Binääriyhdisteet ovat aineita, jotka muodostuvat kahdesta eri kemiallisesta alkuaineesta. Tätä termiä käytetään kuvaamaan epäorgaanisten yhdisteiden laadullista ja kvantitatiivista koostumusta.
Binäärisiä kemiallisia yhdisteitä pidetään tärkeänä kohteena aineiden luonteen tutkimuksessa. Niitä kuvattaessa käytetään seuraavia käsitteitä: sidoksen polarisaatio, hapetustila, valenssi. Näiden kemiallisten termien avulla on mahdollista ymmärtää kemiallisen sidoksen muodostumisen olemus, epäorgaanisten aineiden rakenteelliset ominaisuudet.
Katsotaanpa binääriyhdisteiden pääluokkia, niiden kemiallisen rakenteen ja ominaisuuksien ominaisuuksia, joitain niiden teollisen sovelluksen alueita.
Oksidit
Tämä epäorgaanisten aineiden luokka on yleisin luonnossa. Tämän yhdisteryhmän tunnetuista edustajista mainitsemme:
- piioksidi (jokihiekka);
- vetyoksidi (vesi);
- hiilidioksidi;
- savi (alumiinioksidi);
- rautamalmi (rautaoksidit).
Tällaiset binääriyhdisteet ovat monimutkaisia aineita, jotka välttämättä sisältävät happea ja joiden hapetusaste on -2.
Aggregaattioksiditila
Kuparin, kalsiumin ja raudan yhdisteet ovat kiteisiä kiinteitä aineita. Samassa aggregaatiotilassa on joidenkin ei-metallien oksideja, kuten kuusiarvoinen rikki, viisiarvoinen fosfori, pii. Neste normaaleissa olosuhteissa on vettä. Suurin osa ei-metallien happiyhdisteistä on kaasuja.
Koulutusominaisuudet
Luontossa muodostuu monia binäärisiä happiyhdisteitä. Esimerkiksi polttoaineen palamisen, hengityksen, orgaanisen aineen hajoamisen aikana muodostuu hiilidioksidia (hiilimonoksidi 4). Ilmassa sen tilavuuspitoisuus on noin 0,03 prosenttia.
Samank altaiset binääriset yhdisteet ovat tulivuoren toiminnan tuotteita, ja ne ovat olennainen osa kivennäisvettä. Hiilidioksidi ei tue palamista, joten tätä kemiallista yhdistettä käytetään tulipalojen sammuttamiseen.
Haihtuvat vetyyhdisteet
Tällaiset binääriyhdisteet ovat tärkeä ryhmä vetyä sisältäviä aineita. Teollisesti merkittävistä edustajista mainitaan metaani, vesi, rikkivety, ammoniakki sekä vetyhalogenidit.
Osa haihtuvista vetyyhdisteistä on maaperän vedessä, elävissä organismeissa, joten voimme puhua niiden geokemiallisesta ja biokemiallisesta roolista.
Tällaisten binääristen yhdisteiden valmistamiseksi vety, jolla on valenssi, asetetaan etusijalle. Toinen alkuaine on epämetalli, jonka hapetusaste on negatiivinen.
Indeksointiinbinääriyhdisteessä valenssien välillä määritetään pienin yhteinen kerrannainen. Kunkin alkuaineen atomien lukumäärä määritetään jakamalla se kunkin yhdisteen muodostavan alkuaineen valenssilla.
Hydrokloridi
Tarkastellaan binääriyhdisteiden kaavoja: kloorivety ja ammoniakki. Juuri nämä aineet ovat tärkeitä nykyaikaiselle kemianteollisuudelle. HCl on normaaleissa olosuhteissa kaasumainen yhdiste, joka liukenee hyvin veteen. Kloorivetykaasun liukeneminen tuottaa suolahappoa, jota käytetään monissa kemiallisissa prosesseissa ja tuotantoketjuissa.
Tätä binääristä yhdistettä löytyy ihmisten ja eläinten mahanesteestä, se on este patogeenisille mikrobeille, jotka pääsevät vatsaan ruoan mukana.
Kloorivetyhapon pääkäyttöalueista nostamme esiin kloridien tuotannon, klooria sisältävien tuotteiden synteesin, metallien peittauksen, putkien puhdistamisen oksideista ja karbonaateista, nahan valmistuksen.
Ammoniakki, jonka kaava on NH3, on väritön kaasu, jolla on erityinen pistävä haju. Sen rajaton liukoisuus veteen mahdollistaa lääketieteessä kysytyn ammoniakin saamisen. Luonnossa tämä binäärinen yhdiste muodostuu typpeä sisältävien orgaanisten tuotteiden hajoamisen aikana.
Oksidien luokitus
Happipitoinen binäärinen metalliyhdiste, jonka valenssi on 1 tai 2, on tärkeinoksidi. Tähän ryhmään kuuluvat esimerkiksi alkali- ja maa-alkalimetallien oksidit.
Epämetallien oksidit sekä metallit, joiden valenssi on suurempi kuin 4, ovat happamia yhdisteitä.
Kemiallisista ominaisuuksista riippuen tämän luokan edustajat jaetaan suolaa muodostaviin ja ei-suolaa muodostaviin ryhmiin.
Toisen ryhmän tyypillisistä edustajista mainitaan hiilimonoksidi (CO), typpioksidi 1 (NO).
Yhdisteiden systemaattisten nimien muodostus
Kemian v altiokokeen suorittaville valmistuneille tarjottujen tehtävien joukossa on tämä: "Tee rikin (typpi, fosfori) mahdollisten binaaristen happiyhdisteiden molekyylikaavat". Tehtävästä selviämiseksi on oltava käsitys algoritmin lisäksi myös tämän epäorgaanisten aineiden luokan nimikkeistön ominaisuuksista.
Kun muodostat binääriyhdisteen nimeä, ilmoita aluksi elementti, joka sijaitsee kaavan oikealla puolella ja lisää siihen pääte "id". Ilmoita seuraavaksi ensimmäisen elementin nimi. Kovalenttisille yhdisteille lisätään etuliitteitä, joiden avulla voidaan määrittää binääriyhdisteen aineosien välinen määrällinen suhde.
Esimerkiksi SO3 on rikkitrioksidia, N2O4 on typpi. tetroksidi, I2CL6 – diodiheksakloridi.
Jos binääriyhdiste sisältää kemiallisen alkuaineen, joka pystyy osoittamaan erilaisia hapetusasteita, hapetusaste ilmoitetaan suluissa yhdisteen nimen jälkeen.
Esimerkiksi kaksi rautayhdistettäeroavat nimessä: FeCL3 - rautaoksidi (3), FeCL2 - rautaoksidi (2).
Käytä hydrideille, erityisesti ei-metallisille alkuaineille, triviaaleja nimiä. Joten H2O on vettä, HCL on kloorivetyä, HI on jodidivetyä, HF on fluorivetyhappoa.
Kationit
Niiden alkuaineiden positiivisille ioneille, jotka pystyvät muodostamaan vain yhden stabiilin ionin, annetaan samat nimet kuin itse symboleille. Näihin kuuluvat kaikki Mendelejevin jaksollisen järjestelmän ensimmäisen ja toisen ryhmän edustajat.
Esimerkiksi natrium- ja magnesiumkationit näyttävät tältä: Na+, Mg2+. Siirtymäelementit pystyvät muodostamaan usean tyyppisiä kationeja, joten nimen tulee osoittaa jokaisessa yksittäistapauksessa esiintyvä valenssi.
Anionit
Yksinkertaiset (monatomiset) ja monimutkaiset (moniatomiset) anionit käyttävät päätettä -id.
Suffiksi -am on tietyn alkuaineen yleinen oksoanioni. Alkuaineen oksoanionille, joka on kaavassa alhaisemmalla hapetusasteella, käytetään jälkiliitettä -it. Etuliitettä hypo- käytetään minimihapetusasteelle ja per- käytetään maksimiarvolle. Esimerkiksi ioni O2- on oksidi-ioni ja O- on peroksidi.
Hydrideillä on useita triviaaleja nimiä. Esimerkiksi N2H4 kutsutaan hydratsiiniksi ja PH3 kutsutaan fosfiiniksi.
Rikkiä sisältävillä oksoanioneilla on seuraavat nimet:
- SO42- - sulfaatti;
- S2O32- - tiosulfaatti;
- NCS- - tiosyanaatti.
Suolat
Monet kemian lopputestit tarjoavat seuraavan tehtävän: "Tee kaavoja metallien binääriyhdisteille." Jos tällaiset yhdisteet sisältävät kloorin, bromin, jodin anioneja, sellaisia yhdisteitä kutsutaan halogenideiksi ja ne kuuluvat suolojen luokkaan. Näitä binäärisiä yhdisteitä formuloitaessa metalli asetetaan ensin ja sen jälkeen vastaava halogenidi-ioni.
Jos haluat määrittää kunkin alkuaineen atomien lukumäärän, etsi valenssien väliltä pienin kerrannainen, jakaessasi hanki indeksit.
Tällaisilla yhdisteillä on korkea sulamis- ja kiehumispiste, hyvä vesiliukoisuus, normaaleissa olosuhteissa ne ovat kiinteitä aineita. Esimerkiksi natrium- ja kaliumkloridit ovat osa merivettä.
Ihmiset ovat käyttäneet ruokasuolaa muinaisista ajoista lähtien. Tällä hetkellä tämän binääriyhdisteen käyttö ei rajoitu syömiseen. Natriumkloridin vesiliuoksen elektrolyysi tuottaa natriummetallia ja kloorikaasua. Näitä tuotteita käytetään erilaisissa valmistusprosesseissa, kuten natriumhydroksidi, kloorivety.
Binääriyhdisteiden merkitys
Tähän ryhmään kuuluu v altava määrä aineita, joten voimme sanoa luottavaisin mielin niiden käytön laajuudesta ihmisen toiminnan eri aloilla. Ammoniakkia käytetään kemianteollisuudessa mmesiaste typpihapon valmistuksessa, kivennäislannoitteiden tuotannossa. Juuri tätä binääristä yhdistettä käytetään hienossa orgaanisessa synteesissä ja sitä on käytetty jäähdytyksessä pitkään.
Volframikarbidin ainutlaatuisen kovuuden ansiosta tätä yhdistettä on käytetty useiden leikkaustyökalujen valmistuksessa. Tämän binääriyhdisteen kemiallinen inertisyys mahdollistaa sen käytön aggressiivisissa ympäristöissä: laboratoriolaitteet, uunit.
Hapen kanssa sekoitettua "naurukaasua" (typpioksidi 1) käytetään lääketieteessä yleisanestesiassa.
Kaikilla binääriyhdisteillä on kovalenttinen tai ioninen kemiallinen sidos, molekyyli-, ioni- tai atomikidehila.
Johtopäätös
Binääriyhdisteiden kaavoja laadittaessa on noudatettava tiettyä toiminta-algoritmia. Alkuaine, jolla on positiivinen hapetusaste (jonka sähköinen negatiivisuusarvo on pienempi), kirjoitetaan ensin. Kun määritetään toisen alkuaineen hapetusasteen arvoa, sen ryhmän numero, jossa se sijaitsee, vähennetään kahdeksasta. Jos saadut luvut eroavat toisistaan, määritetään pienin yhteinen kerrannainen, jolloin indeksit lasketaan.
Oksidien lisäksi näihin yhdisteisiin kuuluvat karbidit, silisidit, peroksidit ja hydridit. Alumiini- ja kalsiumkarbideja käytetään metaanin ja asetyleenin laboratoriotuotannossa, peroksideja kemianteollisuudessa vahvoina hapettimina.
Halogenidi, kuten fluorivety(fluorivetyhappo), jota käytetään sähkötekniikassa juottamiseen. Tärkeimpien binääriyhdisteiden joukossa, joita ilman on vaikea kuvitella elävien organismien olemassaoloa, vesi on johtavassa asemassa. Tämän epäorgaanisen yhdisteen rakenteellisia ominaisuuksia tutkitaan yksityiskohtaisesti koulun kemian kurssilla. Hänen esimerkistään pojat saavat käsityksen toimintojen järjestyksestä, kun he laativat kaavoja binääriyhdisteille.
Lopuksi totean, että on vaikea löytää sellaista modernin teollisuuden alaa, ihmiselämän aluetta, missä tahansa käytetään erilaisia binääriyhdisteitä.
