Οξείδια του άνθρακα, του αζώτου και του θείου

Ένας οξοάνθρακας ή οξείδιο του άνθρακα είναι μια κατασκευασμένη ένωση που περιλαμβάνει μόνο άνθρακα και οξυγόνο. Οι απλούστεροι και πιο συνηθισμένοι οξοάνθρακες είναι το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και το διοξείδιο του άνθρακα (CO2). Πολλά άλλα σταθερά (βασικά αν όχι θερμοδυναμικά) ή μετασταθερά οξείδια του άνθρακα είναι γνωστά, ωστόσο σπάνια συναντώνται, για παράδειγμα, υποξείδιο του άνθρακα (C3O2 ή O=C=C=C=O) και μελλιτικός ανυδρίτης (C12O9). P>

Πολλά διαφορετικά οξείδια είναι γνωστά σήμερα, τα περισσότερα από τα οποία αναμειγνύονται από τη δεκαετία του 1960. Ένα μέρος αυτών των νέων οξειδίων είναι σταθερό σε θερμοκρασία δωματίου. Μερικοί είναι μετασταθεροί ή σταθεροί μόνο σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, ωστόσο διασπώνται σε λιγότερο δύσκολους οξοάνθρακες όταν θερμαίνονται. Πολλά είναι εγγενώς τρεμάμενα και μπορούν να γίνουν αντιληπτά γρήγορα ως ενδιάμεσα στις συνθετικές αποκρίσεις ή είναι δεκτικά σε σημείο που υπάρχουν ακριβώς στο στάδιο αερίου ή έχουν μόλις διακριθεί από την απεμπλοκή του πλέγματος. Υπάρχουν οξείδιο του γραφενίου και άλλα σταθερά πολυμερή οξείδια του άνθρακα με απεριόριστες ατομικές δομές.

Στη βαρομετρική επιστήμη, το NO x  είναι ένας μη αποκλειστικός όρος για τα οξείδια του αζώτου που ισχύουν γενικά για τη μόλυνση του αέρα, ειδικά το μονοξείδιο του αζώτου (NO) και το διοξείδιο του αζώτου (NO 2 ). ως επηρεάζοντας το τροποσφαιρικό όζον.

Οξείδια του άνθρακα

Το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) συμβαίνει γενικά στη φύση και απελευθερώθηκε απροσδόκητα από ανθρώπους από προ-επαληθεύσιμες περιπτώσεις, με την αναπνοή, την ανάφλεξη ουσιών που περιέχουν άνθρακα και τη γήρανση πηγών τροφής όπως η λάγκερ και το ψωμί. Σταδιακά έγινε αντιληπτή ως συνθετική ουσία, που κάποτε ονομαζόταν spiritus sylvestris («ψυχή της ξυλείας») ή «σταθερός αέρας», από διαφορετικούς φυσικούς τη δέκατη έβδομη και δέκατη όγδοη εκατοντάδες χρόνια.

Το μονοξείδιο του άνθρακα μπορεί να συμβεί και στην καύση, και χρησιμοποιήθηκε (ωστόσο δεν έγινε αντιληπτό) ως κατάλοιπο για τον καθαρισμό του σιδήρου από τα ορυκτά του. Όπως το διοξείδιο, απεικονίστηκε και μελετήθηκε στη Δύση από διαφορετικούς χημικούς και φυσικούς από τον Μεσαίωνα. Το πραγματικό του κομμάτι βρέθηκε από τον William Cruikshank το 1800.

Το υποξείδιο του άνθρακα βρέθηκε από τον Benjamin Brodie το 1873, περνώντας ηλεκτρικά μέσω του διοξειδίου του άνθρακα.

Το τέταρτο οξείδιο «παλαιού τύπου», ο μελλιτικός ανυδρίτης (C12O9), προφανώς λήφθηκε από τους Liebig και Wöhler το 1830 στην έρευνά τους για τον μελίτη («honeystone»), ωστόσο περιγράφηκε ευδιάκριτα το 1913, από τους Meyer και Steiner.

Ο Brodie βρήκε επιπλέον το 1859 μια πέμπτη ένωση που ονομάζεται οξείδιο γραφίτη, που αποτελείται από άνθρακα και οξυγόνο σε αναλογίες που μετατοπίζονται κάπου στην περιοχή 2:1 και 3:1. Ωστόσο, η φύση και η ατομική κατασκευή αυτής της ουσίας παρέμεινε ασαφής μέχρι μερικά χρόνια πριν, όταν μετονομάστηκε σε οξείδιο του γραφενίου και μετατράπηκε σε αντικείμενο εξέτασης στη νανοτεχνολογία.

Εξέχουσες περιπτώσεις ιδιοσυγκρασιακών ή μετασταθερών οξειδίων που αναγνωρίστηκαν μοναδικά σε εξωφρενικές συνθήκες είναι το επαναστατικό μονοξείδιο του άνθρακα (:C=C=O), το τριοξείδιο του άνθρακα (CO3), το τετροξείδιο του άνθρακα (CO4), το πεντοξείδιο του άνθρακα (CO5), το εξοξείδιο του άνθρακα (CO6 ) και 1,2-διοξετανοδιόνη (C2O4). Μερικά από αυτά τα αποκρινόμενα οξείδια του άνθρακα εντοπίστηκαν μέσα σε υποατομικές ομίχλες στο διαστρικό μέσο με περιστροφική φασματοσκοπία.

Πολυάριθμοι κερδοσκοπικοί οξοάνθρακες έχουν εξεταστεί με υποθετικές τεχνικές, ωστόσο ακόμη δεν φαίνεται να μπορούν να αναγνωριστούν. Τα μοντέλα ενσωματώνουν οξαλικό ανυδρίτη (C2O3 ή O=(C2O)=O), αιθυλενοδιόνη (C2O2 ή O=C=C=O) και άλλα ευθύγραμμα ή κυκλικά πολυμερή μονοξειδίου του άνθρακα (-CO-)n (πολυκετόνες),[18. ] και άμεσα ή κυκλικά πολυμερή διοξειδίου του άνθρακα (- CO2-)n, για παράδειγμα, το διμερές 1,3-διοξετανοδιόνη (C2O4).

Διάταξη και αποκρίσεις των οξειδίων του αζώτου

Λόγω των ενεργειακών ορίων, το οξυγόνο και το άζωτο δεν ανταποκρίνονται στις περιβάλλοντες θερμοκρασίες. Σε κάθε περίπτωση, σε υψηλές θερμοκρασίες, περνούν από μια ενδόθερμη απόκριση δημιουργώντας διαφορετικά οξείδια του αζώτου. Τέτοιες θερμοκρασίες εμφανίζονται μέσα σε έναν εσωτερικό κινητήρα ανάφλεξης ή σε έναν εξατμιστή σταθμού παραγωγής ενέργειας, κατά τη διάρκεια της καύσης ενός συνδυασμού αέρα και καυσίμου, και συνήθως σε μια αστραπή.

Στην περιβαλλοντική επιστήμη, ο όρος NO x  υποδηλώνει την πλήρη σύγκλιση του NO και του NO 2  αφού η αλλαγή μεταξύ αυτών των δύο ειδών είναι γρήγορη στη στρατόσφαιρα και την τροπόσφαιρα.[6] Κατά τη διάρκεια των ωρών του ηλιακού φωτός, αυτές οι εστίες μαζί με αυτές του όζοντος βρίσκονται σε σταθερή κατάσταση, που αλλιώς ονομάζεται φωτοστατική κατάσταση (PSS). η αναλογία NO προς NO 2  ελέγχεται από τη δύναμη του φωτός της ημέρας (που μετατρέπει το NO 2  σε NO) και την ομαδοποίηση του όζοντος (το οποίο ανταποκρίνεται με NO για να ξανασχηματίσει το NO 2 ).

Διοξείδιο του θείου

Το διοξείδιο του θείου είναι ίσως το πιο ευρέως αναγνωρισμένο οξείδιο του θείου που βρίσκεται στη γη και εκπληκτικά στο διάστημα. Είναι ένα θαμπό αέριο και εδώ κι εκεί επιβλαβές επιπρόσθετα διαλυτό στο νερό. Το άνοιγμα σε αυτό το αέριο σε υψηλή εστίαση μπορεί να είναι επικίνδυνο για τα ζωντανά πλάσματα. Μπορεί να προκαλέσει ανταγωνιστικές επιπτώσεις στην ευημερία στους ανθρώπους.

Ιδιότητες του διοξειδίου του θείου

• Το διοξείδιο του θείου είναι ένα άτονο, όξινο αέριο με μια συγκλονιστική και ασφυκτική μυρωδιά.
• Μπορεί να λιώσει εύκολα.
• Είναι εξαιρετικά διαλυτικό στο νερό και η υδαρή του διάταξη (H2SO3), είναι όξινη στη φύση.
• Λειτουργεί ως ειδικός μείωσης στερεών και ως εκ τούτου μειώνει τη λάμπα πυρακτώσεως σε οξέα αλογόνου, μετατρέπει σε πράσινη τη διάταξη K2Cr2O7 που έχει υποστεί ζύμωση.

Κατά συνέπεια, ο άνθρακας είναι τετρασθενής, ενώ το οξυγόνο είναι δισθενές, και σε πολυάριθμους οξοάνθρακες (όπως στις περισσότερες άλλες ενώσεις άνθρακα) κάθε μόριο άνθρακα μπορεί να είναι συνδεδεμένο με τέσσερα μοναδικά σωματίδια, ενώ το οξυγόνο μπορεί να συνδέεται με όλα όσα θεωρούνται δύο. Επίσης, ενώ ο άνθρακας μπορεί να διασυνδέεται με διάφορους άνθρακες για να σχηματίσει διακριτικά γιγάντιες αλυσίδες ή ενώσεις, αλυσίδες τουλάχιστον τριών οξυγόνων είναι χωρίς αμφιβολία, εξαιρετικά μόνο κατά καιρούς. Έτσι, οι γνωστοί ηλεκτρικά αμερόληπτοι οξοάνθρακες συνολικά περιλαμβάνουν κάπου γύρω από έναν σκελετό άνθρακα (μετρώντας κυκλικές και μυρωδάτες δομές) που σχετίζεται και τελειώνει με κοινωνικές περιστάσεις οξειδίου (-O-, =O) ή υπεροξειδίου (- O-O-).

Σωματίδια άνθρακα με μη ικανοποιημένους δεσμούς βρίσκονται σε συγκεκριμένα οξείδια, για παράδειγμα, το διριζικό C2O ή :C=C=O; αλλά αυτά τα μείγματα θεωρούνται όλα τα πράγματα πολύ ανοιχτά για να αποδεσμευτούν ποτέ χύμα.[20] Η απώλεια ή το κέρδος ηλεκτρονίων μπορεί να επιτύχει μονοσθενές αρνητικό οξυγόνο            (- O−), τρισθενές θετικό οξυγόνο (≡O+) ή τρισθενές αρνητικό άνθρακα (≡C−). Τα δύο τελευταία βρίσκονται στο μονοξείδιο του άνθρακα, −C≡O+.[21] Αρνητικό οξυγόνο εμφανίζεται στα περισσότερα ανιόντα οξοάνθρακα.

Συμπέρασμα 

Η πλήρης καύση ενός υδρογονάνθρακα λαμβάνει χώρα όταν υπάρχει περίσσεια οξυγόνου, με αποτέλεσμα το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό ως τα τελικά προϊόντα και όταν το ανεπαρκές οξυγόνο παρέχει, ονομάζεται ατελής καύση. Μπορούμε να καταλάβουμε ότι όλες οι αντιδράσεις καύσης είναι αντιδράσεις οξείδωσης, δεν είναι όλες αντιδράσεις οξείδωσης.

Το μονοξείδιο του αζώτου μεταφέρεται κατά τη διάρκεια βροχοπτώσεων λόγω της παράξενης θέρμανσης και ψύξης μέσα σε έναν κεραυνό. Αυτό προκαλεί σταθερές ποσότητες, για παράδειγμα, τα N2 και O2 να αλλάζουν σε βασικές αναλογίες ΝΟ όπως η συνεργασία που συμβαίνει κατά την καύση καυσίμου σε υψηλή θερμοκρασία.

Το διοξείδιο του θείου χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη του H2SO4. Χρησιμοποιείται στον ραφινάρισμα του χυμού ραβδιών στην επιχείρηση ζάχαρης. Για υποκαπνισμό, ως αποστειρωμένο και για εξασφάλιση φυσικών αντικειμένων. Το υγρό SO2 χρησιμοποιείται ως μη υγρό διαλυτό και ως ψυκτικό μέσο.