Binäre Verbindungen sind Substanzen, die aus zwei verschiedenen chemischen Elementen gebildet werden. Mit diesem Begriff bezeichnet man die qualitative und quantitative Zusammensetzung anorganischer Verbindungen.
Binäre chemische Verbindungen gelten als wichtiges Objekt bei der Erforschung der Natur von Substanzen. Bei ihrer Beschreibung werden die folgenden Begriffe verwendet: Bindungspolarisation, Oxidationszustand, Wertigkeit. Diese chemischen Begriffe ermöglichen es, das Wesen der Bildung einer chemischen Bindung, die strukturellen Merkmale anorganischer Substanzen, zu verstehen.
Betrachten wir die Hauptklassen binärer Verbindungen, die Merkmale ihrer chemischen Struktur und Eigenschaften sowie einige Bereiche ihrer industriellen Anwendung.
Oxide
Diese Klasse anorganischer Substanzen kommt in der Natur am häufigsten vor. Unter den bekannten Vertretern dieser Verbindungsgruppe heben wir hervor:
- Siliziumoxid (Flusssand);
- Wasserstoffoxid (Wasser);
- Kohlendioxid;
- Ton (Aluminiumoxid);
- Eisenerz (Eisenoxide).
Solche binären Verbindungen sind komplexe Substanzen, die notwendigerweise Sauerstoff enth alten und eine Oxidationsstufe von -2 aufweisen.
AggregatZustand der Oxide
Verbindungen von Kupfer, Calcium, Eisen sind kristalline Feststoffe. Den gleichen Aggregatzustand haben Oxide einiger Nichtmetalle, wie sechswertiger Schwefel, fünfwertiger Phosphor, Silizium. Die Flüssigkeit unter normalen Bedingungen ist Wasser. Die überwiegende Mehrheit der Sauerstoffverbindungen von Nichtmetallen sind Gase.
Bildungsmerkmale
Viele binäre Sauerstoffverbindungen werden in der Natur gebildet. Beispielsweise wird bei der Verbrennung von Kraftstoff, der Atmung und dem Zerfall organischer Stoffe Kohlendioxid (Kohlenmonoxid 4) gebildet. In Luft beträgt sein Volumengeh alt etwa 0,03 Prozent.
Ähnliche binäre Verbindungen sind die Produkte der Vulkanaktivität sowie ein wesentlicher Bestandteil von Mineralwasser. Kohlendioxid unterstützt die Verbrennung nicht, daher wird diese chemische Verbindung zum Löschen von Bränden verwendet.
Flüchtige Wasserstoffverbindungen
Solche binären Verbindungen sind eine wichtige Gruppe wasserstoffh altiger Substanzen. Unter den Vertretern von industrieller Bedeutung sind Methan, Wasser, Schwefelwasserstoff, Ammoniak sowie Halogenwasserstoffe zu nennen.
Ein Teil der flüchtigen Wasserstoffverbindungen ist im Bodenwasser und in lebenden Organismen vorhanden, sodass wir über ihre geochemische und biochemische Rolle sprechen können.
Um binäre Verbindungen dieses Typs herzustellen, wird Wasserstoff, der eine Valenz hat, an erster Stelle gesetzt. Das zweite Element ist ein Nichtmetall mit negativer Oxidationsstufe.
Zur Indizierungbei einer binären Verbindung zwischen Valenzen wird das kleinste gemeinsame Vielfache bestimmt. Die Anzahl der Atome jedes Elements wird bestimmt, indem man sie durch die Wertigkeit jedes Elements dividiert, aus dem die Verbindung besteht.
Hydrochlorid
Betrachten Sie die Formeln binärer Verbindungen: Chlorwasserstoff und Ammoniak. Es sind diese Stoffe, die für die moderne chemische Industrie wichtig sind. HCl ist unter normalen Bedingungen eine gasförmige Verbindung, die in Wasser gut löslich ist. Beim Auflösen von Chlorwasserstoffgas entsteht Salzsäure, die in vielen chemischen Prozessen und Produktionsketten verwendet wird.
Diese binäre Verbindung kommt im Magensaft von Menschen und Tieren vor und ist eine Barriere für pathogene Mikroben, die mit der Nahrung in den Magen gelangen.
Unter den Hauptanwendungsgebieten von Salzsäure heben wir die Herstellung von Chloriden, die Synthese von chlorh altigen Produkten, das Beizen von Metallen, die Reinigung von Rohren von Oxiden und Karbonaten, die Lederherstellung hervor.
Ammoniak mit der Formel NH3 ist ein farbloses Gas mit einem charakteristischen stechenden Geruch. Seine unbegrenzte Löslichkeit in Wasser ermöglicht die Gewinnung von Ammoniak, das in der Medizin gefragt ist. In der Natur entsteht diese binäre Verbindung beim Zerfall organischer Produkte, die Stickstoff enth alten.
Klassifizierung von Oxiden
Eine sauerstoffh altige binäre Verbindung eines Metalls mit einer Wertigkeit von 1 oder 2 ist die HauptverbindungOxid. Zu dieser Gruppe gehören beispielsweise Oxide von Alkali- und Erdalkalimetallen.
Oxide von Nichtmetallen sowie Metalle mit einer Wertigkeit größer als 4 sind saure Verbindungen.
Je nach chemischen Eigenschaften werden die Vertreter dieser Klasse in salzbildende und nicht salzbildende Gruppen eingeteilt.
Unter den typischen Vertretern der zweiten Gruppe sind Kohlenmonoxid (CO), Stickoxid 1 (NO) zu nennen.
Bildung systematischer Namen von Verbindungen
Zu den Aufgaben, die den Absolventen des Staatsexamens in Chemie angeboten werden, gehört unter anderem: "Stellen Sie die Summenformeln möglicher binärer Sauerstoffverbindungen des Schwefels (Stickstoff, Phosphor) auf". Um die Aufgabe zu bewältigen, ist es notwendig, nicht nur eine Vorstellung vom Algorithmus zu haben, sondern auch von den Merkmalen der Nomenklatur dieser Klasse anorganischer Substanzen.
Geben Sie bei der Namensbildung einer binären Verbindung zunächst das Element an, das in der Formel rechts steht, und fügen Sie den Zusatz „id“hinzu. Geben Sie als Nächstes den Namen des ersten Elements an. Bei kovalenten Verbindungen werden Präfixe angehängt, anhand derer es möglich ist, ein quantitatives Verhältnis zwischen den Bestandteilen einer binären Verbindung herzustellen.
Zum Beispiel ist SO3 Schwefeltrioxid, N2O4 ist Distickstoff Tetroxid, I2CL6 – Diodenhexachlorid.
Wenn eine binäre Verbindung ein chemisches Element enthält, das unterschiedliche Oxidationsstufen aufweisen kann, wird die Oxidationsstufe hinter dem Namen der Verbindung in Klammern angegeben.
Zum Beispiel zwei Eisenverbindungenunterscheiden sich im Namen: FeCL3 - Eisenoxid (3), FeCL2 - Eisenoxid (2).
Verwenden Sie für Hydride, insbesondere nichtmetallische Elemente, Trivialnamen. Also, H2O ist Wasser, HCL ist Chlorwasserstoff, HI ist Jodwasserstoff, HF ist Flusssäure.
Kationen
Positive Ionen jener Elemente, die nur ein stabiles Ion bilden können, erh alten die gleichen Namen wie die Symbole selbst. Dazu gehören alle Vertreter der ersten und zweiten Gruppe des Periodensystems von Mendeleev.
Zum Beispiel sehen Natrium- und Magnesiumkationen so aus: Na+, Mg2+. Übergangselemente sind in der Lage, mehrere Arten von Kationen zu bilden, daher muss der Name die jeweils auftretende Wertigkeit angeben.
Anionen
Einfache (einatomige) und komplexe (mehratomige) Anionen verwenden das Suffix -id.
Das Suffix -am ist ein übliches Oxoanion eines bestimmten Elements. Für das Oxoanion eines Elements, das in der Formel mit einer niedrigeren Oxidationsstufe vorliegt, wird das Suffix -it verwendet. Das Präfix hypo- wird für die minimale Oxidationsstufe und per- für den maximalen Wert verwendet. Beispielsweise ist das Ion O2- ein Oxidion und O- ein Peroxid.
Es gibt verschiedene Trivialnamen für Hydride. Zum Beispiel wird N2H4 Hydrazin genannt und PH3 wird Phosphin. genannt
Schwefelh altige Oxoanionen haben folgende Namen:
- SO42- - Sulfat;
- S2O32- - Thiosulfat;
- NCS- - Thiocyanat.
Salze
Viele Abschlusstests in der Chemie bieten folgende Aufgabe: "Formeln für binäre Verbindungen von Metallen aufstellen." Wenn solche Verbindungen Anionen von Chlor, Brom, Jod enth alten, werden solche Verbindungen als Halogenide bezeichnet und gehören zur Klasse der Salze. Bei der Formulierung dieser binären Verbindungen wird das Metall zuerst platziert, gefolgt von dem entsprechenden Halogenidion.
Um die Anzahl der Atome jedes Elements zu bestimmen, finden Sie das kleinste Vielfache zwischen den Valenzen, beim Dividieren erh alten Sie Indizes.
Solche Verbindungen haben hohe Schmelz- und Siedepunkte, gute Löslichkeit in Wasser, unter normalen Bedingungen sind sie Feststoffe. Zum Beispiel sind Natrium- und Kaliumchlorid Bestandteil des Meerwassers.
Speisesalz wird seit der Antike von Menschen verwendet. Derzeit ist die Verwendung dieser binären Verbindung nicht auf das Essen beschränkt. Die Elektrolyse einer wässrigen Natriumchloridlösung erzeugt Natriummetall und Chlorgas. Diese Produkte werden in verschiedenen Herstellungsprozessen wie Natriumhydroxid, Chlorwasserstoff verwendet.
Bedeutung binärer Verbindungen
Diese Gruppe umfasst eine große Anzahl von Substanzen, sodass wir mit Zuversicht über das Ausmaß ihrer Verwendung in verschiedenen Bereichen der menschlichen Tätigkeit sagen können. Ammoniak wird in der chemischen Industrie alsVorstufe bei der Herstellung von Salpetersäure, der Herstellung von Mineraldünger. Es ist diese binäre Verbindung, die in der feinen organischen Synthese verwendet wird und seit langem in der Kühlung verwendet wird.
Aufgrund der einzigartigen Härte von Wolframcarbid hat diese Verbindung Anwendung bei der Herstellung einer Vielzahl von Schneidwerkzeugen gefunden. Die chemische Trägheit dieser binären Verbindung ermöglicht den Einsatz in aggressiven Umgebungen: Laborgeräte, Öfen.
"Lachgas" (Stickstoffmonoxid 1) gemischt mit Sauerstoff wird in der Medizin zur Vollnarkose eingesetzt.
Alle binären Verbindungen haben einen kovalenten oder ionischen Charakter der chemischen Bindung, ein molekulares, ionisches oder atomares Kristallgitter.
Schlussfolgerung
Bei der Erstellung von Formeln für binäre Verbindungen ist es notwendig, einem bestimmten Aktionsalgorithmus zu folgen. Das Element, das einen positiven Oxidationszustand aufweist (einen niedrigeren elektrischen Negativitätswert hat), wird zuerst geschrieben. Bei der Bestimmung des Werts der Oxidationsstufe des zweiten Elements wird die Nummer der Gruppe, in der es sich befindet, von acht abgezogen. Weichen die erh altenen Zahlen voneinander ab, wird das kleinste gemeinsame Vielfache ermittelt, dann werden die Indizes berechnet.
Zu diesen Verbindungen gehören neben Oxiden auch Karbide, Silizide, Peroxide, Hydride. Aluminium- und Kalziumkarbide werden zur Herstellung von Methan und Acetylen im Labor verwendet, Peroxide werden in der chemischen Industrie als starke Oxidationsmittel verwendet.
Ein Halogenid wie Fluorwasserstoff(Flusssäure), in der Elektrotechnik zum Löten verwendet. Unter den wichtigsten binären Verbindungen, ohne die die Existenz lebender Organismen nur schwer vorstellbar ist, steht Wasser an der Spitze. Die Strukturmerkmale dieser anorganischen Verbindung werden im Schulchemiekurs eingehend untersucht. An ihrem Beispiel bekommen die Jungs eine Vorstellung von der Handlungsabfolge beim Zusammenstellen von Formeln für binäre Verbindungen.
Abschließend stellen wir fest, dass es schwierig ist, einen solchen Bereich der modernen Industrie, einen Bereich des menschlichen Lebens, überall dort zu finden, wo verschiedene binäre Verbindungen verwendet werden.
