Ossidi di
terre rare
Un
ossido
e un
composto chimico
binario che si ottiene dalla reazione dell'
ossigeno
su di un altro elemento, cosi che la sua
formula chimica
contenga almeno un atomo di ossigeno e uno dell'altro elemento
[1]
. Nel
XVII secolo
erano compresi nelle
arie
, nel
XVIII secolo
erano conosciuti genericamente come
calci
, mentre si e passati al termine attuale dopo
Lavoisier
e la scoperta dell'
ossigeno
. Gli ossidi sono estremamente diffusi sulla superficie terrestre, e sono i costituenti base di molti minerali: per esempio, la
magnetite
e un ossido misto di
ferro
, e la
silice
e un
ossido di silicio
.
La comune
ruggine
e formata da ossidi di ferro
Gli
ossidi basici
vengono formati dal legame tra un
metallo
e l'ossigeno e reagendo con l'acqua danno luogo a
idrossidi
, comportandosi come
basi
.
Tutti i
metalli alcalini
e i
metalli alcalino terrosi
hanno solo un numero di ossidazione, cioe formano esclusivamente un ossido ciascuno ed esso e sempre basico: percio secondo la nomenclatura IUPAC, questi ossidi vengono identificati come "ossido di..." seguito dal nome dell'elemento. Ad esempio Na
2
O e un ossido basico e secondo la nomenclatura IUPAC sara chiamato semplicemente
ossido di sodio
.
Se invece l'elemento ha piu numeri di ossidazione, come nel caso dei metalli di transizione e dei non metalli soprattutto dal terzo periodo in poi, di norma esso si comporta come basico se il suo numero di ossidazione e compreso tra 0 e +3: per esempio il
cromo
, il
manganese
possono anche formare ossidi acidi pur essendo metalli, mentre il
carbonio
e lo
zolfo
possono formare ossidi basici pur essendo non metalli. Si noti pero che con ciascun numero di ossidazione questi quattro elementi hanno un unico comportamento possibile: diverso e il caso degli ossidi
anfoteri
.
Gli
ossidi acidi
(
anidridi
nella nomenclatura tradizionale) sono formati generalmente dal legame tra un
non metallo
e l'ossigeno.
[2]
Gli ossidi acidi reagendo con l'acqua formano un
ossiacido
, comportandosi quindi in soluzione come un
acido
.
In prima approssimazione si formano dall'ossidazione di un
non metallo
; in realta cio contraddice il comportamento basico osservato in particolari ossidi di non metalli come il
monossido di carbonio
, gli
ossidi basici dello zolfo
, il
biossido di stagno
, e non spiegherebbe il fatto che anche alcuni ossidi di
metalli di transizione
come l'
ossido di zirconio
e gli
ossidi di molibdeno
hanno comportamento acido.
Si arriva percio parallelamente a quanto stabilito per gli ossidi basici al
criterio empirico
che per gli ossidi acidi il numero di ossidazione sia maggiore o uguale a +3, tenendo pero presente che esistono ancora eccezioni come il
monossido di dicloro
. Il comportamento acido e comunque per ogni elemento in generale tanto piu marcato e puro quanto piu e alto il numero di ossidazione, come nel caso del
cloro
.
Gli ossidi possono avere in realta comportamento anfotero anche
secondo Arrhenius
, specie quando il numero di ossidazione e nell'intorno di +3: e il caso in particolare dell'
ossido di zinco
[3]
, che reagisce in modo differente in base al
pH
della soluzione,
- Soluzione acida:
![{\displaystyle {\ce {ZnO\ +\ 2HCl->ZnCl2\ +\ H2O}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/12a37db1bec18e68749b2ba7ba3cd6833d12fb29)
- Soluzione basica:
![{\displaystyle {\ce {ZnO \ + \ 2NaOH \ + H2O -> Na2^{2+}[Zn(OH)4]^{2-}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2899900e1d101e8ae359c351e72e3043b77a1132)
come anche del
monossido di piombo
:
- Soluzione acida:
![{\displaystyle {\ce {PbO\ +\ 2HCl->PbCl2\ +\ H2O}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/83ab839126c7e6a2df4c369218483fcbe32263fb)
- Soluzione basica:
![{\displaystyle {\ce {PbO\ +\ Ca(OH)2\ +\ H2O->Ca^{2+}[Pb(OH)4]^{2-}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/634aec8736721ab8b44f7463b9040a56728604ff)
e anche notevolmente dell'
ossido di alluminio
.
Altri elementi che formano ossidi anfoteri sono
silicio
,
titanio
,
vanadio
,
ferro
,
cobalto
,
germanio
,
zirconio
,
argento
,
stagno
,
oro
[4]
.
Per convenzione i composti che formano reagendo con l'acqua si inseriscono negli
idrossidi
, poiche esistono maggiori analogie come la
solubilita
che e piuttosto bassa.
Anche questi pero, non bisogna dimenticare, hanno carattere anfotero: per esempio si osservi come l'
Idrossido di alluminio
reagisca in
- Soluzione acida:
![{\displaystyle {\ce {Al(OH)3 \ + \ 3HCl -> AlCl3 \ + \ 3H2O}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/75359287197e846f0ececc9c80f9f90f4fd0c2c9)
- Soluzione basica:
![{\displaystyle {\ce {Al(OH)3\ +\ NaOH->Na[Al(OH)4]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/63344bfacd83653b3fe9ded59b6fe48fdf4e248b)
o anche l'
idrossido di berillio
:
- Soluzione acida:
![{\displaystyle {\ce {Be(OH)2 \ + \ 2HCl -> BeCl2 \ + \ 2H2O}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d816155fdb71130459fc450be02a5d59470f6b11)
- Soluzione basica:
![{\displaystyle {\ce {Be(OH)2 \ + \ 2NaOH -> Na2Be(OH)4}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0a9ddd89a8e332a04967436d24b351afcb82995b)
Rame
nativo ossidato
La nomenclatura
IUPAC
e molto semplice e dipende unicamente da due fattori: dalla quantita di
atomi
di ossigeno e dell'
elemento
nella
formula bruta
, inserita sotto forma di prefissi derivanti dai numeri in
greco
.
Il
rame
, ha come
numeri di ossidazione
+1 e +2. Avremo di conseguenza per Cu
2
O il nome monossido di dirame e per CuO il nome monossido di rame, mentre per N
2
O
3
il nome e
triossido di diazoto
, per N
2
O
5
il nome e
pentossido di diazoto
.
Nella nomenclatura classica ormai in disuso gli ossidi erano molto piu macchinosamente e arbitrariamente distinti in base al comportamento: quelli reputati sempre basici erano detti propriamente ≪ossidi≫ mentre quelli reputati generalmente acidi erano detti ≪anidridi≫, termine che invece viene oggi utilizzato in
senso piu specifico
.
[5]
Qui gli ossidi sono nominati in funzione del numero di atomi di ossigeno della molecola e della valenza dell'atomo del metallo nel suo
stato di ossidazione
piu elevato. Cio rende facilmente prevedibili le
formule chimiche
degli ossidi dei vari
elementi chimici
. Anche la formula chimica di O
4
,
tetraossigeno
, e prevedibile come
elemento del gruppo 16
. Un'eccezione e il
rame
, per il quale l'ossido dello stato di ossidazione piu alto e l'
ossido del rame (II)
e non l'
ossido del rame (I)
. Un'altra eccezione e il
fluoruro
, che non esiste come ci si potrebbe aspettare ? come F
2
O
7
? ma come OF
2
(
difluoruro di ossigeno
).
[6]
Poiche il
fluoro
e piu
elettronegativo
dell'ossigeno, il difluoruro di ossigeno non rappresenta un ossido di fluoro, ma rappresenta invece un
fluoruro
di ossigeno.
Nel caso di elementi con diversi numeri di ossidazione basici, che quindi possono dare diversi ossidi, si usava la desinenza ≪-oso≫ per il piu basso, e quello ≪-ico≫ per il piu alto. Se il metallo ha un solo numero di ossidazione il composto si nomina scrivendo ≪ossido di≫ + nome del metallo.
[5]
Era pero anche possibile utilizzare prefissi
[5]
come: ≪sottossido≫ con un atomo di ossigeno con metallo monovalente, nessun suffisso per un atomo di ossigeno con metallo bivalente, ≪sesquiossido≫ con tre atomi di ossigeno e metallo trivalente, ≪biossido≫ con due atomi di ossigeno e metallo tetravalente.
Per le anidridi di elementi con un solo numero di ossidazione acido, il termine e seguito dal nome dell'elemento e dalla desinenza ≪-ica≫. Ad esempio il
triossido di boro
B
2
O
3
, nella nomenclatura tradizionale, e chiamato ≪anidride borica≫, e il
biossido di carbonio
, in cui il carbonio ha ossidazione +4, e chiamato ≪anidride carbonica≫ mentre nel CO il carbonio avendo ossidazione +2 basica si chiamava
ossido di carbonio
.
Se i numeri di ossidazione acidi sono due, si usava il suffisso ≪-osa≫ per quello minore
[5]
. Come nel caso dello
zolfo
:
→ ossido solforico (+2);
→ anidride solforosa (+4);
→ anidride solforica (+6).
Se fossero stati tre numeri di ossidazione acidi, per il minore avremmo introdotto anche il prefisso ≪ipo-≫ oltre al suffisso ≪-osa≫; con quattro, avremmo introdotto una quarta forma con prefisso ≪per-≫ oltre al suffisso ≪-ica≫.
[5]
E il caso del
manganese
e del cloro:
→ anidride ipoclorosa (+1);
→ anidride clorosa (+3);
→ anidride clorica (+5);
→ anidride perclorica (+7).
Infine, casi particolari sono costituiti dai
perossidi
e dai
superossidi
.
- ^
(
EN
) Morris Hein e Susan Arena,
Foundations of College Chemistry
, 12ª ed., Wiley, 2006,
ISBN
978-0-471-74153-4
.
- ^
(
EN
)
Testing the pH of oxides
, su
edu.rsc.org
,
Royal Society of Chemistry
.
URL consultato il 16 aprile 2020
.
- ^
(
EN
) Catherine E. Housecroft e Alan G. Sharpe,
Inorganic Chemistry
, 2ª ed., Prentice Hall, 2004, pp. 173-4,
ISBN
978-0-13-039913-7
.
- ^
(
EN
) Arne Standnes,
CHEMIX School & Lab - Software for Chemistry Learning
, su
home.c2i.net
.
URL consultato l'8 agosto 2002
(archiviato dall'
url originale
l'8 agosto 2002)
.
(program download required)
- ^
a
b
c
d
e
Anna Guglielmi,
Chimica e mineralogia per le scuole medie superiori
, Milano, Signorelli Editore, 1949.
- ^
(
EN
) Schultz, Emeric,
Fully Exploiting the Potential of the Periodic Table through Pattern Recognition
, in
J. Chem. Education
, vol. 82, 2005, p. 1649,
Bibcode
:
2005JChEd..82.1649S
,
DOI
:
10.1021/ed082p1649
.
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