Binární sloučeniny jsou látky, které jsou tvořeny dvěma různými chemickými prvky. Tento termín se používá k označení kvalitativního a kvantitativního složení anorganických sloučenin.
Binární chemické sloučeniny jsou považovány za důležitý objekt při studiu povahy látek. Při jejich popisu se používají tyto pojmy: polarizace vazby, oxidační stav, valence. Tyto chemické termíny umožňují pochopit podstatu tvorby chemické vazby, strukturní rysy anorganických látek.
Uvažujme hlavní třídy binárních sloučenin, rysy jejich chemické struktury a vlastnosti, některé oblasti jejich průmyslové aplikace.
Oxidy
Tato třída anorganických látek je v přírodě nejběžnější. Mezi známé zástupce této skupiny sloučenin vyzdvihujeme:
- oxid křemíku (říční písek);
- oxid vodíku (voda);
- oxid uhličitý;
- jíl (oxid hlinitý);
- železná ruda (oxidy železa).
Takové binární sloučeniny jsou komplexní látky, které nutně obsahují kyslík, vykazující oxidační stav -2.
Souhrnstav oxidů
Sloučeniny mědi, vápníku a železa jsou krystalické pevné látky. Stejný stav agregace mají oxidy některých nekovů, jako je šestimocná síra, pětimocný fosfor, křemík. Kapalina za normálních podmínek je voda. Naprostá většina kyslíkových sloučenin nekovů jsou plyny.
Funkce vzdělávání
V přírodě vzniká mnoho binárních sloučenin kyslíku. Například při spalování paliva, dýchání, rozpadu organické hmoty vzniká oxid uhličitý (oxid uhelnatý 4). Ve vzduchu je jeho objemový obsah asi 0,03 procenta.
Podobné binární sloučeniny jsou produkty sopečné činnosti a také nedílnou součástí minerální vody. Oxid uhličitý nepodporuje hoření, proto se tato chemická sloučenina používá k hašení požárů.
těkavé sloučeniny vodíku
Takové binární sloučeniny jsou důležitou skupinou látek obsahujících vodík. Mezi zástupce průmyslového významu zaznamenáváme metan, vodu, sirovodík, amoniak a také halogenovodíky.
Část těkavých sloučenin vodíku je přítomna v půdní vodě, živých organismech, takže můžeme mluvit o jejich geochemické a biochemické roli.
Při výrobě binárních sloučenin tohoto typu je na prvním místě kladen vodík, který má mocenství. Druhým prvkem je nekov se záporným oxidačním stavem.
Pro indexovánív binární sloučenině mezi valencemi je určen nejmenší společný násobek. Počet atomů každého prvku je určen jeho dělením mocenstvím každého prvku, který tvoří sloučeninu.
Hydrochlorid
Zvažte vzorce binárních sloučenin: chlorovodík a čpavek. Právě tyto látky jsou důležité pro moderní chemický průmysl. HCl je za normálních podmínek plynná sloučenina, vysoce rozpustná ve vodě. Rozpouštěním plynného chlorovodíku vzniká kyselina chlorovodíková, která se používá v mnoha chemických procesech a výrobních řetězcích.
Tato binární sloučenina se nachází v žaludeční šťávě lidí a zvířat a je bariérou pro patogenní mikroby, které se dostávají do žaludku s jídlem.
Mezi hlavní oblasti použití kyseliny chlorovodíkové vyzdvihujeme výrobu chloridů, syntézu produktů obsahujících chlór, moření kovů, čištění potrubí od oxidů a uhličitanů, výrobu kůže.
Amoniak, který má vzorec NH3, je bezbarvý plyn se specifickým štiplavým zápachem. Jeho neomezená rozpustnost ve vodě umožňuje získat amoniak, který je v lékařství žádaný. V přírodě tato binární sloučenina vzniká při rozpadu organických produktů, které obsahují dusík.
Klasifikace oxidů
Binární sloučenina kovu obsahující kyslík s mocenstvím 1 nebo 2 je hlavníkysličník. Tato skupina například zahrnuje oxidy alkalických kovů a kovů alkalických zemin.
Oxidy nekovů, stejně jako kovy s mocenstvím větším než 4, jsou kyselé sloučeniny.
V závislosti na chemických vlastnostech se zástupci této třídy dělí na solitvorné a nesolnotvorné skupiny.
Mezi typické zástupce druhé skupiny řadíme oxid uhelnatý (CO), oxid dusnatý 1 (NO).
Tvoření systematických názvů sloučenin
Mezi úkoly nabízené absolventům skládajícím státní zkoušku z chemie patří tento: „Sestavte molekulární vzorce možných binárních kyslíkatých sloučenin síry (dusík, fosfor)“. Aby bylo možné tento úkol zvládnout, je nutné mít představu nejen o algoritmu, ale také o vlastnostech nomenklatury této třídy anorganických látek.
Při vytváření názvu binární sloučeniny nejprve označte prvek, který je ve vzorci umístěn vpravo, a přidejte příponu „id“. Dále uveďte název prvního prvku. U kovalentních sloučenin se přidávají předpony, pomocí kterých je možné stanovit kvantitativní poměr mezi složkami binární sloučeniny.
Například SO3 je oxid sírový, N2O4 je didusík tetroxide, I2CL6 – hexachlorid dioda.
Pokud binární sloučenina obsahuje chemický prvek schopný vykazovat různé oxidační stavy, oxidační stav je uveden v závorkách za názvem sloučeniny.
Například dvě sloučeniny železališí se v názvu: FeCL3 - oxid železa (3), FeCL2 - oxid železa (2).
Pro hydridy, zejména nekovové prvky, používejte triviální názvy. Takže H2O je voda, HCL je chlorovodík, HI je jodovodík, HF je kyselina fluorovodíková.
Kationty
Pozitivní ionty těch prvků, které jsou schopny tvořit pouze jeden stabilní iont, mají stejné názvy jako samotné symboly. Patří mezi ně všichni zástupci první a druhé skupiny periodického systému Mendělejeva.
Například kationty sodíku a hořčíku vypadají takto: Na+, Mg2+. Přechodové prvky jsou schopny tvořit několik typů kationtů, takže název musí udávat valenci, která se objevuje v každém jednotlivém případě.
Anionty
Jednoduché (monatomické) a komplexní (polyatomické) anionty používají příponu -id.
Přípona -am je běžný oxoanion určitého prvku. Pro oxoanion prvku, který je ve vzorci s nižším oxidačním stavem, se používá přípona -it. Předpona hypo- se používá pro minimální oxidační stav a per- se používá pro maximální hodnotu. Například iont O2- je oxidový iont a O- je peroxid.
Existují různé triviální názvy pro hydridy. Například N2H4 se nazývá hydrazin a PH3 se nazývá fosfin.
Oxoanionty obsahující síru mají následující názvy:
- SO42- - sulfát;
- S2O32- - thiosulfát;
- NCS- - thiokyanát.
Soli
Mnoho závěrečných testů z chemie nabízí následující úkol: "Vytvořte vzorce pro binární sloučeniny kovů." Pokud takové sloučeniny obsahují anionty chloru, bromu, jodu, nazývají se takové sloučeniny halogenidy a patří do třídy solí. Při formulování těchto binárních sloučenin je kov umístěn jako první, následovaný odpovídajícím halogenidovým iontem.
Chcete-li určit počet atomů každého prvku, najděte nejmenší násobek mezi valencemi, při dělení získejte indexy.
Takové sloučeniny mají vysoké body tání a varu, dobrou rozpustnost ve vodě, za normálních podmínek jsou pevné látky. Například chlorid sodný a draselný jsou součástí mořské vody.
Kuchyňská sůl byla používána lidmi již od starověku. V současné době není použití této binární sloučeniny omezeno na stravování. Elektrolýzou vodného roztoku chloridu sodného vzniká kovový sodík a plynný chlór. Tyto produkty se používají v různých výrobních procesech, jako je hydroxid sodný, chlorovodík.
Význam binárních sloučenin
Tato skupina zahrnuje obrovské množství látek, takže můžeme s jistotou říci o rozsahu jejich použití v různých oblastech lidské činnosti. Amoniak se používá v chemickém průmyslu jako aprekurzor při výrobě kyseliny dusičné, výrobě minerálních hnojiv. Právě tato binární sloučenina se používá v jemné organické syntéze a již dlouhou dobu se používá v chlazení.
Vzhledem k jedinečné tvrdosti karbidu wolframu našla tato sloučenina uplatnění při výrobě různých řezných nástrojů. Chemická inertnost této binární sloučeniny umožňuje její použití v agresivním prostředí: laboratorní zařízení, pece.
"Smějící se plyn" (oxid dusnatý 1) smíchaný s kyslíkem se používá v lékařství pro celkovou anestezii.
Všechny binární sloučeniny mají kovalentní nebo iontovou povahu chemické vazby, molekulární, iontovou nebo atomovou krystalovou mřížku.
Závěr
Při sestavování vzorců pro binární sloučeniny je nutné dodržovat určitý algoritmus akcí. Prvek, který vykazuje kladný oxidační stav (má nižší hodnotu elektrické negativity), je zapsán jako první. Při stanovení hodnoty oxidačního stavu druhého prvku se od osmi odečte číslo skupiny, ve které se nachází. Pokud se získaná čísla od sebe liší, určí se nejmenší společný násobek a pak se vypočítají indexy.
Kromě oxidů tyto sloučeniny zahrnují karbidy, silicidy, peroxidy, hydridy. Karbidy hliníku a vápníku se používají pro laboratorní výrobu metanu a acetylenu, peroxidy se používají v chemickém průmyslu jako silná oxidační činidla.
Halogenid jako fluorovodík(kyselina fluorovodíková), používaná v elektrotechnice k pájení. Mezi nejvýznamnějšími binárními sloučeninami, bez kterých si lze jen stěží představit existenci živých organismů, vede voda. Strukturní vlastnosti této anorganické sloučeniny jsou podrobně studovány ve školním kurzu chemie. Právě na jejím příkladu kluci získají představu o posloupnosti akcí při sestavování vzorců pro binární sloučeniny.
Na závěr podotýkáme, že je obtížné najít takovou sféru moderního průmyslu, oblast lidského života, kdekoli se používají různé binární sloučeniny.
