Reactivitatea Substanțelor Anorganice

CAPITOLUL 1

1.CLASE DE SUBSTANŢE ANORGANICE

1.1 Oxizi

Din punct de vedere funcţional, oxizii metalici se clasifică în:

- Oxizi cu caracter bazic (oxizi bazici)

- Oxizi cu caracter acid (oxizi acizi)

- Oxizi cu caracter amfoter (oxizi amfoliţi)

Clasificarea se referă la faptul ca oxizii metalici pot reacţiona cu apa cu formare de protoni sau iono hodroxid, adică pot funcţiona ca acizi sau baze, cu amfloteri pot funcţiona în ambele sensuri.

Caracterul oxizilor elementelor metalice din blocurile s si p prezintă o variaţie regulată funcţie de poziţia elementelor, respective în sistemul periodic. Astfel de-a lungul unei perioade se constată o scadere progresivă a caracterului bazic al oxizilor, încît de la un oxid cu caracter metalic bazic (oxidul unui metal alcalin) se ajunge la oxizi cu caracter acid (pentru elementele de la sfîrşitul fiecarei perioade). Aceasta trecere treptată de la un caracter bazic la unul acid, presupune existenta unor specii oxidice cu caracter amfoter.

Pentru oxizii unui metal tranziţional, în diferitele sale stări de oxidare, se constată de asemenea o variaţie regulată a caracterului acido-bazic în sensul accentuarii funcţiei acidice a oxidului odată cu cresterea stării de oxidare a elementului considerat. Acest lucru poate fi ilustrat foarte bine în cazul vanadiului, cromului, manganului.

bazic slab bazic amfoter acid

VO V2O3 VO2 V2O5

CrO Cr2O3 CrO2 CrO3

MnO Mn2O3 MnO2 Mn2O7

O interpretare cantitativă a caracterului amfoter al oxizilor, în sensul unei corelaţii stricte a acestei comportari cu o serie de particularitati ale ionului metalic este in general dificilă. În schimb,din punct de vedere calitativ, caracterul amfoter al oxizilor reprezentat prin ecuaţiile reacţiilor de desociere bazică sau acidă.

MOH = M+ + HO-

MOH = MO- + H+

Poate fi corelat cu interacţia de polarizare metal –OH. Astfel un caracter amfoter este de aşteptat să apară în toate in sistemele la care polarizarea grupării OH de catre anionul / cationul Hn+ nu este nici foarte puternică pentru a determina o comportare acidă, nici foarte slabă pentru a genera numai proprietaţi bazice. În general comportarea amfoteră se intalneşte la oxizii metalelor tranziţionale în stări intermediare de oxidare, dar şi la o serie de metale din blocul p : Al, Sn, Pb şi chiar in cazul BeO.

Caracterul acido-bazic al oxizilor se reflectă în particularitaţile structurale ale acestora, în sensul ca modificarile observate în structura pot fi corelate cu modificarile observate în caracterul acido-bazic al acestora. Astfel, oxizii cu structuri ionice se caracterizează prin faptul că polarizarea oxigenului şi foarte probabil cea a ionului HO- de către ionul metalic este mică şi în consecinţa oxizii respectivi au caracter bazic. Pe de altă parte, în oxizii care prezintă structuri moleculare covalente, ionii O2 – sunt puternic polarizaţi de către ionul metalic, ceea ce este de aşteptat să conducă la modificarea caracterului acid al oxizilor respectivi.

Din categoria oxizilor bazici fac parte oxizii unui numar foarte mare de elemente. În sens larg, se poate afirma ca toţi oxizii metalelor în stări joase de oxidare şi ai metalelor alcaline şi alcalino – pămîntoase, la care se adaugă şi Tl3O si La2O3 reacţionează uşor cu apa şi formează hidroxizii respectivi. Această reacţie se axplică prin faptul ca ionii O2 – prezenţi în reţelele cristaline ale acestor oxizi, sunt stabili în soluţia apoasă şi reactionează cu apa cu formare de ioni hidroxid :

O2 - + H2O = 2HO - (K = 1022 )

În categoria oxizilor acizi sunt cuprinşi alături de oxizii metalelor, oxizii metalelor tranziţionale în stări maxime de oxidare cu formulele generale :

MO4 ( M = Ru, Os )

M2O7 ( M = Mn, Te, Re )

MO3 ( M = Cr, Mo, W )

şi chiar M2O5 ( M = V, Nb, Ta ) deşi aceştia din urmă sunt mai curînd amfoteri.

In majoritate, se combină direct cu apa cu formare de oxoacizi :

CrO3 + H2O = H2CrO4

Mn2O7 + H2O = 2HMnO4

Cel care nu se dizolvă in apă reacţionează atît cu bazele formand săruri şi apă :

WO3 + 2 KOH = K2WO4 + H2O

Oxizii cu caracter amfoter reacţionează atît cu bazele cît si cu acizii formînd săruri si apă :

ZnO + 2H + = Zn 2 + + H2O ( bază )

ZnO + 2HO - +H2O = [ Zn(OH)4 ] 2 – ( acid )

Proprietăţile redox ale oxizilor metalici depind de natura metalului, de starea de oxidare, dar şi de tipul speciei chimice ce conţine atomul de oxigen. Astfel oxizii normali ai metalelor puternic electropozitive conţin cationii M +, respectiv M 2 + , şi se comportă ca oxidanţi foarte slabi alături de anionul O 2 - , un reducător de asemenea foarte slab.

Oxizii metalelor cu electropozitivitate mai redusă ca de exemplu CuO, Ag2O la care ionii metalici corespunzători manifestă caracter oxidant apreciat, se remarcă prin proprietăţi oxidante :