12-Eco
.pdf
Реакции с водой
•При взаимодействии с водой (растворении) наиболее активных неметаллов происходит реакция диспропорционирования (кроме фтора)
I2 + H2O HI + HIO3
(растворы галогенов в воде носят название хлорная,
бромная и иодная вода)
•Смещения равновесия можно добиться, если проводить реакцию в щелочной среде
Cl2 + NaOH → NaCl + NaOCl + H2O
("белизна" или жавелевая вода)
Реакции со щелочами
•при нагревании становятся более устойчивыми соединения с более высокой степенью окисления (Бертолетова соль)
Cl2 + KOH → KCl + KClO3
•Аналогично при нагревании со щелочами реагируют
и менее активные неметаллы
3S + 3NaOH → 2Na2S + Na2SO3 2P + 2NaOH → PH3 + Na2[PO3H]
•Однако если электроотрицательность мала, то происходит простая реакция растворения в щелочи
Si + 2NaOH + 2H2O → Na2[H2SiO4] + 2H2
Особые реакции с водой
•Углерод реагирует с водяным паром только при температуре свыше 900oC
C + H2O → CO + H2 (водяной газ)
•В атмосфере фтора вода горит с выделением кислорода
F2 + H2O → HF + O2
Водородные соединения неметаллов
•Непосредственно и энергично водород реагирует только со фтором (со взрывом)
H2 + F2 → 2HF
Тормозящий фактор - высокая энергия связи в молекуле H2
•При нагревании взрываются смеси водорода с O2 и
Cl(c 2хлором - еще и при освещении) 2H2 + O2 (гремучая смесь) → 2H2O
•Бром реагирует достаточно активно, но обратимо. Остальные неметаллы реагируют с большим трудом
Водородные соединения неметаллов
•Однако одна из таких реакций имеет гигантское значение в современной промышленности
N2 + 3H2 2NH3
Проводят при 500oC и 300 атм. в присутствии катализатора (железо с добавками)
•Смещение равновесия достигают путем связывания (сжижения) аммиака
Водородные соединения неметаллов
•Если непосредственная реакция невозможно, то соединение с водородом можно получить косвенным путем.
•Часто используют реакцию бинарных соединений металлов с кислотами
Mg2Si + HCl → MgCl2 + SiH4
Водородные соединения неметаллов
•Все соединения неметаллов с водородом являются молекулярными (т.е. летучими или газообразными), в основном - с простейшей формулой
•Кроме B - боранов и соединений углерода - органика)
•К сожалению единства в номенклатуре здесь нет, так как степень различия в электроотрицательности оказывается разной - разные и свойства
Водородные соединения неметаллов
III |
IV |
V |
VI |
VII |
|
|
|
|
|
B2H6 |
CH4 |
NH3 |
H2O |
HF |
диборан |
метан |
аммиак |
вода |
фтороводород |
|
|
|
|
|
|
SiH4 |
PH3 |
H2S |
HCl |
|
силан |
фосфин |
сероводород |
хлороводород |
|
|
|
|
|
|
|
AsH3 |
H2Se |
HBr |
|
|
арсин |
селеноводород |
бромоводород |
|
|
|
|
|
|
|
|
H2Te |
HI |
|
|
|
теллуроводород |
иодоводород |
|
|
|
|
|
•Водородные соединения с полярной связью (большим различием в электроотрицательности) дают при растворении в воде кислоты (растворение является обратимым)
Важнейшие гидриды - кислоты
Формула |
Название |
Сила кислоты |
Константа |
Соли |
|
|
|
диссоциации |
|
|
|
|
|
|
HF |
плавиковая |
средней силы |
6,6 10-4 |
фториды |
|
(фтороводородная) |
|
|
|
|
|
|
|
|
HCl |
соляная |
сильная |
1 107 |
хлориды |
|
(хлороводородная) |
|
|
|
|
|
|
|
|
H S |
сероводородная |
слабая |
6 10-8 |
сульфиды |
2 |
|
|
|
|
•Остальные кислоты оказываются малоупотребимыми из-за низкой устойчивости на воздухе (кислород) или высокой стоимости (возможности использования других кислот)
•Традиционно летучие кислоты получают в реакции взаимодействия более сильной или нелетучей кислоты с соответствующими солями
ZnS + 2HCl → ZnCl2 + H2S 2KCl + H2SO4 → 2HCl + K2SO4
Аммиак
•Из водородных соединений только аммиак имеет основную природу. Однако это свойство обусловлено особенностью его взаимодействия с водой
NH3 + H2O NH3 H2O NH4+ + OH-
•Из-за взаимодействия растворимость NH3 в воде очень велика !
•По сути он тоже связывает ионы водорода, но не восстанавливает их, в отличие от щелочных металлов.
•Поэтому при взаимодействии аммиака с кислотами образуются соли, содержащие ион аммония
NH3 + HCl → NH4Cl
•Образование связи между NH3 и H+ происходит по донорно-
акцепторному механизму