Jokainen meistä on törmännyt sellaisen tieteen käsitteisiin kuin kemia. Joskus ne ovat niin samanlaisia, että niitä on vaikea erottaa toisistaan. Mutta on erittäin tärkeää ymmärtää ne kaikki, koska joskus tällainen väärinkäsitys johtaa erittäin typeriin tilanteisiin ja joskus anteeksiantamattomiin virheisiin. Tässä artikkelissa kerromme sinulle, mitä hydridit ovat, mitkä ovat vaarallisia ja mitkä eivät, missä niitä käytetään ja miten niitä saadaan. Mutta aloitetaan lyhyellä poikkeamalla historiaan.
Historia
Hydridien historia alkaa vedyn löytämisestä. Henry Cavendish löysi tämän elementin 1700-luvulla. Vety, kuten tiedätte, on osa vettä ja on kaikkien muiden jaksollisen järjestelmän elementtien perusta. Hänen ansiostaan orgaanisten yhdisteiden ja elämän olemassaolo planeetallamme on mahdollista.
Lisäksi vety on monien epäorgaanisten yhdisteiden perusta. Niiden joukossa on happoja ja emäksiä sekä ainutlaatuisia vedyn binäärisiä yhdisteitä muiden alkuaineiden kanssa - hydridejä. Niiden ensimmäisen synteesin päivämäärää ei tarkkaan tiedetä, mutta ei-metallihydridit ovat olleet ihmisen tiedossa antiikista lähtien. Yleisin niistä on vesi. Kyllä, vesi on happihydridiä.
Tähän luokkaan kuuluvat myös ammoniakki (ammoniakin pääkomponentti), rikkivety, kloorivety ja vastaavat yhdisteet. Lue lisää aineiden ominaisuuksista osoitteestatätä monipuolista ja hämmästyttävää yhdisteluokkaa käsitellään seuraavassa osiossa.
Fysikaaliset ominaisuudet
Hydridit ovat enimmäkseen kaasuja. Kuitenkin, jos otamme metallihydridejä (ne ovat epästabiileja normaaleissa olosuhteissa ja reagoivat hyvin nopeasti veden kanssa), nämä voivat myös olla kiinteitä aineita. Jotkut niistä (esimerkiksi bromivety) ovat myös nestemäisessä tilassa.
On yksinkertaisesti mahdotonta antaa yleiskuvausta näin v altavasta aineryhmästä, koska ne ovat kaikki erilaisia ja vedyn lisäksi niillä on erilaiset fysikaaliset ominaisuudet ja hydridin muodostavasta alkuaineesta riippuen. kemialliset ominaisuudet. Mutta ne voidaan jakaa luokkiin, joiden yhdisteet ovat jonkin verran samanlaisia. Alla tarkastelemme jokaista luokkaa erikseen.
Ionihydridit ovat vetyyhdisteitä alkali- tai maa-alkalimetallien kanssa. Ne ovat valkoisia aineita, stabiileja normaaleissa olosuhteissa. Kuumennettaessa nämä yhdisteet hajoavat metallikseen ja vedyksi sulamatta. Yksi poikkeus on LiH, joka sulaa hajoamatta ja muuttuu voimakkaasti kuumennettaessa Li:ksi ja H2.
Metallihydridit ovat siirtymämetallien yhdisteitä. Hyvin usein niillä on vaihteleva koostumus. Ne voidaan esittää kiinteänä vedyn liuoksena metallissa. Niissä on myös metallikiderakenne.
Kovalenttiset hydridit kuuluvat juuri maapallolla yleisimpiin tyyppeihin: vedyn ja ei-metallien yhdisteet. Näiden aineiden laaja jakelualue johtuu niistäkorkea stabiilisuus, koska kovalenttiset sidokset ovat vahvimpia kemiallisista sidoksista.
Esimerkkinä piihydridin kaava on SiH4. Jos tarkastelemme sitä tilavuudessa, näemme, että vety vetää hyvin tiukasti puoleensa keskeistä piiatomia ja sen elektronit siirtyvät sitä kohti. Piillä on riittävän korkea elektronegatiivisuus, joten se pystyy houkuttelemaan elektroneja ytimeensä voimakkaammin, mikä vähentää sidoksen pituutta sen ja viereisen atomin välillä. Ja kuten tiedät, mitä lyhyempi side, sitä vahvempi se on.
Seuraavassa osiossa keskustelemme siitä, kuinka hydridit eroavat muista yhdisteistä reaktiivisuuden suhteen.
Kemialliset ominaisuudet
Tässä osiossa kannattaa myös jakaa hydridit samoihin ryhmiin kuin ennenkin. Ja aloitamme ionihydridien ominaisuuksista. Niiden tärkein ero kahdesta muusta tyypistä on, että ne ovat aktiivisesti vuorovaikutuksessa veden kanssa muodostaen alkalia ja vapauttaen vetyä kaasun muodossa. Hydridin ja veden reaktio on melko räjähdysherkkä, joten yhdisteet varastoidaan useimmiten ilman kosteutta. Tämä tehdään, koska vesi, jopa ilmassa, voi käynnistää vaarallisen muutoksen.
Näytetään yllä olevan reaktion yhtälö käyttämällä esimerkkiä aineen, kuten kaliumhydridin, esimerkistä:
KH + H2O=KOH + H2
Kuten näemme, kaikki on melko yksinkertaista. Siksi tarkastelemme mielenkiintoisempia reaktioita, jotka ovat ominaisia kahdelle muulle kuvaamallemme ainetyypille.
Periaatteessa muut muunnokset, joita emme ole analysoineet, ovat ominaisia kaikille ainetyypeille. He ovattaipumus reagoida metallioksidien kanssa muodostaen metallia, joko veden tai hydroksidin kanssa (jälkimmäinen on tyypillistä alkali- ja maa-alkalimetalleille).
Toinen mielenkiintoinen reaktio on lämpöhajoaminen. Se tapahtuu korkeissa lämpötiloissa ja kulkee ennen metallin ja vedyn muodostumista. Emme viivyttele tässä reaktiossa, koska olemme jo analysoineet sitä edellisissä osioissa.
Olemme siis tarkastelleet tämän tyyppisten binääriyhdisteiden ominaisuuksia. Nyt on aika puhua niiden hankkimisesta.
Hydridien tuotanto
Melkein kaikki kovalenttiset hydridit ovat luonnollisia yhdisteitä. Ne ovat melko vakaita, joten ne eivät hajoa ulkoisten voimien vaikutuksesta. Ioni- ja metallihydrideillä kaikki on hieman monimutkaisempaa. Niitä ei ole luonnossa, joten ne on syntetisoitava. Tämä tehdään hyvin yksinkertaisesti: vedyn ja alkuaineen, jonka hydridi on määrä saada, vuorovaikutuksen reaktiolla.
Hakemus
Joillakin hydrideillä ei ole erityistä sovellusta, mutta useimmat ovat erittäin tärkeitä aineita teollisuudelle. Emme mene yksityiskohtiin, koska kaikki ovat kuulleet, että esimerkiksi ammoniakkia käytetään monilla alueilla ja se toimii välttämättömänä aineena keinotekoisten aminohappojen ja orgaanisten yhdisteiden valmistuksessa. Monien hydridien käyttöä rajoittavat niiden kemialliset ominaisuudet. Siksi niitä käytetään yksinomaan laboratoriokokeissa.
Sovellus on liian laaja tälle aineluokalle, joten olemme rajoittuneet yleisiin faktoihin. Seuraavassa osassa kerromme kuinkamonet meistä sekoittavat ilman asianmukaista tietämystä vaarattomia (tai ainakin tunnettuja) aineita keskenään.
Joitakin harhaluuloja
Esimerkiksi jotkut ihmiset ajattelevat, että vetyhydridi on jotain vaarallista. Jos voit kutsua tätä ainetta sillä tavalla, kukaan ei tee sitä. Jos ajattelet sitä, vetyhydridi on vedyn ja vedyn yhdistelmä, mikä tarkoittaa, että se on H2-molekyyli. Tietenkin tämä kaasu on vaarallinen, mutta vain hapen kanssa sekoitettuna. Puhtaassa muodossaan se ei aiheuta vaaraa.
On olemassa monia epäselviä nimiä. Ne pelottavat tottumatonta ihmistä. Kuten käytäntö osoittaa, useimmat niistä eivät kuitenkaan ole vaarallisia ja niitä käytetään kotitaloustarkoituksiin.
Johtopäätös
Kemian maailma on v altava, ja uskomme, että jos ei tämän jälkeen, niin useiden muiden artikkelien jälkeen näet itse. Siksi on järkevää uppoutua sen tutkimukseen päällään. Ihmiskunta on löytänyt monia uusia asioita, ja vielä enemmän on jäänyt tuntematta. Ja jos sinusta tuntuu, ettei hydridien alalla ole mitään mielenkiintoista, olet pahasti väärässä.
