Гідриди

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Гідри́ди — сполуки Гідрогену з іншими елементами, які мають меншу електронегативністю. Сполуки Гідрогену з галогенами, Нітрогеном, Оксигеном, Карбоном і Сульфуром не є гідридами, але іноді відносяться до цього класу.

Термічне розкладання гідридів слугує одним з методів отримання особливо чистих простих сполук елементів (наприклад, кремнію та германію).

Класифікація[ред.ред. код]

Гідриди класифікують за їхніми властивостями або ж за типом зв'язку. У 1928 році Фрідріх Адольф Панет запропонував класифікувати гідриди за властивостями: на солеподібні гідриди, металеві та леткі. Однак ця класифікація виявилася недосконалою і в 1941 році Томас Ґібб запропонував уточнений варіант, яким послуговуються і до сьогодні:

  1. солеподібні (сольові);
  2. металічні (або перехідні);
  3. леткі (або ковалентні);
  4. полімерні ковалентні.

Поділ на групи не є чітким, він базується

Солеподібні гідриди[ред.ред. код]

Гідрид натрію NaH

Солеподібні гідриди утворені гідрогеном і металами з низькою електронегативністю — представниками лужних, лужноземельних металів, за виключенням гідриду берилію, який проявляє лабкі ковалентні властивості. Вони утворюють сполуки загальної формули MeHx, де х — номер групи металу. Завдяки сильним відновним властивостям, у сполуках проявляється іонний зв'язок.

Солеподібні гідриди зазвичай представляють собою білі кристалічні речовини, стійкі в звичайних умовах, які лише при нагріванні розкладаються без плавлення на метал і водень (окрім LiH, плавкого при 689°С). Водою енергійно розкладаються з виділенням водню.

У промисловості солеподібні гідриди отримують гідруванням металів або деяких бінарних сполук металів при 200—600°С.

\mathrm{ 2Na + H_2 \xrightarrow{400^oC} \ 2NaH}
\mathrm{ Li_3N + 3H_2 \xrightarrow{300^oC} \ 3LiH + NH_3}
\mathrm{ CaH_2 + 2H_2O \longrightarrow Ca(OH)_2 + 2H_2\uparrow}
\mathrm{ AlCl_3 + 4LiH \xrightarrow{ether} \ LiAlH_4 + 3LiCl}

Гідриди літію, натрію, атакож їхні подівійні гідриди застосовуються в органічному синтезі як відновники і агенти конденсації. Розчином NaH в розплавленому лузі знімають окалину з металевих виробів. CaH2 використовується для висушування і визначення води в органічних розчинниках, при отриманні порошків металів з оксидів, а також водню.

Металічні гідриди[ред.ред. код]

Гідрид титану TiH2

Гідриди перехідних металів належать до типу металічних, оскільки за характером хімічних зв'язку вони схожі з металами. Ці гідриди в більшості випадків є сполуками змінного складу, і формули дають лише граничний вміст Гідрогену в них.

Для металів 3 групи періодичної системи (підгрупа скандію та лантаноїди) характерне утворення двох типів гідридів — MeH2 і MeH3. Метали 4 групи (підгрупа титану) утворюють гідриди MeH2 , а метали 5 групи (підгрупа ванадію) — MeH. Гідриди металів цих груп — крихкі тверді речовини сірого або чорного кольорів, синтезуються при дії водню на подріблені метали при підвищених температурах. Метали 6, 7 і 8 груп (окрім паладію) при поглинанні водню не дають відповідних хімічних сполук.

Гідриди перехідних металів слугують каталізаторами різних хімічних реакцій. Здатність металів утворювати гідриди використовується у високовакуумній техніці для скріплення водню. В результаті утворення гідридів, наприклад при дії пари води на розжарений метал і при електролітичному виділенні металів, погіршується якість металів (з'являється так звана воднева крихкість).

Гідриди перехідних металів 1 і 2 груп періодичної системи, а також гідриди 3 групи (підгрупа Al) не утворюються при взаємодії металу з воднем. Вони утворюються, наприклад, при відновленні сполук цих металів алюмогидрідом літію LiAlH4 в етерному розчині. Всі вони при нагріванні легко розкладаються на метал і водень.

Ковалентні гідриди[ред.ред. код]

Ковалентні (леткі) гідриди утворюються елементами з високою електронегативністю, але меншою, ніж у гідрогену. До таких елементів належать елементи 13, 14 та 15 груп періодичної системи, зокрема, бор, силіцій, арсен, галій, германій, станум та деякі інші. Згідно деяких тлумачень терміну «гідриди», до летких гідридів також відносять й інші сполуки неметалів з гідрогеном, наприклад, галогеноводні.

Простіші представники цього класу (диборан B2H6, силан SiH4, герман SiH4) є газами, складніші сполуки (наприклад, пентаборан B5H9 і дифосфін P2H4) є рідинами, зустрічаються також тверді речовини (декаборан B10H14). Чимало гідридів легко загоряються на повітрі, B2H6 і SiH4 розкладаються водою з виділенням водню.

Основну частину ковалентних гідридів отримують відновленням галогенідів або дією кислоти на солі активних металів:

\mathrm{ AsCl_3 + 6H^0 \longrightarrow AsH_3 + 3HCl}
\mathrm{ GeCl_4 + 8H^0 \longrightarrow GeH_4 + 4HCl}
\mathrm{ SbCl_3 + 6H^0 \longrightarrow SbH_3 + 3HCl}
\mathrm{ Mg_2Si + 4HCl \longrightarrow SiH_4 + 2MgCl_2}
\mathrm{ Mg_3B_2 + 6HCl \longrightarrow B_2H_6 + 3MgCl_2}

Полімерні гідриди[ред.ред. код]

До класу полімерних гідридів відносяться сполуки, які здатні утворювати гідридні містки між атомами. Вони утворюються елементами 12 і 13 груп, а також берилієм. Особливе місце серед них посідають бороводні.

Див. також[ред.ред. код]

Джерела[ред.ред. код]

  • Rittmeyer P., Wietelmann U. Hydrides // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. — 6th. — Weinheim : Wiley-VCH, 2005. — DOI:10.1002/14356007.a13_199. (англ.)
  • Херд Д. Введение в химию гидридов: пер. с англ. / ред. пер. А. Ф. Жигач. — М. : Изд-во иностр. лит., 1955. — 238 с. (рос.)
  • Жигач А. Ф., Стасиневич Д. С. Химия гидридов. — Л. : «Химия», 1969. — 676 с. (рос.)
  • Михеева В. И. Гидриды переходных металлов. — М. : Изд-во Академии наук СССР, 1960. — 210 с. (рос.)
  • Маккей К. Водородный соединения металлов. — М. : Мир, 1968. — 244 с. (рос.)
  • Галактионова Н. А. Водород в металлах. — М. : Металлургия, 1967. — 303 с. (рос.)
  • Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк: «Вебер», 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0
Реторта Це незавершена стаття з хімії.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.