Please enable / Bitte aktiviere JavaScript!
Veuillez activer / Por favor activa el Javascript![ ? ]
sobota, 03 grudnia 2011 23:47

Wodorki

Oceń ten artykuł
(3 głosów)

Dwuskładnikowe związki pierwiastków z wodorem nazywa się wodorkami. Typ wodorku tworzonego przez pierwiastek zależy od jego elektroujemności. Można wyróżnić. trzy odrębne klasy wodorków:

  • wodorki solopodobne, czyli jonowe,
  • wodorki kowalencyjne, czyli cząsteczkowe,
  • wodorki metaliczne, czyli międzywęzłowe.

Wodorki solopodobne, czyli jonowe

Jedynie pierwiastki o bardzo malej elektroujemności mogą oddawać elektrony atomowi wodoru i tworzyć wodorki solopodobne. Są to pierwiastki I grupy (litowce), cięższe pierwiastki II grupy (berylowce) Ca, Sr i Ba i niektóre inne pierwiastki, np. lantan. Wspomniane wodorki są substancjami stałymi tworzącymi sieci jonowe, mającymi wysokie temperatury topnienia. W stanie stopionym przewodzą prąd elektryczny; w wyniku ich elektrolizy na anodzie wydziela się wodór, co jest dowodem, ze wodorki zawierają jon wodorkowy H-. Reagują z wodą wydzielając wodór.

LiH + H2O -> LiOH + H2

Wodorki są silnymi reduktorami, zwłaszcza w wysokich temperaturach; zachodzą np. reakcje:

2 CO + NaH -> HCOONa + C SiCl4 + 4 NaH -> SiH4 + 4 NaCl
PbSO4 + 2 CaH -> PbS + 2 Ca(OH)2

Wodorki jonowe mają większą gęstość niż odpowiednie metale. Są zawsze związkami stechiometrycznymi o dużym cieple tworzenia.

 

Wodorki kowalencyjne

Wodorki te są tworzone przez pierwiastki o dużej elektroujemności, gdyż mała różnica elektroujemności miedzy atomami ułatwia uwspólnianie elektronów i powstawanie wiązania kowalencyjnego. Tak np. pierwiastki bloku p uwspólniają elektrony z wodorem tworząc wiązania kowalencyjne. Wodorki kowalencyjne mają cząsteczkową sieć krystaliczną zbudowaną z indywidualnych, nasyconych cząsteczek kowalencyjnych połączonych ze sobą tylko słabymi oddziaływaniami van der Waalsa, a w niektórych przypadkach wiązaniami wodorowymi Warunkuje to mała twardość, niskie temperatury topnienia i wrzenia i lotność tych związków, nie przewodzą one prądu elektrycznego. Wodorki tego typu o wzorze XH(n), gdzie n oznacza numer grupy układu okresowego, do której należy pierwiastek X, są tworzone przez następujące pierwiastki:

GRUPA III IV V VI VII
B C N O F
Al Si P S Cl
Ga Ge As Se Br
In Sn Sb Te I
Pb Bi Po

Wodorki pierwiastkowy grupy III są nietypowe, są to związki z niedoborem elektronów, tworzące polimery, w których atomy pierwiastków grupy III nie są bezpośrednio powiązane ze sobą Najprostszy - wodorek boru tworzy cząsteczki B2H6, a wodorek glinu (AlH3)n jest polimeryczny. Tendencja ta jest maksymalna w przypadku węgla, tworzącego praktycznie nieograniczoną liczbę związków.

Wiązanie miedzy dwoma rożnymi atomami ale jest na ogół całkowicie kowalencyjne, jeżeli bowiem elektroujemności dwóch atomów są różna ich udziały w wiążącej parze elektronowej nie są jednakowe, wiązanie ma wiec charakter częściowo jonowy Przykładem może tu być wiązanie w HF które ma pewien charakter jonowy, nie jest jednak czysto jonowe. Wodorki takie różnią się od wodorków solopodobnych.


Wodorki metaliczne, czyli międzywęzłowe

Pozostałe pierwiastki - pierwiastki bloku d, czyli pierwiastki przejściowe, oraz Be i Mg z bloku s - tworzą wodorki metaliczne, jeżeli w ogóle reagują z wodorem. Wodorki te mają mniejszą gęstość niż odpowiednie metale, a wodór jest często odwracalne absorbowany przez metal. Skład chemiczny wodorków metalicznych jest zmienny, są więc związkami niestechiometrycznymi. Wodór zajmuje położenia międzywęzłowe w sieci metalu tworząc roztwór stały. Właściwości tych wodorków są w większości przypadków zbliżone do właściwości macierzystych metali, a ich silne działanie redukujące wskazuje, ze wodór występuje w postaci atomów. Trudniejsze do zaklasyfikowania są wodorki pierwiastków bloku f (lantanowców i aktynowców). Znane są związki o składach LaH2, CeH2, i ThH3 Mają one mniejszą gęstość niż macierzyste metale, co sugeruje podobieństwo do wodorków międzywęzłowych Wspomniane pierwiastki mają podobne elektroujemności jak metale grup I i II, a ciepła tworzenia wodorków są dość duże, można więc uważać, ze wodorki te zajmują położenie pośrednie między wodorkami jonowymi i międzywęzłowymi.

 

Jon wodorowy

Energia potrzebna do oderwania elektronu od atomu wodoru (tj. energia jonizacji wodoru) wynosi 1311 kJ · mol-1. Jest to duża energia, w związku z czym wodór tworzy głownie wiązania kowalencyjne. Największa jest możliwość występowania jonu H+ w cząsteczce fluorowodoru ze względu na dużą rojnicę elektroujemności pierwiastków; nawet jednak w tym przypadku wiązanie jest tylko w 45% jonowe. Wodór może więc tworzyć jony wodorowe tylko w rozpuszczalnikach solwatujących protony, gdy energia solwatacji równoważy bardzo dużą energię jonizacji wodoru. Na przykład w wodzie występują solwatowane jony H3O+, przy czym ciepło solwatacji wynosi 1091 kJ * mol-1. Związki, które tworzą solwatowane jony wodorowe w odpowiednich rozpuszczalnikach, są kwasami. Solwatowanemu jonowi wodorowemu H3O+ przypisuje się zwykle wzór H+, co nie jest ścisłe.

Artykuł napisał:
Adam Rędzikowski (adam001d)

Źródła:
Adam Bielański – Podstawy chemii nieorganicznej, Tom 2

Czytany 12555 razy Ostatnio zmieniany czwartek, 15 grudnia 2011 01:26
Zaloguj się, by skomentować