Jeder von uns ist schon einmal auf die Konzepte einer Wissenschaft wie der Chemie gestoßen. Manchmal sind sie sich so ähnlich, dass es schwierig ist, sie voneinander zu unterscheiden. Aber es ist sehr wichtig, sie alle zu verstehen, denn manchmal führt ein solches Missverständnis zu sehr dummen Situationen und manchmal zu unverzeihlichen Fehlern. In diesem Artikel erklären wir Ihnen, was Hydride sind, welche gefährlich sind und welche nicht, wo sie verwendet werden und wie sie gewonnen werden. Aber beginnen wir mit einem kurzen Exkurs in die Geschichte.
Verlauf
Die Geschichte der Hydride beginnt mit der Entdeckung des Wasserstoffs. Dieses Element wurde im 18. Jahrhundert von Henry Cavendish entdeckt. Wasserstoff ist, wie Sie wissen, ein Bestandteil von Wasser und die Grundlage aller anderen Elemente des Periodensystems. Dank ihm ist die Existenz von organischen Verbindungen und Leben auf unserem Planeten möglich.
Außerdem ist Wasserstoff die Grundlage für viele anorganische Verbindungen. Darunter sind Säuren und Laugen sowie einzigartige binäre Verbindungen von Wasserstoff mit anderen Elementen - Hydride. Das Datum ihrer ersten Synthese ist nicht genau bekannt, aber Nichtmetallhydride sind den Menschen seit der Antike bekannt. Die häufigste davon ist Wasser. Ja, Wasser ist Sauerstoffhydrid.
Zu dieser Klasse gehören auch Ammoniak (der Hauptbestandteil von Ammoniak), Schwefelwasserstoff, Chlorwasserstoff und ähnliche Verbindungen. Erfahren Sie mehr über die Eigenschaften von Stoffen ausdiese vielfältige und erstaunliche Klasse von Verbindungen wird im nächsten Abschnitt besprochen.
Physikalische Eigenschaften
Hydride sind meistens Gase. Nehmen wir aber Metallhydride (sie sind unter normalen Bedingungen instabil und reagieren sehr schnell mit Wasser), dann können das auch feste Stoffe sein. Einige von ihnen (z. B. Bromwasserstoff) existieren auch in flüssigem Zustand.
Es ist einfach unmöglich, eine so riesige Klasse von Stoffen allgemein zu beschreiben, weil sie alle verschieden sind und je nach Element, aus dem das Hydrid besteht, neben Wasserstoff unterschiedliche physikalische Eigenschaften haben und chemische Eigenschaften. Aber sie können in Klassen eingeteilt werden, in denen die Verbindungen etwas ähnlich sind. Im Folgenden betrachten wir jede Klasse separat.
Ionische Hydride sind Verbindungen von Wasserstoff mit Alkali- oder Erdalkalimetallen. Es sind weiße Substanzen, die unter normalen Bedingungen stabil sind. Beim Erhitzen zerfallen diese Verbindungen in ihr Metall und Wasserstoff, ohne zu schmelzen. Eine Ausnahme bildet LiH, das ohne Zersetzung schmilzt und bei starker Erwärmung zu Li und H2.
wird
Metallhydride sind Verbindungen von Übergangsmetallen. Sehr oft haben sie eine variable Zusammensetzung. Sie können als feste Lösung von Wasserstoff in einem Metall dargestellt werden. Sie haben auch eine Metallkristallstruktur.
Zu den kovalenten Hydriden gehört genau die Art, die auf der Erde am häufigsten vorkommt: Verbindungen von Wasserstoff mit Nichtmetallen. Das weite Verbreitungsgebiet dieser Substanzen ist auf ihre zurückzuführenhohe Stabilität, da kovalente Bindungen die stärksten chemischen Bindungen sind.
Beispielsweise lautet die Formel für Siliziumhydrid SiH4. Wenn wir es im Volumen betrachten, sehen wir, dass Wasserstoff sehr stark vom zentralen Siliziumatom angezogen wird und seine Elektronen dorthin verschoben werden. Silizium hat eine ausreichend hohe Elektronegativität, daher ist es in der Lage, Elektronen stärker an seinen Kern zu ziehen, wodurch die Bindungslänge zwischen ihm und dem Nachbaratom verringert wird. Und wie Sie wissen, ist die Bindung umso stärker, je kürzer sie ist.
Im nächsten Abschnitt werden wir erörtern, wie sich Hydride in Bezug auf die Reaktivität von anderen Verbindungen unterscheiden.
Chemische Eigenschaften
In diesem Abschnitt lohnt es sich auch, die Hydride in die gleichen Gruppen wie bisher einzuteilen. Und wir beginnen mit den Eigenschaften von ionischen Hydriden. Ihr Hauptunterschied zu den beiden anderen Typen besteht darin, dass sie aktiv mit Wasser unter Bildung von Alkali und Freisetzung von Wasserstoff in Form von Gas interagieren. Die Reaktion von Hydrid - Wasser ist ziemlich explosiv, daher werden die Verbindungen meistens ohne Feuchtigkeit gelagert. Dies geschieht, weil Wasser, selbst in der Luft, eine gefährliche Umwandlung auslösen kann.
Zeigen wir die Gleichung der obigen Reaktion am Beispiel einer Substanz wie Kaliumhydrid:
KH + H2O=KOH + H2
Wie wir sehen, ist alles ganz einfach. Daher werden wir interessantere Reaktionen betrachten, die charakteristisch für die anderen beiden Arten von Substanzen sind, die wir beschreiben.
Im Prinzip sind die restlichen Transformationen, die wir nicht analysiert haben, für alle Arten von Substanzen charakteristisch. Sie sindneigen dazu, mit Metalloxiden zu Metall zu reagieren, entweder mit Wasser oder mit Hydroxid (letzteres ist typisch für Alkali- und Erdalkalimetalle).
Eine weitere interessante Reaktion ist die thermische Zersetzung. Es tritt bei hohen Temperaturen auf und verläuft vor der Bildung von Metall und Wasserstoff. Wir werden auf diese Reaktion nicht näher eingehen, da wir sie bereits in den vorangegangenen Abschnitten analysiert haben.
Also haben wir die Eigenschaften dieser Art von binären Verbindungen betrachtet. Jetzt ist es an der Zeit, darüber zu sprechen, sie zu bekommen.
Herstellung von Hydriden
Fast alle kovalenten Hydride sind Naturstoffe. Sie sind ziemlich stabil, so dass sie unter dem Einfluss äußerer Kräfte nicht zerfallen. Bei Ionen- und Metallhydriden ist alles etwas komplizierter. Sie kommen in der Natur nicht vor, also müssen sie synthetisiert werden. Dies geschieht ganz einfach: durch die Reaktion der Wechselwirkung von Wasserstoff und dem Element, dessen Hydrid erh alten werden soll.
Bewerbung
Einige Hydride haben keine spezifische Anwendung, aber die meisten sind sehr wichtige Substanzen für die Industrie. Wir gehen nicht ins Detail, denn jeder hat schon gehört, dass beispielsweise Ammoniak in vielen Bereichen eingesetzt wird und als unverzichtbarer Stoff zur Herstellung von künstlichen Aminosäuren und organischen Verbindungen dient. Die Verwendung vieler Hydride ist durch ihre chemischen Eigenschaften begrenzt. Daher werden sie ausschließlich in Laborexperimenten verwendet.
Die Anwendung ist für diese Substanzklasse ein zu weit gefasster Bereich, daher haben wir uns auf allgemeine Fakten beschränkt. Im nächsten Teil verraten wir Ihnen, wieviele von uns verwechseln ohne entsprechendes Wissen harmlose (oder zumindest bekannte) Substanzen miteinander.
Einige Wahnvorstellungen
Zum Beispiel denken einige Leute, dass Wasserstoffhydrid etwas Gefährliches ist. Wenn Sie diese Substanz so nennen können, dann tut es niemand. Wenn Sie darüber nachdenken, dann ist Wasserstoffhydrid eine Kombination von Wasserstoff mit Wasserstoff, was bedeutet, dass es sich um ein H2-Molekül handelt. Natürlich ist dieses Gas gefährlich, aber nur in Verbindung mit Sauerstoff. In seiner reinen Form stellt es keine Gefahr dar.
Es gibt viele obskure Namen. Sie erschrecken die ungewohnte Person. Wie die Praxis zeigt, sind die meisten von ihnen jedoch ungefährlich und werden für Haush altszwecke verwendet.
Schlussfolgerung
Die Welt der Chemie ist riesig, und wir denken, wenn nicht nach diesem, dann nach einigen anderen Artikeln, werden Sie es selbst sehen. Deshalb ist es sinnvoll, mit dem Kopf in sein Studium einzutauchen. Die Menschheit hat viel Neues entdeckt, und noch mehr bleibt unbekannt. Und wenn Sie glauben, dass es auf dem Gebiet der Hydride nichts Interessantes gibt, irren Sie sich gew altig.
