Οι δυαδικές ενώσεις οξυγόνου με μη μεταλλικά στοιχεία είναι μια μεγάλη ομάδα ουσιών που περιλαμβάνονται στην κατηγορία των οξειδίων. Πολλά οξείδια μη μετάλλων είναι γνωστά σε όλους. Αυτά είναι, για παράδειγμα, διοξείδιο του άνθρακα, νερό, διοξείδιο του αζώτου. Στο άρθρο μας, θα εξετάσουμε τις ιδιότητές τους, θα ανακαλύψουμε το εύρος των δυαδικών ενώσεων και τις επιπτώσεις τους στο περιβάλλον.
Γενικά χαρακτηριστικά
Σχεδόν όλα τα μη μεταλλικά στοιχεία, με εξαίρεση το φθόριο, το αργό, το νέον και το ήλιο, μπορούν να σχηματίσουν οξείδια. Τα περισσότερα στοιχεία έχουν πολλαπλά οξείδια. Για παράδειγμα, το θείο σχηματίζει δύο ενώσεις: διοξείδιο του θείου και θειικό ανυδρίτη. Πρόκειται για ουσίες στις οποίες το σθένος του θείου είναι τέσσερα και έξι, αντίστοιχα. Το υδρογόνο και το βόριο έχουν μόνο ένα οξείδιο το καθένα και το άζωτο έχει τον μεγαλύτερο αριθμό δυαδικών ουσιών με οξυγόνο. Τα ανώτερα οξείδια είναι εκείνα στα οποία η κατάσταση οξείδωσης του ατόμου μη μετάλλου είναι ίση με τον αριθμό της ομάδας όπου βρίσκεται το στοιχείο στο περιοδικό σύστημα. Έτσι, το CO2 και το SO3 είναι υψηλότερα οξείδια του άνθρακα και του θείου. Μερικές συνδέσειςμπορεί να υποστεί περαιτέρω οξείδωση. Για παράδειγμα, το μονοξείδιο του άνθρακα σε αυτή την περίπτωση μετατρέπεται σε διοξείδιο του άνθρακα.
Δομή και φυσικές ιδιότητες
Πρακτικά όλα τα γνωστά οξείδια μη μετάλλων αποτελούνται από μόρια, μεταξύ των ατόμων των οποίων σχηματίζονται ομοιοπολικοί δεσμοί. Τα ίδια τα σωματίδια μιας ουσίας μπορεί να είναι είτε πολικά (για παράδειγμα, στο διοξείδιο του θείου) είτε μη πολικά (μόρια διοξειδίου του άνθρακα). Το διοξείδιο του πυριτίου, που είναι μια φυσική μορφή άμμου, έχει ατομική δομή. Η κατάσταση συσσωμάτωσης ενός αριθμού όξινων οξειδίων μπορεί να είναι διαφορετική. Έτσι, τα οξείδια του άνθρακα, όπως το μονοξείδιο του άνθρακα και το διοξείδιο του άνθρακα, είναι αέρια και οι δυαδικές ενώσεις οξυγόνου του υδρογόνου (H2O) ή του θείου βρίσκονται στην υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης (SO 3 ) είναι υγρά. Ένα χαρακτηριστικό του νερού είναι ότι το οξείδιο δεν σχηματίζει άλατα. Τους λένε και αδιάφορους.
Το τριοξείδιο του θείου ή ο θειικός ανυδρίτης είναι μια κρυσταλλική λευκή ουσία. Απορροφά γρήγορα την υγρασία από τον αέρα, έτσι το διοξείδιο του θείου αποθηκεύεται σε σφραγισμένες γυάλινες φιάλες. Η ουσία χρησιμοποιείται ως ξηραντήρας αέρα και στην παραγωγή θειικού οξέος. Τα οξείδια του φωσφόρου ή του πυριτίου είναι στερεές κρυσταλλικές ουσίες. Ο αμοιβαίος μετασχηματισμός της κατάστασης συσσωμάτωσης είναι χαρακτηριστικός των οξειδίων του αζώτου. Έτσι, η ένωση NO2 είναι ένα καφέ αέριο και η ένωση με τον τύπο N2O4 Τοέχει ένα άχρωμο υγρό ή λευκό στερεό. Όταν θερμαίνεται, το υγρό μετατρέπεται σε αέριο και όταν κρυώσει,ο σχηματισμός υγρής φάσης.
Αλληλεπίδραση με το νερό
Οι αντιδράσεις των οξειδίων του οξέος με το νερό είναι γνωστές. Τα προϊόντα της αντίδρασης θα είναι τα αντίστοιχα οξέα:
SO3 + H2O=H2SO 4 – θειικό οξύ
Αυτά περιλαμβάνουν την αλληλεπίδραση του πεντοξειδίου του φωσφόρου, καθώς και του διοξειδίου του θείου, του αζώτου, του άνθρακα με μόρια H2O. Ωστόσο, το οξείδιο του πυριτίου δεν αντιδρά απευθείας με το νερό. Για τη λήψη πυριτικού οξέος, χρησιμοποιείται μια έμμεση μέθοδος. Πρώτον, το SiO2 συντήκεται με ένα αλκάλιο όπως το υδροξείδιο του νατρίου. Το προκύπτον μεσαίο άλας, πυριτικό νάτριο, υποβάλλεται σε επεξεργασία με ένα ισχυρό οξύ, όπως το χλωρίδιο.
Το αποτέλεσμα είναι ένα λευκό ζελατινώδες ίζημα πυριτικού οξέος. Το διοξείδιο του πυριτίου μπορεί να αντιδράσει με άλατα όταν θερμαίνεται για να σχηματίσει πτητικά όξινα οξείδια. Τα οξείδια οξέος περιλαμβάνουν αρκετές ενώσεις αζώτου, θείου και φωσφόρου, οι οποίες είναι οι κύριοι παράγοντες που συμβάλλουν στην ατμοσφαιρική ρύπανση. Αλληλεπιδρούν με την ατμοσφαιρική υγρασία, η οποία οδηγεί στο σχηματισμό θειικού, νιτρικού και νιτρώδους οξέος. Τα μόριά τους, μαζί με τη βροχή ή το χιόνι, πέφτουν στα φυτά και στο έδαφος. Οι όξινες κατακρημνίσεις όχι μόνο βλάπτουν τις καλλιέργειες μειώνοντας τις αποδόσεις τους, αλλά επηρεάζουν αρνητικά και την ανθρώπινη υγεία. Καταστρέφουν κτίρια από ασβεστόλιθο ή μάρμαρο, προκαλούν διάβρωση μεταλλικών κατασκευών.
Αδιάφορα οξείδια
Τα οξείδια οξέος είναι μια ομάδα ενώσεων που δεν μπορούν να αντιδράσουν με οξέα ή αλκάλια και δεν σχηματίζονταιάλας. Όλες οι παραπάνω ενώσεις δεν αντιστοιχούν ούτε σε οξέα ούτε σε βάσεις, δηλαδή δεν σχηματίζουν άλατα. Υπάρχουν λίγες τέτοιες συνδέσεις. Για παράδειγμα, αυτά περιλαμβάνουν το μονοξείδιο του άνθρακα, το υποξείδιο του αζώτου και το μονοξείδιο του - NO. Αυτός, μαζί με το διοξείδιο του αζώτου και το διοξείδιο του θείου, εμπλέκεται στο σχηματισμό αιθαλομίχλης σε μεγάλες βιομηχανικές επιχειρήσεις και πόλεις. Ο σχηματισμός τοξικών οξειδίων μπορεί να αποφευχθεί με τη μείωση της θερμοκρασίας καύσης του καυσίμου.
Αλληλεπίδραση με αλκάλια
Η ικανότητα αντίδρασης με αλκάλια είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των όξινων οξειδίων. Για παράδειγμα, όταν το υδροξείδιο του νατρίου και το τριοξείδιο του θείου αντιδρούν, σχηματίζεται ένα άλας (θειικό νάτριο) και νερό:
SO3 + 2NaOH → Na2SO4 + H 2O
Το διοξείδιο του αζώτου ανήκει στα όξινα οξείδια. Το ενδιαφέρον χαρακτηριστικό του είναι η αντίδραση με αλκάλια, δύο είδη αλάτων βρίσκονται στα προϊόντα: νιτρικά και νιτρώδη. Αυτό οφείλεται στην ικανότητα του μονοξειδίου του αζώτου (IV) όταν αλληλεπιδρά με το νερό να σχηματίζει δύο οξέα - νιτρικό και νιτρώδες. Το διοξείδιο του θείου αλληλεπιδρά και με τα αλκάλια, σχηματίζοντας έτσι μέτρια άλατα - θειώδη, καθώς και νερό. Η ένωση, που εισέρχεται στον αέρα, τη μολύνει έντονα, επομένως, σε επιχειρήσεις που χρησιμοποιούν καύσιμα με πρόσμιξη SO2, τα βιομηχανικά αέρια των καυσαερίων καθαρίζονται με ψεκασμό ασβέστη ή κιμωλίας σε αυτά. Μπορείτε επίσης να περάσετε διοξείδιο του θείου μέσω ασβεστόνερου ή διαλύματος θειώδους νατρίου.
Ο ρόλος των δυαδικών ενώσεων οξυγόνου των μη μεταλλικών στοιχείων
Πολλά οξείδια οξέοςέχουν μεγάλη πρακτική σημασία. Για παράδειγμα, το διοξείδιο του άνθρακα χρησιμοποιείται σε πυροσβεστήρες επειδή δεν υποστηρίζει την καύση. Το οξείδιο του πυριτίου - άμμος, χρησιμοποιείται ευρέως στον κατασκευαστικό κλάδο. Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι η πρώτη ύλη για την παραγωγή μεθυλικής αλκοόλης. Το πεντοξείδιο του φωσφόρου είναι ένα όξινο οξείδιο. Αυτή η ουσία χρησιμοποιείται για την παραγωγή φωσφορικού οξέος.
Οι δυαδικές ενώσεις οξυγόνου από μη μέταλλα επηρεάζουν το ανθρώπινο σώμα. Τα περισσότερα από αυτά είναι τοξικά. Μιλήσαμε για τις βλαβερές συνέπειες του μονοξειδίου του άνθρακα νωρίτερα. Η αρνητική επίδραση των οξειδίων του αζώτου, ιδιαίτερα του διοξειδίου του αζώτου, στο αναπνευστικό και το καρδιαγγειακό σύστημα έχει επίσης αποδειχθεί. Τα οξείδια οξέος περιλαμβάνουν το διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο δεν θεωρείται τοξική ουσία. Αλλά εάν το κλάσμα όγκου του στον αέρα υπερβαίνει το 0,25%, ένα άτομο εμφανίζει συμπτώματα ασφυξίας, τα οποία μπορεί να είναι θανατηφόρα λόγω αναπνευστικής ανακοπής.
Στο άρθρο μας, μελετήσαμε τις ιδιότητες των οξειδίων οξέος και δώσαμε παραδείγματα της πρακτικής σημασίας τους στην ανθρώπινη ζωή.
