- Charakterystyka związków specjalnych
- Karbonoidy
- Azotowoidy
- Nomenklatura
- Trening
- Karbonoidy
- Azotowoidy
- Aplikacje
- Bibliografia
Te specjalne związki to wszystkie złożone z kowalencyjnych wodorków karbonoidów i azotoidów. Są to związki o wzorze EH 4 dla węglidów lub pierwiastków z grupy 14 lub o wzorze EH 3 dla azotoidów lub pierwiastków z grupy 15.
Powód, dla którego niektórzy chemicy nazywają te wodorki związkami specjalnymi, nie jest zbyt jasny; Ta nazwa może być względna, chociaż pomijając fakt, że nie ma wśród nich H 2 O, niektóre są bardzo niestabilne i rzadkie, więc mogą być godne takiego określenia.
Węglowodory i wodorki azotu. Źródło: Gabriel Bolívar.
Dwie cząsteczki wodorku EH 4 (po lewej) i EH 3 (po prawej) są pokazane na górnym obrazie z modelem kul i prętów. Zauważ, że wodorki EH 4 są tetraedryczne, podczas gdy EH 3 mają geometrię piramidy trygonalnej, z parą elektronów nad centralnym atomem E.
Kiedy schodzisz w dół z grup 14 i 15, centralny atom rośnie, a cząsteczka staje się cięższa i bardziej niestabilna; ponieważ wiązania EH są osłabiane przez słabe zachodzenie na siebie ich orbitali. Cięższe wodorki są być prawdziwymi związki specjalne, a CH 4 , na przykład, jest bardzo obfita w naturze.
Charakterystyka związków specjalnych
Dzieląc specjalne związki na dwie zdefiniowane grupy kowalencyjnych wodorków, osobno zostanie podany krótki opis ich właściwości.
Karbonoidy
Jak wspomniano na początku, ich wzory to EH 4 i składają się z cząsteczek czworościennych. Najprostszym z tych wodorków jest CH 4 , który jak na ironię jest również klasyfikowany jako węglowodór. Najważniejszą rzeczą w tej cząsteczce jest względna stabilność jej wiązań CH.
Ponadto, wiązania CC są bardzo silne, co powoduje CH 4 do być łączone w celu wytworzenia rodziny węglowodorów. W ten sposób powstają łańcuchy CC o dużej długości iz wieloma wiązaniami CH.
Nie to samo z cięższymi odpowiednikami. Na przykład SiH 4 ma bardzo niestabilne wiązania Si-H, co czyni ten gaz bardziej reaktywnym związkiem niż sam wodór. Co więcej, ich konkatenacje nie są zbyt wydajne ani stabilne, tworząc łańcuchy Si-Si o maksymalnie dziesięciu atomach.
Wśród takich produktów konkatenacji są heksahydrides, E 2 H 6 : C 2 H 6 (etan), Si 2 H 6 (disilan), Ge 2 H 6 (fermentator) i Sn 2 H 6 (diestannan).
Pozostałe wodorki: GeH 4 , SnH 4 i PbH 4 są jeszcze bardziej niestabilnymi i wybuchowymi gazami, z których wykorzystuje się ich działanie redukujące. PbH 4 jest uważany za związek teoretyczny, ponieważ jest tak reaktywny, że nie można go uzyskać prawidłowo.
Azotowoidy
Po stronie wodorków azotu lub grupy 15 znajdujemy cząsteczki piramidy trygonalnej EH 3 . Związki te są również gazowe, nietrwałe, bezbarwne i toksyczne; ale bardziej wszechstronny i przydatny niż EH 4 .
Na przykład NH 3 , najprostszy z nich, jest jednym z najczęściej produkowanych przemysłowo związków chemicznych, a jego nieprzyjemny zapach bardzo dobrze go charakteryzuje. PH 3 ze swojej strony pachnie czosnkiem i rybą, a AsH 3 pachnie jak zgniłe jajka.
Wszystkie cząsteczki EH 3 są podstawowe; ale NH 3 jest ukoronowany w tej charakterystyce, będąc najsilniejszą zasadą ze względu na wyższą elektroujemność i gęstość elektronową azotu.
NH 3 można również łączyć, podobnie jak CH 4 , tylko w znacznie mniejszym stopniu; hydrazyna, N 2 H 4 (H 2 N-NH 2 ) i triazan, N 3 H 5 (H 2 N-NH-NH 2 ), są przykładami związków spowodowanych związaniem azotu.
Podobnie, wodorki PH 3 i AsH 3 są łączone, dając odpowiednio P 2 H 4 (H 2 P-PH 2 ) i As 2 H 4 (H 2 As-AsH 2 ).
Nomenklatura
Aby nazwać te specjalne związki, przez większość czasu używa się dwóch nomenklatur: tradycyjnej i IUPAC. Poniżej wodorki EH 4 i EH 3 zostaną podzielone według ich odpowiednich wzorów i nazw.
- CH 4 : metan.
- SiH 4 : silan.
- GeH 4 : niemiecki.
- SnH 4 : stannan .
- PbH 4 : hydraulik.
- NH 3 : amoniak (tradycyjny), azano (IUPAC).
- PH 3 : fosfina, fosfan.
- AsH 3 : arsyn, arsan.
- SbH 3 : stibnite, stiban.
- BiH 3 : bismutyna, bismutan.
Oczywiście można również zastosować nomenklaturę systematyczną i magazynową. Pierwsza określa liczbę atomów wodoru za pomocą greckich przedrostków di, tri, tetra itp. Zgodnie z tą nomenklaturą, CH 4 zostałby nazwany czterowodorkiem węgla. Podczas gdy zgodnie z nomenklaturą zapasów, CH 4 byłby nazywany wodorem węgla (IV).
Trening
Każdy z tych specjalnych związków prezentuje wiele metod przygotowania, czy to na skalę przemysłową, laboratoryjną, czy nawet w procesach biologicznych.
Karbonoidy
Metan powstaje w wyniku różnych zjawisk biologicznych, w których wysokie ciśnienie i temperatura powodują rozdrobnienie węglowodorów o wyższych masach cząsteczkowych.
Gromadzi się w olbrzymich kieszeniach gazów w równowadze z ropą. Ponadto głęboko w Arktyce pozostaje zamknięty w kryształkach lodu zwanych klatratami.
Silan występuje w mniejszych ilościach, a jedną z wielu metod jego produkcji reprezentuje następujące równanie chemiczne:
6H 2 (g) + 3SiO 2 (g) + 4Al (s) → 3SiH 4 (g) + 2Al 2 O 3 (s)
Jeśli chodzi o GeH 4 , jest syntetyzowany na poziomie laboratoryjnym zgodnie z następującymi równaniami chemicznymi:
Na 2 GeO 3 + NaBH 4 + H 2 O → GeH 4 + 2 NaOH + NaBO 2
A SnH 4 powstaje, gdy reaguje z KAlH 4 w ośrodku tetrahydrofuranu (THF).
Azotowoidy
Amoniak, podobnie jak CH 4 , może tworzyć się w przyrodzie, zwłaszcza w przestrzeni kosmicznej, w postaci kryształów. Głównym procesem, w którym otrzymuje się NH 3, jest proces Habera-Boscha, reprezentowany przez następujące równanie chemiczne:
3 H 2 (g) + N 2 (g) → 2 NH 3 (g)
Proces obejmuje stosowanie wysokich temperatur i ciśnień, a także katalizatorów sprzyjających tworzeniu się NH 3 .
Fosfina powstaje, gdy biały fosfor jest traktowany wodorotlenkiem potasu:
3 KOH + P 4 + 3 H 2 O → 3 KH 2 PO 2 + PH 3
Arsyna powstaje, gdy jej arsenki metali reagują z kwasami lub gdy sól arsenu jest traktowana borowodorkiem sodu:
Na 3 As + 3 HBr → AsH 3 + 3 NaBr
4 AsCl 3 + 3 NaBH 4 → 4 AsH 3 + 3 NaCl + 3 BCl 3
I bizmutyna, gdy metylobizmutyna jest nieproporcjonalna:
3 BiH 2 CH 3 → 2 BiH 3 + Bi (CH 3 ) 3
Aplikacje
Na koniec wymieniono niektóre z wielu zastosowań tych specjalnych związków:
- Metan jest paliwem kopalnym używanym jako gaz kuchenny.
- Silan jest stosowany w organicznej syntezie związków krzemoorganicznych poprzez dodanie do podwójnych wiązań alkenów i / lub alkinów. Ponadto krzem może się z niego osadzać podczas produkcji półprzewodników.
- Podobnie jak SiH 4 , germański jest również używany do dodawania atomów Ge jako warstw w półprzewodnikach. To samo dotyczy stibine, dodawania atomów Sb na powierzchniach krzemu poprzez elektroosadzanie jego par.
- Hydrazyna jest używana jako paliwo rakietowe i do ekstrakcji metali szlachetnych.
- Amoniak przeznaczony jest do przemysłu nawozowego i farmaceutycznego. Jest praktycznie reaktywnym źródłem azotu, umożliwiającym dodawanie atomów N do niezliczonych związków (aminowanie).
- Arsine był uważany za broń chemiczną podczas II wojny światowej, pozostawiając na swoim miejscu niesławny gaz fosgen, COCl 2 .
Bibliografia
- Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia. (8th ed.). CENGAGE Learning.
- Chemia. (30 kwietnia 2016). Specjalne związki. Odzyskany z: websterquimica.blogspot.com
- Alonso Formula. (2018). H bez metalu. Odzyskane z: alonsoformula.com
- Wikipedia. (2019). Wodorek grupy 14. Odzyskane z: en.wikipedia.org
- Guru chemii. (sf). Wodorki azotu. Pobrane z: thechemistryguru.com