Гідриди — сполуки, що складаються з атомів Гідрогену, сполучених з іншими елементами, мають загальну формулу X m H n . Вони складаються лише з двох елементів. Залежно від електронегативності іншого елемента, присутнього в молекулі, ми розрізняємо сольові, ковалентні та металічні гідриди.
Соляні гідриди
Також називаються іонними гідридами. Вони характеризуються іонними ланками , в яких водень присутній у формі Н – аніона. Вони утворюються, коли елементи з дуже низькою електронегативністю здатні віддавати свої електрони атому водню. Такі гідриди утворюються в результаті зв’язування між собою металу 1 і 2 групи періодичної таблиці , крім берилію і магнію. Вони є твердими речовинами, що мають іонну кристалічну решітку. Ці гідриди утворюються в результаті безпосередньої взаємодії водню з металами при підвищеній температурі. Контактуючи з водою, вони інтенсивно реагують і виділяють водень, наприклад: CaH 2 + H 2 O = CaO + 2H 2
Ковалентні гідриди
Це хімічні сполуки, які містять водень, з’єднаний ковалентним зв’язком. Вони утворюються, коли сильно електронегативні елементи здатні ділитися електронами і, отже, створювати ковалентні зв’язки з воднем. Такі молекули утворюють елементи з 14 по 18 груп періодичної таблиці, а також бор (13 група). Такі гідриди часто дуже летючі. Вони приймають форму м’яких твердих речовин з горючими властивостями. Кристалічна решітка ковалентних гідридів складається з молекул, які зв’язані одна з одною силами Ван-дер-Ваальса, а іноді також водневими зв’язками. Їх стабільність знижується зі збільшенням атомної маси елемента, пов’язаного з воднем, і зі збільшенням металевого характеру цього елемента. Таким чином, стійкість зменшується в порядку: HF, HCl, HBr, HI (де збільшується атомна маса) і в порядку: HI, H 2 Te, SbH 3 , SnH (де зростають металеві властивості).
Гідриди металів
Вони являють собою комбінації водню та перехідних металів d-блоку та f-блоку. Мають характерний блиск і металеві властивості. На відміну від ковалентних гідридів, вони нелеткі. Може бути важко виразити склад таких гідридів, оскільки їх формули часто містять нецілі значення, такі як PdH 0,6 , TiH 1,73 , ZrH 1,92 . Атоми водню, присутні в металічних гідридах, займають міжвузлові позиції в металевій решітці, утвореній атомами металічного елемента.
Сполуки водню і галогенів
Хімічні молекули , що утворюються шляхом з’єднання галогенів з воднем, називаються галогеноводнями, а їхня загальна формула – HX. Розчинені у воді вони називаються галогенводневими кислотами . З точки зору промислового використання фтористий водень і хлористий водень є найважливішими серед галогеноводородів, але є також інші широко використовувані речовини, наприклад, бромистий водень або йодистий водень. Ці гідриди класифікуються як ковалентні гідриди, оскільки їх характер найбільш схожий на цю групу. Для фтористого водню, який містить найбільш електронегативний галоген, його іонний характер не перевищує 45%. Іонний характер знижується з кожною наступною сполукою, досягаючи 5%для йодистого водню. Таку ж тенденцію до зниження можна спостерігати і для зміни дипольних моментів. Отримання фтористого і хлористого водню засноване на взаємодії відповідної солі з концентрованою сірчаною кислотою . Для отримання HF ми використовуємо флюорит, а HCl виробляємо з хлориду амонію (нашатирний спирт). Однак хлористий водень також можна отримати прямим синтезом з його елементів, тобто прямим спалюванням водню в хлорі . Застосування концентрованої сірчаної кислоти неможливе лише для йоду та брому, оскільки утворюються гідриди можуть швидко окислюватися.
Сполуки водню і халькогенів
В основному це молекули загальної формули H 2 X , до складу яких входять вода, сірководень, селенід водню, телурид водню і полонід водню. При кімнатній температурі рідиною є лише вода, решта – безбарвні гази. Дві із зазначених речовин, сірководень і селенід водню, характеризуються запахом тухлих яєць. Гідриди сірки та селену виявляють певну токсичність, перші при більш високих концентраціях. У природі у вільному стані може бути тільки сірководень, який можна знайти в сульфідних водах і вулканічних парах. Оскільки вода широко поширена в усьому світі, її дуже легко отримати; однак для лабораторних цілей воду очищають дистиляцією, подвійною дистиляцією або пропусканням через шар органічних іонообмінників. Інші халькогенгідриди зазвичай отримують обробкою металовмісних сполук, таких як сульфіди, селеніди або телуриди, кислотою. Будова гідридів Н 2 X кутаста; найбільший кут, рівний 104,5°, міститься в молекулі води.
Сполуки водню і пніктогенів
У поєднанні з воднем кожен елемент, класифікований як пніктоген, може утворювати гідриди загальної формули XH 3 . Крім того, фосфор і азот утворюють сполуки X 2 H 4 . Існує також один винятковий гідрид азоту: HN 3 , який називають азидом водню . Найпопулярніші гідриди XH 3 включають аміак , фосфан, арсан, стибан і вісмутан. Це легколеткі речовини, які присутні у вигляді безбарвних газів. Вони часто характеризуються виразним неприємним запахом. Усі гідриди пніктогену, крім аміаку, утворюються шляхом ендотермічних процесів. Молекули тригідридів мають пірамідальну форму, а атом пніктогену має sp3- гібридизацію.
Сполуки водню і бору
Бор і водень утворюють низку сполук зі специфічними хімічними та структурними властивостями, які називаються боранами . Більшість із них можна представити загальною формулою B n H n+4 або B n H n+6 ; не існує простого борату формули BH 3 .
Сполуки водню і лужноземельних металів
Усі лужноземельні метали в поєднанні з воднем утворюють гідриди загальної формули XH 2 . Основним прикладом цієї групи сполук є гідрид берилію BeH 2 , який отримують в ефірному розчині з використанням BeCl 2 і LiH як реагентів. Гідрид берилію безбарвний і малолеткий. При 570 К він розкладається на елементи. Він дуже легко реагує з водою. У його решітці є полімерні ланцюги, де атом берилію з’єднаний трицентровими ковалентними зв’язками Be-H-Be. Іншим прикладом гідридів цієї групи є гідрид магнію, який отримують прямим синтезом з його елементів при підвищеному тиску водню. При нагріванні легко розкладається на елементи. Інші приклади, тобто гідриди кальцію, стронцію та барію, належать до сольових гідридів. З точки зору промислового використання, найважливішим є CaH 2 , який отримують шляхом прямого синтезу з його елементів при високій температурі близько 670 K.
Гідриди лужних металів
Це сполуки типу MH, які утворюються шляхом прямих реакцій між воднем і металами при підвищених температурах. Як типові сольові гідриди, вони мають іонну структуру з характерним H – аніоном. При кімнатній температурі гідриди лужних металів є безбарвними твердими речовинами, які утворюють решітки, подібні до хлориду натрію. Найбільшу стійкість, до 720 К, демонструє гідрид літію.