Καθένας από εμάς έχει συναντήσει τις έννοιες μιας τέτοιας επιστήμης όπως η χημεία. Μερικές φορές μοιάζουν τόσο πολύ που είναι δύσκολο να ξεχωρίσεις το ένα από το άλλο. Είναι όμως πολύ σημαντικό να τα κατανοήσουμε όλα, γιατί μερικές φορές μια τέτοια παρεξήγηση οδηγεί σε πολύ ανόητες καταστάσεις, και μερικές φορές σε ασυγχώρητα λάθη. Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε τι είναι τα υδρίδια, ποια είναι επικίνδυνα και ποια όχι, πού χρησιμοποιούνται και πώς λαμβάνονται. Αλλά ας ξεκινήσουμε με μια σύντομη παρέκβαση στην ιστορία.
Ιστορία
Η ιστορία των υδριδίων ξεκινά με την ανακάλυψη του υδρογόνου. Αυτό το στοιχείο ανακαλύφθηκε από τον Henry Cavendish τον 18ο αιώνα. Το υδρογόνο, όπως γνωρίζετε, είναι μέρος του νερού και είναι η βάση όλων των άλλων στοιχείων του περιοδικού πίνακα. Χάρη σε αυτόν είναι δυνατή η ύπαρξη οργανικών ενώσεων και η ζωή στον πλανήτη μας.
Επιπλέον, το υδρογόνο είναι η βάση για πολλές ανόργανες ενώσεις. Ανάμεσά τους είναι οξέα και αλκάλια, καθώς και μοναδικές δυαδικές ενώσεις υδρογόνου με άλλα στοιχεία - υδρίδια. Η ημερομηνία της πρώτης σύνθεσής τους δεν είναι ακριβώς γνωστή, αλλά τα μη μεταλλικά υδρίδια ήταν γνωστά στον άνθρωπο από την αρχαιότητα. Το πιο κοινό από αυτά είναι το νερό. Ναι, το νερό είναι υδρίδιο οξυγόνου.
Επίσης, αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει αμμωνία (το κύριο συστατικό της αμμωνίας), υδρόθειο, υδροχλώριο και παρόμοιες ενώσεις. Μάθετε περισσότερα για τις ιδιότητες των ουσιών απόαυτή η ποικιλόμορφη και εκπληκτική κατηγορία ενώσεων θα συζητηθεί στην επόμενη ενότητα.
Φυσικές ιδιότητες
Οι υδρίδες είναι κυρίως αέρια. Ωστόσο, αν πάρουμε υδρίδια μετάλλων (είναι ασταθή υπό κανονικές συνθήκες και αντιδρούν πολύ γρήγορα με το νερό), τότε μπορεί να είναι και στερεές ουσίες. Μερικά από αυτά (για παράδειγμα, το υδροβρώμιο) υπάρχουν επίσης σε υγρή κατάσταση.
Είναι απλά αδύνατο να δώσουμε μια γενική περιγραφή μιας τόσο τεράστιας κατηγορίας ουσιών, επειδή είναι όλες διαφορετικές και, ανάλογα με το στοιχείο που συνθέτει το υδρίδιο, εκτός από το υδρογόνο, έχουν και διαφορετικά φυσικά χαρακτηριστικά και Χημικές ιδιότητες. Αλλά μπορούν να χωριστούν σε κατηγορίες, οι ενώσεις στις οποίες είναι κάπως παρόμοιες. Παρακάτω θα εξετάσουμε κάθε τάξη ξεχωριστά.
Ιονικά υδρίδια είναι ενώσεις υδρογόνου με μέταλλα αλκαλίων ή αλκαλικών γαιών. Είναι λευκές ουσίες, σταθερές σε κανονικές συνθήκες. Όταν θερμαίνονται, αυτές οι ενώσεις αποσυντίθενται στο μέταλλο και το υδρογόνο τους χωρίς να λιώνουν. Μια εξαίρεση είναι το LiH, το οποίο λιώνει χωρίς αποσύνθεση και, όταν θερμαίνεται έντονα, μετατρέπεται σε Li και H2.
Τα υδρίδια μετάλλων είναι ενώσεις μετάλλων μεταπτώσεως. Πολύ συχνά έχουν μεταβλητή σύνθεση. Μπορούν να αναπαρασταθούν ως στερεό διάλυμα υδρογόνου σε ένα μέταλλο. Έχουν επίσης μεταλλική κρυσταλλική δομή.
Στα ομοιοπολικά υδρίδια ανήκει ακριβώς ο τύπος που είναι πιο κοινός στη Γη: ενώσεις υδρογόνου με αμέταλλα. Η ευρεία περιοχή διανομής αυτών των ουσιών οφείλεται σε αυτέςυψηλή σταθερότητα, αφού οι ομοιοπολικοί δεσμοί είναι οι ισχυρότεροι από τους χημικούς δεσμούς.
Για παράδειγμα, ο τύπος για το υδρίδιο του πυριτίου είναι SiH4. Αν το δούμε σε όγκο, θα δούμε ότι το υδρογόνο έλκεται πολύ σφιχτά από το κεντρικό άτομο πυριτίου και τα ηλεκτρόνια του μετατοπίζονται προς αυτό. Το πυρίτιο έχει αρκετά υψηλή ηλεκτραρνητικότητα, επομένως, είναι σε θέση να προσελκύει ηλεκτρόνια στον πυρήνα του πιο έντονα, μειώνοντας έτσι το μήκος του δεσμού μεταξύ αυτού και του γειτονικού ατόμου. Και όπως γνωρίζετε, όσο πιο σύντομος είναι ο δεσμός, τόσο ισχυρότερος είναι.
Στην επόμενη ενότητα, θα συζητήσουμε πώς διαφέρουν τα υδρίδια από άλλες ενώσεις όσον αφορά την αντιδραστικότητα.
Χημικές ιδιότητες
Σε αυτό το τμήμα αξίζει επίσης να χωρίσουμε τα υδρίδια στις ίδιες ομάδες όπως στο παρελθόν. Και θα ξεκινήσουμε με τις ιδιότητες των ιοντικών υδριδίων. Η κύρια διαφορά τους από τους άλλους δύο τύπους είναι ότι αλληλεπιδρούν ενεργά με το νερό με το σχηματισμό αλκαλίων και την απελευθέρωση υδρογόνου με τη μορφή αερίου. Η αντίδραση υδριδίου - νερού είναι αρκετά εκρηκτική, επομένως οι ενώσεις τις περισσότερες φορές αποθηκεύονται χωρίς υγρασία. Αυτό γίνεται επειδή το νερό, ακόμα και στον αέρα, μπορεί να προκαλέσει μια επικίνδυνη μεταμόρφωση.
Ας δείξουμε την εξίσωση της παραπάνω αντίδρασης χρησιμοποιώντας το παράδειγμα μιας ουσίας όπως το υδρίδιο του καλίου:
KH + H2O=KOH + H2
Όπως μπορούμε να δούμε, όλα είναι πολύ απλά. Επομένως, θα εξετάσουμε πιο ενδιαφέρουσες αντιδράσεις χαρακτηριστικές των άλλων δύο τύπων ουσιών που περιγράφουμε.
Καταρχήν, οι υπόλοιποι μετασχηματισμοί που δεν έχουμε αναλύσει είναι χαρακτηριστικοί όλων των τύπων ουσιών. Αυτοί είναιτείνουν να αντιδρούν με οξείδια μετάλλων για να σχηματίσουν μέταλλο, είτε με νερό είτε με υδροξείδιο (το τελευταίο είναι χαρακτηριστικό για μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών).
Μια άλλη ενδιαφέρουσα αντίδραση είναι η θερμική αποσύνθεση. Εμφανίζεται σε υψηλές θερμοκρασίες και περνά πριν από το σχηματισμό μετάλλου και υδρογόνου. Δεν θα σταθούμε σε αυτήν την αντίδραση, αφού την έχουμε ήδη αναλύσει στις προηγούμενες ενότητες.
Λοιπόν, εξετάσαμε τις ιδιότητες αυτού του τύπου δυαδικών ενώσεων. Τώρα είναι ώρα να μιλήσουμε για την απόκτησή τους.
Παραγωγή υδριδίων
Σχεδόν όλα τα ομοιοπολικά υδρίδια είναι φυσικές ενώσεις. Είναι αρκετά σταθερά, επομένως δεν αποσυντίθενται υπό την επίδραση εξωτερικών δυνάμεων. Με ιοντικά και μεταλλικά υδρίδια, όλα είναι λίγο πιο περίπλοκα. Δεν υπάρχουν στη φύση, άρα πρέπει να συντεθούν. Αυτό γίνεται πολύ απλά: με την αντίδραση της αλληλεπίδρασης του υδρογόνου και του στοιχείου του οποίου το υδρίδιο θα ληφθεί.
Αίτηση
Μερικά υδρίδια δεν έχουν συγκεκριμένη εφαρμογή, αλλά τα περισσότερα είναι πολύ σημαντικές ουσίες για τη βιομηχανία. Δεν θα μπούμε σε λεπτομέρειες, γιατί όλοι έχουν ακούσει ότι, για παράδειγμα, η αμμωνία χρησιμοποιείται σε πολλούς τομείς και χρησιμεύει ως απαραίτητη ουσία για την παραγωγή τεχνητών αμινοξέων και οργανικών ενώσεων. Η χρήση πολλών υδριδίων περιορίζεται από τις χημικές τους ιδιότητες. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιούνται αποκλειστικά σε εργαστηριακά πειράματα.
Η εφαρμογή είναι πολύ ευρεία ενότητα για αυτήν την κατηγορία ουσιών, επομένως περιοριστήκαμε σε γενικά γεγονότα. Στο επόμενο μέρος, θα σας πούμε πώςπολλοί από εμάς, χωρίς την κατάλληλη γνώση, μπερδεύουν αβλαβείς (ή τουλάχιστον γνωστές) ουσίες μεταξύ τους.
Μερικές αυταπάτες
Για παράδειγμα, μερικοί άνθρωποι πιστεύουν ότι το υδρογόνο είναι κάτι επικίνδυνο. Εάν μπορείτε να ονομάσετε αυτήν την ουσία έτσι, τότε κανείς δεν το κάνει. Αν το σκεφτείτε, τότε το υδρογόνο είναι ένας συνδυασμός υδρογόνου με υδρογόνο, που σημαίνει ότι είναι ένα μόριο H2. Φυσικά, αυτό το αέριο είναι επικίνδυνο, αλλά μόνο όταν αναμιγνύεται με οξυγόνο. Στην καθαρή του μορφή, δεν ενέχει κανένα κίνδυνο.
Υπάρχουν πολλά σκοτεινά ονόματα. Τρομοκρατούν τον ασυνήθιστο. Ωστόσο, όπως δείχνει η πρακτική, τα περισσότερα από αυτά δεν είναι επικίνδυνα και χρησιμοποιούνται για οικιακούς σκοπούς.
Συμπέρασμα
Ο κόσμος της χημείας είναι τεράστιος και πιστεύουμε ότι αν όχι μετά από αυτό, τότε μετά από πολλά άλλα άρθρα, θα το δείτε μόνοι σας. Γι' αυτό είναι λογικό να βυθιστείτε στη μελέτη του με το κεφάλι σας. Η ανθρωπότητα έχει ανακαλύψει πολλά νέα πράγματα, και ακόμη περισσότερα παραμένουν άγνωστα. Και αν σας φαίνεται ότι δεν υπάρχει τίποτα ενδιαφέρον στον τομέα των υδριδίων, κάνετε μεγάλο λάθος.
