Водородные соединения неметаллов

Водоро́дные соедине́ния немета́ллов — бинарные соединения, где водород связан с атомом неметалла (элементов p-блока). При нормальных условиях это в основном газы (исключение — вода H₂O). Являются молекулярными веществами с ковалентной полярной связью. К числу важнейших представителей относятся: бораны, метан, силан, аммиак, фосфин, арсин, вода, сероводород, селеноводород, фтороводород, хлороводород, бромоводород, иодоводород^[1].

В водородных соединениях неметаллы проявляют минимальную отрицательную степень окисления. Пространственная конфигурация молекул определяется типом гибридизации атомных орбиталей центрального атома и наличием неподелённых электронных пар. Например:

тетраэдрическая (метан CH₄, силан SiH₄);
тригонально-пирамидальная (аммиак NH₃, фосфин PH₃, арсин AsH₃);
угловая (вода H₂O, сероводород H₂S);
линейная (HF и другие галогеноводороды)^[2].

Прочность связи Э-Н и термическая устойчивость убывают сверху вниз по группе.
Кислотно-основные свойства проявляются в периоде слева направо (от осно́вных к кислотным). В группах кислотные свойства усиливаются с увеличением атомного номера неметалла. Наиболее ярко это выражено в ряду галогеноводородов: HF — слабая кислота, HCl, HBr, HI — сильные кислоты, причём сила кислоты возрастает от HCl к HI.
Окислительно-восстановительные свойства соединений возрастает сверху вниз по группе. HF практически не окисляется, HCl окисляется только сильными окислителями (например, MnO₂, KMnO₄) с выделением хлора, HI окисляется кислородом воздуха.
Взаимодействие с водой. Обратимая гидратация с образованием слабых электролитов: ${{\ce {NH3 + H2O -> NH4+ + OH-}}}$ . Полная диссоциация: ${{\ce {HCl + H2O -> H3O+ + Cl-}}}$ ^[3].

Прямой синтез из простых веществ

Является основным промышленным способом. Например, получение галогенводородов:

${{\ce {H2 + Cl2 -> 2HCl}}}$ . Хлор и водород реагируют на свету или при нагревании. Для фтора реакция взрывоопасна на холоде.

Получение аммиака:

${\ce {N2 + 3H2 -> 2NH3}}$ . Процесс Габера-Боша протекает при при высоком давлении (до 300 атм), температуре (~500°C) и наличии катализатора^[4].

Взаимодействие солей с кислотами

Действие концентрированной серной кислоты на хлориды:

${{\ce {NaCl + H2SO4 -> NaHSO4 + HCl}}}$ . Для получения HBr и HI этот способ не подходит, так как серная кислота окисляет их до брома и иода.

Получение сероводорода:

${{\ce {FeS + 2HCl -> FeCl2 + H2S}}}$ .

Гидролиз

Водородные соединения неметаллов получают гидролизом бинарных соединений (карбидов, нитридов, фосфидов, силицидов). Например:

${{\ce {Al4C3 + 12H2O -> 4Al(OH)3 + CH4 ^}}}$ ;

${{\ce {Ca3P2 + 6H2O -> 3Ca(OH)2 + 2PH3}}}$ ;

${{\ce {Mg2Si + 4H2O -> 2Mg(OH)2 + SiH4 ^}}}$ .

Метан (CH₄) — основной компонент природного газа, парникового газа; участвует в углеродном цикле. Аммиак (NH₃) — исходное вещество для производства азотных удобрений, азотной кислоты, а также компонент азотистого обмена в живых организмах. Вода (H₂O) — универсальный растворитель, среда протекания биохимических процессов; определяет климатические условия на Земле. Хлороводород (HCl) — в виде соляной кислоты широко используется в гидрометаллургии, органическом синтезе, пищевой промышленности.

↑ Габриелян О. С. «Химия. 11 класс. Базовый уровень» — 2-е изд., стер. — М.: Дрофа, 2007 — 220 с.
↑ Е. Н. Калюкова. Свойства неметаллов и их соединений: Учебное пособие. — Ульяновск: УлГТУ, 2002.
↑ Водородные соединения неметаллов. Теоретический материал (неопр.). med-sayansk.ru. Саянский медицинский колледж.
↑ Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. «Химия. Основы общей химии. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень» — 14-е изд., М.: Просвещение, 2012

Правообладателем данного материала является АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ».
Использование данного материала на других сайтах возможно только с согласия АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ».

[1] Габриелян О. С. «Химия. 11 класс. Базовый уровень» — 2-е изд., стер. — М.: Дрофа, 2007 — 220 с.

[2] Е. Н. Калюкова. Свойства неметаллов и их соединений: Учебное пособие. — Ульяновск: УлГТУ, 2002.

[3] Водородные соединения неметаллов. Теоретический материал (неопр.). med-sayansk.ru. Саянский медицинский колледж.

[4] Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. «Химия. Основы общей химии. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень» — 14-е изд., М.: Просвещение, 2012

[1]

[2]

[3]

[4]

Водородные соединения неметаллов

Состав и строение

Свойства

Получение

Прямой синтез из простых веществ

Взаимодействие солей с кислотами

Гидролиз

Применение

Примечания

Дополнительно по теме

Категории