Binäre Verbindungen des Sauerstoffs mit nichtmetallischen Elementen sind eine große Stoffgruppe, die zur Stoffklasse der Oxide gezählt werden. Viele Nichtmetalloxide sind jedem gut bekannt. Dies sind beispielsweise Kohlendioxid, Wasser, Stickstoffdioxid. In unserem Artikel werden wir ihre Eigenschaften betrachten, den Umfang binärer Verbindungen und ihre Auswirkungen auf die Umwelt herausfinden.
Allgemeine Eigenschaften
Fast alle nichtmetallischen Elemente, mit Ausnahme von Fluor, Argon, Neon und Helium, können Oxide bilden. Die meisten Elemente bestehen aus mehreren Oxiden. Beispielsweise bildet Schwefel zwei Verbindungen: Schwefeldioxid und Schwefelsäureanhydrid. Dies sind Substanzen, in denen die Wertigkeit von Schwefel vier bzw. sechs ist. Wasserstoff und Bor haben jeweils nur ein Oxid, und Stickstoff hat mit Sauerstoff die größte Anzahl binärer Substanzen. Höhere Oxide sind solche, bei denen die Oxidationsstufe des Nichtmetallatoms gleich der Nummer der Gruppe ist, in der sich das Element im Periodensystem befindet. CO2 und SO3 sind also höhere Kohlenstoff- und Schwefeloxide. Einige Verbindungenkann einer weiteren Oxidation unterliegen. Beispielsweise wird Kohlenmonoxid in diesem Fall zu Kohlendioxid.
Struktur und physikalische Eigenschaften
Praktisch alle bekannten Nichtmetalloxide bestehen aus Molekülen, zwischen deren Atomen kovalente Bindungen gebildet werden. Die Teilchen eines Stoffes selbst können entweder polar (z. B. in Schwefeldioxid) oder unpolar (Kohlendioxidmoleküle) sein. Siliziumdioxid, eine natürliche Form von Sand, hat eine atomare Struktur. Der Aggregatzustand einiger saurer Oxide kann unterschiedlich sein. Kohlenoxide wie Kohlenmonoxid und Kohlendioxid sind also gasförmig, und binäre Sauerstoffverbindungen von Wasserstoff (H2O) oder Schwefel befinden sich in der höchsten Oxidationsstufe (SO 3 ) sind Flüssigkeiten. Ein Merkmal von Wasser ist, dass das Oxid kein Salz bildet. Sie werden auch als gleichgültig bezeichnet.
Schwefeltrioxid oder Schwefelsäureanhydrid ist eine kristalline weiße Substanz. Es nimmt schnell Feuchtigkeit aus der Luft auf, daher wird Schwefeldioxid in verschlossenen Glaskolben gespeichert. Die Substanz wird als Lufttrockner und bei der Herstellung von Sulfatsäure verwendet. Oxide von Phosphor oder Silizium sind feste kristalline Substanzen. Charakteristisch für Stickoxide ist die gegenseitige Veränderung des Aggregatzustandes. Die Verbindung NO2 ist also ein braunes Gas und die Verbindung mit der Formel N2O4 hat eine farblose Flüssigkeit oder einen weißen Feststoff. Beim Erhitzen wird die Flüssigkeit zu einem Gas, beim Abkühlendie Bildung einer flüssigen Phase.
Wechselwirkung mit Wasser
Reaktionen von Säureoxiden mit Wasser sind bekannt. Die Reaktionsprodukte sind die entsprechenden Säuren:
SO3 + H2O=H2SO 4 – Sulfatsäure
Dazu gehört die Wechselwirkung von Phosphorpentoxid, sowie Schwefeldioxid, Stickstoff, Kohlenstoff mit H2O-Molekülen. Siliziumoxid reagiert jedoch nicht direkt mit Wasser. Um Silikatsäure zu erh alten, wird ein indirektes Verfahren verwendet. Zunächst wird SiO2 mit einem Alkali wie Natriumhydroxid geschmolzen. Das resultierende mittlere Salz, Natriumsilikat, wird mit einer starken Säure wie Chlorid behandelt.
Das Ergebnis ist ein weißer gallertartiger Niederschlag von Kieselsäure. Siliziumdioxid kann beim Erhitzen mit Salzen reagieren, um flüchtige saure Oxide zu bilden. Säureoxide umfassen mehrere Stickstoff-, Schwefel- und Phosphorverbindungen, die die Hauptverursacher der Luftverschmutzung sind. Sie interagieren mit Luftfeuchtigkeit, was zur Bildung von Schwefel-, Nitrat- und salpetriger Säure führt. Ihre Moleküle fallen zusammen mit Regen oder Schnee auf Pflanzen und Boden. Saure Niederschläge schaden nicht nur den Ernten, indem sie deren Erträge mindern, sondern wirken sich auch negativ auf die menschliche Gesundheit aus. Sie zerstören Gebäude aus Kalkstein oder Marmor, verursachen Korrosion an Metallstrukturen.
Indifferente Oxide
Säureoxide sind eine Gruppe von Verbindungen, die weder mit Säuren noch mit Laugen reagieren und sich nicht bilden könnenSalz. Alle oben genannten Verbindungen entsprechen weder Säuren noch Basen, dh sie bilden keine Salze. Solche Verbindungen gibt es wenige. Dazu gehören zum Beispiel Kohlenmonoxid, Lachgas und sein Monoxid – NO. Er ist zusammen mit Stickstoffdioxid und Schwefeldioxid an der Smogbildung über großen Industrieunternehmen und Städten beteiligt. Die Bildung von toxischen Oxiden kann verhindert werden, indem die Verbrennungstemperatur des Kraftstoffs gesenkt wird.
Wechselwirkung mit Alkalien
Die Fähigkeit, mit Alkalien zu reagieren, ist eine wichtige Eigenschaft saurer Oxide. Wenn zum Beispiel Natriumhydroxid und Schwefeltrioxid reagieren, werden ein Salz (Natriumsulfat) und Wasser gebildet:
SO3 + 2NaOH → Na2SO4 + H 2O
Stickstoffdioxid gehört zu den sauren Oxiden. Sein interessantes Merkmal ist die Reaktion mit Alkali, in den Produkten finden sich zwei Arten von Salzen: Nitrate und Nitrite. Dies liegt an der Fähigkeit von Stickoxid (IV), bei der Wechselwirkung mit Wasser zwei Säuren zu bilden - Salpetersäure und Lachgas. Schwefeldioxid interagiert auch mit Alkalien und bildet so mittlere Salze - Sulfite sowie Wasser. Die Verbindung, die in die Luft gelangt, verschmutzt sie stark, daher werden in Unternehmen, die Kraftstoff mit einer Beimischung von SO2 verwenden, industrielle Abgase durch Einsprühen von Branntkalk oder Kreide gereinigt. Sie können Schwefeldioxid auch durch Kalkwasser oder Natriumsulfitlösung leiten.
Die Rolle binärer Sauerstoffverbindungen nichtmetallischer Elemente
Viele Säureoxidesind von großer praktischer Bedeutung. Kohlendioxid wird zum Beispiel in Feuerlöschern verwendet, weil es die Verbrennung nicht unterstützt. Siliziumoxid - Sand, ist in der Bauindustrie weit verbreitet. Kohlenmonoxid ist das Ausgangsmaterial für die Herstellung von Methylalkohol. Phosphorpentoxid ist ein saures Oxid. Dieser Stoff wird bei der Herstellung von Phosphorsäure verwendet.
Binäre Sauerstoffverbindungen von Nichtmetallen wirken auf den menschlichen Körper. Die meisten von ihnen sind giftig. Wir haben vorhin über die schädlichen Wirkungen von Kohlenmonoxid gesprochen. Auch die negative Wirkung von Stickoxiden, insbesondere Stickstoffdioxid, auf das Atmungs- und Herz-Kreislauf-System ist nachgewiesen. Zu den Säureoxiden gehört Kohlendioxid, das nicht als toxische Substanz gilt. Aber wenn sein Volumenanteil in der Luft 0,25 % übersteigt, entwickelt eine Person Erstickungssymptome, die durch Atemstillstand tödlich sein können.
In unserem Artikel haben wir die Eigenschaften von Säureoxiden untersucht und Beispiele für ihre praktische Bedeutung im menschlichen Leben gegeben.
