- Характеристики специальных составов
- Carbonoids
- Nitrogenoids
- Номенклатура
- Повышение квалификации
- Carbonoids
- Nitrogenoids
- Приложения
- Ссылки
Все специальные соединения состоят из ковалентных гидридов карбоноидов и азотноидов. Это соединения формулы EH 4 для карбонидов или элементов группы 14 или формулы EH 3 для азотноидов или элементов группы 15.
Причина, по которой некоторые химики называют эти гидриды особыми соединениями, не очень ясна; это название может быть относительным, хотя, игнорируя то, что H 2 O среди них не встречается , некоторые из них очень нестабильны и редки, поэтому они могут быть достойны такого уточнения.
Карбоиды и гидриды азота. Источник: Габриэль Боливар.
Две молекулы гидрида EH 4 (слева) и EH 3 (справа) показаны на верхнем изображении с моделью сфер и стержней. Обратите внимание, что гидриды EH 4 являются тетраэдрическими, а EH 3 имеют геометрию тригональной пирамиды с парой электронов над центральным атомом E.
По мере того, как вы спускаетесь по группам 14 и 15, центральный атом растет, и молекула становится тяжелее и нестабильнее; поскольку связи EH ослаблены из-за плохого перекрытия их орбиталей. Более тяжелые гидриды, возможно, являются действительно особыми соединениями, в то время как , например, СН 4 довольно распространен в природе.
Характеристики специальных составов
Разделив специальные соединения на две определенные группы ковалентных гидридов, краткое описание их характеристик будет дано отдельно.
Carbonoids
Как упоминалось в начале, их формулы - EH 4 и состоят из тетраэдрических молекул. Самым простым из этих гидридов является СН 4 , который, по иронии судьбы, также классифицируется как углеводород. Самым важным в этой молекуле является относительная стабильность ее связей CH.
Кроме того, связи CC очень прочные, вызывая конкатенацию CH 4 с образованием семейства углеводородов. Таким образом возникают CC-цепи большой длины и с большим количеством связей CH.
Не то же самое с его более тяжелыми аналогами. SiH 4 , например, имеет очень нестабильные связи Si-H, что делает этот газ более химически активным соединением, чем сам водород. Кроме того, их конкатенации не очень эффективны или стабильны, приводя к образованию цепочек Si-Si не более чем из десяти атомов.
Среди таких продуктов конкатенации - гексагидриды, E 2 H 6 : C 2 H 6 (этан), Si 2 H 6 (дисилан), Ge 2 H 6 (гидролизат) и Sn 2 H 6 (диестаннан).
Другие гидриды: GeH 4 , SnH 4 и PbH 4 являются еще более нестабильными и взрывоопасными газами, и их восстанавливающее действие используется. PbH 4 считается теоретическим соединением, поскольку он настолько реакционноспособен, что не может быть получен должным образом.
Nitrogenoids
На стороне гидридов азота или группы 15 мы находим молекулы тригональной пирамиды EH 3 . Эти соединения также являются газообразными, нестабильными, бесцветными и токсичными; но более универсальный и полезный, чем EH 4 .
Например, простейший из них NH 3 является одним из наиболее промышленных химических соединений, и его неприятный запах очень хорошо характеризует его. PH 3, в свою очередь, пахнет чесноком и рыбой, а AsH 3 пахнет тухлыми яйцами.
Все молекулы EH 3 являются основными; но NH 3 занимает первое место в этой характеристике, будучи самым сильным основанием из-за более высокой электроотрицательности и электронной плотности азота.
NH 3 также может быть присоединен, как и CH 4 , только в гораздо меньшей степени; гидразин, N 2 H 4 (H 2 N-NH 2 ), и триазан, N 3 H 5 (H 2 N-NH-NH 2 ), являются примерами соединений, вызываемых конкатенацией азота.
Точно так же гидриды PH 3 и AsH 3 сцепляются с образованием P 2 H 4 (H 2 P-PH 2 ) и As 2 H 4 (H 2 As-AsH 2 ) соответственно.
Номенклатура
Чтобы назвать эти специальные соединения, чаще всего используются две номенклатуры: традиционная и IUPAC. Ниже гидриды EH 4 и EH 3 будут разбиты с их соответствующими формулами и названиями.
- CH 4 : метан.
- SiH 4 : силан.
- GeH 4 : немецкий.
- SnH 4 : станнан.
- PbH 4 : свинец.
- NH 3 : аммиак (традиционный), азано (IUPAC).
- PH 3 : фосфин, фосфан.
- AsH 3 : арсин, арсан.
- SbH 3 : стибнит, стибан.
- BiH 3 : висмутин, висмутан.
Разумеется, также могут использоваться систематическая номенклатура и номенклатура запасов. Первый указывает количество атомов водорода с греческими префиксами ди, три, тетра и т. Д. СН 4 будет называться в соответствии с этой номенклатурой тетрагидрид углерода. В то время как согласно номенклатуре запасов, CH 4 будет называться гидридом углерода (IV).
Повышение квалификации
Каждое из этих специальных соединений представляет собой несколько методов приготовления, будь то в промышленных масштабах, в лаборатории и даже в биологических процессах.
Carbonoids
Метан образуется в результате различных биологических явлений, когда при высоком давлении и температуре углеводороды с более высокой молекулярной массой фрагментируются.
Он накапливается в огромных карманах газов в равновесии с маслом. Кроме того, глубоко в Арктике он остается заключенным в ледяные кристаллы, называемые клатратами.
Силан менее распространен, и один из многих способов его получения представлен следующим химическим уравнением:
6H 2 (г) + 3SiO 2 (г) + 4Al (т) → 3SiH 4 (г) + 2Al 2 O 3 (т)
Что касается GeH 4 , то он синтезируется на лабораторном уровне в соответствии со следующими химическими уравнениями:
Na 2 GeO 3 + NaBH 4 + H 2 O → GeH 4 + 2 NaOH + NaBO 2
И SnH 4 образуется, когда он реагирует с KAlH 4 в среде тетрагидрофурана (THF).
Nitrogenoids
Аммиак, как и CH 4 , может образовываться в природе, особенно в космосе, в виде кристаллов. Основной процесс получения NH 3 - это процесс Габера-Боша, представленный следующим химическим уравнением:
3 H 2 (г) + N 2 (г) → 2 NH 3 (г)
Процесс включает использование высоких температур и давлений, а также катализаторов, способствующих образованию NH 3 .
Фосфин образуется при обработке белого фосфора гидроксидом калия:
3 КОН + P 4 + 3 H 2 O → 3 KH 2 PO 2 + PH 3
Арсин образуется, когда его арсениды металлов реагируют с кислотами или когда соль мышьяка обрабатывается боргидридом натрия:
Na 3 As + 3 HBr → AsH 3 + 3 NaBr
4 AsCl 3 + 3 NaBH 4 → 4 AsH 3 + 3 NaCl + 3 BCl 3
И висмутин, когда метилвисмутин непропорционально:
3 BiH 2 CH 3 → 2 BiH 3 + Bi (CH 3 ) 3
Приложения
Наконец, упоминаются некоторые из многих применений этих специальных соединений:
- Метан - это ископаемое топливо, используемое в качестве газа для приготовления пищи.
- Силан используется в органическом синтезе кремнийорганических соединений путем добавления к двойным связям алкенов и / или алкинов. Кроме того, кремний может быть осажден из него при производстве полупроводников.
- Как и SiH 4 , германский также используется для добавления атомов Ge в виде пленок в полупроводниках. То же самое касается стибина, добавляющего атомы Sb на поверхность кремния путем электроосаждения его паров.
- Гидразин использовался в качестве ракетного топлива и для добычи драгоценных металлов.
- Аммиак предназначен для производства удобрений и фармацевтики. Это практически реактивный источник азота, позволяющий присоединять атомы азота к бесчисленным соединениям (аминирование).
- Арсин считался химическим оружием во время Второй мировой войны, оставив на его месте печально известный фосгеновый газ COCl 2 .
Ссылки
- Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
- Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия. (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
- Химия. (2016, 30 апреля). Специальные составы. Получено с: websterquimica.blogspot.com
- Формула Алонсо. (2018). H без металла. Получено с: alonsoformula.com
- Wikipedia. (2019). Группа 14 гидрид. Получено с: en.wikipedia.org
- Гуру химии. (SF). Гидриды азота. Получено с: thechemistryguru.com