Związki powstałe w wyniku połączenia atomów wodoru z innymi pierwiastkami, o ogólnym wzorze XmHn, określa się mianem wodorków. Są to połączenia wyłącznie dwupierwiastkowe. W zależności od elektroujemności drugiego pierwiastka obecnego w cząsteczce wyróżnia się trzy rodzaje wodorków: solopodobne, kowalencyjne oraz metaliczne.

Opublikowano: 27-04-2023

Wodorki typu soli

Nazywane inaczej wodorkami solopodobnymi lub jonowymi. Charakteryzują się one połączeniami jonowymi, w których wodór występuje w postaci anionu H. Tworzą się wówczas, gdy pierwiastki o bardzo niskiej elektroujemności mogą oddać elektrony atomowi wodoru. Takie wodorki występują w wyniku połączeń z metalami grup 1. i 2. układu okresowego, z wyjątkiem berylu i magnezu. Są to ciała stałe o jonowej budowie sieci krystalicznej. Wodorki tego typu powstają w wyniku bezpośredniego działania wodoru na metale w podwyższonej temperaturze. W zetknięciu z wodą reagują żywo, wydzielając wodór, na przykład:

CaH2 + H2O = CaO + 2H2

Wodorki kowalencyjne

To związki chemiczne zawierające wodór związany przy pomocy wiązania kowalencyjnego. Powstają wtedy, gdy pierwiastki o wysokiej elektroujemności są zdolne do uwspólnienia elektronów, a co za tym idzie, mogą wytworzyć z wodorem wiązanie kowalencyjne. Takie cząsteczki są tworzone przez pierwiastki grup 14.-18. oraz przez bor z grupy 13. układu okresowego. Takie wodorki są na ogół bardzo lotne. Przyjmują postać miękkich ciał o cechach łatwopalnych. Sieć krystaliczna wodorków kowalencyjnych składa się z cząsteczek powiązanych ze sobą siłami van der Waalsa, niekiedy również wiązaniami wodorowymi. Ich trwałość maleje wraz ze wzrostem masy atomowej pierwiastka łączącego się z wodorem oraz w miarę jego pogłębiana się charakteru metalicznego. Trwałość maleje więc w szeregu: HF, HCl, HBr, HI przy wzroście masy atomu oraz w szeregu: HI, H2Te, SbH3, SnH, w którym wzrastają właściwości metaliczne.

Wodorki metaliczne

Stanowią połączenia wodoru z metalami zewnętrzno- oraz wewnętrznoprzejściowymi. Charakteryzują się połyskiem oraz metalicznymi właściwościami. W przeciwieństwie do wodorków kowalencyjnych są nielotne. Bardzo często wyrażenie składu wodorków tego typu we wzorze nie jest proste i zawiera wartości niecałkowite, na przykład PdH0,6, TiH1,73, ZrH1,92. Atomy wodoru obecne w wodorkach metalicznych zajmują pozycje między węzłowe w sieci przestrzennej typu metalicznego. Jest ona utworzona przez atomy obecnego pierwiastka metalicznego.

Związki fluorowców z wodorem

Cząsteczki chemiczne powstałe w wyniku połączenia fluorowców z wodorem nazywa się fluorowcowodorami o ogólnym wzorze HX. Częściej stosuje się jednak nazwę chlorowcowodorami. Najbardziej istotnymi pod względem przemysłowym są w tej grupie dwie substancje – fluorowodór i chlorowodór, ale istnieją też inne stosowane na szeroką skalę, na przykład bromowodór i jodowodór. Te wodorki należą do typu kowalencyjnych, gdyż ten charakter jest im najbliższy. W przypadku fluorowodoru, zbudowanego z najbardziej elektroujemnego halogenu, udział charakteru jonowego nie przekracza 45%. Maleje on wraz z każdym kolejnym związkiem, a dla jodowodoru wynosi już jedynie 5%. Taką samą tendencję spadkową obserwuje się dla zmiany momentów dipolowych. Otrzymywanie fluorowodoru i chlorowodoru opiera się na reakcji odpowiedniej soli ze stężonym kwasem siarkowym. Do otrzymania HF stosuje się fluoryt, natomiast z salmiaku produkuje się HCl. Możliwe jest jednak również otrzymanie chlorowodoru na drodze bezpośredniej syntezy z pierwiastków, to znaczy poprzez bezpośrednie spalanie wodoru w chlorze. Zastosowanie stężonego kwasu siarkowego jest niemożliwe jedynie w przypadku jodu oraz bromu, gdyż powstające wodorki mogą się szybko utlenić.

Związki tlenowców z wodorem

Są to głównie cząsteczki o wzorze ogólnym H2X i należą do nich: woda, siarkowodór, selenowodór, tellurowodór oraz polonowodór. W warunkach pokojowych jedynie woda jest cieczą, reszta z nich to bezbarwne gazy. Charakterystyczną cechą dwóch z nich – siarkowodoru oraz selenowodoru jest zapach zgniłych jaj. Toksyczność wykazują wodorki siarki oraz selenu, ten pierwszy w większych stężeniach. Jedynym związkiem występującym w przyrodzie w stanie wolnym jest siarkowodór, znajdujący się w źródłach siarczanowych oraz wyziewach wulkanicznych. Ze względu na rozpowszechnienie wody na świecie bardzo łatwo ją pozyskać, do celów laboratoryjnych oczyszcza się ją jednak na drodze destylacji, podwójnej destylacji lub poprzez przepuszczenie przez warstwę organicznych wymieniaczy jonowych. Inne wodorki tlenowców zazwyczaj otrzymuje się w wyniku działania kwasem na ich związki z metalami, takie jak siarczki, selenki czy tellurki. Budowa wodorków typu H2X jest kątowa, największy z nich równy 104,5o cechuje cząsteczkę wody.

Związki azotowców z wodorem

Każdy pierwiastek zaliczany do azotowców jest w stanie wytworzyć w połączeniu z wodorem, wodorki o wzorze ogólnym XH3. Ponadto fosfor i azot tworzą również związki typu X­2H4. Istnieje również jeden szczególny wodorek azotu – HN3 nazywany azydkiem wodoru. Do najbardziej popularnych wodorków typu XH3 należą: amoniak, fosfan, arsan, stiban oraz bizmutan. Są to substancje o dużej lotności, które występują w postaci bezbarwnych gazów. Często charakteryzują się wyraźnym, nieprzyjemnym zapachem. Wszystkie wodorki azotowców z wyjątkiem amoniaku powstają na drodze przemian endotermicznych. Cząsteczki triwodorków przyjmują kształt piramidy, a atom azotowca posiada hybrydyzację sp3.

Związki boru z wodorem

Bor tworzy z wodorem szereg związków o specyficznych właściwościach chemicznych i strukturalnych, nazywanych boranami. Większość z nich można wyrazić ogólnym wzorem BnHn+4 lub BnHn+6, nie występuje natomiast prosty boran o wzorze BH3.

Związki berylowców z wodorem

Wszystkie berylowce w połączeniu z wodorem wytwarzają wodorki o ogólnym wzorze XH2. Podstawowy przykład tej grupy związków to wodorek berylu BeH2, który wytwarza się stosując w roli reagentów BeCl2 i LiH w roztworze eterowym. Wodorek berylu jest substancją bezbarwną, trudno lotną. W temperaturze 570 K rozpada się na pierwiastki. Bardzo łatwo wchodzi w reakcje z wodą. W sieci przestrzennej występują polimeryczne łańcuchy, w których atom berylu jest związany kowalencyjnymi wiązaniami trójcentrowymi Be-H-Be. Drugim przykładem wodorków tej grupy jest wodorek magnezu, który otrzymuje się w bezpośredniej syntezie z pierwiastków przy zwiększonym ciśnieniu wodoru. W czasie ogrzewania ulega on łatwemu rozkładowi na pierwiastki. Wodorkami typu soli są natomiast inni przedstawiciele, to znaczy wodorki wapnia, strontu oraz baru. Najważniejszy z nich pod względem przemysłowym, CaH2 otrzymuje się w wyniku bezpośredniej syntezy z pierwiastków w podwyższonej temperaturze rzędu 670 K.

Wodorki litowców

Są to związki typu MH, które wytwarza się w bezpośrednich reakcjach wodoru z metalami w podwyższonych temperaturach. Są to typowe wodorki typu soli, czyli posiadające budowę jonową, zawierającą charakterystyczny anion H. W temperaturze pokojowej wodorki litowców są ciałami stałymi, bezbarwnymi, tworzącymi sieci przestrzenne podobne do chlorku sodu. Największą trwałością, aż do 720 K charakteryzuje się wodorek litu.


Komentarze
Dołącz do dyskusji
Brak komentarzy
Oceń przydatność informacji
- (brak)
Twoja ocena

Odkrywaj świat chemii z Grupą PCC!

Naszą Akademię rozwijamy w oparciu o potrzeby naszych użytkowników. Badamy ich preferencje i analizujemy słowa kluczowe z zakresu chemii,  poprzez które poszukują informacji w Internecie. W oparciu o te dane publikujemy informacje i artykuły dotyczące wielu zagadnień, które klasyfikujemy w różnych kategoriach chemicznych.  Szukasz odpowiedzi na pytania związane z chemią organiczną lub nieorganiczną? A może chcesz dowiedzieć się więcej na temat chemii metaloorganicznej lub chemii analitycznej? Sprawdź co dla Ciebie przygotowaliśmy! Bądź na bieżąco z nowościami w Akademii Chemicznej Grupy PCC!
Kariera w PCC

Znajdź swoje miejsce w Grupie PCC. Zapoznaj się z naszą ofertą i rozwijaj się razem z nami.

Praktyki

Program bezpłatnych praktyk letnich dla studentów i absolwentów wszystkich kierunków studiów.