Водородни съединения на неметали: формули, структура, свойства

Съдържание:

Водородни съединения на неметали: формули, структура, свойства
Водородни съединения на неметали: формули, структура, свойства
Anonim

В периодичната таблица неметалите се намират в горния десен триъгълник и когато номерът на групата намалява, броят им в нея също пада. В седмата група (халогени) всички елементи са неметали. Това са флуор, хлор, бром, йод и астатин. Въпреки че не разглеждаме последното, тъй като, първо, той е радиоактивен сам по себе си, той се среща в земната кора само като междинен продукт от разпада на урана, а неговото съединение HAt (водороден астатид), получено в лаборатория, е изключително нестабилен и се държи в разтвор не като другите халогеноводороди. В шестата група вече има по-малко неметали (кислород, сяра, селен и телур, който е металоид), в петата има три (азот, фосфор и арсен), в четвъртата - два (въглерод и силиций), а в третия има самотен бор. Водородните съединения на неметали от същата група имат сходни химични свойства.

халогени

Хидрохалогенидите са най-важните халогенни съединения. Според свойствата си това са аноксидни киселини, дисоцииращи във вода на халогенен анион и водороден катион. Всички те са силно разтворими. Химическата връзка между атомите в молекулата е ковалентна, електронната двойка е изместена към халогена като по-електроотрицателна. Тъй като колкото по-висока е периодичната таблица, толкова по-голяма е електроотрицателността на атома, сС намаляване на периода ковалентната връзка става все по-полярна. Водородът носи по-голям частичен положителен заряд, в разтвор е по-лесно да се отдели от халогена, тоест съединението се дисоциира по-пълно и по-успешно, а силата на киселините се увеличава в серията от йод към хлор. За флуора не казахме, защото при него се наблюдава точно обратното: флуороводородната (флуороводородната киселина) е слаба и се дисоциира много слабо в разтвори. Това се обяснява с такова явление като водородните връзки: водородът се въвежда в електронната обвивка на флуорния атом на „чужда“молекула и възниква междумолекулна връзка, която не позволява на съединението да се дисоциира, както се очаква.

Това ясно се потвърждава от графиката с точките на кипене на различни водородни съединения на неметали: от тях се разграничават съединения на елементи от първия период - азот, кислород и флуор - които имат водородни връзки.

сравнителни точки на кипене
сравнителни точки на кипене

Кислородна група

Водородното съединение на кислорода очевидно е вода. Няма нищо забележително в това, освен че кислородът в това съединение, за разлика от сярата, селена и телура в подобни, е в sp3-хибридизация - това се доказва от ъгъла на свързване между две връзки с водород. Предполага се, че това не се наблюдава за останалите елементи от група 6 поради голямата разлика в енергийните характеристики на външните нива (водородът има 1s, кислородът има 2s, 2p, докато останалите имат 3, 4 и 5, съответно).

сравнение на ъглите на свързване
сравнение на ъглите на свързване

Сероводородът се отделя при разпадането на протеина, поради което се проявява с миризма на развалени яйца, отровен. Среща се в природата под формата на вулканичен газ, отделя се от живите организми по време на вече споменатите процеси (гниене). В химията се използва като силен редуктор. Когато изригват вулкани, той се смесва със серен диоксид, за да образува вулканична сяра.

Водородният селенид и водородният телурид също са газове. Ужасно отровни и имат още по-отвратителна миризма от сероводород. С увеличаване на периода редукционните свойства се увеличават, както и силата на водните разтвори на киселини.

Азотна група

Амонякът е едно от най-известните водородни съединения на неметали. Азотът тук също е в sp3-хибридизация, запазвайки една несподелена електронна двойка, поради което след това образува различни йонни съединения. Има силни възстановителни свойства. Известен е с добрата си способност (поради една и съща самотна електронна двойка) да образува комплекси, действащи като лиганд. Известни са амонячни комплекси от мед, цинк, желязо, кобалт, никел, сребро, злато и много други.

Фосфинът - водородно съединение на фосфора - има още по-силни редуциращи свойства. Изключително токсичен, спонтанно се запалва във въздуха. В сместа има димер в малки количества.

Арсин - арсенов водород. Токсичен, като всички съединения на арсена. Има характерна миризма на чесън, която се появява поради окисляването на част от веществото.

Въглерод и силиций

Метан - водородсъединението на въглерода е отправната точка в безграничното пространство на органичната химия. Точно това се случи с въглерода, защото той може да образува дълги стабилни вериги с въглерод-въглеродни връзки. За целите на тази статия си струва да се каже, че въглеродният атом също има sp3 хибридизация тук. Основната реакция на метана е горенето, при което се отделя голямо количество топлина, поради което метанът (природен газ) се използва като гориво.

Silane е подобно силициево съединение. Той се запалва спонтанно във въздуха и изгаря. Трябва да се отбележи, че той също е способен да образува въглеродни вериги: например са известни дисилан и трисилан. Проблемът е, че връзката между силиций и силиций е много по-малко стабилна и веригите се скъсват лесно.

Bor

С бор всичко е много интересно. Факт е, че най-простото му водородно съединение - боран - е нестабилно и димеризира, образувайки диборан. Диборанът се запалва спонтанно във въздуха, но сам по себе си е стабилен, както и някои последващи борани, съдържащи до 20 борни атома във верига - в това те са напреднали по-далеч от силаните с максимален брой от 8 атома. Всички борани са отровни, включително нервнопаралитични агенти.

диборанова формула
диборанова формула

Молекулните формули на водородните съединения на неметали и метали се записват по същия начин, но се различават по структура: металните хидриди имат йонна структура, неметалните имат ковалентна структура.

Препоръчано: