p区元素(二):第15、16族

氧化物的分类(酸性、碱性、两性、中性)

几乎每种元素都能形成氧化物——一种与氧结合的化合物——而当你对每个氧化物问一个简单的问题时,一个美妙的规律就浮现出来:当它遇到水、酸和碱时,是表现得像酸、像碱、两者都像,还是都不像?按这种方式(酸性、碱性、两性、中性)给氧化物分类,是周期表组织化学最干净利落的范例之一。

碱性氧化物由金属形成,尤其是左侧活泼的那些:氧化钠和氧化钙与水反应生成碱性的氢氧化物,并能中和酸。酸性氧化物由右侧的非金属形成:二氧化碳、二氧化硫和五氧化二氮溶于水生成酸(碳酸、亚硫酸、硝酸),并与碱反应。这个规律跟随电负性:金属以离子形式 O2- 握住氧,O2- 会抓质子(碱性);非金属则在一个能放出质子的单元里共价共享氧(酸性)。介于两者之间的是两性氧化物,它们既与酸反应又与碱反应——氧化铝和氧化锌是经典例子,在强酸和强碱中都能溶解。还有少数氧化物是中性的:一氧化碳、一氧化二氮和一氧化氮在水中既不生成酸也不生成碱。

这种分类不只是整齐的记账;它追踪着横贯整个周期表的金属到非金属的趋势。沿一个周期从左到右,氧化物从碱性经两性变为酸性;沿一族往下,随金属性增强,它们往往变得更碱性。两性带斜穿过那些类金属,那里恰恰是元素在金属与非金属之间徘徊之处。诚实的提醒:「酸性、碱性、两性、中性」是个有用的四格方案,不是一条严格的定律——许多氧化物只是微弱地偏向某一类,同一元素在不同氧化态下还能给出性质不同的氧化物(铬就给出碱性的 CrO、两性的 Cr2O3 和酸性的 CrO3)。

氧化铝是两性的代表:把它搅进盐酸里,它溶解成 Al3+;把它搅进氢氧化钠里,它同样轻松地溶解成铝酸根 [Al(OH)4]-。

既与酸又与碱反应,正是两性氧化物的标志。

这四类是指引,不是定律:许多氧化物只是弱酸性或弱碱性,有些是两性的;而同一元素在较高氧化态下给出的氧化物,通常比低氧化态时更偏酸性。

又称
acidic oxidebasic oxideamphoteric oxide氧化物分类酸性氧化物