Nemetālu ūdeņraža savienojumi: formulas, struktūra, īpašības

Satura rādītājs:

Nemetālu ūdeņraža savienojumi: formulas, struktūra, īpašības
Nemetālu ūdeņraža savienojumi: formulas, struktūra, īpašības
Anonim

Periodiskajā tabulā nemetāli atrodas augšējā labajā trīsstūrī, un, samazinoties grupas numuram, krītas arī to skaits tajā. Septītajā grupā (halogēni) visi elementi ir nemetāli. Tie ir fluors, hlors, broms, jods un astatīns. Lai gan pēdējo mēs neņemam vērā, jo, pirmkārt, tas ir radioaktīvs pats par sevi, tas parādās zemes garozā tikai kā urāna sabrukšanas starpprodukts, un tā laboratorijā iegūtais savienojums HAt (ūdeņraža astatīds) ir ārkārtīgi nestabils un šķīdumā uzvedas ne kā citi ūdeņraža halogenīdi. Sestajā grupā jau ir mazāk nemetālu (skābeklis, sērs, selēns un telūrs, kas ir metaloīds), piektajā ir trīs (slāpeklis, fosfors un arsēns), ceturtajā - divi (ogleklis un silīcijs), un trešajā ir vientuļš bors. Tās pašas grupas nemetālu ūdeņraža savienojumiem ir līdzīgas ķīmiskās īpašības.

Halogēni

Hidrohalogenīdi ir vissvarīgākie halogēna savienojumi. Pēc to īpašībām tās ir bezskābekļa skābes, kas ūdenī sadalās par halogēna anjonu un ūdeņraža katjonu. Visi no tiem ir labi šķīstoši. Ķīmiskā saite starp molekulas atomiem ir kovalenta, elektronu pāris ir nobīdīts uz halogēna pusi kā elektronnegatīvāks. Jo augstāka ir periodiskā tabula, jo lielāka ir atoma elektronegativitāte, arPeriodam samazinoties, kovalentā saite kļūst arvien polārāka. Ūdeņradim ir lielāks daļējs pozitīvs lādiņš, šķīdumā tas ir vieglāk atrauties no halogēna, tas ir, savienojums pilnīgāk un veiksmīgāk disociējas, un skābju stiprums palielinās sērijā no joda uz hloru. Par fluoru neteicām, jo tā gadījumā ir vērojams tieši pretējais: fluorūdeņražskābe (fluorūdeņražskābe) ir vāja un šķīdumos disociējas ļoti slikti. Tas izskaidrojams ar tādu parādību kā ūdeņraža saites: ūdeņradis tiek ievadīts "svešas" molekulas fluora atoma elektronu apvalkā, un rodas starpmolekulāra saite, kas neļauj savienojumam, kā paredzēts.

To skaidri apliecina grafiks ar dažādu nemetālu ūdeņraža savienojumu viršanas punktiem: no tiem izšķir pirmā perioda elementu - slāpekļa, skābekļa un fluora - savienojumus, kuriem ir ūdeņraža saites.

salīdzināmie viršanas punkti
salīdzināmie viršanas punkti

Skābekļa grupa

Skābekļa ūdeņraža savienojums acīmredzami ir ūdens. Tajā nav nekā ievērības cienīga, izņemot to, ka skābeklis šajā savienojumā, atšķirībā no sēra, selēna un telūra līdzīgos, atrodas sp3-hibridizācijā - par to liecina saites leņķis starp divas saites ar ūdeņradi. Tiek pieņemts, ka pārējiem 6. grupas elementiem tas nav novērots ārējo līmeņu enerģētisko raksturlielumu lielās atšķirības dēļ (ūdeņradim ir 1s, skābeklim ir 2s, 2p, bet pārējiem attiecīgi 3, 4 un 5).

saites leņķu salīdzinājums
saites leņķu salīdzinājums

Sērūdeņradis izdalās olb altumvielu sabrukšanas laikā, tāpēc izpaužas ar puvušu olu smaku, indīgs. Dabā sastopams vulkāniskas gāzes veidā, izdalās dzīvie organismi jau minēto procesu (pūšanas) laikā. Ķīmijā to izmanto kā spēcīgu reducētāju. Kad vulkāni izvirda, tas sajaucas ar sēra dioksīdu, veidojot vulkānisku sēru.

Ūdeņraža selenīds un ūdeņraža telurīds arī ir gāzes. Šausmīgi indīgs un ar vēl pretīgāku smaku nekā sērūdeņradim. Palielinoties periodam, palielinās reducējošās īpašības, kā arī palielinās skābju ūdens šķīdumu stiprums.

Slāpekļa grupa

Amonjaks ir viens no slavenākajiem nemetālu ūdeņraža savienojumiem. Slāpeklis arī šeit atrodas sp3-hibridizācijā, saglabājot vienu nedalītu elektronu pāri, kā dēļ tas pēc tam veido dažādus jonu savienojumus. Tam ir spēcīgas atjaunojošas īpašības. Tas ir pazīstams ar savu labo spēju (tā paša vientuļo elektronu pāra dēļ) veidot kompleksus, kas darbojas kā ligands. Ir zināmi vara, cinka, dzelzs, kob alta, niķeļa, sudraba, zelta un daudz ko citu amonjaka kompleksi.

Fosfīnam – fosfora ūdeņraža savienojumam – ir vēl spēcīgākas reducējošās īpašības. Īpaši toksisks, gaisā spontāni aizdegas. Maisījumā nelielos daudzumos ir dimērs.

Arsīns – arsēna ūdeņradis. Toksisks, tāpat kā visi arsēna savienojumi. Tam ir raksturīga ķiploku smarža, kas rodas vielas daļas oksidēšanās dēļ.

Ogleklis un silīcijs

Metāns – ūdeņradisoglekļa savienojums ir sākumpunkts neierobežotajā organiskās ķīmijas telpā. Tieši tā notika ar oglekli, jo tas var veidot garas stabilas ķēdes ar oglekļa-oglekļa saitēm. Šī raksta vajadzībām ir vērts teikt, ka oglekļa atomam šeit ir arī sp3 hibridizācija. Metāna galvenā reakcija ir sadegšana, kuras laikā izdalās liels daudzums siltuma, tāpēc metāns (dabasgāze) tiek izmantots kā degviela.

Silāns ir līdzīgs silīcija savienojums. Gaisā tas spontāni aizdegas un izdeg. Zīmīgi, ka tas spēj veidot arī oglekli līdzīgas ķēdes: ir zināmi, piemēram, disilāns un trisilāns. Problēma ir tā, ka silīcija-silīcija saite ir daudz mazāk stabila un ķēdes viegli plīst.

Dzimums

Ar boru viss ir ļoti interesanti. Fakts ir tāds, ka tā vienkāršākais ūdeņraža savienojums - borāns - ir nestabils un dimerizējas, veidojot diborānu. Diborāns spontāni aizdegas gaisā, taču pats par sevi ir stabils, tāpat kā daži nākamie borāni, kuru ķēdē ir līdz 20 bora atomiem – šajā ziņā tie ir attīstījušies tālāk par silāniem ar maksimālo 8 atomu skaitu. Visi borāni ir indīgi, ieskaitot nervus paralizējošās vielas.

diborāna formula
diborāna formula

Nemetālu un metālu ūdeņraža savienojumu molekulārās formulas raksta vienādi, taču tās atšķiras pēc struktūras: metālu hidrīdiem ir jonu struktūra, nemetāliem ir kovalenta struktūra.

Ieteicams: