Гидриды пниктогена или пниктиды водорода представляют собой бинарные соединения водорода с атомами пниктогена (элементы группы 15: азот , фосфор , мышьяк , сурьма и висмут ), ковалентно связанными с водородом .
Тригидриды пниктогена [ править ]
Самый простой ряд имеет химическую формулу XH 3 (реже H 3 X), где X представляет любой из пниктогенов. Они принимают пирамидальную структуру (в отличие от тригонально-плоского расположения гидридов группы 13 ) и, следовательно, являются полярными. Эти тригидриды пниктогена обычно становятся все более нестабильными и ядовитыми по отношению к более тяжелым элементам.
Как и простые галогениды водорода и халькогенидов , что пниктогеновые гидриды вода - растворимое . [ сомнительно ] В отличие от других гидридов, таких как сероводород и фтороводород , которые образуют кислые водные растворы, аммиак растворяется в воде с образованием гидроксида аммония, который является основным (путем образования гидроксид- иона в отличие от гидроксония ). Фосфин также растворим в воде. Арсин и стибин в меньшей степени, и неизвестно,висмутин есть.
| Составные имена | Химическая формула | Геометрия | Модель заполнения пространства |
|---|---|---|---|
| гидрид азота аммиак (азан) | NH 3 |  |  |
| гидрид фосфора фосфин (фосфан) | PH 3 |  |  |
| гидрид мышьяка арсин (арсан) | AsH 3 |  |  |
стибин гидрид сурьмы (стибан) | SbH 3 | ||
| гидрид висмута висмутин (висмутан) | БиГ 3 |
Некоторые свойства тригидридов пниктогена следующие: [1]
| Свойство | NH 3 | PH 3 | AsH 3 | SbH 3 | БиГ 3 |
|---|---|---|---|---|---|
| Точка плавления (° C) | −77,8 | -133,5 | −116,3 | -88 | ? |
| Точка кипения (° C) | -34,5 | -87,5 | −62,4 | −18,4 | 16,8 (экстраполяция) |
| Плотность жидкости (г / см 3 ) | 0,683 (-34 ° С) | 0,746 (-90 ° С) | 1,640 (-64 ° С) | 2,204 (-18 ° С) | ? |
| Δ H° f/ кДж моль −1 | -46,1 | −9,6 (?) | +66,4 | +145,1 | +277,8 |
| Расстояние (X – H) / мес. | 101,7 | 141,9 | 151,9 | 170,7 | 177,59 |
| Угол H – X – H | 107,8 ° | 93,6 ° | 91,8 ° | 91,3 ° | 90,48 ° |
Эти газы не имеют запаха в чистом виде, а приобретают его при контакте с воздухом. Аммиак имеет печально известный сильный запах, напоминающий запах мочи и / или рыбы , обычно являющийся результатом разложения мочевины . Фосфин пахнет рыбой или чесноком, а стибин - тухлыми яйцами, похож на сероводород и селенид .
Тетрагидриды дипниктогена [ править ]
| Составные имена | Химическая формула | Геометрия | Модель заполнения пространства |
|---|---|---|---|
| динитрогидрид гидразин (диазан) | N 2 H 4 | ||
| дифосфора гидрид дифосфин ( дифосфан ) | П 2 Н 4 | ||
| гидрид ди мышьяка [1] диарсин ( диарсан ) | Как 2 H 4 |
Свойства [ править ]
Все насыщенные водородные пниктиды с прямой цепью подчиняются формуле X n H n + 2 .
Аммиак производится в промышленных масштабах в наибольших масштабах среди всех соединений. Как и вода, водородная связь приводит к высокой температуре плавления и кипения по сравнению с другими гидридами пниктогена, хотя 26% теряется при плавлении, еще 7% при нагревании жидкости до кипения и оставшиеся 67% при кипении. Другими эффектами водородной связи являются высокая диэлектрическая проницаемость, а также низкие значения плотности, вязкости и электропроводности. Как и вода, это отличный и часто используемый ионизирующий растворитель. [2] Известно более двадцати других гидридов азота , наиболее важными из которых являются гидразин (N 2 H 4 ) и азид водорода (HN 3). Гидразин имеет физические свойства, которые очень похожи на свойства воды: его точки плавления и кипения составляют 2,0 ° C и 113,5 ° C, плотность твердого вещества при -5 ° C составляет 1,146 г / см 3 , а плотность жидкости при температуре 25 ° C составляет 1,00 г / см 3 . [3] В azanes представляют собой серию , которые включают в себя аммиак, гидразин и triazane .
Фосфин, токсичный бесцветный газ, является наиболее стабильным гидридом фосфора и первым из ряда гомологичных линейных полифосфанов P n H n +2 ( n = 1–9), которые становятся все более термически нестабильными с увеличением n . Известны другие циклические и конденсированные ряды полифосфанов, от P n H n до P n H n -18 , что составляет 85 известных фосфанов в 1997 году. Нерастворимые в воде, но растворимые в органических жидкостях (а также сероуглерод и трихлоруксусная кислота ), фосфин сильный восстановитель. [4]
Арсин, стибин и висмутин являются высокотоксичными, термически нестабильными и бесцветными газами. Никаких заметных водородных связей не обнаруживается в фосфине, арсине, стибине или висмутине, и нет заметной тенденции к диссоциации, как аммиак, до MH.+
4и MH-
2(M = P, As, Sb, Bi). Гидриды пниктогена уплотняются вниз по группе, длина связей M – H увеличивается, а валентный угол H – M – H немного уменьшается. Стандартные энтальпии образования отражают возрастающую термическую нестабильность по группе. Арсин разлагается на мышьяк и водород при 250–300 ° C, стибин на сурьму и водород при комнатной температуре, а висмутин на висмут и водород при температуре выше –45 ° C. Арсин и стибин очень легко окисляются до триоксида мышьяка или сурьмы и воды; аналогичная реакция происходит с серой или селеном . Реакция с металлами при повышенных температурах приводит к арсенидам и антимонидам. Известно несколько низших гидридов, таких как As2 H 4 , но они еще более нестабильны и их свойства неизвестны. [1]
Имидоген , радикал, состоящий из одного атома водорода и одного атома азота (NH), можно классифицировать как гидрид пниктогена.
См. Также [ править ]
- Аммоний
- Гидразойная кислота
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Гринвуд и Эрншоу, стр. 557–8.
- ^ Гринвуд и Эрншоу, стр. 420-4
- ^ Гринвуд и Эрншоу, стр. 426-7
- ^ Гринвуд и Эрншоу, стр. 492-3
Библиография [ править ]
- Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
