Бінарні сполуки - це речовини, які утворені двома різними хімічними елементами. Цей термін застосовують при позначенні якісного і кількісного складу неорганічних сполук.
Бінарні хімічні сполуки вважаються важливимоб'єктом у вивченні природи речовин. При їх описі використовують такі поняття: поляризація зв'язку, ступінь окислення, валентність. Дані хімічні терміни дозволяють зрозуміти суть утворення хімічного зв'язку, особливості будови неорганічних речовин.
Розглянемо основні класи бінарних сполук, особливості їх хімічної будови і властивості, деякі області їх промислового застосування.
Даний клас неорганічних речовин є найпоширенішим в природі. Серед відомих представників цієї групи з'єднань виділимо:
Такі бінарні сполуки - це складні речовини, в складі яких обов'язково присутній кисень, що виявляє ступінь окислення -2.
Сполуки міді, кальцію, заліза єкристалічними твердими речовинами. Таке ж агрегатний стан мають оксиди деяких неметалів, наприклад шестивалентній сірки, пятивалентного фосфору, кремнію. Рідиною при нормальних умовах є вода. Переважна більшість кисневих з'єднань неметалів є газами.
Багато бінарні кисневі сполуки утворюютьсяв природі. Наприклад, при згорянні палива, диханні, гниття органічних речовин формується вуглекислий газ (оксид вуглецю 4). У повітрі його об'ємне зміст становить близько 0,03 відсотків.
Подібні бінарні сполуки - це продуктидіяльності вулканів, а також складова частина мінеральної води. Вуглекислий газ не підтримує горіння, тому дана хімічна сполука застосовується для гасіння пожеж.
Такі бінарні сполуки - це важлива групаречовин, у складі яких присутній водень. Серед представників, які мають промислове значення, відзначимо метан, воду, сірководень, аміак, а також галогеноводороди.
Частина летючих водневих сполук присутній в ґрунтових водах, живих організмах, тому можна вести мову про їх геохімічної і біохімічної ролі.
Щоб складати бінарні сполуки такого виду, на перше місце ставлять водень, який має валентність. В якості другого елементу виступає неметалл, що має негативну ступінь окислення.
Для розстановки індексів в бінарному з'єднанніміж валентності визначається найменше спільне кратне. Кількість атомів кожного елемента визначають шляхом ділення його на валентності кожного елемента, що входить до складу з'єднання.
Розглянемо формули бінарних сполук: хлороводню і аміаку. Саме ці речовини мають значення для сучасної хімічної промисловості. HCl при нормальних умовах є газоподібним з'єднанням, добре розчинним у воді. Після розчинення газоподібного хлороводню утворюється соляна кислота, яка використовується в багатьох хімічних процесах і виробничих ланцюжках.
Це бінарна сполука міститься в шлунковому соку людини і тварин, є бар'єром для хвороботворних мікробів, що проникають з їжею в шлунок.
Серед основних областей застосування соляної кислоти виділимо отримання хлоридів, синтез хлорвмісних продуктів, травлення металів, очищення труб від оксидів і карбонатів, шкіряне виробництво.
Аміак, що має формулу NH3, Є безбарвним газом, що володієспецифічним різким запахом. Його необмежена розчинність в воді дозволяє отримувати нашатирний спирт, затребуваний в медицині. У природі дане бінарна сполука утворюється в процесі гниття органічних продуктів, в складі яких присутній азот.
Кисневмісних бінарна сполука металу, що має валентність 1 або 2, є основним оксидом. Наприклад, до цієї групи відносять оксиди лужних і лужноземельних металів.
Оксиди неметалів, а також металів з валентністю більше 4, є кислотними сполуками.
Залежно від хімічних властивостей представників даного класу ділять на солеобразующіе і несолеобразующіе групи.
Серед типових представників другої групи відзначимо чадний газ (CO), оксид азоту 1 (NO).
Серед завдань, які пропонуються випускникам, які здаютьдержавний іспит з хімії, є і таке: «Складіть молекулярні формули можливих бінарних кисневих сполук сірки (азоту, фосфору)». Для того щоб впоратися з поставленим завданням, необхідно мати уявлення не тільки про алгоритм, але і про особливості номенклатури даного класу неорганічних речовин.
При формуванні найменування бінарногоз'єднання, спочатку вказують той елемент, який у формулі розташовується праворуч, додаючи суфікс «ід». Далі вказують назву першого елемента. Для ковалентних сполук додають приставки, за якими можна встановити кількісне співвідношення між складовими частинами бінарного з'єднання.
Наприклад, SO3 - триоксид сірки, N2Про4 - тетроксид діазота, I2CL6 - гексахлорід діода.
Якщо в бінарному з'єднанні присутній хімічний елемент, здатний виявляти різні ступені окислення, після назви сполуки в круглих дужках вказують стан окислення.
Наприклад, два з'єднання заліза відрізняються за назвою: FeCL3 - оксид заліза (3), FeCL2 - оксид заліза (2).
Для гідридів, зокрема неметалічних елементів, користуються тривіальними назвами. Так, H2O - вода, HCL - хлороводень, HI - йодоводород, HF - плавикова кислота.
Позитивним іонів тих елементів, якіздатні утворювати тільки один стійкий іон, дають такі ж назви, як і у самих символів. До них відносяться всі представники першої і другої груп періодичної системи Менделєєва.
Наприклад, катіони натрію і магнію мають вигляд: Na+, Mg2+. Перехідні елементи здатні утворювати кілька видів катіонів, тому в назві необхідно вказувати валентність, який проявляють в кожному окремому випадку.
У простих (одноатомних) і комплексних (багатоатомних) аніонів застосовується суфікс -ід.
Поширеним оксоаніонів певногоелемента є суфікс -ам. Для оксоаніонів елемента, що знаходиться у формулі з меншим ступенем окислення, застосовується суфікс ит. Для мінімального стану окислення використовується приставка гіпо-, а для максимального значення - пер-. Наприклад, іон Про2- є оксид-іоном, а Про- - пероксидом.
Існують і різноманітні тривіальні назви гідридів. Наприклад, N2Х4 іменують гидразином, а PH3 називають фосфіном.
Серосодержащіе оксоаніонів мають наступні назви:
У багатьох підсумкових тестах з хімії пропонуєтьсянаступне завдання: «Складіть формули бінарних сполук металів». Якщо в складі таких з'єднань є аніони хлору, брому, йоду, такі сполуки називають галогенидами, відносять до класу солей. При складанні формул цих бінарних сполук на перше місце ставиться метал, потім відповідний галогенід-іон.
Для визначення кількості атомів кожного елемента знаходять найменше кратне між валентності, при розподілі отримують індекси.
У таких з'єднань висока температура плавленняі кипіння, хороша розчинність в воді, при нормальних умовах вони є твердими речовинами. Наприклад, хлориди натрію і калію входять до складу морської води.
Кухонну сіль люди застосовують з давніх часів.В даний час використання цього бінарного з'єднання не обмежується вживанням в їжу. При електролізі водного розчину хлориду натрію отримують металевий натрій і газоподібний хлор. Ці продукти використовуються в різних виробничих процесах, наприклад для отримання гідроксиду натрію, хлороводню.
До цієї групи відноситься величезна кількістьречовин, тому можна з упевненістю говорити про масштабність їх використання в різних сферах людської діяльності. Аміак у хімічній промисловості застосовують в якості прекурсора при виготовленні азотної кислоти, виробництві мінеральних добрив. Саме це бінарна сполука застосовують в тонкому органічному синтезі, довгий час використовували в холодильних установках.
Завдяки унікальній твердості карбіду вольфраму,це з'єднання знайшло застосування у виготовленні різноманітного різального інструменту. Хімічна інертність цього бінарного з'єднання дозволяє застосовувати його в агресивних середовищах: лабораторному устаткуванні, печах.
«Веселящий газ» (оксид азоту 1) в суміші з киснем використовується в медицині для загального наркозу.
Всі бінарні сполуки мають ковалентний або іонний характер хімічного зв'язку, молекулярну, іонну або атомну кристалічну решітку.
При складанні формул бінарних сполукнеобхідно дотримуватися певного алгоритму дій. Спочатку записується елемент, який проявляє позитивну ступінь окислення (має менше значення електричної отріцательності). При визначенні значення ступеня окислення у другого елементу з восьми віднімають номер групи, в якому він знаходиться. Якщо отримані числа відрізняються між собою, визначається найменше спільне кратне, потім обчислюються індекси.
Крім оксидів, до даних сполук зараховуютькарбіди, силіциди, пероксиди, гідриди. Карбіди алюмінію і кальцію використовують для лабораторного отримання метану і ацетилену, пероксиди використовують в хімічній промисловості як сильних окислювачів.
Такий галогенид, як фтороводород (плавиковакислота), використовується в електротехніці при паянні. Серед найважливіших бінарних сполук, без яких важко уявити собі існування живих організмів, лідирує вода. Особливості будови цього неорганічного з'єднання детально вивчаються в шкільному курсі хімії. Саме на її прикладі хлопці отримують уявлення про послідовність дій при складанні формул бінарних сполук.
На закінчення відзначимо, що складно знайти таку сферу сучасної промисловості, область людського життя, де б не застосовувалися різноманітні бінарні сполуки.
