Nemetalų vandenilio junginiai: formulės, struktūra, savybės

Turinys:

Nemetalų vandenilio junginiai: formulės, struktūra, savybės
Nemetalų vandenilio junginiai: formulės, struktūra, savybės
Anonim

Periodinėje lentelėje nemetalai yra viršutiniame dešiniajame trikampyje, o sumažėjus grupės numeriui, jų skaičius jame taip pat krenta. Septintoje grupėje (halogenai) visi elementai yra nemetalai. Tai yra fluoras, chloras, bromas, jodas ir astatinas. Nors pastarojo nenagrinėjame, nes, pirma, jis pats savaime yra radioaktyvus, žemės plutoje atsiranda tik kaip tarpinis urano skilimo produktas, o jo junginys HAt (vandenilio astatidas), gautas laboratorijoje, yra. labai nestabilus ir tirpale elgiasi kitaip, kaip kiti vandenilio halogenidai. Šeštoje grupėje jau yra mažiau nemetalų (deguonies, sieros, seleno ir telūro, kuris yra metaloidas), penktoje yra trys (azotas, fosforas ir arsenas), ketvirtoje - du (anglis ir silicis)., o trečioje yra vienišas boras. Tos pačios grupės nemetalų vandenilio junginiai turi panašias chemines savybes.

Halogenai

Hidrohalogenidai yra svarbiausi halogenų junginiai. Pagal savo savybes tai yra anoksinės rūgštys, vandenyje disocijuojančios į halogeno anijoną ir vandenilio katijoną. Visi jie puikiai tirpsta. Cheminis ryšys tarp molekulės atomų yra kovalentinis, elektronų pora pasislenka link halogeno kaip labiau elektronegatyvi. Kadangi kuo aukštesnė periodinė lentelė, tuo didesnis atomo elektronegatyvumas, suKai laikotarpis mažėja, kovalentinis ryšys tampa vis poliariškesnis. Vandenilis turi didesnį dalinį teigiamą krūvį, tirpale lengviau atsiskiria nuo halogeno, tai yra, junginys visiškai ir sėkmingiau disocijuoja, o rūgščių stiprumas didėja eilėje nuo jodo iki chloro. Apie fluorą nesakėme, nes jo atveju pastebima visiškai priešingai: fluoro vandenilio rūgštis yra silpna ir tirpaluose labai prastai disocijuoja. Tai paaiškinama tokiu reiškiniu kaip vandeniliniai ryšiai: vandenilis įvedamas į „svetimos“molekulės fluoro atomo elektronų apvalkalą ir atsiranda tarpmolekulinis ryšys, neleidžiantis junginiui atsiskirti taip, kaip tikėtasi.

Tai aiškiai patvirtina grafikas su įvairių nemetalų vandenilio junginių virimo temperatūromis: nuo jų išskiriami pirmojo periodo elementų - azoto, deguonies ir fluoro - junginiai, turintys vandenilinius ryšius.

lyginamieji virimo taškai
lyginamieji virimo taškai

Deguonies grupė

Akivaizdu, kad deguonies vandenilio junginys yra vanduo. Jame nėra nieko nuostabaus, išskyrus tai, kad deguonis šiame junginyje, skirtingai nei panašiuose sieros, seleno ir telūro, yra sp3-hibridizacijoje – tai liudija ryšio kampas tarp dvi jungtys su vandeniliu. Daroma prielaida, kad to nepastebėta likusiems 6 grupės elementams dėl didelio išorinių lygių energetinių charakteristikų skirtumo (vandenilis turi 1s, deguonis turi 2s, 2p, o kiti turi atitinkamai 3, 4 ir 5).

sujungimo kampų palyginimas
sujungimo kampų palyginimas

Vendenilio sulfidas išsiskiria b altymams irstant, todėl pasireiškia supuvusių kiaušinių kvapu, nuodingas. Gamtoje atsiranda vulkaninių dujų pavidalu, gyvų organizmų išskiria jau minėtų procesų (puvimo) metu. Chemijoje jis naudojamas kaip stiprus reduktorius. Kai ugnikalniai išsiveržia, jis susimaišo su sieros dioksidu ir susidaro vulkaninė siera.

Vandenilio selenidas ir vandenilio teluridas taip pat yra dujos. Baisiai nuodingas ir turi dar bjauresnį kvapą nei sieros vandenilis. Ilgėjant laikotarpiui, didėja redukcinės savybės, didėja ir vandeninių rūgščių tirpalų stiprumas.

Azoto grupė

Amoniakas yra vienas žinomiausių nemetalų vandenilio junginių. Azotas čia taip pat yra sp3-hibridizacijoje, išsaugodamas vieną nepasidalintą elektronų porą, dėl kurios vėliau susidaro įvairūs joniniai junginiai. Turi stiprių atkuriamųjų savybių. Jis žinomas dėl savo gero gebėjimo (dėl tos pačios vienišų elektronų poros) formuoti kompleksus, veikiančius kaip ligandas. Yra žinomi vario, cinko, geležies, kob alto, nikelio, sidabro, aukso ir daug kitų amoniako kompleksai.

Fosfinas – vandenilio fosforo junginys – turi dar stipresnes redukcines savybes. Itin toksiška, ore užsidega savaime. Mišinyje nedideliais kiekiais yra dimero.

Arsinas – arseno vandenilis. Toksiška, kaip ir visi arseno junginiai. Jis turi būdingą česnako kvapą, atsirandantį dėl dalies medžiagos oksidacijos.

Anglis ir silicis

Metanas – vandenilisanglies junginys yra atskaitos taškas beribėje organinės chemijos erdvėje. Būtent taip atsitiko su anglimi, nes ji gali sudaryti ilgas stabilias grandines su anglies-anglies ryšiais. Šiame straipsnyje verta pasakyti, kad čia anglies atomas taip pat turi sp3 hibridizaciją. Pagrindinė metano reakcija yra degimas, kurio metu išsiskiria didelis kiekis šilumos, todėl metanas (gamtinės dujos) naudojamas kaip kuras.

Silanas yra panašus silicio junginys. Jis savaime užsidega ore ir perdega. Pastebėtina, kad jis taip pat gali sudaryti į anglį panašias grandines: pavyzdžiui, yra žinomi disilanai ir trisilanai. Problema ta, kad silicio ir silicio jungtis yra daug mažiau stabili, o grandinės lengvai nutrūksta.

Gimimas

Su boru viskas labai įdomu. Faktas yra tas, kad jo paprasčiausias vandenilio junginys – boranas – yra nestabilus ir dimerizuojasi, sudarydamas diboraną. Diboranas savaime užsiliepsnoja ore, tačiau pats yra stabilus, kaip ir kai kurie vėlesni boranai, kurių grandinėje yra iki 20 boro atomų – čia jie pažengė toliau nei silanai, kuriuose yra ne daugiau kaip 8 atomai. Visi boranai yra nuodingi, įskaitant nervus paralyžiuojančias medžiagas.

diborano formulė
diborano formulė

Nemetalų ir metalų vandenilio junginių molekulinės formulės rašomos vienodai, tik skiriasi struktūra: metalų hidridai turi joninę struktūrą, nemetalai – kovalentinę.

Rekomenduojamas: