Oksit

Oksit , kimyasal formülünde en az bir oksijen atomu ve bir başka element içeren kimyasal bir bileşiktir. Oksitin kendisi oksijen dianyonu, bir O^2– atomundan oluşur. Metal oksitler bu nedenle tipik olarak 2 oksidasyon durumunda bir oksijen anyonu içerir. Yerkabuğunun çoğu, havadaki veya sudaki oksijen tarafından oksitlenen elementlerin bir sonucu olarak katı oksitlerden oluşur. Saf elementler olarak kabul edilen malzemeler bile genellikle bir oksit kaplama geliştirir. Örneğin, alüminyum folyo, folyoyu daha fazla korozyondan koruyan ince bir Al₂O₃ kabuğu (pasivasyon tabakası olarak adlandırılır) geliştirir. Bazı elementler, oksijenle birleşen element miktarlarında farklılık gösteren çoklu oksitler oluşturabilir. Örnekler karbon, demir, nitrojen (bkz. Nitrojen oksit), silikon, titanyum ve alüminyumdur. Bu gibi durumlarda oksitler, karbon monoksit ve karbon dioksitte olduğu gibi, dahil olan atomların sayısı veya demir(II) oksit ve demir(III) oksitte olduğu gibi elementin oksidasyon numarası belirtilerek ayırt edilir.

Oluşum

Hidratlı demir(III) oksitler Fe2O3·nH2O ve demir(III) oksit-hidroksit (FeO(OH), Fe(OH)3) içeren demir(III) oksit veya pas gibi oksitler, oksijen ile birleştiğinde oluşur.

Elektronegatifliği nedeniyle oksijen, karşılık gelen oksitleri vermek için hemen hemen tüm elementlerle kararlı kimyasal bağlar oluşturur. Asil metaller (altın veya platin gibi), oksijenle doğrudan kimyasal kombinasyona direndikleri için değerlidir ve altın(III) oksit gibi maddeler dolaylı yollarla üretilmelidir.

Elementlerin korozyonu için iki bağımsız yol, oksijenle hidroliz ve oksidasyondur. Su ve oksijen kombinasyonu daha da aşındırıcıdır. Hemen hemen tüm elementler bir oksijen atmosferinde veya oksijen açısından zengin bir ortamda yanar. Su ve oksijenin (veya basitçe havanın) varlığında, bazı elementler - sodyum - hidroksitleri vermek için hızla reaksiyona girer. Kısmen, bu nedenle, alkali ve toprak alkali metalleri doğada metalik, yani doğal formda bulunmaz. Sezyum, oksijenle o kadar reaktiftir ki, vakum tüplerinde bir alıcı olarak kullanılır ve NaK denilen potasyum ve sodyum çözeltileri, bazı organik çözücüleri oksijensizleştirmek ve dehidre etmek için kullanılır. Çoğu metalin yüzeyi havanın varlığında oksitler ve hidroksitlerden oluşur. İyi bilinen bir örnek, metali pasifleştiren ve daha fazla korozyonu yavaşlatan ince bir alüminyum oksit filmiyle kaplanmış alüminyum folyodur. Alüminyum oksit tabakası, elektrolitik anotlama işlemi ile daha büyük kalınlıkta inşa edilebilir. Katı magnezyum ve alüminyum STP'de oksijenle yavaş reaksiyona girmesine rağmen - çoğu metal gibi havada yanarak çok yüksek sıcaklıklar oluştururlar. Çoğu metalin ince taneli tozları havada tehlikeli derecede patlayıcı olabilir. Sonuç olarak, genellikle katı yakıtlı roketlerde kullanılırlar.

Kuru oksijende demir, kolayca demir(II) oksit oluşturur, ancak esas olarak pas içeren hidratlı demir oksitlerin oluşumu, Fe₂O_3−x(OH)_2x, tipik olarak oksijen ve su gerektirir. Yaklaşık 3,5 milyar yıl önce fotosentetik bakteriler tarafından serbest oksijen üretimi, okyanuslardaki çözeltiden demiri, ekonomik açıdan önemli demir cevheri hematitinde Fe₂O₃ olarak çökeltti.

Yapı

Oksitler, tek tek moleküllerden polimerik ve kristal yapılara kadar bir dizi farklı yapıya sahiptir. Standart koşullarda, oksitler katılardan gazlara kadar değişebilir.

Metal oksitler

Çoğu metalin oksitleri polimerik yapıları benimser. Oksit tipik olarak üç metal atomunu (örneğin rutil yapı) veya altı metal atomunu (karborundum veya kaya tuzu yapıları) bağlar. M-O bağları tipik olarak güçlü olduğundan ve bu bileşikler çapraz bağlı polimerler olduğundan, katılar, asitler ve bazlar tarafından saldırıya uğramalarına rağmen çözücüler içinde çözünmez olma eğilimindedir. Formüller, çoğu stokiyometrik olmayan bileşikler olduğunda aldatıcı bir şekilde basittir.

Moleküler oksitler

Çoğu metal oksit polimerik olmasına rağmen, bazı oksitler moleküllerdir. Moleküler oksitlerin örnekleri karbon dioksit ve karbon monoksittir. Tüm basit nitrojen oksitleri molekülerdir, örneğin NO, N₂O, NO₂ ve N₂O₄. Fosfor pentoksit, aldatıcı bir ada sahip daha karmaşık bir moleküler oksittir, gerçek formül P₄O₁₀'dur. Bazı polimerik oksitler, moleküller verecek şekilde ısıtıldıklarında depolimerize olurlar, örnekler selenyum dioksit ve sülfür trioksittir. Tetroksitler nadirdir. Daha yaygın örnekler: rutenyum tetroksit, osmiyum tetroksit ve ksenon tetroksit.

Polifosfatlar ve polioksometalatlar gibi birçok oksianyon bilinmektedir. Oksitlenmeler daha nadirdir, bazı örnekler nitrosonyum (NO⁺), vanadil (VO²⁺) ve uranil (UO2+
2). Elbette hem oksitlerle hem de diğer gruplarla birçok bileşik bilinmektedir. Organik kimyada bunlar, ketonları ve birçok ilgili karbonil bileşiğini içerir. Geçiş metalleri için, birçok okso kompleksi ve oksihalidler bilinmektedir.

İndirgeme

Bir metal oksidin metale dönüştürülmesine indirgeme denir. İndirgeme, birçok reaktif tarafından indüklenebilir. Çoğu metal oksit, sadece ısıtarak metale dönüşür.

Karbon indirgeme

Metaller, kimyasal indirgeme, yani kimyasal bir reaktifin eklenmesiyle oksitlerinden "kazanılır". Yaygın ve ucuz bir indirgeme ajanı, kok formundaki karbondur. En belirgin örnek, demir cevheri eritme işlemidir. Birçok reaksiyon söz konusudur, ancak basitleştirilmiş denklem genellikle şu şekilde gösterilir:

2 Fe₂O₃ + 3 C → 4 Fe + 3 CO₂

Metal oksitler organik bileşiklerle indirgenebilir. Bu redoks işlemi, ilaçların P450 enzimleriyle detoksifikasyonu ve antifriz haline dönüştürülen etilen oksit üretimi gibi kimyadaki birçok önemli dönüşümün temelini oluşturur. Bu tür sistemlerde, metal merkez bir oksit ligandını organik bileşiğe aktarır ve ardından metal oksidin, çoğunlukla havadaki oksijenle rejenerasyonunu izler.

Isıtarak indirgeme

Reaktivite serisinde daha düşük olan metaller, tek başına ısıtmayla aindirgemebilir. Örneğin gümüş oksit 200 °C'de ayrışır:

2 Ag₂O → 4 Ag + O₂

Yer değiştirme ile indirgeme

Daha reaktif olan metaller, daha az reaktif olan metallerin oksitlerinin yerini alır. Örneğin çinko, bakırdan daha reaktiftir, bu nedenle çinko oksit oluşturmak için bakır(II) oksidin yerini alır:

Zn + CuO → ZnO + Cu

Hidrojenle indirgeme

Metallerin yanı sıra hidrojen, su olarak da bilinen hidrojen oksit oluşturmak için metal oksitlerin yerini alabilir:

H₂ + CuO → Cu + H₂O

Elektrolizle indirgeme

Reaktif olan metaller kararlı oksitler oluşturduğundan, bazı metal oksitlerin indirgenmesi için elektrolize edilmesi gerekir. Buna sodyum oksit, potasyum oksit, kalsiyum oksit, magnezyum oksit ve alüminyum oksit dahildir. Oksitler, grafit elektrotları bunlara batırmadan önce eritilmelidir:

2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂

Kaynak

Burdaki yer alan bilgiler en:Oxide sayfası'ndan çevirilerek edinilmiştir.