酸化物

多くの金属酸化物は、炭酸塩、水酸化物、硝酸塩などの他の金属化合物の分解によって生成されます。酸化カルシウムの製造では、炭酸カルシウム（石灰石）が加熱によって分解し、二酸化炭素を放出します。^{[ 2 ]}

CaCO₃ → CaO _{+ CO₂}

空気中の酸素と元素との反応は、特に鉄の商業利用に関連する腐食の重要な段階です。ほとんどすべての元素は、酸素雰囲気中で加熱されると酸化物を形成します。たとえば、亜鉛粉末は空気中で燃焼して酸化亜鉛を生成します。^{[ 5 ]}

2 Zn + O ₂ → 2 ZnO

鉱石から金属を製造する際には、金属硫化物鉱物を空気中で焙焼（加熱）して酸化物を製造することがよく行われます。このようにして、MoS ₂（輝水鉛鉱）は、事実上すべてのモリブデン化合物の前駆体である三酸化モリブデンに変換されます。^{[ 6 ]}

2 MoS ₂ + 7 O ₂ → 2 MoO ₃ + 4 SO ₂

貴金属（金やプラチナなど）は、酸素と直接化学結合しないため、高く評価されている。^{[ 2 ]}

重要かつ一般的な非金属酸化物は二酸化炭素と一酸化炭素です。これらの物質は炭素または炭化水素の完全または部分的な酸化によって生成されます。酸素が不足すると、一酸化炭素が生成されます。^{[ 2 ]}

2CH4 + _{3O2 →} 2CO + _4H2O

2 C + O ₂ → 2 CO

酸素が過剰な場合、二酸化窒素が生成物となり、反応経路は一酸化炭素を中間体として進行する。

CH ₄ + 2 O ₂ → CO ₂ + 2H ₂ O

C + _O₂ → _CO₂

元素状窒素（N₂ ）_を酸化物に変換するのは難しいが、アンモニアの燃焼によって一酸化窒素が生成され、それがさらに酸素と反応する。

4 NH ₃ + 5 O ₂ → 4 NO + 6 H ₂ O

2 NO + O ₂ → 2 NO ₂

これらの反応は、汎用化学品である硝酸の製造に用いられています。 ^{[ 7 ]}

工業的に最も大規模に生産されている化学物質は硫酸です。硫酸は硫黄を酸化して二酸化硫黄にし、それをさらに酸化して三酸化硫黄にすることで生産されます。^{[ 8 ]}

S + _O₂ → _SO₂

2 SO ₂ + O ₂ → 2 SO ₃

最後に、三酸化物は水和反応によって硫酸に変換される。

SO₃ + _H₂O → _H₂SO₄​​_​

• 重要な気体酸化物
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  二酸化炭素は化石燃料の燃焼によって生じる主な生成物である。
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  一酸化炭素は、炭素系燃料の不完全燃焼によって生成される物質であり、多くの有用な化学物質の前駆体となる。
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  二酸化窒素は、内燃機関から排出される問題のある汚染物質である。
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  二酸化硫黄は、硫黄の主要な酸化物であり、火山から放出される。
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  亜酸化窒素（「笑気ガス」）は、土壌細菌によって生成される強力な温室効果ガスである。

ほとんどの金属酸化物は結晶性固体ですが、多くの非金属酸化物は分子です。分子酸化物の例としては、二酸化炭素と一酸化炭素があります。窒素の単純酸化物はすべて分子であり、例えば、NO、N₂O、NO₂、N₂O₄など_があり_ます。_五酸化リンは_、紛らわしい名前を持つより複雑な分子酸化物で、実際の化学式は P₄O₁₀ です_。四酸化物はまれで、より一般的な例としては、 四酸化ルテニウム、四酸化オスミウム、四酸化キセノンなどがあります。^{[ 2 ]}

金属酸化物を金属に還元することは、一部の金属の製造において大規模に行われています。多くの金属酸化物は、加熱（熱分解）するだけで金属に変化します。例えば、酸化銀は200  ℃で分解します。^{[ 10 ]}

2 Ag ₂ O → 4 Ag + O ₂

しかし、多くの場合、金属酸化物は化学試薬によって還元されます。一般的で安価な還元剤は、コークスの形の炭素です。最も顕著な例は鉄鉱石の製錬です。多くの反応が関与していますが、簡略化された式は通常次のように示されます。^{[ 2 ]}

2 Fe ₂ O ₃ + 3 C → 4 Fe + 3 CO ₂

一部の金属酸化物は、有機化合物を含む還元剤の存在下で溶解します。酸化鉄の還元溶解は、鉄循環などの地球化学現象に不可欠です。^{[ 11 ]}

M–O結合は一般的に強いため、金属酸化物は溶媒に溶けにくい傾向があるが、水性の酸や塩基によって攻撃される可能性がある。^{[ 2 ]}

酸化物の溶解により、しばしばオキシアニオンが生成する_{。P 4} O 10に_水性塩基を加えると、さまざまなリン酸塩が生成する。MoO ₃に水性塩基を加えると、ポリオキソメタレートが生成する。同様に、金属酸化物とアルカリ性過酸化水素溶液との反応により、金属過酸化物化合物、例えば[ K ₄ Ti(O ₂ ) ₄ ]が生成する。^{[ 12 ]}

オキシカチオンは比較的まれで、ニトロソニウム（NO ⁺ ）がその一例です。バナジルなどのオキシカチオンは、 VO ²⁺のような略式で表されることがあります。VO ²⁺は実際にはアクア錯体[ VO (H ₂ O) ₅ ] ²⁺です。同様に、ウラニル（UO 2+ 2）は水和カチオンを指します。オキシカチオンに関連するものとして、オキシハロゲン化物、例えばオキシ塩化バナジウム（VOCl ₃）があります。^{[ 2 ]}