Binaire verbindingen van zuurstof met niet-metalen elementen zijn een grote groep stoffen die in de klasse van oxiden vallen. Veel niet-metaaloxiden zijn bij iedereen bekend. Dit zijn bijvoorbeeld kooldioxide, water, stikstofdioxide. In ons artikel zullen we hun eigenschappen bekijken, de reikwijdte van binaire verbindingen en hun impact op het milieu ontdekken.
Algemene kenmerken
Bijna alle niet-metalen elementen, met uitzondering van fluor, argon, neon en helium, kunnen oxiden vormen. De meeste elementen hebben meerdere oxiden. Zwavel vormt bijvoorbeeld twee verbindingen: zwaveldioxide en zwavelzuuranhydride. Dit zijn stoffen waarin de valentie van zwavel respectievelijk vier en zes is. Waterstof en boor hebben elk slechts één oxide en stikstof heeft het grootste aantal binaire stoffen met zuurstof. Hogere oxiden zijn die waarin de oxidatietoestand van het niet-metaalatoom gelijk is aan het nummer van de groep waarin het element zich in het periodiek systeem bevindt. Dus CO2 en SO3 zijn hogere oxiden van koolstof en zwavel. Sommige connectiesverdere oxidatie kan ondergaan. Koolmonoxide verandert in dit geval bijvoorbeeld in kooldioxide.
Structuur en fysieke eigenschappen
Vrijwel alle bekende niet-metaaloxiden bestaan uit moleculen, tussen de atomen waarvan covalente bindingen worden gevormd. De deeltjes van een stof zelf kunnen polair zijn (bijvoorbeeld in zwaveldioxide) of niet-polair (kooldioxidemoleculen). Siliciumdioxide, een natuurlijke vorm van zand, heeft een atomaire structuur. De aggregatietoestand van een aantal zure oxiden kan verschillen. Koolstofoxiden, zoals koolmonoxide en kooldioxide, zijn dus gasvormig en binaire zuurstofverbindingen van waterstof (H2O) of zwavel bevinden zich in de hoogste oxidatietoestand (SO 3 ) zijn vloeistoffen. Een kenmerk van water is dat het oxide niet zoutvormend is. Ze worden ook onverschillig genoemd.
Zwaveltrioxide of zwavelzuuranhydride is een kristallijne witte stof. Het neemt snel vocht op uit de lucht, dus zwaveldioxide wordt opgeslagen in afgesloten glazen kolven. De stof wordt gebruikt als luchtdroger en bij de productie van sulfaatzuur. Oxiden van fosfor of silicium zijn vaste kristallijne stoffen. Kenmerkend voor stikstofoxiden is de onderlinge transformatie van de aggregatietoestand. Dus de verbinding NO2 is een bruin gas, en de verbinding met de formule N2O4 heeft een kleurloze vloeistof of witte vaste stof. Bij verhitting verandert de vloeistof in een gas en bij afkoeling wordtde vorming van een vloeibare fase.
Interactie met water
Reacties van zuuroxiden met water zijn bekend. De reactieproducten zijn de overeenkomstige zuren:
SO3 + H2O=H2SO 4 – sulfaatzuur
Deze omvatten de interactie van fosforpentoxide, evenals zwaveldioxide, stikstof, koolstof met H2O-moleculen. Siliciumoxide reageert echter niet direct met water. Om silicaatzuur te verkrijgen, wordt een indirecte methode gebruikt. Eerst wordt SiO2 gefuseerd met een alkali zoals natriumhydroxide. Het resulterende middenzout, natriumsilicaat, wordt behandeld met een sterk zuur, zoals chloride.
Het resultaat is een wit gelatineus neerslag van kiezelzuur. Siliciumdioxide kan bij verhitting reageren met zouten om vluchtige zure oxiden te vormen. Zuuroxiden omvatten verschillende verbindingen van stikstof, zwavel en fosfor, die de grootste bijdrage leveren aan luchtvervuiling. Ze interageren met luchtvochtigheid, wat leidt tot de vorming van zwavelzuur, nitraat en salpeterigzuur. Hun moleculen vallen, samen met regen of sneeuw, op planten en grond. Zure neerslag schaadt niet alleen gewassen door hun opbrengsten te verminderen, maar heeft ook een negatieve invloed op de menselijke gezondheid. Ze vernietigen gebouwen gemaakt van kalksteen of marmer, veroorzaken corrosie van metalen constructies.
Onverschillige oxiden
Zuuroxiden zijn een groep verbindingen die niet kunnen reageren met zuren of logen en zich niet vormenzout. Alle bovengenoemde verbindingen komen niet overeen met zuren of basen, dat wil zeggen dat ze niet zoutvormend zijn. Zulke verbindingen zijn er maar weinig. Deze omvatten bijvoorbeeld koolmonoxide, lachgas en zijn monoxide - NO. Hij is, samen met stikstofdioxide en zwaveldioxide, betrokken bij de vorming van smog boven grote industriële ondernemingen en steden. De vorming van giftige oxiden kan worden voorkomen door de verbrandingstemperatuur van de brandstof te verlagen.
Interactie met alkaliën
Het vermogen om te reageren met alkaliën is een belangrijk kenmerk van zure oxiden. Wanneer bijvoorbeeld natriumhydroxide en zwaveltrioxide reageren, worden een zout (natriumsulfaat) en water gevormd:
SO3 + 2NaOH → Na2SO4 + H 2O
Stikstofdioxide behoort tot zure oxiden. Het interessante kenmerk is de reactie met alkali, er worden twee soorten zouten in de producten gevonden: nitraten en nitrieten. Dit komt door het vermogen van stikstofmonoxide (IV) bij interactie met water om twee zuren te vormen - salpeterzuur en lachgas. Zwaveldioxide interageert ook met alkaliën en vormt zo mediumzouten - sulfieten, evenals water. De verbinding, die in de lucht komt, vervuilt deze sterk, daarom worden bij bedrijven die brandstof gebruiken met een mengsel van SO2 de industriële uitlaatgassen gereinigd door er ongebluste kalk of krijt in te spuiten. Je kunt zwaveldioxide ook door kalkwater of natriumsulfietoplossing leiden.
De rol van binaire zuurstofverbindingen van niet-metalen elementen
Veel zuuroxidenzijn van groot praktisch belang. Kooldioxide wordt bijvoorbeeld gebruikt in brandblussers omdat het de verbranding niet ondersteunt. Siliciumoxide - zand, wordt veel gebruikt in de bouwsector. Koolmonoxide is de grondstof voor de productie van methylalcohol. Fosforpentoxide is een zuur oxide. Deze stof wordt gebruikt bij de productie van fosforzuur.
Binaire zuurstofverbindingen van niet-metalen beïnvloeden het menselijk lichaam. De meeste zijn giftig. We hadden het eerder over de schadelijke effecten van koolmonoxide. De negatieve invloed van stikstofoxiden, met name stikstofdioxide, op de luchtwegen en het cardiovasculaire systeem is ook bewezen. Zuuroxiden omvatten koolstofdioxide, dat niet als een giftige stof wordt beschouwd. Maar als de volumefractie in de lucht groter is dan 0,25%, ontwikkelt een persoon symptomen van verstikking, die fataal kunnen zijn als gevolg van ademstilstand.
In ons artikel hebben we de eigenschappen van zuuroxiden bestudeerd en voorbeelden gegeven van hun praktische betekenis in het menselijk leven.
