Ikviens no mums ir saskāries ar tādas zinātnes jēdzieniem kā ķīmija. Dažreiz tie ir tik līdzīgi, ka ir grūti atšķirt vienu no otra. Bet ir ļoti svarīgi tos visus izprast, jo reizēm šāds pārpratums noved pie ļoti stulbām situācijām, bet reizēm arī pie nepiedodamam kļūdām. Šajā rakstā mēs jums pastāstīsim, kas ir hidrīdi, kuri ir bīstami un kuri nav, kur tos izmanto un kā tos iegūst. Bet sāksim ar īsu atkāpi vēsturē.
Vēsture
Hidrīdu vēsture sākas ar ūdeņraža atklāšanu. Šo elementu 18. gadsimtā atklāja Henrijs Kavendišs. Ūdeņradis, kā jūs zināt, ir daļa no ūdens un ir visu pārējo periodiskās tabulas elementu pamatā. Pateicoties viņam, uz mūsu planētas ir iespējama organisko savienojumu un dzīvības pastāvēšana.
Turklāt ūdeņradis ir daudzu neorganisku savienojumu pamatā. Starp tiem ir skābes un sārmi, kā arī unikāli ūdeņraža binārie savienojumi ar citiem elementiem - hidrīdi. To pirmās sintēzes datums nav precīzi zināms, taču nemetālu hidrīdi cilvēkiem ir zināmi kopš senatnes. Visizplatītākais no tiem ir ūdens. Jā, ūdens ir skābekļa hidrīds.
Šajā klasē ietilpst arī amonjaks (amonjaka galvenā sastāvdaļa), sērūdeņradis, hlorūdeņradis un līdzīgi savienojumi. Uzziniet vairāk par vielu īpašībām nošī daudzveidīgā un pārsteidzošā savienojumu klase tiks apspriesta nākamajā sadaļā.
Fizikālās īpašības
Hidrīdi galvenokārt ir gāzes. Taču, ja ņemam metālu hidrīdus (normālos apstākļos tie ir nestabili un ļoti ātri reaģē ar ūdeni), tad tās var būt arī cietas vielas. Daži no tiem (piemēram, bromūdeņradis) pastāv arī šķidrā stāvoklī.
Ir vienkārši neiespējami sniegt vispārīgu aprakstu tik milzīgai vielu klasei, jo tās visas ir atšķirīgas un atkarībā no elementa, kas veido hidrīdu, papildus ūdeņradim tām ir dažādas fizikālās īpašības un ķīmiskās īpašības. Bet tos var iedalīt klasēs, kuru savienojumi ir nedaudz līdzīgi. Tālāk mēs aplūkosim katru klasi atsevišķi.
Jonu hidrīdi ir ūdeņraža savienojumi ar sārmu vai sārmzemju metāliem. Tās ir b altas vielas, stabilas normālos apstākļos. Karsējot, šie savienojumi sadalās metālā un ūdeņradī, nekusot. Izņēmums ir LiH, kas kūst nesadaloties un, spēcīgi karsējot, pārvēršas par Li un H2.
Metālu hidrīdi ir pārejas metālu savienojumi. Ļoti bieži tiem ir mainīgs sastāvs. Tos var attēlot kā cietu ūdeņraža šķīdumu metālā. Tiem ir arī metāla kristāla struktūra.
Kovalentie hidrīdi pieder tikai tam veidam, kas ir visizplatītākais uz Zemes: ūdeņraža savienojumi ar nemetāliem. Šo vielu plašā izplatīšanas zona ir saistīta ar toaugsta stabilitāte, jo kovalentās saites ir spēcīgākās no ķīmiskajām saitēm.
Piemēram, silīcija hidrīda formula ir SiH4. Ja mēs to aplūkosim pēc tilpuma, mēs redzēsim, ka ūdeņradis ir ļoti cieši piesaistīts centrālajam silīcija atomam, un tā elektroni tiek novirzīti uz to. Silīcijam ir pietiekami augsta elektronegativitāte, tāpēc tas spēj spēcīgāk piesaistīt elektronus savam kodolam, tādējādi samazinot saites garumu starp to un blakus esošo atomu. Un, kā jūs zināt, jo īsāka saite, jo stiprāka tā ir.
Nākamajā sadaļā mēs apspriedīsim, kā hidrīdi atšķiras no citiem savienojumiem reaktivitātes ziņā.
Ķīmiskās īpašības
Šajā sadaļā ir arī vērts sadalīt hidrīdus tādās pašās grupās kā agrāk. Un mēs sāksim ar jonu hidrīdu īpašībām. To galvenā atšķirība no pārējiem diviem veidiem ir tā, ka tie aktīvi mijiedarbojas ar ūdeni, veidojot sārmu un izdalot ūdeņradi gāzes veidā. Hidrīda reakcija - ūdens ir diezgan sprādzienbīstama, tāpēc savienojumi visbiežāk tiek uzglabāti bez mitruma. Tas tiek darīts, jo ūdens pat gaisā var izraisīt bīstamas pārvērtības.
Parādīsim iepriekš minētās reakcijas vienādojumu, izmantojot tādas vielas kā kālija hidrīda piemēru:
KH + H2O=KOH + H2
Kā redzam, viss ir pavisam vienkārši. Tāpēc mēs apsvērsim interesantākas reakcijas, kas raksturīgas pārējiem diviem mūsu aprakstīto vielu veidiem.
Principā pārējās transformācijas, kuras mēs neesam analizējuši, ir raksturīgas visu veidu vielām. Viņi irmēdz reaģēt ar metālu oksīdiem, veidojot metālu vai nu ar ūdeni, vai ar hidroksīdu (pēdējais ir raksturīgs sārmu un sārmzemju metāliem).
Vēl viena interesanta reakcija ir termiskā sadalīšanās. Tas notiek augstā temperatūrā un pāriet pirms metāla un ūdeņraža veidošanās. Mēs nekavēsimies pie šīs reakcijas, jo mēs to jau esam analizējuši iepriekšējās sadaļās.
Tātad, mēs esam apsvēruši šāda veida bināro savienojumu īpašības. Tagad ir pienācis laiks runāt par to iegūšanu.
Hidrīdu ražošana
Gandrīz visi kovalentie hidrīdi ir dabiski savienojumi. Tie ir diezgan stabili, tāpēc tie nesadalās ārējo spēku ietekmē. Ar jonu un metālu hidrīdiem viss ir nedaudz sarežģītāk. Dabā tie nepastāv, tāpēc tie ir jāsintezē. Tas tiek darīts ļoti vienkārši: ūdeņraža un elementa, kura hidrīdu ir jāiegūst, mijiedarbības reakcija.
Pieteikums
Dažiem hidrīdiem nav īpaša pielietojuma, taču lielākā daļa ir ļoti svarīgas vielas rūpniecībā. Detaļās neiedziļināsimies, jo visi ir dzirdējuši, ka, piemēram, amonjaks tiek izmantots daudzās jomās un kalpo kā neaizstājama viela mākslīgo aminoskābju un organisko savienojumu ražošanā. Daudzu hidrīdu izmantošanu ierobežo to ķīmiskās īpašības. Tāpēc tos izmanto tikai laboratorijas eksperimentos.
Pieteikums ir pārāk plaša sadaļa šai vielu klasei, tāpēc esam aprobežojušies ar vispārīgiem faktiem. Nākamajā daļā mēs jums pateiksim, kādaudzi no mums bez pienācīgām zināšanām sajauc nekaitīgas (vai vismaz zināmas) vielas savā starpā.
Daži maldi
Piemēram, daži cilvēki domā, ka ūdeņraža hidrīds ir kaut kas bīstams. Ja šo vielu tā var nosaukt, tad neviens to nedara. Ja tā padomā, tad ūdeņraža hidrīds ir ūdeņraža un ūdeņraža kombinācija, kas nozīmē, ka tā ir H2 molekula. Protams, šī gāze ir bīstama, bet tikai sajaucoties ar skābekli. Tīrā veidā tas nerada briesmas.
Ir daudz neskaidru nosaukumu. Tie biedē nepieradināto cilvēku. Tomēr, kā liecina prakse, vairums no tiem nav bīstami un tiek izmantoti sadzīves vajadzībām.
Secinājums
Ķīmijas pasaule ir milzīga, un mēs domājam, ka ja ne pēc šī, tad pēc vairākiem citiem rakstiem jūs par to redzēsit. Tāpēc ir jēga iegremdēties tās pētījumā ar galvu. Cilvēce ir atklājusi daudzas jaunas lietas, un vēl vairāk paliek nezināmas. Un, ja jums šķiet, ka hidrīdu jomā nav nekā interesanta, jūs ļoti maldāties.
