على المركبات الخاصة هي كل تلك تتكون من هدريدات التساهمية من carbonoids وnitrogenoids. هذه مركبات لها الصيغة EH 4 ، للكربونيدات أو مجموعة 14 عنصرًا ، أو الصيغة EH 3 للنيتروجين أو مجموعة 15 عنصرًا.
سبب تسمية بعض الكيميائيين لهذه الهيدريدات على أنها مركبات خاصة غير واضح تمامًا ؛ قد يكون هذا الاسم نسبيًا ، على الرغم من تجاهل عدم وجود H 2 O فيما بينها ، فإن بعضها غير مستقر للغاية ونادر ، لذلك يمكن أن يكونوا جديرين بمثل هذا الوصف.
هيدرات النيتروجين والكربويد. المصدر: غابرييل بوليفار.
يتم عرض جزيئين هيدريد EH 4 (يسار) و EH 3 (يمين) في الصورة العلوية بنموذج الكرات والقضبان. لاحظ أن هيدريد EH 4 هو رباعي السطوح ، بينما EH 3 له هندسة هرمية مثلثية ، مع زوج من الإلكترونات فوق ذرة E المركزية.
عندما تنخفض المجموعتين 14 و 15 ، تنمو الذرة المركزية ويصبح الجزيء أثقل وأكثر استقرارًا ؛ منذ أن ضعفت روابط EH بسبب التداخل الفقير لمداراتها. ربما تكون الهيدريدات الأثقل هي المركبات الخاصة الحقيقية ، بينما CH 4 ، على سبيل المثال ، وفير جدًا في الطبيعة.
خصائص المركبات الخاصة
من خلال تقسيم المركبات الخاصة إلى مجموعتين محددتين من الهيدرات التساهمية ، سيتم إعطاء وصف موجز لخصائصها بشكل منفصل.
كاربونويدس
كما ذكرنا في البداية ، فإن صيغها هي EH 4 وتتكون من جزيئات رباعية السطوح. أبسط من هذه هدريدات غير CH 4 ، التي تصنف المفارقات أيضا باسم الهيدروكربونات. أهم شيء في هذا الجزيء هو الاستقرار النسبي لروابطه CH.
أيضًا ، روابط CC قوية جدًا ، مما يتسبب في تسلسل الميثان لتشكيل عائلة الهيدروكربونات. بهذه الطريقة ، تنشأ سلاسل CC ذات أطوال كبيرة ومع العديد من روابط CH.
ليس هو نفسه مع نظرائه الأثقل. SiH 4 ، على سبيل المثال ، يحتوي على روابط Si-H غير مستقرة للغاية ، مما يجعل هذا الغاز مركبًا أكثر تفاعلًا من الهيدروجين نفسه. علاوة على ذلك ، فإن تسلسلاتها ليست فعالة أو مستقرة للغاية ، حيث تنشأ سلاسل Si-Si من عشر ذرات فقط على الأكثر.
من بين منتجات التسلسل هذه ، هكساهيدريد ، E 2 H 6: C 2 H 6 (إيثان) ، Si 2 H 6 (ديسيلان) ، Ge 2 H 6 (هضم) ، و Sn 2 H 6 (ديستانان).
الهيدريدات الأخرى: GeH 4 و SnH 4 و PbH 4 هي غازات أكثر استقرارًا وانفجارًا ، والتي يتم الاستفادة منها في تقليل تأثيرها. يعتبر PbH 4 مركبًا نظريًا ، لأنه شديد التفاعل بحيث لا يمكن الحصول عليه بشكل صحيح.
النيتروجين
على جانب هيدرات النيتروجين أو المجموعة 15 ، نجد جزيئات الهرم المثلثية EH 3. وهذه المركبات غازية وغير مستقرة وعديمة اللون وسامة. ولكن أكثر تنوعًا وفائدة من EH 4.
على سبيل المثال ، NH 3 ، أبسطها ، هو أحد أكثر المركبات الكيميائية المنتجة صناعيًا ، ورائحته الكريهة تميزه جيدًا. تنبعث رائحة PH 3 من جانبها مثل الثوم والأسماك ، ورائحة AsH 3 مثل البيض الفاسد.
جميع جزيئات EH 3 أساسية ؛ لكن NH 3 تتوج بهذه الخاصية ، كونها أقوى قاعدة بسبب ارتفاع الكهربية وكثافة الإلكترون للنيتروجين.
يمكن أيضًا أن يكون NH 3 متسلسلًا ، كما هو الحال مع CH 4 ، فقط بدرجة أقل بكثير ؛ الهيدرازين ، N 2 H 4 (H 2 N-NH 2) ، وتريازان ، N 3 H 5 (H 2 N-NH-NH 2) ، هي أمثلة للمركبات التي تسببها سلسلة النيتروجين.
وبالمثل ، فإن الهيدريدات PH 3 و AsH 3 متسلسلة لإحداث P 2 H 4 (H 2 P-PH 2) ، و As 2 H 4 (H 2 As-AsH 2) ، على التوالي.
التسمية
لتسمية هذه المركبات الخاصة ، يتم استخدام مجموعتين من التسميات في معظم الأحيان: التقليدية و IUPAC. أسفل الهيدرات ، سيتم تقسيم EH 4 و EH 3 مع الصيغ والأسماء الخاصة بكل منهما.
- CH 4: الميثان.
- SiH 4: سيلاني.
- GeH 4: الألمانية.
- SnH 4: ستانان.
- PbH 4: بلومبان.
- NH 3: أمونيا (تقليدية) ، أزانو (IUPAC).
- PH 3: فوسفين ، فوسفان.
- AsH 3: أرسين ، عرسان.
- SbH 3: ستيبنايت ، ستيبان.
- البوسنة والهرسك 3: البسموتين ، البزموتان.
بالطبع ، يمكن أيضًا استخدام التسميات المنهجية والأسهم. الأول يحدد عدد ذرات الهيدروجين مع البادئات اليونانية di ، tri ، tetra ، إلخ. وCH 4 سيأتي ليتم استدعاؤها وفقا لهذا tetrahydride التسميات الكربون. بينما وفقًا لتسمية المخزون ، سيطلق على CH 4 اسم هيدريد الكربون (IV).
تدريب
يقدم كل من هذه المركبات الخاصة طرقًا متعددة للتحضير ، سواء على المستويات الصناعية أو المختبرية أو حتى في العمليات البيولوجية.
كاربونويدس
يتكون الميثان من ظواهر بيولوجية مختلفة حيث تؤدي الضغوط العالية ودرجات الحرارة إلى تفتيت الهيدروكربونات ذات الكتل الجزيئية العالية.
يتراكم في جيوب ضخمة من الغازات في حالة توازن مع النفط. أيضًا ، في أعماق القطب الشمالي ، تظل مغطاة ببلورات ثلجية تسمى clathrates.
Silane أقل وفرة ، ويتم تمثيل إحدى الطرق العديدة التي يتم من خلالها إنتاجه بالمعادلة الكيميائية التالية:
6H 2 (g) + 3SiO 2 (g) + 4Al (s) → 3SiH 4 (g) + 2Al 2 O 3 (s)
فيما يتعلق بـ GeH 4 ، يتم تصنيعه على مستوى المختبر وفقًا للمعادلات الكيميائية التالية:
Na 2 GeO 3 + NaBH 4 + H 2 O → GeH 4 + 2 NaOH + NaBO 2
ويتشكل SnH 4 عندما يتفاعل مع KAlH 4 في وسط رباعي هيدرو الفوران (THF).
النيتروجين
الأمونيا، مثل CH 4 ، يمكن أن تشكل في الطبيعة، خصوصا في الفضاء الخارجي على شكل بلورات. تتم العملية الرئيسية التي يتم من خلالها الحصول على NH 3 من خلال عملية Haber-Bosch ، ممثلة بالمعادلة الكيميائية التالية:
3 H 2 (g) + N 2 (g) → 2 NH 3 (g)
وتنطوي العملية على استخدام درجات الحرارة والضغوط العالية، فضلا عن محفزات لتشجيع تشكيل NH 3.
يتكون الفوسفين عند معالجة الفوسفور الأبيض بهيدروكسيد البوتاسيوم:
3 KOH + P 4 + 3 H 2 O → 3 KH 2 PO 2 + PH 3
يتشكل الزرنيخ عندما يتفاعل الزرنيخ المعدني مع الأحماض ، أو عندما يعالج ملح الزرنيخ بوروهيدريد الصوديوم:
Na 3 As + 3 HBr → AsH 3 + 3 NaBr
4 AsCl 3 + 3 NaBH 4 → 4 AsH 3 + 3 NaCl + 3 BCl 3
والبزموثين عندما يكون الميثيل بيسموثين غير متناسب:
3 البوسنة والهرسك 2 CH 3 → 2 BiH 3 + Bi (CH 3) 3
التطبيقات
أخيرًا ، تم ذكر بعض الاستخدامات العديدة لهذه المركبات الخاصة:
- الميثان هو وقود أحفوري يستخدم كغاز للطبخ.
- يستخدم السيلان في التخليق العضوي لمركبات السيليكون العضوي عن طريق إضافة الروابط المزدوجة للألكينات و / أو الألكينات. أيضًا ، يمكن ترسيب السيليكون منه أثناء تصنيع أشباه الموصلات.
- مثل SiH 4 ، يتم استخدام Germanic أيضًا لإضافة Ge atoms كأفلام في أشباه الموصلات. الأمر نفسه ينطبق على الستيبين ، بإضافة ذرات Sb على أسطح السيليكون عن طريق الترسيب الكهربائي لأبخرة.
- تم استخدام الهيدرازين كوقود للصواريخ ولإستخراج المعادن الثمينة.
- الأمونيا موجهة لصناعة الأسمدة والأدوية. إنه عمليا مصدر تفاعلي للنيتروجين ، مما يسمح بإضافة ذرات N إلى مركبات لا حصر لها (amination).
- كان أرسين يعتبر سلاحًا كيميائيًا خلال الحرب العالمية الثانية ، تاركًا غاز الفوسجين سيئ السمعة COCl 2 مكانه.
المراجع
- رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (طبعة رابعة). ماك جراو هيل.
- ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء. (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.
- كيمياء. (2016 ، 30 أبريل). مركبات خاصة. تم الاسترجاع من: websterquimica.blogspot.com
- صيغة ألونسو. (2018). H بدون معدن. تم الاسترجاع من: alonsoformula.com
- ويكيبيديا. (2019). المجموعة 14 هيدريد. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
- جورو الكيمياء. (سادس). هيدرات النيتروجين. تم الاسترجاع من: thechemistryguru.com