Binárne zlúčeniny sú látky, ktoré sú tvorené dvoma rôznymi chemickými prvkami. Tento výraz sa používa na označenie kvalitatívneho a kvantitatívneho zloženia anorganických zlúčenín.
Binárne chemické zlúčeniny sa považujú za dôležitý objekt pri štúdiu povahy látok. Pri ich popise sa používajú tieto pojmy: polarizácia väzby, oxidačný stav, valencia. Tieto chemické termíny umožňujú pochopiť podstatu tvorby chemickej väzby, štruktúrne znaky anorganických látok.
Pozrime sa na hlavné triedy binárnych zlúčenín, vlastnosti ich chemickej štruktúry a vlastnosti, niektoré oblasti ich priemyselného využitia.
Oxidy
Táto trieda anorganických látok je v prírode najbežnejšia. Medzi známych predstaviteľov tejto skupiny zlúčenín vyčleňujeme:
- oxid kremičitý (riečny piesok);
- oxid vodíka (voda);
- oxid uhličitý;
- íl (oxid hlinitý);
- železná ruda (oxidy železa).
Takéto binárne zlúčeniny sú komplexné látky, ktoré nevyhnutne obsahujú kyslík a vykazujú oxidačný stav -2.
Súhrnstav oxidov
Zlúčeniny medi, vápnika a železa sú kryštalické pevné látky. Rovnaký stav agregácie majú oxidy niektorých nekovov, ako je šesťmocná síra, päťmocný fosfor, kremík. Kvapalinou za normálnych podmienok je voda. Prevažná väčšina kyslíkových zlúčenín nekovov sú plyny.
Funkcie vzdelávania
V prírode vzniká veľa binárnych zlúčenín kyslíka. Napríklad pri spaľovaní paliva, dýchaní, rozklade organických látok vzniká oxid uhličitý (oxid uhoľnatý 4). Vo vzduchu je jeho objemový obsah asi 0,03 percenta.
Podobné binárne zlúčeniny sú produktom sopečnej činnosti, ako aj neoddeliteľnou súčasťou minerálnej vody. Oxid uhličitý nepodporuje spaľovanie, preto sa táto chemická zlúčenina používa na hasenie požiarov.
Prchavé zlúčeniny vodíka
Takéto binárne zlúčeniny sú dôležitou skupinou látok obsahujúcich vodík. Medzi predstaviteľmi priemyselného významu patrí metán, voda, sírovodík, amoniak, ako aj halogenovodík.
Časť prchavých zlúčenín vodíka je prítomná v pôdnej vode, živých organizmoch, takže môžeme hovoriť o ich geochemickej a biochemickej úlohe.
Na výrobu binárnych zlúčenín tohto typu sa na prvé miesto kladie vodík, ktorý má mocenstvo. Druhým prvkom je nekov so záporným oxidačným stavom.
Na indexovaniev binárnej zlúčenine medzi valenciami sa určí najmenší spoločný násobok. Počet atómov každého prvku je určený jeho delením valenciou každého prvku, ktorý tvorí zlúčeninu.
Hydrochlorid
Zvážte vzorce binárnych zlúčenín: chlorovodík a amoniak. Práve tieto látky sú dôležité pre moderný chemický priemysel. HCl je za normálnych podmienok plynná zlúčenina, vysoko rozpustná vo vode. Rozpúšťaním plynného chlorovodíka vzniká kyselina chlorovodíková, ktorá sa používa v mnohých chemických procesoch a výrobných reťazcoch.
Táto binárna zlúčenina sa nachádza v žalúdočnej šťave ľudí a zvierat a je prekážkou pre patogénne mikróby, ktoré vstupujú do žalúdka s jedlom.
Z hlavných oblastí použitia kyseliny chlorovodíkovej vyzdvihujeme výrobu chloridov, syntézu produktov s obsahom chlóru, morenie kovov, čistenie rúr od oxidov a uhličitanov, výrobu kože.
Amoniak so vzorcom NH3 je bezfarebný plyn so špecifickým štipľavým zápachom. Jeho neobmedzená rozpustnosť vo vode umožňuje získať amoniak, ktorý je žiadaný v medicíne. V prírode táto binárna zlúčenina vzniká pri rozklade organických produktov, ktoré obsahujú dusík.
Klasifikácia oxidov
Binárna zlúčenina kovu obsahujúca kyslík s mocnosťou 1 alebo 2 je hlavnáoxid. Do tejto skupiny patria napríklad oxidy alkalických kovov a kovov alkalických zemín.
Oxidy nekovov, ako aj kovy s valenciou vyššou ako 4, sú kyslé zlúčeniny.
V závislosti od chemických vlastností sa zástupcovia tejto triedy delia na soľotvorné a nesolotvorné skupiny.
Z typických predstaviteľov druhej skupiny uvádzame oxid uhoľnatý (CO), oxid dusnatý 1 (NO).
Tvorba systematických názvov zlúčenín
Medzi úlohy, ktoré sa ponúkajú absolventom štátnej skúšky z chémie, patrí aj táto: „Vytvorte molekulárne vzorce možných binárnych kyslíkatých zlúčenín síry (dusík, fosfor)“. Na zvládnutie úlohy je potrebné mať predstavu nielen o algoritme, ale aj o vlastnostiach nomenklatúry tejto triedy anorganických látok.
Pri vytváraní názvu binárnej zlúčeniny na začiatku uveďte prvok, ktorý sa nachádza vo vzorci napravo, a pridajte príponu „id“. Ďalej uveďte názov prvého prvku. Pre kovalentné zlúčeniny sa pridávajú predpony, pomocou ktorých je možné stanoviť kvantitatívny pomer medzi jednotlivými časťami binárnej zlúčeniny.
Napríklad SO3 je oxid sírový, N2O4 je dusík tetroxide, I2CL6 – hexachloridová dióda.
Ak binárna zlúčenina obsahuje chemický prvok schopný vykazovať rôzne oxidačné stavy, oxidačný stav je uvedený v zátvorkách za názvom zlúčeniny.
Napríklad dve zlúčeniny železalíšia sa v názve: FeCL3 - oxid železa (3), FeCL2 - oxid železa (2).
Pre hydridy, najmä nekovové prvky, používajte triviálne názvy. Takže H2O je voda, HCL je chlorovodík, HI je jodovodík, HF je kyselina fluorovodíková.
Katióny
Pozitívne ióny tých prvkov, ktoré sú schopné tvoriť iba jeden stabilný ión, majú rovnaké názvy ako samotné symboly. Patria sem všetci predstavitelia prvej a druhej skupiny periodického systému Mendelejeva.
Napríklad katióny sodíka a horčíka vyzerajú takto: Na+, Mg2+. Prechodové prvky sú schopné tvoriť niekoľko typov katiónov, takže názov musí naznačovať valenciu, ktorá sa vyskytuje v každom jednotlivom prípade.
Anióny
Jednoduché (monatomické) a zložité (polyatomické) anióny používajú príponu -id.
Prípona -am je bežný oxoanión určitého prvku. Pre oxoanión prvku, ktorý je vo vzorci s nižším oxidačným stavom, sa používa prípona -it. Predpona hypo- sa používa pre minimálny oxidačný stav a predpona per- sa používa pre maximálnu hodnotu. Napríklad ión O2- je oxidový ión a O- je peroxid.
Existujú rôzne triviálne názvy pre hydridy. Napríklad N2H4 sa nazýva hydrazín a PH3 sa nazýva fosfín.
Oxoanióny obsahujúce síru majú nasledujúce názvy:
- SO42- - sulfát;
- S2O32- - tiosulfát;
- NCS- - tiokyanát.
Soli
Mnoho záverečných testov z chémie ponúka nasledujúcu úlohu: "Vytvorte vzorce pre binárne zlúčeniny kovov." Ak takéto zlúčeniny obsahujú anióny chlóru, brómu, jódu, takéto zlúčeniny sa nazývajú halogenidy a patria do triedy solí. Pri formulovaní týchto binárnych zlúčenín sa na prvé miesto umiestni kov, za ním nasleduje zodpovedajúci halogenidový ión.
Na určenie počtu atómov každého prvku nájdite najmenší násobok medzi valenciami, pri delení získajte indexy.
Takéto zlúčeniny majú vysoké teploty topenia a varu, dobrú rozpustnosť vo vode, za normálnych podmienok sú to pevné látky. Napríklad chlorid sodný a draselný sú súčasťou morskej vody.
Kuchynská soľ ľudia používali už od staroveku. V súčasnosti nie je použitie tejto binárnej zlúčeniny obmedzené na jedenie. Elektrolýzou vodného roztoku chloridu sodného vzniká kovový sodík a plynný chlór. Tieto produkty sa používajú v rôznych výrobných procesoch, ako je hydroxid sodný, chlorovodík.
Význam binárnych zlúčenín
Táto skupina zahŕňa obrovské množstvo látok, takže môžeme s istotou povedať o rozsahu ich použitia v rôznych oblastiach ľudskej činnosti. Amoniak sa používa v chemickom priemysle ako aprekurzor pri výrobe kyseliny dusičnej, výrobe minerálnych hnojív. Práve táto binárna zlúčenina sa používa v jemnej organickej syntéze a už dlho sa používa v chladení.
Vďaka jedinečnej tvrdosti karbidu volfrámu našla táto zlúčenina uplatnenie pri výrobe rôznych rezných nástrojov. Chemická inertnosť tejto binárnej zlúčeniny umožňuje jej použitie v agresívnom prostredí: laboratórne vybavenie, pece.
"Smiechový plyn" (oxid dusnatý 1) zmiešaný s kyslíkom sa používa v medicíne na celkovú anestéziu.
Všetky binárne zlúčeniny majú kovalentnú alebo iónovú povahu chemickej väzby, molekulárnu, iónovú alebo atómovú kryštálovú mriežku.
Záver
Pri zostavovaní vzorcov pre binárne zlúčeniny je potrebné dodržiavať určitý algoritmus akcií. Prvok, ktorý vykazuje kladný oxidačný stav (má nižšiu hodnotu elektrickej negativity), sa zapíše ako prvý. Pri určovaní hodnoty oxidačného stavu druhého prvku sa od ôsmich odpočítava číslo skupiny, v ktorej sa nachádza. Ak sa získané čísla od seba líšia, určí sa najmenší spoločný násobok, potom sa vypočítajú indexy.
Okrem oxidov tieto zlúčeniny zahŕňajú karbidy, silicidy, peroxidy, hydridy. Karbidy hliníka a vápnika sa používajú na laboratórnu výrobu metánu a acetylénu, peroxidy sa používajú v chemickom priemysle ako silné oxidačné činidlá.
Halogenid ako fluorovodík(kyselina fluorovodíková), používaná v elektrotechnike na spájkovanie. Medzi najvýznamnejšími binárnymi zlúčeninami, bez ktorých je ťažké si predstaviť existenciu živých organizmov, vedie voda. Štrukturálne vlastnosti tejto anorganickej zlúčeniny sú podrobne študované v školskom kurze chémie. Práve na jej príklade chlapci získajú predstavu o postupnosti akcií pri zostavovaní vzorcov pre binárne zlúčeniny.
Na záver poznamenávame, že je ťažké nájsť takúto sféru moderného priemyslu, oblasť ľudského života, všade tam, kde sa používajú rôzne binárne zlúčeniny.
