لقد صادف كل واحد منا مفاهيم علم مثل الكيمياء. في بعض الأحيان تكون متشابهة لدرجة أنه من الصعب تمييز أحدهما عن الآخر. لكن من المهم جدًا فهمها جميعًا ، لأنه في بعض الأحيان يؤدي سوء الفهم هذا إلى مواقف غبية جدًا ، وأحيانًا إلى أخطاء لا تُغتفر. في هذه المقالة سوف نخبرك ما هي الهيدريدات ، وأي منها خطير وأيها ليس كذلك ، وأين يتم استخدامها وكيف يتم الحصول عليها. لكن لنبدأ باستطرادا موجزا في التاريخ.
التاريخ
يبدأ تاريخ الهيدريدات باكتشاف الهيدروجين. اكتشف هنري كافنديش هذا العنصر في القرن الثامن عشر. الهيدروجين ، كما تعلم ، هو جزء من الماء وأساس جميع العناصر الأخرى في الجدول الدوري. بفضله ، أصبح وجود المركبات العضوية والحياة على كوكبنا ممكنًا.
بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر الهيدروجين أساس العديد من المركبات غير العضوية. من بينها الأحماض والقلويات ، وكذلك المركبات الثنائية الفريدة للهيدروجين مع عناصر أخرى - الهيدريدات. تاريخ تركيبها الأول غير معروف تمامًا ، لكن الهيدريدات غير المعدنية معروفة للإنسان منذ العصور القديمة. أكثر هذه الأنواع شيوعًا هو الماء. نعم ، الماء هو هيدريد الأكسجين.
تشمل هذه الفئة أيضًا الأمونيا (المكون الرئيسي للأمونيا) وكبريتيد الهيدروجين وكلوريد الهيدروجين والمركبات المماثلة. تعرف على المزيد حول خصائص المواد منستتم مناقشة هذه الفئة المتنوعة والمذهلة من المركبات في القسم التالي.
الخصائص الفيزيائية
الهيدرات هي في الغالب غازات. ومع ذلك ، إذا أخذنا الهيدريدات المعدنية (فهي غير مستقرة في الظروف العادية وتتفاعل بسرعة كبيرة مع الماء) ، فيمكن أن تكون أيضًا مواد صلبة. بعضها (على سبيل المثال ، بروميد الهيدروجين) موجود أيضًا في حالة سائلة.
من المستحيل ببساطة إعطاء وصف عام لهذه الفئة الضخمة من المواد ، لأنها جميعًا مختلفة ، واعتمادًا على العنصر الذي يتكون منه الهيدريد ، بالإضافة إلى الهيدروجين ، لها خصائص فيزيائية مختلفة و الخواص الكيميائية. لكن يمكن تقسيمها إلى فئات ، المركبات المتشابهة إلى حد ما. أدناه سننظر في كل فصل على حدة.
الهيدرات الأيونية عبارة عن مركبات من الهيدروجين مع معادن أرضية قلوية أو قلوية. إنها مواد بيضاء ومستقرة في ظل الظروف العادية. عند تسخينها ، تتحلل هذه المركبات إلى معدنها وهيدروجينها دون أن تذوب. استثناء واحد هو LiH ، الذي يذوب بدون تحلل ، وعند تسخينه بقوة ، يتحول إلى Li و H2.
هيدرات المعادن هي مركبات من معادن انتقالية. في كثير من الأحيان لديهم تكوين متغير. يمكن تمثيلها كمحلول صلب للهيدروجين في المعدن. لديهم أيضًا هيكل بلوري معدني.
تنتمي الهيدريدات التساهمية إلى النوع الأكثر شيوعًا على الأرض: مركبات الهيدروجين مع اللافلزات. ترجع المساحة الواسعة لتوزيع هذه المواد إلىثبات عالي ، لأن الروابط التساهمية هي أقوى الروابط الكيميائية.
كمثال ، صيغة هيدريد السيليكون هي SiH4. إذا نظرنا إليه من حيث الحجم ، فسنرى أن الهيدروجين ينجذب بشدة إلى ذرة السيليكون المركزية ، وتتجه إلكتروناته نحوه. يتمتع السيليكون بقدرة كهربية عالية بدرجة كافية ، لذلك فهو قادر على جذب الإلكترونات إلى نواته بقوة أكبر ، وبالتالي تقليل طول الرابطة بينه وبين الذرة المجاورة. وكما تعلم ، كلما كانت الرابطة أقصر ، كانت أقوى.
في القسم التالي ، سنناقش كيف تختلف الهيدرات عن المركبات الأخرى من حيث التفاعل.
الخصائص الكيميائية
في هذا القسم ، يجدر أيضًا تقسيم الهيدرات إلى نفس المجموعات كما في الماضي. وسنبدأ بخصائص الهيدريدات الأيونية. يتمثل الاختلاف الرئيسي بينهما عن النوعين الآخرين في أنهما يتفاعلان بنشاط مع الماء مع تكوين القلويات وإطلاق الهيدروجين في شكل غاز. تفاعل الهيدريد - الماء شديد الانفجار ، لذلك غالبًا ما يتم تخزين المركبات بدون رطوبة. يتم ذلك لأن الماء ، حتى في الهواء ، يمكن أن يبدأ تحولًا خطيرًا.
دعونا نظهر معادلة التفاعل أعلاه باستخدام مثال مادة مثل هيدريد البوتاسيوم:
KH + H2O=KOH + H2
كما نرى ، كل شيء بسيط للغاية. لذلك ، سننظر في التفاعلات الأكثر إثارة للاهتمام المميزة للنوعين الآخرين من المواد التي نصفها.
من حيث المبدأ ، فإن بقية التحولات التي لم نقم بتحليلها هي خصائص لجميع أنواع المواد. هم انهمتميل إلى التفاعل مع أكاسيد المعادن لتكوين معدن ، إما مع الماء أو مع الهيدروكسيد (هذا الأخير نموذجي للمعادن الأرضية القلوية والقلوية).
تفاعل آخر مثير للاهتمام هو التحلل الحراري. يحدث في درجات حرارة عالية ويمر قبل تكوين المعدن والهيدروجين. لن نتطرق إلى رد الفعل هذا ، حيث قمنا بالفعل بتحليله في الأقسام السابقة.
إذن ، لقد نظرنا في خصائص هذا النوع من المركبات الثنائية. حان الوقت الآن للتحدث عن الحصول عليها.
إنتاج الهيدريدات
تقريبا جميع الهيدرات التساهمية هي مركبات طبيعية. إنها مستقرة تمامًا ، لذا فهي لا تتفكك تحت تأثير القوى الخارجية. مع الهيدريدات الأيونية والمعدنية ، يكون كل شيء أكثر تعقيدًا بعض الشيء. إنها غير موجودة في الطبيعة ، لذلك يجب تصنيعها. يتم ذلك بكل بساطة: عن طريق تفاعل تفاعل الهيدروجين والعنصر المراد الحصول على هيدريده.
التطبيق
بعض الهيدريدات ليس لها تطبيقات محددة ، ولكن معظمها مواد مهمة جدًا للصناعة. لن نخوض في التفاصيل ، لأن الجميع قد سمعوا ، على سبيل المثال ، أن الأمونيا تستخدم في العديد من المجالات وتعمل كمادة لا غنى عنها لإنتاج الأحماض الأمينية الاصطناعية والمركبات العضوية. استخدام العديد من الهيدريدات مقيد بخصائصها الكيميائية. لذلك ، يتم استخدامها حصريًا في التجارب المعملية.
التطبيق قسم واسع جدًا لهذه الفئة من المواد ، لذلك اقتصرنا على الحقائق العامة. في الجزء التالي ، سنخبرك كيفكثير منا ، دون معرفة مناسبة ، يخلط بين المواد غير الضارة (أو المعروفة على الأقل) مع بعضها البعض.
بعض الأوهام
على سبيل المثال ، يعتقد بعض الناس أن هيدروجين الهيدروجين شيء خطير. إذا كان بإمكانك تسمية هذه المادة بذلك ، فلن يفعلها أحد. إذا فكرت في الأمر ، فإن هيدروجين الهيدروجين هو مزيج من الهيدروجين مع الهيدروجين ، مما يعني أنه جزيء H2. بالطبع هذا الغاز خطير ولكن فقط عند مزجه بالأكسجين. في شكله النقي لا يشكل اي خطر
هناك العديد من الأسماء الغامضة. إنهم يرعبون الشخص غير المعتاد. ومع ذلك ، كما تبين الممارسة ، فإن معظمهم ليسوا خطرين ويستخدمون للأغراض المنزلية.
الخلاصة
عالم الكيمياء ضخم ، ونعتقد أنه إذا لم يكن بعد ذلك ، فبعد عدة مقالات أخرى ، سترى بنفسك. هذا هو السبب في أنه من المنطقي أن تنغمس في دراستها برأسك. لقد اكتشف الجنس البشري العديد من الأشياء الجديدة ، ولا يزال الكثير غير معروف. وإذا بدا لك أنه لا يوجد شيء مثير للاهتمام في مجال الهيدرات ، فأنت مخطئ جدًا.
