Ieder van ons is de concepten van een wetenschap als scheikunde tegengekomen. Soms lijken ze zo op elkaar dat het moeilijk is om ze van elkaar te onderscheiden. Maar het is heel belangrijk om ze allemaal te begrijpen, want soms leidt zo'n misverstand tot hele domme situaties en soms tot onvergeeflijke fouten. In dit artikel zullen we u vertellen wat hydriden zijn, welke gevaarlijk zijn en welke niet, waar ze worden gebruikt en hoe ze worden verkregen. Maar laten we beginnen met een korte uitweiding in de geschiedenis.
Geschiedenis
De geschiedenis van hydriden begint met de ontdekking van waterstof. Dit element werd in de 18e eeuw ontdekt door Henry Cavendish. Waterstof maakt, zoals u weet, deel uit van water en vormt de basis van alle andere elementen van het periodiek systeem. Dankzij hem is het bestaan van organische verbindingen en leven op onze planeet mogelijk.
Bovendien is waterstof de basis voor veel anorganische verbindingen. Onder hen zijn zuren en logen, evenals unieke binaire verbindingen van waterstof met andere elementen - hydriden. De datum van hun eerste synthese is niet precies bekend, maar niet-metaalhydriden zijn al sinds de oudheid bekend bij de mens. De meest voorkomende hiervan is water. Ja, water is zuurstofhydride.
Deze klasse omvat ook ammoniak (het hoofdbestanddeel van ammoniak), waterstofsulfide, waterstofchloride en soortgelijke verbindingen. Lees meer over de eigenschappen van stoffen uit:deze diverse en verbazingwekkende klasse van verbindingen zal in de volgende sectie worden besproken.
Fysieke eigenschappen
Hydriden zijn meestal gassen. Nemen we echter metaalhydriden (ze zijn onder normale omstandigheden instabiel en reageren zeer snel met water), dan kunnen dit ook vaste stoffen zijn. Sommige ervan (bijvoorbeeld waterstofbromide) bestaan ook in vloeibare toestand.
Het is gewoon onmogelijk om een algemene beschrijving te geven van zo'n enorme klasse stoffen, omdat ze allemaal verschillend zijn en, afhankelijk van het element waaruit het hydride bestaat, naast waterstof, verschillende fysieke kenmerken en chemische eigenschappen. Maar ze kunnen worden onderverdeeld in klassen, waarvan de verbindingen enigszins op elkaar lijken. Hieronder zullen we elke klasse afzonderlijk bekijken.
Ionische hydriden zijn verbindingen van waterstof met alkali- of aardalkalimetalen. Het zijn witte stoffen, stabiel onder normale omstandigheden. Bij verhitting ontleden deze verbindingen in hun metaal en waterstof zonder te smelten. Een uitzondering is LiH, dat smelt zonder ontbinding en bij sterke verhitting verandert in Li en H2.
Metaalhydriden zijn verbindingen van overgangsmetalen. Heel vaak hebben ze een variabele samenstelling. Ze kunnen worden weergegeven als een vaste oplossing van waterstof in een metaal. Ze hebben ook een metalen kristalstructuur.
Covalente hydriden behoren precies tot het type dat het meest voorkomt op aarde: verbindingen van waterstof met niet-metalen. Het brede verspreidingsgebied van deze stoffen is te danken aan hunhoge stabiliteit, aangezien covalente bindingen de sterkste chemische bindingen zijn.
De formule voor siliciumhydride is bijvoorbeeld SiH4. Als we het in volume bekijken, zullen we zien dat waterstof heel sterk wordt aangetrokken door het centrale siliciumatoom en dat zijn elektronen ernaartoe worden verschoven. Silicium heeft een voldoende hoge elektronegativiteit, daarom is het in staat om elektronen sterker naar zijn kern te trekken, waardoor de bindingslengte tussen het en het naburige atoom wordt verminderd. En zoals je weet, hoe korter de band, hoe sterker deze is.
In de volgende sectie zullen we bespreken hoe hydriden verschillen van andere verbindingen in termen van reactiviteit.
Chemische eigenschappen
In deze sectie is het ook de moeite waard om de hydriden in dezelfde groepen te verdelen als in het verleden. En we zullen beginnen met de eigenschappen van ionische hydriden. Hun belangrijkste verschil met de andere twee typen is dat ze actief in wisselwerking staan met water met de vorming van alkali en het vrijkomen van waterstof in de vorm van gas. De reactie van hydride - water is behoorlijk explosief, dus de verbindingen worden meestal zonder vocht opgeslagen. Dit wordt gedaan omdat water, zelfs in de lucht, een gevaarlijke transformatie kan veroorzaken.
Laten we de vergelijking van de bovenstaande reactie laten zien aan de hand van het voorbeeld van een stof zoals kaliumhydride:
KH + H2O=KOH + H2
Zoals we kunnen zien, is alles vrij eenvoudig. Daarom zullen we meer interessante reacties beschouwen die kenmerkend zijn voor de andere twee soorten stoffen die we beschrijven.
In principe zijn de overige transformaties die we niet hebben geanalyseerd kenmerkend voor alle soorten stoffen. Zij zijnhebben de neiging om te reageren met metaaloxiden om metaal te vormen, hetzij met water of met hydroxide (het laatste is typisch voor alkali- en aardalkalimetalen).
Een andere interessante reactie is thermische ontleding. Het komt voor bij hoge temperaturen en gaat voorbij aan de vorming van metaal en waterstof. We zullen niet bij deze reactie stilstaan, omdat we deze al in de vorige paragrafen hebben geanalyseerd.
Dus we hebben de eigenschappen van dit type binaire verbindingen overwogen. Nu is het tijd om te praten over het krijgen ervan.
Productie van hydriden
Bijna alle covalente hydriden zijn natuurlijke verbindingen. Ze zijn vrij stabiel, dus ze vallen niet uiteen onder invloed van externe krachten. Met ionische en metaalhydriden is alles een beetje ingewikkelder. Ze bestaan niet in de natuur, dus ze moeten worden gesynthetiseerd. Dit gebeurt heel eenvoudig: door de reactie van de interactie van waterstof en het element waarvan het hydride moet worden verkregen.
Toepassing
Sommige hydriden hebben geen specifieke toepassing, maar de meeste zijn zeer belangrijke stoffen voor de industrie. We zullen niet in details treden, want iedereen heeft gehoord dat bijvoorbeeld ammoniak op veel gebieden wordt gebruikt en dient als een onmisbare stof voor de productie van kunstmatige aminozuren en organische verbindingen. Het gebruik van veel hydriden wordt beperkt door hun chemische eigenschappen. Daarom worden ze uitsluitend gebruikt in laboratoriumexperimenten.
Toepassing is een te brede sectie voor deze klasse van stoffen, dus hebben we ons beperkt tot algemene feiten. In het volgende deel zullen we je vertellen hoevelen van ons verwarren, zonder de juiste kennis, onschadelijke (of op zijn minst bekende) stoffen met elkaar.
Sommige wanen
Sommige mensen denken bijvoorbeeld dat waterstofhydride iets gevaarlijks is. Als je deze stof zo mag noemen, dan doet niemand het. Als je erover nadenkt, dan is waterstofhydride een combinatie van waterstof met waterstof, wat betekent dat het een H2 molecuul is. Natuurlijk is dit gas gevaarlijk, maar alleen als het wordt gemengd met zuurstof. In zijn pure vorm vormt het geen gevaar.
Er zijn veel obscure namen. Ze schrikken de ongewone persoon af. Echter, zoals de praktijk laat zien, zijn de meeste niet gevaarlijk en worden ze gebruikt voor huishoudelijke doeleinden.
Conclusie
De wereld van de chemie is enorm, en we denken dat als je het hierna niet doet, je het na verschillende andere artikelen zelf zult zien. Daarom is het zinvol om je met je hoofd in de studie ervan te verdiepen. De mensheid heeft veel nieuwe dingen ontdekt, en nog meer blijft onbekend. En als u denkt dat er niets interessants is op het gebied van hydriden, heeft u het bij het verkeerde eind.
