Caractéristiques des composés spéciaux, formation, utilisations

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Sherman Hoover

Les composés spéciaux Ce sont tous ceux constitués des hydrures covalents des carbonoïdes et azotés. Ce sont des composés de formule EH4, pour les carbonides ou éléments du groupe 14, ou formule EH3 pour les azotés ou les éléments du groupe 15.

La raison pour laquelle certains chimistes appellent ces hydrures des composés spéciaux n'est pas très claire; ce nom peut être relatif bien que, ignorant que parmi eux n'est pas le HdeuxOu, certains sont très instables et rares, ils pourraient donc être dignes d'un tel qualificatif..

Hydrures glucidiques et azotés. Source: Gabriel Bolívar.

Deux molécules d'hydrures d'EH sont montrées dans l'image du haut.4 (à gauche) et EH3 (à droite) avec un modèle de sphères et de barres. Notez que les hydrures EH4 sont tétraédriques, tandis que EH3 ont une géométrie pyramidale trigonale, avec une paire d'électrons au-dessus de l'atome central E.

Au fur et à mesure que l'on descend des groupes 14 et 15, l'atome central grossit et la molécule devient plus lourde et plus instable; puisque les liaisons E-H sont affaiblies par le faible chevauchement de leurs orbitales. Les hydrures les plus lourds sont peut-être les véritables composés spéciaux, tandis que CH4, par exemple, il est assez abondant dans la nature.

Index des articles

  • 1 Caractéristiques des composés spéciaux
    • 1.1 Carbonoïdes
    • 1.2 Azoteoïdes
  • 2 Nomenclature
  • 3 Formation
    • 3.1 Carbonoïdes
    • 3.2 Azoteoïdes
  • 4 utilisations
  • 5 Références

Caractéristiques des composés spéciaux

En divisant les composés spéciaux en deux groupes définis d'hydrures covalents, une brève description de leurs caractéristiques sera donnée séparément..

Carbonoïdes

Comme mentionné au début, vos formules sont EH4 et se composent de molécules tétraédriques. Le plus simple de ces hydrures est CH4, qui ironiquement est également classé comme un hydrocarbure. La chose la plus importante à propos de cette molécule est la stabilité relative de ses liaisons C-H..

En outre, les liaisons C-C sont très fortes, provoquant le CH4 peut être concaténé pour former la famille des hydrocarbures. De cette manière, des chaînes C-C de grandes longueurs et avec de nombreuses liaisons C-H apparaissent..

Pas la même chose avec ses homologues plus lourds. Le SiH4, par exemple, il a des liaisons Si-H très instables, ce qui fait de ce gaz un composé plus réactif que l'hydrogène lui-même. De plus, leurs concaténations sont peu efficaces ou stables, générant des chaînes Si-Si de dix atomes au plus..

Parmi ces produits de concaténation sont les hexahydrures, EdeuxH6: CdeuxH6 (éthane), OuideuxH6 (disilane), GedeuxH6 (digestif) et SndeuxH6 (diestannane).

Les autres hydrures: GeH4, SnH4 et PbH4 Ce sont des gaz encore plus instables et explosifs, dont leur action réductrice est mise à profit. Al PbH4 il est considéré comme un composé théorique, car il est si réactif qu'il n'a pas pu être obtenu correctement.

Azote

Du côté des hydrures d'azote ou du groupe 15, on retrouve les molécules de la pyramide trigonale EH3. Ces composés sont également gazeux, instables, incolores et toxiques; mais plus polyvalent et utile que la HD4.

Par exemple, NH3, le plus simple d'entre eux est l'un des composés chimiques les plus produits industriellement, et son odeur désagréable le caractérise très bien. Le PH3 en attendant ça sent l'ail et le poisson, et l'AsH3 sent les œufs pourris.

Toutes les molécules EH3 ils sont basiques; mais le NH3 est couronné dans cette caractéristique, étant la base la plus forte en raison de l'électronégativité et de la densité d'électrons plus élevées de l'azote.

NH3 peut également être concaténé, comme CH4, seulement dans une bien moindre mesure; hydrazine, NdeuxH4 (HdeuxN-NHdeux) et triazane, N3H5 (HdeuxN-NH-NHdeux), sont des exemples de composés provoqués par la concaténation d'azote.

De même les hydrures PH3 et AsH3 sont concaténées pour générer PdeuxH4 (HdeuxP-PHdeux), et commedeuxH4 (HdeuxAs-AsHdeux), respectivement.

Nomenclature

Pour nommer ces composés spéciaux, deux nomenclatures sont la plupart du temps utilisées: la traditionnelle et l'IUPAC. Les hydrures d'EH seront décomposés ci-dessous4 et hein3 avec leurs formules et noms respectifs.

- CH4: méthane.

- Oui H4: silane.

- GeH4: Allemand.

- SnH4: stannan.

- PbH4: plumbano.

- NH3: ammoniac (traditionnel), azano (IUPAC).

- PH3: phosphine, phosphane.

- Cendre3: arsine, arsano.

- SbH3: stibnite, stiban.

- BiH3: bismutine, bismutane.

Bien entendu, les nomenclatures systématiques et de stock peuvent également être utilisées. Dans le premier, le nombre d'atomes d'hydrogène est spécifié avec les préfixes grecs di, tri, tétra, etc. Le CH4 Il viendrait à être appelé selon cette nomenclature tétrahydrure de carbone. Alors que selon la nomenclature boursière, le CH4 serait appelé hydrure de carbone (IV).

Formation

Chacun de ces composés spéciaux présente de multiples méthodes de préparation, que ce soit à l'échelle industrielle, en laboratoire et même dans des procédés biologiques..

Carbonoïdes

Le méthane est formé par divers phénomènes biologiques où des pressions et des températures élevées fragmentent les hydrocarbures de masses moléculaires plus élevées.

Il s'accumule dans d'énormes poches de gaz en équilibre avec le pétrole. En outre, au fond de l'Arctique, il reste enfermé dans des cristaux de glace appelés clathrates..

Le silane est moins abondant et l'une des nombreuses méthodes par lesquelles il est produit est représentée par l'équation chimique suivante:

6Hdeux(g) + 3SiOdeux(g) + 4Al (s) → 3SiH4(g) + 2AldeuxOU ALORS3(s)

Concernant GeH4, Il est synthétisé au niveau du laboratoire selon les équations chimiques suivantes:

N / AdeuxGéo3 + NaBH4 + HdeuxO → GeH4 + 2 NaOH + NaBOdeux

Et le SnH4 se forme quand réagit avec KAlH4 en milieu tétrahydrofurane (THF).

Azote

Ammoniac, comme CH4, il peut se former dans la nature, en particulier dans l'espace extra-atmosphérique sous forme de cristaux. Le principal processus par lequel NH est obtenu3 C'est au moyen du Haber-Bosch, représenté par l'équation chimique suivante:

3 Hdeux(g) + Ndeux(g) → 2 NH3(g)

Le processus implique l'utilisation de températures et de pressions élevées, ainsi que de catalyseurs pour favoriser la formation de NH3.

La phosphine se forme lorsque le phosphore blanc est traité avec de l'hydroxyde de potassium:

3 KOH + P4 + 3 HdeuxO → 3 KHdeuxPOdeux + PH3

L'arsine se forme lorsque ses arséniures métalliques réagissent avec des acides ou lorsqu'un sel d'arsenic est traité avec du borohydrure de sodium:

N / A3Comme + 3 HBr → AsH3 + 3 NaBr

4 AsCl3 + 3 NaBH4 → 4 AsH3 + 3 NaCl + 3 BCl3

Et la bismuthine lorsque la méthylbismuthine est disproportionnée:

3 BiHdeuxCH3 → 2 BiH3 + Bi (CH3)3

Applications

Enfin, certaines des nombreuses utilisations de ces composés spéciaux sont mentionnées:

- Le méthane est un combustible fossile utilisé comme gaz de cuisson.

- Le silane est utilisé dans la synthèse organique de composés organosiliciés en ajoutant aux doubles liaisons d'alcènes et / ou d'alcynes. De même, du silicium peut en être déposé lors de la fabrication de semi-conducteurs..

- Comme le SiH4, Le germanique est également utilisé pour ajouter des atomes de Ge en tant que films dans les semi-conducteurs. Il en est de même pour la stibnite, en ajoutant des atomes de Sb sur des surfaces de silicium par électrodéposition de ses vapeurs..

- L'hydrazine a été utilisée comme carburant de fusée et pour extraire les métaux précieux.

- L'ammoniac est destiné à l'industrie des engrais et à l'industrie pharmaceutique. C'est pratiquement une source réactive d'azote, permettant l'ajout d'atomes d'azote à une infinité de composés (amination).

- L'arsine était considérée comme une arme chimique pendant la Seconde Guerre mondiale, laissant le tristement célèbre gaz phosgène, COCl, à sa place.deux.

Les références

  1. Shiver et Atkins. (2008). Chimie inorganique. (Quatrième édition). Mc Graw Hill.
  2. Whitten, Davis, Peck et Stanley. (2008). Chimie. (8e éd.). Apprentissage CENGAGE.
  3. Chimie. (2016, 30 avril). Composés spéciaux. Récupéré de: websterquimica.blogspot.com
  4. Formule Alonso. (2018). H sans métal. Récupéré de: alonsoformula.com
  5. Wikipédia. (2019). Hydrure du groupe 14. Récupéré de: en.wikipedia.org
  6. Le gourou de la chimie. (s.f.). Hydrures d'azote. Récupéré de: thechemistryguru.com

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