Гидриды
Типы гидридов
Характер водородного соединения определяется электроотрицательностью партнёра.
| Тип | Примеры | Свойства |
|---|---|---|
| солеобразные (ионные) | \(\ce{LiH}\), \(\ce{NaH}\), \(\ce{CaH2}\) | белые твёрдые, содержат \(\ce{H-}\), бурно реагируют с водой |
| ковалентные (молекулярные) | \(\ce{CH4}\), \(\ce{NH3}\), \(\ce{H2O}\), \(\ce{HF}\), \(\ce{H2S}\) | газы и жидкости |
| электронодефицитные | \(\ce{B2H6}\), \(\ce{(AlH3)_n}\) | мостиковые связи |
| металлические | \(\ce{PdH_{0{,}7}}\), \(\ce{TiH2}\), \(\ce{LaNi5H6}\) | нестехиометрические, металлический блеск |
edit_noteГидрид-ион
Электролиз расплава \(\ce{LiH}\) даёт водород на аноде: \(\ce{2H- - 2e- -> H2}\). Это прямое доказательство, что водород в солеобразном гидриде — анион.
scienceГидриды и вода
- \(\ce{NaH + H2O -> NaOH + H2 ^}\).
- \(\ce{CaH2 + 2H2O -> Ca(OH)2 + 2H2 ^}\) — «гидролит»: 1 кг даёт около 1 м³ водорода; так наполняли метеозонды.
- \(\ce{LiAlH4 + 4H2O -> LiOH + Al(OH)3 + 4H2 ^}\) — алюмогидрид бурно реагирует даже с влагой воздуха.
- \(\ce{SiH4 + 2H2O ->[OH-] SiO2 + 4H2 ^}\) — силан гидролизуется в щелочной среде.
Водородные соединения неметаллов
Свойства ковалентных гидридов закономерно меняются по периодической системе.
| IV | V | VI | VII | |
|---|---|---|---|---|
| 2-й период | \(\ce{CH4}\) | \(\ce{NH3}\) основание | \(\ce{H2O}\) амфолит | \(\ce{HF}\) слабая кислота |
| 3-й период | \(\ce{SiH4}\) | \(\ce{PH3}\) | \(\ce{H2S}\) слабая кислота | \(\ce{HCl}\) сильная кислота |
| 4-й период | \(\ce{GeH4}\) | \(\ce{AsH3}\) | \(\ce{H2Se}\) | \(\ce{HBr}\) |
- Кислотность растёт вправо по периоду (растёт электроотрицательность) и вниз по группе (слабеет связь E–H).
- Устойчивость падает вниз по группе: \(\ce{H2Te}\), \(\ce{SbH3}\), \(\ce{BiH3}\) разлагаются уже при комнатной температуре; восстановительная способность растёт.
history_eduПроба Марша
В 1836 году Джеймс Марш придумал способ обнаружения мышьяка: пробу обрабатывают цинком и кислотой, образующийся арсин \(\ce{AsH3}\) разлагают в нагретой трубке — на стекле появляется блестящее «мышьяковое зеркало». Проба разоблачила множество отравителей и сделала мышьяк гораздо менее популярным ядом.
scienceВодородные соединения
- \(\ce{As2O3 + 6Zn + 12HCl -> 2AsH3 ^ + 6ZnCl2 + 3H2O}\), затем \(\ce{2AsH3 ->[t] 2As + 3H2}\) — проба Марша.
- \(\ce{Mg2Si + 4HCl -> 2MgCl2 + SiH4 ^}\) — силан самовоспламеняется.
- \(\ce{B2H6 + 6H2O -> 2H3BO3 + 6H2 ^}\).
Металлические и комплексные гидриды
Металлические гидриды — фазы внедрения: атомы водорода занимают пустоты в решётке металла. Палладий поглощает до 900 объёмов водорода, при этом решётка расширяется, а металл остаётся металлом. Сплавы вроде \(\ce{LaNi5}\) обратимо запасают водород (\(\ce{LaNi5 + 3H2 <=> LaNi5H6}\)) — на этом работают никель-металлогидридные аккумуляторы.
infoТрёхцентровые связи диборана
В \(\ce{B2H6}\) всего 12 валентных электронов — на 8 связей их не хватает. Два атома водорода служат мостиками: каждая мостиковая связь B–H–B удерживает три атома одной парой электронов (трёхцентровая двухэлектронная связь). За теорию бороводородов Уильям Липском получил Нобелевскую премию 1976 года.
Комплексные гидриды \(\ce{LiAlH4}\) и \(\ce{NaBH4}\) — источники гидрид-иона в органическом синтезе: восстанавливают альдегиды и кетоны до спиртов. Борогидрид натрия мягче и устойчив в воде при pH > 9; алюмогидрид лития реагирует с водой бурно.
scienceКомплексные гидриды
- \(\ce{4LiH + AlCl3 ->[эфир] LiAlH4 + 3LiCl}\) — синтез алюмогидрида.
- \(\ce{NaBH4 + 2H2O ->[H+] NaBO2 + 4H2 ^}\) — в кислой среде быстро.
- \(\ce{2NaBH4 + I2 -> B2H6 ^ + 2NaI + H2 ^}\) — лабораторный способ получения диборана.
push_pinГлавное
Ионные гидриды активных металлов (\(\ce{LiH}\), \(\ce{NaH}\), \(\ce{CaH2}\)) содержат \(\ce{H-}\) — сильное основание и восстановитель: \(\ce{H- + H2O -> H2 + OH-}\). Ковалентные гидриды неметаллов (\(\ce{CH4}\), \(\ce{NH3}\), \(\ce{H2O}\), \(\ce{HF}\), \(\ce{SiH4}\), \(\ce{B2H6}\)) — молекулярные вещества; их кислотность растёт вправо по периоду и вниз по группе. Металлические гидриды (\(\ce{PdH_x}\), \(\ce{TiH2}\), \(\ce{LaNi5H6}\)) — нестехиометрические фазы внедрения. Комплексные гидриды \(\ce{LiAlH4}\) и \(\ce{NaBH4}\) — восстановители в органическом синтезе.
Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.