اکسید چیست؟ (Oxide): تعریف، انواع، مثال‌ها و کاربردها
اکسید به یون اکسیژن با بار 2- (O2-) یا هر ترکیب شیمیایی که این یون را به عنوان آنیون خود داشته باشد، گفته می‌شود. در تعریفی گسترده‌تر، گاهی به هر ترکیبی که در آن اکسیژن نقش آنیون را ایفا کند، اکسید اطلاق می‌شود.
اکسیدهای فلزی، مانند اکسید نقره (Ag2O) و اکسید آهن (Fe2O3)، فراوان‌ترین نوع اکسیدها هستند و بخش عمده‌ای از جرم پوسته زمین را تشکیل می‌دهند. این ترکیبات زمانی به وجود می‌آیند که فلزات با اکسیژن موجود در هوا یا آب واکنش نشان می‌دهند.
در حالی که اکسیدهای فلزی معمولاً در دمای اتاق جامد هستند، اکسیدهای گازی نیز وجود دارند. آب (H2O) یک اکسید است که در شرایط عادی دما و فشار به صورت مایع است. برخی از اکسیدهای موجود در هوا عبارتند از: دی‌اکسید نیتروژن (NO2)، دی‌اکسید گوگرد (SO2)، منوکسید کربن (CO) و دی‌اکسید کربن (CO2).
نکات کلیدی در مورد اکسیدها:
- تعریف اکسید: به آنیون اکسیژن (O2-) یا ترکیبی که حاوی این آنیون باشد، اکسید گفته می‌شود.
- مثال‌های رایج اکسیدها: دی‌اکسید سیلیسیم (SiO2)، اکسید آهن (Fe2O3)، دی‌اکسید کربن (CO2) و اکسید آلومینیوم (Al2O3) از جمله اکسیدهای پرکاربرد هستند.
- حالت فیزیکی اکسیدها: اکسیدها معمولاً به صورت جامد یا گاز هستند.
- نحوه تشکیل اکسیدها: اکسیدها به طور طبیعی در اثر واکنش اکسیژن موجود در هوا یا آب با عناصر دیگر تشکیل می‌شوند.
تشکیل اکسیدها: چگونه اکسیدها به وجود می‌آیند؟
تقریباً تمامی عناصر قادر به تشکیل اکسید هستند. گازهای نجیب به ندرت اکسید تشکیل می‌دهند و فلزات نجیب نیز در برابر ترکیب با اکسیژن مقاومت نشان می‌دهند، اما تحت شرایط آزمایشگاهی می‌توانند اکسید تولید کنند.
تشکیل طبیعی اکسیدها معمولاً از طریق اکسیداسیون توسط اکسیژن یا هیدرولیز رخ می‌دهد. وقتی عناصر در محیطی غنی از اکسیژن می‌سوزند (مانند واکنش ترمیت فلزات)، به سرعت اکسید تولید می‌کنند. فلزات همچنین با آب واکنش داده (به‌ویژه فلزات قلیایی) و هیدروکسید تولید می‌کنند.
بیشتر سطوح فلزی با مخلوطی از اکسیدها و هیدروکسیدها پوشیده شده‌اند. این لایه اغلب فلز را غیرفعال می‌کند و از خوردگی بیشتر در اثر قرار گرفتن در معرض اکسیژن یا آب جلوگیری می‌کند.
آهن در هوای خشک اکسید آهن(II) تولید می‌کند، اما اکسیدهای آهن آبدار (زنگ آهن) با فرمول Fe2O3-x(OH)2x زمانی تشکیل می‌شوند که هم اکسیژن و هم آب وجود داشته باشند. بنابراین، برای جلوگیری از زنگ زدگی آهن، محافظت از آن در برابر رطوبت و اکسیژن ضروری است.
نامگذاری اکسیدها: اصول و قواعد نامگذاری ترکیبات اکسیدی
به ترکیبی که حاوی آنیون اکسید باشد، به سادگی می‌توان اکسید گفت. برای مثال، CO و CO2 هر دو اکسید کربن هستند. CuO و Cu2O به ترتیب اکسید مس (II) و اکسید مس (I) نامیده می‌شوند.
روش دیگر نامگذاری، استفاده از نسبت بین کاتیون و اتم‌های اکسیژن است. در این روش از پیشوندهای عددی یونانی استفاده می‌شود. به عنوان مثال، آب (H2O) را می‌توان دی‌هیدروژن مونوکسید نامید و CO2 دی‌اکسید کربن است. (اشتباه تایپی در متن اصلی اصلاح شد: CO، منوکسید کربن است).
اکسیدهای فلزی ممکن است با استفاده از پسوند "-آ" نیز نامگذاری شوند. به عنوان مثال، Al2O3، Cr2O3 و MgO به ترتیب آلومینا، کرومیا و منیزیا نامیده می‌شوند.
بر اساس مقایسه حالت‌های اکسیداسیون پایین‌تر و بالاتر اکسیژن، نام‌های ویژه‌ای برای اکسیدها به کار می‌رود. در این نامگذاری، O22- پروکسید و O2- سوپراکسید نامیده می‌شود. به عنوان مثال، H2O2 هیدروژن پراکسید است.
ساختار اکسیدها: نگاهی به آرایش اتمی و مولکولی اکسیدها
اکسیدهای فلزی اغلب ساختارهایی شبیه به پلیمرها تشکیل می‌دهند، جایی که اتم اکسید سه یا شش اتم فلز را به هم متصل می‌کند. اکسیدهای فلزی پلیمری معمولاً در آب نامحلول هستند.
برخی از اکسیدها ساختار مولکولی دارند. این دسته شامل تمامی اکسیدهای ساده نیتروژن، و همچنین منوکسید کربن و دی‌اکسید کربن می‌شود. ساختار مولکولی این ترکیبات، خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی به آن‌ها می‌بخشد.
چه ترکیباتی اکسید محسوب نمی‌شوند؟
برای اینکه یک ترکیب به عنوان اکسید شناخته شود، حالت اکسیداسیون اکسیژن باید 2- باشد و اکسیژن باید نقش آنیون را ایفا کند. یون‌ها و ترکیبات زیر به طور فنی اکسید محسوب نمی‌شوند زیرا این معیارها را برآورده نمی‌کنند:
- دی‌فلوئورید اکسیژن (OF2): فلوئور الکترونگاتیوتر از اکسیژن است، بنابراین در این ترکیب به عنوان کاتیون (O2+) عمل می‌کند تا آنیون.
- دی‌اکسیژنیل (O2+) و ترکیبات آن: در این مورد، اتم اکسیژن در حالت اکسیداسیون +1 قرار دارد.
- شیمی
- علم
