7.7.2. На Крају Области...

Неметали са високом електронегативношћу (\(\text{F}_2, \text{Cl}_2, \text{O}_2, \text{O}_3\)) изразита су оксидациона средства, док поједини неметали као што су водоник и угљеник (кокс) делују као редукциона средства при добијању метала из оксида:

• Дијамант: просторна тетраедарска кристална структура (\(sp^3\)), најтврђа природна супстанца, не проводи струју.
• Графит: слојевита структура изграђена од шесточланих прстенова; због покретљивих електрона проводи електричну струју; између слојева су слабе Ван дер Валсове силе, због чега је крт и мек.
• Синтетски облици: фулерени (\(\text{C}_{60}\)), графен, нанотубе.
• Аморфни облици: дрвени угаљ, активни угаљ (изражена моћ адсорпције), чађ (пунилац за гуме, црни пигмент) и кокс (индустријски редуктор).

• Карбиди: бинарна једињења са металом; најзначајнији је калцијум-карбид (\(\text{CaC}_2\)), који у реакцији са водом даје ацетилен (етин): \[ \text{CaC}_2(s) + 2\text{H}_2\text{O}(l) \longrightarrow \text{C}_2\text{H}_2(g) + \text{Ca(OH)}_2(aq) \]
• Угљеник(II)-оксид (\(\text{CO}\)): неутралан, безбојан гас без мириса, изузетно токсичан (снажно се везује за хемоглобин). Гори плавим пламеном прелазећи у \(\text{CO}_2\). Саставни је део воденог гаса (\(\text{CO} + \text{H}_2\)).
• Угљеник(IV)-оксид (\(\text{CO}_2\)): кисели оксид, тежи од ваздуха, не гори и не подржава горење. Доказује се замућењем кречне воде: \[ \text{Ca(OH)}_2(aq) + \text{CO}_2(g) \longrightarrow \text{CaCO}_3(s)\downarrow + \text{H}_2\text{O}(l) \]
• Угљена киселина (\(\text{H}_2\text{CO}_3\)): слаба дипротична киселина, постоји само у воденом раствору. Гради нормалне соли (карбонате, \(\text{CO}_3^{2-}\)) и киселе соли (хидрогенкарбонате, \(\text{HCO}_3^-\)).
• Цијановодоник (\(\text{HCN}\)): испарљив и екстремно токсичан гас са мирисом горког бадема. Његов водени раствор је цијановодонична киселина (\(K_a = 6{,}3 \cdot 10^{-10}\)), чији цијанидни јони (\(\text{CN}^-\)) делују као инхибитори и лиганди.

• Азот (\(\text{N}_2\)): двоатомни гас са изузетно јаком троструком ковалентном везом (\(\text{N}\equiv\text{N}\)), због чега је хемијски инертан на собној температури. Добија се фракционом дестилацијом течног ваздуха.
• Бели фосфор (\(\text{P}_4\)): правилан тетраедар, мек, чува се под водом јер се на ваздуху спонтано пали, светли у мраку (хемолуминисценција) и јако је отрован.
• Црвени фосфор (\(\text{P}_n\)): ланчана полимерна структура, стабилан на ваздуху, не раствара се у \(\text{CS}_2\), није токсичан, користи се за производњу шибица.

• Амонијак (\(\text{NH}_3\)): гас оштрог мириса, гради водоничне везе са водом и показује базна својства. Са киселинама даје амонијум-соли (\(\text{NH}_4^+\)): \[ \text{NH}_3(g) + \text{HCl}(g) \longrightarrow \text{NH}_4\text{Cl}(s) \]
• Оксиди азота:
  • \(\text{N}_2\text{O}\) и \(\text{NO}\) – неутрални оксиди.
  • \(\text{N}_2\text{O}_3\) – плава чврста супстанца на ниским температурама, анхидрид \(\text{HNO}_2\).
  • \(\text{NO}_2\) – тамносмеђи токсични гас који димеризује у безбојни \(\text{N}_2\text{O}_4\) (\(2\text{NO}_2 \rightleftharpoons \text{N}_2\text{O}_4\)). Са базама даје нитрите и нитрате.
  • \(\text{N}_2\text{O}_5\) – чврста супстанца, анхидрид \(\text{HNO}_3\).
• Азотна киселина (\(\text{HNO}_3\)): јака киселина и снажно оксидационо средство. Концентрована пасивизира \(\text{Fe}\), \(\text{Al}\) и \(\text{Cr}\). Нитрати (\(\text{NO}_3^-\)) се термално разлажу (нпр. \(2\text{KNO}_3 \xrightarrow{t^\circ} 2\text{KNO}_2 + \text{O}_2\)).

• Оксиди: \(\text{P}_4\text{O}_6\) (анхидрид \(\text{H}_2\text{PHO}_3\)) и \(\text{P}_4\text{O}_{10}\) (анхидрид фосфорних киселина, снажно дехидратационо средство).
• Фосфораста киселина (\(\text{H}_2\text{PHO}_3\)): дипротична киселина, јер је један водоников атом везан директно за фосфор (\(\text{P}-\text{H}\)) и не дисосује. Гради две серије соли: хидрогенфосфите и фосфите.
• Ортофосфорна киселина (\(\text{H}_3\text{PO}_4\)): трипротична киселина средње јачине. Гради дихидрогенфосфате (\(\text{H}_2\text{PO}_4^-\)), хидрогенфосфате (\(\text{HPO}_4^{2-}\)) и фосфате (\(\text{PO}_4^{3-}\)).

• Ромбични сумпор: стабилан испод 95,5 °C, жути прозирни кристали.
• Моноклинични сумпор: постојан на температурама изнад 95,5 °C, игличасти кристали тамније жуте боје.
• Пластични сумпор: аморфна еластична супстанца ланчасте структуре, добија се изливањем кључалог сумпора у хладну воду.

• Сумпорводоник (\(\text{H}_2\text{S}\)): гас карактеристичног мириса на покварена јаја, отрован, слабо дисосује у води (слаба двобазна киселина). Јако је редукционо средство и важан аналитички реагенс за таложење нерастворних сулфида: \[ \text{Cu}^{2+}(aq) + \text{H}_2\text{S}(aq) \rightleftharpoons \text{CuS}(s)\downarrow (\text{црн}) + 2\text{H}^+(aq) \]
• Сумпор(IV)-оксид (\(\text{SO}_2\)): безбојан гас оштрог мириса, токсичан, изазивач киселих киша; делује као дезинфицијенс и избељивач. Водени раствор има кисели карактер и понаша се као раствор нестабилне сумпорасте киселине.
• Сумпор(VI)-оксид (\(\text{SO}_3\)): чврста или гасовита супстанца зависно од температуре, анхидрид сумпорне киселине.
• Сумпорна киселина (\(\text{H}_2\text{SO}_4\)): густа уљаста течност (\(98\%\), \(\rho = 1{,}84\text{ g/cm}^3\)), јака двобазна киселина. Снажно је дехидратационо средство (одузима воду шећерима остављајући угљеник) и оксидационо средство када је концентрована и врућа.

Растварањем хлора у води настају хлороводонична и хипохлораста киселина, чијим се разлагањем ослобађа изузетно реактиван насцентни кисеоник са бактерицидним и избељивачким дејством:

• Халогеноводоници (\(\text{HX}\)): поларни гасови чији водени раствори дају киселине. Јачина киселина расте: \(\text{HF} < \text{HCl} < \text{HBr} < \text{HI}\).
  Флуороводонична киселина (\(\text{HF}\)) је слаба киселина због јаких водоничних веза, али је јединствена по томе што нагриза стакло: \[ \text{SiO}_2(s) + 4\text{HF}(aq) \longrightarrow \text{SiF}_4(g)\uparrow + 2\text{H}_2\text{O}(l) \]
• Хлороводонична (сона) киселина (\(\text{HCl}\)): јака киселина, садржана у желудачном соку (\(\approx 0{,}5\%\)), индустријски комерцијални раствори имају удео око \(36\%\).
• Кисеоничне киселине хлора и њихове соли:
  • \(\text{HClO}\) – хипохлораста (соли хипохлорити, нпр. \(\text{NaClO}\) – варикина, \(\text{CaCl(OCl)}\) – хлорни креч);
  • \(\text{HClO}_2\) – хлораста (соли хлорити);
  • \(\text{HClO}_3\) – хлорна (соли хлорати, нпр. \(\text{KClO}_3\) за шибице и пиротехнику);
  • \(\text{HClO}_4\) – перхлорна (једна од најјачих неорганских киселина; соли перхлорати).

• Елемент 13. групе, јаке ковалентне везе чине га другим по тврдоћи после дијаманта.
• Једињења бора у пламену дају карактеристичну зелену боју.
• Ортоборна киселина (\(\text{H}_3\text{BO}_3\)): чврста бела кристална супстанца, слаба киселина, користи се као благи антисептик у медицини и инсектицид.
• Боракс је најважнији природни минерал бора. Бор-оксид (\(\text{B}_2\text{O}_3\)) се користи за производњу ватросталног лабораторијског стакла.

• Други најраспрострањенији елемент у Земљиној кори (после кисеоника). У природи се налази у облику силиката и оксида, никад слободан. Полупроводник је.
• Кварц (\(\text{SiO}_2\)): кисели оксид џиновске структуре, не реагује са обичним киселинама (осим \(\text{HF}\)). Са јаким базама даје силикате: \[ \text{SiO}_2(s) + 2\text{NaOH}(aq) \longrightarrow \text{Na}_2\text{SiO}_3(aq) + \text{H}_2\text{O}(l) \] Раствор \(\text{Na}_2\text{SiO}_3\) познат је као водено стакло.
• Силикони: полимери са наизменичним ланцем \(-\text{Si}-\text{O}-\text{Si}-\) за који су везане органске групе; хидрофобни, термички постојани, нетоксични, широко коришћени у медицини и индустрији.

• Хелијум (\(\text{He}\)): други најлакши гас, незапаљив; користи се за пуњење балона и дирижабла, у ронилачким смешама и као средство за постизање екстремно ниских температура у течном стању.
• Аргон (\(\text{Ar}\)): најзаступљенији племенити гас у атмосфери (\(\approx 0{,}98\%\)); користи се као инертна заштитна атмосфера при заваривању и за пуњење сијалица (даје плавичасту светлост у рекламама).
• Неон (\(\text{Ne}\)): употребљава се у светлећим рекламама (светли јарко црвено).