Hapniku binaarsed ühendid mittemetalliliste elementidega on suur rühm aineid, mis kuuluvad oksiidide klassi. Paljud mittemetallioksiidid on kõigile hästi teada. Need on näiteks süsihappegaas, vesi, lämmastikdioksiid. Meie artiklis käsitleme nende omadusi, uurime kahekomponentsete ühendite ulatust ja nende mõju keskkonnale.
Üldomadused
Peaaegu kõik mittemetallilised elemendid, välja arvatud fluor, argoon, neoon ja heelium, võivad moodustada oksiide. Enamikul elementidel on mitu oksiidi. Näiteks väävel moodustab kaks ühendit: vääveldioksiidi ja väävelanhüdriidi. Need on ained, milles väävli valents on vastav alt neli ja kuus. Vesinikul ja booril on mõlemal ainult üks oksiid ning lämmastikus on hapnikuga koos kõige rohkem kahekomponentseid aineid. Kõrgemad oksiidid on need, milles mittemetalli aatomi oksüdatsiooniaste on võrdne selle rühma arvuga, kus element perioodilises süsteemis paikneb. Niisiis, CO2 ja SO3 on süsiniku ja väävli kõrgemad oksiidid. Mõned ühendusedvõib edasi oksüdeeruda. Näiteks vingugaas muutub sel juhul süsinikdioksiidiks.
Struktuur ja füüsikalised omadused
Praktiliselt kõik teadaolevad mittemetallide oksiidid koosnevad molekulidest, mille aatomite vahel tekivad kovalentsed sidemed. Aine osakesed ise võivad olla kas polaarsed (näiteks vääveldioksiidis) või mittepolaarsed (süsinikdioksiidi molekulid). Ränidioksiid, mis on liiva looduslik vorm, on aatomstruktuuriga. Mitmete happeliste oksiidide agregatsiooni olek võib olla erinev. Seega on süsinikoksiidid, nagu süsinikoksiid ja süsinikdioksiid, gaasilised ning vesiniku (H2O) või väävli binaarsed hapnikuühendid on kõrgeimas oksüdatsiooniastmes (SO). 3 ) on vedelikud. Vee eripäraks on see, et oksiid ei moodusta soola. Neid nimetatakse ka ükskõikseteks.
Vääveltrioksiid ehk väävelanhüdriid on kristalne valge aine. See imab kiiresti õhust niiskust, nii et vääveldioksiidi hoitakse suletud klaaskolbides. Ainet kasutatakse õhukuivatina ja sulfaathappe tootmisel. Fosfori või räni oksiidid on tahked kristalsed ained. Lämmastikoksiididele on iseloomulik agregatsiooniseisundi vastastikune muutumine. Niisiis on ühend NO2 pruun gaas ja ühend valemiga N2O4 sisaldab värvitut vedelikku või valget tahket ainet. Kuumutamisel muutub vedelik gaasiks ja jahutamiselvedela faasi moodustumine.
Suhtlemine veega
Happeoksiidide reaktsioonid veega on teada. Reaktsiooniproduktid on vastavad happed:
SO3 + H2O=H2SO 4 – sulfaathape
Nende hulka kuuluvad fosforpentoksiidi, aga ka vääveldioksiidi, lämmastiku ja süsiniku koostoime H2O molekulidega. Kuid ränioksiid ei reageeri otseselt veega. Silikaathappe saamiseks kasutatakse kaudset meetodit. Esiteks sulatatakse SiO2 leelisega nagu naatriumhüdroksiid. Saadud keskmist soola, naatriumsilikaati, töödeldakse tugeva happega, näiteks kloriidiga.
Tulemuseks on valge želatiinne ränihappe sade. Ränidioksiid võib kuumutamisel reageerida sooladega, moodustades lenduvaid happelisi oksiide. Happeliste oksiidide hulka kuuluvad mitmed lämmastiku-, väävli- ja fosforiühendid, mis on õhusaaste peamised põhjustajad. Nad interakteeruvad atmosfääri niiskusega, mis põhjustab väävel-, nitraadi- ja lämmastikhappe moodustumist. Nende molekulid langevad koos vihma või lumega taimedele ja pinnasele. Happelised sademed ei kahjusta mitte ainult põllukultuure, vähendades nende saagikust, vaid mõjutavad negatiivselt ka inimeste tervist. Nad hävitavad lubjakivist või marmorist hooneid, põhjustavad metallkonstruktsioonide korrosiooni.
Ükskõiksed oksiidid
Happelised oksiidid on rühm ühendeid, mis ei saa reageerida ei hapete ega leelistega ega moodustasoola. Kõik ül altoodud ühendid ei vasta ei hapetele ega alustele, see tähendab, et nad ei moodusta soola. Selliseid seoseid on vähe. Näiteks nende hulka kuuluvad süsinikmonooksiid, dilämmastikoksiid ja selle monooksiid - NO. Ta on koos lämmastikdioksiidi ja vääveldioksiidiga seotud sudu tekkega suurte tööstusettevõtete ja linnade kohal. Mürgiste oksiidide teket saab vältida kütuse põlemistemperatuuri alandamisega.
Koosmõju leelistega
Happeliste oksiidide oluline omadus on leelistega reageerimise võime. Näiteks naatriumhüdroksiidi ja vääveltrioksiidi reageerimisel moodustuvad sool (naatriumsulfaat) ja vesi:
SO3 + 2NaOH → Na2SO4 + H 2O
Lämmastikdioksiid kuulub happeliste oksiidide hulka. Selle huvitav omadus on reaktsioon leelisega, toodetes leidub kahte tüüpi sooli: nitraadid ja nitritid. Selle põhjuseks on lämmastikoksiidi (IV) võime veega interakteerudes moodustada kaks hapet – lämmastik- ja lämmastikhapet. Vääveldioksiid interakteerub ka leelistega, moodustades seega keskmisi sooli - sulfiteid, aga ka vett. Õhku sattunud ühend saastab seda tugev alt, seetõttu SO2 lisandiga kütust kasutavates ettevõtetes puhastatakse tööstuslikud heitgaasid kustutamata lubi või kriiti pihustades. Vääveldioksiidi saate juhtida ka läbi lubjavee või naatriumsulfiti lahuse.
Mittemetalliliste elementide binaarsete hapnikuühendite roll
Paljud happeoksiididomavad suurt praktilist tähtsust. Näiteks süsihappegaasi kasutatakse tulekustutites, kuna see ei toeta põlemist. Ränioksiid - liiv, kasutatakse laialdaselt ehitustööstuses. Süsinikoksiid on metüülalkoholi tootmise lähteaine. Fosforpentooksiid on happeline oksiid. Seda ainet kasutatakse fosforhappe tootmisel.
Mittemetallide binaarsed hapnikuühendid mõjutavad inimkeha. Enamik neist on mürgised. Vingugaasi kahjulikest mõjudest rääkisime varem. Samuti on tõestatud lämmastikoksiidide, eriti lämmastikdioksiidi negatiivne mõju hingamisteedele ja kardiovaskulaarsüsteemile. Happeliste oksiidide hulka kuulub süsinikdioksiid, mida ei peeta mürgiseks aineks. Kuid kui selle mahuosa õhus ületab 0,25%, tekivad inimesel lämbumisnähud, mis võivad hingamise seiskumise tõttu lõppeda surmaga.
Oma artiklis uurisime happeoksiidide omadusi ja tõime näiteid nende praktilisest tähtsusest inimelus.
