Реакції водню з неметалами. Водень. Будова і властивості водню. Водневі з'єднання металів і неметалів. хімія

ПИТАННЯ №29

У табличці зібрані деякі найпростіші водневі сполуки (гідриди) неметалів:

Фізичні властивості гідридів в цілому змінюються закономірно в межах кожної групи: чим нижче стоїть неметалл, тим вище температура кипіння його гідриду і тим легше можна перетворити газоподібний гідрид в рідину.

Проте поведінка аміаку, води та фтористого водню порушує загальну логіку: температура кипіння і плавлення цих сполук аномально висока.

По-іншому, метали і неметали можуть бути пов'язані з воднем і створювати з'єднання. Нарешті, гідроксиди можуть бути об'єднані з оксацідамі, що утворюють кисень солі або з гідроцідамі, що дають гідрогенізовані солі. Гідроксид гідроксиду → Гідросаль.

Ангідриди також вважаються оксидами через присутність кисню. Перш ніж пояснювати ці процеси, пам'ятайте, що це означає валентність. Валентність - це в основному здатність кожного елемента поєднуватися з іншим. Є елементи, які мають більше однієї валентності. Ці валентності виражаються через числа, які можна знайти в будь-якої періодичної таблиці.

Справа в тому, що їх молекули асоційовані і не відповідають їх простій формулі. Так, навіть у киплячому фтористому водні (+ 20 °) середній склад його відповідає формулі (HF) 4 і лише при 90 ° пари складаються з молекул HF. Аналогічно, хоча і в меншій мірі, асоційовані молекули рідкого аміаку. вода в звичайних умовах, Крім найпростіших молекул Н 2 О, містить молекули (Н 2 O) 2, (Н 2 O) 3 ...

Двома експоновані прикладами є оксиди, які утворюють залізо, з валентністю 3 і валентністю. Для їх позначення існує 3 системи найменувань. Перш ніж ми хочемо коротко пояснити, як формується союз. По-перше, елементи, які об'єднані, обмінюють свої валентності. У першій реакції ми помітили, що залізо використовує валентність 3 і кисень. Праворуч від стрілки утворюється оксид. Валентність 2 кисню з'являється нижче, так як нижній індекс в залозі і заліза з'являються нижче кисню.

Їх валентність була обміняна. Тоді, якщо номера дозволяють це, ми повинні спростити. У цьому випадку це неможливо. Оскільки 2 і 3 не мають спільних дільників. Валентності елементів зазвичай записуються як індекс зверху елементів. Іноді використовуються римські цифри.

Зв'язок між молекулами води в таких «подвійних» і «потрійних» молекулярних агрегатах через її відносної міцності можна пояснити лише звичайною орієнтацією диполів.

Як відбувається така асоціація молекул?


Щоб це було ясно, згадаємо, що кожна валентна риска символізує загальну пару електронів ковалентно пов'язаних атомів. Крім того, атом кисню має і «вільну», тільки йому належить пару електронів. Тому атом водню має можливість зв'язатися не тільки зі «своїм» атомом кисню, але і з «чужим». Правда, такий зв'язок менш міцна, ніж звичайна ковалентний зв'язок. Називають її водневим зв'язком.

Нарешті, відповідні числа поміщаються перед речовинами, щоб збалансувати реакцію. У цьому конкретному випадку ми посилаємося на 4 переднього заліза, 3 вперед кисню і 2 вперед оксиду, який знаходиться праворуч від стрілки. Ці числа називаються коефіцієнтами. Це три кроки, які ви повинні дотримуватися при правильному написанні хімічного рівняння. Обмін валентностей, спрощення і рівновагу хімічного рівняння.

Ця систематика застосовується не тільки до утворення оксидів, а й до будь-якої хімічної реакції, Яка утворює будь-яке з'єднання. Повертаючись до номенклатури з'єднань. У першій реакції, де залізо використовує валентність 3, відповідно до традиційної системі, вона називається оксидом заліза. А в другій реакції, де вона використовує валентність 2, меншу, вона називається оксидом заліза. Відповідно до систематичної або атомної номенклатурою тут використовуються префікси кількості. У першому випадку це буде; Діоксид заліза і в другій монооксиду заліза.

Таким же чином відбувається асоціація молекул фтористого водню:

В цьому випадку воднева зв'язок виявляється особливо міцної, так що в розчинах фтористоводородной кислоти, крім звичних нам іонів:

Відповідно до системи запасу чисельності, вони будуть називатися оксидом заліза і оксидом заліза відповідно. Суфікси і префікси тут не використовуються. Коли елемент, як і у калію, який має тільки одну валентність і коштує 1, суфікси не використовуються.

Точно так же він застосовується на запаси. Відповідно до системи, це буде окис дікалія. Прикладом є марганець, діючий як неметаллический, з валентністю 4, 6, а іменами є оксид марганцю, оксид марганцю та оксид пермангана. Іншими елементами, які проявляють таку ж поведінку, є йод і бром, тому що вони мають ті ж валентності, що і хлор.


Воднева зв'язок схожа на вже знайому нам координаційну зв'язок, утворену за рахунок «чужий» пари електронів. Такий зв'язок утворюється не обов'язково між однаковими молекулами. Ось що відбувається, наприклад, при розчиненні аміаку в воді:


Одним з елементів, що заслуговує на увагу, є сірка. Існує особливий випадок оксидів, пероксидів. У цих випадках кисень використовує зв'язок з іншим киснем, залишаючи тільки одна ланка, щоб використовувати його в союзі з іншим елементом. Тобто він діє з номером окислення -1 замість.

Гідроксиди утворюються шляхом поєднання оксидів металів і води. Вони характеризуються наявністю негативної іонної групи, званої гідроксильних або гідроксильних радикалом. Коли ми пишемо гідроксиди, число поміщається нижче гідроксильного радикала в якості індексу. Вказує валентність, з якої працює метал. Потім ми врівноважуємо коефіцієнти, відповідні реакції.

У властивостях гідридів чітко проявляється періодичність. Візьмемо, наприклад, гідриди неметалів другого періоду. Метан - речовина абсолютно нейтральногохарактеру, своєрідний «інертний» газ. Далі слідує аміак, здатний приєднувати іони водню і тому володіє основнимивластивостями. Фтористий водень, як відомо, кислота, авода, що стоїть в нашій таблиці між аміаком і фтористим воднем, в певному сенсі є амфотерним електролітом.Справді, в реакції з аміаком вода поводиться як кислота (віддаєпротон):

Ці сполуки утворюються шляхом поєднання кислотних оксидів з водою. Їх можна отримати, додавши кількість атомів зліва і помістивши їх вправо від стрілки, вказуючи загальну суму з номерами в індексі. Тоді вони спрощуються, якщо можна отримати остаточну формулу і збалансувати. Найбільш використовуваний порядок - це спочатку водень, потім неметалл і, нарешті, кисень.

Нарешті, помістіть 2 перед оксазил. Сама використовувана номенклатура для оксабід - традиційна. Це припинення, що використовується для продажу, і, можливо, саме тому може виникнути плутанина. Існує випадок, що заслуговує розгляду. Фосфор має властивість поєднання з однією, двома або трьома молекулами води для отримання відповідних оксабідов. Будуть сформовані різні кислоти і, очевидно, різні назви.

При взаємодії ж з фтористим воднем вона пов'язуєпротон, т. е. поводиться як підстава:

Чим нижче стоїть гідрид в нашій таблиці, тим слабкіше стають його основні властивості, якщо вимірювати їх здатністю реагувати з кислотами. Дійсно, широко відомі солі амонію, які утворюються з аміаку і кислот. А гідрид фосфору РН 3, який в принципі теж здатний приєднувати протон, даючи іон фосфонію РН 4 +, утворює лише кілька стійких солей з найсильнішими кислотами, наприклад (PH 4) + ClO 4 -.

Гідриди або неметалеві гідриди. Вони утворені комбінацією неметалла з воднем. Для їх позначення використовується традиційна номенклатура. Якщо вони знаходяться в чистому стані, вони вважаються неметаллическими гідридами, і якщо вони розчиняються у воді, вони вважаються гідратованими, тому що вони показують свої кислі властивості у водному розчині.

Валентність, яку неметали використовують для утворення цих сполук, є найменшою. Вони виникають, коли метал і водень з'єднуються. Тут водень змінює свою валентність від 1 до металу має позитивну валентність. Солі представляють собою велику родину, де ми бачимо кілька типів солей. В основному вони утворюються шляхом з'єднання кислоти і гідроксиду. Ми також побачимо, що в залежності від того, як вони утворюються, ми маємо три типи солей.

Кислотні ж властивості гідридів, навпаки, збільшуються зверху вниз. Так, кислотні властивості у сірководню вище, ніж у води, а з галогеноводородних кислот найслабша фтористоводнева. На прикладі гідридів неметалів можна простежити дію найважливішого закону природи: між самими протилежними властивостями немає непрохідної межі, у всякому явищі борються протилежні тенденції, причому в залежності від умов або перемагає одна з них, або відбувається їх синтез, поєднання, перехід однієї протилежності в іншу. Цей закон допоможе нам зрозуміти деякі цікаві явища, можливо дещо несподівані і незвичайні.

Нейтральні солі відбуваються в процесі, званому нейтралізацією. В яких гідроксильні групи гідроксидів об'єднані з воднем кислот, що утворюють молекули води. З іншого боку, катіон гідроксиду буде зв'язуватися з ангідридом або оксадідним аніоном, в кінцевому підсумку утворюючи сіль.

Ми можемо краще зрозуміти цей союз, якщо ми знаємо, як реагують речовини диссоційовані. В цьому випадку взаємозв'язок одна за одною, оскільки вона має таку ж кількість негативного заряду, як позитивне, тобто нейтралізує один одного. Тепер ми побачимо ще один приклад з гідрасідо, а пізніше ми помістимо його номенклатуру.

Кожен з нас стикався з поняттями такої науки, як хімія. Іноді вони такі схожі, що важко відрізнити одне від іншого. Але дуже важливо розбиратися у всіх них тому, що іноді таке нерозуміння призводить до дуже дурним ситуацій, а іноді і до непрощенним помилок. У цій статті ми розповімо, що таке гідриди, які з них небезпечні, а які ні, де вони застосовуються і як виходять. Але почнемо з короткого екскурсу в історію.

Катіон натрію і аніон хлориду прекрасно поєднуються комплементарностью зарядів, утворюючи сіль. Для оксісалов використовуються запаси і традиційні системи, а для галогенних або подвійних солей використовуються три системи, хоча найбільш часто використовується традиційна.

У сульфа кальцію сірчана кислота змінила свій ведмідь, який закінчується іоном в солі. В запасі поміщені римські цифри - валентності, які використовують неметали оксазіда і метали гідроксидів, коли це необхідно, і припинення використовується незалежно від валентності, якщо воно більше або менше, для оксокислот.

Історія

Свою історію гідриди починають з відкриття водню. Цей елемент ще в 18 столітті знайшов Водень, як відомо, входить в і є основою всіх інших елементів таблиці Менделєєва. Завдяки йому можливе існування органічних сполук і життя на нашій планеті.

Крім того, водень є основою і для багатьох неорганічних сполук. У їх числі кислоти і луги, а також унікальні бінарні сполуки водню з іншими елементами - гідриди. Дата їх першого синтезу точно невідома, але гідриди неметалів були відомі людині ще з давніх-давен. Найпоширеніший з них - вода. Так, вода - це гідрид кисню.

В цьому випадку кислота, будь то оксабід або гідразид, повинна мати щонайменше 2 атома водню, щоб викликати сіль кислоти. І один з них залишається без нейтралізації гідроксильних радикалом. Але інший Н залишається нейтралізованим, залишаючись як такої в солі.

У цих випадках також використовується традиційна номенклатура. Ці солі є результатом поєднання кислот з декількома водню і більш одного гідроксиду. В результаті виходить сіль з більш ніж одним металом в його складі. Щоб закінчити, ми побачимо, як ми можемо дізнатися назву солі, коли у нас є тільки її формула.

Також до цього класу відносять аміак (основний компонент нашатирного спирту), сірководень, хлороводень і їм подібні з'єднання. Більш докладно про властивості речовин з цього різноманітного і дивовижного класу сполук ми поговоримо в наступному розділі.


Фізичні властивості

Гідриди - це в більшості своїй гази. Однак, якщо брати гідриди металів (вони нестійкі в звичайних умовах і дуже швидко реагують з водою), то це можуть бути і Деякі з них (наприклад, бромоводород) існують і в рідкому стані.

Ми знаємо, що сіль утворюється гідроксидом і кислотою. У цьому випадку ми бачимо, що метал є калій. Калій має тільки одну валентність, тому гідроксид буде являти собою гідроксид калію, без суфіксів ведмедів або ико. Що стосується кислоти, ми спостерігаємо, що вона є оксадой за вмістом кисню, а не по гідразид. Марганець - амфотерний елемент, тобто він діє як метал, а іноді і неметалл. Тут він явно діє як неметаллический, тому що калій є метал в цій солі.

Марганець має 3 валентності як неметаллический, 4, 6, а правильний - 7, як ми побачимо. Ми спостерігаємо, що це правильна валентність для цієї солі, тому що кількість атомів кисню відмінно збігається між кислотою і сіллю. Якщо ми перевіримо інші валентності, ми не отримаємо цю структуру. Тому правильна назва - перманганат калію. Також часто буває, що в деяких вправах відбувається зворотна ситуація. Вони дають нам ім'я, і \u200b\u200bми повинні визначити їх формулу.

дати загальну характеристику такому величезному класу речовин просто неможливо, адже вони все різняться, залежно від елемента, що входить до складу гідриду, крім водню, мають різні фізичні характеристики і хімічні властивості. Але їх можна розділити по класах, з'єднання в яких чимось схожі. Нижче розглянемо окремо кожен клас.

Гідроксид представлений металом. Кислота є оксазід після закінчення ато. Якби це був гідрасідо, у нього було б припинення уро. Якби це була оксадія, це закінчилося б ведмедем. Це означає, що азот використовував свою найвищу валентність. Нарешті, ми реагуємо на реагенти.

Якщо вам потрібно зайнятися практичною роботою, Вам необхідно вирішити вправи для тесту або іспиту, або ви хочете отримати приватний клас, перевірити ціни поштою. Сподіваюся, що на цьому сайті ви знайдете те, що шукаєте, так як побачите велику різноманітність тем. Вони можуть залишати коментарі та зауваження. гідриди В нЕ органічної хімії з'єднання водню з будь-яким іншим елементом. У органічної хімії з'єднання, отримані з інших шляхом додавання атома водню.

Іонні гідриди - це з'єднання водню з лужними або лужноземельними металами. Вони являють собою речовини білого кольору, стійкі при нормальних умовах. При нагріванні ці сполуки розкладаються на входить до їх складу метал і водень без плавлення. Один виняток - це LiH, який плавиться без розкладання і при сильному нагріванні перетворюється в Li і H 2.

Класифікація також відповідає різним властивостям розчинності, щільності, значення термодинамічних величин, пов'язаних з їх освітою. Багато метали мають властивість адсорбувати, тобто включають значні кількості водню; наприклад, паладієвий катод може адсорбувати водень до 900 разів за обсягом. Цей зв'язок настільки сильна, що необхідно піддати її порожній порожнечі, щоб зробити водень десорбувати. Точні рентгенівські вимірювання показали, що водень утворює інтерстиціальний розчин, так як його атоми досить малі, щоб увійти в сітку, розширюючи її розмір і тим самим зменшуючи її щільність.

Металеві гідриди - це з'єднання перехідних металів. Дуже часто мають змінний склад. Їх можна представити як твердий розчин водню в металі. Також мають і кристалічну структуру металу.

До нековалентним гідридів належить якраз той вид, що найбільш часто зустрічається на Землі: сполуки водню з неметалами. Широка область поширення цих речовин обумовлена \u200b\u200bїх високою стійкістю, так як ковалентні зв'язки є найсильнішими з хімічних.

Все я. вони, як правило, енергозберігаючі, оскільки метали з водневим зв'язком доступні в атомній формі; як такі, використовуються в органічному синтезі і техніці, наприклад, в якості дезоксідантов для видалення окислених металевих шарів. Зустрічається в зірках і міжзоряних хмарах.

У вільному стані він знаходиться в формі газоподібних двоатомних молекул Н2, що утворюють молекулярний водень. Земля знаходиться в цій формі у верхній атмосфері. В складовою формі він складається з багатьох неорганічних сполук і органічних сполук.

Як приклад, формула гідриду кремнію: SiH 4. Якщо подивитися на неї в обсязі, то побачимо, що водень дуже щільно притягнуть до центрального атому кремнію, а його електрони зміщені до нього ж. Кремній має досить великий електронегативні, тому здатний сильніше притягувати електрони до свого ядру, тим самим скорочуючи довжину зв'язку між ним і сусіднім атомом. А як відомо, чим коротше зв'язок, тим вона міцніша.

У наступному розділі обговоримо, чим відрізняються гідриди від інших з'єднань в плані хімічної активності.


Хімічні властивості

У цьому розділі також варто поділити гідриди на ті ж групи, що і в минулому. І почнемо ми з властивостей іонних гідридів. Їх основна відмінність від двох інших видів в тому, що вони активно взаємодіють з водою з утворенням лугу і виділенням водню у вигляді газу. Реакція гідрид - вода досить вибухонебезпечна, тому з'єднання найчастіше зберігають без доступу вологи. Це робиться тому, що вода, навіть міститься в повітрі, може ініціювати небезпечне перетворення.

Покажемо рівняння вищеописаної реакції на прикладі такого речовини, як гідрид калію:

KH + H 2 O \u003d KOH + H 2

Як ми можемо бачити, все досить просто. Тому розглянемо більш цікаві реакції, характерні для двох інших видів описуваних нами речовин.

В принципі, інші перетворення, що ми не розібрали, характерні для всіх типів речовин. Вони схильні взаємодіяти з оксидами металів, утворюючи метал, або з водою, або з гідроксидом (останнє характерно для лужних і лужно-земельних металів).

Ще одна цікава реакція - термічний розклад. Воно відбувається при високих температурах і проходить до освіти металу і водню. Не будемо зупинятися на цій реакції, так як вже розбирали її в попередніх розділах.

Отже, ми розглянули властивості цього виду бінарних сполук. Тепер варто поговорити про їх отримання.


отримання гідридів

Майже всі ковалентні гідриди - це природні сполуки. Вони досить стійкі, тому не розпадаються під дією зовнішніх сил. З іонними і металевими гідридами все трохи складніше. Вони не існують в природі, тому їх доводиться синтезувати. Робиться це дуже просто: реакцією взаємодії водню і елемента, гідрид якого потрібно отримати.

застосування

Деякі гідриди не мають конкретного застосування, але більшість - дуже важливі для промисловості речовини. Ми не будемо вдаватися в подробиці, адже кожен чув, що, наприклад, аміак застосовується в багатьох сферах і служить незамінним речовиною для отримання штучних амінокислот і органічних сполук. Застосування багатьох гідридів обмежена особливостями їх хімічних властивостей. Тому їх використовують виключно в лабораторних експериментах.

Застосування - занадто великий розділ для цього класу речовин, тому ми обмежилися загальними фактами. В наступній частині розповімо вам, як багато хто з нас, не маючи належних знань, плутають нешкідливі (або принаймні відомі) речовини між собою.


деякі помилки

Наприклад, деякі вважають, що гідрид водню - щось небезпечне. Якщо і можна так називати цю речовину, то ніхто так не робить. Якщо вдуматися, то гідрид водню - це сполука водню з воднем, а значить - молекула H 2. Звичайно, цей газ небезпечний, але тільки в суміші з киснем. У чистому вигляді він не представляє небезпеки.

Існує багато незрозумілих назв. Незвичного людини вони наводять страху. Однак, як показує практика, більшість з них не небезпечно і застосовується в побутових цілях.


висновок

Світ хімії величезний, і, ми думаємо, що якщо не після цієї, то після кількох інших статей ви самі в цьому переконаєтеся. Саме тому має сенс занурюватися в його вивчення з головою. Людство відкрило багато нового, і ще більше залишається невідомим. І якщо вам здається, що в області гідридів немає нічого цікавого, ви сильно помиляєтеся.