Hidrojen kalkojenit - Hydrogen chalcogenide

Su, hidrojen sülfür ve hidrojen selenit, üç basit hidrojen kalkojenit

Hidrojen kalkogenidler (aynı zamanda hidrürler kalkojen ya da hidrojen Geçitköy ) olan hidrojen ikili bileşikleri ile kalkojen atomu (: 16. grubun elemanlarının oksijen , kükürt , selenyum , tellür ve polonyumla ). Bu serideki ilk kimyasal bileşik olan su , bir oksijen atomu ve iki hidrojen atomu içerir ve Dünya yüzeyindeki en yaygın bileşiktir.

dihidrojen kalkojenitler

Su dahil en önemli seri, H ₂ X kimyasal formülüne sahiptir ve X herhangi bir kalkojeni temsil eder. Bu nedenle triatomiktirler . Bükülmüş bir yapı alırlar ve bu nedenle polar moleküllerdir . Su için önemli bir bileşiktir hayatı üzerinde Dünya'ya gezegen yüzeyinin 70.9% kapsayan, bugün. Diğer hidrojen kalkojenitler genellikle aşırı derecede zehirlidir ve genellikle çürüyen yumurta veya sebzelere benzeyen güçlü hoş olmayan kokulara sahiptir. Hidrojen sülfür oksijenden fakir ortamlarda yaygın bir bozunma ürünüdür ve bu nedenle gaz kokusundan sorumlu kimyasallardan biridir . Aynı zamanda volkanik bir gazdır . Toksisitesine rağmen, insan vücudu onu bir sinyal molekülü olarak kullanmak için kasıtlı olarak yeterince küçük dozlarda üretir .

Su olabilir çözülür oluşturan (hidrojen tellürid en azından o kadar) diğer hidrojen kalkogenidler asidik olarak bilinen çözümler hydrochalcogenic asitler . Bunlar hidrohalik asitlerden daha zayıf asitler olsalar da, daha ağır kalkojenlerle artan asit kuvvetine benzer bir eğilim izlerler ve benzer bir şekilde oluşurlar (suyu bir hidronyum iyonu H ₃ O ⁺ ve çözünen maddeyi bir XH ⁻ iyonuna dönüştürürler). ). Polonyum hidritin suda daha hafif homologları gibi asidik bir çözelti oluşturup oluşturmadığı veya daha çok bir metal hidrit gibi davranıp davranmadığı bilinmemektedir (ayrıca bkz . hidrojen astatid ).

Birleştirmek	Olarak sulu çözelti	Kimyasal formül	Geometri	p K bir	model
hidrojen oksit oksijen hidrit su (oksidan)	Su	H 2 O		13.995
hidrojen sülfür sülfür hidrit (sülfan)	hidrosülfürik asit	H 2 S		7.0
hidrojen selenid selenyum hidrit (selan)	hidroselenik asit	H 2 Se		3.89
hidrojen tellür tellür hidrit (tellane)	hidrotellürik asit	H 2 Te		2.6
hidrojen polonid polonyum hidrit (polan)	hidropolonik asit	H 2 Po		?
hidrojen karaciğermoryumid karaciğermoryum hidrit (livermoran)	hidrolivermorik asit	H 2 Seviye		?

Hidrojen kalkojenitlerin bazı özellikleri aşağıdaki gibidir:

Mülk	H 2 O	H 2 S	H 2 Se	H 2 Te	H 2 Po
Erime noktası (°C)	0.0	-85.6	-65.7	-51	-35.3
Kaynama noktası (°C)	100.0	-60.3	-41.3	-4	36.1
${\displaystyle \Delta H_{f}^{\circ }\left(\mathrm {kJ\cdot mol} ^{-1}\sağ)}$	-285.9	+20.1	+73.0	+99.6	?
Bağ açısı (H–X–H) (gaz)	104,45 °	92.1°	91°	90°	90.9° (tahmin edilen)
Ayrışma sabiti (HX − , K 1 )	1.8 × 10 −16	1,3 × 10 −7	1,3 × 10 −4	2,3 × 10 −3	?
Ayrışma sabiti (X 2− , K 2 )	0	7,1 × 10 −15	1 × 10 −11	1,6 × 10 −11	?

Hidrojen kalkojenitlerin ve hidrojen halojenürlerin kaynama noktalarının karşılaştırılması ; hidrojen florürün benzer şekilde hidrojen bağı nedeniyle anormal etkiler gösterdiği görülebilir . Amonyak da benzer şekilde yaramazlık yapar.

Hidrojen kalkojenitlerin geri kalanına kıyasla suyun anormal özelliklerinin çoğu, hidrojen ve oksijen atomları arasındaki önemli hidrojen bağına bağlanabilir . Bu özelliklerden bazıları, yüksek erime ve kaynama noktaları (oda sıcaklığında bir sıvıdır), ayrıca yüksek dielektrik sabiti ve gözlemlenebilir iyonik ayrışmadır. Sudaki hidrojen bağı ayrıca büyük ısı ve buharlaşma entropisi, yüzey gerilimi ve viskozite ile sonuçlanır.

Diğer hidrojen kalkojenitler oldukça zehirli, kötü kokulu gazlardır. Hidrojen sülfür doğada yaygın olarak bulunur ve su ile karşılaştırıldığında özellikleri, herhangi bir önemli hidrojen bağı eksikliğini ortaya çıkarır. Her ikisi de STP'de gaz olduklarından, hidrojen, oldukça ekzotermik bir reaksiyonda su oluşturmak için oksijen varlığında basitçe yakılabilir ; böyle bir test, başlangıç ​​kimyasında, hidrojen bir patlama ile yanacağı için bir reaksiyon tarafından üretilen gazları test etmek için kullanılabilir. Su, hidrojen sülfür ve hidrojen selenit, kurucu elementlerini birlikte 350 °C'nin üzerinde ısıtılarak yapılabilir, ancak termal kararsızlıkları nedeniyle hidrojen tellürid ve polonyum hidrit bu yöntemle elde edilemez; hidrojen tellür nemde, ışıkta ve 0 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda ayrışır. Polonyum hidrit kararsızdır ve polonyumun yoğun radyoaktivitesi nedeniyle ( oluşum üzerine kendi kendine radyoliz ile sonuçlanır ), seyreltik hidroklorik asidin polonyum kaplı magnezyum folyo ile işlenmesiyle sadece eser miktarlar elde edilebilir . Diğer kalkojenler değilken polonyum bir metal olduğundan, özellikleri hidrojen kalkojenitlerin geri kalanından biraz farklıdır ve bu nedenle bu bileşik normal bir hidrojen kalkojenit veya hidrojen klorür gibi hidrojen halojenür ile stannan gibi bir metal hidrit arasında bir ara maddedir. . Grubun ilki olan su gibi polonyum hidrit de oda sıcaklığında sıvı haldedir. Bununla birlikte, sudan farklı olarak, daha yüksek kaynama noktasına neden olan güçlü moleküller arası çekimler, polonyumun büyük elektron bulutlarının bir etkisi olan van der Waals etkileşimleridir .

dihidrojen dikalkogenidler

Dihidrojen dikalkogenitler, kimyasal formül H'ye sahip ₂ x ₂ sık monochalcogenide ve ilgili kalkojen içine ayrıştırılması, ve, genel olarak monochalcogenides daha az stabildir.

Bunlardan en önemlisi hidrojen peroksit , H ₂ O ₂ , uçuk mavi, sudan daha düşük uçuculuğa ve daha yüksek yoğunluğa ve viskoziteye sahip neredeyse renksiz bir sıvıdır. Herhangi bir pH değerindeki çözeltilerde oksitlenebildiği veya indirgenebildiği, kolayca peroksometal kompleksleri ve peroksoasit kompleksleri oluşturabildiği ve ayrıca birçok proton asit/baz reaksiyonu geçirebildiği için kimyasal olarak önemlidir. Daha az konsantre olan hidrojen peroksit, dezenfektan veya saç ağartıcı gibi bazı önemli ev kullanımlarına sahiptir; çok daha konsantre çözümler çok daha tehlikelidir.

Birleştirmek	Kimyasal formül	Bağ uzunluğu	modeli
hidrojen peroksit (dioksidan)	H 2 O 2
hidrojen disülfür (disülfan)	H 2 S 2
hidrojen diselenid (diselan)	H 2 Se 2	-
hidrojen ditellürid (ditellan)	H 2 Te 2	-

Hidrojen dikalkojenitlerin bazı özellikleri aşağıdaki gibidir:

Her iki hidrojen atomunun da diğer kalkojen atomuna bağlı aynı kalkojen atomuna bağlı olduğu dikhalkojenitlerin alternatif bir yapısal izomeri hesaplamalı olarak incelenmiştir. Bu H ₂ X ⁺ –X ^– yapıları ilidlerdir . Hidrojen peroksitin bu izomerik formu olan oksisu , deneysel olarak sentezlenmemiştir. Hidrojen disülfidin benzer izomeri olan tiyosülfoksit , kütle spektrometrisi deneyleriyle tespit edilmiştir .

İki farklı kalkojen atomu bir dikalkogenid paylaşması olarak mümkün olduğu sürece, hidrojen thioperoxide (H ₂ SO); benzer bir açıklama daha iyi bilinen bileşikler şunlardır sülfürik asit (H ₂ SO ₄ ).

Daha yüksek dihidrojen kalkojenitler

Tüm düz zincirli hidrojen kalkogenidler aşağıdaki formül H ₂ x _n .

Daha yüksek hidrojen polioksitleri H dışında ₂ O ₂ stabil değildir. Üç oksijen atomlu trioksidan , çeşitli reaksiyonlarda geçici kararsız bir ara maddedir. Oksijen serisindeki sonraki ikisi, hidrojen tetroksit ve hidrojen pentoksit de sentezlendi ve oldukça reaktif olduğu bulundu. İki hidrojen atomunun, her bir uçta bir tane yerine üç oksijen zincirinin merkezi oksijenine bağlı olduğu alternatif bir trioksidanın yapısal izomeri, hesaplamalı olarak incelenmiştir.

Ötesi, H ₂ ve S, H ₂ S ₂ , çok daha yüksek polisülfanların H ₂ S _{, n} ( n = 3-8) kararlı bileşikler olarak bilinmektedir. Kükürtün katenasyon eğilimini yansıtan dalsız kükürt zincirlerine sahiptirler. H başlayarak ₂ S ₂ , bilinen tüm polisülfanların oda sıcaklığında sıvıdır. H ₂ S ₂ diğer polisülfanların sarı ise renksiz olduğu; yoğunluk, viskozite ve kaynama noktası arttıkça renk n arttıkça daha da zenginleşir . Aşağıda fiziksel özelliklerin bir tablosu verilmiştir.

Bununla birlikte, kolayca oksitlenebilirler ve hepsi termal olarak kararsızdır, kolayca kükürt ve hidrojen sülfüre orantısız hale gelirler, bu reaksiyon için alkali bir katalizör görevi görür:

H ₂ S _n → H ₂ S + n - 1/8S ₈

Ayrıca sırasıyla tiyosülfat ve tiyosiyanat üretmek için sülfit ve siyanür ile reaksiyona girerler .

Trisülfidin alternatif bir yapısal izomeri, iki hidrojen atomunun her bir uçta bir tane yerine üç kükürt zincirinin merkezi kükürtine bağlı olduğu, hesaplamalı olarak incelenmiştir. Dördüncü kükürtün lineer bir dihidrojen trisülfid yapısının ((HS) ₂ S ⁺ –S ^– ) merkezi sülfürüne bağlı olduğu tetrasülfidin dallı bir izomeri olan tiyosülfürik asit de hesaplamalı olarak incelenmiştir. İki kükürt atomunun doğrusal bir dihidrojen trisülfid yapısının merkezinden ayrıldığı tiyosülfürik asit de hesaplamalı olarak incelenmiştir.

Daha yüksek polonyum hidritler mevcut olabilir.

Diğer hidrojen-kalkojen bileşikleri

Ağır su

Bazı monohidrojen kalkojenit bileşikleri mevcuttur ve diğerleri teorik olarak incelenmiştir. Olarak radikali bileşiklerin , oldukça kararsızdır. En basit ikisi hidroksil (HO) ve hidroperoksildir (HO ₂ ). Bileşik hidrojen ozonid (HO ₃ ), aynı zamanda bir kısmı ile birlikte, bilinen alkali metal ozonid tuzları (çeşitli MO olan ₃ ). Hidroksil için, ilgili sülfür analogudur sülfanil (HS) ve HS ₂ hidroperoksil için.

HO ^-

H ₂ O

H ₃ O ⁺

Sudaki protium atomlarından biri veya her ikisi, izotop döteryum ile ikame edilebilir , sırasıyla yarı ağır su ve ağır su verir , ikincisi en ünlü döteryum bileşiklerinden biridir. Döteryum ve normal protium arasındaki yüksek yoğunluk farkı nedeniyle , ağır su birçok anormal özellik sergiler. Radyoizotop trityum da aynı şekilde trityumlu su oluşturabilir . Dikkate değer bir başka döteryum kalkojenit, döteryum disülfürdür . Deuterium telluride (D ₂ Te), protium telluride'den biraz daha yüksek termal stabiliteye sahiptir ve tellür bazlı ince filmlerin kimyasal biriktirme yöntemleri için deneysel olarak kullanılmıştır.

Hidrojen, halojenlerle birçok özelliği paylaşır ; hidrojenin halojenlerle ikame edilmesi , oksijen diflorür ve diklor monoksit gibi kalkojen halojenür bileşiklerinin yanı sıra klor dioksit gibi hidrojenle imkansız olabilecek bileşiklerle sonuçlanabilir .

hidrojen iyonları

En iyi bilinen hidrojen kalkojenit iyonlarından biri, hidroksit iyonu ve ilgili hidroksi fonksiyonel grubudur. İlki , ilgili metalin su ile reaksiyona girmesiyle oluşturulan alkali metal , alkalin toprak ve nadir toprak hidroksitlerinde bulunur. Hidroksi grubu, alkoller gibi organik kimyada yaygın olarak görülür . İlgili bisülfid /sülfhidril grubu , sırasıyla hidrosülfid tuzlarında ve tiyollerde görülür .

Hidronyum (H ₃ O ⁺ ) iyon hydrochalcogenic asitler kendileri yanı sıra içeren sulu asidik çözeltiler içinde mevcut olan , saf su hidroksit ile birlikte.

Referanslar

bibliyografya

• Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Elementlerin Kimyası (2. baskı). Butterworth-Heinemann . ISBN'si 978-0-08-037941-8.