Binární sloučeniny kyslíku s nekovovými prvky jsou velkou skupinou látek, které jsou zahrnuty do třídy oxidů. Mnoho oxidů nekovů je každému dobře známo. Jsou to například oxid uhličitý, voda, oxid dusičitý. V našem článku se budeme zabývat jejich vlastnostmi, zjistíme rozsah binárních sloučenin a jejich dopad na životní prostředí.
Obecné vlastnosti
Téměř všechny nekovové prvky, s výjimkou fluoru, argonu, neonu a helia, mohou tvořit oxidy. Většina prvků má více oxidů. Například síra tvoří dvě sloučeniny: oxid siřičitý a anhydrid kyseliny sírové. Jedná se o látky, ve kterých je mocenství síry čtyři, respektive šest. Vodík a bor mají každý pouze jeden oxid a dusík má největší počet binárních látek s kyslíkem. Vyšší oxidy jsou ty, ve kterých je oxidační stav atomu nekovu roven číslu skupiny, kde se prvek v periodickém systému nachází. CO2 a SO3 jsou tedy vyšší oxidy uhlíku a síry. Nějaká spojenímůže podléhat další oxidaci. Například oxid uhelnatý se v tomto případě mění na oxid uhličitý.
Struktura a fyzikální vlastnosti
Prakticky všechny známé oxidy nekovů se skládají z molekul, mezi jejichž atomy se tvoří kovalentní vazby. Samotné částice látky mohou být buď polární (například v oxidu siřičitém) nebo nepolární (molekuly oxidu uhličitého). Oxid křemičitý, což je přírodní forma písku, má atomovou strukturu. Stav agregace řady kyselých oxidů může být různý. Oxidy uhlíku, jako je oxid uhelnatý a oxid uhličitý, jsou tedy plynné a binární kyslíkové sloučeniny vodíku (H2O) nebo síry jsou v nejvyšším oxidačním stavu (SO 3 ) jsou kapaliny. Charakteristickým rysem vody je, že oxid nevytváří sůl. Říká se jim také lhostejní.
Oxid sírový nebo anhydrid kyseliny sírové je krystalická bílá látka. Rychle absorbuje vlhkost ze vzduchu, takže oxid siřičitý je skladován v uzavřených skleněných baňkách. Látka se používá jako vysoušeč vzduchu a při výrobě síranové kyseliny. Oxidy fosforu nebo křemíku jsou pevné krystalické látky. Vzájemná přeměna stavu agregace je charakteristická pro oxidy dusíku. Takže sloučenina NO2 je hnědý plyn a sloučenina se vzorcem N2O4 má bezbarvou kapalinu nebo bílou pevnou látku. Po zahřátí se kapalina změní na plyn a když se ochladí,vznik kapalné fáze.
Interakce s vodou
Reakce kyselých oxidů s vodou jsou známé. Produkty reakce budou odpovídající kyseliny:
SO3 + H2O=H2SO 4 – sulfátová kyselina
Mezi ně patří interakce oxidu fosforečného, stejně jako oxidu siřičitého, dusíku, uhlíku s molekulami H2O. Oxid křemičitý však nereaguje přímo s vodou. K získání křemičitanové kyseliny se používá nepřímá metoda. Nejprve se SiO2 taví s alkálií, jako je hydroxid sodný. Výsledná střední sůl, křemičitan sodný, se zpracuje silnou kyselinou, jako je chlorid.
Výsledkem je bílá želatinová sraženina kyseliny křemičité. Oxid křemičitý může při zahřívání reagovat se solemi za vzniku těkavých kyselých oxidů. Oxidy kyselin zahrnují několik sloučenin dusíku, síry a fosforu, které jsou hlavními přispěvateli ke znečištění ovzduší. Interagují se vzdušnou vlhkostí, což vede k tvorbě kyseliny sírové, dusičnanové a dusité. Jejich molekuly spolu s deštěm nebo sněhem dopadají na rostliny a půdu. Kyselé srážky nejen poškozují plodiny snížením jejich výnosů, ale také negativně ovlivňují lidské zdraví. Ničí budovy z vápence nebo mramoru, způsobují korozi kovových konstrukcí.
Indiferentní oxidy
Oxidy kyselin jsou skupinou sloučenin, které nemohou reagovat s kyselinami ani zásadami a netvoří sesůl. Všechny výše uvedené sloučeniny neodpovídají ani kyselinám, ani zásadám, to znamená, že jsou nesólotvorné. Takových spojení je málo. Patří mezi ně například oxid uhelnatý, oxid dusný a jeho oxid - NO. Ten se spolu s oxidem dusičitým a oxidem siřičitým podílí na vzniku smogu nad velkými průmyslovými podniky a městy. Tvorbě toxických oxidů lze zabránit snížením teploty spalování paliva.
Interakce s alkáliemi
Schopnost reagovat s alkáliemi je důležitou vlastností kyselých oxidů. Například, když hydroxid sodný a oxid sírový reagují, vytvoří se sůl (síran sodný) a voda:
SO3 + 2NaOH → Na2SO4 + H 2O
Oxid dusičitý patří mezi kyselé oxidy. Jeho zajímavostí je reakce s alkálií, v produktech se nacházejí dva druhy solí: dusičnany a dusitany. To je způsobeno schopností oxidu dusnatého (IV) při interakci s vodou vytvářet dvě kyseliny - dusičnou a dusičnou. Oxid siřičitý také interaguje s alkáliemi a tvoří tak střední soli - siřičitany a také vodu. Směs, která se dostává do ovzduší, ji silně znečišťuje, proto se v podnicích používajících palivo s příměsí SO2 čistí výfukové průmyslové plyny stříkáním nehašeného vápna nebo křídy. Oxid siřičitý můžete také nechat projít vápennou vodou nebo roztokem siřičitanu sodného.
Úloha binárních kyslíkatých sloučenin nekovových prvků
Mnoho oxidů kyselinmají velký praktický význam. Například oxid uhličitý se používá v hasicích přístrojích, protože nepodporuje hoření. Oxid křemičitý - písek, je široce používán ve stavebnictví. Oxid uhelnatý je surovinou pro výrobu metylalkoholu. Oxid fosforečný je kyselý oxid. Tato látka se používá při výrobě kyseliny fosforečné.
Binární kyslíkaté sloučeniny nekovů ovlivňují lidské tělo. Většina z nich je toxická. O škodlivých účincích oxidu uhelnatého jsme hovořili dříve. Prokázán je také negativní vliv oxidů dusíku, zejména oxidu dusičitého, na dýchací a kardiovaskulární systém. Oxidy kyselin zahrnují oxid uhličitý, který není považován za toxickou látku. Pokud však jeho objemový podíl ve vzduchu přesáhne 0,25 %, u člověka se rozvinou příznaky dušení, které může být smrtelné v důsledku zástavy dechu.
V našem článku jsme studovali vlastnosti oxidů kyselin a uvedli příklady jejich praktického významu v lidském životě.
