- 非金属氧化物的性质
- 基本性
- 两性主义
- 命名法
- 传统术语
- 系统命名法
- 股票名称
- 价数的计算
- 它们是如何形成的？
- 金属与氧气的直接反应
- 金属盐与氧气的反应
- 应用领域
- 例子
- 氧化铁
- 碱金属和碱土金属氧化物
- IIIA族氧化物（13）
- 参考文献
金属氧化物是由金属阳离子和氧组成的无机化合物。它们通常包含大量的离子性固体，其中的氧化物阴离子（O 2–）与M +物种发生静电相互作用。
M +像这样的任何源自纯金属的阳离子：碱金属和过渡金属（某些贵金属（例如金，铂和钯）除外），表中p块中最重的元素周期性的（例如铅和铋）。
资料来源：
上图显示了铁表面覆盖着带红色的硬皮。这些“结ab”是所谓的锈或锈，它们继而代表了由于其环境条件而导致金属氧化的视觉证据。化学上，铁锈是氧化铁（III）的水合混合物。
为什么金属氧化会导致其表面退化？这是由于在金属的晶体结构中引入了氧。
发生这种情况时，金属的体积会增加，原始的相互作用会减弱，从而导致固体破裂。同样，这些裂纹允许更多的氧分子穿透内部金属层，从内部完全吞噬工件。
但是，此过程以不同的速度发生，并且取决于金属的性质（其反应性）和围绕金属的物理条件。因此，存在加速或减慢金属氧化的因素。其中两个是湿度和pH值。
为什么？因为金属的氧化产生金属氧化物涉及电子的转移。这些“旅行”从一种化学物种到另一个只要环境有利于它，或者通过离子（H的存在+，钠+，镁2+，氯- ，等），其调节pH，或者通过提供运输手段的水分子。
从分析上讲，金属形成相应氧化物的趋势反映在其还原电位中，这表明哪种金属比另一种金属反应更快。
例如，金具有比铁更大的还原潜力，这就是为什么它以其特有的金色光芒发光而没有氧化物使之钝化的原因。
非金属氧化物的性质
氧化镁，一种金属氧化物。
金属氧化物的性质根据金属及其与O 2–阴离子的相互作用而异。这意味着某些氧化物在水中的密度或溶解度比其他氧化物高。但是，它们都具有共同的金属特征，这不可避免地反映在其基本性上。
换句话说：它们也被称为碱性酸酐或碱性氧化物。
基本性
金属氧化物的碱度可以通过使用酸碱指示剂进行实验验证。怎么样？在溶解了指示剂的水溶液中加入一小部分氧化物；这可以是紫甘蓝的液化汁。
然后具有取决于pH的颜色范围，氧化物将使果汁变成带蓝色的颜色，对应于基本pH（值在8到10之间）。这是由于这样的事实，所述氧化物释放OH的溶解的部分-离子到培养基中，这些是负责在所述实验中pH值的变化。
因此，对于溶解在水中的氧化物MO，根据以下化学方程式将其转变为金属氢氧化物（“水合氧化物”）：
MO + H 2 O => M（OH）2
M（OH）2 <=>中号2+ + 2OH -
第二个方程是氢氧化物M（OH）2的溶解度平衡。请注意，金属具有2+电荷，这也意味着其化合价为+2。金属的化合价与其获得电子的趋势直接相关。
这样，化合价越高，其酸度越大。在M的化合价为+7的情况下，则氧化物M 2 O 7将为酸性而不是碱性。
两性主义
金属氧化物是碱性的，但是它们并非都具有相同的金属特性。你怎么知道的？在元素周期表上找到金属M。您越靠近左侧，并且在较短的时间内，金属越金属化，因此氧化物越碱性。
在碱性氧化物和酸性氧化物（非金属氧化物）之间的边界处是两性氧化物。此处的“两性”一词是指氧化物既充当碱又充当酸，与水溶液中的氧化物相同，可以形成氢氧化物或M（OH 2）6 2+水溶液。
水络合物不过是n个水分子与金属中心M的配位。对于M（OH 2）6 2+络合物，金属M 2+被六个水分子包围，可以看作是水合阳离子。这些络合物中的许多都显示出强烈的着色，例如观察到的铜和钴。
命名法
金属氧化物如何命名？有三种方法可以做到：传统的，系统的和库存的。
传统术语
要根据IUPAC的规则正确命名金属氧化物，有必要知道金属M的可能化合价。最大（最正）的金属后缀为-ico。小调，前缀–oso。
示例：给定金属M的+2和+4价，其对应的氧化物为MO和MO 2。如果M脱离铅Pb，则将带有氧化物PbO Plumb ，而PbO 2氧化物PLUMB ico。如果金属只有一个化合价，则其氧化物的后缀为-ico。因此，Na 2 O是氧化钠。
另一方面，当金属有三价或四价时，会添加前缀hyper-和per-。因此，使Mn 2 ö 7是氧化物每曼ICO，因为Mn具有+7价态，最重要的是。
但是，这种命名法存在一定困难，通常使用最少。
系统命名法
其中，考虑了组成氧化物化学式的M和氧原子的数目。从中为它们分配相应的前缀mono-，di-，tri-，tetra-等。
以最近的三种金属氧化物为例，PbO为一氧化铅。PbO 2二氧化铅；Na 2 O为一氧化二钠。在生锈的情况下，Fe 2 O 3的名称分别为三氧化二铁。
股票名称
与其他两种命名法不同，在这一种中，金属的化合价更为重要。价由括号中的罗马数字指定：（I），（II），（III），（IV）等。然后将金属氧化物称为金属（n）氧化物。
在前面的示例中使用股票命名法，我们有：
-PbO：氧化铅（II）。
-PbO 2：氧化铅（IV）。
-Na 2 O：氧化钠。由于其唯一价为+1，因此未指定。
-Fe 2 O 3：氧化铁（III）。
-Mn 2 O 7：氧化锰（VII）。
价数的计算
但是，如果您没有具有化合价的周期表，如何确定它们？为此，我们必须记住，阴离子O 2–为金属氧化物贡献了两个负电荷。遵循中性原则，这些负电荷必须用金属的正电荷中和。
因此，如果从化学式知道氧的数目，则可以代数地确定金属的化合价，使得电荷的总和为零。
Mn 2 O 7具有七个氧，因此其负电荷等于7x（-2）= -14。要抵消-14的负电荷，锰必须贡献+14（14-14 = 0）。摆在数学方程式上，然后：
2X-14 = 0
2来自一个事实，即有两个锰原子。求解和求解X的金属化合价：
X = 14/2 = 7
换句话说，每个Mn的化合价为+7。
它们是如何形成的？
水分和pH值直接影响金属氧化成相应的氧化物。酸性氧化物CO 2的存在可以充分溶解在覆盖金属部分的水中，从而加速将阴离子形式的氧引入金属的晶体结构。
该反应还可以随着温度的升高而加速，特别是当希望在短时间内获得氧化物时。
金属与氧气的直接反应
金属氧化物是金属与周围氧气之间反应的产物。这可以用下面的化学方程式表示：
2M（s）+ O 2（g）=> 2MO（s）
该反应很慢，因为氧气具有很强的O = O双键，并且氧气与金属之间的电子转移效率很低。
但是，随着温度和表面积的增加，它会大大加速。这是由于以下事实：提供了必要的能量以破坏O = O双键，并且由于存在较大的面积，氧在整个金属中均匀移动，同时与金属原子碰撞。
反应氧的量越大，金属的化合价或氧化数越大。为什么？因为氧气会从金属中吸收越来越多的电子，直到它达到最高的氧化值。
例如，对于铜可以看到这一点。当一块金属铜与有限量的氧气反应时，会形成Cu 2 O（氧化铜（I），氧化亚铜或一氧化二钴）：
4Cu（s）+ O 2（g）+ Q（热）=> 2Cu 2 O（s）（红色固体）
但是当它以相等的量反应时，会得到CuO（氧化铜（II），氧化铜或一氧化铜）：
2Cu（s）+ O 2（g）+ Q（热）=> 2CuO（s）（黑色固体）
金属盐与氧气的反应
金属氧化物可以通过热分解形成。为此，必须从起始化合物（盐或氢氧化物）中释放一个或两个小分子：
M（OH）2 + Q => MO + H 2 O
OLS 3 + Q => MO + CO 2
2M（NO 3）2 + Q => MO + 4NO 2 + O 2
注意，H 2 O，CO 2，NO 2和O 2是释放的分子。
应用领域
由于地壳中金属的丰富成分以及大气中的氧气，在许多矿物来源中都发现了金属氧化物，从中可以得到制造新材料的坚实基础。
每种金属氧化物都有非常特殊的用途，从营养性（ZnO和MgO）到用作水泥添加剂（CaO），或简单地用作无机颜料（Cr 2 O 3）。
一些氧化物是如此致密，以至于受控的层生长可以保护合金或金属免于进一步氧化。研究甚至表明，保护层的氧化就像覆盖了金属的所有裂纹或表面缺陷的液体一样继续进行。
金属氧化物可以呈现出引人入胜的结构，无论是纳米颗粒还是大型聚合物聚集体。
由于其大的表面积，这一事实使它们成为合成智能材料的研究对象，用于设计对物理刺激响应最小的设备。
此外，金属氧化物是许多技术应用的原材料，从对电子设备具有独特性能的镜子和陶瓷到太阳能电池板。
例子
氧化铁
2Fe（s）+ O 2（g）=> 2FeO（s）氧化铁（II）。
6FeO（s）+ O 2（g）=> 2Fe 3 O 4（s）磁性氧化铁。
Fe 3 O 4也称为磁铁矿，是一种混合氧化物。这意味着它由FeO和Fe 2 O 3的固体混合物组成。
4Fe 3 O 4（s）+ O 2（g）=> 6Fe 2 O 3（s）氧化铁（III）。
碱金属和碱土金属氧化物
碱金属和碱土金属都只有一个氧化数，因此它们的氧化物更“简单”：
-Na 2 O：氧化钠。
-Li 2 O：氧化锂。
-K 2 O：氧化钾。
-CaO：氧化钙。
-MgO：氧化镁。
-BeO：氧化铍（是一种两性氧化物）
IIIA族氧化物（13）
IIIA族元素（13）只能形成氧化数为+3的氧化物。因此，它们的化学式为M 2 O 3，其氧化物如下：
-Al 2 O 3：氧化铝。
-Ga 2 O 3：氧化镓。
-In 2 O 3：氧化铟。
最后
-Tl 2 O 3：氧化al 。
参考文献
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- 大卫·钱德勒（David L. （2018年4月3日）。自修复金属氧化物可以防止腐蚀。摘自：news.mit.edu
- 氧化物的物理状态和结构。来自：wou.edu
- Quimitube。（2012）。铁氧化。来自：quimitube.com
- 化学LibreTexts。氧化物。摘自：chem.libretexts.org
- Kumar M.（2016）金属氧化物纳米结构：生长和应用。在：侯赛因M.，汗Z.（编辑）纳米材料的进展中。先进结构材料，第79卷。施普林格，新德里