Możemy wyróżnić trzy typy związków chemicznych wodoru z innymi pierwiastkami. Są to wodorki kowalencyjne, metaliczne oraz typu soli. My zajmiemy się tymi ostatnimi. Jak myślisz, jaką cechą budowy mogą się one charakteryzować? Jeśli na myśl przyszło Ci podobieństwo budowy tych związków z budową soli – masz rację. Wodorki typu soliwodorki typu soliWodorki typu soli, inaczej wodorki jonowe, to związki wodoru z litowcami i berylowcami, ale z wyłączeniem berylu. Ich wzory ogólne to $M\mathrm{H}$ dla litowców i $M{\mathrm{H}}_2$ dla berylowców ($M$ oznacza symbol metalu). Prześledźmy po kolei naturę tych związków.

Zapewne wiesz już, że różnica wartości elektroujemnościelektroujemnośćelektroujemności pierwiastków ma duże znaczenie i jest wyznacznikiem tego, jaki rodzaj wiązania powstanie między atomami tych pierwiastków.

Przypomnijmy, że:

• $\Delta E<\mathrm{0,4}\to$ wiązanie kowalencyjne;

• $\mathrm{0,4}<\Delta E<\mathrm{1,7}\to$ wiązanie kowalencyjne spolaryzowane;

• $\Delta E>\mathrm{1,7}\to$ wiązanie jonowe.

Nie zawsze jednak te reguły są decydujące. Spójrz na układ okresowy pierwiastków poniżej i odczytaj wartości elektroujemności pierwiastków bloku s.

Możemy powiedzieć, że – spośród wodorków omawianych metali – żaden nie spełnia warunku $\Delta E>\mathrm{1,7}$, a mimo to okazuje się, że występuje w nich wiązanie jonowe (z wyjątkiem berylu).

Jak pamiętasz, istotą wiązania jonowego jest łączenie ze sobą jonów. Powstają one dzięki temu, że atom pierwiastka o mniejszej elektroujemności oddaje elektrony walencyjne atomowi pierwiastka o większej elektroujemności. W przypadku wodorków jonowych, mamy następującą sytuację: wodór o E = 2,1 oraz metal 1. lub 2. grupy układu okresowego, dla którego wartość elektroujemności mieści się w zakresie 0,7 do 1,0. Co to oznacza?

Atom metalu oddaje swoje elektrony walencyjne na rzecz atomu lub atomów wodoru. W efekcie powstaje kation litowca bądź berylowca, czyli jon metalu znajduje się na +I lub +II stopniu utlenienia oraz anion wodorkowy na -I stopniu utlenienia.

Prześledźmy to na przykładzie wodorku strontu – ${\text{SrH}}_2$. Atom wodoru ma jeden elektron walencyjny. Atom strontu ma dwa elektrony walencyjne na podpowłoce 5s i wartość elektroujemności równą 0,9, co sprawia, że pierwiastek ten chętnie oddaje elektrony. Atomowi wodoru, do korzystnej energetycznie konfiguracji helu, brakuje natomiast jednego elektronu. Jego wartość elektroujemności jest też znacznie większa i wynosi 2,1.

Aby atomy pierwiastków, tworzące wodorek, uzyskały konfigurację helowca, atom strontu musi oddać po jednym elektronie walencyjnym dwóm atomom wodoru, które z racji swojej wysokiej elektroujemności chętnie przyjmują elektrony.

Powstaje więc dwudodatni jon strontu oraz dwa aniony wodorkowe.

Wodorki typu soli nie tworzą więc cząsteczek, a jonowe sieci krystalicznesieć jonowa (jonowa sieć krystaliczna)jonowe sieci krystaliczne.

Właściwości fizyczne wodorków typu soli są charakterystyczne dla substancji o budowie jonowej. To krystaliczne ciała stale. Posiadają gęstości większe niż metale, z których powstały. Są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Charakteryzują je stosunkowo wysokie temperatury topnienia. Dodatkowo, stopione wodorki typu soli przewodzą prąd elektryczny.

Wodorki typu soli otrzymuje się w wyniku reakcji wodoru z litowcem lub berylowcem, w warunkach podwyższonej temperatury.

Wodorki typu soli gwałtownie reagują z wodą, w efekcie czego, jako produkty reakcji, powstaje wodorotlenek metalu oraz wodór.

Ponadto, podobnie jak same litowce i berylowce, wodorki typu soli reagują z kwasami. Produktami reakcji są odpowiednia sól oraz wodór.

Czy wodorki jonowe reagują z wodnymi roztworami wodorotlenków? Takie reakcje nie zachodzą. Wodorki te mają zatem zasadowy charakter chemiczny.

Wodorki jonowe są szeroko stosowane w laboratorium chemicznym. ${\text{CaH}}_2$ stosuje się do otrzymywania gazowego wodoru – podczas reakcji jednego mola tego związku z wodą powstają dwa mole ${\text{H}}_2$. Wodorki typu soli służą też jako silne reduktory w chemii organicznej. Szczególnie często stosowany jest wodorek o nieco bardziej złożonej budowie – ${\text{LiAlH}}_4$ – tetrahydroglinian litu, który redukuje m.in. kwasy karboksylowe do alkoholi.

Słownik

Bibliografia

Bielański A., Podstawy Chemii nieorganicznej, Warszawa 2013.

Pac B., Zegar A., Podstawy klasyfikacji związków nieorganicznych w teorii i zadaniach, Kraków 2019.

Wodorki, online: https://www.naukowiec.org/wiedza/chemia/wodorki_1607.html, dostęp: 07.05.2021.