Οξείδια του άνθρακα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Οξείδια του θείου 

Τα οξείδια του θείου είναι ανόργανες ενώσεις που αποτελούνται εξ ολοκλήρου από άτομα θείου και οξυγόνου, χωρίς άλλα στοιχεία. Το διοξείδιο του θείου (SO2) και το τριοξείδιο του θείου (SO3) είναι τα δύο πιο κοινά οξείδια του θείου που βρίσκονται στη χαμηλότερη ατμόσφαιρα της Γης, αντίστοιχα (SO3).

Οξείδια του θείου σημαντικής σημασίας

Ενώ υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι οξειδίων του θείου, τα δύο πιο σημαντικά είναι τα εξής:

Διοξείδιο του θείου,SO 2

Το διοξείδιο του θείου είναι ένα από τα πιο κοινά οξείδια του θείου που μπορεί να βρεθεί στη γη, ακόμη και στο διάστημα, και βρίσκεται σε μεγάλες ποσότητες. Είναι ένα άχρωμο αέριο που μπορεί να είναι δηλητηριώδες μερικές φορές. Είναι επίσης διαλυτό στο νερό. Οι υψηλές συγκεντρώσεις αυτού του αερίου μπορεί να είναι επιβλαβείς για τα ζωντανά πράγματα όταν εκτίθενται σε αυτά. Έχει τη δυνατότητα να προκαλέσει αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία στον άνθρωπο.

Τα φυσικά χαρακτηριστικά του διοξειδίου του θείου

• Το διοξείδιο του θείου είναι ένα άχρωμο, όξινο αέριο με πικάντικη και αποπνικτική οσμή που μπορεί να εισπνευστεί.
• Μπορεί να υγροποιηθεί με σχετική ευκολία.
• Αυτή η ουσία είναι εξαιρετικά διαλυτή στο νερό και το υδατικό της διάλυμα (H2SO3) έχει φυσικό όξινο pH.
• Είναι ένας ισχυρός αναγωγικός παράγοντας και ως αποτέλεσμα, μειώνει τα αλογόνα σε οξέα αλογόνου, μετατρέπει το οξινισμένο διάλυμα K2Cr2O7 πράσινο και 

K2Cr2O7+3SO2+H2SO4 → K2SO4+Cr2(SO4)3+H2O

Το διοξείδιο του θείου έχει ποικίλες εφαρμογές.

• Το διοξείδιο του θείου χρησιμοποιείται για την παραγωγή H2SO4 (υπεροξείδιο του υδρογόνου).
• Χρησιμοποιείται στη βιομηχανία ζάχαρης για τον καθαρισμό του χυμού από ζαχαροκάλαμο.

• Για χρήση στον υποκαπνισμό, ως μικροβιοκτόνο και ως παράγοντας συντήρησης φρούτων.
• Το υγρό SO2 χρησιμοποιείται ως μη υδατικός διαλύτης καθώς και ως ψυκτικό σε διάφορες εφαρμογές.

Τριοξείδιο του θείου, SO3

Όταν το διοξείδιο του θείου οξειδώνεται, συχνά σχηματίζεται η ένωση τριοξείδιο του θείου. Αυτή η χημική ένωση μπορεί να εμφανιστεί σε διάφορες μορφές σε ένα λευκό κρυσταλλικό στερεό, αλλά είναι πιο κοινή σε ένα λευκό κρυσταλλικό στερεό. Όταν είναι σε υγρή μορφή, δεν έχει ευδιάκριτο χρώμα. Είναι μια εξαιρετικά δραστική ουσία που αντιδρά βίαια με το νερό όταν εκτίθεται σε αυτό. Η μορφή ατμού του τριοξειδίου του θείου θεωρείται ότι είναι ένας σημαντικός ρύπος και είναι ένα από τα συστατικά της όξινης βροχής όταν υπάρχει σε υψηλές συγκεντρώσεις.

Ιδιότητες

• Είναι ένα όξινο οξείδιο που διαλύεται στο νερό για να σχηματίσει την ένωση H2SO4. Το αποτέλεσμα είναι ότι αντιδρά με το CaO για να σχηματίσει CaSO4 και διασπά ανθρακικά για να απελευθερώσει CO2
• Χλωροσουλφονικό οξύ (HOSO2CI) σχηματίζεται όταν αντιδρά με HCl .
• Λόγω των ισχυρών οξειδωτικών ιδιοτήτων του, χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανίες.

Οξείδια του άνθρακα 

Όταν συνδυάζεται με οξυγόνο, ο άνθρακας παράγει δύο σημαντικά αέρια:μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και διοξείδιο του άνθρακα (CO2). Τα οξείδια του άνθρακα είναι σημαντικά συστατικά της ατμόσφαιρας και αποτελούν επίσης συστατικά του κύκλου του άνθρακα.

Το διοξείδιο του άνθρακα παράγεται φυσικά από το μεταβολισμό και την αναπνοή του σώματος και καταναλώνεται από τα φυτά κατά τη διαδικασία της φωτοσύνθεσής τους. Από την αρχή της βιομηχανικής επανάστασης, η αυξημένη βιομηχανική δραστηριότητα είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα που διήρκεσε για περισσότερα από εκατό χρόνια.

Ατομικά τροχιακά  που εμπλέκονται στα μοριακά τροχιακά τους

Ο χημικός δεσμός είναι περισσότερο μια ερμηνεία των μορίων ως προς τις ιδιότητές τους παρά ένας φυσικός δεσμός. Μπορούμε να ξεκινήσουμε αναθεωρώντας τις ηλεκτρονικές διαμορφώσεις άνθρακα και οξυγόνου με βάση τα αποτελέσματα της κβαντομηχανικής προσέγγισης:

Γ:1s2 2s2 2p2

O:  1s2 2s2 2p4

Ως αποτέλεσμα, ο άνθρακας έχει τέσσερα ηλεκτρόνια σθένους, ενώ το οξυγόνο έχει έξι ηλεκτρόνια σθένους. Ο χημικός δεσμός μπορεί να λάβει χώρα στα ατομικά τροχιακά s και p, αντίστοιχα.

Εφαρμογές οξειδίων του άνθρακα 

• Τα οξείδια του άνθρακα είναι πολύτιμα προϊόντα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διάφορους σκοπούς. Ονομάζεται συνθετικό αέριο επειδή μπορεί να μετατραπεί σε μεθανόλη όταν εκτεθεί σε καταλύτη. Το συνθετικό αέριο αποτελείται από μονοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο. Πολλά μεταλλικά καρβονύλια έχουν συντεθεί κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών.
• Το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως βιομηχανικό αέριο για διάφορους σκοπούς. Μεγάλη ποσότητα χρησιμοποιείται στη βιομηχανία τροφίμων και ποτών. Ακολουθούν μερικά παραδείγματα για το πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί.
• Παραγωγή ανθρακούχων ποτών για την παραγωγή ουρίας, CO(NH2)2, ως λίπασμα που προάγει την ανάπτυξη των φυτών σε πυροσβεστήρες ξηρού πάγου παραγωγής θερμοκηπίου που παρέχουν μια αδρανή ατμόσφαιρα για τη συντήρηση φρούτων και λαχανικών με χρήση υπερκρίσιμου υγρού για την εκχύλιση με διαλύτη, ουρίας, CO(NH2) , ως λίπασμα

Οξείδια του αζώτου 

Είναι δυνατό να παραχθεί ένας αριθμός οξειδίων του αζώτου όταν το άζωτο αντιδρά με το οξυγόνο. Τα οξείδια του έχουν ένα εύρος καταστάσεων οξείδωσης που κυμαίνεται από +1 έως +5, με την πλειοψηφία να είναι +1.

Οξείδιο του αζώτου, N 2 O

Το οξείδιο του αζώτου είναι μια αέρια ένωση με ουδέτερες ιδιότητες που είναι άχρωμη και μη εύφλεκτη στη φύση. Αναφέρεται πιο συχνά ως "αέριο γέλιου". Μια αποσύνθεση νιτρικού αμμωνίου σε υψηλή θερμοκρασία αποδίδει οξείδιο του αζώτου, το οποίο χρησιμοποιείται για την παραγωγή λιπάσματος.

NH4NO3 →N2O + H2O

Μονοξείδιο του αζώτου, ΟΧΙ

Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι μια άχρωμη αέρια ένωση που σχηματίζεται όταν καταναλώνεται οξυγόνο. Η δομή του δεσμού του περιέχει ένα μη ζευγαρωμένο ηλεκτρόνιο και ανήκει στην κατηγορία των ετεροπυρηνικών διατομικών μορίων, τα οποία είναι διατομικά μόρια με ένα μόνο ηλεκτρόνιο. Η αναγωγή του αραιού νιτρικού οξέος με χαλκό έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό μονοξειδίου του αζώτου.

Τριοξείδιο του αζώτου ,N2O3

Το τριοξείδιο του διζώτου (N2O3) είναι ένα βαθύ μπλε στερεό με όξινη φύση που σχηματίζεται όταν το άζωτο συνδυάζεται με το οξυγόνο. Αυτή η ένωση μπορεί να απομονωθεί μόνο σε χαμηλές θερμοκρασίες, που σημαίνει και στην υγρή και στη στερεή φάση. Καθώς η θερμοκρασία ανεβαίνει, η ισορροπία ευνοεί τον σχηματισμό συστατικών αερίων, που είναι ευεργετικό για το περιβάλλον. Το τριοξείδιο του διαζώτου παράγεται με ανάμιξη ίσων μερών μονοξειδίου του αζώτου και διοξειδίου του αζώτου και στη συνέχεια ψύξη του μείγματος σε θερμοκρασίες κάτω των 21 βαθμών Κελσίου (6 βαθμοί Φαρενάιτ).

NO + NO2 → N2O3

Διοξείδιο του αζώτου, NO2

Το διοξείδιο του αζώτου είναι ένα τοξικό αέριο που έχει χρώμα κοκκινοκαφέ και έχει μια χαρακτηριστική αιχμηρή, δαγκωτική οσμή. Είναι ένας σημαντικός ατμοσφαιρικός ρύπος λόγω της παρουσίας του στην ατμόσφαιρα. Είναι όξινης φύσης λόγω της κατάστασης οξείδωσης +4 του αζώτου στη σύνθεσή του. Το διοξείδιο του αζώτου παράγεται από τη θερμική αποσύνθεση νιτρικών μετάλλων, όπως νιτρικού μολύβδου, παρουσία θερμότητας:

2Pb(NO3)2→ 2PbO + 4NO2

Διάζωτο, N2O4

Ένα άχρωμο στερεό, το τετροξείδιο του διαζώτου (N2O4) υπάρχει σε ισορροπία με το διοξείδιο του αζώτου και είναι υποπροϊόν της αποσύνθεσης του διοξειδίου του αζώτου. Εκτός από ισχυρό οξειδωτικό, χρησιμοποιείται επίσης στη σύνθεση πολλών χημικών ενώσεων ως αντιδραστήριο.

Πεντοξείδιο του δινιτρογόνου, N2O5

Το N2O5 (πεντοξείδιο του δινιτρογόνου) είναι ένα άχρωμο στερεό που εξαχνώνεται σε θερμοκρασίες ελαφρώς υψηλότερες από τη θερμοκρασία δωματίου. Είναι ένα ασταθές και δυνητικά επικίνδυνο οξειδωτικό που χρησιμοποιήθηκε ως αντιδραστήριο στη διαδικασία της νίτρωσης όταν διαλύθηκε σε χλωροφόρμιο. Το πεντοξείδιο του διζώτου παράγεται με αφυδάτωση του νιτρικού οξέος (HNO3) παρουσία οξειδίου του φωσφόρου (V) 

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

Τα οξείδια του θείου είναι ανόργανες ενώσεις που αποτελούνται εξ ολοκλήρου από άτομα θείου και οξυγόνου, χωρίς άλλα στοιχεία. Το διοξείδιο του θείου (SO2) και το τριοξείδιο του θείου (SO3) είναι τα δύο πιο κοινά οξείδια του θείου που βρίσκονται στη χαμηλότερη ατμόσφαιρα της Γης, αντίστοιχα (SO3). Όταν συνδυάζεται με οξυγόνο, ο άνθρακας παράγει δύο σημαντικά αέρια:μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και διοξείδιο του άνθρακα ( CO2). Τα οξείδια του άνθρακα είναι σημαντικά συστατικά της ατμόσφαιρας και είναι επίσης συστατικά του κύκλου του άνθρακα. Είναι δυνατό να παραχθεί ένας αριθμός οξειδίων του αζώτου όταν το άζωτο αντιδρά με το οξυγόνο. Τα οξείδια του έχουν ένα εύρος καταστάσεων οξείδωσης που κυμαίνεται από +1 έως +5, με την πλειοψηφία να είναι +1. Τα οξείδια του αζώτου με άζωτο στην υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης είναι πιο όξινα από τα οξείδια του αζώτου με το άζωτο στην χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης.