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염기성 산화물

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1. 개요

염기성 산화물은 산화물 중 하나로, 산소와 금속이 결합하여 생성되며, 물에 녹아 염기성 용액을 형성하는 화합물을 의미한다. 주로 알칼리 금속 및 알칼리 토금속의 산화물이 이에 해당하며, 물과 반응하여 해당 금속의 수산화물을 생성한다. 염기성 산화물은 주기율표에서 금속성이 증가하는 방향으로 갈수록 염기성이 강해지며, 산과 반응하여 염과 물을 생성하는 중화 반응을 일으킨다.

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염기성 산화물
기본 정보
유형산화물
화학적 성질염기성
성질물과 반응하여 수산화물을 형성
이온 결합금속 원소와 산소 원소 사이의 이온 결합으로 형성
예시
대표적인 염기성 산화물산화 나트륨(Na₂O), 산화 칼슘(CaO), 산화 마그네슘(MgO)
다른 염기성 산화물산화 칼륨(K₂O), 산화 리튬(Li₂O), 산화 바륨(BaO), 산화 철(II)(FeO), 산화 망간(II)(MnO) 등
반응
물과의 반응물과 반응하여 금속 수산화물을 생성
산과의 반응산과 반응하여 염과 물을 생성 (중화 반응)
성질
금속 산화물대부분 금속 산화물이 염기성 산화물에 해당
알칼리 금속 및 알칼리 토금속 산화물물에 잘 녹아 강한 염기를 형성
전이 금속 산화물수용액에서 약한 염기성을 나타냄
금속의 산화수금속의 산화수가 낮을수록 염기성이 강함
대표적 예시산화나트륨, 산화칼슘 등
일반적인 화학식MₓO (M은 금속 원소)
용도
제철고로에서 제철 과정에 사용되는 플럭스의 일종
유리 제조유리 제조에 사용
시멘트 제조시멘트 제조에 사용
중화제산성 폐기물 중화에 사용
세라믹 제조세라믹 제조에 사용

2. 정의

산화물은 하나 이상의 산소 원자가 다른 원소와 결합된 화합물로, 예를 들어 H2O 또는 CO2가 있다. 산-염기 특성에 따라 산화물은 산성 산화물, 염기성 산화물, 양쪽성 산화물 및 중성 산화물의 네 가지 범주로 분류할 수 있다.

염기성 산화물은 염기 무수물(물이 없는 염기라는 뜻)이라고도 불리며, 일반적으로 산소와 금속, 특히 알칼리 금속(1족) 및 알칼리 토금속(2족) 금속의 반응으로 생성된다. 이 두 족 모두 물에 녹아 해당 수산화물의 염기성 용액을 형성하는 이온성 산화물을 형성한다.

알칼리 금속(1족)과 알칼리 토금속(2족)의 반응식은 다음과 같다.


  • 알칼리 금속(1족): X2O + H2O → 2XOH (X = 1족 원소)
  • 알칼리 토금속(2족): XO + H2O → X(OH)2 (X = 2족 원소)


예를 들어, 염기성 산화물인 Li2O는 물과 반응한 후 수산화물인 LiOH이 되고, BaO는 Ba(OH)2이 된다. 반대로, 비금속은 일반적으로 산성 산화물을 형성한다. 일반적으로 산화물의 염기성은 주기율표의 왼쪽 아래로 갈수록 증가하는데, 이는 금속성이 증가하기 때문이다.[1]

3. 반응

염기성 산화물은 염기 무수물(물이 없는 염기)이라고도 불리며, 산과 반응하여 염과 물을 생성하는 중화 반응을 보인다. 또한, 일부 염기성 산화물은 물과 반응하여 수산화물을 생성하기도 한다.

일반적으로 산소와 금속, 특히 알칼리 금속(1족) 및 알칼리 토금속(2족) 금속이 반응하여 생성된다. 이 두 족은 모두 물에 녹아 해당 수산화물의 염기성 용액을 형성하는 이온성 산화물을 형성한다.[1]

산화칼슘과 산화나트륨은 물과 반응하여 각각 수산화칼슘과 수산화나트륨을 생성한다.

: CaO + H2O → Ca(OH)2

: Na2O + H2O → 2NaOH

3. 1. 물과의 반응

알칼리 금속(1족) 및 알칼리 토금속(2족) 산화물은 물과 반응하여 염기를 생성한다.[2]

1족 산화물 (X2O) + H2O → 2XOH2족 산화물 (XO) + H2O → X(OH)2 (BeO 제외)



다른 주족 원소의 일부 산화물도 물과 반응하여 염기를 생성한다.[2]


  • 산화탈륨(I) + H2O → 2 수산화탈륨(I)
  • 산화비스무트(III) + 3H2O → 2 수산화비스무트(III)

3. 2. 산과의 반응

염기성 산화물은 중화 반응에서 산과 반응하여 염과 물을 생성한다.[2]

4. 예시

산화 나트륨은 물과 반응하여 수산화 나트륨을 만든다.[2]

산화 마그네슘은 물과 반응하여 수산화 마그네슘을 만든다.[2]

산화 구리(II)질산과 반응하여 질산 구리와 물을 만든다.


  • * CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O

1족 및 2족 원소의 산화물은 베릴륨의 산화물(BeO)을 제외하고 모두 염기성이며, 물과 반응하여 염기를 생성한다.[2]

화합물반응식
산화리튬Li2O + H2O → 2 LiOH
산화나트륨Na2O + H2O → 2 NaOH
산화칼륨K2O + H2O → 2 KOH
산화루비듐Rb2O + H2O → 2 RbOH
산화세슘Cs2O + H2O → 2 CsOH
산화마그네슘MgO + H2O → Mg(OH)2
산화칼슘CaO + H2O → Ca(OH)2
산화스트론튬SrO + H2O → Sr(OH)2
산화바륨BaO + H2O → Ba(OH)2
산화라듐RaO + H2O → Ra(OH)2



다른 주족 원소의 일부 산화물도 염기성이며, 물과 반응하여 염기를 생성한다.


  • 산화탈륨(I)은 물과 반응하여 수산화탈륨(I)을 생성한다: Tl2O + H2O → 2 TlOH
  • 산화비스무트(III)은 물과 반응하여 수산화비스무트(III)을 생성한다: Bi2O3 + 3H2O → 2 Bi(OH)3


중화 반응에서 염기성 산화물은 산과 반응하여 염과 물을 생성한다.

화합물반응식
산화마그네슘MgO + 2 HCl → MgCl2 + H2O
산화나트륨Na2O + 2 HCl → 2 NaCl + H2O



참조

[1] 서적 Comprehensive Chemistry XI Laxmi Publications
[2] 서적 Inorganic Chemistry Oxford University Press



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