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 | |
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기본 정보 | |
유형 | 산화물 |
화학적 성질 | 염기성 |
성질 | 물과 반응하여 수산화물을 형성 |
이온 결합 | 금속 원소와 산소 원소 사이의 이온 결합으로 형성 |
예시 | |
대표적인 염기성 산화물 | 산화 나트륨(Na₂O), 산화 칼슘(CaO), 산화 마그네슘(MgO) |
다른 염기성 산화물 | 산화 칼륨(K₂O), 산화 리튬(Li₂O), 산화 바륨(BaO), 산화 철(II)(FeO), 산화 망간(II)(MnO) 등 |
반응 | |
물과의 반응 | 물과 반응하여 금속 수산화물을 생성 |
산과의 반응 | 산과 반응하여 염과 물을 생성 (중화 반응) |
성질 | |
금속 산화물 | 대부분 금속 산화물이 염기성 산화물에 해당 |
알칼리 금속 및 알칼리 토금속 산화물 | 물에 잘 녹아 강한 염기를 형성 |
전이 금속 산화물 | 수용액에서 약한 염기성을 나타냄 |
금속의 산화수 | 금속의 산화수가 낮을수록 염기성이 강함 |
대표적 예시 | 산화나트륨, 산화칼슘 등 |
일반적인 화학식 | MₓO (M은 금속 원소) |
용도 | |
제철 | 고로에서 제철 과정에 사용되는 플럭스의 일종 |
유리 제조 | 유리 제조에 사용 |
시멘트 제조 | 시멘트 제조에 사용 |
중화제 | 산성 폐기물 중화에 사용 |
세라믹 제조 | 세라믹 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 → 2XOH | 2족 산화물 (XO) + H2O → X(OH)2 (BeO 제외) |
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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]- 산화 마그네슘은 염산(산)과 반응하여 염화 마그네슘(염)과 물을 생성한다.: MgO + 2 HCl → MgCl2 + H2O
- 산화 나트륨은 염산(산)과 반응하여 염화 나트륨(염)과 물을 생성한다.: Na2O + 2 HCl → 2 NaCl + H2O
- 산화 구리(II)는 질산과 반응하여 질산 구리와 물을 만든다.: CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O
- 산화칼슘은 염산과 반응하면 염화칼슘이 생성된다.: CaO + 2HCl → CaCl2 + H2O
4. 예시
산화 나트륨은 물과 반응하여 수산화 나트륨을 만든다.[2]
산화 마그네슘은 물과 반응하여 수산화 마그네슘을 만든다.[2]
산화 구리(II)는 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]
화합물 | 반응식 |
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산화리튬 | Li2O + H2O → 2 LiOH |
산화나트륨 | Na2O + H2O → 2 NaOH |
산화칼륨 | K2O + H2O → 2 KOH |
산화루비듐 | Rb2O + H2O → 2 RbOH |
산화세슘 | Cs2O + H2O → 2 CsOH |
산화마그네슘 | MgO + H2O → Mg(OH)2 |
산화칼슘 | CaO + H2O → Ca(OH)2 |
산화스트론튬 | SrO + H2O → Sr(OH)2 |
산화바륨 | BaO + H2O → Ba(OH)2 |
산화라듐 | RaO + 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.
화합물 | 반응식 |
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산화마그네슘 | MgO + 2 HCl → MgCl2 + H2O |
산화나트륨 | Na2O + 2 HCl → 2 NaCl + H2O |
참조
[1]
서적
Comprehensive Chemistry XI
Laxmi Publications
[2]
서적
Inorganic Chemistry
Oxford University Press
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