- Eigenschaften spezieller Verbindungen
- Carbonoide
- Nitrogenoide
- Nomenklatur
- Ausbildung
- Carbonoide
- Nitrogenoide
- Anwendungen
- Verweise
Die speziellen Verbindungen sind alle solche, die aus den kovalenten Hydriden der Carbonoide und Stickoxide bestehen. Dies sind Verbindungen mit der Formel EH 4 für die Carbonide oder Elemente der Gruppe 14 oder der Formel EH 3 für die Stickoxide oder Elemente der Gruppe 15.
Der Grund, warum einige Chemiker diese Hydride als spezielle Verbindungen bezeichnen, ist nicht sehr klar; Dieser Name kann relativ sein, obwohl einige , die die Tatsache ignorieren, dass H 2 O nicht unter ihnen gefunden wird , sehr instabil und selten sind, so dass sie eines solchen Qualifikators würdig sein könnten.
Carboid- und Stickhydride. Quelle: Gabriel Bolívar.
Im oberen Bild sind zwei Hydridmoleküle EH 4 (links) und EH 3 (rechts) mit einem Kugel- und Stabmodell dargestellt. Es ist zu beachten, dass EH 4 -Hydride tetraedrisch sind, während EH 3 eine trigonale Pyramidengeometrie mit einem Elektronenpaar über dem zentralen E-Atom aufweist.
Wenn Sie die Gruppen 14 und 15 heruntergehen, wächst das Zentralatom und das Molekül wird schwerer und instabiler. da die EH-Bindungen durch die schlechte Überlappung ihrer Orbitale geschwächt werden. Die schwereren Hydride sind vielleicht die wahren Spezialverbindungen, während beispielsweise CH 4 in der Natur ziemlich häufig vorkommt.
Eigenschaften spezieller Verbindungen
Durch Aufteilen der Spezialverbindungen in zwei definierte Gruppen kovalenter Hydride wird eine kurze Beschreibung ihrer Eigenschaften separat gegeben.
Carbonoide
Wie eingangs erwähnt, sind ihre Formeln EH 4 und bestehen aus tetraedrischen Molekülen. Das einfachste dieser Hydride ist CH 4 , das ironischerweise auch als Kohlenwasserstoff klassifiziert wird. Das Wichtigste an diesem Molekül ist die relative Stabilität seiner CH-Bindungen.
Außerdem sind CC-Bindungen sehr stark, was dazu führt, dass CH 4 verkettet wird, um die Familie der Kohlenwasserstoffe zu bilden. Auf diese Weise entstehen CC-Ketten großer Länge und mit vielen CH-Bindungen.
Nicht dasselbe mit seinen schwereren Gegenstücken. SiH 4 hat zum Beispiel sehr instabile Si-H-Bindungen, was dieses Gas zu einer reaktiveren Verbindung macht als Wasserstoff selbst. Darüber hinaus sind ihre Verkettungen nicht sehr effizient oder stabil und verursachen Si-Si-Ketten mit höchstens zehn Atomen.
Zu solchen Verkettungsprodukten gehören die Hexahydride E 2 H 6 : C 2 H 6 (Ethan), Si 2 H 6 (Disilan), Ge 2 H 6 (Digestman) und Sn 2 H 6 (Diiestannan).
Die anderen Hydride: GeH 4 , SnH 4 und PbH 4 sind noch instabilere und explosivere Gase, deren reduzierende Wirkung ausgenutzt wird. PbH 4 wird als theoretische Verbindung angesehen, da es so reaktiv ist, dass es nicht richtig erhalten werden konnte.
Nitrogenoide
Auf der Seite der Stickhydride oder der Gruppe 15 finden wir die trigonalen Pyramidenmoleküle EH 3 . Diese Verbindungen sind auch gasförmig, instabil, farblos und toxisch; aber vielseitiger und nützlicher als EH 4 .
Zum Beispiel ist NH 3 , das einfachste von ihnen, eine der am industriellsten hergestellten chemischen Verbindungen, und sein unangenehmer Geruch charakterisiert es sehr gut. Der PH 3 riecht seinerseits nach Knoblauch und Fisch, und der AsH 3 riecht nach faulen Eiern.
Alle EH 3 -Moleküle sind basisch; NH 3 ist jedoch in dieser Eigenschaft gekrönt und ist aufgrund der höheren Elektronegativität und Elektronendichte von Stickstoff die stärkste Base.
NH 3 kann ebenso wie CH 4 nur in viel geringerem Maße verkettet werden ; Hydrazin N 2 H 4 (H 2 N-NH 2 ) und Triazan N 3 H 5 (H 2 N-NH-NH 2 ) sind Beispiele für Verbindungen, die durch die Verkettung von Stickstoff verursacht werden.
In ähnlicher Weise werden die Hydride PH 3 und AsH 3 verkettet, um P 2 H 4 (H 2 P-PH 2 ) bzw. As 2 H 4 (H 2 As-AsH 2 ) zu ergeben.
Nomenklatur
Um diese speziellen Verbindungen zu benennen, werden meistens zwei Nomenklaturen verwendet: die traditionelle und die IUPAC. Unterhalb der Hydride werden EH 4 und EH 3 mit ihren jeweiligen Formeln und Namen aufgeschlüsselt .
- CH 4 : Methan.
- SiH 4 : Silan.
- GeH 4 : Deutsch.
- SnH 4 : Stannan.
- PbH 4 : Plumban.
- NH 3 : Ammoniak (traditionell), Azano (IUPAC).
- PH 3 : Phosphin, Phosphan.
- AsH 3 : Arsin, Arsan.
- SbH 3 : Stibnit, Stiban.
- BiH 3 : Bismutin, Bismutan.
Natürlich können auch die systematischen und Bestandsnomenklaturen verwendet werden. Die erste gibt die Anzahl der Wasserstoffatome mit den griechischen Präfixen di, tri, tetra usw. an. Das CH 4 würde nach dieser Nomenklatur als Tetrahydrid bezeichnet werden. Während gemäß der Stammnomenklatur CH 4 als Kohlenstoff (IV) -hydrid bezeichnet wird.
Ausbildung
Jede dieser speziellen Verbindungen bietet mehrere Herstellungsverfahren, sei es im industriellen Maßstab, im Labor oder sogar in biologischen Prozessen.
Carbonoide
Methan wird durch verschiedene biologische Phänomene gebildet, bei denen hohe Drücke und Temperaturen Kohlenwasserstoffe mit höheren Molekularmassen fragmentieren.
Es sammelt sich in riesigen Gastaschen im Gleichgewicht mit Öl an. Tief in der Arktis bleibt es von Eiskristallen umgeben, die Clathrate genannt werden.
Silan kommt weniger häufig vor, und eine der vielen Methoden, mit denen es hergestellt wird, wird durch die folgende chemische Gleichung dargestellt:
6H 2 (g) + 3SiO 2 (g) + 4Al (s) → 3SiH 4 (g) + 2Al 2 O 3 (s)
In Bezug auf GeH 4 wird es auf Laborebene gemäß den folgenden chemischen Gleichungen synthetisiert:
Na 2 GeO 3 + NaBH 4 + H 2 O → GeH 4 + 2 NaOH + NaBO 2
Und SnH 4 entsteht, wenn es mit KAlH 4 in einem Tetrahydrofuran (THF) -Medium reagiert .
Nitrogenoide
Ammoniak kann sich wie CH 4 in der Natur bilden, insbesondere im Weltraum in Form von Kristallen. Der Hauptprozess, durch den NH 3 erhalten wird , ist der Haber-Bosch-Prozess, der durch die folgende chemische Gleichung dargestellt wird:
3 H 2 (g) + N 2 (g) → 2 NH 3 (g)
Das Verfahren beinhaltet die Verwendung hoher Temperaturen und Drücke sowie Katalysatoren zur Förderung der Bildung von NH 3 .
Phosphin entsteht, wenn weißer Phosphor mit Kaliumhydroxid behandelt wird:
3 KOH + P 4 + 3 H 2 O → 3 KH 2 PO 2 + PH 3
Arsin entsteht, wenn seine Metallarsenide mit Säuren reagieren oder wenn ein Arsensalz mit Natriumborhydrid behandelt wird:
Na 3 As + 3 HBr → AsH 3 + 3 NaBr
4 AsCl 3 + 3 NaBH 4 → 4 AsH 3 + 3 NaCl + 3 BCl 3
Und Bismuthin, wenn Methylbismuthin unverhältnismäßig ist:
3 BiH 2 CH 3 → 2 BiH 3 + Bi (CH 3 ) 3
Anwendungen
Schließlich werden einige der vielen Verwendungen dieser speziellen Verbindungen erwähnt:
- Methan ist ein fossiler Brennstoff, der als Kochgas verwendet wird.
- Silan wird bei der organischen Synthese von Organosiliciumverbindungen durch Addition an die Doppelbindungen von Alkenen und / oder Alkinen verwendet. Außerdem kann während der Halbleiterherstellung Silizium daraus abgeschieden werden.
- Wie SiH 4 wird auch Germanisch verwendet, um Ge-Atome als Filme in Halbleitern hinzuzufügen. Gleiches gilt für Stibin, das durch galvanische Abscheidung seiner Dämpfe Sb-Atome auf Siliziumoberflächen hinzufügt.
- Hydrazin wurde als Raketentreibstoff und zur Gewinnung von Edelmetallen verwendet.
- Ammoniak ist für die Düngemittel- und Pharmaindustrie bestimmt. Es ist praktisch eine reaktive Stickstoffquelle, die die Addition von N-Atomen an unzählige Verbindungen ermöglicht (Aminierung).
- Arsine galt während des Zweiten Weltkriegs als chemische Waffe und ließ das berüchtigte Phosgengas COCl 2 an seiner Stelle .
Verweise
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- Wikipedia. (2019). Hydrid der Gruppe 14. Wiederhergestellt von: en.wikipedia.org
- Der Chemie-Guru. (sf). Stickhydride. Wiederhergestellt von: thechemistryguru.com