- Характеристика спеціальних сполук
- Карбоноїди
- Нітрогеноїди
- Номенклатура
- Навчання
- Карбоноїди
- Нітрогеноїди
- Програми
- Список літератури
Ці спеціальні з'єднання є все ті з ковалентних гідридів carbonoids і nitrogenoids. Це сполуки з формулою EH 4 , для карбонідів або елементів 14 групи, або формули EH 3 для нітрогеноїдів або елементів групи 15.
Причина, чому деякі хіміки називають ці гідриди спеціальними сполуками, не дуже зрозуміла; Ця назва може бути відносною, хоча, ігноруючи той факт, що H 2 O не зустрічається серед них , деякі є дуже нестабільними та рідкісними, тому вони можуть бути гідними такого класифікатора.
Гідриди вуглецю та азоту. Джерело: Габріель Болівар.
Дві молекули гідриду EH 4 (зліва) та EH 3 (праворуч) показані на верхньому зображенні з моделлю сфер та стрижнів. Зауважимо, що гідриди EH 4 є тетраедричними, тоді як EH 3 мають тригональну геометрію піраміди, з парою електронів над центральним атомом Е.
У міру спуску груп 14 і 15 центральний атом зростає і молекула стає важчою і нестійкішою; оскільки зв'язки EH ослаблені слабким перекриттям їх орбіталей. Важкі гідриди, мабуть, є справжніми спеціальними сполуками, тоді як CH 4 , наприклад, досить рясний.
Характеристика спеціальних сполук
Розділивши спеціальні сполуки на дві визначені групи ковалентних гідридів, короткий опис їх характеристик буде подано окремо.
Карбоноїди
Як було сказано на початку, їх формули EH 4 і складаються з тетраедричних молекул. Найпростіший з цих гідридів - CH 4 , який за іронією також класифікується як вуглеводень. Найголовніше, що стосується цієї молекули - відносна стійкість її зв'язків СН.
Також зв'язки СС є дуже міцними, внаслідок чого СН 4 з'єднується, утворюючи сімейство вуглеводнів. Таким чином виникають СС-ланцюги великої довжини і з багатьма зв'язками СН.
Не те саме зі своїми важчими аналогами. Наприклад, SiH 4 має дуже нестабільні зв'язки Si-H, що робить цей газ більш реакційноздатною сполукою, ніж сам водень. Крім того, їх з'єднання не дуже ефективні або стабільні, і породжують ланцюги Si-Si максимум з десяти атомів.
Серед таких продуктів конкатенації є гексагідриди, E 2 H 6 : C 2 H 6 (етан), Si 2 H 6 (дисилан), Ge 2 H 6 (дигестман) і Sn 2 H 6 (діестанан).
Інші гідриди: GeH 4 , SnH 4 і PBH 4 є ще більш нестабільними і вибухонебезпечними газами, з яких їх скорочення дії скористалися. PbH 4 вважається теоретичним з'єднанням, оскільки він настільки реакційноздатний, що його не можна було отримати належним чином.
Нітрогеноїди
На стороні гідридів азоту або групи 15 ми знаходимо трикутні молекули піраміди EH 3 . Ці сполуки також є газоподібними, нестабільними, безбарвними та токсичними; але більш універсальний і корисний, ніж EH 4 .
Наприклад, NH 3 , найпростіший з них, є одним з найбільш промислово отриманих хімічних сполук, і його неприємний запах дуже добре характеризує його. PH 3 зі свого боку пахне часником і рибою, а AsH 3 пахне гнилими яйцями.
Всі молекули EH 3 є основними; але NH 3 увінчується цією характеристикою, будучи найсильнішою основою завдяки більшій електронегативі та електронній щільності азоту.
NH 3 також може бути з'єднаним, як і CH 4 , лише значно меншою мірою; гідразин, N 2 H 4 (H 2 N-NH 2 ) та триазан, N 3 H 5 (H 2 N-NH-NH 2 ), є прикладами сполук, спричинених конкатенацією азоту.
Аналогічно, гідриди PH 3 і AsH 3 з'єднуються для отримання P 2 H 4 (H 2 P-PH 2 ) і As 2 H 4 (H 2 As-AsH 2 ) відповідно.
Номенклатура
Щоб назвати ці спеціальні сполуки, більшість часу використовуються дві номенклатури: традиційна та IUPAC. Нижче гідриди EH 4 та EH 3 будуть розбиті на відповідні формули та назви.
- СН 4 : метан.
- SiH 4 : силан.
- GeH 4 : німецька.
- SnH 4 : stanane.
- PbH 4 : потік.
- NH 3 : аміак (традиційний), азано (IUPAC).
- PH 3 : фосфін, фосфан.
- AsH 3 : арсін, арсан.
- SbH 3 : стибніт, стибан.
- БіХ 3 : вісмутин, вісмутан.
Звичайно, також можна використовувати систематизовану та фондову номенклатури. Перший вказує кількість атомів водню з грецькими префіксами di, tri, tetra тощо. CH 4 можна назвати відповідно до цієї номенклатури тетрагідридом вуглецю. Тоді як згідно з номенклатурою запасів CH 4 можна назвати гідридом вуглецю (IV).
Навчання
Кожна з цих спеціальних сполук представлена численними способами приготування, будь то в промислових масштабах, лабораторних і навіть в біологічних процесах.
Карбоноїди
Метан утворюється різними біологічними явищами, де високий тиск і температура фрагментують вуглеводні вищих молекулярних мас.
Він накопичується у величезних кишенях газів у рівновазі з нафтою. Крім того, глибоко в Арктиці він залишається укладеним у кристали льоду, які називаються клатратами.
Силан менш багатий, і один із багатьох методів, за допомогою якого він виробляється, представлений наступним хімічним рівнянням:
6H 2 (g) + 3SiO 2 (g) + 4Al (s) → 3SiH 4 (g) + 2Al 2 O 3 (s)
Щодо GeH 4 , він синтезується на лабораторному рівні відповідно до таких хімічних рівнянь:
Na 2 GeO 3 + NaBH 4 + H 2 O → GeH 4 + 2 NaOH + NaBO 2
І SnH 4 утворюється, коли він реагує з KAlH 4 в середовищі тетрагідрофурану (THF).
Нітрогеноїди
Аміак, як і СН 4 , може утворюватися в природі, особливо у космічному просторі у вигляді кристалів. Основний процес, за допомогою якого отримують NH 3 , відбувається за допомогою процесу Хабер-Боша, представленого наступним хімічним рівнянням:
3 H 2 (g) + N 2 (g) → 2 NH 3 (g)
Процес передбачає використання високих температур і тиску, а також каталізаторів для сприяння утворенню NH 3 .
Фосфін утворюється при обробці білого фосфору гідроксидом калію:
3 KOH + P 4 + 3 H 2 O → 3 KH 2 PO 2 + PH 3
Арсин утворюється, коли його арсеніди металів реагують з кислотами, або коли сіль миш'яку обробляється борогідридом натрію:
Na 3 As + 3 HBr → AsH 3 + 3 NaBr
4 AsCl 3 + 3 NaBH 4 → 4 AsH 3 + 3 NaCl + 3 BCl 3
І вісмутин, коли метилбісмутин непропорційний:
3 БіГ 2 СН 3 → 2 БіГ 3 + Бі (СН 3 ) 3
Програми
Нарешті, згадуються деякі з багатьох застосувань цих спеціальних сполук:
- Метан - це викопне паливо, яке використовується для приготування їжі.
- Силан використовується в органічному синтезі органосиліциєвих сполук шляхом додавання до подвійних зв'язків алкенів та / або алкінів. Також кремній може відкладатися з нього під час виготовлення напівпровідників.
- Як і SiH 4 , германський також використовується для додавання атомів Ge у вигляді плівок у напівпровідники. Це ж стосується стибіну, додаючи атоми Sb на поверхні кремнію шляхом електроосадження його пари.
- Гідразин використовується як ракетне паливо та для видобутку дорогоцінних металів.
- Аміак призначений для добрив та фармацевтичної промисловості. Це практично реакційноздатне джерело азоту, що дозволяє приєднувати атоми N до незліченних сполук (амінування).
- Арсін вважався хімічною зброєю під час Другої світової війни, залишивши на своєму місці сумнозвісний газ фосген COCl 2 .
Список літератури
- Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
- Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія. (8-е видання). CENGAGE Навчання.
- Хімія. (2016 р., 30 квітня). Спеціальні сполуки. Відновлено з: websterquimica.blogspot.com
- Формула Алонсо. (2018). Н без металу. Відновлено з: alonsoformula.com
- Вікіпедія. (2019). Група гідридів 14. Відновлено з: en.wikipedia.org
- Гуру хімії. (sf). Гідриди азоту. Відновлено з: thechemistryguru.com