ТИПЫ СОЕДИНЕНИЙ ВОДОРОДА

Водород, подобно углероду и кислороду, образует миллионы соединений (см. начало гл. 4). Подавляющее большинство их принадлежит к числу органических соединена Химия органических соединений обсуждается в гл. 17-20. В табл. 12.6 указаны основные типы соединений, образуемых водородом. Химия кислот и щелочей описана гл. 8. Поэтому в данном разделе мы ограничим внимание четырьмя типами гидриде образуемых водородом.

Ионные гидриды. Щелочные металлы и некоторые металлы II группы настолько электроположительны, что способны восстанавливать водород, превращая его

Таблица 12.6. Важнейшие типы соединений, образуемых водородом

гидридные ионы Образуемые этими металлами гидриды называются поэтому ионными гидридами. Они представляют собой белые кристаллические вещества. Их получают, пропуская водород над поверхностью нагретого металла (см. выше). Кристаллическая структура гидридов щелочных металлов подобна структуре хлорида натрия (см. разд. 3.2).

Наличие гидрид-ионов в ионных гидридах обнаруживается по результатам электролиза этих гидридов в расплавленных галогенидах щелочных металлов. В этом случае выделение газообразного водорода происходит на аноде в результате реакции

Эта реакция отличается от протекающей при электролизе водных растворов (см. разд. 10.3), когда выделяющийся водород образуется на катоде.

При нагревании всех ионных гидридов, кроме гидрида лития, они разлагаются еще до достижения своей температуры плавления. Кроме того, они неустойчивы по отношению к влажному воздуху из-за протекания реакции

Такие реакции с водой показывают, что гидрид-ион представляет собой сильное основание, так как в сущности при этом протекает реакция

Комплексные гидриды. Так называются соединения, содержащие гидрид-ионы, координированные с ионами металла. Важнейшими из них являются лития лития) и натрия натрия).

получают по реакции хлорида алюминия с избытком гидрида лития, используя в качестве растворителя сухой этоксиэтан (эфир):

представляет собой белое кристаллическое вещество с некоторыми свойствами, присущими ковалентным соединениям со слабым ионным характером. Он гидролизуется водой:

По этой причине реакции с проводят в сухом эфире. используется в органической химии для восстановления альдегидов, кетонов, сложных эфиров и кислот в соответствующие спирты (см. разд. 19.2). Кроме того, его используют также для получения гидридов других элементов. Например:

Ковалентные гидриды. Взаимодействуя с неметаллами и слабоэлектроположительными металлами III-VII групп, водород образует гидриды, обладающие характерными свойствами ковалентных соединений. Обычно они представляют собой газы, жидкости либо твердые вещества с низкими температурами плавления и кипения. Эти гидриды состоят из молекул, удерживаемых в твердом или жидком веществе вандерваальсовыми силами или водородными связями. Гидриды элементов III группы обладают той особенностью, что они представляют собой полимеры. Например, гидрид алюминия имеет формулу

Термическая устойчивость ковалентных гидридов уменьшается по мере перемещения вниз по соответствующей группе периодической таблицы. Например, хлоро-водород устойчив к нагреванию, а иодоводород разлагается на иод и водород (см. гл. 16).

Температуры плавления и кипения, а также энтальпии испарения ковалентных гидридов имеют тенденцию к повышению при перемещении вниз по группе. Исключением являются вода, фтороводород и аммиак, в которых образуются водородные связи (см. разд. 2.2).

При перемещении вправо вдоль периода кислотно-основные характеристики гидридов изменяются от нейтральных к основным и затем к кислотным. Например, в 3-м периоде

Гидриды типа соединений внедрения. Эти гидриды представляют собой нестехиометрические соединения (см. разд. 4.1), образуемые при нагревании переходных металлов (-металлов) в атмосфере водорода. В таких соединениях атомы водорода встраиваются в пространства между атомами металла в металлической решетке. Точный состав каждого соединения подобного типа варьирует в зависимости от температуры и давления, поэтому им невозможно приписать определенные формулы. В качестве примера гидридов типа соединений внедрения укажем