O compostos especiais Eles são todos constituídos de hidretos covalentes dos carbonoides e nitrogenoides. Estes são compostos com a fórmula EH4, para carbonetos ou elementos do grupo 14, ou fórmula EH3 para nitrogenoides ou elementos do grupo 15.
A razão pela qual alguns químicos se referem a esses hidretos como compostos especiais não é muito clara; este nome pode ser relativo embora, ignorando que entre eles não está o HdoisOu, alguns são muito instáveis e raros, então eles podem ser dignos de tal qualificador..
Duas moléculas de hidretos de EH são mostradas na imagem superior.4 (esquerda) e EH3 (direita) com um modelo de esferas e barras. Observe que os hidretos EH4 são tetraédricos, enquanto EH3 têm geometria de pirâmide trigonal, com um par de elétrons acima do átomo central E.
À medida que se desce os grupos 14 e 15, o átomo central fica maior e a molécula fica mais pesada e mais instável; uma vez que as ligações E-H são enfraquecidas pela fraca sobreposição de seus orbitais. Os hidretos mais pesados são talvez os verdadeiros compostos especiais, enquanto CH4, por exemplo, é bastante abundante na natureza.
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Ao dividir os compostos especiais em dois grupos definidos de hidretos covalentes, uma breve descrição de suas características será fornecida separadamente..
Conforme mencionado no início, suas fórmulas são EH4 e consistem em moléculas tetraédricas. O mais simples desses hidretos é CH4, que ironicamente também é classificado como um hidrocarboneto. O mais importante sobre essa molécula é a estabilidade relativa de suas ligações C-H..
Além disso, as ligações C-C são muito fortes, fazendo com que o CH4 pode ser concatenado para originar a família dos hidrocarbonetos. Desta forma, surgem cadeias C-C de grandes comprimentos e com muitas ligações C-H..
Não é o mesmo com suas contrapartes mais pesadas. O SiH4, por exemplo, ele tem ligações Si-H muito instáveis, o que torna esse gás um composto mais reativo do que o próprio hidrogênio. Além disso, suas concatenações não são muito eficientes ou estáveis, originando cadeias de Si-Si de apenas dez átomos no máximo..
Entre esses produtos de concatenação estão os hexahidretos, EdoisH6: CdoisH6 (etano), simdoisH6 (disilano), GedoisH6 (digestivo) e SndoisH6 (diestannan).
Os outros hidretos: GeH4, SnH4 e PbH4 São gases ainda mais instáveis e explosivos, dos quais se aproveita sua ação redutora. Al PbH4 é considerado um composto teórico, por ser tão reativo que não pôde ser obtido adequadamente.
Do lado dos hidretos de nitrogênio ou grupo 15, encontramos as moléculas da pirâmide trigonal EH3. Esses compostos também são gasosos, instáveis, incolores e tóxicos; mas mais versátil e útil do que HD4.
Por exemplo, NH3, o mais simples deles é um dos compostos químicos mais produzidos industrialmente, e seu cheiro desagradável o caracteriza muito bem. O PH3 entretanto cheira a alho e peixe, e o AsH3 cheira a ovos podres.
Todas as moléculas EH3 eles são básicos; mas o NH3 é coroado nesta característica, sendo a base mais forte devido à maior eletronegatividade e densidade eletrônica do nitrogênio.
NH3 também pode ser concatenado, como CH4, apenas em um grau muito menor; hidrazina, NdoisH4 (HdoisN-NHdois), e triazano, N3H5 (HdoisN-NH-NHdois), são exemplos de compostos causados pela concatenação de nitrogênio.
Da mesma forma, os hidretos PH3 e AsH3 são concatenados para originar PdoisH4 (HdoisP-PHdois), e comodoisH4 (HdoisAs-AsHdois), respectivamente.
Para nomear esses compostos especiais, duas nomenclaturas são usadas na maioria das vezes: a tradicional e a IUPAC. Hidretos EH serão decompostos abaixo4 e eh3 com suas respectivas fórmulas e nomes.
- CH4: metano.
- Se H4: silano.
- GeH4: Alemão.
- SnH4: stannan.
- PbH4: plumbano.
- NH3: amônia (tradicional), azano (IUPAC).
- PH3: fosfina, fosfano.
- Cinzas3: arsine, arsano.
- SbH3: stibnite, stiban.
- BiH3: bismutina, bismutano.
Claro, as nomenclaturas sistemáticas e de estoque também podem ser usadas. No primeiro, o número de átomos de hidrogênio é especificado com os prefixos gregos di, tri, tetra, etc. O CH4 Passaria a ser denominado de acordo com essa nomenclatura tetra-hidreto de carbono. Embora de acordo com a nomenclatura de estoque, o CH4 seria chamado de hidreto de carbono (IV).
Cada um desses compostos especiais apresenta múltiplos métodos de preparação, seja em escala industrial, laboratorial e até em processos biológicos..
O metano é formado por vários fenômenos biológicos onde altas pressões e temperaturas fragmentam hidrocarbonetos de massas moleculares mais altas..
Ele se acumula em enormes bolsões de gases em equilíbrio com o óleo. Além disso, nas profundezas do Ártico, permanece envolto em cristais de gelo chamados clatratos..
O silano é menos abundante e um dos muitos métodos pelos quais é produzido é representado pela seguinte equação química:
6hdois(g) + 3SiOdois(g) + 4Al (s) → 3SiH4(g) + 2AldoisOU3(s)
Em relação ao GeH4, É sintetizado em nível de laboratório de acordo com as seguintes equações químicas:
N / DdoisGeo3 + NaBH4 + HdoisO → GeH4 + 2 NaOH + NaBOdois
E o SnH4 se forma quando reage com KAlH4 em um meio tetrahidrofurano (THF).
Amônia, como CH4, pode se formar na natureza, especialmente no espaço sideral na forma de cristais. O principal processo pelo qual o NH é obtido3 É por meio do Haber-Bosch, representado pela seguinte equação química:
3 Hdois(g) + Ndois(g) → 2 NH3(g)
O processo envolve o uso de altas temperaturas e pressões, bem como catalisadores para promover a formação de NH3.
A fosfina é formada quando o fósforo branco é tratado com hidróxido de potássio:
3 KOH + P4 + 3 HdoisO → 3 KHdoisPOdois + PH3
A arsina é formada quando seus arsenetos de metal reagem com ácidos, ou quando um sal de arsênio é tratado com boro-hidreto de sódio:
N / D3As + 3 HBr → AsH3 + 3 NaBr
4 AsCl3 + 3 NaBH4 → 4 AsH3 + 3 NaCl + 3 BCl3
E bismutina quando a metilbismutina é desproporcional:
3 BiHdoisCH3 → 2 BiH3 + Bi (CH3)3
Finalmente, alguns dos muitos usos desses compostos especiais são mencionados:
- O metano é um combustível fóssil usado como gás de cozinha.
- O silano é usado na síntese orgânica de compostos de organo-silício por adição às ligações duplas de alcenos e / ou alcinos. Da mesma forma, o silício pode ser depositado a partir dele durante a fabricação de semicondutores..
- Como o SiH4, Germânico também é usado para adicionar átomos de Ge como filmes em semicondutores. O mesmo se aplica à estibnita, adicionando átomos de Sb em superfícies de silício por eletrodeposição de seus vapores..
- A hidrazina tem sido usada como combustível de foguete e para extrair metais preciosos.
- A amônia é destinada à indústria de fertilizantes e farmacêutica. É praticamente uma fonte reativa de nitrogênio, permitindo a adição de átomos de N a uma infinidade de compostos (aminação).
- Arsine foi considerada uma arma química durante a Segunda Guerra Mundial, deixando o infame gás fosgênio, COCl, em seu lugar.dois.
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