защитную окалину. Эти данные подтверждают факт, и теперь у вас есть объяснение коррозии. Однако следует понимать, что иногда оксид металла не образует защитный слой, даже если оксид не находится под напряжением.

Как увеличивается скорость окисления металлических поверхностей?

Основной технологической проблемой металлов является коррозия из-за окисления.Скорость окисления обычно выражается глубиной слоя окисления. Было предложено несколько моделей для выражения толщины оксидного слоя y как функции времени t . В следующем обсуждении k - это постоянная скорости.

Линейное правило. Когда оксид абсолютно не защищает, процесс окисления линейно зависит от времени. Это было названо Своддлом законом о прямолинейной ставке .

\ [dy = k dt \]

или

\ [y = k t \]

Когда оксидный слой дает некоторую защиту, применяется параболический закон.Этот закон сформулирован с учетом,

\ [y dy = k dt \]

или

\ [y_2 = k 't + c \]

с \ (k '= 2 k \) и c - другая константа

или

\ [y = k "t 1/2 + c" \]

с другими константами k "и c"

Было показано, что окисление меди следует этому правилу. Чем толще оксидный слой, тем большую защиту в этом случае обеспечивает оксид. Когда оксидный слой образует защитный слой, но большие хлопья трескаются и в результате происходит более быстрое окисление.Тогда скорость представляет собой комбинацию линейного правила и параболического закона.

Когда оксид образует хороший защитный слой, применяются закон логарифмической скорости и закон обратной логарифмической скорости (). Некоторые предлагаемые формулы:

\ [\ dfrac {1} {y} = a \ ln (k t +1) \]

или

\ [y = b ln (k t + 1) \]

a, b и k - это лишь некоторые параметры, которые необходимо определить экспериментальными методами.Свойства металла и его оксида играют роль в скорости коррозии. Нет никаких законов о фиксированных ставках, и каждый случай должен быть тщательно изучен. Пока мы намекали, что у некоторых есть модели для исследования и анализа проблем коррозии.

Как железо подвергается коррозии?

Проблема с железом, как и со многими другими металлами, заключается в том, что оксид, образованный в результате окисления, не прилегает прочно к поверхности металла и легко отслаивается, вызывая точечную коррозию. Обширная точечная коррозия в конечном итоге вызывает структурную слабость и разрушение металла.Большинство людей считает, что окисление железа приводит к образованию пленки из полуторного оксида железа, который обозначает красный оксид железа (III), Fe 2 O 3 , который также называют оксидом железа. На самом деле окисление и коррозия железа - очень сложный процесс.

Коррозия возникает из-за окисления и гальванических воздействий. Образовавшаяся ржавчина обычно представлена ​​

\ [Fe_ 2 O_ 3 \ cdot x H_ 2 O \]

, где x - неопределенное количество воды.В зависимости от количества воды оксиды могут иметь различный цвет. PH воды и электролитов, присутствующих в воде, влияют на скорость коррозии железа, поскольку присутствие электролитов увеличивает проводимость раствора.

Каковы основные оксиды железа и их структура?

Как упоминалось выше, железо может находиться в степени окисления II или III в форме Fe 2+ или Fe 3+ в своих оксидах. В результате оксиды железа имеют тенденцию быть несколько нестехиометрическими.

Общие оксиды железа:

закись железа FeO
гематит a-Fe2O3
маггемит g-Fe2O3
магнетит Fe3O4

Однако, когда участвует вода, возможно несколько оксигидроксидов:

гетит a-FeOOH
акаганеит b-FeOOH
лепидокрокит g-FeOOH

Нет необходимости запоминать все эти минералы, но вы получите представление о разновидностях оксидов и оксигидроксидов железа.

Основные структуры оксидов железа и оксигидроксидов железа можно описать как плотную упаковку кислорода (или гидроксида) с ионами железа в октаэдрических узлах. Структуры гетита и гематита можно описать как приблизительную ГПУ плотную упаковку ионов O 2- или HO - с некоторыми октаэдрическими позициями, занятыми ионами железа. Таким образом, эти два типа структур обычно обозначают как фазы.

Структуры лепидокрокита и маггемита могут быть описаны как приблизительная упаковка ccp (ГЦК) ионов O 2- или HO - с некоторыми октаэдрическими позициями, занятыми ионами железа.Таким образом, эти два типа структур обычно обозначают как g-фазы. Некоторые из ионов железа могут быть заменены ионами других металлов, образуя твердые растворы в процессе, известном как изоморфное замещение с точки зрения структурной химии.

.

Оксиды металлов и неметаллов отличаются по своим кислотно-основным свойствам при добавлении в воду. Здесь мы исследуем эти свойства.

Презентация на тему: «Оксиды металлов и неметаллов различаются по своим кислотно-основным свойствам, когда они добавляются в воду. Здесь мы исследуем эти свойства». - Стенограмма презентации:

1 Оксиды металлов и неметаллов различаются по кислотно-основным свойствам при добавлении в воду.Здесь мы исследуем эти свойства.

2 Оксид - это соединение элемента с кислородом. Некоторые примеры оксидов: Na 2 O, V 2 O 5, ZnO, CO 2, P 4 O 10, SO 2 и OF 2.

3 Существует много оксидных соединений. Несколько примеров: Na 2 O, V 2 O 5, ZnO, CO 2, P 4 O 10, SO 2 и F 2 O. Оксид - это соединение элемента с кислородом.Некоторые примеры оксидов: Na 2 O, V 2 O 5, ZnO, CO 2, P 4 O 10, SO 2 и F 2 O.

4 Давайте посмотрим на таблицу Менделеева.

5 Помните, мы можем нарисовать здесь лестницу

6 Где металлы слева от лестницы Металлы


8 Оксид металла - это соединение металлического элемента с кислородом.Оксид металла - это соединение металлического элемента с кислородом. Например. K 2 O Оксид неметалла - это соединение неметаллического элемента с кислородом. Например. НЕТ 2

10 Итак, соединение K2O или оксид калия является примером оксида металла. Оксид металла - это соединение металлического элемента с кислородом. Например. K 2 O Оксид неметалла - это соединение неметаллического элемента с кислородом. Например. НЕТ 2

11 Оксид неметалла - это соединение неметаллического элемента с кислородом.Оксид металла - это соединение металлического элемента с кислородом. Например. K 2 O Оксид неметалла - это соединение неметаллического элемента с кислородом.

.

Оксиды углерода, кремния, германия, олова и свинца

Оксиды элементов в верхней части группы 4 являются кислыми, но кислотность оксидов падает по мере того, как вы спускаетесь по группе. В нижней части группы оксиды становятся более основными, но при этом полностью не теряют своих кислотных свойств.

Оксид, который может проявлять как кислотные, так и основные свойства, называется амфотерным .

Таким образом, наблюдается тенденция от кислых оксидов в верхней части группы к амфотерным в нижней части.

 

Оксиды углерода и кремния

Окись углерода

Окись углерода обычно рассматривается как нейтральный оксид, но на самом деле он очень и очень слабокислый. Он не реагирует с водой, но будет реагировать с горячим концентрированным раствором гидроксида натрия с образованием раствора метаноата натрия.

Тот факт, что окись углерода взаимодействует с основным гидроксид-ионом, показывает, что он должен быть кислым.

 

Диоксиды углерода и кремния

Оба они слабокислые.

С водой

Диоксид кремния не реагирует с водой из-за сложности разрушения гигантской ковалентной структуры.

Двуокись углерода реагирует с водой в некоторой степени с образованием ионов водорода (строго говоря, ионы гидроксония) и ионов гидрокарбоната.

Всего эта реакция:

Раствор двуокиси углерода в воде иногда называют угольной кислотой, но на самом деле только около 0.Фактически прореагировал 1% диоксида углерода. Положение равновесия находится намного левее.

С основаниями

Двуокись углерода реагирует с раствором гидроксида натрия на холоде с образованием карбоната натрия или раствора гидрокарбоната натрия - в зависимости от соотношения реагирующих веществ.

Диоксид кремния также реагирует с раствором гидроксида натрия, но только если он горячий и концентрированный. Образуется раствор силиката натрия.

Вы также можете быть знакомы с одной из реакций, происходящих при извлечении железа в доменной печи - в которой оксид кальция (из известняка, который является одним из сырьевых материалов) реагирует с диоксидом кремния с образованием жидкого шлака, силиката кальция. Это также пример реакции кислого диоксида кремния с основанием.

 

Оксиды германия, олова и свинца

Окиси

Все эти оксиды амфотерные - они проявляют как основные, так и кислотные свойства.

Основная природа оксидов

Все эти оксиды реагируют с кислотами с образованием солей.

Например, все они реагируют с концентрированной соляной кислотой. Кратко это можно представить как:

. . . где X может быть Ge и Sn, но, к сожалению, требует небольшой модификации для свинца.

Хлорид свинца (II) практически нерастворим в воде, и вместо получения раствора он образует нерастворимый слой над оксидом свинца (II), если вы будете использовать разбавленную соляную кислоту , что остановит реакцию.

Однако в этом примере мы говорим об использовании концентрированной соляной кислоты .

Большой избыток хлорид-ионов в концентрированной кислоте реагирует с хлоридом свинца (II) с образованием растворимых комплексов, таких как PbCl 4 2- . Эти ионные комплексы растворимы в воде, и проблема исчезает.

К сожалению, это означает, что вам нужно больше помнить!

.

Смотрите также