Binaire verbindingen zijn stoffen die worden gevormd door twee verschillende chemische elementen. Deze term wordt gebruikt om de kwalitatieve en kwantitatieve samenstelling van anorganische verbindingen aan te duiden.
Binaire chemische verbindingen worden beschouwd als een belangrijk object in de studie van de aard van stoffen. Bij de beschrijving ervan worden de volgende begrippen gebruikt: bindingspolarisatie, oxidatietoestand, valentie. Deze chemische termen maken het mogelijk om de essentie van de vorming van een chemische binding, de structurele kenmerken van anorganische stoffen, te begrijpen.
Laten we eens kijken naar de belangrijkste klassen van binaire verbindingen, de kenmerken van hun chemische structuur en eigenschappen, enkele gebieden van hun industriële toepassing.
Oxiden
Deze klasse van anorganische stoffen komt het meest voor in de natuur. Onder de bekende vertegenwoordigers van deze groep verbindingen onderscheiden we:
- siliciumoxide (rivierzand);
- waterstofoxide (water);
- kooldioxide;
- klei (aluminiumoxide);
- ijzererts (ijzeroxiden).
Dergelijke binaire verbindingen zijn complexe stoffen, die noodzakelijkerwijs zuurstof bevatten, met een oxidatietoestand van -2.
Totaalstaat van oxiden
Verbindingen van koper, calcium en ijzer zijn kristallijne vaste stoffen. Dezelfde aggregatietoestand heeft oxiden van sommige niet-metalen, zoals zeswaardige zwavel, vijfwaardige fosfor, silicium. De vloeistof onder normale omstandigheden is water. De overgrote meerderheid van de zuurstofverbindingen van niet-metalen zijn gassen.
Kenmerken van het onderwijs
Veel binaire zuurstofverbindingen worden in de natuur gevormd. Tijdens de verbranding van brandstof, ademhaling, verval van organisch materiaal, wordt bijvoorbeeld koolstofdioxide (koolmonoxide 4) gevormd. In lucht is het volumegeh alte ongeveer 0,03 procent.
Vergelijkbare binaire verbindingen zijn de producten van vulkaanactiviteit, evenals een integraal onderdeel van mineraalwater. Kooldioxide ondersteunt geen verbranding, dus deze chemische verbinding wordt gebruikt om branden te blussen.
Vluchtige waterstofverbindingen
Dergelijke binaire verbindingen vormen een belangrijke groep stoffen die waterstof bevatten. Onder de vertegenwoordigers van industrieel belang merken we methaan, water, waterstofsulfide, ammoniak en waterstofhalogeniden op.
Een deel van vluchtige waterstofverbindingen is aanwezig in het bodemwater, levende organismen, dus we kunnen praten over hun geochemische en biochemische rol.
Om dit soort binaire verbindingen te maken, wordt waterstof, dat een valentie heeft, op de eerste plaats gezet. Het tweede element is een niet-metaal met een negatieve oxidatietoestand.
Voor indexerenin een binaire verbinding tussen valenties wordt het kleinste gemene veelvoud bepaald. Het aantal atomen van elk element wordt bepaald door het te delen door de valentie van elk element waaruit de verbinding bestaat.
Hydrochloride
Beschouw de formules van binaire verbindingen: waterstofchloride en ammoniak. Het zijn deze stoffen die belangrijk zijn voor de moderne chemische industrie. HCl is onder normale omstandigheden een gasvormige verbinding die goed oplosbaar is in water. Het oplossen van waterstofchloridegas produceert zoutzuur, dat in veel chemische processen en productieketens wordt gebruikt.
Deze binaire verbinding wordt gevonden in het maagsap van mens en dier, het is een barrière voor pathogene microben die met voedsel de maag binnendringen.
Onder de belangrijkste toepassingsgebieden van zoutzuur, benadrukken we de productie van chloriden, de synthese van chloorhoudende producten, het beitsen van metalen, het reinigen van pijpen van oxiden en carbonaten, leerproductie.
Ammoniak, met de formule NH3, is een kleurloos gas met een specifieke scherpe geur. De onbeperkte oplosbaarheid in water maakt het mogelijk om ammoniak te verkrijgen, waar in de geneeskunde veel vraag naar is. In de natuur wordt deze binaire verbinding gevormd tijdens het verval van organische producten, die stikstof bevatten.
Classificatie van oxiden
Een zuurstofhoudende binaire verbinding van een metaal met een valentie van 1 of 2 is de belangrijksteoxyde. Deze groep omvat bijvoorbeeld oxiden van alkali- en aardalkalimetalen.
Oxiden van niet-metalen, evenals metalen met een valentie groter dan 4, zijn zure verbindingen.
Afhankelijk van de chemische eigenschappen van de vertegenwoordigers van deze klasse worden onderverdeeld in zoutvormende en niet-zoutvormende groepen.
Onder de typische vertegenwoordigers van de tweede groep merken we koolmonoxide (CO), stikstofoxide 1 (NO).
Vorming van systematische namen van verbindingen
Onder de taken die worden aangeboden aan afgestudeerden die het staatsexamen scheikunde afleggen, is er dit: "Maak de moleculaire formules van mogelijke binaire zuurstofverbindingen van zwavel (stikstof, fosfor)". Om de taak aan te kunnen, is het noodzakelijk om niet alleen een idee te hebben over het algoritme, maar ook over de kenmerken van de nomenclatuur van deze klasse van anorganische stoffen.
Bij het vormen van de naam van een binaire verbinding, geef eerst het element aan dat zich aan de rechterkant in de formule bevindt, en voeg het achtervoegsel "id" toe. Geef vervolgens de naam van het eerste element op. Voor covalente verbindingen worden voorvoegsels toegevoegd, waarmee een kwantitatieve verhouding tussen de samenstellende delen van een binaire verbinding kan worden vastgesteld.
Bijvoorbeeld, SO3 is zwaveltrioxide, N2O4 is distikstof tetroxide, I2CL6 – diodehexachloride.
Als een binaire verbinding een chemisch element bevat dat verschillende oxidatietoestanden kan vertonen, wordt de oxidatietoestand tussen haakjes aangegeven achter de naam van de verbinding.
Bijvoorbeeld twee ijzerverbindingenverschillen in naam: FeCL3 - ijzeroxide (3), FeCL2 - ijzeroxide (2).
Gebruik voor hydriden, in het bijzonder niet-metalen elementen, triviale namen. Dus H2O is water, HCL is waterstofchloride, HI is waterstofjodide, HF is fluorwaterstofzuur.
Kationen
Positieve ionen van die elementen die slechts één stabiel ion kunnen vormen, krijgen dezelfde namen als de symbolen zelf. Deze omvatten alle vertegenwoordigers van de eerste en tweede groep van het periodiek systeem van Mendelejev.
Natrium- en magnesiumkationen zien er bijvoorbeeld als volgt uit: Na+, Mg2+. Overgangselementen kunnen verschillende soorten kationen vormen, dus de naam moet de valentie aangeven die in elk afzonderlijk geval voorkomt.
Anions
Eenvoudige (monatomische) en complexe (polyatomaire) anionen gebruiken het achtervoegsel -id.
Het achtervoegsel -am is een veelvoorkomend oxoanion van een bepaald element. Voor het oxoanion van een element dat in de formule staat met een lagere oxidatietoestand, wordt het achtervoegsel -it gebruikt. Het voorvoegsel hypo- wordt gebruikt voor de minimale oxidatietoestand en per- wordt gebruikt voor de maximale waarde. Het ion O2- is bijvoorbeeld een oxide-ion en O- is een peroxide.
Er zijn verschillende triviale namen voor hydriden. N2H4 wordt bijvoorbeeld hydrazine genoemd en PH3 wordt fosfine genoemd.
Zwavelhoudende oxoanionen hebben de volgende namen:
- SO42- - sulfaat;
- S2O32- - thiosulfaat;
- NCS- - thiocyanaat.
Zouten
Veel eindtesten in de chemie bieden de volgende taak: "Maak formules voor binaire verbindingen van metalen." Als dergelijke verbindingen anionen van chloor, broom, jodium bevatten, worden dergelijke verbindingen halogeniden genoemd en behoren ze tot de klasse van zouten. Bij het formuleren van deze binaire verbindingen wordt het metaal eerst geplaatst, gevolgd door het overeenkomstige halide-ion.
Om het aantal atomen van elk element te bepalen, zoekt u het kleinste veelvoud tussen de valenties, en krijgt u bij het delen indices.
Dergelijke verbindingen hebben een hoog smelt- en kookpunt, zijn goed oplosbaar in water en zijn onder normale omstandigheden vaste stoffen. Natrium- en kaliumchloride maken bijvoorbeeld deel uit van zeewater.
Tafelzout wordt al sinds de oudheid door mensen gebruikt. Momenteel is het gebruik van deze binaire verbinding niet beperkt tot eten. Elektrolyse van een waterige oplossing van natriumchloride produceert natriummetaal en chloorgas. Deze producten worden gebruikt in verschillende productieprocessen zoals natriumhydroxide, waterstofchloride.
Betekenis van binaire verbindingen
Deze groep omvat een enorm aantal stoffen, dus we kunnen met vertrouwen zeggen hoe groot hun gebruik op verschillende gebieden van menselijke activiteit is. Ammoniak wordt in de chemische industrie gebruikt als avoorloper bij de vervaardiging van salpeterzuur, de productie van minerale meststoffen. Het is deze binaire verbinding die wordt gebruikt bij fijne organische synthese en al heel lang in de koelkast wordt gebruikt.
Vanwege de unieke hardheid van wolfraamcarbide is deze verbinding toegepast bij de vervaardiging van een verscheidenheid aan snijgereedschappen. Door de chemische inertie van deze binaire verbinding kan het worden gebruikt in agressieve omgevingen: laboratoriumapparatuur, ovens.
"Lachgas" (stikstofmonoxide 1) gemengd met zuurstof wordt gebruikt in de geneeskunde voor algemene anesthesie.
Alle binaire verbindingen hebben een covalente of ionische aard van de chemische binding, een moleculair, ionisch of atomair kristalrooster.
Conclusie
Bij het opstellen van formules voor binaire verbindingen, is het noodzakelijk om een bepaald algoritme van acties te volgen. Het element dat een positieve oxidatietoestand vertoont (met een lagere elektrische negativiteitswaarde) wordt als eerste geschreven. Bij het bepalen van de waarde van de oxidatietoestand van het tweede element, wordt het nummer van de groep waarin het zich bevindt van acht afgetrokken. Als de verkregen getallen van elkaar verschillen, wordt het kleinste gemene veelvoud bepaald, waarna de indices worden berekend.
Naast oxiden omvatten deze verbindingen carbiden, siliciden, peroxiden en hydriden. Aluminium- en calciumcarbiden worden gebruikt voor de laboratoriumproductie van methaan en acetyleen, peroxiden worden in de chemische industrie gebruikt als sterke oxidatiemiddelen.
Een halide zoals waterstoffluoride(fluorwaterstofzuur), gebruikt in de elektrotechniek voor het solderen. Onder de belangrijkste binaire verbindingen, zonder welke het bestaan van levende organismen moeilijk voor te stellen is, is water de hoofdrolspeler. De structurele kenmerken van deze anorganische verbinding worden in detail bestudeerd in de cursus scheikunde op school. Het is op haar voorbeeld dat de jongens een idee krijgen van de volgorde van acties bij het samenstellen van formules voor binaire verbindingen.
Tot slot merken we op dat het moeilijk is om zo'n gebied van moderne industrie, een gebied van het menselijk leven, te vinden waar verschillende binaire verbindingen worden gebruikt.
