Binárne zlúčeniny kyslíka s nekovovými prvkami sú veľkou skupinou látok, ktoré sú zaradené do triedy oxidov. Mnohé oxidy nekovov sú každému dobre známe. Sú to napríklad oxid uhličitý, voda, oxid dusičitý. V našom článku zvážime ich vlastnosti, zistíme rozsah binárnych zlúčenín a ich vplyv na životné prostredie.
Všeobecné charakteristiky
Takmer všetky nekovové prvky, s výnimkou fluóru, argónu, neónu a hélia, môžu tvoriť oxidy. Väčšina prvkov má viacero oxidov. Napríklad síra tvorí dve zlúčeniny: oxid siričitý a anhydrid kyseliny sírovej. Ide o látky, v ktorých je mocenstvo síry štyri a šesť. Vodík a bór majú každý len jeden oxid a dusík má najväčší počet binárnych látok s kyslíkom. Vyššie oxidy sú tie, v ktorých sa oxidačný stav nekovového atómu rovná číslu skupiny, kde sa prvok nachádza v periodickom systéme. Takže CO2 a SO3 sú vyššie oxidy uhlíka a síry. Niektoré spojeniamôže podliehať ďalšej oxidácii. Napríklad oxid uhoľnatý sa v tomto prípade mení na oxid uhličitý.
Štruktúra a fyzikálne vlastnosti
Prakticky všetky známe oxidy nekovov pozostávajú z molekúl, medzi ktorých atómami sa tvoria kovalentné väzby. Samotné častice látky môžu byť polárne (napríklad v oxide siričitom) alebo nepolárne (molekuly oxidu uhličitého). Oxid kremičitý, ktorý je prirodzenou formou piesku, má atómovú štruktúru. Stav agregácie množstva kyslých oxidov môže byť rôzny. Takže oxidy uhlíka, ako je oxid uhoľnatý a oxid uhličitý, sú plynné a binárne kyslíkové zlúčeniny vodíka (H2O) alebo síry sú v najvyššom oxidačnom stave (SO 3 ) sú kvapaliny. Charakteristickým znakom vody je, že oxid netvorí soľ. Hovorí sa im aj ľahostajní.
Oxid sírový alebo anhydrid kyseliny sírovej je kryštalická biela látka. Rýchlo absorbuje vlhkosť zo vzduchu, takže oxid siričitý sa skladuje v uzavretých sklenených bankách. Látka sa používa ako sušič vzduchu a pri výrobe síranovej kyseliny. Oxidy fosforu alebo kremíka sú pevné kryštalické látky. Vzájomná premena stavu agregácie je charakteristická pre oxidy dusíka. Takže zlúčenina NO2 je hnedý plyn a zlúčenina so vzorcom N2O4 má bezfarebnú kvapalinu alebo bielu pevnú látku. Po zahriatí sa kvapalina zmení na plyn a keď sa ochladí,vznik kvapalnej fázy.
Interakcia s vodou
Reakcie kyslých oxidov s vodou sú známe. Reakčnými produktmi budú zodpovedajúce kyseliny:
SO3 + H2O=H2SO 4 – kyselina síranová
Sem patrí interakcia oxidu fosforečného, ako aj oxidu siričitého, dusíka a uhlíka s molekulami H2O. Oxid kremičitý však nereaguje priamo s vodou. Na získanie kyseliny kremičitej sa používa nepriama metóda. Najprv sa SiO2 kondenzuje s alkáliou, ako je hydroxid sodný. Výsledná stredná soľ, kremičitan sodný, sa spracuje silnou kyselinou, ako je chlorid.
Výsledkom je biela želatínová zrazenina kyseliny kremičitej. Oxid kremičitý môže pri zahrievaní reagovať so soľami za vzniku prchavých kyslých oxidov. Oxidy kyselín zahŕňajú niekoľko zlúčenín dusíka, síry a fosforu, ktoré sú hlavnými prispievateľmi k znečisťovaniu ovzdušia. Interagujú so vzdušnou vlhkosťou, čo vedie k tvorbe kyseliny sírovej, dusičnanov a dusitej. Ich molekuly spolu s dažďom alebo snehom dopadajú na rastliny a pôdu. Kyslé zrážky nielenže poškodzujú plodiny tým, že znižujú ich úrodu, ale negatívne ovplyvňujú aj ľudské zdravie. Ničia budovy z vápenca alebo mramoru, spôsobujú koróziu kovových konštrukcií.
Indiferentné oxidy
Oxidy kyselín sú skupinou zlúčenín, ktoré nemôžu reagovať s kyselinami ani zásadami a nevytvárajú sasoľ. Všetky vyššie uvedené zlúčeniny nezodpovedajú kyselinám ani zásadám, to znamená, že netvoria soli. Takýchto spojení je málo. Patria sem napríklad oxid uhoľnatý, oxid dusný a jeho oxid – NO. Ten sa spolu s oxidom dusičitým a oxidom siričitým podieľa na tvorbe smogu nad veľkými priemyselnými podnikmi a mestami. Tvorbe toxických oxidov možno predchádzať znížením teploty spaľovania paliva.
Interakcia s alkáliami
Schopnosť reagovať s alkáliami je dôležitou vlastnosťou kyslých oxidov. Napríklad, keď hydroxid sodný a oxid sírový zreagujú, vytvorí sa soľ (síran sodný) a voda:
SO3 + 2NaOH → Na2SO4 + H 2O
Oxid dusičitý patrí medzi kyslé oxidy. Jeho zaujímavosťou je reakcia s alkáliami, v produktoch sa nachádzajú dva druhy solí: dusičnany a dusitany. Je to spôsobené schopnosťou oxidu dusnatého (IV) pri interakcii s vodou vytvárať dve kyseliny - dusičnú a dusičnú. Oxid siričitý tiež interaguje s alkáliami, čím vytvára stredné soli - siričitany, ako aj vodu. Zmes, ktorá sa dostáva do ovzdušia, ju silne znečisťuje, preto sa v podnikoch používajúcich palivo s prímesou SO2 čistia výfukové priemyselné plyny striekaním nehaseného vápna alebo kriedy. Oxid siričitý môžete tiež nechať prejsť vápennou vodou alebo roztokom siričitanu sodného.
Úloha binárnych kyslíkatých zlúčenín nekovových prvkov
Veľa kyslých oxidovmajú veľký praktický význam. Napríklad oxid uhličitý sa používa v hasiacich prístrojoch, pretože nepodporuje horenie. Oxid kremičitý – piesok, má široké využitie v stavebníctve. Oxid uhoľnatý je surovinou na výrobu metylalkoholu. Oxid fosforečný je kyslý oxid. Táto látka sa používa pri výrobe kyseliny fosforečnej.
Binárne kyslíkaté zlúčeniny nekovov ovplyvňujú ľudské telo. Väčšina z nich je toxická. O škodlivých účinkoch oxidu uhoľnatého sme hovorili už skôr. Dokázaný je aj negatívny vplyv oxidov dusíka, najmä oxidu dusičitého, na dýchací a kardiovaskulárny systém. Oxidy kyselín zahŕňajú oxid uhličitý, ktorý sa nepovažuje za toxickú látku. Ak však jeho objemový podiel vo vzduchu presiahne 0,25 %, u človeka sa objavia príznaky dusenia, ktoré môže byť smrteľné v dôsledku zástavy dýchania.
V našom článku sme študovali vlastnosti kyslých oxidov a uviedli príklady ich praktického významu v ľudskom živote.
