Ognuno di noi si è imbattuto nei concetti di una scienza come la chimica. A volte sono così simili che è difficile distinguere l'uno dall' altro. Ma è molto importante capirli tutti, perché a volte un tale malinteso porta a situazioni molto stupide ea volte a errori imperdonabili. In questo articolo ti diremo cosa sono gli idruri, quali sono pericolosi e quali no, dove vengono utilizzati e come si ottengono. Ma iniziamo con una breve digressione nella storia.
Cronologia
La storia degli idruri inizia con la scoperta dell'idrogeno. Questo elemento fu scoperto da Henry Cavendish nel 18° secolo. L'idrogeno, come sapete, fa parte dell'acqua ed è alla base di tutti gli altri elementi della tavola periodica. Grazie a lui, l'esistenza di composti organici e la vita sul nostro pianeta è possibile.
Inoltre, l'idrogeno è alla base di molti composti inorganici. Tra questi ci sono acidi e alcali, nonché composti binari unici di idrogeno con altri elementi: gli idruri. La data della loro prima sintesi non è esattamente nota, ma gli idruri non metallici sono noti all'uomo fin dall'antichità. Il più comune di questi è l'acqua. Sì, l'acqua è idruro di ossigeno.
Anche questa classe include ammoniaca (il componente principale dell'ammoniaca), acido solfidrico, acido cloridrico e composti simili. Ulteriori informazioni sulle proprietà delle sostanze daquesta classe diversificata e sorprendente di composti sarà discussa nella prossima sezione.
Proprietà fisiche
Gli idruri sono principalmente gas. Tuttavia, se prendiamo idruri metallici (sono instabili in condizioni normali e reagiscono molto rapidamente con l'acqua), anche questi possono essere sostanze solide. Alcuni di essi (ad esempio bromuro di idrogeno) esistono anche allo stato liquido.
È semplicemente impossibile dare una descrizione generale di una così vasta classe di sostanze, perché sono tutte diverse e, a seconda dell'elemento che compone l'idruro, oltre all'idrogeno, hanno caratteristiche fisiche diverse e proprietà chimiche. Ma possono essere divisi in classi, i cui composti sono in qualche modo simili. Di seguito considereremo ogni classe separatamente.
Gli idruri ionici sono composti di idrogeno con metalli alcalini o alcalino terrosi. Sono sostanze bianche, stabili in condizioni normali. Quando riscaldati, questi composti si decompongono nel loro metallo e idrogeno senza sciogliersi. Un'eccezione è LiH, che fonde senza decomposizione e, se riscaldato fortemente, si trasforma in Li e H2.
Gli idruri metallici sono composti di metalli di transizione. Molto spesso hanno una composizione variabile. Possono essere rappresentati come una soluzione solida di idrogeno in un metallo. Hanno anche una struttura in cristallo metallico.
Agli idruri covalenti appartiene proprio il tipo più comune sulla Terra: i composti dell'idrogeno con i non metalli. L'ampia area di distribuzione di queste sostanze è dovuta alla loroelevata stabilità, poiché i legami covalenti sono i più forti dei legami chimici.
Ad esempio, la formula per l'idruro di silicio è SiH4. Se lo guardiamo in volume, vedremo che l'idrogeno è molto attratto dall'atomo di silicio centrale e i suoi elettroni sono spostati verso di esso. Il silicio ha un'elettronegatività sufficientemente alta, quindi è in grado di attirare più elettroni nel suo nucleo, riducendo così la lunghezza del legame tra esso e l'atomo vicino. E come sai, più breve è il legame, più forte è.
Nella prossima sezione, discuteremo di come gli idruri differiscono dagli altri composti in termini di reattività.
Proprietà chimiche
In questa sezione vale anche la pena dividere gli idruri negli stessi gruppi del passato. E inizieremo con le proprietà degli idruri ionici. La loro principale differenza rispetto agli altri due tipi è che interagiscono attivamente con l'acqua con la formazione di alcali e il rilascio di idrogeno sotto forma di gas. La reazione dell'idruro - acqua è piuttosto esplosiva, quindi i composti vengono spesso conservati senza umidità. Questo avviene perché l'acqua, anche nell'aria, può dare inizio a una pericolosa trasformazione.
Mostriamo l'equazione della reazione di cui sopra usando l'esempio di una sostanza come l'idruro di potassio:
KH + H2O=KOH + H2
Come possiamo vedere, tutto è abbastanza semplice. Pertanto, considereremo reazioni più interessanti caratteristiche degli altri due tipi di sostanze che descriviamo.
In linea di principio, il resto delle trasformazioni che non abbiamo analizzato sono caratteristiche di tutti i tipi di sostanze. Sonotendono a reagire con gli ossidi metallici per formare metallo, sia con acqua che con idrossido (quest'ultimo è tipico dei metalli alcalini e alcalino terrosi).
Un' altra reazione interessante è la decomposizione termica. Si verifica ad alte temperature e passa prima della formazione di metallo e idrogeno. Non ci soffermeremo su questa reazione, poiché l'abbiamo già analizzata nelle sezioni precedenti.
Quindi, abbiamo considerato le proprietà di questo tipo di composti binari. Ora è il momento di parlare di come ottenerli.
Produzione di idruri
Quasi tutti gli idruri covalenti sono composti naturali. Sono abbastanza stabili, quindi non si disintegrano sotto l'influenza di forze esterne. Con gli idruri ionici e metallici, tutto è un po' più complicato. Non esistono in natura, quindi devono essere sintetizzati. Ciò avviene in modo molto semplice: mediante la reazione dell'interazione dell'idrogeno con l'elemento di cui si vuole ottenere l'idruro.
Applicazione
Alcuni idruri non hanno un'applicazione specifica, ma la maggior parte sono sostanze molto importanti per l'industria. Non entreremo nei dettagli, perché tutti hanno sentito dire che, ad esempio, l'ammoniaca è utilizzata in molti settori e funge da sostanza indispensabile per la produzione di aminoacidi artificiali e composti organici. L'uso di molti idruri è limitato dalle loro proprietà chimiche. Pertanto, vengono utilizzati esclusivamente in esperimenti di laboratorio.
L'applicazione è una sezione troppo ampia per questa classe di sostanze, quindi ci siamo limitati a fatti generali. Nella prossima parte, ti diremo comemolti di noi, senza un'adeguata conoscenza, confondono sostanze innocue (o almeno conosciute) tra loro.
Alcune delusioni
Per esempio, alcune persone pensano che l'idruro di idrogeno sia qualcosa di pericoloso. Se puoi chiamare questa sostanza così, allora nessuno lo fa. Se ci pensi, allora l'idruro di idrogeno è una combinazione di idrogeno con idrogeno, il che significa che è una molecola H2. Naturalmente, questo gas è pericoloso, ma solo se miscelato con l'ossigeno. Nella sua forma pura, non rappresenta un pericolo.
Ci sono molti nomi oscuri. Terroriscono la persona non abituata. Tuttavia, come dimostra la pratica, la maggior parte di essi non sono pericolosi e vengono utilizzati per scopi domestici.
Conclusione
Il mondo della chimica è enorme e pensiamo che se non dopo questo, dopo molti altri articoli, lo vedrai di persona. Ecco perché ha senso immergersi nel suo studio con la testa. L'umanità ha scoperto molte cose nuove e ancora di più rimangono sconosciute. E se ti sembra che non ci sia nulla di interessante nel campo degli idruri, ti sbagli di grosso.
