Binārie savienojumi ir vielas, kuras veido divi dažādi ķīmiskie elementi. Šo terminu lieto, lai apzīmētu neorganisko savienojumu kvalitatīvo un kvantitatīvo sastāvu.
Bināri ķīmiskie savienojumi tiek uzskatīti par svarīgu objektu vielu būtības izpētē. Aprakstot tos, tiek izmantoti šādi jēdzieni: saites polarizācija, oksidācijas stāvoklis, valence. Šie ķīmiskie termini ļauj izprast ķīmiskās saites veidošanās būtību, neorganisko vielu struktūras īpatnības.
Aplūkosim galvenās bināro savienojumu klases, to ķīmiskās struktūras un īpašību pazīmes, dažas to rūpnieciskā pielietojuma jomas.
Oksīdi
Šī neorganisko vielu klase ir visizplatītākā dabā. Starp labi zināmajiem šīs savienojumu grupas pārstāvjiem mēs izceļam:
- silīcija oksīds (upes smiltis);
- ūdeņraža oksīds (ūdens);
- oglekļa dioksīds;
- māls (alumīnija oksīds);
- dzelzs rūda (dzelzs oksīdi).
Šādi bināri savienojumi ir sarežģītas vielas, kas obligāti satur skābekli, uzrāda oksidācijas pakāpi -2.
Apkopotsoksīdu stāvoklis
Vara, kalcija un dzelzs savienojumi ir kristāliskas cietas vielas. Tajā pašā agregācijas stāvoklī ir dažu nemetālu oksīdi, piemēram, sešvērtīgais sērs, piecvērtīgais fosfors, silīcijs. Šķidrums normālos apstākļos ir ūdens. Lielākā daļa nemetālu skābekļa savienojumu ir gāzes.
Izglītības iezīmes
Dabā veidojas daudzi bināri skābekļa savienojumi. Piemēram, kurināmā sadegšanas, elpošanas, organisko vielu sabrukšanas laikā veidojas oglekļa dioksīds (tvana gāze 4). Gaisā tā tilpuma saturs ir aptuveni 0,03 procenti.
Līdzīgi binārie savienojumi ir vulkānu darbības produkti, kā arī minerālūdens neatņemama sastāvdaļa. Oglekļa dioksīds neatbalsta degšanu, tāpēc šo ķīmisko savienojumu izmanto ugunsgrēku dzēšanai.
Gaistošie ūdeņraža savienojumi
Šādi bināri savienojumi ir svarīga vielu grupa, kas satur ūdeņradi. No rūpnieciskas nozīmes pārstāvjiem mēs atzīmējam metānu, ūdeni, sērūdeņradi, amonjaku, kā arī ūdeņraža halogenīdus.
Daļa gaistošo ūdeņraža savienojumu atrodas augsnes ūdenī, dzīvajos organismos, tāpēc varam runāt par to ģeoķīmisko un bioķīmisko lomu.
Lai izveidotu šāda veida bināros savienojumus, pirmajā vietā tiek likts ūdeņradis, kuram ir valence. Otrais elements ir nemetāls ar negatīvu oksidācijas pakāpi.
Indeksēšanaibinārā savienojumā starp valencēm nosaka mazāko kopējo daudzkārtni. Katra elementa atomu skaitu nosaka, dalot to ar katra elementa, kas veido savienojumu, valenci.
Hidrohlorīds
Apsveriet bināro savienojumu formulas: hlorūdeņradis un amonjaks. Tieši šīs vielas ir svarīgas mūsdienu ķīmiskajā rūpniecībā. HCl normālos apstākļos ir gāzveida savienojums, labi šķīst ūdenī. Hlorūdeņraža gāzes izšķīdināšana rada sālsskābi, ko izmanto daudzos ķīmiskos procesos un ražošanas ķēdēs.
Šis binārais savienojums ir atrodams cilvēku un dzīvnieku kuņģa sulā, tas ir šķērslis patogēniem mikrobiem, kas ar pārtiku nokļūst kuņģī.
No galvenajām sālsskābes pielietošanas jomām izceļam hlorīdu ražošanu, hloru saturošu produktu sintēzi, metālu kodināšanu, cauruļu attīrīšanu no oksīdiem un karbonātiem, ādas ražošanu.
Amonjaks, kura formula ir NH3, ir bezkrāsaina gāze ar īpašu asu smaku. Tā neierobežotā šķīdība ūdenī ļauj iegūt amonjaku, kas ir pieprasīts medicīnā. Dabā šis binārais savienojums veidojas organisko produktu sabrukšanas laikā, kas satur slāpekli.
Oksīdu klasifikācija
Skābekli saturošs metāla binārs savienojums, kura valence ir 1 vai 2, ir galvenaisoksīds. Piemēram, šajā grupā ietilpst sārmu un sārmzemju metālu oksīdi.
Nemetālu oksīdi, kā arī metāli, kuru valence ir lielāka par 4, ir skābi savienojumi.
Atkarībā no ķīmiskajām īpašībām šīs klases pārstāvjus iedala sāli veidojošās un sāli neveidojošās grupās.
Starp tipiskiem otrās grupas pārstāvjiem mēs atzīmējam oglekļa monoksīdu (CO), slāpekļa oksīdu 1 (NO).
Savienojumu sistemātisku nosaukumu veidošana
Starp uzdevumiem, kas tiek piedāvāti absolventiem, kārtojot valsts eksāmenu ķīmijā, ir šāds: "Izveidojiet sēra (slāpekļa, fosfora) iespējamo bināro skābekļa savienojumu molekulārās formulas". Lai tiktu galā ar uzdevumu, ir jābūt priekšstatam ne tikai par algoritmu, bet arī par šīs neorganisko vielu klases nomenklatūras iezīmēm.
Veidojot bināra savienojuma nosaukumu, sākotnēji norādiet elementu, kas formulā atrodas labajā pusē, pievienojot sufiksu "id". Pēc tam norādiet pirmā elementa nosaukumu. Kovalentiem savienojumiem tiek pievienoti prefiksi, ar kuriem var noteikt kvantitatīvu attiecību starp binārā savienojuma sastāvdaļām.
Piemēram, SO3 ir sēra trioksīds, N2O4 ir slāpeklis. tetroksīds, I2CL6 – diode heksahlorīds.
Ja binārs savienojums satur ķīmisku elementu, kam var būt dažādi oksidācijas stāvokļi, oksidācijas pakāpe ir norādīta iekavās aiz savienojuma nosaukuma.
Piemēram, divi dzelzs savienojumiatšķiras pēc nosaukuma: FeCL3 - dzelzs oksīds (3), FeCL2 - dzelzs oksīds (2).
Hidrīdiem, jo īpaši nemetāliskiem elementiem, izmantojiet triviālus nosaukumus. Tātad, H2O ir ūdens, HCL ir hlorūdeņradis, HI ir jodūdeņradis, HF ir fluorūdeņražskābe.
Katjoni
To elementu pozitīvajiem joniem, kuri spēj veidot tikai vienu stabilu jonu, tiek doti tādi paši nosaukumi kā pašiem simboliem. Tajos ietilpst visi Mendeļejeva periodiskās sistēmas pirmās un otrās grupas pārstāvji.
Piemēram, nātrija un magnija katjoni izskatās šādi: Na+, Mg2+. Pārejas elementi spēj veidot vairāku veidu katjonus, tāpēc nosaukumā jānorāda valence, kas parādās katrā atsevišķā gadījumā.
Anjoni
Vienkāršos (monatomiskos) un sarežģītos (daudzatomiskos) anjonos izmanto sufiksu -id.
Sufikss -am ir noteikta elementa kopīgs oksoanjons. Elementa oksoanjonam, kas ir formulā ar zemāku oksidācijas pakāpi, tiek izmantots sufikss -it. Prefikss hypo- tiek izmantots minimālajam oksidācijas līmenim, un per- tiek izmantots maksimālajai vērtībai. Piemēram, jons O2- ir oksīda jons, un O- ir peroksīds.
Hidrīdiem ir dažādi triviāli nosaukumi. Piemēram, N2H4 sauc par hidrazīnu, bet PH3 sauc par fosfīnu.
Sēru saturošiem oksoanjoniem ir šādi nosaukumi:
- SO42- - sulfāts;
- S2O32- - tiosulfāts;
- NCS- - tiocianāts.
Sāls
Daudzi gala testi ķīmijā piedāvā šādu uzdevumu: "Izveidojiet formulas metālu binārajiem savienojumiem." Ja šādi savienojumi satur hlora, broma, joda anjonus, šādus savienojumus sauc par halogenīdiem un pieder pie sāļu klases. Formulējot šos bināros savienojumus, vispirms novieto metālu, pēc tam atbilstošo halogenīdu jonu.
Lai noteiktu katra elementa atomu skaitu, atrodiet mazāko daudzkārtni starp valencēm, dalot iegūstiet indeksus.
Šādiem savienojumiem ir augsta kušanas un viršanas temperatūra, laba šķīdība ūdenī, normālos apstākļos tie ir cietas vielas. Piemēram, nātrija un kālija hlorīdi ir daļa no jūras ūdens.
Galda sāli cilvēki ir lietojuši kopš seniem laikiem. Pašlaik šī binārā savienojuma izmantošana neaprobežojas tikai ar ēšanu. Nātrija hlorīda ūdens šķīduma elektrolīze rada nātrija metālu un hlora gāzi. Šie produkti tiek izmantoti dažādos ražošanas procesos, piemēram, nātrija hidroksīds, hlorūdeņradis.
Bināro savienojumu nozīme
Šajā grupā ietilpst ļoti daudz vielu, tāpēc varam droši teikt par to izmantošanas apmēriem dažādās cilvēka darbības jomās. Amonjaks tiek izmantots ķīmiskajā rūpniecībā kā aprekursors slāpekļskābes ražošanā, minerālmēslu ražošanā. Tieši šo bināro savienojumu izmanto smalkajā organiskajā sintēzē un jau ilgu laiku izmanto saldēšanas iekārtās.
Pateicoties volframa karbīda unikālajai cietībai, šis savienojums ir atradis pielietojumu dažādu griezējinstrumentu ražošanā. Šī binārā savienojuma ķīmiskā inerce ļauj to izmantot agresīvā vidē: laboratorijas iekārtās, krāsnīs.
"Smieklu gāzi" (slāpekļa oksīdu 1) sajauc ar skābekli medicīnā izmanto vispārējai anestēzijai.
Visiem binārajiem savienojumiem ir kovalentā vai jonu ķīmiskā saite, molekulārais, jonu vai atomu kristāliskais režģis.
Secinājums
Sastādot formulas binārajiem savienojumiem, ir jāievēro noteikts darbību algoritms. Vispirms tiek uzrakstīts elements, kuram ir pozitīvs oksidācijas stāvoklis (kuram ir zemāka elektriskā negatīvuma vērtība). Nosakot otrā elementa oksidācijas pakāpes vērtību, no astoņiem tiek atņemts tās grupas numurs, kurā tas atrodas. Ja iegūtie skaitļi atšķiras viens no otra, nosaka mazāko kopējo daudzkārtni, tad aprēķina indeksus.
Papildus oksīdiem šajos savienojumos ietilpst karbīdi, silicīdi, peroksīdi, hidrīdi. Alumīnija un kalcija karbīdus izmanto metāna un acetilēna laboratorijas ražošanā, peroksīdus izmanto ķīmiskajā rūpniecībā kā spēcīgus oksidētājus.
Halogenīds, piemēram, ūdeņraža fluorīds(fluorūdeņražskābe), izmanto elektrotehnikā lodēšanai. Starp svarīgākajiem binārajiem savienojumiem, bez kuriem ir grūti iedomāties dzīvo organismu eksistenci, ūdens ir vadībā. Šī neorganiskā savienojuma struktūras iezīmes ir detalizēti pētītas skolas ķīmijas kursā. Tieši pēc viņas piemēra puiši gūst priekšstatu par darbību secību, sastādot formulas binārajiem savienojumiem.
Nobeigumā atzīmējam, ka ir grūti atrast tādu mūsdienu rūpniecības sfēru, cilvēka dzīves jomu, kur tiek izmantoti dažādi binārie savienojumi.
