هر یک از ما با مفاهیم علمی مانند شیمی برخورد کرده ایم. گاهی آنقدر شبیه هم هستند که تشخیص یکی از دیگری دشوار است. اما درک همه آنها بسیار مهم است، زیرا گاهی اوقات چنین سوء تفاهمی منجر به موقعیت های بسیار احمقانه و گاهی اوقات به اشتباهات نابخشودنی می شود. در این مقاله به شما خواهیم گفت که هیدریدها چیست، کدام یک خطرناک هستند و کدام یک خطرناک نیستند، کجا استفاده می شوند و چگونه به دست می آیند. اما اجازه دهید با یک انحراف کوتاه در تاریخ شروع کنیم.
تاریخ
تاریخ هیدریدها با کشف هیدروژن آغاز می شود. این عنصر توسط هنری کاوندیش در قرن هجدهم کشف شد. همانطور که می دانید هیدروژن بخشی از آب است و اساس سایر عناصر جدول تناوبی است. به لطف او، وجود ترکیبات آلی و حیات در سیاره ما امکان پذیر است.
علاوه بر این، هیدروژن پایه بسیاری از ترکیبات معدنی است. در میان آنها اسیدها و قلیاها و همچنین ترکیبات دوتایی منحصر به فرد هیدروژن با عناصر دیگر - هیدریدها وجود دارد. تاریخ اولین سنتز آنها دقیقاً مشخص نیست، اما هیدریدهای غیر فلزی از دوران باستان برای بشر شناخته شده بودند. رایج ترین آنها آب است. بله، آب اکسیژن هیدرید است.
همچنین این طبقه شامل آمونیاک (جزء اصلی آمونیاک)، سولفید هیدروژن، کلرید هیدروژن و ترکیبات مشابه است. در مورد خواص مواد بیشتر بدانید ازاین دسته از ترکیبات متنوع و شگفت انگیز در بخش بعدی مورد بحث قرار خواهد گرفت.
خواص فیزیکی
هیدریدها بیشتر گاز هستند. با این حال، اگر هیدریدهای فلزی را مصرف کنیم (آنها در شرایط عادی ناپایدار هستند و خیلی سریع با آب واکنش نشان می دهند)، اینها نیز می توانند مواد جامد باشند. برخی از آنها (به عنوان مثال، هیدروژن برومید) در حالت مایع نیز وجود دارند.
ارائه یک توصیف کلی از چنین دسته عظیمی از مواد به سادگی غیرممکن است، زیرا همه آنها متفاوت هستند و بسته به عنصر سازنده هیدرید، علاوه بر هیدروژن، ویژگی های فیزیکی و فیزیکی متفاوتی نیز دارند. خواص شیمیایی. اما آنها را می توان به کلاس هایی تقسیم کرد که ترکیبات آنها تا حدودی مشابه هستند. در زیر هر کلاس را جداگانه در نظر خواهیم گرفت.
هیدریدهای یونی ترکیبات هیدروژن با فلزات قلیایی یا قلیایی خاکی هستند. آنها مواد سفید رنگی هستند که در شرایط عادی پایدار هستند. این ترکیبات با حرارت دادن به فلز و هیدروژن خود بدون ذوب تجزیه می شوند. یک استثنا LiH است که بدون تجزیه ذوب می شود و هنگامی که به شدت گرم می شود به Li و H2 تبدیل می شود.
هیدریدهای فلزی ترکیبات فلزات واسطه هستند. اغلب آنها ترکیب متغیری دارند. آنها را می توان به عنوان محلول جامد هیدروژن در یک فلز نشان داد. آنها همچنین ساختار کریستالی فلزی دارند.
هیدریدهای کووالانسی متعلق به نوعی است که بیشتر روی زمین رایج است: ترکیبات هیدروژن با غیر فلزات. وسعت توزیع این مواد به دلیل وجود آنهاستپایداری بالا، زیرا پیوندهای کووالانسی قوی ترین پیوندهای شیمیایی هستند.
به عنوان مثال، فرمول سیلیکون هیدرید SiH4 است. اگر از نظر حجمی به آن نگاه کنیم، خواهیم دید که هیدروژن به شدت به سمت اتم سیلیکون مرکزی جذب می شود و الکترون های آن به سمت آن جابه جا می شوند. سیلیکون دارای الکترونگاتیو به اندازه کافی بالا است، بنابراین، می تواند الکترون ها را با قدرت بیشتری به هسته خود جذب کند، در نتیجه طول پیوند بین آن و اتم همسایه را کاهش می دهد. و همانطور که می دانید، هر چه پیوند کوتاه تر باشد، قوی تر است.
در بخش بعدی، در مورد تفاوت هیدریدها با سایر ترکیبات از نظر واکنش پذیری بحث خواهیم کرد.
خواص شیمیایی
در این بخش نیز ارزش دارد که هیدریدها را به همان گروه های گذشته تقسیم کنیم. و ما با خواص هیدریدهای یونی شروع می کنیم. تفاوت اصلی آنها با دو نوع دیگر این است که آنها به طور فعال با آب با تشکیل قلیایی و آزاد شدن هیدروژن به شکل گاز تعامل دارند. واکنش هیدرید - آب کاملاً انفجاری است، بنابراین ترکیبات اغلب بدون رطوبت ذخیره می شوند. این کار به این دلیل انجام می شود که آب، حتی در هوا، می تواند یک دگرگونی خطرناک را آغاز کند.
بیایید با استفاده از مثال ماده ای مانند هیدرید پتاسیم معادله واکنش فوق را نشان دهیم:
KH + H2O=KOH + H2
همانطور که می بینیم، همه چیز بسیار ساده است. بنابراین، واکنش‌های جالب‌تری را که مشخصه دو نوع ماده دیگری است که توضیح می‌دهیم، در نظر خواهیم گرفت.
در اصل، بقیه تبدیلاتی که مورد تجزیه و تحلیل قرار نگرفتیم، مشخصه همه انواع مواد است. آن ها هستندتمایل به واکنش با اکسیدهای فلزی برای تشکیل فلز دارند، یا با آب یا با هیدروکسید (که دومی برای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی معمول است).
یک واکنش جالب دیگر تجزیه حرارتی است. در دماهای بالا رخ می دهد و قبل از تشکیل فلز و هیدروژن عبور می کند. ما به این واکنش نمی پردازیم، زیرا قبلاً آن را در بخش های قبلی تجزیه و تحلیل کرده ایم.
بنابراین، خواص این نوع ترکیبات دوتایی را در نظر گرفتیم. اکنون زمان آن است که در مورد بدست آوردن آنها صحبت کنیم.
تولید هیدرید
تقریبا همه هیدریدهای کووالانسی ترکیبات طبیعی هستند. آنها کاملاً پایدار هستند، بنابراین تحت تأثیر نیروهای خارجی متلاشی نمی شوند. با هیدریدهای یونی و فلزی، همه چیز کمی پیچیده تر است. آنها در طبیعت وجود ندارند، بنابراین باید سنتز شوند. این کار بسیار ساده انجام می شود: با واکنش برهمکنش هیدروژن و عنصری که هیدرید آن به دست می آید.
برنامه
برخی هیدریدها کاربرد خاصی ندارند، اما بیشتر آنها مواد بسیار مهمی برای صنعت هستند. ما به جزئیات نخواهیم پرداخت، زیرا همه شنیده اند که به عنوان مثال، آمونیاک در بسیاری از مناطق استفاده می شود و به عنوان یک ماده ضروری برای تولید اسیدهای آمینه مصنوعی و ترکیبات آلی عمل می کند. استفاده از بسیاری از هیدریدها به دلیل خواص شیمیایی آنها محدود است. بنابراین، آنها منحصراً در آزمایشات آزمایشگاهی استفاده می شوند.
کاربرد بخش بسیار وسیعی برای این دسته از مواد است، بنابراین ما خود را به حقایق کلی محدود کرده ایم. در قسمت بعدی نحوه انجام آن را به شما خواهیم گفتبسیاری از ما، بدون دانش کافی، مواد بی ضرر (یا حداقل شناخته شده) را با یکدیگر اشتباه می گیریم.
برخی توهم
برای مثال، برخی از مردم فکر می کنند که هیدروژن هیدرید چیزی خطرناک است. اگر بتوانید این ماده را اینطور بنامید، هیچکس آن را انجام نمی دهد. اگر در مورد آن فکر کنید، هیدروژن هیدرید ترکیبی از هیدروژن با هیدروژن است، به این معنی که یک مولکول H2 است. البته این گاز خطرناک است اما فقط زمانی که با اکسیژن مخلوط شود. در شکل خالص آن هیچ خطری ندارد.
نام های مبهم زیادی وجود دارد. آنها شخص غیرعادی را به وحشت می اندازند. با این حال، همانطور که تمرین نشان می دهد، بیشتر آنها خطرناک نیستند و برای مصارف خانگی استفاده می شوند.
نتیجه گیری
دنیای شیمی عظیم است، و ما فکر می کنیم که اگر نه بعد از این، پس از چندین مقاله دیگر، خودتان خواهید دید. به همین دلیل منطقی است که با سر خود را در مطالعه آن غرق کنید. بشر چیزهای جدید زیادی کشف کرده است و حتی بیشتر ناشناخته مانده است. و اگر به نظر شما چیز جالبی در زمینه هیدریدها وجود ندارد، سخت در اشتباه هستید.
