Oksidi

Oksidit nimetään tavallisesti muodossa <toinen alkuaine>oksidi. Happiatomien määrä voidaan ilmoittaa numeerisilla etuliitteillä seuraavasti:

• Mon(o)oksidi, yksi happiatomi
• Dioksidi, kaksi happiatomia
• Trioksidi, kolme happiatomia
• Tetr(a)oksidi, neljä happiatomia

Samoja etuliitteitä voidaan käyttää myös ilmoittamaan muiden alkuaineiden määrää. Etuliitteet jätetään yleensä merkitsemättä, jos alkuaineiden määrän suhteessa toisiinsa pystyy päättelemään niiden hapetusluvuista.

• Vesi (H₂O) on vedyn oksidi. Vedyllä on myös toinen oksidi, vetyperoksidi (H₂O₂).

• Hiilen tärkeimmät oksidit ovat hiilidioksidi (CO₂) ja hiilimonoksidi (CO). Molemmat ovat normaaliolosuhteissa kaasuja.

• Poltettu (sammuttamaton) kalkki on kalsiumoksidia (CaO).

• Raudan oksidin Fe₂O₃ eli ferrioksidin eräs kidetyyppi tunnetaan myös nimellä hematiitti. Raudan oksidi Fe₃O₄, magnetiitti, on tärkeä rautamalmi.

• Piin oksidia, piidioksidia (SiO₂), on hiekassa, kvartsissa, vuorikristallissa ja useissa puolijalokivissä, muun muassa ametistissa, opaalissa, zirkonissa ja akaatissa.

• Kiteinen alumiinioksidi (Al₂O₃), korundi, on hyvin kovaa ainetta, ja sitä käytetäänkin hankaus- ja hionta-aineena. Rubiini on korundi, jossa on hieman kromia.

Oksidit voidaan jakaa ionisidoksellisiin ja kovalenttisiin oksideihin, jälkimmäiset edelleen molekulaarisiin ja polymeerisiin oksideihin.^[2] Metallien oksidit ovat yleensä ionisidoksellisia, epämetallien oksidit kovalenttisia.

Ionisidokselliset ja kovalenttiset oksidit

Metallien oksidit ovat yleensä ioniyhdisteitä. Niissä metalli on positiivisina kationeina ja happi oksidi-ioneina, O^2-. Metallioksidit ovat kiinteitä aineita, ja monet tavalliset malmit ovatkin oksidimalmeja. Korroosioreaktioissa metallit tavallisimmin muuttuvat takaisin metallioksideiksi.

Epämetallioksidit ovat kovalenttisia yhdisteitä. Monet niistä muodostuvat pienistä muutaman atomin muodostamista molekyyleistä. Ne ovat usein kaasuja tai helposti haihtuvia aineita. Muutamat alkuaineet muodostavat kuitenkin polymeerisia oksideja, joissa kokonaisen kiteen atomit toisiinsa kovalenttisesti sitoutuneita.^[2] Näin on esimerkiksi piidioksidissa eli kvartsissa, joka sen vuoksi onkin erityisen kovaa.

Happamat ja emäksiset oksidit

Sen mukaan, miten oksidit reagoivat vesiliuoksissa taikka happojen ja emästen kanssa, ne voidaan jakaa happamiin, emäksisiin, amfoteerisiin ja neutraaleihin oksideihin.^[1]

Emäksiset oksidit

Ionisidokselliset metallioksidit ovat emäksisiä oksideja, joskin vain harvat niistä liukenevat veteen.Alkalimetallien ja maa-alkalimetallien oksidit kuitenkin liukenevat, ja koska oksidi-ioni on erittäin vahva emäs, se reagoi liuoksessa välittömästi veden kanssa muodostaen hydroksidi-ioneja, OH^-. Reaktio tapahtuu seuraavasti:

• O^2- + H₂O → 2 OH^-.^[1]

Tähän reaktioon perustuu esimerkiksi poltetun kalkin sammuttaminen, jonka reaktioyhtälö voidaan esittää myös seuraavasti:

• CaO + H₂O → Ca(OH)₂.

Emäksisiä oksideja ovat monet sellaisetkin metallioksidit, jotka eivät liukene veteen. Ne kuitenkin reagoivat helposti happamissa liuoksissa olevien vetyionien kanssa, jolloin liuokseen syntyy metallikationeja. Esimerkiksi kuparioksidi reagoi vetyionin kanssa seuraavasti:

• CuO + 2 H⁺ → Cu²⁺ + H₂O^[1]

Happamat oksidit

Monet epämetallien oksidit voivat reagoida veden kanssa, jolloin syntyy happoja. Tällä tavoin syntyviä happoja sanotaan happi­hapoiksi, ja oksidit ovat niiden anhydrideja. Esimerkiksi hiilidioksidi on hiilihapon, rikkitrioksidi rikkihapon ja fosforipentoksidi fosforihapon anhydridi, ja veden kanssa ne reagoivat seuraavasti:

• CO₂ + H₂O → H₂CO₃
• SO₃ + H₂O → H₂SO₄
• P₂O₅ + 3 H₂O → 2 H₃PO₄

Oksidin happamuutta tai emäksisyyttä onkin pidetty yhtenä kriteerinä, jonka perusteella alkuaineet jaetaan metalleihin ja epämetalleihin.

Monet siirtymämetallit muodostavat kuitenkin happamia oksideja korkeimmilla hapetusasteillaan.^[2] Sellaisia ovat esimerkiksi kromitrioksidi (CrO₃)^[3] ja dimangaaniheptoksidi Mn₂O₇,^[4] jotka ovat kromihapon (H₂CrO₄) ja permangaanihapon (HMnO₄) anhydridejä.

Muutamat metallioksidit kuten berylliumoksidi BeO ja alumiinioksidi Al₂O₃ ovat luonteeltaan amfoteerisia. Esimerkiksi berylliumoksidi reagoi emäksisissä liuoksissa seuraavasti:

• BeO + 2 OH^- → BeO₂^2- + H₂O

ja happamissa liuoksissa:

• BeO + 2 H⁺ → Be²⁺ + H₂O^[1]

Siirtymämetallien oksideista ovat tyypillisesti amfoteerisia ne, joissa metallilla on hapetusaste +III tai +IV. Ne, joissa hapetusaste on tätä korkeampi, ovat happamia, alemmalla hapetusasteella olevat emäksisiä oksideja.^[2]

• Peroksidi
• Superoksidi

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Oksidi Wikimedia Commonsissa