Neorganska hemija

Zajednička hidroliza soli

Na primjer:

Zadatak 1.1.

Zadatak 1.2

Odgovori ispod

Zadatak 1.3.

Odgovori ispod

Reakcije oksida sa vodom

Na primjer:

Zadatak 2.1

Mn 2 O 7 + H 2 O =

Odgovori ispod

Zadatak 3.1

Odgovori ispod

Alkalna ili kisela hidroliza binarnih jedinjenja

Za školski kurs- egzotična stvar, ali u USE-2014 susrela se ... Govorimo o takvim, na primjer, reakcijama:

Ca 3 N 2 + HCl \u003d

Ovdje možete ovako raspravljati. Alkal (NaOH) ili kiselina (HCl) reaguje sa binarnim jedinjenjem u rastvoru. A to znači da je zapravo prva reakcija s vodom (hidroliza binarnog jedinjenja):

PCl 5 + H 2 O → H 3 PO 4 + HCl

Ca 3 N 2 + H 2 O → Sa (OH) 2 + NH 3

Zatim produkti hidrolize reagiraju s alkalijom (u prvom slučaju) ili s kiselinom (u drugom slučaju):

PCl 5 + H 2 O → H 3 PO 4 + HCl → (+ NaOH) → Na 3 PO 4 + NaCl + H 2 O

Ca 3 N 2 + H 2 O → Ca (OH) 2 + NH 3 → (+ HCl) → CaCl 2 + NH 4 Cl + (H 2 O)

Kao rezultat, jednačine će izgledati ovako:

PCl 5 + 8NaOH \u003d Na 3 PO 4 + 5NaCl + 4 H 2 O

Ca 3 N 2 + 8HCl \u003d 3CaCl 2 + 2NH 4 Cl

vježbajte:

Zadatak 3.2 Raspravljajući na sličan način, odredite šta se dešava u interakciji:

Na 3 N + HCl →

PBr 3 + NaOH →

Odgovori ispod

Amonijak i njegova svojstva

Amonijak reaguje sa kiselinama, dodajući proton mehanizmom donor-akceptor i formirajući amonijumove soli.

Zadatak 4.1. Amonijak je propušten kroz rastvor sumporne kiseline. Koje dvije soli mogu nastati u ovom slučaju? Od čega zavisi? Napišite jednadžbe reakcija.

Odgovori ispod

Vodeni rastvor amonijaka ima svojstva slabe alkalije, pa se može koristiti za taloženje nerastvorljivih metalnih hidroksida.

Zadatak 4.2. Višak amonijaka je propušten kroz vodeni rastvor hrom (III) sulfata. Zapišite jednačinu reakcije.

Odgovori ispod

3) Amonijak je redukciono sredstvo. Konkretno, može obnoviti metale iz oksida.

Zadatak 4.3. Struja amonijaka je propuštena kroz oksid bakra (II) kada se zagrije. Napišite jednačinu reakcije.

Odgovori ispod

4) Amonijak je sposoban da bude ligand i može formirati komplekse - amonijate. Spominjanje amonijačnog kompleksa bakra na ispitu je posebno vjerovatno, jer ima svijetlo plavu boju i može se koristiti za detekciju dvovalentnih spojeva bakra.

Zadatak 4.4. U rastvor bakar sulfata (II) dodat je višak vodenog rastvora amonijaka. Zapišite jednačinu reakcije.

Odgovori ispod

Generalno od tada najveća brzina postoje one reakcije koje su praćene eksplozijama. I pod normalnim uslovima - reakcije jonske izmene u vodenim rastvorima. Zašto? Budući da uključuju elektrolite koji su već disocirani, veze su prekinute. Stoga ništa ne sprječava jone da se trenutno povežu jedni s drugima. Možemo pretpostaviti da se aktivaciona barijera takve reakcije približava nuli.

Na primjer:

Koje tvari reaguju jedna s drugom najvećom brzinom na sobnoj temperaturi?

1) HCl(p-p) i NaOH(p-p)

2) S (čvrsto) i H 2 (g)

3) CO 2 (g) i H 2 O (l)

4) FeS 2 (čvrsti) i O 2 (g)

Tačan odgovor je 1), jer se radi o reakciji jonske izmjene.

Mešani oksidi Fe 3 O 4 i Pb 3 O 4

Gvožđe formira mješoviti oksid – željezo Fe 3 O 4 (FeO ∙ Fe 2 O 3) sa oksidacijskim stanjima +2 i +3.

Olovo formira mješoviti oksid - minijum Pb 3 O 4 (2PbO ∙ PbO 2) sa oksidacijskim stanjima +2 i +4.

Kada ovi oksidi reaguju s kiselinama, mogu se dobiti dvije soli odjednom:

Fe 3 O 4 + 8HCl \u003d FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O

Pb 3 O 4 + 4HNO 3 \u003d 2Pb (NO 3) 2 + PbO 2 + H 2 O (PbO 2 je amfoteričan, stoga se ne pretvara u sol).

Prijelazi Fe +2 ↔ Fe +3 i Cu +1 ↔ Cu +2

Evo nekoliko teških situacija:

Fe 3 O 4 + HNO 3 = šta se dešava?

Čini se da treba dobiti dvije soli i vodu: Fe (NO 3) 2 + Fe (NO 3) 3 + H 2 O (vidi prethodni odjeljak), ali HNO 3 je jak oksidant, stoga će oksidirati željezo + 2 kao dio željeznog oksida do željeza +3 ​​i dobijete samo jednu sol:

Fe 3 O 4 + 10HNO 3 (konc) = 3Fe (NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O

Slično, u reakciji Cu 2 O + HNO 3 može se činiti da će proizvodi biti CuNO 3 + H 2 O. Ali u stvari, monovalentni bakar (Cu + 1 2 O) može se oksidirati u dvovalentni, pa će redoks reakcija idi:

Cu 2 O + 6HNO 3 (konc) = 2Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 3H 2 O

Zadatak 7.1. Zapišite jednadžbe reakcije:

Fe 3 O 4 + H 2 SO 4 (dif) =

Fe 3 O 4 + H 2 SO 4 (konc) =

Fe 2 (SO 4) 3 + H 2 S =

Odgovori ispod

Razgradnja nitrata

Općenito, razgradnja nitrata se odvija prema dobro poznatoj shemi, a sastav proizvoda ovisi o lokaciji metala u nizu aktivnosti. Ali postoje teške situacije:

Zadatak 9.1 Koji će se proizvodi dobiti razgradnjom željezovog (II) nitrata? Zapišite jednačinu reakcije.

Zadatak 9.2 Koji će se proizvodi dobiti razgradnjom bakar (II) nitrata? Zapišite jednačinu reakcije.

Odgovori ispod

Organska hemija

Trivijalna imena

Morate znati koje organske tvari odgovaraju nazivima:

izopren, divinil, vinilacetilen, toluen, ksilen, stiren, kumen, etilen glikol, glicerin, formaldehid, acetaldehid, propionaldehid, aceton, prvih šest ograničavajućih jednobaznih kiselina (mravlja, octena, propionska, maslačna, valerinska kiselina), kloridna kiselina stearinska kiselina, palmitinska kiselina, oleinska kiselina, linolna kiselina, oksalna kiselina, benzojeva kiselina, anilin, glicin, alanin. Nemojte brkati propionsku kiselinu sa propenskom kiselinom!! Soli najvažnijih kiselina: mravlje - formati, sirćetne - acetati, propionske - propionati, butirne - butirati, oksalne - oksalati. Radikal –CH=CH 2 se zove vinil!!

Istovremeno, neka neorganska trivijalna imena:

kuhinjska so (NaCl), živo vapno (CaO), gašeno vapno (Ca(OH) 2), krečna voda (rastvor Ca(OH) 2), krečnjak (CaCO 3), kvarc (aka silicijum dioksid ili silicijum dioksid – SiO 2 ), ugljen dioksid (CO 2), ugljen monoksid (CO), sumpor dioksid (SO 2), smeđi gas (NO 2), soda za piće ili bikarbona (NaHCO 3), soda soda (Na 2 CO 3), amonijak (NH 3) , fosfin (PH 3), silan (SiH 4), pirit (FeS 2), oleum (rastvor SO 3 u koncentrovanoj H 2 SO 4), bakar sulfat (CuSO 4 ∙ 5H 2 O).

Neke rijetke reakcije

1) Formiranje vinilacetilena:

2) Direktna reakcija oksidacije etilena u acetaldehid:

Ova reakcija je podmukla po tome što dobro znamo kako se acetilen pretvara u aldehid (reakcija Kucherov), a ako se u lancu dogodi transformacija etilen → aldehid, onda nas to može zbuniti. Dakle, ovo je reakcija!

3) Reakcija direktne oksidacije butana u octenu kiselinu:

Ova reakcija je u osnovi industrijska proizvodnja sirćetna kiselina.

4) Lebedjeva reakcija:

Razlike između fenola i alkohola

Ogroman broj grešaka u ovakvim zadacima!!

1) Treba imati na umu da su fenoli kiseliji od alkohola ( O-N veza oni su polarniji). Dakle, alkoholi ne reaguju sa alkalijama, dok fenoli reaguju i sa alkalijama i sa nekim solima (karbonati, bikarbonati).

Na primjer:

Zadatak 10.1

Koje od ovih supstanci reaguju sa litijumom:

a) etilen glikol, b) metanol, c) fenol, d) kumen, e) glicerin.

Zadatak 10.2

Koje od ovih supstanci reaguju sa kalijum hidroksidom:

a) etilen glikol, b) stiren, c) fenol, d) etanol, e) glicerin.

Zadatak 10.3

Koje od ovih supstanci reaguju sa cezij bikarbonatom:

a) etilen glikol, b) toluen, c) propanol-1, d) fenol, e) glicerin.

2) Treba imati na umu da alkoholi reaguju sa halogenovodonicima (ova reakcija se odvija preko C-O veze), ali fenoli ne (sadrže C-O veza zbog efekta konjugacije nije aktivan).

disaharidi

Glavni disaharidi: saharoza, laktoza i maltoza imaju istu formulu C 12 H 22 O 11 .

Treba ih zapamtiti:

1) da su u stanju da se hidroliziraju u one monosaharide koji čine: saharoza- za glukozu i fruktozu, laktoza- za glukozu i galaktozu, maltoza- dve glukoze.

2) da laktoza i maltoza imaju aldehidnu funkciju, odnosno redukuju šećere (posebno daju reakcije "srebrnih" i "bakrenih" ogledala), a saharoza, nereducirajući disaharid, nema aldehid funkcija.

Mehanizmi reakcije

Nadajmo se da su sledeća znanja dovoljna:

1) za alkane (uključujući i bočne lance arena, ako su ovi lanci ograničavajući), reakcije su karakteristične supstitucija slobodnih radikala (sa halogenima) koji idu zajedno radikalni mehanizam (inicijacija lanca - stvaranje slobodnih radikala, razvoj lanca, završetak lanca na zidovima posude ili prilikom sudara radikala);

2) reakcije su karakteristične za alkene, alkine, arene elektrofilni dodatak koji idu zajedno jonski mehanizam (kroz obrazovanje pi-kompleks i karbokacija ).

Karakteristike benzena

1. Benzen, za razliku od drugih arena, ne oksidira kalijum permanganat.

2. Benzen i njegovi homolozi mogu ući reakcija adicije sa vodonikom. Ali samo benzen također može ući reakcija adicije sa hlorom (samo benzen i samo sa hlorom!). U isto vrijeme, sve arene mogu ući reakcija supstitucije sa halogenima.

Zininova reakcija

Redukcija nitrobenzena (ili sličnih jedinjenja) u anilin (ili druge aromatične amine). Gotovo je sigurno da će se ova reakcija u jednom od njenih tipova dogoditi!

Opcija 1 - redukcija molekularnim vodikom:

C 6 H 5 NO 2 + 3H 2 → C 6 H 5 NH 2 + 2H 2 O

Opcija 2 - redukcija s vodikom dobivenim reakcijom željeza (cinka) sa klorovodičnom kiselinom:

C 6 H 5 NO 2 + 3Fe + 7HCl → C 6 H 5 NH 3 Cl + 3FeCl 2 + 2H 2 O

Opcija 3 - redukcija vodonikom dobivenim reakcijom aluminija s alkalijom:

C 6 H 5 NO 2 + 2Al + 2NaOH + 4H 2 O → C 6 H 5 NH 2 + 2Na

Svojstva amina

Iz nekog razloga, svojstva amina se najmanje pamte. Možda je to zbog činjenice da se amini proučavaju na kursu organska hemija potonje, a njihova svojstva se ne mogu ponoviti proučavanjem drugih klasa supstanci. Stoga je recept sljedeći: samo naučite sva svojstva amina, aminokiselina i proteina.

Razgradnja acetata

Iz nekog razloga, sastavljači ispita smatraju da morate znati kako se acetati razlažu. Iako ove reakcije nema u udžbenicima. Različiti acetati se razgrađuju na različite načine, ali prisjetimo se reakcije koja se javlja na ispitu:

termičkom razgradnjom barijum acetata (kalcijuma) nastaje barijum karbonat (kalcijum) i aceton!!!

Ba(CH 3 COO) 2 → BaCO 3 + (CH 3) 2 CO ( t0)

Ca(CH 3 COO) 2 → CaCO 3 + (CH 3) 2 CO ( t0)

U stvari, kada se to dogodi, dolazi do dekarboksilacije:

odgovori:

1.1. Prilikom zajedničke hidrolize soli, od kojih je jedna hidrolizirana kationom, a druga anjonom, hidroliza se međusobno pojačava i nastavlja do stvaranja konačnih produkata hidrolize obje soli: 2AlCl 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2S + 6NaCl

1.2. Slično: 2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O \u003d 2Fe (OH) 3 ↓ + 3CO 2 + 6NaCl

1.3. Redoslijed reakcije:

2Al + 3I 2 = 2AlI 3

AlI 3 + 3NaOH \u003d Al (OH) 3 + 3NaI

Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3H 2 O

2AlCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3CO 2 + 6NaCl

NO + H 2 O = ne reagiraju (kao oksid koji ne stvara soli)

BaO + H 2 O \u003d Ba (OH) 2 (reaguje kako se dobije rastvorljivi hidroksid)

CrO + H 2 O = (ne reaguje, pošto je hrom (II) hidroksid nerastvorljiv)

SO 2 + H 2 O \u003d H 2 SO 3 (reaguju kako se dobije rastvorljivi hidroksid)

SiO 2 + H 2 O = (ne reaguje, jer je silicijum (IV) hidroksid, odnosno silicijum kiselina nerastvorljiv)

Mn 2 O 7 + H 2 O \u003d 2HMnO 4 (reaguje, kako se dobije rastvorljivi hidroksid - manganova kiselina)

2NO 2 + H 2 O \u003d HNO 2 + HNO 3

3.1. Kada se binarna jedinjenja hidroliziraju, dobije se hidroksid prvog elementa i vodoničnu vezu drugi element. U slučaju hidrida, drugi proizvod bi jednostavno bio vodonik:

NaH + H 2 O \u003d NaOH + H 2

MgH 2 + 2H 2 O \u003d Mg (OH) 2 + 2H 2

Na 3 N + 4HCl → 3NaCl + NH 4 Cl

PBr 3 + 6NaOH → Na3PO3 + 3NaBr + 3H 2 O

4.1 Prilikom propuštanja amonijaka kroz otopine polibaznih kiselina mogu se dobiti srednje ili kisele soli, ovisno o tome koji od reagensa ima u višku:

NH 3 + H 2 SO 4 \u003d NH 4 HSO 4 (kiselina u višku)

2NH 3 + H 2 SO 4 \u003d 2 (NH 4) 2 SO 4 (amonijak u višku)

Cr 2 (SO 4) 3 + 6NH 3 + 6H 2 O \u003d 2Cr (OH) 3 ↓ + 3 (NH 4) 2 SO 4

(Zapravo, ovo je ista reakcija kao:

Cr 2 (SO 4) 3 + 6NH 4 OH \u003d 2Cr (OH) 3 ↓ + 3 (NH 4) 2 SO 4,

ali formula NH 4 OH sada nije prihvaćena).

3CuO + 2NH 3 \u003d 3Cu + N 2 + 3H 2 O

CuSO 4 + 4NH 3 \u003d SO 4

(Iako će u stvari ova reakcija biti prva:

CuSO 4 + 2NH 3 + 2H 2 O \u003d Cu (OH) 2 ↓ + (NH 4) 2 SO 4 (pošto amonijak djeluje kao lužina)

I onda: Cu(OH) 2 ↓ + 4NH 3 = (OH) 2)

Općenito, u svakom slučaju, s dovoljnom količinom amonijaka, dobit ćete složenu i svijetlo plavu boju!

K 3 + 6HBr \u003d 3KBr + AlBr 3 + 6H 2 O

K 3 + 3HBr \u003d 3KBr + Al (OH) 3 ↓ + 3H 2 O

Na 2 + 2CO 2 \u003d 2NaHCO 3 + Zn (OH) 2 ↓

K \u003d KAlO 2 + 2H 2 O ( t0)

Cl + 2HNO 3 \u003d 2NH 4 NO 3 + AgCl ↓

2SuSO 4 + 4KI \u003d 2CuI + I 2 + 2K 2 SO 4 (dvovalentni bakar je reduciran na monovalentan)

Fe 2 O 3 + 6HI \u003d 2FeI 2 + I 2 + 3H 2 O

KNO 2 + NH 4 I \u003d KI + N 2 + 2H 2 O

H 2 O 2 + 2KI \u003d I 2 + 2KOH

Fe 3 O 4 + 4H 2 SO 4 (dif) = FeSO 4 + Fe 2 (SO 4) 3 + 4H2O

jer razrijeđen sumporna kiselina nije jak oksidant, tada se odvija uobičajena reakcija izmjene.

2Fe 3 O 4 + 10H 2 SO 4 (konc) = 3Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 10H 2 O

budući da je koncentrirana sumporna kiselina jak oksidant, željezo +2 se oksidira u željezo +3.

Fe 2 (SO 4) 3 + H 2 S \u003d 2FeSO 4 + S + H 2 SO 4

pošto je sumporovodik redukciono sredstvo, gvožđe +3 se redukuje u gvožđe +2.

NaHSO 4 + NaOH = Na 2 SO 4 + H 2 O

Na 2 SO 4 + NaOH - ne reaguju

NaHSO 4 + Ba(OH) 2 = BaSO 4 + NaOH + H 2 O

Na 2 SO 4 + Ba(OH) 2 = BaSO 4 + 2NaOH

Cu + 2H 2 SO 4 (konc) = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Su + HCl - ne reaguju

CuO + 2HCl = CuCl 2 + H2O

ZnS + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 S

ZnO + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 O

Cu 2 O + 3H 2 SO 4 = 2CuSO 4 + SO 2 + 3H 2 O (poenta je da, budući da je kiselina koncentrirana, ona oksidira Cu +1 u Cu +2.

CuO + H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + H 2 O

Čini se da bi razlaganjem željeznog (II) nitrata trebalo proizvesti željezni oksid (II), dušikov oksid (IV) i kisik. Ali trik je u tome što će željezo (II) oksid nema najviše oksidacijsko stanje, a kisik se oslobađa u reakciji, željezo će se oksidirati do +3 i dobiti željezo (III) oksid:

Fe(NO 3) 2 → Fe 2 O 3 + NO 2 + O 2

U ovoj reakciji postoje dva redukciona agensa: željezo i kisik. Koeficijenti će izgledati ovako:

4Fe(NO 3) 2 = 2Fe 2 O 3 + 8NO 2 + O 2

Nema ničeg posebnog u ovoj reakciji, osim što se često zaboravlja da je i bakar jedan od onih metala, pri čijoj se razgradnji dobija metalni oksid, a ne sam metal:

2Cu(NO 3) 2 \u003d 2CuO + 4NO 2 + O 2

Ali svi metali koji se nalaze iza bakra, prilikom razlaganja svojih nitrata, daće samo metal.

Tačni odgovori: a, b, c, e (u kumenu uopće nema hidroksilne grupe, to je aren).

Tačni odgovori: in (u stirenu uopće nema hidroksilne grupe, to je aren).

Tačni odgovori: nema tačnog odgovora (u toluenu uopće nema hidroksilne grupe, to je aren. Fenol nije dovoljno kiseo. Neka karboksilna kiselina može reagirati.).

Neorganska hemija

Zajednička hidroliza soli

Na primjer:

Zadatak 1.1.Šta se događa kada se spoje vodeni rastvori aluminijum hlorida i natrijum sulfida (napišite jednačinu reakcije)?

Zadatak 1.2. Šta se događa kada se spoje vodeni rastvori gvožđe (III) hlorida i natrijum karbonata (napišite jednačinu reakcije)?

Odgovori ispod

Kohidroliza se često nalazi u C2 zadacima, gdje je nije tako lako otkriti. Evo primjera:

Zadatak 1.3. Metalni aluminijumski prah je pomešan sa čvrstim jodom i dodano je nekoliko kapi vode. Dobijenoj soli dodavan je rastvor natrijum hidroksida sve dok se nije formirao talog. Nastali talog je otopljen u hlorovodoničkoj kiselini. Nakon naknadnog dodavanja otopine natrijum karbonata, ponovo je uočena precipitacija. Napišite jednadžbe za četiri opisane reakcije.

Odgovori ispod

Reakcije oksida sa vodom

Pitanje: Kada oksidi reaguju sa vodom?

Odgovor: samo oksidi koji stvaraju soli reagiraju s vodom i samo ako se dobije rastvorljivi hidroksid.

Na primjer:

Zadatak 2.1. Zapišite jednadžbe izvodljivih reakcija:

Mn 2 O 7 + H 2 O =

Odgovori ispod

Metalni hidridi i njihova svojstva

Vodik je u stanju da reaguje sa aktivnim metalima (uglavnom stoje ispred aluminijuma u nizu aktivnosti metala, odnosno to su alkalni i zemnoalkalni metali). U ovom slučaju nastaju hidridi, na primjer: LiH, CaH 2.

U hidridima, oksidaciono stanje vodonika je -1!

Hidridi su binarna jedinjenja i stoga su sposobni za hidrolizu.

Zadatak 3.1 Zapišite jednadžbe hidrolize za natrijum hidrid, magnezijum hidrid.

Dok je teorija tektonike ploča slavila svoju „pobjedu“, istovremeno dobijajući nedostatke u toku daljih istraživanja strukture unutrašnjosti i krećući se ka njenom kolapsu, teorija širenja Zemlje riješila je svoja dva glavna problema, a kod istovremeno je pronađena varijanta takvog mehanizma proširenja, koji otklanja sva pitanja na putu prema "nečuvenim" pritiscima u jezgru.

Izlaz iz dugog ćorsokaka predložio je prije otprilike tri decenije sovjetski naučnik Vladimir Larin (sada doktor geologije), koji je, kao što se često dešava, ovom problemu pristupio iz sasvim drugog ugla.

Rice. 69. Šema atoma metala i vodonika

Prije svega, ispostavilo se da rastvaranje vodika u metalu nije samo njegovo miješanje s atomima metala - u isto vrijeme, vodik daje svoj elektron zajedničkoj kasici-prasici otopine, koju ima samo jednu, i ostaje apsolutno "goli" proton. A veličina protona je 100 hiljada puta (!) manja od veličine bilo kog atoma, što mu u konačnici (zajedno sa ogromnom koncentracijom naboja i masom protona) omogućava čak i da prodre duboko unutra elektronska školjka drugim atomima (ova sposobnost golog protona već je eksperimentalno dokazana).

Ali prodirući unutar drugog atoma, proton, takoreći, povećava naboj jezgre ovog atoma, povećavajući privlačenje elektrona na njega i na taj način smanjujući veličinu atoma. Stoga, otapanje vodika u metalu, ma koliko paradoksalno izgledalo, može dovesti ne do lomljivosti takvog rješenja, već, naprotiv, do zbijanje matičnog metala. U normalnim uslovima (tj. pod normalnim atmosferski pritisak i sobnoj temperaturi), ovaj efekat je beznačajan, ali je pri visokom pritisku i temperaturi veoma značajan.

Dakle, pretpostavka da vanjsko tečno jezgro Zemlje sadrži značajnu količinu vodonika, prvo, nije u suprotnosti s njegovim hemijskim svojstvima; drugo, već rješava problem dubokog skladištenja vodonika za ležišta rude; i treće, što je za nas važnije, omogućava značajno zbijanje tvari bez jednako značajnog povećanja tlaka u njoj.

„Na Moskovskom univerzitetu su napravili cilindar na bazi ... intermetalnog jedinjenja [legura lantana i nikla]. Okrenite slavinu - i hiljadu litara vodonika se oslobađa iz litarskog cilindra! (M. Kuryachaya, "Hidridi koji nisu bili").

Ali ispostavilo se da je sve ovo "sjemenke" ...

U metalnim hidridima - to jest, u hemijskim jedinjenjima metala sa vodonikom - imamo drugačiju sliku: nije vodonik taj koji predaje svoj elektron (običnoj prilično labavoj elektronskoj kasici-prasici), već se metal oslobađa svog spoljašnjeg elektronsku ljusku, formirajući takozvanu ionsku vezu sa vodonikom. Istovremeno, atom vodika, prihvatajući dodatni elektron na istu orbitu duž koje rotira elektron koji već ima, praktički ne mijenja svoju veličinu. Ali radijus jona atoma metala - to jest atoma bez svoje vanjske elektronske ljuske - mnogo je manji od radijusa samog atoma. Za gvožđe i nikl, jonski radijus je oko 0,6 poluprečnika neutralnog atoma, a za neke druge metale taj odnos je još impresivniji. Ovakvo smanjenje veličine iona metala omogućava im da se u hidridnom obliku nekoliko puta zgusnu bez ikakvog povećanja pritiska kao posledice takvog zgušnjavanja!..

Štaviše, ova sposobnost hiperkompaktacije pakovanja hidridnih čestica je eksperimentalno otkrivena čak i pod normalnim normalnim uslovima (vidi tabelu 1), a pri visokim pritiscima se još više povećava.

Gustina, g/cm

Metal

hidrid

Zbijenost, %

Tab. 1. Sposobnost kompaktiranja nekih hidrida (pod normalnim uslovima)

Osim toga, sami hidridi su također sposobni da rastvore dodatni vodonik u sebi. Svojevremeno su čak pokušali da iskoriste ovu svoju sposobnost u razvoju hidrogenskih automobilskih motora za skladištenje goriva.

„...na primjer, jedan kubni centimetar magnezijum-hidrida sadrži vodonika po težini jedan i po puta više nego što ga sadrži kubni centimetar tekućeg vodika, i sedam puta više nego u plinu komprimiranom na sto pedeset atmosfera !” (M. Kuryachaya, "Hidridi koji nisu bili").

Jedan problem - u normalnim uslovima, hidridi su veoma nestabilni...

Ali nama ne trebaju normalni uslovi, jer mi pričamo o mogućnosti njihovog postojanja duboko u utrobi planete – gdje je pritisak mnogo veći. A s povećanjem pritiska, stabilnost hidrida se značajno povećava.

Sada je već dobivena eksperimentalna potvrda ovih svojstava, a sve više geologa postepeno je sklono vjerovanju da bi se model hidridnog jezgra mogao pokazati mnogo bližim stvarnosti od nekadašnjeg modela željezo-nikl. Štaviše, rafinirani proračuni uslova u utrobi naše planete otkrivaju nezadovoljavajući "čist" model željezo-nikl njenog jezgra.

“Seizmološka mjerenja pokazuju da i unutrašnje (čvrsto) i vanjsko (tečno) jezgro Zemlje karakterizira manja gustina u odnosu na vrijednost dobijenu na osnovu modela jezgra koji se sastoji samo od metalnog gvožđa sa istim fizičkim i hemijskim parametrima. ...

Prisustvo vodonika u jezgru je dugo bilo kontroverzno zbog njegove niske rastvorljivosti u gvožđu pri atmosferskom pritisku. Međutim, nedavni eksperimenti su pokazali da se željezni hidrid FeH može formirati na visoke temperature i pritiscima i, uranjajući dublje, stabilan je na pritiscima većim od 62 GPa, što odgovara dubinama od ~1600 km. U tom smislu, prisustvo značajnih količina (do 40 mol.%) vodonika u jezgru je sasvim prihvatljivo i smanjuje svoju gustoću na vrijednosti u skladu sa seizmološkim podacima"(Yu. Pushcharovsky, "Tektonika i geodinamika Zemljinog omotača").

Ali najvažnije je da se pod određenim uvjetima - na primjer, kada se smanji pritisak ili kada se zagrije - hidridi mogu razgraditi na komponente. Metalni joni prelaze u atomsko stanje sa svim posljedicama koje iz toga proizlaze. Javlja se proces u kojem se volumen tvari značajno povećava bez promjene mase, odnosno bez ikakvog kršenja zakona održanja materije. Sličan proces se također događa kada se vodonik oslobađa iz otopine u metalu (vidi gore).

I to već daje potpuno razumljiv mehanizam za povećanje veličine planete !!!

“Glavna geološka i tektonska posljedica hipoteze o izvorno hidridnoj Zemlji je značajna, vjerovatno višestruka tijekom geološke povijesti povećanje njegovog obima, što je zbog neizostavne dekompresije unutrašnjosti planete tokom otplinjavanja vodonika i prelaska hidrida u metale ”(V. Larin, „Hipoteza prvobitno hidridne Zemlje”).

Dakle, Larin je predložio teoriju koja ne samo da rješava neke od problema rudnih ležišta i objašnjava niz procesa u povijesti Zemlje (na koje ćemo se vratiti), već također pruža ozbiljno tlo za hipotezu o širenju našeg planeta - kao nuspojava.

Larin je učinio glavnu stvar - otklonio je sve glavne probleme teorije širenja Zemlje! ..

Ostali su samo "tehnički detalji".

Na primjer, apsolutno nije jasno koliko se naša planeta povećala za čitav period svog postojanja i kojom brzinom se odvijala njena ekspanzija. Različiti istraživači su davali procjene koje su se međusobno jako razlikovale, osim toga, u isto vrijeme, snažno su ličile na jednostavno sisanje iz prsta.

"...u paleozoiku, prema ovoj hipotezi, radijus Zemlje je bio oko 1,5 - 1,7 puta manji od modernog i, stoga, od tada se zapremina Zemlje povećala za oko 3,5 - 5 puta" ( O. Sorokhtin, "Katastrofa u širenju Zemlje").

„Najvjerovatnije mi se čine ideje o relativno umjerenoj skali širenja Zemlje, u kojoj se od ranog arheja (to jest, preko 3,5 milijardi godina) njen radijus mogao povećati za najviše jedan i po do dva puta. , od kasnog proterozoika (to jest, preko 1,6 milijardi godina) - ne više od 1,3 - 1,5 puta, a od početka mezozoika (to jest, tokom posljednjih 0,25 milijardi godina) ne više od 5, maksimalno 10 posto ”(E. Milanovsky,„ Zemlja se širi? Da li zemlja pulsira?”).

Avaj. Larinova hipoteza takođe ne daje direktan odgovor na ovo pitanje.

Štaviše, svi istraživači su polazili od činjenice da proces teče od samog početka formiranja Zemlje manje-više ravnomjerno (autor hidridne teorije V. Larin također se pridržava ove hipoteze). A to dovodi do tako niskih stopa ekspanzije da je to praktično nemoguće popraviti modernim instrumentima. A čini se da je provjera valjanosti teorije samo pitanje daleke budućnosti.

Navedimo nekoliko karakterističnih karakteristika materijala koji se koriste u hidridnim sistemima.

1) Sve legure koje nose zaštitni znak HY-STOR proizvodi Energies, Inc. Većina podataka predstavljenih u ovom dijelu dolazi iz rada Houstona i Sandrocka. U hemijskim formulama, simbol M označava mišmetal - mješavinu rijetkih zemnih metala, koja se obično dobiva iz prašine monazita. Uticaj mišmetala na pritisak na platou snažno zavisi od odnosa količine cerijuma i lantana u ovoj mešavini metala.

padina visoravni

U skladu sa pojednostavljenim termodinamičkim modelom hidridnog sistema opisanim u sledećem paragrafu, plato u ravnotežnoj zavisnosti | pritisak koncentracije treba da bude horizontalan. Međutim, u praksi; pritisak na platou blago raste sa povećanjem koncentracije vodika u čvrstoj fazi.

Nagib platoa se može kvantificirati faktorom nagiba d n(pd)/d(H, M), gdje je pd pritisak na platou u izotermi desorpcije. Na sl. 9.7, isprekidana linija koja prolazi kroz izotermu desorpcije koja odgovara 25 °C siječe vertikalnu liniju H/M = 0 u tački pd = 9,1 atm, a linija H/M = 1,2 u tački pd = 14,8 atm. Onda

dlnpd In 14.8-In 9.1

M) 1.2 ' ■ U '

Ova vrijednost koeficijenta je prihvatljiva Parametar nagiba platoa tlaka za TiFe leguru, na primjer, je nula, dok neke legure kalcija imaju vrijednost veću od tri. Kada se legura stvrdne (u fazi proizvodnje), postoji tendencija segregacije, odnosno odvajanja nekih elemenata koji čine leguru. Očigledno je ovaj fenomen glavni razlog za pojavu nagiba platoa, budući da sa stajališta termodinamike, ovisnost ravnotežnog tlaka o koncentraciji vodika za idealno homogenu leguru treba imati horizontalni plato. Žarenje materijala prije brušenja može smanjiti nagib platoa. Vrijednosti koeficijenta nagiba i nekih drugih karakteristika date su u tabeli. 9.4, 9.5 i 9.6.

Histereza apsorpcije-desorpcije

Kao što je gore navedeno, pritisak na plato tokom apsorpcije je obično nešto veći nego tokom desorpcije. Drugim riječima, postoji histereza procesa apsorpcije i desorpcije tokom cikličkog punjenja i pražnjenja legure (vidi sliku 9.7,

9.8, 9.10 i 9.11).

Fenomen histereze povezan je sa ireverzibilnim procesom oslobađanja toplote usled plastične deformacije kristalne rešetke, odnosno njenog širenja tokom apsorpcije i kompresije tokom desorpcije vodonika.

Fenomen histereze je kvantitativno okarakterisan odnosom vrednosti ravnotežnog pritiska vodonika tokom apsorpcije i desorpcije pri vrednosti HM = 0,5 i obično na temperaturi od 25 °C. Općenito je prihvaćeno da ovaj omjer ne ovisi o temperaturi.

Korisni kapacitet je definiran kao promjena u broju apsorbiranih atoma vodika po atomu metala u hidridu, N/M, kako se tlak mijenja od 10 puta većeg pritiska na platou do 0,1 puta većeg od plato pritiska. Ova metoda određivanja korisnog kapaciteta daje nešto precijenjene vrijednosti. Realnija vrijednost se dobija ako se opseg promjene pritiska značajno suzi.

Na sl. 9,9 (legura Fe0 8ÍČÍ(| 2Tí), pritisak na platou na temperaturi od 70 °C je približno 0,9 atm. Pri pritisku od 10 puta veće od navedene vrijednosti, odnos H/M je 0,65, a pri pritisku 10 puta manji od pritiska na platou, N/M = 0,02 Dakle, razlika A(H/M) = 0,63 Drugim rečima, 0,63 kmol atomskog vodonika (0,63 kg) može se izdvojiti iz 1 kmol hidrida.

Legura FeTi (uporedi sliku 9.4)

Toplotni kapacitet

Hidridni sistemi se aktiviraju promjenom temperature. Za projektovanje ovakvih sistema potrebno je imati informacije o vrednosti toplotnog kapaciteta različitih legura. Vrijednosti toplinskog kapaciteta određenog broja legura date su u tabeli. 9.6.

Gvožđe(I) hidrid, sistematski nazvana gvozdeni hidrid i poli(hidrido željezo) je čvrsto anorgansko jedinjenje sa hemijskom formulom (FeH)
n (takođe napisano()
P ili FeH). Termodinamički i kinetički je nestabilan u odnosu na razlaganje na temperaturi okruženje, i kao takav, malo se zna o njegovim sipkim svojstvima.

Gvožđe(I) hidrid je najjednostavniji polimerni željezni hidrid. Zbog svoje nestabilnosti nema praktičnu industrijsku primjenu. Međutim, u metalurškoj hemiji, željezo(I) hidrid je osnova za neke oblike legura željeza i vodika.

Nomenklatura

Sistematski naziv gvozdeni hidrid, važeći IUPAC naziv, izgrađen prema kompozicionoj nomenklaturi. Međutim, kako je naziv kompozicione prirode, ne pravi razliku između spojeva iste stehiometrije, kao što su molekularne čestice koje pokazuju različite Hemijska svojstva. Sistematski nazivi poli(hidrido željezo) i poli, kao i važeći IUPAC nazivi, konstruirani su prema nomenklaturama zamjene aditiva i elektron-deficijenta, respektivno. Oni razlikuju naslovno jedinjenje od ostalih.

Hydridoiron

Hidroiron, takođe sistematski nazvan feran(1), je jedinjenje povezano sa hemijska formula FeH (također se piše). Takođe je nestabilan na temperaturi okoline sa dodatnom tendencijom autopolimerizacije i stoga se ne može koncentrirati.

Hidroiron je najjednostavniji molekularni željezni hidrid. Takođe, može se smatrati monomerom gvožđe(I) hidrida. Pronađen je samo u izolaciji u ekstremnim uslovima, kao zarobljen u zamrznutim plemenitim gasovima, u hladnim zvezdama, ili kao gas na temperaturama iznad tačke ključanja gvožđa. Pretpostavlja se da ima tri viseće valentne veze i stoga je slobodni radikal; njegova formula se može napisati FeH 3 kako bi se istakla ova činjenica.

Na veoma niskim temperaturama (ispod 10°C), FeH se može kompleksirati sa molekularnim vodonikom FeHH2.

Hidroiron je prvi put otkriven u laboratoriji B. Clémenta i L. Åkerlinda 1950-ih.

svojstva

Radikalnost i kiselost

Jedan elektron druge atomske ili molekularne vrste može se supstitucijom povezati sa centrom željeza u hidrido željezu:

RR → R

Zbog ovog hvatanja jednog elektrona, hidrido željezo ima radikalan karakter. Hidroželjezo je jak radikal.

Elektronski par Lewisove baze može ući sa centrom gvožđa dovodeći:

+:L →

Zbog ovog hvatanja vezanih elektronskih parova, hidrido željezo ima karakter Luisove kiseline. Treba očekivati ​​da željezo (I) hidrid ima značajno smanjena radikalna svojstva, ali ima slična svojstva kiselina, ali su brzina reakcije i konstanta ravnoteže različite.

Compound

U željezo(I) hidridu, atomi formiraju mrežu, pojedinačni atomi su međusobno povezani kovalentnim vezama. Od polimera solidan, uzorak od monokristala ne bi prolazio kroz tranzicije između stanja kao što su topljenje i otapanje, jer bi to zahtijevalo preuređenje molekularnih veza i stoga promijenilo njegov kemijski identitet. Očekuje se da će koloidni kristalni uzorci, u kojima su intermolekularne sile relevantne, proći kroz prelaze između stanja.

(I) Gvozdeni hidrid usvaja dvostruku heksagonalnu čvrsto zbijenu kristalnu strukturu sa prostornom grupom P6 3 / MMC, koja se takođe naziva epsilon-jednostavan gvožđe hidrid u kontekstu sistema gvožđe-vodonik. Predviđeno da će pokazati polimorfizam, prelazak na nekoj temperaturi ispod -173 °C (-279 °F) u lice centriran kristalna struktura sa ustima 3m prostorne grupe.

Elektromagnetna svojstva

Predviđeno je da će FeH imati kvartetna i polna osnovna stanja.

Molekul FeH ima najmanje četiri stanja niske elektronske energije, uzrokovana nevezujućim elektronima, koji zauzimaju položaje na različitim orbitalama: X 4 Δ, A 6 Δ b 6 Π i c 6 Σ + . Stanja više energije nazivaju se B 4 E - , C 4 Φ, D 4 Σ + , E 4 Π i F 4 Δ. Čak više visoki nivoi označene kao G 4 P i N 4 D iz kvartetnog sistema, i r - Σ - , e 6 Π, F 6 Δ i r 6 Φ. U kvartetu unutrašnjih država kvantni broj J uzima vrijednosti 1/2, 3/2, 5/2 i 7/2.

FeH igra važnu apsorpcionu traku (tzv krilna grupa-Ford) u bliskom infracrvenom području od ruba pojasa na 989,652 nm i maksimuma apsorpcije na 991 nm. Takođe ima linije u plavoj boji na 470 do 502,5 nm i u zelenoj od 520 do 540 nm.

Blagi izotopski pomak u deuteriranom FED-u u poređenju sa PE na ovoj talasnoj dužini ukazuje da je grupa posledica (0,0) prelaza iz stanja, odnosno F 4 D-X 4 D.

Različite druge grupe postoje u svakom dijelu spektra zbog različitih vibracijskih prijelaza. Opseg (1,0), takođe zbog prelaza F 4 Δ-X 4 Δ, je oko 869,0 nm, a opseg (2,0) je oko 781,8 nm.

Svaka grupa ima veliki broj linija. To je zbog prijelaza između različitih rotacijskih stanja. Linije su grupisane u podopsegovima 4 Δ 7/2 - 4 Δ 7/2 (jako) i 4 Δ 5/2 - 4 Δ 5/2, 4 Δ 3/2 - 4 Δ 3/2 i 4 Δ 1/2 - 4 ∆1/2. Brojevi poput 7/2 su vrijednost oma spina komponente. Svaka od njih ima dvije P i R grane, a neke od njih granu Q. Unutar svake postoji ono što se naziva Λ podjela, što rezultira linijama niže energije (označene "a") i linijama više energije (zvane "b" ). Za svaku od njih postoji niz spektralne linije, u zavisnosti od J, rotacijski kvantni broj koji počinje od 3,5 i raste u koracima od 1. Koliko J postaje visok zavisi od temperature. Pored toga, postoji 12 satelitskih grana 4 Δ 7/2 - 4 Δ 5/2 , 4 Δ 5/2 - 4 Δ 3/2 , 4 Δ 3/2 - 4 Δ 1/2 , 4 Δ 5/2 - 4 Δ 7/2, 4 Δ 3/2 - 4 Δ 5/2 i 4 Δ 1/2 - 4 Δ 3/2 sa P i R granama.

Neke linije su magnetski osjetljive, kao što su 994,813 i 995,825 nm. Oni su prošireni Zeemanovim efektom, dok su drugi u istom frekvencijskom opsegu neosjetljivi na magnetna polja kao što su 994.911 i 995.677 nm. U spektru (0-0) grupe ima 222 linije.

Ulazak u svemir

Gvozdeni hidrid je jedan od retkih molekula pronađenih na Suncu. Linije za PV u plavo-zelenom delu Sunčevog spektra su zabeležene 1972. godine, uključujući mnoge apsorpcione linije 1972. Pored sunčevih pjega, umbra pokazuje grupu Wing-Ford istaknuto.

PV trake (i drugi hidridi

Karakteristično je da proizvod interakcije vodonika sa torijom, u poređenju sa vodikovim derivatima svih ostalih metala, sadrži najveću količinu vodonika i po sastavu odgovara omjeru ThH 3,75, odnosno približava se sastavu koji odgovara maksimumu. valencija elemenata IV grupe. Gustoća torijuma koji sadrži vodonik je skoro 30% manja od gustine metala, dok je za preostale elemente podgrupe titanijuma promena gustine pri interakciji sa vodonikom oko 15%.

Najjednostavniji hidridi elemenata podgrupe ugljika - ugljik, silicijum, germanij, kalaj, olovo su četverovalentni i odgovaraju općoj formuli MeH 4. Termička stabilnost hidrida elemenata IV grupe postepeno opada sa povećanjem atomske težine ovih elemenata i atomskog radijusa.

Vanadijum podgrupa V grupe . Interakcija vodika sa vanadijem, niobijem i tantalom je slična u mnogim aspektima. Hemijska jedinjenja tačnog stehiometrijskog sastava nisu pronađena u ovim sistemima. Budući da apsorpcija i desorpcija vodonika uzrokuje nepovratne promjene u strukturi metalnog tantala, moguće je prisustvo u sistemu tantal-vodonik i, po svemu sudeći, u sistemu niobijum-vodik određene frakcije hemijskih veza srednjeg tipa.

Jednostavni hidridi azota, fosfora, arsena, antimona i bizmuta imaju opšta formula MeH3. Hidridi elemenata V grupe su manje otporni od elemenata IV i VI grupe. Većina elemenata V grupe, pored jednostavnih hidrida tipa NH 3, formiraju i složenija jedinjenja sa vodonikom.

Od elemenata podgrupe hroma Grupa VI - hrom, molibden, volfram i uranijum, proučavan je samo uranijum hidrid UH 3. Hemijska veza u ovom jedinjenju se objašnjava, moguće, prisustvom vodoničnih mostova, ali nikako kovalentnošću, što je u skladu sa svojstvima UH 3 . Formiranje uranijum-hidrida je praćeno naglim (skoro 42%) smanjenjem gustine uranijuma. Ovaj stepen smanjenja gustine je najveći među istraživanim vodoničnim derivatima metala i po veličini odgovara povećanju gustine uočenom tokom formiranja hidrida alkalnih metala I grupe. O primanju hemijska jedinjenja nema pouzdanih informacija o tačnom stehiometrijskom sastavu u interakciji vodonika sa hromom, molibdenom i volframom.

Hidridi elemenata ove grupe mogu se dobiti direktnom interakcijom elemenata sa vodonikom. U serijama H 2 O, H 2 S, H 2 Se, H 2 Te i H 2 Po, termička stabilnost hidrida brzo opada.

O hemijskoj interakciji vodonika sa elementima Grupa VIII periodični sistem – gvožđe, nikl i kobalt – u literaturi postoje oprečni podaci. Naravno, postoje sumnje u stvarno postojanje hidrida ovih elemenata. Interakcija vodonika sa gvožđem, kobaltom i niklom na povišenim temperaturama nije hemijski proces u konvencionalnom smislu. Međutim, to još ne dokazuje nemogućnost postojanja hidrida ovih elemenata.

Mnogi istraživači navode da su dobili proizvode za koje vjeruju da su hidridi. Dakle, postoje podaci o indirektnoj proizvodnji željeznih hidrida - FeH, FeH 2 i FeH 3, stabilnih na temperaturama ispod 150°C, iznad kojih se razlažu. Prijavljeni su i nikl i kobalt hidridi. Dobiveni proizvodi su tamni fino dispergirani piroforni prahovi. Prema nekim autorima, supstance ovog tipa, zapravo, nisu hidridi, već fino dispergovani redukovani metali koji sadrže značajne količine vodika koji se fizički adsorbuje na površini. Drugi vjeruju da se adsorbirani vodik nalazi na površini metala u atomskom stanju i formira kemijsku vezu s atomima metala.

Postoji vrlo malo konzistentnih podataka o hemijskoj interakciji vodonika sa ostalim elementima grupe VIII (sa izuzetkom paladija).

U tabeli. Na slici 5 prikazani su dostupni podaci o promjeni gustine metala pri interakciji sa vodonikom.