- •Р.Б. Николаева, с.В. Сайкова
- •Часть 2.
- •Учебное пособие
- •Список принятых сокращений и условных обозначений1
- •Введение
- •Водород
- •Свойства и применение
- •Распространенность и получение водорода. Водородная энергетика
- •Галогены
- •Общая характеристика. Получение
- •Простые вещества
- •Галогениды водорода
- •Кислородосодержащие соединения фтора
- •Кислородосодержащие соединения аналогов фтора
- •Галиды галогенов
- •Галид-оксиды галогенов
- •Халькогены
- •Общая характеристика
- •Простые вещества
- •Халькогениды водорода
- •Перхалькогениды
- •Кислородосодержащие соединения
- •Галиды и оксид-галиды
- •Экологический аспект переработки сульфидных руд
- •Подгруппа азота
- •Общая характеристика
- •Простые вещества
- •Соединения с водородом
- •Гидразин и гидроксиламин
- •Кислородосодержащие соединения
- •Удобрения. Проблема связывания азота
- •Сульфиды
- •Галиды и оксогалиды
- •Группа p-элементов
- •Нахождение в природе, получение
- •Простые вещества
- •Соединения с водородом
- •Соединения с металлами
- •Кислородосодержащие соединения
- •Углекислый газ. Использование и проблемы
- •Силикатное стекло
- •Сульфиды
- •Азотсодержащие соединения р-элементов IV группы
- •III-группа p-элементов
- •Общая характеристика
- •Нахождение в природе и получение простых веществ
- •Физические свойства простых веществ
- •Производство алюминия. Сплавы
- •Химические свойства простых веществ
- •Соединения с водородом
- •Кислородосодержащие соединения
- •Соединения бора с азотом
- •S-элементы
- •Общая характеристика. Простые вещества
- •Соединения s-элементов
- •12000С ⎧→ CaSiO3(цемент)
- •Благородные газы
- •Некоторые закономерности периодической системы
- •D-элементы
- •Общая характеристика
- •Нахождение в природе
- •Получение d-металлов
- •Физические свойства
- •Химические свойства простых веществ
- •Кислородосодержащие соединения
- •Соли d-элементов
- •Комплексные соединения
- •F-элементы
- •Лантаноиды
- •Актиноиды
- •Заключение
- •Литература Основная
- •Дополнительная
- •Содержание
- •IV группа p-элементов.................................................................................................................................................52
- •III-группа p-элементов................................................................................................................................................68
Халькогениды водорода
Вода, ты не просто необходима для жизни, ты и есть сама жизнь.
А. Экзюпери Устойчивость халькогеноводородов H2 X от O к Po снижается (?), однако для воды и сероводорода значения∆G0fотрицательны, поэтому их можно синтезировать из ИПВ. Но эндотермические соединения: H2Se , H2 Te и особенно H2Po , разлагающийся при об.у., - получают косвенно, например, из солей:
Na2Э+ HCl→ H2Э+ NaCl.
Соли же (халькогениды), как более устойчивые (вследствие большей ионности связей, чем в H2 X ), все образуются из ИПВ.
Угловую форму молекул H2Э можно объяснить sp -39гибридизацией валентных орбиталей ц.а., а уменьшение валентного угла от 104,50(у H2O ) до 900(у H2 Te ) – снижением степени гибридизации до нуля, поскольку 900– это угол между p-орбиталями, не участвующими в гибридизации.
За счет полярности молекул (следствие их угловой формы) халькогениды водорода хорошо растворимы в воде3. Значение т кип. от H2 Te к H2S (несмотря на увеличение полярности молекул) уменьшается (снижение вклада дисперсионных взаимодействий). Однако при переходе к воде Ткип. резко увеличивается (из-за возрастания прочности водородных связей), т.е. наблюдаются те же закономерности, что и в случае НГ.
В твердой воде каждая ее молекула образует по 4 Н-связи (за счет двух атомов Н и двух НЭП кислорода). Поэтому они имеют тетраэдрическую направленность, формируя алмазоподобную структуру льда.
Жидкая вода (согласно модели Самойлова) представляет собой нарушаемый тепловым движением льдоподобный каркас, пустоты которого частично заполнены молекулами воды. При 40С соотношение молекул в каркасе и в пустотах соответствует наиболее плотной упаковке. А ниже 00С молекул воды в пустотах практически нет и потому лед легче воды. (Хотя под давлением 2115 атм. получен тяжелый лед, который тонет в воде, а при 40 000 атм. – т.н. «горячий» лед с т.пл. 1750С.)
Благодаря способности воды к образованию крайне разнообразныхпо структуре межмолекулярных ассоциатов40, вода до сих пор является загадкой для ученых. Причем ее структуразначительноизменяется даже прислабыхвнешних воздействиях, поэтому возможны различные методы «активации» воды. Очевидно, поэтомуименно в нейзародилась жизнь(все растительные и животные организмы на 50-99% состоят из воды, которая обеспечивает их жизнедеятельность).
Кроме того, благодаря наличию Н-связей, вода обладает максимальной теплоемкостью и служит аккумулятором солнечной энергии на Земле, поддерживая жизнь.
Значение воды в химии трудно переоценить. Химики шутят: «Чтобы мы не изучали, мы изучаем воду». Даже в неводных средах она присутствует и во многом определяет ход процесса. Так, без следов воды хлор не окисляет натрий, нитрат серебра не реагирует с хлороводородом, гремучая смесь не взрывается и т.д., т.е. вода является катализатором большинства реакций.
Она уникальна и как растворитель, поскольку амфотерна в широком смысле: вода – это и кислота, и основание, и донор электронных пар и их акцептор, образует связи и с катионами, и с анионами, обладает и окислительными, и восстановительными свойствами.
Подчеркнем, что если вода – слабый окислитель: E0 (H2O /H2 )= −0,41 В, и слабый восстановитель: E0 (O2 /H2O)= 0,82 В, то сероводород (E0 (S /H2S)= 0,17 В в кислой среде) легко восстанавливает иод, серную кислоту (до SO2 ), и даже кислород воздуха, номедленно. В то время как теллурид водорода (E0 (Te /H2 Te)= ?41) окисляется на воздухемгновенно(?).
Кислотные свойства Н2Х, как и НГ, в подгруппе усиливаются (Kd (H2O)= 1,8⋅10−16 , а
K d (H2 Te)= 2,0⋅10−42), но выражены значительно слабее, чем у НГ, за счет большего заряда аниона X2− и меньшей Э.О. халькогенов, а следовательно, меньшей ионности связи H− Х по сравнению с соответствующей (по периоду) связью H− Г.