氧化物

廣義上的氧化物（oxide）是指氧元素與另外一種化學元素組成的二元化合物，如二氧化碳（CO₂）、氧化鈣（CaO）、一氧化碳（CO）等。但氧與電負性更大的氟結合形成的化合物則一般稱為氟化物而不是氧化物。

註：氧化物中只含有兩種元素，其中一種元素必須是氧元素，另一種可為金屬或非金屬元素。

基本介紹

• 中文名：氧化物
• 外文名：oxide
• 組成：氧元素與另外一種化學元素
• 分類：酸性，鹼性，兩性，中性氧化物等

介紹

氧化物屬於化合物（當然也一定是純淨物）。其構成中只含兩種元素，其中一種一定為氧元素，另一種若為金屬元素，則稱為金屬氧化物；若另一種不為金屬元素，則稱之為非金屬氧化物。

酸性氧化物

我們知道，鹼跟酸反應生成鹽和水，鹼跟某些非金屬氧化物反應，也生成鹽和水。

例如：

2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O

Ca(OH)₂+SO₃=CaSO₄+H₂O

上述反應表明：二氧化碳，三氧化硫跟酸的性質相似，因此，人們把二氧化碳，三氧化硫這樣能跟鹼反應生成且只生成鹽和水的氧化物，稱為酸性氧化物。

非金屬氧化物大多數是酸性氧化物，例外如CO、NO等。

酸性氧化物不一定是非金屬氧化物（如Mn₂O₇）。

與水

酸性氧化物大多數能跟水直接化合生成酸。

例如：

CO2+H₂O=H₂CO₃

SO₃+H₂O=H₂SO₄

SiO2則不能直接與水反應生成H₂SiO₃。

不穩定酸也可以受熱分解生成酸性氧化物。

例如：

H₂CO₃=（加熱）CO_2↑+H₂O

H₂SO₄=（加熱）SO₃↑+H₂O

在這裡二氧化碳、三氧化硫可以看做是碳酸、硫酸脫水後的生成物，叫做酸酐。

可以說，酸性氧化物都是酸酐。

與鹼

酸性氧化物可以與鹼發生反應生成鹽和水。

例子如本“酸性氧化物”目錄下第3，4行所列。

與鹼性氧化物

一定條件下，鹼性氧化物和酸性氧化物反應生成鹽。

例如：

CaO+CO₂=CaCO₃

CaO+SiO₂=（高溫）CaSiO₃

鹼性氧化物

我們知道，鹼跟酸反應生成鹽和水，酸跟某些金屬氧化物反應，也生成鹽和水。

例如：

2HCl+CuO=CuCl₂+H2O

3H₂SO₄+Fe₂O₃=Fe₂(SO₄)₃+3H₂O

上述反應表明，氧化銅，氧化鐵跟鹼的性質相似。因此，人們把氧化銅，氧化鐵這樣能跟酸反應生成且只生成鹽和水的氧化物，稱為鹼性氧化物。（SiO2可以與HF反應，但SiO2是酸性氧化物（SiO2可以與HF反應是SiO2的特性，與它是鹼性氧化物或酸性氧化物無關））（鹼性氧化物包括活潑金屬氧化物和其他金屬的低價氧化物，如Na₂O、CaO、BaO、CrO、MnO等）

金屬氧化物大多數是鹼性氧化物，但不乏有其他種類，例外如Mn₂O₇（酸性氧化物），Al₂O₃（兩性氧化物），ZnO（兩性氧化物），MnO₂（兩性氧化物）等。

雖然酸性氧化物不一定是非金屬氧化物（如Mn₂O₇），但我們可以說，鹼性氧化物一定是金屬氧化物。

與水

鹼性氧化物的對應水化物是鹼，對應鹼為可溶性鹼的鹼性氧化物能跟水直接化合生成鹼。

然而，可溶性鹼不多，所以能跟水直接化合生成鹼的鹼性氧化物並不多，常見的有K₂O，Na₂O，BaO，CaO等。

化學式如：

K₂O+H₂O=2KOH

Na₂O+H₂O=2NaOH

BaO+H₂O=Ba(OH)₂

CaO+H₂O=Ca(OH)₂

只從理論上講，鹼性氧化物可以視為對應鹼脫水後的產物。

不溶性鹼則可以受熱分解生成對應的鹼性氧化物和水。

例如：

Cu(OH)₂=（加熱）CuO+H₂O

與酸

鹼性氧化物可以與酸發生反應生成鹽和水。

例子如本“鹼性氧化物”目錄下第3，4行所列。

與酸性氧化物

一定條件下，鹼性氧化物和酸性氧化物反應生成鹽。

例如：

CaO+CO₂=CaCO₃

CaO+SiO₂=（高溫）CaSiO₃

與鹽

鹼性氧化物一般不與正鹽、鹼式鹽反應，但可與酸式鹽反應。

例如：

Na₂O+2NaHSO₄=2Na₂SO₄+H₂O

兩性氧化物

因為是臨界元素，所以既有一定金屬性，也有一定非金屬性，同時能與強酸強鹼反應，故稱之為兩性，對應水化物也是兩性氫氧化物。

如Al₂O₃，ZnO，MnO₂等。

以Al₂O₃為例：

Al₂O₃+ 6HCl= 2AlCl₃+ 3H₂O

Al₂O₃+ 2NaOH = 2NaAlO₂+ H₂O

中性/不成鹽

不能跟酸反應生成鹽和水，又不能跟鹼反應生成鹽和水的氧化物叫做中性氧化物/不成鹽氧化物。

如H₂O、NO、NO₂、CO等屬於中性氧化物/不成鹽氧化物。

二氧化氮是不成鹽氧化物的原因是錳和氮的含氧酸中這兩種元素的化合價都不是+4 。（硝酸根對應的氧化物是五氧化二氮而不是二氧化氮，或者說，硝酸的酸酐是五氧化二氮而不是二氧化氮）

這裡需要說明的是：有些不成鹽氧化物在一定條件下是可以“成鹽”的。

儘管一氧化碳能跟氫氧化鈉起反應，生成甲酸的鈉鹽。但是在生成鹽時沒有生成水，所以一氧化碳仍屬於不成鹽氧化物。

複雜/假

關於這類氧化物，說法很不統一，所以分為複雜氧化物和假氧化物。

定義是由多種氧化物混合而成的氧化物，於是問題就來了：

有些人抓住“混合而成”，說它是混合物，而氧化物明顯是屬於純淨物的，於是它就不是氧化物了，就叫假氧化物了。假氧化物不是氧化物。

按此說法，氧化鐵和氧化亞鐵的混合物看上去像是Fe₃O₄，但其實是混合物。

有些人抓住“……的氧化物”，說它是氧化物，而氧化物明顯是屬於純淨物的，於是它就是純淨物，也是氧化物了，結構又比較複雜，就叫複雜氧化物。複雜氧化物是氧化物。

按此說法，Fe₃O₄可以看成FeO·Fe₂O₃，是純淨物。

可以說，有些元素和氧的二元化合物，從分子組成上看是氧化物，但實際並不是氧化物且結構比較複雜。目前中學化學教學中仍然稱之為氧化物是有一定道理的，考慮到了中學化學教學的實際情況和學生的知識水平，如果在中學階段就告訴學生其實際組成，必將增加學生在認識上的混亂。

過氧化物

過氧化物，由於分子中含有過氧基或過氧離子而得其名。此外具有極弱酸性的過氧化氫與鹼作用也可生成過氧化物。因此，過氧化物也可看作是過氧化氫的鹽。能生成過氧化物的金屬，主要是鹼金屬和鹼土金屬。

過氧化鈉

過氧化鈉過氧化鈉是鈉在氧氣或空氣中燃燒的產物之一，純品過氧化鈉為白色，但一般見到的過氧化鈉呈淡黃色，原因是反應過程中生成了少量超氧化鈉。過氧化鈉易潮解、有腐蝕性，應密封保存；具有強氧化性，可以用來漂白紡織類物品、麥桿、羽毛等。

超氧化物

金屬性特別活潑的鹼金屬和鹼土金屬，在一定條件下，在過量的氧氣中燃燒時，可生成比過氧化物含氧量更高的氧化物，我們稱之為超氧化物。另外，超氧化氫也屬於超氧化物。超氧化物中的超氧離子，是分子作為一個整體獲得一個電子後形成的，因此穩定性很差，是很強的還原劑。

超氧化鉀

超氧化鉀

超氧化鉀是一種一級氧化劑，在許多方面類似於第I族金屬過氧化物。遇易燃物、有機物、還原劑等會引起燃燒甚至爆炸。遇水或水蒸氣產生大量熱量，同樣可能發生爆炸。吸濕性極強，與水劇烈反應生成氧及可被進一步分解的鹼性過氧化物溶液。具有順磁性。

臭氧化物

常見的臭氧化物大都是比較活潑的鹼金屬的氧化物，例如KO₃、CsO₃、RbO₃等。它們是通過臭氧與鹼金屬氫氧化物反應製備而得其名的。鹼金屬的臭氧化物在常溫下緩慢分解，生成超氧化物與氧氣。

臭氧化鉀

臭氧化鉀

乾燥的K的氫氧化物與O₃反應可生成臭氧化物:

6KOH + 4O₃= 4KO₃+ 2KOH·H₂O + O₂

臭氧化鉀為橘紅色順磁性晶體，可看成氧的固態載體，被用作高能氧化劑。在室溫下放置，會緩慢分解為超氧化鉀和氧氣。

類似

這類化合物從它們的分子組成上看符合氧化物的定義，但是氧元素在分子中的化合價分別為+2和+1價，是電子的提供者而不是獲得者，因而不稱作氧化物。為了說明符合氧化物定義而又不屬於氧化物的現象，我們稱這類化合物為類似氧化物。

比如 氟氧化合物 現已知有二氟化氧(OF2)、二氟化二氧(O2F2)、二氟化三氧(O3F2)、二氟化四氧(O4F2)及二氟化五氧(O5F2)。

除二氟化氧外，其他氟氧化物均不穩定。二氟化氧是近無色或淡黃色氣體。

分類總結

①按與氧化合的另一種元素的類型分為金屬氧化物與非金屬氧化物

②按成鍵類型或組成粒子類型分為離子型氧化物與共價型氧化物

離子型氧化物：部分活潑金屬元素形成的氧化物如Na2O、CaO等

共價型氧化物：部分金屬元素和所有非金屬元素的氧化物如MnO2、HgO、SO2、ClO2 等

③按照氧的氧化態分為普通氧化物（氧的氧化態為-2）、過氧化物(氧的氧化態為-1）、超氧化物（氧的氧化態為-1/2）和臭氧化物（氧的氧化態為-1/3）

④按照酸鹼性及是否與水生成鹽，以及生成的鹽分為酸性氧化物、鹼性氧化物和兩性氧化物、中性氧化物、複雜氧化物

物理性質

在元素的特徵氧化物中，所有短周期元素的氧化物都是白色的，而長周期中卻有一些元素的氧化物是有顏色的，例如第四周期鉀～錳特徵氧化物的顏色呈如下變化：

K2O	CaO	Sc2O3	TiO2	V2O5	CrO3	Mn2O7
白	白	白	白	橙	暗紅	綠紫

這是由於各陽離子具有相同的8電子構型，但隨著正電荷的增加和半徑的減小，它們對O(2-)離子的極化作用逐漸增強了，使得激發態和基態之間的能量差越來越小，因而能夠吸收部分可見光而使集中於氧端的電子向金屬一端遷移（這種電子遷移叫做電荷躍遷），它們的吸收譜帶向長波方向移動，致使氧化物的顏色逐漸加深。在特徵氧化物中顯色的，還有第五周期的Cd、Ag、In、Sb、Te，第六周期的W、Re、Os、Hg、Tl、Pb、Bi，以及許多的鑭系元素和錒系元素的氧化物。這些過渡元素氧化物之所以顯色，有些是由於電荷躍遷引起的，有些則是由於d-d躍遷引起的，鑭系和錒系元素的氧化物中，有顏色的現象更為普遍。例如，由d-d躍遷引起的Fe、Co、Ni氧化物的顏色變化為：

FeO	CoO	NiO	|	Fe2O3	Co2O3	Ni2O3
黑	灰綠	綠	|	紅	褐	灰黑

由於大多數金屬氧化物具有無限三維離子晶格，一部分非金屬氧化物具有網狀共價結構，所以相當多的氧化物都是難熔物質，其中BeO、MgO、CaO、Al2O3、ZrO2、HfO2和ThO2以及SiO2等都是極難熔的，它們的熔點一般在1800～3300K之間，因而是優良的高溫陶瓷材料，對於那些以分子單元結構存在的氧化物，它們多半呈分子晶型，共價分子之間以較弱的van der Waals力（范德華力）相結合，因而它們的熔、沸點都比較低。其中，在常溫下呈氣態的占多數，例如CO、CO2、N2O、NO、N2O3、NO2、N2O5、SO2和ClO2等；呈液態的有Cl2O7、Mn2O7；呈固態的有RuO4和OsO4卻極易熔化（熔點分別為298.6K和313.8K).

化學性質

酸鹼性

根據酸鹼特性，氧化物可分成4類：酸性的、鹼性的、兩性的和中性的。

（1）酸性氧化物。溶於水呈酸性溶液或同鹼發生的氧化物是酸性氧化物。例如：

P4O10+6H2O→4H3PO4

SiO2+2NaOH—熔融→Na2SiO3+H2O

Sb2O5+2NaOH+5H2O→2Na[Sb(OH)6]

大多數非金屬共價型氧化物和某些電正性較弱的高氧化態金屬的氧化物都是酸性的。

（2）鹼性氧化物。溶於水呈鹼性溶液或同酸發生的氧化物是鹼性氧化物。例如：

CaO+H2O→Ca(OH)2

Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O

大多數電正性元素的氧化物是鹼性的。

（3）兩性氧化物。同強酸作用呈鹼性，又同強鹼作用呈酸性的氧化物是兩性氧化物。例如：

ZnO+2HCl→ZnCl2+H2O

ZnO+2NaOH+H2O→Na2[Zn(OH)4]

靠近長周期表中非金屬區的一些金屬元素的氧化物易顯兩性。

（4）中性氧化物。既不與酸反應也不與鹼反應的氧化物叫做中性氧化物。例如CO和N2O。

詳見：氧化物的酸鹼性。

熱穩定性

大部分氧化物具有很高的熱穩定性，尤其是IIA和IVB族元素的氧化物、Li2O、Na2O、B2O3、Al2O3、SiO2等，對熱不穩定的氧化物較少，例如鹵素的氧化物、N2O5、Ag2O、HgO等。短周期元素氧化物的穩定性從左至右遞減，唯鹼金屬元素氧化物的穩定性較鹼土金屬為差，當我們考慮到M+離子之間的斥力而使M2O的晶格能較低時就不難理解這個“反常”現象了；在同一族裡，尤其是副族元素，從上向下熱穩定性增強，這是因為，雖然從上向下隨著陽離子和陰離子半徑之和的增加而減小了晶格能，但隨原子半徑的增大而減小電離能的效應更為顯著，特別是當陽離子的半徑比氧離子的半徑小時更是這樣。

元素氧化物的等當量標準生成焓如右圖。

常見的氧化物簡表

（按元素周期表順序H2O　H2O2　HO2　HeO2　Li2O　BeO　B2O3　B6O　CO2　CO　C3O2　C2O

N2O　NO　N2O3　NO2　N2O4　N2O5 OF2　O2F2　NeO2　Na2O　Na2O2　NaO2　MgO

Al2O3　SiO2　P4O10　P4O6　SO2　SO3　Cl2O　ClO2　Cl2O7　ArO2　K2O　K2O2　KO2

KO3　 CaO　Sc2O3　TiO2　V2O5 VO2　V2O3　VO　CrO3　CrO2　Cr2O3　CrO5 Mn2O7

MnO2　Fe2O3　Fe3O4　FeO　Co2O3　Co3O4　CoO　Ni2O3　NiO　CuO　Cu2O　ZnO　Ga2O3

GeO2 As2O3　As2O5　SeO2　SeO3　Br2O　KrO3　Rb2O　SrO　Y2O3　ZrO2　Nb2O5

MoO3　MoO2　Tc2O7　RuO2　RuO4　Rh2O3　PdO　Ag2O　AgO　CdO　In2O3　SnO2

S nO Sb2O3　Sb2O3　TeO2　TeO3　I2O5　I4O9　XeO3　XeO4 　Cs2O　BaO　HfO2

Ta2O5　WO3　WO2　W2O3　ReO3　Re2O7　OsO4　IrO2　PtO2　Au2O3　HgO　Tl2O

Tl2O　 PbO　Pb3O4　PbO2　Bi2O3　Bi2O5　PoO　At2O7 AtO3 RnO3 Fr2O RaO RfO2 Db2O5 Bh2O7 HsO4 MtO2 DsO3 Rg2O3 CnO2

La2O3　Ce2O3　CeO2　Pr6O11 Nd2O3 Pm2O3 Sm2O3 Eu2O3 Gd2O3 Tb2O3 Dy2O3 Ho2O3 Er2O3 Tm2O3 Yb2O3 Lu2O3

Ac2O3 ThO2　PaO2 U3O8　UO2　UO3　NpO2 PuO2 AmO2 CmO BkO2 Cf2O3 Es2O3 Fm2O3 MdO NoO LrO）

注意

離子型氧化物都是強電解質，共價型氧化物都是非電解質。

製備

氧化物通常可以用金屬直接燃燒（直接氧氣氧化）法、還原法、熱分解法等來製備。詳見：氧化物的製備。

結構分類

離子型

化學式類型	氧化物舉例
M2O	鹼金屬的氧化物
MO	BeO、MgO、CaO、SrO、BaO、CdO、VO、MnO、CoO、NiO
M2O3	Al2O3、Sc2O3、Y2O3、Ln2O3(鑭系金屬氧化物)
MO3	ReO3、WO3
M3O4	Fe3O4、Pb3O4、Mn3O4

MO2:ThO2、CeO2、UO2、SnO2、PbO2、TiO2、VO2、MnO2、RuO2、WO2、MoO2

共價型

結構類型		氧化物舉例
非金屬元素	簡單分子氧化物	H、F、Cl、Br、I、S、Se、N、P、As、C的氧化物
	巨分子氧化物	B、Si的氧化物
金屬元素	18電子外殼離子的氧化物	Ag2O、Cu2O
	18+2電子外殼離子的氧化物	SnO、PbO
	8電子外殼、高電荷離子的氧化物	Mn2O7

常見謠言

謠言：MnO2 不屬於不成鹽氧化物

駁斥：二氧化錳是不成鹽氧化物，因為錳和氮的含氧酸對應這兩種元素的化合價都不是+4。高錳酸根對應的氧化物是七氧化二錳而不是二氧化錳。