Charakter chemiczny tlenków – co to właściwie znaczy?

Charakter chemiczny to chyba najważniejsze zagadnienie dotyczące tlenków, jeśli chodzi o chemię maturalną. Określa on, jak zachowuje się tlenek w obecności kwasu i zasady. Oprócz tego, często dodaje się, że określa on również zachowanie tlenku w wodzie, ale nie zawsze tak jest – istnieją tlenki nierozpuszczalne w wodzie, które z nią nie reagują, a mimo to zaliczymy je do tlenków kwasowych bądź zasadowych.

Dlatego pamiętaj: gdy musisz określić charakter chemiczny danego tlenku, to robisz to zawsze badając jego zachowanie względem kwasu i zasady, kropka.

Ok, to jaki może być charakter tlenku? Do wyboru mamy cztery typy: 

	tlenki kwasowe	tlenki zasadowe	tlenki amfoteryczne	tlenki obojętne
	najczęściej tlenki niemetali, ale mogą to być również tlenki metali z bloku d na najwyższych stopniach utlenienia	tlenki metali bloku s (za wyjątkiem berylu) oraz tlenki metali z bloku d na niskich stopniach utlenienia	tlenki pierwiastków bloku d na pośrednich stopniach utlenienia oraz tlenki berylu i glinu
zachowanie wobec wody	reagują tworząc kwasy (jeśli są rozpuszczalne)	reagują tworząc zasady (jeśli są rozpuszczalne)	nie reagują z wodą	nie reagują z wodą
zachowanie względem  kwasów i zasad	reagują z zasadami, nie reagują z kwasami	reagują z kwasami, nie reagują z zasadami	reagują z kwasami reagują z mocnymi zasadami	nie reagują ani z zasadami, ani z kwasami
przykłady	SO3, SiO2, CrO3	Na2O, CaO, MgO, CrO	Al2O3, ZnO, Cr2O3	NO, CO, N2O

Typowe reakcje tlenków

Zanim przejdziemy do reakcji tlenków, powiem Ci coś, co prawdopodobnie ułatwi Ci dalszą naukę 🙂
Cała chemia nieorganiczna stoi na “przeciwieństwach”. Można powiedzieć, że kwasowość i zasadowość, to przeciwne bieguny na jednej skali. A ponieważ przeciwieństwa się przyciągają, to to, co kwasowe, chętnie reaguje z tym, co zasadowe i odwrotnie. Są też związki, które leżą “pośrodku” i nie mogą się zdecydować – chcą reagować i z jednymi i z drugimi. Takie związki nazywamy amfoterami. Co istotne,  w tego typu reakcjach zwykle nie zmienia się stopień utlenienia atomów.

Zobaczmy to wszystko na przykładach.

Tlenki kwasowe

Jak widzisz na powyższym schemacie, tlenki kwasowe reagują z tym, co zasadowe. Będą zatem chętnie reagować z zasadami, ale też tlenkami zasadowymi: 

• SO₃ + 2NaOH → Na₂SO₄ + H₂O
• SO₃ + Na₂O → Na₂SO₄ 

Nie będą za to reagować z tym, co kwasowe – reakcje z kwasami, bądź innymi tlenkami kwasowymi nie zachodzą:

• SO₃ + HCl → nie zachodzi
• SO₃ + N₂O₅ → nie zachodzi

Jeśli tlenek jest rozpuszczalny w wodzie, to będzie z nią reagował, tworząc kwas. Wyjątkiem, o którym musisz pamiętać, jest SiO₂:

• SO₃ + H₂O → H₂SO₄
• SiO₂ + H₂O → nie zachodzi

Tlenki zasadowe

Tlenki zasadowe stanowią przeciwieństwo tlenków kwasowych – reagują z tym, co kwasowe, a więc z kwasami i tlenkami kwasowymi: 

• Na₂O + 2HCl → 2NaCl + H₂O
• Na₂O + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O

Analogicznie, nie będą reagować z tym, co zasadowe – reakcje z zasadami, bądź innymi tlenkami zasadowymi nie zachodzą:

• Na₂O + KOH → nie zachodzi
• Na₂O + K₂O → nie zachodzi

Jeśli tlenek jest rozpuszczalny w wodzie, to będzie z nią reagował, tworząc roztwór wodorotlenku, czyli zasadę. 

• Na₂O + H₂O → 2NaOH

Tlenki amfoteryczne

Ta grupa stanowi coś pomiędzy tlenkami kwasowymi i zasadowymi, ponieważ reagują z obiema grupami związków: zarówno z zasadami, jak i kwasami. Jednak w przeciwieństwie do tlenków kwasowych i zasadowych, zwykle NIE reagują z wodą:

• Al₂O₃ + H₂O → nie zachodzi

Reakcje z kwasami

W reakcjach z kwasami, tlenki amfoteryczne zachowują się tak, jak tlenki kwasowe, czyli reagują, tworząc sole:

• Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

Reakcje z zasadami

Z mocnymi zasadami tworzą związki kompleksowe (sole kompleksowe), głównie o liczbie koordynacyjnej 4 i 6 (czyli o 4 lub 6 jonach OH^–, pełniących rolę ligandów):

• Al₂O₃ + 3H₂O + 4NaOH → 2Na₃[Al(OH)₆]
• Czasami spotyka się też uproszczoną formę tej reakcji, bez wody jako substratu: Al₂O₃ + 6NaOH → 2Na₃AlO₃ + 3H₂O 
  Zakładając jednak, że w zadaniach maturalnych mówimy o reakcjach w roztworach wodnych (jeśli nie zostały zaznaczone inne warunki reakcji), to pierwsze równanie wydaje mi się bardziej zasadne.

Tlenki obojętne

Została ostatnia grupa tlenków, czyli tlenki obojętne. Tutaj reguła jest prosta – one nie reagują ani z kwasami, ani z zasadami.

• CO + NaOH → nie zachodzi
• CO + HCl → nie zachodzi

Jednak tu mała uwaga: to, że nie reagują z kwasami, nie oznacza, że nie ulegają żadnym reakcjom! Dla przykładu NO, tlenek obojętny, reaguje z tlenem atmosferycznym, tworząc NO₂.

Tlenki, pierwiastków, których atomy występują na różnych stopniach utlenienia

Na koniec, warto jeszcze przypomnieć, że niektóre pierwiastki (zwłaszcza te z bloku d), mogą występować na różnych stopniach utlenienia. W zależności od stopnia utlenienia, ich atomy będą zatem tworzyły tlenki o różnym charakterze.

Ogólna reguła jest taka, że wraz ze wzrostem stopnia utlenienia, zwiększa się udział właściwości kwasowych, a zmniejsza udział właściwości zasadowych: