Mindannyian találkoztunk már olyan tudomány fogalmaival, mint a kémia. Néha annyira hasonlóak, hogy nehéz megkülönböztetni egyiket a másiktól. De nagyon fontos mindegyiket megérteni, mert egy ilyen félreértés néha nagyon hülye helyzetekhez, néha pedig megbocsáthatatlan hibákhoz vezet. Ebben a cikkben elmondjuk, mik azok a hidridek, melyek veszélyesek és melyek nem, hol használják őket, és hogyan állítják elő őket. De kezdjük egy rövid kitérővel a történelembe.
Előzmények
A hidridek története a hidrogén felfedezésével kezdődik. Ezt az elemet Henry Cavendish fedezte fel a 18. században. A hidrogén, mint tudják, a víz része, és a periódusos rendszer összes többi elemének alapja. Neki köszönhetően lehetséges a szerves vegyületek és az élet létezése bolygónkon.
Ezenkívül a hidrogén sok szervetlen vegyület alapja. Ezek közé tartoznak a savak és lúgok, valamint a hidrogén egyedi bináris vegyületei más elemekkel - hidridekkel. Első szintézisük időpontja nem pontosan ismert, de a nemfém-hidrideket az ókor óta ismeri az ember. Ezek közül a leggyakoribb a víz. Igen, a víz oxigén-hidrid.
Ebbe az osztályba tartozik még az ammónia (az ammónia fő összetevője), a hidrogén-szulfid, a hidrogén-klorid és hasonló vegyületek. Tudjon meg többet az anyagok tulajdonságairól innena vegyületek e változatos és lenyűgöző osztályáról a következő részben lesz szó.
Fizikai tulajdonságok
A hidridek többnyire gázok. Ha azonban fémhidrideket veszünk (normál körülmények között instabilak, vízzel nagyon gyorsan reagálnak), akkor ezek is lehetnek szilárd anyagok. Némelyikük (például a hidrogén-bromid) folyékony állapotban is létezik.
Egy ilyen hatalmas anyagcsoportról egyszerűen lehetetlen általános leírást adni, mert mindegyik más és más, és a hidridet alkotó elemtől függően a hidrogénen kívül eltérő fizikai jellemzőkkel is rendelkeznek, és kémiai tulajdonságok. De osztályokra oszthatók, amelyekben a vegyületek némileg hasonlóak. Az alábbiakban minden osztályt külön-külön megvizsgálunk.
Az ionos hidridek hidrogén vegyületei alkáli- vagy alkáliföldfémekkel. Fehér anyagok, normál körülmények között stabilak. Hevítéskor ezek a vegyületek olvadás nélkül bomlanak fémre és hidrogénre. Kivételt képez a LiH, amely bomlás nélkül megolvad, és erős melegítés hatására Li-vé és H2.
A fém-hidridek átmeneti fémek vegyületei. Nagyon gyakran változó összetételűek. Ezeket a hidrogén szilárd oldataként ábrázolhatjuk fémben. Fém kristályszerkezettel is rendelkeznek.
A kovalens hidridekhez éppen a Földön legelterjedtebb típus tartozik: a hidrogén és a nem fémek vegyületei. Ezen anyagok széles elterjedési területe annak köszönhetőnagy stabilitás, mivel a kovalens kötések a legerősebb kémiai kötések.
Például a szilícium-hidrid képlete: SiH4. Ha térfogatban nézzük, látni fogjuk, hogy a hidrogén nagyon erősen vonzódik a központi szilícium atomhoz, és elektronjai felé tolódnak. A szilícium kellően nagy elektronegativitással rendelkezik, ezért erősebben képes magához vonzani az elektronokat, ezáltal csökkenti a kötés hosszát közte és a szomszédos atom között. És mint tudod, minél rövidebb a kötés, annál erősebb.
A következő részben megvitatjuk, hogy a hidridek miben különböznek más vegyületektől a reakcióképesség tekintetében.
Kémiai tulajdonságok
Ebben a részben is érdemes a hidrideket ugyanabba a csoportba osztani, mint korábban. És kezdjük az ionos hidridek tulajdonságaival. Fő különbségük a másik két típustól, hogy aktívan kölcsönhatásba lépnek a vízzel, lúgok képződésével és hidrogén felszabadulásával gáz formájában. A hidrid - víz reakciója meglehetősen robbanásveszélyes, ezért a vegyületeket leggyakrabban nedvesség nélkül tárolják. Ez azért történik, mert a víz, még a levegőben is, veszélyes átalakulást indíthat el.
Mutatjuk a fenti reakció egyenletét egy anyag, például a kálium-hidrid példáján:
KH + H2O=KOH + H2
Amint látjuk, minden nagyon egyszerű. Ezért megvizsgálunk érdekesebb reakciókat, amelyek az általunk leírt másik két anyagtípusra jellemzőek.
Elvileg a többi, általunk nem elemzett átalakulás minden anyagtípusra jellemző. Őkhajlamos fém-oxidokkal reakcióba lépni, fémet képezve, akár vízzel, akár hidroxiddal (ez utóbbi jellemző az alkáli- és alkáliföldfémekre).
Egy másik érdekes reakció a termikus bomlás. Magas hőmérsékleten fordul elő, és elmúlik, mielőtt fém és hidrogén képződik. Nem foglalkozunk ezzel a reakcióval, mivel az előző részekben már elemeztük.
Tehát, megvizsgáltuk az ilyen típusú bináris vegyületek tulajdonságait. Itt az ideje, hogy beszéljünk a beszerzésükről.
Hidridek gyártása
Majdnem minden kovalens hidrid természetes vegyület. Meglehetősen stabilak, így nem bomlanak szét külső erők hatására. Az ionos és fémhidridekkel minden kicsit bonyolultabb. A természetben nem léteznek, ezért szintetizálni kell őket. Ez nagyon egyszerűen történik: a hidrogén és az elem kölcsönhatásának reakciójával, amelynek hidridjét kapjuk.
Alkalmazás
Egyes hidrideknek nincs konkrét alkalmazása, de a legtöbb nagyon fontos anyag az ipar számára. Nem megyünk bele a részletekbe, mert mindenki hallott már arról, hogy például az ammóniát számos területen használják, és nélkülözhetetlen anyagként szolgál a mesterséges aminosavak és szerves vegyületek előállításához. Számos hidrid felhasználását kémiai tulajdonságaik korlátozzák. Ezért kizárólag laboratóriumi kísérletekben használják őket.
Az alkalmazás túl széles szakasza az anyagok ezen osztályához, ezért az általános tényekre szorítkoztunk. A következő részben eláruljuk, hogyansokan megfelelő tudás nélkül összekeverünk egymással ártalmatlan (vagy legalábbis ismert) anyagokat.
Néhány téveszme
Például, egyesek úgy gondolják, hogy a hidrogén-hidrid veszélyes dolog. Ha ezt az anyagot lehet így nevezni, akkor senki sem csinálja. Ha belegondolunk, akkor a hidrogén-hidrid a hidrogén és a hidrogén kombinációja, ami azt jelenti, hogy egy H2 molekula. Természetesen ez a gáz veszélyes, de csak oxigénnel keverve. Tiszta formájában nem jelent veszélyt.
Sok homályos név van. Megrémítik a szokatlan embert. A gyakorlat azonban azt mutatja, hogy legtöbbjük nem veszélyes, és háztartási célokra használják.
Következtetés
A kémia világa hatalmas, és úgy gondoljuk, ha ezután nem is, akkor több cikk után meglátod majd. Ezért van értelme fejjel elmerülni a tanulmányozásában. Az emberiség sok új dolgot fedezett fel, és még több marad ismeretlen. És ha úgy tűnik, hogy a hidridek terén nincs semmi érdekes, akkor nagyot tévedsz.
