Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
bg‑yellow

Wodorki

Wodorki to związki wodoru z innymi pierwiastkami. Ze względu na skład, możemy je podzielić na:

  • wodorki niemetali – związki, w których wodór występuje na +I stopniu utlenieniastopień utlenieniastopniu utlenienia;

  • wodorki metali – związki, w których wodór występuje na -I stopniu utlenienia.

R1Hz2Qn2cgoQL1
Układ okresowy pierwiastków – elektroujemność
Źródło: GroMar Sp. z o.o., na podstawie W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2004., licencja: CC BY-SA 3.0.

Pierwiastki 1.2. grupy tworzą wodorki o budowie jonowej (wyjątek: BeH2). Są to białe lub jasnoszare proszki, które posiadają wysoką temperaturę topienia. Ich struktura krystalicznasieć krystalicznastruktura krystaliczna przypomina strukturę soli kuchennej.

R1WSOFsYkEJMs1
Model struktury wodorku sodu
Źródło: dostępny w internecie: pl.wikipedia.org, domena publiczna.

Związki wodoru z pierwiastkami bloku d to wodorki metaliczne. Stanowią one czarne proszki, które przewodzą prąd, a ich właściwości są zbliżone do metalu macierzystego, który je tworzy. Składu chemicznego tych wodorków nie da się wyrazić prostymi wzoramiwzór sumarycznywzorami z indeksami w postaci liczb całkowitych (np. PdH0,6 – wodorek palladu). Wynika to z ich budowy – otóż atomy wodoru zajmują w nich położenia międzywęzłowe w sieciach metalicznych, tworząc w ten sposób niestechiometryczne stopy metali z wodorem.

Rdh27roVBMK5A1
Struktura wodorku miedzi(<math aria‑label="jeden">I), która posiada strukturę na wzór wurcytu.
Źródło: dostępny w internecie: en.wikipedia.org, domena publiczna.

Trzeci i ostatni typ wodorków tworzony jest z pierwiastkami znajdującymi się w bloku p, dokładniej grup od 14. do 17. oraz z borem (glin i gal tworzą spolimeryzowane wodorki kompleksowe). Są to związki, w których, pomiędzy tworzącymi je atomami, występuje wiązanie kowalencyjne bądź kowalencyjne spolaryzowane. Wodorki te są lotne i posiadające niskie temperatury topnienia. Biorąc pod uwagę tworzący je wraz z wodorem atom pierwiastka, ich trwałość maleje w dół grupy wraz ze wzrostem masy atomowej pierwiastków oraz w okresie wraz ze wzrostem ich charakteru metalicznego (w lewo). Przykładami tych związków są: amoniak, wodorki fluorowców, lekkie węglowodory (metan, etan) oraz benzen.

RPiNnEiff5vH91
Struktura cząsteczki metanu
Źródło: dostępny w internecie: pl.wikipedia.org, domena publiczna.

Nr grupy w układzie okresowym pierwiastków

1

2

13

14

15

16

17

Wzór ogólny wodorku

XH

XH2

XH3

XH4

H3X oraz H4X2 (dla NP)

H2X

HX

bg‑yellow

Jak klasyfikuje się wodorki pod względem ich reaktywności?

Wodorki mogą mieć charakter zasadowy, kwasowy lub obojętny. Charakter ten jest bezpośrednio związany z reaktywnością wodorków wobec wody, wodnych roztworów wodorotlenków i kwasów.

  1. Wodorki zasadowe to wodorki typu soli (1.2. grupy układu okresowego pierwiastków oraz wodorki metali bloku d) oraz wodorek niemetalu, jakim jest amoniak – NH3. W reakcji z wodą tworzą zasady. Reakcjom tym zazwyczaj towarzyszy gwałtowne wydzielanie wodoru.

Na przykład:

NaH+H2ONaOH+H2

W reakcji z kwasami tworzą sole, np.:

NH3+HClNH4Cl

Ciekawym przykładem wodorku jest BeH2, który nie tworzy pojedynczych cząsteczek lecz długie łańcuchy. Ze względu na to nie określa się jego charakteru chemicznego.

  1. Wodorki kwasowe to wodorki niemetali bloku p, których roztwory wodne to kwasy beztlenowe.

Na przykład:

HCl+H2OH3O++Cl-

Natomiast w reakcjach z wodnymi roztworami wodorotlenków tworzą sole, np.:

HCl+NaOHNaCl+H2O
  1. Wodorki obojętne nie reagują z wodą ani z wodnymi roztworami wodorotlenków i kwasów. Przykładami są: CH4, PH3, SiH4.

bg‑gray2

Zmiana charakteru chemicznego wybranych wodorków na tle układu okresowego

Wodorki to związki, których właściwości zmieniają się okresowo. W miarę wzrostu wartości elektroujemności pierwiastków chemicznych, charakter ich wiązań zmienia się od jonowego do kowalencyjnego (kowalencyjnego spolaryzowanego). Równolegle można zaobserwować zmianę charakteru tych związków od zasadowego przez obojętny aż do kwasowego (patrząc od lewej do prawej strony w układzie okresowym).

Wodorki pierwiastków trzeciego okresu

Wodorek

Reaktywność z wodą

Reaktywność ogółem

Właściwości redukujące

NaH

tak (tworzy wodorotlenek)

reaguje z kwasami

tak

MgH2

tak (tworzy wodorotlenek)

reaguje z kwasami

tak

AlH3

brak

wykazuje silne właściwości redukujące

tak

SiH4

brak

brak, ma charakter obojętny

brak

PH3

brak

wykazuje bardzo słabe właściwości zasadowe i silne właściwości redukujące

tak

H2S

ropuszcza się i bardzo słabo dysocjuje

reaguje z zasadami i ma charakter kwasowy

tak

HCl

ropuszcza się i dysocjuje

reaguje z zasadami i ma charakter kwasowy

brak

Analizując charakter chemiczny wodorków w grupach, spostrzeżemy, że ze wzrostem masy atomowej pierwiastków niemetali wzrasta ich charakter kwasowy (w dół grupy), natomiast dla pierwiastków metali obserwuje się malejący charakter zasadowy (w dół grupy).

Słownik

stopień utlenienia
stopień utlenienia

ładunek jonu, w jaki przekształciłby się atom danego pierwiastka, gdyby wszystkie tworzone przez niego wiązania miały charakter jonowy

wodorki
wodorki

związki wodoru z innymi pierwiastkami; ze względu na skład, wodorki możemy podzielić na:

  • wodorki niemetali – związki, w których wodór występuje na +I stopniu utlenienia

  • wodorki metali – związki, w których wodór występuje na -I stopniu utlenienia

wzór sumaryczny
wzór sumaryczny

wzór chemiczny, który podaje symbole pierwiastków oraz liczbę ich atomów tworzących dany związek chemiczny, określa skład jakościowy i ilościowy związku chemicznego

sieć krystaliczna
sieć krystaliczna

pojęcie matematyczne, które oznacza powtarzające się w przestrzeni upakowanie drobin

Bibliografia

Atkins P., Jones L., Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2004.

Bielański A., Podstawy Chemii nieorganicznej, t. 12, Warszawa 2010.

Encyklopedia PWN

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