Основні хімічні сполуки

Бінарні сполуки. У реакціях з найактивнішими металами молекулярний водень поводить себе як окисник, відновлюючись, приєднує електрон і перетворюється на негативно заряджений гідрид-іон Н^-, який разом із катіоном металу утворює кристалічну іонну солеподібну сполуку. Слід зазначити, що окиснювальна функція для водню малохарактерна. Гідриди металів утворюються під час нагрівання реагентів:

2Lі + Н₂ ® 2LiН;

Са + Н₂ ® СаН₂.

Найстійкішим до нагрівання в інертному середовищі серед гідридів лужних металів є LіН. Взагалі ж гідриди порівняно легко розщеплюються під час нагрівання на метал і водень:

2NаН = 2Nа + Н₂.

Гідрид-іон H^- порівняно з атомом Н водню має дуже великі розміри, його іонний радіус (136 нм) перевищує іонний радіус фтору (133 нм). Електронна пара гідрид-іона в гідридах металів слабко стабілізована і легко руйнується, але інколи вона може брати участь в утворенні донорно-акцепторного зв' язку, наприклад:

LіН + А1Н₃ = Li[AlH₄];

2NаН + В₂Н₆ = 2Nа[ВН₄].

Добуті комплексні гідриди також нестійкі. Гідрид Li[А1Н₄] широко застосовують в органічній хімії як один з найактивніших гідрувальних агентів.

Гідриди надзвичайно чутливі до вологи і швидко руйнуються за її наявності. Це зумовлено дуже сильно вираженими відновними властивостями гідрид-іонів. За величиною стандартного електродного потенціалу (DЕ =-2,34 В) гідрид-іон розміщений серед таких найактивніших відновників, як лужні та лужноземельні метали, тому гідриди легко взаємодіють із водою:

LiН + Н₂О = LiОН + Н₂.

Ще легше, з вибухом, вони взаємодіють із кислотами. Деякі з гідридів займаються на повітрі: МgН₂ + О₂ = МgО + Н₂О.

Найхарактернішими для водню є відновні властивості. Вони виявляються переважно відносно металів і деяких оксидів.

Молекулярний водень за звичайних умов малоактивний. Лише зі фтором за будь-яких умов він взаємодіє з вибухом. Із хлором водень взаємодіє при освітленні, з киснем - у разі нагрівання. Він реагує також із бромом, сіркою, йодом, селеном і телуром. З азотом водень реагує лише за нагрівання, високого тиску і наявності каталізатора з утворенням аміаку. Аналогічно він реагує і з вуглецем з утворенням вуглеводнів. Безліч найрізноманітніших органічних сполук утворюється під час взаємодії водню з оксидом вуглецю (II). У цьому разі утворення певної сполуки залежить від умов перебігу реакції.

У водному розчині відновні властивості газоподібного молекулярного водню виражені слабко. Саме тому його легко очистити від домішок газів (Н₂S, РН₃, АsН₃) пропусканням крізь підкислені розчини перманганату або дихромату калію.

Відновні властивості атомарного водню або водню в момент виділення виражені значно сильніше. Вже за звичайної температури він відновлює деякі оксиди (СuО, РbО, НgО, Аg₂О, Ві₂О₃), сульфіди та галогеніди. Такий водень утворюється під час пропускання газоподібного молекулярного водню крізь електричну дугу, виділяється з розчинів на поверхні металів у разі взаємодії їх з кислотами або амальгами натрію з водою, а також на катоді під час електролізу водних розчинів електролітів. Атомарний водень може існувати дуже короткий час (0,3-0,5 с), але й цього часу достатньо, щоб взаємодія з реагентом відбулася. Так, якщо в розчин сірчаної кислоти вмістити кілька шматочків металічного цинку, а потім додати розчин перманганату калію, то активний атомарний водень відновлюватиме перманганат, і розчин швидко знебарвиться. Водночас пропускання молекулярного водню крізь підкислений розчин перманганату калію не призводить до відновлення останнього, тому колір розчину не змінюється.

Взагалі хімічна активність атомарного водню настільки висока, що він здатний взаємодіяти із сіркою та азотом уже за звичайної температури.

Швидкість реакцій, що відбуваються за участю водню визначається його станом. Наприклад, процес взаємодії оксиду міді(ІІ) СuО з атомарним воднем відбувається з великою швидкістю за звичайних умов, а з молекулярним воднем за аналогічних умов ця реакція йде надзвичайно повільно, достатню швидкість вона має лише в разі нагрівання.

Дата добавления: 2014-11-16