[科普中國]-惰性氧化物

不能與酸或堿反應(yīng)生成相應(yīng)價(jià)態(tài)的鹽和水的氧化物叫做不成鹽氧化物。例如，水、一氧化氮、一氧化碳、氧化二氮、二氧化氮、四氧化二氮、二氧化錳屬于不成鹽氧化物。

惰性氧化物的定義惰性氧化物，又名不成鹽氧化物：既不可以與酸反應(yīng)生成鹽和水，又不可以與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，與兩性氧化物定義是完全對(duì)立的。例如，水、一氧化氮、一氧化碳、二氧化氮、二氧化錳等屬于不成鹽氧化物。1

舉例分析一氧化碳能跟氫氧化鈉起反應(yīng)，生成甲酸鈉鹽。但是在生成鹽時(shí)沒有生成水，所以一氧化碳仍屬于不成鹽氧化物。但是需要說明的是： 有些不成鹽氧化物在一定條件下是可以“成鹽”的。如CO，在工業(yè)上制備甲酸，就是利用CO 和NaOH 在一定條件下反應(yīng)來制取的。

二氧化錳、二氧化氮是不成鹽氧化物，因?yàn)殄i和氮的含氧酸對(duì)應(yīng)這兩種元素的化合價(jià)都不是+4，當(dāng)錳的氧化物中的錳為+7價(jià)時(shí)，才是成鹽氧化物；氮的氧化物中氮為+5時(shí)，才是成鹽氧化物。因此高錳酸根對(duì)應(yīng)的氧化物是七氧化二錳而不是二氧化錳，硝酸根對(duì)應(yīng)的氧化物是五氧化二氮而不是二氧化氮。

不成鹽氧化物“不成鹽”的原因多是由于：中心原子處在該氧化態(tài)時(shí)，所對(duì)應(yīng)的陽離子或酸根離子不存在或易發(fā)生歧化反應(yīng)。1

相關(guān)知識(shí)常見氧化物的分類1 能和堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物稱為酸性氧化物。

2 能和酸反應(yīng)生成鹽和水的氧化物稱為堿性氧化物。

3既能和酸反應(yīng)生成鹽和水，又能和堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物是兩性氧化物。

4不與酸反應(yīng)也不與堿反應(yīng)的氧化物是惰性氧化物（不成鹽氧化物）。12

兩性氧化物既可以與酸反應(yīng)生成鹽和水又可以與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物稱為兩性氧化物。兩性氧化物難溶于水。弱酸的酸式鹽或弱酸弱堿鹽雖然既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)，但不能生成“鹽和水”，因而不是兩性化合物。與酸反應(yīng)只生成鹽與水的氧化物是堿性氧化物，同理，與堿反應(yīng)只生成鹽與水的氧化物成為酸性氧化物。與兩者都能發(fā)生上述反映的為兩性氧化物。兩性氧化物的“兩性”也可以理解為既能表現(xiàn)酸性氧化物的性質(zhì)，又能表現(xiàn)堿性氧化物的性質(zhì)。有時(shí)我們也把既能表現(xiàn)氧化性.又能表現(xiàn)還原性的物質(zhì)也叫“兩性”物質(zhì)。1

幾種典型惰性氧化物一氧化碳該種氣體是在古代用來處決希臘人和羅馬人，在11世紀(jì)一個(gè)西班牙醫(yī)生第一次描述了這種氣體。 最早制備一氧化碳的是法國化學(xué)家 de Lassone（在1776年）。他通過加熱氧化鋅和碳制得了一氧化碳。但由于一氧化碳燃燒時(shí)產(chǎn)生了與氫氣類似的藍(lán)色火焰，de Lassone錯(cuò)誤地認(rèn)為他制得的是氫氣。在1800年英國化學(xué)家William Cruikshank才證明一氧化碳是由碳元素和氧元素組成的化合物。最早對(duì)一氧化碳的毒性進(jìn)行徹底研究的是法國的生理學(xué)家Claude Bernard。在1846年，他讓狗吸入這種氣體，發(fā)現(xiàn)狗的血液“變得比任何動(dòng)脈中的血都要鮮紅”。后來我們知道血液變成“櫻桃紅色”是一氧化碳中毒的特有的臨床癥狀。

在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，一氧化碳（carbon monoxide,CO）純品為無色、無臭、無刺激性的氣體。相對(duì)分子質(zhì)量為28.01，密度1.25g/l，冰點(diǎn)為-205.1℃，沸點(diǎn)-191.5℃。在水中的溶解度甚低，極難溶于水。與空氣混合爆炸極限為12.5%～74.2%?；瘜W(xué)性質(zhì)有：可燃性、還原性、毒性、極弱的氧化性；一氧化碳極易與血紅蛋白結(jié)合，形成碳氧血紅蛋白，使血紅蛋白喪失攜氧的能力和作用，造成組織窒息，嚴(yán)重時(shí)死亡。一氧化碳對(duì)全身的組織細(xì)胞均有毒性作用，尤其對(duì)大腦皮質(zhì)的影響最為嚴(yán)重。一氧化碳作為還原劑，高溫或加熱時(shí)能將許多金屬氧化物還原成金屬單質(zhì)，因此常用于金屬的冶煉。在冶金、化學(xué)、石墨電極制造以及家用煤氣或煤爐、汽車尾氣中均有CO存在。3

一氧化氮1980年的《自然》雜志上，論文的名字是《內(nèi)皮細(xì)胞是乙酰膽堿誘發(fā)動(dòng)脈平滑肌舒張的必需因素》。這篇論文在學(xué)術(shù)界引起了廣泛關(guān)注，吸引了包括加州大學(xué)洛杉磯分校的伊格納羅（LouisJ.Ignarro）教授在內(nèi)的許多科學(xué)工作者從事有關(guān)內(nèi)皮舒張因子的研究。內(nèi)皮舒張因子是一種不穩(wěn)定的化合物，能被血紅蛋白及超氧陰離子自由基滅活。長期研究亞硝基化合物的藥理作用的伊格納羅與佛契哥特合作，針對(duì)內(nèi)皮舒張因子的藥理作用以及化學(xué)本質(zhì)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮舒張因子與一氧化氮及許多亞硝基化合物一樣能夠激活可溶性鳥苷酸環(huán)化酶（SolubleGuanylateCyclase，sGC），一氧化氮主要通過環(huán)磷鳥苷（cGMP）途徑擴(kuò)張血管。

一氧化氮為雙原子分子，分子構(gòu)型為直線形。一氧化氮中，氮與氧之間形成一個(gè)σ鍵、一個(gè)2電子π鍵與一個(gè)3電子π鍵。氮氧之間鍵級(jí)為2.5，氮與氧各有一對(duì)孤對(duì)電子。有11個(gè)價(jià)電子，是奇電子分子，具有順磁性。反鍵軌道上（π2p*）1易失去生成亞硝酰陽離子NO 。

一氧化氮是無色氣體，熔點(diǎn)是-163.6℃，沸點(diǎn)是-151℃；相對(duì)密度（水=1）：1.27（-151℃），微溶于水。工業(yè)制備它是在鉑網(wǎng)催化劑上用空氣將氨氧化的方法；實(shí)驗(yàn)室中則用金屬銅與稀硝酸反應(yīng)。NO在水中的溶解度較小，而且不與水發(fā)生反應(yīng)。常溫下NO很容易氧化為二氧化氮，也能與鹵素反應(yīng)生成鹵化亞硝酰（NOX）。

主要用途：制硝酸、人造絲漂白劑、丙烯及二甲醚的安定劑。4

二氧化錳二氧化錳在自然界以軟錳礦形式存在。物理性狀：黑色無定形粉末，或黑色斜方晶體。溶解性：難溶于水、弱酸、弱堿、硝酸、冷硫酸，加熱情況下溶于濃鹽酸而產(chǎn)生氯氣。

制備方法：主要取自天然礦物軟錳礦。普遍采用高溫硫酸錳溶液電解法制取，碳酸錳礦和軟錳礦均可作為原料。硫酸錳溶液的制備包括浸取、除鐵、中和、除重金屬、過濾、靜置除鈣鎂等工序，經(jīng)高溫電解后制得粗產(chǎn)品，再經(jīng)處理包括剝離、粉碎、洗滌、中和與干燥等過程制得合格晶。當(dāng)采用氯化錳溶液電解可制得纖維狀二氧化錳。還有碳酸錳、硝酸錳熱解法，由低價(jià)氧化錳與氧化劑如氯酸鈉、氯氣、氧氣等分別組合反應(yīng)直接氧化制得。

用途：二氧化錳在有機(jī)化學(xué)之中十分有用。被用于氧化物的二氧化錳的形態(tài)不一，因?yàn)槎趸i有多個(gè)結(jié)晶形態(tài)，化學(xué)式可以寫成MnO?-x（H?O）n，其中x介乎0至0.5之間，而n可以大于0。二氧化錳可在不同pH下的高錳酸鉀（KMnO?）和硫酸錳（MnSO?）的反應(yīng)之中產(chǎn)生。啡色的二氧化錳沉淀物很干和很活躍。最有效的有機(jī)溶包括芳香性物質(zhì)、四氯化碳、醚、四氫呋喃和酯類等。

用做過氧化氫(雙氧水)分解制氧氣時(shí)的催化劑。用做加熱氯酸鉀分解制氧氣時(shí)的催化劑。與單質(zhì)鋁粉發(fā)生鋁熱反應(yīng)，制得錳。用作顏料、黃色玻璃等。與熱的濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣。與熔融苛性鉀(氫氧化鉀)在空氣中反應(yīng)制取錳酸鉀。高錳酸鉀分解反應(yīng)中，二氧化錳作為高錳酸鉀的自催化劑。5

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大學(xué)