Binarni spojevi su tvari koje tvore dva različita kemijska elementa. Ovaj izraz se koristi za označavanje kvalitativnog i kvantitativnog sastava anorganskih spojeva.
Binarni kemijski spojevi smatraju se važnim objektom u proučavanju prirode tvari. Prilikom njihovog opisivanja koriste se sljedeći koncepti: polarizacija veze, oksidacijsko stanje, valencija. Ovi kemijski izrazi omogućuju razumijevanje suštine stvaranja kemijske veze, strukturnih značajki anorganskih tvari.
Razmotrimo glavne klase binarnih spojeva, značajke njihove kemijske strukture i svojstva, neka područja njihove industrijske primjene.
Oksidi
Ova klasa anorganskih tvari najčešća je u prirodi. Među poznatim predstavnicima ove skupine spojeva izdvajamo:
- silicijev oksid (riječni pijesak);
- vodikov oksid (voda);
- ugljični dioksid;
- glina (aluminijev oksid);
- željezna ruda (željezni oksidi).
Takvi binarni spojevi su složene tvari, koje nužno sadrže kisik, pokazujući oksidacijsko stanje od -2.
Agregatstanje oksida
Spojevi bakra, kalcija, željeza su kristalne krutine. Isto agregatno stanje imaju i oksidi nekih nemetala, kao što su šestovalentni sumpor, petovalentni fosfor, silicij. Tekućina u normalnim uvjetima je voda. Velika većina kisikovih spojeva nemetala su plinovi.
Značajke obrazovanja
Mnogi binarni kisikovi spojevi nastaju u prirodi. Na primjer, tijekom izgaranja goriva, disanja, raspadanja organske tvari nastaje ugljični dioksid (ugljični monoksid 4). U zraku, njegov volumni sadržaj je oko 0,03 posto.
Slični binarni spojevi produkti su aktivnosti vulkana, kao i sastavni dio mineralne vode. Ugljični dioksid ne podržava izgaranje, pa se ovaj kemijski spoj koristi za gašenje požara.
Hlapivi vodikovi spojevi
Takvi binarni spojevi su važna skupina tvari koje sadrže vodik. Među predstavnicima industrijskog značaja ističemo metan, vodu, sumporovodik, amonijak, kao i vodikove halogenide.
Dio hlapljivih vodikovih spojeva prisutan je u vodi tla, živim organizmima, pa možemo govoriti o njihovoj geokemijskoj i biokemijskoj ulozi.
Da bi se napravili binarni spojevi ove vrste, vodik, koji ima valenciju, stavlja se na prvo mjesto. Drugi element je nemetal s negativnim oksidacijskim stanjem.
Za indeksiranjeu binarnom spoju između valencija određuje se najmanji zajednički višekratnik. Broj atoma svakog elementa određuje se dijeljenjem s valentnošću svakog elementa koji čini spoj.
Hidroklorid
Razmotrimo formule binarnih spojeva: klorovodik i amonijak. Upravo su te tvari važne za suvremenu kemijsku industriju. HCl u normalnim uvjetima je plinoviti spoj, vrlo topiv u vodi. Otapanjem plinovitog klorovodika nastaje klorovodična kiselina, koja se koristi u mnogim kemijskim procesima i proizvodnim lancima.
Ovaj binarni spoj nalazi se u želučanom soku ljudi i životinja, on je prepreka patogenim mikrobima koji ulaze u želudac s hranom.
Među glavnim područjima primjene klorovodične kiseline izdvajamo proizvodnju klorida, sintezu proizvoda koji sadrže klor, kiseljenje metala, čišćenje cijevi od oksida i karbonata, proizvodnju kože.
Amonijak, koji ima formulu NH3, je bezbojni plin specifičnog oštrog mirisa. Njegova neograničena topljivost u vodi omogućuje dobivanje amonijaka, koji je tražen u medicini. U prirodi, ovaj binarni spoj nastaje tijekom raspadanja organskih proizvoda, koji sadrže dušik.
Klasifikacija oksida
Binarni spoj metala koji sadrži kisik i ima valenciju 1 ili 2 je glavnioksid. Na primjer, ova skupina uključuje okside alkalijskih i zemnoalkalijskih metala.
Oksidi nemetala, kao i metali s valentnošću većom od 4, kiseli su spojevi.
Ovisno o kemijskim svojstvima predstavnici ove klase dijele se na skupine koje stvaraju soli i ne stvaraju sol.
Među tipičnim predstavnicima druge skupine ističemo ugljični monoksid (CO), dušikov oksid 1 (NO).
Tvorba sustavnih naziva spojeva
Među zadacima koji se nude maturantima koji polažu državni ispit iz kemije nalazi se i ovaj: "Izradite molekularne formule mogućih binarnih kisikovih spojeva sumpora (dušik, fosfor)". Da biste se nosili sa zadatkom, potrebno je imati ideju ne samo o algoritmu, već io značajkama nomenklature ove klase anorganskih tvari.
Kada tvorite naziv binarnog spoja, u početku navedite element koji se nalazi desno u formuli, dodajući sufiks "id". Zatim navedite naziv prvog elementa. Za kovalentne spojeve dodaju se prefiksi pomoću kojih je moguće uspostaviti kvantitativni omjer između sastavnih dijelova binarnog spoja.
Na primjer, SO3 je sumporov trioksid, N2O4 je dušik tetroksid, I2CL6 – diodni heksaklorid.
Ako binarni spoj sadrži kemijski element koji može pokazati različita oksidacijska stanja, oksidacijsko stanje je naznačeno u zagradama iza naziva spoja.
Na primjer, dva spoja željezarazlikuju se po nazivu: FeCL3 - željezni oksid (3), FeCL2 - željezni oksid (2).
Za hidride, posebno nemetalne elemente, koristite trivijalne nazive. Dakle, H2O je voda, HCL je klorovodik, HI je vodikov jodid, HF je fluorovodična kiselina.
Cations
Pozitivni ioni onih elemenata koji su sposobni formirati samo jedan stabilan ion dobivaju ista imena kao i sami simboli. To uključuje sve predstavnike prve i druge grupe periodnog sustava Mendeljejeva.
Na primjer, kationi natrija i magnezija izgledaju ovako: Na+, Mg2+. Prijelazni elementi mogu tvoriti nekoliko vrsta kationa, tako da naziv mora označavati valentnost koja se pojavljuje u svakom pojedinačnom slučaju.
Anioni
Jednostavni (monatomski) i složeni (poliatomski) anioni koriste sufiks -id.
Sufiks -am je uobičajeni oksoanion određenog elementa. Za oksoanion elementa koji je u formuli s nižim oksidacijskim stanjem koristi se sufiks -it. Prefiks hypo- koristi se za minimalno oksidacijsko stanje, a per- se koristi za maksimalnu vrijednost. Na primjer, ion O2- je oksidni ion, a O- je peroksid.
Postoje različiti trivijalni nazivi za hidride. Na primjer, N2H4 naziva se hidrazin, a PH3 naziva se fosfin.
Oksoanioni koji sadrže sumpor imaju sljedeće nazive:
- SO42- - sulfat;
- S2O32- - tiosulfat;
- NCS- - tiocijanat.
Soli
Mnogi završni testovi iz kemije nude sljedeći zadatak: "Napravi formule za binarne spojeve metala." Ako takvi spojevi sadrže anione klora, broma, joda, takvi spojevi se nazivaju halogenidi i pripadaju klasi soli. Prilikom formuliranja ovih binarnih spojeva, prvi se stavlja metal, a zatim odgovarajući halogeni ion.
Da biste odredili broj atoma svakog elementa, pronađite najmanji višekratnik između valencija, pri dijeljenju dobijete indekse.
Takvi spojevi imaju visoke točke taljenja i vrelišta, dobru topljivost u vodi, u normalnim uvjetima su krute tvari. Na primjer, natrij i kalij kloridi su dio morske vode.
Kuhinjsku sol ljudi su koristili od davnina. Trenutno, upotreba ovog binarnog spoja nije ograničena na jelo. Elektrolizom vodene otopine natrijevog klorida nastaje metalni natrij i plinoviti klor. Ovi proizvodi se koriste u različitim proizvodnim procesima kao što su natrijev hidroksid, klorovodik.
Značenje binarnih spojeva
Ova skupina uključuje ogroman broj supstanci, tako da možemo s povjerenjem reći o razmjerima njihove uporabe u različitim područjima ljudske djelatnosti. Amonijak se koristi u kemijskoj industriji kao aprekursor u proizvodnji dušične kiseline, proizvodnji mineralnih gnojiva. To je ovaj binarni spoj koji se koristi u finoj organskoj sintezi i dugo se koristi u hlađenju.
Zbog jedinstvene tvrdoće volframovog karbida, ovaj spoj je pronašao primjenu u proizvodnji raznih alata za rezanje. Kemijska inertnost ovog binarnog spoja omogućuje ga korištenje u agresivnim okruženjima: laboratorijska oprema, pećnice.
"Plin smijeha" (dušikov oksid 1) pomiješan s kisikom koristi se u medicini za opću anesteziju.
Svi binarni spojevi imaju kovalentnu ili ionsku prirodu kemijske veze, molekularnu, ionsku ili atomsku kristalnu rešetku.
Zaključak
Prilikom sastavljanja formula za binarne spojeve potrebno je slijediti određeni algoritam radnji. Prvi se zapisuje element koji pokazuje pozitivno oksidacijsko stanje (ima nižu vrijednost električne negativnosti). Prilikom određivanja vrijednosti oksidacijskog stanja drugog elementa, broj skupine u kojoj se nalazi oduzima se od osam. Ako se dobiveni brojevi međusobno razlikuju, određuje se najmanji zajednički višekratnik, zatim se izračunavaju indeksi.
Osim oksida, ovi spojevi uključuju karbide, silicide, perokside, hidride. Aluminij i kalcijevi karbidi koriste se za laboratorijsku proizvodnju metana i acetilena, peroksidi se koriste u kemijskoj industriji kao jaki oksidanti.
Halogenid poput fluorovodika(fluorovodična kiselina), koristi se u elektrotehnici za lemljenje. Među najvažnijim binarnim spojevima, bez kojih je teško zamisliti postojanje živih organizama, prednjači voda. Strukturne značajke ovog anorganskog spoja detaljno se proučavaju u školskom kolegiju kemije. Na njenom primjeru dečki dobivaju predodžbu o slijedu radnji prilikom sastavljanja formula za binarne spojeve.
Zaključno, napominjemo da je teško pronaći takvu sferu moderne industrije, područje ljudskog života, gdje god se koriste različiti binarni spojevi.
