Początek istnienia Wszechświata, na skutek Wielkiego Wybuchu, spowodował powstanie wodoru. Pierwiastek ten jest najczęściej spotykanym pierwiastkiem we Wszechświecie i tworzy on binarne (dwuskładnikowe) wodorki niemalże ze wszystkimi pierwiastkami bloku $s$ i bloku $p$, z wyjątkiem gazów szlachetnych oraz indu i talu.

Budowa oraz charakter tych związków wynika bezpośrednio z rodzaju pierwiastków, jakie tworzą je z wodorem.

I tak, silnie elektrododatnie pierwiastki grupy $1.$ i $2.$ tworzą z wodorem związki typu soli, gdzie atomy są ze sobą połączone wiązaniem jonowym (wyjątek stanowi beryl oraz magnez, dla których wiązania z atomami wodoru wykazują charakter raczej kowalencyjny), w których wodór występuje na $-\text{I}$ stopniu utlenienia. Przykładem takiego związku jest $\text{KH}$ – wodorek potasu.

Drugi typ związków to wodorkiwodorekwodorki metaliczne, które tworzone są z wodoru i pierwiastków z bloku $d$ (np. $\text{CuH}$ – wodorek miedzi($\text{I}$)).

Trzeci i ostatni typ wodorków tworzony jest z pierwiastkami znajdującymi się w bloku $p$. Są to związki kowalencyjne (cząsteczkowe), do których należą: amoniak, wodorki tlenowców (np. ${\text{H}}_2\text{S}$) i fluorowców (np. $\text{HCl}$), a także metan.

Wzory sumaryczne wodorków tworzy się poprzez umieszczenie symbolu wodoru na drugim miejscu dla wodorków pierwiastków z grup $1.$–$15.$ lub na pierwszym miejscu dla wodorków pierwiastków z grup $16.$ i $17.$ Takie wzory pozwalają na ustalenie składu pierwiastkowego wodorków, lecz nie dostarczają one informacji na temat przestrzennego ułożenia atomów i ich wzajemnych połączeń. Informacje te można uzyskać ze wzorów strukturalnychwzór strukturalnywzorów strukturalnych, które ukazują, w jaki sposób atomy połączone są w cząsteczce związku. Do wyznaczenia wzoru sumarycznego wodorków ważne jest ustalenie, z jakim typem związku mamy do czynienia i jaki jest stopień utlenieniastopień utlenieniastopień utlenienia pierwiastka macierzystego, który go tworzy:

gdzie:

• $M$ – oznacza atom metalu lub niemetalu grup $13.$, $14.$, $15.$ oraz metale bloku $s$ i bloku $d$;

• $\text{H}$ – oznacza jon wodorowy;

• $n$ – oznacza stopień utlenienia atomu metalu.

• $N$ – oznacza atom niemetalu grupy $16.$, $17.$;

• $\text{H}$ – oznacza atom wodoru;

• $m$ – oznacza stopień utlenienia atomu niemetalu.

We wzorach strukturalnych, do narysowania wiązań kowalencyjnych pomiędzy atomami posługujemy się kreskami (które łączą dwa atomy pierwiastków), jedna kreska oznacza jedno wiązanie. Dla związków jonowych, do narysowania ich struktur wykorzystujemy wzory Lewisa. Powstaje pytanie: jak narysować wzory strukturalne dla wodorków?

Dla wodorków, tworzących związki jonowe, wzory strukturalne wyglądają w sposób następujący:

R1JbFWfv8lJel

Ilustracja przedstawiająca wzór strukturalny wodorku sodu zbudowanego z kationu sodowego ${\text{Na}}^{+}$ oraz anionu wodorowego reprezentowanego przez symbol wodoru $\text{H}$ z narysowaną parą elektronową w postaci dwóch kropek, który to znajduje się w nawiasie kwadratowym, względem którego w indeksie górnym znajduje się znak minus.

Jeśli chcemy narysować wzory strukturalne dla wodorków bloku $p$, należy wykorzystać w tym celu kreski oznaczające wiązanie wytworzone pomiędzy atomem wodoru a atomem drugiego pierwiastka w cząsteczce. Przykładowy wzór wygląda następująco:

R1AatgmA1eQk0

Ilustracja przedstawiająca wzór strukturalny chlorowodoru zbudowany z atomu wodoru połączonego wiązaniem pojedynczym z atomem chloru.

W przypadku wodorków metali przejściowych, wiązania między wodorem a metalami mogą wykazywać charakter metaliczny, gdyż w kryształach tych związków jony wodoru są nieregularnie rozmieszczone między jonami metalu. Co więcej, stosunek atomów obu pierwiastków nie zawsze jest stechiometryczny, jak np. dla wodorku palladu, opisywanego wzorem ${\text{PdH}}_x$, gdzie $x$ oznacza liczbę dziesiętną mniejszą od $1$.

1

Polecenie 1

Narysuj wzór strukturalny wodorku wapnia.

R1Ti4ctNon77s

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

RXkoMP3xjxOHb

Wymyśl pytanie na kartkówkę związane z tematem materiału.

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

W wodorkach liczba atomów wodoru obecna w związku mówi nam bezpośrednio o stopniu utlenienia niemetalu lub metalu, będącego pierwiastkiem macierzystym tego związku.

Wapń występuje w drugiej grupie układu okresowego pierwiastków, zatem jego stopień utlenienia w związkach z innymi pierwiastkami wynosi $\text{II}$. Dodatkowo, z atomami wodoru tworzyć on będzie związek o budowie jonowej. Można zatem wywnioskować, że wodorek wapnia będzie zawierał dwa jony wodorowe na każdy jon wapnia.

Pokaż rozwiązanie

W pierwszym kroku należy narysować atom metalu w centrum i napisać odpowiednią liczbę i ładunek jonu (dodatni dla kationu) przy tym metalu:

RYks1BIpfeiMZ

Ilustracja przedstawiająca kation wapnia ${\text{Ca}}^{2+}$.

Następnie należy umieścić przy nim dwa jony wodorowe, powstałe na skutek przyjęcia po jednym elektronie od atomu wapnia.

Pokaż odpowiedź

RMg48bVsUtIET

Ilustracja przedstawiająca wzór strukturalny wodorku wapnia zbudowanego z kationu wapnia ${\text{Ca}}^{2+}$, otoczonego z dwóch stron przez dwa aniony wodorowe reprezentowane przez symbol wodoru $\text{H}$ z narysowaną parą elektronową w postaci dwóch kropek, który to znajduje się w nawiasie kwadratowym, względem którego w indeksie górnym znajduje się znak minus.

1

Polecenie 2

Narysuj wzór strukturalny ${\text{SiH}}_4$.

R6cl16a0jihNy

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

RLyAzQLSvN9YL

(Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

W wodorkach liczba atomów wodoru obecna w związku mówi nam bezpośrednio o stopniu utlenienia niemetalu lub metalu, będącego pierwiastkiem macierzystym tego związku.

Pokaż rozwiązanie

Dla powyższego przykładu stopień utlenienia krzemu wynosi $\text{IV}$. Wzór strukturalny musi odzwierciedlać budowę cząsteczkową, w tym celu rysujemy w centrum atom niemetalu:

RM8aBJHxIIEBO

Ilustracja przedstawiająca symbol krzemu $\text{Si}$.

A następnie rysujemy cztery kreski, mówiące o tworzonych wiązaniach:

R1HiUMnbUgPxe

Ilustracja przedstawiająca symbol krzemu $\text{Si}$ z dorysowanymi czterema wiązaniami. Pierwsze skierowane do góry, drugie do dołu oraz dwa po bokach, skierowane w prawą stronę i w lewą.

Na koniec, przy każdym narysowanym wiązaniu umieścić należy atomy wodoru.

Pokaż odpowiedź

R1KxqocQfCBuW

Ilustracja przedstawiająca wzór strukturalny wodorku krzemu ${\text{SiH}}_4$. Zbudowany z atomu krzemu $\text{Si}$ połączonego za pomocą wiązań pojedynczych z czterema atomami wodoru. Od symbolu $\text{Si}$ poprowadzone są cztery kreski symbolizujące wiązania, na których końcach dopisane są symbole wodoru $\text{H}$.

Słownik

Bibliografia

Encyklopedia PWN

Atkins P., Jones L., Chemia ogólna, Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2016.

Bielański A., Podstawy Chemii nieorganicznej, t. 2, Warszawa 1994.