สารประกอบไบนารีของออกซิเจนที่มีองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะคือสารกลุ่มใหญ่ที่รวมอยู่ในกลุ่มของออกไซด์ ออกไซด์ที่ไม่ใช่โลหะจำนวนมากเป็นที่รู้จักกันดีสำหรับทุกคน เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ ไนโตรเจนไดออกไซด์ ในบทความของเรา เราจะพิจารณาคุณสมบัติของพวกมัน ค้นหาขอบเขตของสารประกอบไบนารีและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
ลักษณะทั่วไป
ธาตุอโลหะเกือบทั้งหมด ยกเว้นฟลูออรีน อาร์กอน นีออน และฮีเลียม สามารถสร้างออกไซด์ได้ ธาตุส่วนใหญ่มีหลายออกไซด์ ตัวอย่างเช่น ซัลเฟอร์สร้างสารประกอบสองชนิด: ซัลเฟอร์ไดออกไซด์และซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์ เหล่านี้คือสารที่มีความจุของกำมะถันคือสี่และหกตามลำดับ ไฮโดรเจนและโบรอนมีออกไซด์เพียงตัวเดียว และไนโตรเจนมีสารเลขฐานสองที่มีออกซิเจนมากที่สุด ออกไซด์ที่สูงกว่าคือสิ่งที่สถานะออกซิเดชันของอะตอมที่ไม่ใช่โลหะมีค่าเท่ากับจำนวนของกลุ่มที่องค์ประกอบนั้นอยู่ในระบบธาตุ ดังนั้น CO2 และ SO3 คือคาร์บอนและกำมะถันที่สูงกว่า การเชื่อมต่อบางอย่างอาจเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันเพิ่มเติม ตัวอย่างเช่น คาร์บอนมอนอกไซด์ในกรณีนี้กลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์
โครงสร้างและคุณสมบัติทางกายภาพ
อโลหะออกไซด์ที่รู้จักกันทั้งหมดประกอบด้วยโมเลกุล ระหว่างอะตอมที่เกิดพันธะโควาเลนต์ อนุภาคของสารสามารถเป็นได้ทั้งแบบมีขั้ว (เช่น ในซัลเฟอร์ไดออกไซด์) หรือไม่มีขั้ว (โมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์) ซิลิคอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นทรายธรรมชาติมีโครงสร้างอะตอม สถานะของการรวมตัวของกรดออกไซด์จำนวนหนึ่งอาจแตกต่างกัน ดังนั้น คาร์บอนออกไซด์ เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์และคาร์บอนไดออกไซด์ จึงเป็นก๊าซ และสารประกอบออกซิเจนแบบไบนารีของไฮโดรเจน (H2O) หรือกำมะถันอยู่ในสถานะออกซิเดชันสูงสุด (SO 3 ) เป็นของเหลว คุณสมบัติของน้ำคือออกไซด์ไม่เกิดเกลือ พวกเขายังถูกเรียกว่าไม่แยแส
กำมะถันไตรออกไซด์หรือซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์เป็นสารสีขาวขุ่น ดูดซับความชื้นจากอากาศได้อย่างรวดเร็ว ดังนั้นซัลเฟอร์ไดออกไซด์จึงถูกเก็บไว้ในขวดแก้วที่ปิดสนิท สารนี้ใช้เป็นเครื่องเป่าลมและในการผลิตกรดซัลเฟต ออกไซด์ของฟอสฟอรัสหรือซิลิกอนเป็นสารที่เป็นผลึกแข็ง การเปลี่ยนแปลงสถานะของการรวมกลุ่มเป็นลักษณะของไนโตรเจนออกไซด์ ดังนั้น สารประกอบ NO2 คือก๊าซสีน้ำตาล และสารประกอบที่มีสูตร N2O4 มีของเหลวไม่มีสีหรือของแข็งสีขาว เมื่อถูกความร้อน ของเหลวจะกลายเป็นก๊าซ และเมื่อเย็นลงการก่อตัวของเฟสของเหลว
ปฏิสัมพันธ์กับน้ำ
ปฏิกิริยาของกรดออกไซด์กับน้ำเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้ว ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาจะเป็นกรดที่สอดคล้องกัน:
SO3 + H2O=H2SO 4 – กรดซัลเฟต
สิ่งเหล่านี้รวมถึงปฏิกิริยาของฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์ เช่นเดียวกับซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไนโตรเจน คาร์บอนที่มีโมเลกุล H2O อย่างไรก็ตาม ซิลิกอนออกไซด์ไม่ทำปฏิกิริยาโดยตรงกับน้ำ เพื่อให้ได้กรดซิลิเกตจะใช้วิธีการทางอ้อม อย่างแรก SiO2 ถูกหลอมรวมกับด่าง เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ เกลือกลางที่ได้คือโซเดียมซิลิเกตจะถูกบำบัดด้วยกรดแก่ เช่น คลอไรด์
ผลที่ได้คือตะกอนสีขาวของกรดซิลิซิก ซิลิคอนไดออกไซด์สามารถทำปฏิกิริยากับเกลือได้เมื่อถูกความร้อนเพื่อสร้างออกไซด์ที่เป็นกรดระเหยได้ กรดออกไซด์ประกอบด้วยสารประกอบไนโตรเจน กำมะถัน และฟอสฟอรัสหลายชนิด ซึ่งเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดมลพิษทางอากาศ พวกมันมีปฏิกิริยากับความชื้นในบรรยากาศซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของกรดซัลฟิวริกไนเตรตและกรดไนตรัส โมเลกุลของพวกมันพร้อมกับฝนหรือหิมะตกลงมาบนพืชและดิน การตกตะกอนของกรดไม่เพียงเป็นอันตรายต่อพืชผลโดยการลดผลผลิต แต่ยังส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์ด้วย พวกมันทำลายอาคารที่ทำด้วยหินปูนหรือหินอ่อน ทำให้เกิดการกัดกร่อนของโครงสร้างโลหะ
ออกไซด์ที่ไม่แยแส
กรดออกไซด์เป็นกลุ่มของสารประกอบที่ไม่ทำปฏิกิริยากับกรดหรือด่างและไม่ก่อตัวเกลือ. สารประกอบทั้งหมดข้างต้นไม่สอดคล้องกับกรดหรือเบส กล่าวคือ เป็นสารไม่เกิดเกลือ มีการเชื่อมต่อดังกล่าวเพียงเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น คาร์บอนมอนอกไซด์ ไนตรัสออกไซด์ และมอนอกไซด์ - NO เขาร่วมกับไนโตรเจนไดออกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีส่วนร่วมในการก่อตัวของหมอกควันเหนือวิสาหกิจอุตสาหกรรมขนาดใหญ่และเมืองต่างๆ การก่อตัวของออกไซด์ที่เป็นพิษสามารถป้องกันได้โดยการลดอุณหภูมิการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง
ปฏิกิริยากับด่าง
ความสามารถในการทำปฏิกิริยากับด่างเป็นคุณสมบัติที่สำคัญของกรดออกไซด์ ตัวอย่างเช่น เมื่อโซเดียมไฮดรอกไซด์และซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ทำปฏิกิริยา จะเกิดเกลือ (โซเดียมซัลเฟต) และน้ำ:
SO3 + 2NaOH → Na2SO4 + H 2O
ไนโตรเจนไดออกไซด์เป็นกรดออกไซด์ คุณลักษณะที่น่าสนใจของมันคือการทำปฏิกิริยากับด่าง ซึ่งพบเกลือสองประเภทในผลิตภัณฑ์: ไนเตรตและไนไตรต์ นี่เป็นเพราะความสามารถของไนตริกออกไซด์ (IV) เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างกรดสองชนิด - ไนตริกและไนตรัส ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ยังทำปฏิกิริยากับอัลคาไลจึงสร้างเกลือขนาดกลาง - ซัลไฟต์เช่นเดียวกับน้ำ สารประกอบที่ขึ้นไปในอากาศทำให้เกิดมลพิษอย่างรุนแรงดังนั้นในองค์กรที่ใช้เชื้อเพลิงที่มีส่วนผสมของ SO2 ก๊าซไอเสียจะถูกทำความสะอาดโดยการฉีดพ่นปูนขาวหรือชอล์กเข้าไป คุณยังสามารถส่งซัลเฟอร์ไดออกไซด์ผ่านน้ำมะนาวหรือสารละลายโซเดียมซัลไฟต์ได้
บทบาทของสารประกอบออกซิเจนไบนารีขององค์ประกอบอโลหะ
กรดออกไซด์มากมายมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในถังดับเพลิงเพราะไม่รองรับการเผาไหม้ ซิลิกอนออกไซด์ - ทรายใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมก่อสร้าง คาร์บอนมอนอกไซด์เป็นวัตถุดิบในการผลิตเมทิลแอลกอฮอล์ ฟอสฟอรัสเพนท็อกไซด์เป็นกรดออกไซด์ สารนี้ใช้ในการผลิตกรดฟอสฟอริก
สารประกอบออกซิเจนไบนารีของอโลหะส่งผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์ ส่วนใหญ่เป็นพิษ เราได้พูดถึงผลกระทบที่เป็นอันตรายของคาร์บอนมอนอกไซด์ก่อนหน้านี้ ผลกระทบด้านลบของไนโตรเจนออกไซด์ โดยเฉพาะไนโตรเจนไดออกไซด์ ต่อระบบทางเดินหายใจและระบบหัวใจและหลอดเลือดได้รับการพิสูจน์แล้ว กรดออกไซด์รวมถึงคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งไม่ถือว่าเป็นสารพิษ แต่ถ้าสัดส่วนปริมาตรในอากาศเกิน 0.25% บุคคลจะมีอาการหายใจไม่ออก ซึ่งอาจถึงแก่ชีวิตได้เนื่องจากการหยุดหายใจ
ในบทความของเรา เราได้ศึกษาคุณสมบัติของกรดออกไซด์และยกตัวอย่างความสำคัญในทางปฏิบัติของพวกมันในชีวิตมนุษย์
