Binarna jedinjenja su supstance koje su formirane od dva različita hemijska elementa. Ovaj izraz se koristi za označavanje kvalitativnog i kvantitativnog sastava neorganskih jedinjenja.
Binarna hemijska jedinjenja smatraju se važnim objektom u proučavanju prirode supstanci. Prilikom njihovog opisivanja koriste se sljedeći koncepti: polarizacija veze, oksidacijsko stanje, valencija. Ovi hemijski termini omogućavaju da se razume suština formiranja hemijske veze, strukturne karakteristike neorganskih supstanci.
Razmotrimo glavne klase binarnih jedinjenja, karakteristike njihove hemijske strukture i svojstva, neke oblasti njihove industrijske primene.
Oksidi
Ova klasa neorganskih supstanci je najčešća u prirodi. Među poznatim predstavnicima ove grupe spojeva izdvajamo:
- silicijum oksid (rečni pesak);
- vodikov oksid (voda);
- ugljični dioksid;
- glina (aluminijum oksid);
- gvozdena ruda (gvozdeni oksidi).
Takva binarna jedinjenja su složene supstance, koje nužno sadrže kiseonik, pokazujući oksidaciono stanje od -2.
Agregatstanje oksida
Jedinjenja bakra, kalcijuma, gvožđa su kristalne čvrste materije. Isto agregatno stanje imaju i oksidi nekih nemetala, kao što su heksavalentni sumpor, petovalentni fosfor, silicijum. Tečnost u normalnim uslovima je voda. Velika većina kisikovih spojeva nemetala su plinovi.
Karakteristike obrazovanja
Mnoga binarna jedinjenja kiseonika nastaju u prirodi. Na primjer, prilikom sagorijevanja goriva, disanja, raspadanja organske tvari nastaje ugljični dioksid (ugljični monoksid 4). U zraku, njegov zapreminski sadržaj je oko 0,03 posto.
Slična binarna jedinjenja su produkti aktivnosti vulkana, kao i sastavni deo mineralne vode. Ugljen dioksid ne podržava sagorevanje, tako da se ovo hemijsko jedinjenje koristi za gašenje požara.
Hlapljiva vodonikova jedinjenja
Takva binarna jedinjenja su važna grupa supstanci koje sadrže vodonik. Među predstavnicima industrijskog značaja ističemo metan, vodu, vodonik sulfid, amonijak, kao i vodonik halogenide.
Deo isparljivih vodoničnih jedinjenja prisutan je u zemljišnoj vodi, živim organizmima, tako da možemo govoriti o njihovoj geohemijskoj i biohemijskoj ulozi.
Da bi se napravila binarna jedinjenja ovog tipa, na prvo mesto se stavlja vodonik koji ima valenciju. Drugi element je nemetal sa negativnim oksidacionim stanjem.
Za indeksiranjeu binarnom spoju između valencija, određen je najmanji zajednički višekratnik. Broj atoma svakog elementa se određuje tako što se podijeli valentnošću svakog elementa koji čini jedinjenje.
Hidrohlorid
Razmotrite formule binarnih jedinjenja: hlorovodonik i amonijak. Upravo su te tvari važne za modernu kemijsku industriju. HCl u normalnim uslovima je gasovito jedinjenje, veoma rastvorljivo u vodi. Otapanjem gasa hlorovodonika nastaje hlorovodonična kiselina, koja se koristi u mnogim hemijskim procesima i proizvodnim lancima.
Ovo binarno jedinjenje se nalazi u želudačnom soku ljudi i životinja, predstavlja barijeru za patogene mikrobe koji ulaze u želudac sa hranom.
Među glavnim oblastima primene hlorovodonične kiseline izdvajamo proizvodnju hlorida, sintezu proizvoda koji sadrže hlor, kiseljenje metala, čišćenje cevi od oksida i karbonata, proizvodnju kože.
Amonijak, koji ima formulu NH3, je bezbojni gas specifičnog oštrog mirisa. Njegova neograničena rastvorljivost u vodi omogućava dobijanje amonijaka koji je tražen u medicini. U prirodi, ovo binarno jedinjenje nastaje tokom raspadanja organskih proizvoda, koji sadrže azot.
Klasifikacija oksida
Binarno jedinjenje metala koje sadrži kiseonik i ima valenciju 1 ili 2 je glavnooksid. Na primjer, ova grupa uključuje okside alkalnih i zemnoalkalnih metala.
Oksidi nemetala, kao i metali sa valentnošću većom od 4, su kisela jedinjenja.
U zavisnosti od hemijskih svojstava predstavnici ove klase se dijele na grupe koje stvaraju soli i koje ne stvaraju soli.
Među tipičnim predstavnicima druge grupe izdvajamo ugljen monoksid (CO), azot oksid 1 (NO).
Formiranje sistematskih naziva jedinjenja
Među zadacima koji se nude maturantima koji polažu državni ispit iz hemije nalazi se i ovaj: "Napraviti molekularne formule mogućih binarnih kiseonikovih jedinjenja sumpora (azota, fosfora)". Da biste se nosili sa zadatkom, potrebno je imati ideju ne samo o algoritmu, već io karakteristikama nomenklature ove klase neorganskih supstanci.
Kada formirate naziv binarnog spoja, u početku navedite element koji se nalazi desno u formuli, dodajući sufiks "id". Zatim navedite ime prvog elementa. Za kovalentna jedinjenja dodaju se prefiksi, pomoću kojih je moguće uspostaviti kvantitativni odnos između sastavnih delova binarnog jedinjenja.
Na primjer, SO3 je sumporov trioksid, N2O4 je dizot tetroksid, I2CL6 – dioda heksahlorid.
Ako binarno jedinjenje sadrži hemijski element sposoban da pokaže različita oksidaciona stanja, oksidaciono stanje je naznačeno u zagradi iza naziva jedinjenja.
Na primjer, dva jedinjenja željezarazlikuju se po nazivu: FeCL3 - željezni oksid (3), FeCL2 - željezni oksid (2).
Za hidride, posebno nemetalne elemente, koristite trivijalna imena. Dakle, H2O je voda, HCL je hlorovodonik, HI je jodid vodonik, HF je fluorovodonična kiselina.
Cations
Pozitivni joni onih elemenata koji su sposobni da formiraju samo jedan stabilni ion dobijaju ista imena kao i sami simboli. Ovo uključuje sve predstavnike prve i druge grupe periodnog sistema Mendeljejeva.
Na primjer, katjoni natrijuma i magnezija izgledaju ovako: Na+, Mg2+. Prijelazni elementi su sposobni da formiraju nekoliko tipova kationa, tako da naziv mora označavati valenciju koja se pojavljuje u svakom pojedinačnom slučaju.
Anioni
Jednostavni (monatomski) i složeni (poliatomski) anjoni 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 oksidaciono stanje, a per- se koristi za maksimalnu vrijednost. Na primjer, ion O2- je oksidni jon, a O- je peroksid.
Postoje različiti trivijalni nazivi za hidride. Na primjer, N2H4 se naziva hidrazin, a PH3 se naziva fosfin.
Oksoanioni koji sadrže sumpor imaju sljedeće nazive:
- SO42- - sulfat;
- S2O32- - tiosulfat;
- NCS- - tiocijanat.
Soli
Mnogi završni testovi iz hemije nude sljedeći zadatak: "Napravite formule za binarna jedinjenja metala." Ako takvi spojevi sadrže anione klora, broma, joda, takvi spojevi se nazivaju halogenidi i pripadaju klasi soli. Prilikom formulisanja ovih binarnih jedinjenja, metal se stavlja prvi, a zatim odgovarajući halid ion.
Da odredite broj atoma svakog elementa, pronađite najmanji umnožak između valencija, pri dijeljenju dobijete indekse.
Takva jedinjenja imaju visoke tačke topljenja i ključanja, dobru rastvorljivost u vodi, u normalnim uslovima su čvrste materije. Na primjer, natrijum i kalijum hloridi su dio morske vode.
Kuhijnu so ljudi koriste od davnina. Trenutno, upotreba ovog binarnog jedinjenja nije ograničena na jelo. Elektrolizom vodenog rastvora natrijum hlorida nastaje metalni natrijum i gasoviti hlor. Ovi proizvodi se koriste u različitim proizvodnim procesima kao što su natrijum hidroksid, hlorovodonik.
Značenje binarnih jedinjenja
Ova grupa uključuje ogroman broj supstanci, tako da sa sigurnošću možemo reći o obimu njihove upotrebe u različitim poljima ljudske aktivnosti. Amonijak se koristi u hemijskoj industriji kao aprethodnik u proizvodnji dušične kiseline, proizvodnji mineralnih gnojiva. To je ovo binarno jedinjenje koje se koristi u finoj organskoj sintezi i dugo se koristi u hlađenju.
Zbog jedinstvene tvrdoće volfram karbida, ovo jedinjenje je našlo primenu u proizvodnji raznih reznih alata. Hemijska inertnost ovog binarnog jedinjenja omogućava da se koristi u agresivnim okruženjima: laboratorijska oprema, pećnice.
"Gas smijeha" (dušikov oksid 1) pomiješan sa kisikom koristi se u medicini za opću anesteziju.
Sva binarna jedinjenja imaju kovalentnu ili ionsku prirodu hemijske veze, molekularnu, ionsku ili atomsku kristalnu rešetku.
Zaključak
Prilikom sastavljanja formula za binarna jedinjenja potrebno je slijediti određeni algoritam radnji. Element koji pokazuje pozitivno oksidaciono stanje (ima nižu električnu negativnu vrijednost) se upisuje prvi. Prilikom određivanja vrijednosti oksidacionog stanja drugog elementa, broj grupe u kojoj se on nalazi oduzima se od osam. Ako se dobijeni brojevi razlikuju jedan od drugog, određuje se najmanji zajednički višekratnik, zatim se izračunavaju indeksi.
Pored oksida, ova jedinjenja uključuju karbide, silicide, perokside, hidride. Aluminijum i kalcijum karbidi se koriste za laboratorijsku proizvodnju metana i acetilena, peroksidi se koriste u hemijskoj industriji kao jaki oksidanti.
Halogenid poput fluorovodonika(fluorovodonična kiselina), koristi se u elektrotehnici za lemljenje. Među najvažnijim binarnim jedinjenjima, bez kojih je teško zamisliti postojanje živih organizama, prednjači voda. Strukturne karakteristike ovog neorganskog jedinjenja se detaljno proučavaju u školskom kursu hemije. Na njenom primjeru momci dobijaju ideju o redoslijedu radnji prilikom sastavljanja formula za binarne spojeve.
U zaključku, napominjemo da je teško pronaći takvu sferu moderne industrije, područje ljudskog života, gdje god se koriste razna binarna jedinjenja.
