Každý z nás se setkal s pojmy takové vědy, jako je chemie. Někdy jsou si tak podobné, že je těžké jedno od druhého rozeznat. Je ale velmi důležité je všechny pochopit, protože někdy takové nedorozumění vede k velmi hloupým situacím a někdy k neomluvitelným chybám. V tomto článku vám řekneme, co jsou hydridy, které jsou nebezpečné a které ne, kde se používají a jak se získávají. Ale začněme krátkým odbočením do historie.
Historie
Historie hydridů začíná objevem vodíku. Tento prvek objevil Henry Cavendish v 18. století. Vodík, jak víte, je součástí vody a je základem všech ostatních prvků periodické tabulky. Díky němu je možná existence organických sloučenin a života na naší planetě.
Vodík je navíc základem mnoha anorganických sloučenin. Jsou mezi nimi kyseliny a zásady, stejně jako unikátní binární sloučeniny vodíku s dalšími prvky – hydridy. Datum jejich první syntézy není přesně známo, ale nekovové hydridy zná člověk již od starověku. Nejběžnější z nich je voda. Ano, voda je hydrid kyslíku.
Do této třídy patří také amoniak (hlavní složka amoniaku), sirovodík, chlorovodík a podobné sloučeniny. Zjistěte více o vlastnostech látek zo této rozmanité a úžasné třídě sloučenin bude pojednáno v další části.
Fyzikální vlastnosti
Hydridy jsou většinou plyny. Vezmeme-li však hydridy kovů (jsou za normálních podmínek nestabilní a velmi rychle reagují s vodou), pak se může jednat i o pevné látky. Některé z nich (například bromovodík) existují také v kapalném stavu.
Je prostě nemožné podat obecný popis tak obrovské třídy látek, protože jsou všechny různé a v závislosti na prvku, který tvoří hydrid, kromě vodíku, mají různé fyzikální vlastnosti a chemické vlastnosti. Lze je však rozdělit do tříd, jejichž sloučeniny jsou si poněkud podobné. Níže budeme zvažovat každou třídu samostatně.
Iontové hydridy jsou sloučeniny vodíku s alkalickými kovy nebo kovy alkalických zemin. Jsou to bílé látky, za normálních podmínek stabilní. Při zahřívání se tyto sloučeniny rozkládají na svůj kov a vodík, aniž by tály. Jedinou výjimkou je LiH, který taje bez rozkladu a při silném zahřátí se mění na Li a H2.
Hydidy kovů jsou sloučeniny přechodných kovů. Velmi často mají proměnlivé složení. Mohou být reprezentovány jako pevný roztok vodíku v kovu. Mají také kovovou krystalickou strukturu.
K kovalentním hydridům patří právě ten typ, který je na Zemi nejrozšířenější: sloučeniny vodíku s nekovy. Široká oblast distribuce těchto látek je způsobena jejichvysoká stabilita, protože kovalentní vazby jsou nejsilnější z chemických vazeb.
Jako příklad je vzorec pro hydrid křemíku SiH4. Pokud se na to podíváme v objemu, uvidíme, že vodík je velmi pevně přitahován k centrálnímu atomu křemíku a jeho elektrony jsou k němu posunuty. Křemík má dostatečně vysokou elektronegativitu, proto je schopen silněji přitahovat elektrony ke svému jádru, čímž se zkracuje délka vazby mezi ním a sousedním atomem. A jak víte, čím kratší vazba, tím silnější je.
V další části probereme, jak se hydridy liší od ostatních sloučenin z hlediska reaktivity.
Chemické vlastnosti
V této sekci se také vyplatí rozdělit hydridy do stejných skupin jako v minulosti. A začneme vlastnostmi iontových hydridů. Jejich hlavní rozdíl od ostatních dvou typů spočívá v tom, že aktivně interagují s vodou za vzniku alkálie a uvolňování vodíku ve formě plynu. Reakce hydrid - voda je značně výbušná, proto se sloučeniny nejčastěji skladují bez vlhkosti. Děje se tak proto, že voda, dokonce i ve vzduchu, může vyvolat nebezpečnou transformaci.
Ukažme rovnici výše uvedené reakce na příkladu látky, jako je hydrid draselný:
KH + H2O=KOH + H2
Jak vidíme, vše je docela jednoduché. Proto budeme zvažovat zajímavější reakce charakteristické pro další dva typy látek, které popisujeme.
V zásadě jsou ostatní přeměny, které jsme neanalyzovali, charakteristické pro všechny typy látek. Oni jsoumají tendenci reagovat s oxidy kovů za vzniku kovu, buď s vodou, nebo s hydroxidem (poslední jmenovaný je typický pro alkalické kovy a kovy alkalických zemin).
Další zajímavou reakcí je tepelný rozklad. Vyskytuje se při vysokých teplotách a prochází před tvorbou kovu a vodíku. Touto reakcí se nebudeme zabývat, protože jsme ji již analyzovali v předchozích částech.
Takže jsme zvážili vlastnosti tohoto typu binárních sloučenin. Nyní je čas promluvit si o jejich získání.
Výroba hydridů
Téměř všechny kovalentní hydridy jsou přírodní sloučeniny. Jsou celkem stabilní, takže se vlivem vnějších sil nerozpadají. S iontovými a kovovými hydridy je vše trochu složitější. V přírodě neexistují, takže je třeba je syntetizovat. To se děje velmi jednoduše: reakcí interakce vodíku a prvku, jehož hydrid má být získán.
Aplikace
Některé hydridy nemají žádné specifické použití, ale většina z nich jsou velmi důležité látky pro průmysl. Nebudeme zabíhat do podrobností, protože každý slyšel, že například čpavek se používá v mnoha oblastech a slouží jako nepostradatelná látka pro výrobu umělých aminokyselin a organických sloučenin. Použití mnoha hydridů je omezeno jejich chemickými vlastnostmi. Proto se používají výhradně v laboratorních experimentech.
Aplikace je pro tuto třídu látek příliš široká sekce, takže jsme se omezili na obecná fakta. V příštím díle si řekneme jakmnozí z nás bez patřičných znalostí zaměňují neškodné (nebo alespoň známé) látky mezi sebou.
Některé bludy
Někteří lidé si například myslí, že hydrid vodíku je něco nebezpečného. Pokud se tak dá této látce říkat, tak to nikdo nedělá. Pokud se nad tím zamyslíte, pak je hydrid vodíku kombinací vodíku s vodíkem, což znamená, že jde o molekulu H2. Tento plyn je samozřejmě nebezpečný, ale pouze ve směsi s kyslíkem. Ve své čisté formě nepředstavuje žádné nebezpečí.
Existuje mnoho nejasných jmen. Děsí nezvyklého člověka. Jak však ukazuje praxe, většina z nich není nebezpečná a používá se pro domácí účely.
Závěr
Svět chemie je obrovský a myslíme si, že když ne po tomto, tak po několika dalších článcích, uvidíte sami. Proto má smysl ponořit se do jeho studia hlavou. Lidstvo objevilo mnoho nových věcí a ještě více zůstává neznámých. A pokud se vám zdá, že v oblasti hydridů není nic zajímavého, jste na velkém omylu.
