金属酸化物の特性、命名法、用途および例

の 金属酸化物 それらは金属カチオンと酸素によって形成された無機化合物です。それらは一般に膨大な数のイオン性固体を含み、その中に酸化物アニオン（Ｏ）が存在する。^2-）静電的にM種と相互作用する⁺.

M⁺ これは、純粋な金属から派生する陽イオンです。アルカリ金属や遷移金属から、いくつかの貴金属（金、白金、パラジウムなど）を除いて、周期律表のブロックpの重い元素までです。鉛やビスマスのように）.

上の画像は、赤みを帯びた地殻で覆われた鉄の表面を示しています。これらの「地殻」は錆または錆として知られているものであり、それは今度はその環境条件による金属の酸化の視覚試験を表す。化学的には、さびは酸化鉄（III）の水和混合物です。.

金属の酸化はなぜその表面の劣化をもたらすのでしょうか？これは、金属の結晶構造内に酸素が取り込まれているためです。.

これが起こると、金属の体積が増えて元の相互作用が弱まり、ソリッドが壊れます。また、これらの亀裂はより多くの酸素分子が内部の金属層を貫通することを可能にし、内部から全体の部分を食い尽くす。.

ただし、このプロセスはさまざまな速度で行われ、金属の性質（反応性）とそれを取り巻く物理的条件によって異なります。したがって、金属の酸化を加速または減速させる要因があります。そのうちの2つは水分とpHの存在です.

なんで？金属酸化物を生成するための金属の酸化は電子移動を意味するからである。媒体がイオンの存在によって促進される限り、これらはある化学種から別の化学種へと「移動」します。⁺, な⁺, Mg²⁺, Cl^-, pHを変更する、または輸送手段を提供する水分子によって.

分析的には、金属が対応する酸化物を形成する傾向はその還元電位に反映され、それはどの金属が他の金属と比較してより速く反応するかを明らかにする。.

たとえば、金は鉄よりもはるかに大きな還元能力を持っているため、酸化物がなくても特徴的な金色の輝きで輝いています。.

索引

• 1非金属酸化物の性質
  • 1.1塩基度
  • 1.2両性主義
• 2命名法
  • 2.1伝統的な命名法
  • 2.2体系的な命名法
  • 2.3ストック命名法
  • 2.4価数の計算
• 3彼らはどのように形成されていますか?
  • 3.1酸素と金属の直接反応
  • 3.2金属塩と酸素との反応
• 4つの用途
• 5例
  • 5.1酸化鉄
  • 5.2アルカリおよびアルカリ土類酸化物
  • 5.3 IIIA族酸化物（13）
• 6参考文献

非金属酸化物の性質

金属酸化物の特性は、金属と、それがアニオンOとどのように相互作用するかによって異なります。^2-. これは、いくつかの酸化物が他のものよりも高い密度または水中での溶解度を有することを必然的に伴う。しかし、すべての人が共通の金属的性質を持っています。それは必然的にその塩基性に反映されています。.

言い換えれば、それらは塩基性無水物または塩基性酸化物としても知られています。.

塩基度

金属酸化物の塩基性度は、酸 - 塩基指示薬を使用することによって実験的にチェックすることができる。どうですか？いくつかの溶解した指示薬と共に水溶液に酸化物の小片を加える。これは紫キャベツの液化ジュースにすることができます.

pHに応じて色の範囲が決まると、酸化物はジュースを青みを帯びた色に変えます。これは塩基性のpHに対応します（8〜10の値）。これは、酸化物の溶解部分がOHイオンを放出するためです。^- pHの変化の原因となる実験におけるこれら.

従って、水に可溶化されたＭＯ酸化物については、それは以下の化学式に従って金属水酸化物（「水和酸化物」）に変換される。

MO + H₂O→M（OH）₂

M（OH）₂ <=> M²⁺ + 2OH^-

2番目の式は、水酸化物の溶解度バランスM（OH）です。₂. 金属は2+の電荷を持つことに注意してください。これは、その原子価が+2であることも意味します。金属の原子価は電子を獲得する傾向に直接関係しています.

このように、価数が正であるほど、その酸性度は高くなります。 Ｍが＋７の原子価を有する場合、Ｍ酸化物は₂○₇ それは酸性で塩基性ではない.

アンフォテリスモ

金属酸化物は塩基性であるが、全てが同じ金属特性を有するわけではない。どうやって知る？周期表における金属Mの位置それがその左側にあるほど、そしてより低い期間では、それがより金属的でありそしてそれ故にそのより酸化物がより塩基性であるであろう.

塩基性酸化物と酸酸化物（非金属酸化物）の境界には両性酸化物があります。ここで、「両性」という用語は、酸化物が塩基としても酸としても作用することを意味し、それは水溶液中と同じであり、それは水酸化物または水性錯体M（OH）を形成することができる。₂）₆²⁺.

水性錯体は、の配位に他ならない n 金属の中心Mを持つ水分子₂）₆²⁺, メタルM²⁺ それは6つの水分子に囲まれており、水和カチオンと見なすことができます。これらの錯体の多くは、銅やコバルトに見られるような強い着色を示します。.

命名法

金属酸化物はどのように命名されていますか？それを行うには3つの方法があります。伝統的、体系的、そして在庫です。.

伝統的な命名法

IUPACによって支配される規則に従って金属酸化物を正しく命名するために、金属Mの可能な原子価を知ることが必要です。最も大きい（最も正の）接尾辞-icoが金属名に割り当てられます。マイナー、接頭辞-oso.

例：金属Mの原子価が+2と+4の場合、対応する酸化物はMOとMOです。₂. もしMが鉛、Pbであれば、PbOは酸化鉛であろうくま, とPbO₂ 酸化プラムイコ. 金属の原子価が1つだけの場合は、接尾辞-icoを付けてその酸化物の名前を付けます。だから、ナ₂それとも酸化ナトリウムか.

一方、金属に3価または4価の原子価がある場合は、接頭辞の下位接頭辞が追加されます。このようにして、Mn₂○₇ それは酸化物です あたりマンガンイコ, Mnは+7の価数を持つので.

ただし、このタイプの命名法には特定の問題があり、通常は使用頻度が最も低いです。.

体系的な命名法

酸化物の化学式を構成するM原子と酸素の数を考慮します。それらから、対応する接頭辞モノ - 、ジ - 、トリ - 、テトラ - などが割り当てられる。.

例として最近の3つの金属酸化物を取り上げると、PbOは一酸化鉛です。 PbO₂ 二酸化鉛とナ₂または一酸化二ナトリウム。錆の場合は、Fe₂○₃, そのそれぞれの名前はdihierroの三酸化物です.

ストック命名法

他の2つの命名法とは異なり、この点では金属の原子価がより重要になります。原子価は、かっこ内のローマ数字（I）、（II）、（III）、（IV）などで指定されます。金属酸化物は金属酸化物（ｎ）と命名される。.

上記の例に株式の命名法を適用すると、次のようになります。

-PbO：酸化鉛（II）.

-PbO₂：酸化鉛（IV）.

-な₂Ｏ：酸化ナトリウム。それは+1のユニークな原子価を持つので、それは指定されていません.

-信仰₂○₃酸化鉄（III）.

-Mn₂○₇酸化マンガン（VII）.

価数の計算

しかし、原子価を含む周期表がない場合、どうやってそれらを決定することができますか？これのために私達は陰イオンOを覚えていなければならない^2- それは金属酸化物に２つの負電荷を与える。中性の原理に従い、これらの負電荷は金属の正電荷で中和されなければなりません。.

したがって、酸素の数が化学式でわかっていれば、電荷の合計がゼロになるように、金属の原子価を代数的に求めることができます。.

マンガン₂○₇ 酸素が7個ある場合、その負電荷は7x（-2）= -14に等しくなります。 -14の負電荷を中和するためには、マンガンは+14（14-14 = 0）を供給しなければなりません。数学の方程式を代入すると：

2X - 14 = 0

2つは2つのマンガン原子があるという事実から来ます。金属の原子価であるXを解いてクリアする：

X = 14/2 = 7

つまり、各Mnの価数は+ 7です。.

それらはどのように形成されます?

湿度とpHは、対応する酸化物中の金属の酸化に直接影響します。 COの存在₂, 酸酸化物は、金属の結晶構造への陰イオン形態の酸素の取り込みを促進するために、金属部分を覆う水に十分に溶解することができる。.

この反応は、特に酸化物を短時間で得ることが望まれる場合には、温度の上昇と共に加速することもある。.

金属と酸素の直接反応

金属酸化物は、金属と周囲の酸素との間の反応の生成物として形成される。これは以下の化学式で表すことができます。

2M + O₂（g）=> 2MO

酸素は強い二重のＯ ＝ Ｏ結合を有し、それと金属との間の電子移動は非効率的であるため、この反応は遅い。.

しかしながら、それは温度および表面積の増加と共にかなり加速する。これは、Ｏ ＝ Ｏ二重結合を切断するのに必要なエネルギーが提供され、より大きな面積があるので、酸素が金属中で一様に移動し、同時に金属原子と衝突するという事実による。.

酸素反応物の量が多いほど、金属に生じる価数または酸化数は大きくなる。なんで？酸素は金属からますます多くの電子を奪っているので、それが最大酸化数に達するまで.

これは、例えば銅で見られます。一片の金属銅が限られた量の酸素と反応するとCuが形成される₂Ｏ（酸化銅（Ｉ）、酸化第一銅または一酸化二コバルト）：

4Cu + O₂（g）+ Q（熱）=> 2Cu₂O（赤）

しかし、それが等量で反応すると、ＣｕＯ（酸化銅（ＩＩ）、酸化銅または一酸化銅）が得られる。

2Cu + O₂（g）+ Q（熱）=> 2CuO（s）（黒一色）

金属塩と酸素との反応

金属酸化物は熱分解によって形成することができる。可能であるためには、1つか2つの小分子が最初の化合物（塩または水酸化物）から放出されなければなりません：

M（OH）₂ + Q => MO + H₂○

MCO₃ + Q => MO + CO₂

2M（NO₃）₂ + Q => MO + 4NO₂ + ○₂

Hに注意してください₂O、CO₂, いいえ₂ とO₂ 放出された分子は何ですか.

用途

地球の地殻中の金属の豊富な組成と大気中の酸素のために、金属酸化物は多くの鉱物学的起源に見られ、そこから新しい材料の製造のための固体塩基が得られる.

各金属酸化物は、栄養（ZnOとMgO）からセメント添加剤（CaO）まで、あるいは単に無機顔料（Cr）として、非常に特殊な用途があります。₂○₃）.

いくつかの酸化物は非常に密度が高いので、それらの層の制御された成長はさらなる酸化から合金または金属を保護することができる。保護層の酸化はまるでそれが金属のすべての亀裂または表面の欠陥を覆う液体であるかのように進行することが研究でさえ明らかにされている.

金属酸化物は、ナノ粒子として、または大きなポリマー凝集体として、魅力的な構造をとることができる.

この事実は、最小の物理的刺激に応答するデバイスを設計するために使用されるその広い表面積のために、それらをインテリジェント材料の合成のための研究の対象にしている。.

同様に、金属酸化物は、電子機器用の独自の特性を持つミラーやセラミックからソーラーパネルまで、多くの技術的用途の原料です。.

例

酸化鉄

2Fe + S₂（g）=> 2 FeO（s）酸化鉄（II）.

6FeO + S₂（g）=> 2Fe₃○₄磁性酸化鉄.

信仰₃○₄, マグネタイトとも呼ばれ、混合酸化物です。これはそれがFeOとFeの固体混合物からなることを意味します₂○₃.

4Fe₃○₄+ O₂（g）=> 6Fe₂○₃酸化鉄（III）.

アルカリおよびアルカリ土類酸化物

アルカリ金属とアルカリ土類金属はどちらも単一の酸化数を持っているので、それらの酸化物はより「単純」です。

-な₂O：酸化ナトリウム.

-李₂O：酸化リチウム.

-K₂O：酸化カリウム.

-ＣａＯ：酸化カルシウム.

-ＭｇＯ：酸化マグネシウム.

-BeO：酸化ベリリウム（これは両性酸化物です）

IIIA族酸化物（13）

ＩＩＩＡ族の元素（１３）は、酸化数が＋３の酸化物のみを形成することができる。したがって、それらは化学式Ｍを有する。₂○₃ そしてその酸化物は以下の通りです：

-アル₂○₃：酸化アルミニウム.

-Ga₂○₃酸化ガリウム.

-で₂○₃酸化インジウム.

そして最後に

-Tl₂○₃：酸化タリウム.

参考文献

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