תרכובות מיוחדות הן כל אלה מורכב של הידרידים קוולנטי של carbonoids ו nitrogenoids. אלה תרכובות עם הנוסחה EH 4 , עבור הפחמימות או אלמנטים בקבוצה 14, או הנוסחה EH 3 עבור החנקן או היסודות בקבוצה 15.
הסיבה לכך שכימאים מסוימים מתייחסים להידרידים אלה כתרכובות מיוחדות אינה ברורה מאוד; שם זה עשוי להיות יחסית, אם כי בהתעלם מהעובדה כי H 2 O לא נמצא ביניהם , חלקם מאוד לא יציבים ונדירים, כך שהם עשויים להיות ראויים למוקדמות כזו.
הידריד פחמן וחנקן. מקור: גבריאל בוליבר.
בתמונה העליונה מוצגות שתי מולקולות הידרידיות EH 4 (משמאל) ו- EH 3 (מימין) עם דגם כדוריים ומוטות. שימו לב כי EH 4- הידרידים הם טטרהדראליים, ואילו ל- EH 3 יש גיאומטריה של פירמידה טריגונאלית, עם זוג אלקטרונים מעל אטום ה- E המרכזי.
כשאתה יורד על קבוצות 14 ו -15, האטום המרכזי גדל והמולקולה הופכת לכבדה ולא יציבה יותר; מכיוון שקשרים EH נחלשים כתוצאה מחפיפה לקויה של המסלול שלהם. ההידרידים הכבדים יותר הם אולי התרכובות המיוחדות האמיתיות, ואילו CH 4 , למשל, הוא די בשפע באופיו.
מאפיינים של תרכובות מיוחדות
על ידי חלוקת התרכובות המיוחדות לשתי קבוצות מוגדרות של הידרידים קוולנטיים, תיאור קצר של מאפייניהם יינתן בנפרד.
פחמימות
כאמור בהתחלה, הנוסחאות שלהם הן EH 4 ומורכבות ממולקולות טטרהדרליות. הפשוט ביותר מבין ההידרידים הללו הוא CH 4 , המסווג באופן אירוני גם כפחמימן. הדבר החשוב ביותר במולקולה זו הוא היציבות היחסית של קשרי ה- CH שלה.
כמו כן, קשרי CC הם חזקים מאוד, וגורמים לשרשור של CH 4 ליצירת משפחת הפחמימנים. בדרך זו מתעוררות שרשראות CC באורך רב ועם אג"ח CH רבות.
לא אותו דבר עם מקביליהם הכבדים יותר. ל- SiH 4 , למשל, קשרי Si-H מאוד לא יציבים, מה שהופך את הגז הזה לתרכובת תגובית יותר מאשר למימן עצמו. יתרה מזו, השרשור שלהם אינו יעיל או יציב במיוחד, שמקורם בשרשראות Si-Si של עשרה אטומים לכל היותר.
בין המוצרים שרשור כזה הם hexahydrides, E 2 H 6 : C 2 H 6 (אתאן), Si 2 H 6 (disilane), גה 2 H 6 (digestman), ו Sn 2 H 6 (diestannan).
יתר ההידרידים: GeH 4 , SnH 4 ו- PbH 4 הם גזים בלתי יציבים ואף יותר נפיצים, שמתוכם מנצלים את פעולתם המצמצמת. PbH 4 נחשב לתרכובת תיאורטית, מכיוון שהוא כה תגובתי שלא ניתן היה להשיג אותו כראוי.
חנקן
בצד של חנקן הידרידים או בקבוצה 15, אנו מוצאים את מולקולות הפירמידה הטריגונליות EH 3 . תרכובות אלה הן גם גזי, לא יציב, חסר צבע ורעיל; אבל תכליתי ושימושי יותר מ- EH 4 .
לדוגמא, NH 3 , הפשוטה שבהם, היא אחת התרכובות הכימיות המיוצרות ביותר מבחינה תעשייתית, והריח הלא נעים שלה מאפיין אותה היטב. ה- PH 3 מצידו מריח כמו שום ודגים, ו- AsH 3 מריח כמו ביצים רקובות.
כל מולקולות EH 3 הן בסיסיות; אך NH 3 מוכתר בתכונה זו, בהיותו הבסיס החזק ביותר בגלל האלקטרוניטיביות הגבוהה יותר וצפיפות האלקטרונים של החנקן.
NH 3 גם יכול להיות בשרשור, כפי שניתן CH 4 , רק במידה פחותה בהרבה; הידרזין, N 2 H 4 (H 2 N-NH 2 ), ו triazane, N 3 H 5 (H 2 N-NH-NH 2 ), הם דוגמאות של תרכובות הנגרמת על ידי שרשור של חנקן.
באופן דומה, הידרידים PH 3 ואפר 3 הם בשרשור כדי להצמיח P 2 H 4 (H 2 P-PH 2 ), וכפי 2 H 4 (H 2 כפי-אפר 2 ), בהתאמה.
מִנוּחַ
כדי לתת שם לתרכובות המיוחדות הללו, נעשה שימוש ברוב המקרים בשתי ננומטורות: המסורתיות וה- IUPAC. מתחת להידרידים EH 4 ו- EH 3 יתפרקו עם הנוסחאות והשמות שלהם.
- CH 4 : מתאן.
- SiH 4 : סילאן.
- GeH 4 : גרמנית.
- SnH 4 : stannane.
- PbH 4 : שזיף.
- NH 3 : אמוניה (מסורתית), אזנו (IUPAC).
- PH 3 : פוספין, פוספן.
- אשר 3 : arsine, arsan.
- SbH 3 : stibnite, stiban.
- BiH 3 : ביסמוטין, ביסמוטאן.
כמובן שניתן להשתמש גם במינויי השיטתי והמלאי. הראשון מציין את מספר אטומי המימן עם הקידומות היווניות די, טרי, טטרה וכו '. ה- CH 4 יבוא להיקרא על פי ננומטר זה פחמן טטרהידריד. בעוד שעל פי שמות המניות, CH 4 ייקרא פחמן (IV) הידריד.
הַדְרָכָה
כל אחד מהתרכובות המיוחדות הללו מציג מספר שיטות הכנה, בין אם בקני מידה תעשייתיים, במעבדה ואפילו בתהליכים ביולוגיים.
פחמימות
מתאן נוצר על ידי תופעות ביולוגיות שונות בהן לחצים וטמפרטורות גבוהות מפצלים פחמימנים בעלי מסות מולקולריות גבוהות יותר.
הוא מצטבר בכיסי גזים ענקיים בשיווי משקל עם שמן. כמו כן, בעומק הארקטי הוא נותר עטוף גבישים קרח הנקראים clathrates.
סילאן פחות נפוץ, ואחת מהשיטות הרבות בהן הוא מיוצר מיוצגת על ידי המשוואה הכימית הבאה:
6H 2 (g) + 3SiO 2 (g) + 4Al (s) → 3SiH 4 (g) + 2Al 2 O 3 (s)
לגבי GeH 4 , הוא מסונתז ברמת המעבדה על פי המשוואות הכימיות הבאות:
Na 2 GeO 3 + NaBH 4 + H 2 O → GeH 4 + 2 NaOH + NaBO 2
ו- SnH 4 נוצר כשהוא מגיב עם KAlH 4 במדיום tetrahydrofuran (THF).
חנקן
אמוניה, כמו CH 4 , יכולה להיווצר בטבע, במיוחד בחלל החיצון בצורה של גבישים. התהליך העיקרי שבאמצעותו מתקבל NH 3 הוא באמצעות תהליך הבר-בוש, המיוצג על ידי המשוואה הכימית הבאה:
3 H 2 (g) + N 2 (g) → 2 NH 3 (g)
התהליך כולל שימוש בטמפרטורות ולחצים גבוהים, כמו גם זרזים לקידום היווצרות NH 3 .
פוספין נוצר כאשר זרחן לבן מטופל באשלגן הידרוקסיד:
3 KOH + P 4 + 3 H 2 O → 3 KH 2 PO 2 + PH 3
Arsine נוצר כאשר ארסנידים מתכתיים שלו מגיבים עם חומצות, או כאשר מטפלים במלח ארסן עם נתרן בורוהידריד:
Na 3 As + 3 HBr → AsH 3 + 3 NaBr
4 AsCl 3 + 3 NaBH 4 → 4 AsH 3 + 3 NaCl + 3 BCl 3
וביסמוטין כאשר מתילביסמוטין אינו פרופורציונאלי:
3 BiH 2 CH 3 → 2 BiH 3 + Bi (CH 3 ) 3
יישומים
לבסוף מוזכרים כמה מהשימושים הרבים של תרכובות מיוחדות אלה:
- מתאן הוא דלק מאובן המשמש כגז בישול.
- סילאן משמש בסינתזה אורגנית של תרכובות אורגנו-סיליקון על ידי הוספת לקשרים הכפולים של אלקנים ו / או אלקינזים. כמו כן, ניתן להפקיד ממנו סיליקון במהלך ייצור מוליכים למחצה.
- כמו SiH 4 , גם גרמנית משמשת להוסיף אטומי Ge כסרטים במוליכים למחצה. הדבר תקף גם לסטיבין, הוספת אטומי Sb על משטחי סיליקון על ידי הצבת אלקטרודות של אדיו.
- הידראזין שימש כדלק רקטות ולחילוץ מתכות יקרות.
- אמוניה מיועדת לתעשיית הדשנים והתרופות. זה למעשה מקור תגובתי של חנקן, המאפשר להוסיף אטומי N לאינספור תרכובות (amination).
- Arsine נחשב כנשק כימי במהלך מלחמת העולם השנייה, והשאיר את גז הפוסגן הידוע לשמצה, COCl 2 במקומו .
הפניות
- שיבר ואטקינס. (2008). כימיה אורגנית. (גרסה רביעית). מק גריי היל.
- וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה. (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
- כִּימִיָה. (2016, 30 באפריל). תרכובות מיוחדות. התאושש מ: websterquimica.blogspot.com
- פורמולה של אלונסו. (2018). H ללא מתכת. התאושש מ: alonsoformula.com
- ויקיפדיה. (2019). קבוצה 14 הידריד. התאושש מ: en.wikipedia.org
- גורו הכימיה. (sf). הידרידים של חנקן. התאושש מ: thechemistryguru.com