氧化物(Oxide)属于化合物(当然也一定是 纯净物 )。其构成中只含两种元素,其中一种一定为 氧 ,另一种若为金属元素,则称为金属氧化物;若另一种不为金属元素,则称之为非金属氧化物。
广义上的氧化物是指氧元素与另外一种 化学元素 组成的 二元化合物 ,如 二氧化碳 (CO₂)、 氧化钙 (CaO)、 一氧化碳 (CO)等。但氧与电负性更大的氟结合形成的化合物则一般称为 氟化物 而不是氧化物。
酸性氧化物
在说概念之前,我们先看下面两个例子:
2 氢氧化钠 + CO2 = Na2CO3 +H2O
氢氧化钙 +SO3= CaSO4 +H2O
上述反应表明:二氧化碳, 三氧化硫 跟酸的性质相似,因此,人们把二氧化碳,三氧化硫这样能跟碱反应生成且只生成盐和水的氧化物,称为 酸性氧化物 。
非金属氧化物大多数是酸性氧化物,例如 二氧化碳 、 二氧化硫 等。
但是酸性氧化物不一定是非金属氧化物,例如Mn2O7。
与水反应
酸性氧化物 大多数能跟水直接化合生成酸。
CO2+H2O= 碳酸
SO3+H2O= 硫酸
SiO2 则不能直接与水反应生成 H2SiO3 。
H2CO3 =(加热) CO2 ↑+H2O
H2SO4 =(加热)SO3↑+H2O
在这里二氧化碳、 三氧化硫 可以看做是 碳酸 、 硫酸 脱水后的生成物,叫做 酸酐 。
可以说, 酸性氧化物 都是酸 酐 。
与碱反应
酸性氧化物可以与碱发生反应生成盐和水。
2 氢氧化钠 +CO2= Na2CO3 +H2O
氢氧化钙 +SO3= CaSO4 +H2O
与碱性氧化物
一定条件下,碱性氧化物和 酸性氧化物 反应生成盐。
CaO +CO2= CaCO3
CaO+SiO2=(高温) CaSiO3
碱性氧化物
同样的引入,我们先看下面两个例子:
2HCl+CuO=CuCl2+H2O
3H2SO4+ 氧化铁 =Fe2(SO4)3+3H2O
上述反应表明,氧化铜,氧化铁跟碱的性质相似。因此,人们把 铜氧化物 ,氧化铁这样能跟酸反应生成且只生成盐和水的氧化物,称为碱性氧化物。(SiO2可以与HF反应,但SiO2是 酸性氧化物 (SiO2可以与HF反应是SiO2的特性,与它是碱性氧化物或酸性氧化物无关))(碱性氧化物包括活泼金属氧化物和其他金属的低价氧化物,如Na2O、CaO、BaO、CrO、MnO等)
金属氧化物大多数是碱性氧化物,但不乏有其他种类,例外如Mn2O7(酸性氧化物),Al2O3( 两性氧化物 ),ZnO(两性氧化物),MnO2(两性氧化物)等。
虽然酸性氧化物不一定是非金属氧化物(如Mn2O7),但我们可以说,碱性氧化物一定是金属氧化物。
与水反应
碱性氧化物的对应水化物是碱,对应碱为可溶性碱的碱性氧化物能跟水直接化合生成碱。
K₂O+H₂O=2KOH
Na2O+H2O=2NaOH
BaO+H2O=Ba(OH)2
CaO+H2O=Ca(OH)2
只从理论上讲,碱性氧化物可以视为对应碱脱水后的产物。
不溶性碱则可以受热分解生成对应的碱性氧化物和水。
Cu(OH)2=(加热)CuO+H2O
与酸反应
碱性氧化物可以与酸发生反应生成盐和水。
2HCl +CuO= CuCl2 +H2O
3 H2SO4 + Fe2O3 =Fe2(SO4)3+3H2O
与盐反应
碱性氧化物一般不与正盐、碱式盐反应,但可与 酸式盐 反应。
Na2O +2 硫酸氢钠 =2 Na2SO4 +H2O
两性氧化物
因为是临界元素,所以既有一定金属性,也有一定非金属性,同时能与强酸 强碱 反应,故称之为两性,对应 水合物 也是 两性氢氧化物 。如Al2O3,ZnO等。
以Al2O3为例:
Al2O3+ 6HCl= 2AlCl3+ 3H2O
Al2O3+ 2 氢氧化钠 = 2NaAlO2+ H2O
中性氧化物
不能跟酸反应生成盐和水,又不能跟碱反应生成盐和水的氧化物叫做中性氧化物或者 惰性氧化物 。
如H2O、NO、 二氧化氮 、CO等属于中性氧化物/不成盐氧化物。
二氧化氮是不成盐氧化物的原因是氮的含氧酸中这化合价不是+4。( 硝酸 根对应的氧化物是 五氧化二氮 而不是二氧化氮,或者说,硝酸的 酸酐 是五氧化二氮而不是二氧化氮)
这里需要说明的是:有些不成盐氧化物在一定条件下是可以“成盐”的。
尽管 一氧化碳 能跟 氢氧化钠 起反应,生成 甲酸 的 钠盐 。但是在生成盐时没有生成水,所以一氧化碳仍属于 惰性氧化物 。
过氧化物
过氧化物,由于分子中含有过氧基或过氧离子而得其名。此外具有极弱酸性的 过氧化氢 与碱作用也可生成过氧化物(如过氧化钠)。因此,过氧化物也可看作是过氧化氢的盐。能生成过氧化物的金属,主要是 碱金属 和 碱土金属 。
过氧化钠 是钠在 氧气 或空气中燃烧的产物之一,纯品过氧化钠为白色,但一般见到的过氧化钠呈淡黄色,原因是反应过程中生成了少量超氧化钠。过氧化钠易潮解、有腐蚀性,应密封保存;具有强氧化性,可以用来漂白纺织类物品、麦杆、羽毛等。
结构分类
离子型
共价型
化学性质
酸碱性
根据酸碱特性,氧化物可分成4类:酸性的、碱性的、两性的和中性的。
(1) 酸性氧化物 。溶于水呈酸性溶液或同碱发生的氧化物是酸性氧化物。例如:
五氧化二磷 +6H2O→4H3PO4
Sb2O5+2 氢氧化钠 +5H2O→2Na[Sb(OH)6]
大多数非金属共价型氧化物和某些电正性较弱的高 氧化数 金属的氧化物都是酸性的。
(2)碱性氧化物。溶于 水呈 碱性溶液或同酸发生的氧化物是碱性氧化物。例如:
CaO +H2O→ 氢氧化钙
大多数电正性元素的氧化物是碱性的。
(3) 两性氧化物 。同 强酸 作用呈碱性,又同 强碱 作用呈酸性的氧化物是两性氧化物。例如:
ZnO + 2HCl →ZnCl2+H2O
ZnO+2 氢氧化钠 +H2O→Na2[Zn(OH)4]
靠近长周期表中非金属区的一些金属元素的氧化物易显两性。
(4)中性氧化物。既不与酸反应也不与碱反应的氧化物叫做中性氧化物。例如CO和 N2O 。
详见: 氧化物的酸碱性 。
热稳定性
大部分氧化物具有很高的热稳定性,尤其是IIA和IVB族元素的氧化物、Li2O、Na2O、B2O3、Al2O3、SiO2等,对热不稳定的氧化物较少,例如 卤族元素 的氧化物、 五氧化二氮 、 氧化银 、HgO等。 短周期元素氧化物的稳定性从左至右递减 ,唯 碱金属 元素氧化物的稳定性较 碱土金属 为差,当我们考虑到M+离子之间的斥力而使M2O的晶格能较低时就不难理解这个“反常”现象了;在同一族里,尤其是 副族元素,从上向下热稳定性增强 ,这是因为,虽然从上向下随着阳离子和 阴离子 半径之和的增加而减小了晶格能,但随 原子半径 的增大而减小 电离能 的效应更为显著,特别是当阳离子的半径比氧离子的半径小时更是这样。
分类总结
①按与氧化合的另一种元素的类型分为金属氧化物与非金属氧化物
②按成键类型或组成粒子类型分为离子型氧化物与共价型氧化物
离子型氧化物:部分活泼金属元素形成的氧化物如 Na2O 、 CaO 等
共价型氧化物:部分金属元素和所有 非金属元素 的氧化物如 MnO2 、 HgO 、 二氧化硫 、 二氧化氯 等
③按照氧的 氧化数 分为普通氧化物(氧的氧化态为-2)、 过氧化物 (氧的氧化态为-1)、 超氧化物 (氧的氧化态为-1/2)和 臭氧化物 (氧的氧化态为-1/3)