ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ХИМИЯ НЕПЕРЕХОДНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Водород из "Современная неорганическая химия Часть 2" Наличие молекулярного водорода в атмосфере Земли—обычное явление в форме соединений водород — один из наиболее распространенных элементов. Известны соединения водорода со всеми элементами, кроме инертных газов, и многие из них имеют особенно большое значение. Вода—наиболее важное соединение водорода другие соединения, имеющие важное значение,—углеводороды, углеводы и различные органические вещества, аммиак и его производные, серная кислота, едкий натр и др. Водород образует больше соединений, чем любой другой элемент. [c.7] Водород образует наиболее легкие. молекулы из всех веществ. Он не обладает цветом и запахом, практически нерастворим в воде. Ле1 че всего его получить при действии разбавленных растворов кислот на такие металлы, как цинк и железо, или электролизом воды в промышленности водород можно получить термическим крекингом углеводородов, восстановлением воды коксом (реакция образования водяного газа) и другими путями. [c.7] При низких температурах в реакциях водорода с некоторыми переходными металлами может происходить гетеролитическое расщепление с образованием Н , связанного с металлом, и Н энергия, необходимая для такого процесса, вероятно, ниже - 30 к/сал/.иоль . При высоких температурах, в электрической дуге с большой плотностью тока, в разрядных трубках при низком давлении водорода или при ультрафиолетовом облучении возможно образование атомного водорода. Продолжительность его существования мала (промежуток времени, в течение которого половина атомов водорода рекомбинирует в молекулы, Т -2 0,3 сек). Теплота рекомбинации достаточна для получения очень высоких температур, и атомный водород можно использовать для сварки металлов. Атомный водород весьма реакционноспособен, причем он является сильным восстанавливающим агентом. [c.8] Химия водорода проявляется главным образом в трех электронных процессах. [c.9] Соединения, которые образуют сольватированные ионы водорода в соответствующих растворителях, подобных воде, называются кислота.ии, или протонны.чи кислотами. [c.10] Поскольку наиболее важнььм аспектом химии иона водорода является его химия в водной среде, этот случай будет рассмотрен подробнее. [c.11] ТОГО факта, что при электролизе их растворов в расплавленных гало-генидах щелочных металлов (см. ниже) водород выделяется на аноде. [c.16] Изучение дифракции рентгеновских лучей и пейтропов показало, что Ь этих гидридах ион И обладает кристаллографическим радиусом, средним между кристаллографическими радиусами Р иС1 . Следовательно, энергии ионных решеток гидридов, равно как фторида и хлорида данного металла, будут близки между собой. Эти факты, а также рассмотрение циклов Борна — Габера позволяют заключить, что только наиболее электроположительные металлы могут образовать ионные гидриды, так как в этих случаях для образования иона металла требуется относительно небольшая энергия. [c.16] Известные солеобразные гидриды и некоторые их физические свойства приведены в табл. 6.2. Теплоты образования солеобразных гидридов по сравнению с теплотами образования галогенидов щелочных металлов, которые равны примерно 100 ккал/моль, свидетельствуют о невысокой стабильности гидрид-ионов. [c.16] Для относительно простой двухэлектронной системы иона Н можно вычислить эффективный радиус свободного иона и получить значение 2,08 А. Интересно сравнить эту величину с некоторыми другими, например 0,93 А для атома Не, 0,5 А для атома Н, 1,95 А для кристаллографического радиуса Вг и 0,30 А для ковалентного радиуса водорода, а также с величинами кажущихся кристаллографических радиусов Н , приведенных в табл. 6.2. Последние получены вычитанием радиусов по Гольдшмидту для цонов металлов из экспериментально найденных расстояний М — X. [c.16] Величина 2,08 А для радиуса свободного Н па первый взгляд оказывается непомерно большой, причем она более чем в два раза превышает радиус Не. Эти данные следуют из того, что заряд ядра Н составляет только половину заряда ядра атома Не и что электроны взаимно отталкиваются и экранируют друг друга ( на 30о/ ) от влияния ядер. Из табл. 6.2 видно, что кажущийся радиус H в щелочных гидридах не достигает величины 2,08 А, а также что он заметно уменьшается с уменьшением электроположительного характера металла. Небольшие в общем смысле размеры, вероятно, являются частично следствием легкой сжимаемости несколько диффузного иона H , частично—следствием определенной степени ковалентности связей. [c.17] Кристаллический радиус H , равный примерно 1,53 А, кажется сопоставимым с кристаллическими радиусами по Полингу и сравним с расстояниями в ионных кристаллах, в которых поляризация минимальна [2а]. [c.17] Химические свойства солеобразных гидридов. Солеобразные гидриды представляют собой белые кристаллические вещества с чрезвычайно высокой реакционной способностью опи легко образуются при непосредственном взаимодействии металла с газообразным водородом при температуре около 700°. Они раство-ряются в расплавленных галогенидах щелочных металлов, и при электролизе таких растворов (например, раствора СаН., в Li l- K l при 360 ) на аноде выделяется водород. Сам LiH можно расплавить без разложения. [c.17] Можно подсчитать, что стандартный потенциал пары Но/ Н равен —2,25 в, а отсюда следует, что Н должен быть одним из самых сильных восстановителей. [c.17] Гидридные комплексы — соединения, которые если не буквально, то по крайней мере формально можно рассматривать как соединения, содержащие ионы Н , координированные ионами металлов. Действительно, такое описание во многи.х случаях очень формально, но тем не менее полезно при объяснении химических свойств. [c.18] Химию этих соединений можно понять, рассмотрев гипотетическое равновесие (6.3), представляющее их образование. [c.18] Эти гидридные комплексы в основном применяют в качестве восстанавливающих агентов в органической и неорганической химии. Наиболее важные из них Ь1А1Н4 и 1 а(К) ВН4 растворимы в некоторых эфирах, например в диметиловом эфире диэтиленгликоля (см. стр. 293 и 107). [c.19] Вернуться к основной статье