Przeczytaj

bg‑cyan

Reakcje wodorków z wodą

Ciekawostka

Czy wiesz, jaka jest chemiczna nazwa związku o wzorze $H_{2} O$ ?

Ruj59HUOH7suD

Ilustracja przedstawia wodę i nieregularne krople wewnątrz. — Woda jest jedynym związkiem, dla którego na całym świecie, zarówno na co dzień, jak i w pracy badawczej czy naukowej, stosuje się nazwę potoczną.
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Jest to związek wodoru z pierwiastkiem z grupy 16., co oznacza, że można analogicznie zaproponować nazwę, jak w przypadku chociażby siarkowodoru $H_{2} S$ , czyli tlenowodór.
Jest to związek tlenu z pierwiastkiem położonym w 1. grupie, w którym atom tlenu występuje na -II stopniu utlenienia, czyli możemy go nazwać albo tlenkiem wodoru, albo tlenkiem diwodoru, albo oksydanem.

Żadna z tych nazw nie jest adekwatna do wyjątkowych właściwości związku, jakim jest woda.

Nie ma ona właściwości typowych dla wodorków niemetali, jak np. lotny siarkowodór czy chlorowodór, ani typowych dla tlenków litowców – bezpośrednich sąsiadów wodoru w układzie okresowym. Woda wyróżnia się chociażby temperaturami wrzenia i topnienia. Jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem wielu substancji i z wieloma wchodzi w reakcje.

Wodorki metali grupy I i II, oprócz wodorku berylu, reagują gwałtownie z wodą, dzięki czemu powstają wodorotlenki, a przy tym jeszcze wydziela się wodór, np:

{CaH}_{2} + 2 H_{2} O \to Ca {(OH)}_{2} + 2 H_{2} ↑

Wodorki tlenowców i fluorowców rozpuszczają się w wodzie, a wodne roztwory tych wodorków noszą nazwę kwasów beztlenowych – np. wodny roztwór chlorowodoru HCl: kwas chlorowodorowy (lub solny), wodny roztwór siarkowodoru $H_{2} S$ : kwas siarkowodorowy. W wodzie ulegają reakcji dysocjacji:

HCl + H_{2} O \to H_{3} O^{+} + {Cl}^{-}

H_{2} S + H_{2} O ⇄ H_{3} O^{+} + {HS}^{-}

Z kolei amoniak (azan) ${NH}_{3}$ jest wodorkiem niemetalu, który, reagując z wodą, tworzy zasadę amonową:

{NH}_{3} + H_{2} O ⇄ {NH}_{4}^{+} + {OH}^{-}

Wodorki, takie jak np. ${CH}_{4}$ i ${SiH}_{4}$ , nie reagują z wodą.

Czy woda może reagować z wodą?

Woda, podobnie jak większość znanych w codzienności szkolnej związków chemicznych, może ulegać procesowi autodysocjacji. Proces ten jednak zachodzi w bardzo małym stopniu i jest ściśle zależny od temperatury i obecności w wodzie innych substancji.

R369GLs6GGIBY1

Ilustracja przedstawia kulkowy schemat autodysocjacji. Dwie cząsteczki wody - do czerwonej kulki dołączone są dwie białe, mniejsze, poprzez wiązania pojedyncze. Po prawej stronie znajduje się strzałka równowagowa. Powstają jon oksoniowy H 3 O + - do czerwonej kulki są dołączone są trzy białe, drugi produkt to jon wodorotlenkowy O H − - do czerwonej kulki jest dołączona biała poprzez wiązanie pojedyncze. — Woda ma charakter amfoteryczny, ulega autodysocjacji – dwie cząsteczki wody tworzą jon oksoniowy i jon wodorotlenkowy.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑cyan

Inne reakcje wodorków niemetali

Wodorki, w których występuje wiązanie kowalencyjnewodorki kowalencyjnekowalencyjne bądź kowalencyjne spolaryzowane mogą mieć różne właściwości, dlatego też niektóre z nich reagują ze sobą.

Wodorki o charakterze kwasowym, czyli wodorki pierwiastków grupy 16. i 17., mogą reagować z amoniakiem, np:

{NH}_{3 (g)} + {HCl}_{(g)} \to {NH}_{4} {Cl}_{(s)}

Ciekawostka

${SiH}_{4}$ jest najprostszym przedstawicielem krzemowodorów. Reaguje z fluorowcowodorami, tworząc liczne pochodne, np. monochloromonosilan:

{SiH}_{4} + HCl \to {SiH}_{3} Cl + H_{2} ↑

Kwasy beztlenowe reagują bardzo łatwo z wodorkami litowców i berylowców o budowie jonowej, czemu towarzyszy wydzielenie wodoru. Wyjątkiem jest kwas fluorowodorowy, który ulega autodysocjacji i tworzy między sobą silne wiązania wodorowe. Reakcje te są wykorzystywane do uwolnienia wodoru w postaci gazowej z wodorków typu soli pełniących rolę rezerwuarów wodoru, np:

LiH + {HCl}_{(aq)} \to LiCl + H_{2} ↑

Słownik

wodorki jonowe

związki pierwiastków I i II grupy układu okresowego (z wyjątkiem berylu) z wodorem, zawierające anion wodorkowy $H^{-}$ , np. wodorek sodu $NaH$

wodorki kowalencyjne

produkty reakcji syntezy wodoru z niemetalami, mogą mieć różny charakter, np: ${CH}_{4}$ – obojętny, $H_{2} O$ – amfoteryczny, $HF$ – kwasowy

Brønsteda i Lowry’ego teoria kwasów i zasad

teoria protolityczna, teoria protonowa; teoria, wg której kwasami są cząstki (cząsteczki, jony) będące donorami protonów (oddają jony wodoru) w reakcji z akceptorami protonów (cząstkami przyjmującymi jony wodoru), będącymi w tym przypadku zasadami

Bibliografia

Atkins P., Jones L., Chemia ogólna, Warszawa 2004, s. 890‑895.

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej. Część 2, Warszawa 2020.

Czerwiński A, Czerwińska A., Jelińska‑Kazimierczuk M., Kuśmierczyk K., Chemia 1. Podręcznik, Warszawa 2002, s. 243‑345.

Sołoniewicz R., Pierwiastki chemiczne grup głównych, Warszawa 1989.

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

Wprowadzenie

Symulacja interaktywna

Reakcje wodorków z wodą

Czy woda może reagować z wodą?

Inne reakcje wodorków niemetali

Słownik

Bibliografia