Tlenki, elektrolity i wzory wodorotlenków - Chemia Nowej Ery 7

1.Tlenki

Związki chemiczne tlenu z metalami lub niemetalami, np. tlenek węgla(IV) $\ce{CO2}$ i tlenek wapnia $\ce{CaO}$.

2.Tlenki w przyrodzie

Piasek to tlenek krzemu(IV) $\ce{SiO2}$ (krzemionka, kwarc). Tlenek węgla(IV) $\ce{CO2}$ jest składnikiem powietrza. Głównym składnikiem rdzy jest tlenek żelaza(III) $\ce{Fe2O3}$. Większość metali występuje w skorupie ziemskiej w postaci tlenków.

3.Rodzaje tlenków

Ze względu na pierwiastek, który łączy się z tlenem, tlenki dzieli się na tlenki niemetali, np. $\ce{CO2}$, $\ce{SO2}$, $\ce{SiO2}$, oraz tlenki metali, np. $\ce{Na2O}$, $\ce{CaO}$, $\ce{Fe2O3}$.

4.Wzór ogólny tlenków

$\ce{E2O_{n}}$, gdzie E to symbol metalu lub niemetalu, a n - jego wartościowość. Tlen ma w tlenkach wartościowość II. Gdy n jest liczbą parzystą, indeksy we wzorze się skraca, np. tlenek węgla(IV) to $\ce{CO2}$, a nie $\ce{C2O4}$.

5.Równowaga wartościowości we wzorze tlenku

Wartościowość pierwiastka pomnożona przez liczbę jego atomów jest równa wartościowości tlenu (II) pomnożonej przez liczbę atomów tlenu. Dla $\ce{Fe2O3}$: $\mathrm{III} \cdot 2 = \mathrm{II} \cdot 3$.

6.Jak tworzy się nazwy tlenków?

Do słowa „tlenek” dodaje się nazwę metalu lub niemetalu, np. tlenek wapnia. Jeśli pierwiastek w związkach chemicznych przyjmuje różne wartościowości, podaje się ją w nazwie cyfrą rzymską w nawiasie, np. tlenek siarki(IV).

7.Tlenki żelaza

Żelazo przyjmuje wartościowość II lub III, dlatego tworzy dwa tlenki: tlenek żelaza(II) $\ce{FeO}$ i tlenek żelaza(III) $\ce{Fe2O3}$.

8.Tlenki siarki

Tlenek siarki(IV) $\ce{SO2}$ - siarka ma wartościowość IV. Tlenek siarki(VI) $\ce{SO3}$ - siarka ma wartościowość VI.

9.Jak ustalić wzór tlenku na podstawie nazwy?

Napisz symbole pierwiastków i zaznacz wartościowości, dobierz indeksy tak, żeby była równowaga wartościowości, i zapisz wzór. Np. tlenek fosforu(V): fosfor V, tlen II, więc $\ce{P2O5}$, bo $\mathrm{V} \cdot 2 = \mathrm{II} \cdot 5$.

10.Jak ustalić nazwę tlenku na podstawie wzoru?

Z równowagi wartościowości oblicz wartościowość pierwiastka. Sprawdź, czy pierwiastek przyjmuje różne wartościowości - jeśli tak, podaj ją w nazwie. Np. $\ce{N2O3}$: azot III (bo $\mathrm{III} \cdot 2 = \mathrm{II} \cdot 3$), azot ma różne wartościowości, więc to tlenek azotu(III).

11.Rodzaj wiązania w tlenku

Ustala się go na podstawie różnicy elektroujemności tlenu i drugiego pierwiastka. Gdy różnica wynosi 1,7 lub więcej, wiązanie jest jonowe (np. w $\ce{CaO}$: $3{,}4 - 1{,}0 = 2{,}4$). Gdy jest mniejsza od 1,7 - kowalencyjne (np. w $\ce{SO2}$: $3{,}4 - 2{,}6 = 0{,}8$).

12.Sposoby otrzymywania tlenków

Tlenki otrzymuje się m.in. w reakcji tlenu z metalem, np. $\ce{2Mg + O2 -> 2MgO}$, lub z niemetalem, np. $\ce{S + O2 -> SO2}$. Niektóre tlenki reagują z tlenem i dają inne tlenki, np. $\ce{2NO + O2 -> 2NO2}$.

13.Otrzymywanie tlenku glinu

Glin reaguje z tlenem: $\ce{4Al + 3O2 -> 2Al2O3}$ (glin + tlen → tlenek glinu). Po obu stronach są 4 atomy glinu i 6 atomów tlenu.

14.Katalizator

Substancja, która zwiększa szybkość reakcji chemicznej. W równaniu reakcji zaznacza się go nad strzałką: słowem „katalizator” albo wzorem lub symbolem użytej substancji, np. $\ce{2SO2 + O2 ->[{katalizator}] 2SO3}$.

15.Tlenki stosowane jako katalizatory

Tlenek azotu(IV) $\ce{NO2}$, tlenek cynku $\ce{ZnO}$, tlenek manganu(IV) $\ce{MnO2}$ i tlenek chromu(III) $\ce{Cr2O3}$.

16.Tlenek węgla(II) (czad)

Bezbarwny, bezwonny i bardzo toksyczny gaz. Powstaje, gdy węgiel i inne paliwa spalają się przy ograniczonym dostępie tlenu. Już 0,3% objętościowych czadu w powietrzu może spowodować śmiertelne zatrucie, dlatego przy piecach węglowych i gazowych warto instalować czujniki czadu.

17.Zastosowania tlenków niemetali

Tlenek węgla(IV): produkcja wody gazowanej i suchego lodu, gaszenie pożarów. Tlenek siarki(IV): dezynfekcja beczek na wino i kiszonki, wybielanie. Tlenek krzemu(IV) (krzemionka): produkcja szkła, także żaroodpornego i laboratoryjnego.

18.Zastosowania tlenków metali

Tlenek wapnia (wapno palone): produkcja cementu i zapraw murarskich, osuszanie gazów i cieczy. Tlenek magnezu: podstawa pudrów, leki na nadkwasotę. Tlenek żelaza(III): czerwony barwnik, polerowanie szkła i stali.

19.Elektrolity

Związki chemiczne, których roztwory wodne przewodzą prąd elektryczny, np. roztwory wodorotlenku sodu, kwasu siarkowego(VI) i chlorku sodu.

20.Nieelektrolity

Związki chemiczne, których roztwory wodne nie przewodzą prądu elektrycznego, np. roztwory glicerolu i sacharozy. Prądu nie przewodzi też woda destylowana.

21.Badanie przewodzenia prądu przez roztwory

Zestaw: źródło prądu stałego (np. bateria), żarówka, elektrody grafitowe i przewody. Elektrody zanurza się w roztworze i obserwuje żarówkę: świeci - elektrolit, nie świeci - nieelektrolit. Przed kolejnym roztworem elektrody płucze się wodą destylowaną.

22.Przykłady elektrolitów i nieelektrolitów

Elektrolity: wodne roztwory wodorotlenków (sodu, potasu), kwasu siarkowego(VI), kwas chlorowodorowy i wodne roztwory soli (chlorku sodu, azotanu(V) potasu). Nieelektrolity: woda destylowana oraz wodne roztwory glicerolu i sacharozy.

23.Kiedy elektrolity przewodzą prąd elektryczny?

Gdy są rozpuszczone w wodzie albo stopione.

24.Elektrolity w organizmie człowieka

Elektrolity są usuwane z organizmu z potem, dlatego sportowcy je uzupełniają, np. napojami izotonicznymi z chlorkiem sodu. Jony sodu pomagają w przewodzeniu impulsów nerwowych, a jony chlorkowe są potrzebne do prawidłowej kurczliwości mięśni.

25.Wskaźniki kwasowo-zasadowe

Substancje, które zmieniają barwę w zależności od odczynu roztworu.

26.Rodzaje odczynu roztworów

Odczyn roztworu może być kwasowy (np. sok z cytryny), obojętny (np. mleko, woda destylowana) albo zasadowy (np. roztwór mydła).

27.Najczęściej stosowane wskaźniki w pracowni chemicznej

Uniwersalne papierki wskaźnikowe, fenoloftaleina i oranż metylowy.

28.Jak zbadać odczyn uniwersalnym papierkiem wskaźnikowym?

Papierek zanurza się w badanym roztworze, a uzyskany kolor porównuje się ze skalą barw dołączoną do opakowania.

29.Barwy uniwersalnego papierka wskaźnikowego

W odczynie kwasowym od pomarańczowej do czerwonej, w obojętnym żółta, a w zasadowym od zielonej do niebieskiej.

30.Barwy fenoloftaleiny

W roztworze o odczynie kwasowym i obojętnym fenoloftaleina jest bezbarwna, a w roztworze o odczynie zasadowym barwi się na malinowo.

31.Barwy oranżu metylowego

W roztworze o odczynie kwasowym oranż metylowy jest czerwony, a w roztworze o odczynie obojętnym i zasadowym - żółty.

32.Jak ustalić odczyn roztworu na podstawie barw wskaźników?

Porównuje się barwy wskaźników w roztworze z ich znanymi barwami. Kwasowy: papierek czerwony, fenoloftaleina bezbarwna, oranż czerwony. Obojętny: papierek żółty, fenoloftaleina bezbarwna, oranż żółty. Zasadowy: papierek zielony lub niebieski, fenoloftaleina malinowa, oranż żółty.

33.Wodorotlenki

Związki chemiczne zbudowane z kationów metalu i anionów wodorotlenkowych. Wzór ogólny: $\ce{M(OH)_{n}}$, gdzie M to metal, a n - wartościowość metalu, równa liczbie grup wodorotlenowych.

34.Grupa wodorotlenowa

Grupa $\ce{-OH}$ złożona z atomu tlenu i atomu wodoru. Ma zawsze wartościowość I (II - I = I). Gdy we wzorze jest więcej niż jedna grupa, zapisuje się ją w nawiasie, np. $\ce{Ca(OH)2}$ czytamy „ce a o ha dwa razy wzięte”.

35.Jak tworzy się nazwy wodorotlenków?

Do słowa „wodorotlenek” dodaje się nazwę metalu, np. wodorotlenek sodu. Jeśli metal przyjmuje różne wartościowości, podaje się ją w nazwie, np. wodorotlenek miedzi(II) - miedź przyjmuje wartościowość I lub II.

36.Wzory i nazwy wodorotlenków

Wodorotlenek sodu $\ce{NaOH}$, wodorotlenek potasu $\ce{KOH}$, wodorotlenek wapnia $\ce{Ca(OH)2}$, wodorotlenek glinu $\ce{Al(OH)3}$, wodorotlenek miedzi(II) $\ce{Cu(OH)2}$.

37.Jak ustalić wzór wodorotlenku na podstawie nazwy?

Napisz symbol metalu i grupę $\ce{OH}$ z wartościowościami, a potem dobierz liczbę grup $\ce{OH}$ równą wartościowości metalu. Np. wodorotlenek glinu: glin III, więc $\ce{Al(OH)3}$, bo $\mathrm{III} \cdot 1 = \mathrm{I} \cdot 3$.

38.Właściwości wodnych roztworów wodorotlenków

Przewodzą prąd elektryczny (są elektrolitami) i mają odczyn zasadowy: fenoloftaleina barwi się w nich na malinowo, a uniwersalny papierek wskaźnikowy przyjmuje barwę od zielonej do niebieskiej.