- Característiques dels compostos especials
- carbonoides
- nitrogenoides
- Nomenclatura
- formació
- carbonoides
- nitrogenoides
- usos
- referències
Els compostos especials són tots aquells conformats pels hidrurs covalents dels carbonoides i nitrogenoides. Es tracta de compostos amb fórmula EH 4, per als carbonoides o elements de el grup 14, o fórmula EH 3 per als nitrogenoides o elements de el grup 15.
No està molt clara la raó de per què alguns químics es refereixen a aquests hidrurs com compostos especials; aquest nom pot ser relatiu encara que, obviant que entre ells no es troba l'H 2 O, alguns són molt inestables i rars, per la qual cosa podrien ser dignes de tal qualificatiu.
Hidrurs carbonoides i nitrogenoides. Font: Gabriel Bolívar.
A la imatge superior es mostren dues molècules d'hidrurs EH 4 (esquerra) i EH 3 (dreta) amb un model d'esferes i barres. Cal notar que els hidrurs EH 4 són tetraèdrics, mentre que els EH 3 tenen geometria piràmide trigonal, amb un parell d'electrons sobre de l'àtom central E.
A mesura que es descendeix pels grups 14 i 15, l'àtom central creix i la molècula es torna més pesada i inestable; atès que es debiliten els enllaços EH pel pobre solapament de les seves orbitals. Els hidrurs més pesats potser siguin els veritables compostos especials, mentre que el CH 4, per exemple, és bastant abundant a la natura.
Característiques dels compostos especials
A l'dividir-se els compostos especials en dos grups definits d'hidrurs covalents, es donarà una breu descripció de les seves característiques per separat.
carbonoides
Com es va fer esment a l'començament, les seves fórmules són EH 4 i consisteixen de molècules tetraèdriques. El més simple d'aquests hidrurs és el CH 4, el qual irònicament també es classifica com un hidrocarbur. El més important d'aquesta molècula és l'estabilitat relativa dels seus enllaços CH.
Així mateix, els enllaços CC són molt forts, ocasionant que el CH 4 pugui concatenar per originar la família dels hidrocarburs. D'aquesta manera sorgeixen cadenes CC de grans longituds i amb molts enllaços CH.
No passa el mateix amb els seus homòlegs més pesats. El SiH 4, per exemple, presenta enllaços SiH molt inestables, el que fa d'aquest gas un compost més reactiu que el propi hidrogen. A més, les seves concatenacions no són molt eficients ni estables, originant cadenes Si-Si de tot just deu àtoms com a molt.
Entre aquests productes de concatenació hi ha els hexahidruros, E 2 H 6: C 2 H 6 (età), Si 2 H 6 (disilano), Ge 2 H 6 (digermano), i Sn 2 H 6 (diestannano).
Els altres hidrurs: GeH 4, SNH 4 i PBH 4 són gasos encara més inestables i explosius, dels quals s'aprofita la seva acció reductora. A l'PBH 4 se li considera com un compost teòric, ja que és tan reactiu que no ha pogut obtenir apropiadament.
nitrogenoides
Pel costat dels hidrurs nitrogenoides o de el grup 15, trobem les molècules piràmides trigonals EH 3. Aquests compostos també són gasosos, inestables, incolors i tòxics; però més versàtils i útils que els EH 4.
Per exemple, el NH 3, el més simple d'ells, és un dels compostos químics que més es produeixen a nivell industrial, i la seva olor desagradable el caracteritza molt bé. El PH 3 per la seva banda fa olor d'all i peix, i el AsH 3 fa olor a ous podrits.
Totes les molècules EH 3 són bàsiques; però el NH 3 es corona en aquesta característica, sent la base més forta causa de la major electronegativitat i densitat electrònica de l'nitrogen.
L'NH 3 també pot concatenar, a l'igual que el CH 4, solament que en un grau molt menor; la hidrazina, N 2 H 4 (H 2 N-NH 2), i el triazano, N 3 H 5 (H 2 N-NH-NH 2), són exemples de compostos originats per la concatenació de el nitrogen.
Similarment els hidrurs PH 3 i AsH 3 es concatenen per originar P 2 H 4 (H 2 P-PH 2), i As 2 H 4 (H 2 As-AsH 2), respectivament.
Nomenclatura
Per nomenar a aquests compostos especials es fa ús de dos nomenclatures la majoria de les vegades: la tradicional i la IUPAC. A baix es desglossaran els hidrurs EH 4 i EH 3 amb les seves respectives fórmules i noms.
- CH 4: metà.
- SiH 4: silà.
- GeH 4: germànic.
- SNH 4: estannano.
- PBH 4: plumbano.
- NH 3: amoníac (tradicional), Azano (IUPAC).
- PH 3: fosfina, fosfina.
- AsH 3: arsina, arsano.
- SbH 3: estibina, estibano.
- BiH 3: bismutinita, bismutano.
Per descomptat, també poden utilitzar-se les nomenclatures sistemàtica i estoc. A la primera s'especifica el nombre d'àtoms d'hidrogen amb els prefixos grecs vaig donar, tri, tetra, etc. El CH 4 vindria a dir-segons aquesta nomenclatura tetrahidruro de carboni. Mentre que segons la nomenclatura estoc, el CH 4 es cridaria hidrur de carboni (IV).
formació
Cadascun d'aquests compostos especials presenta múltiples mètodes de preparació, ja sigui a escales industrials, de laboratori, i fins i tot en processos biològics.
carbonoides
El metà es forma mitjançant diversos fenòmens biològics on les altes pressions i temperatures fragmenten hidrocarburs de majors masses moleculars.
S'acumula en bosses enormes de gasos en equilibri amb el petroli. Així mateix, en les profunditats de l'àrtic roman tancat en cristalls de gel anomenat clatrats.
El silà és menys abundant, i un dels molts mètodes pels quals es produeix està representat amb la següent equació química:
6H 2 (g) + 3SiO 2 (g) + 4Al (s) → 3SiH 4 (g) + 2Al 2 O 3 (s)
Pel que fa a l'GeH 4, es sintetitza a nivell de laboratori d'acord a les següents equacions químiques:
Na 2 GeO 3 + NaBH 4 + H 2 O → GeH 4 + 2 NaOH + nap 2
I el SNH 4 es forma quan reacciona amb l'KAlH 4 en un mitjà de tetrahidrofurà (THF).
nitrogenoides
L'amoníac, a l'igual que el CH 4, pot formar-se en la natura, especialment en l'espai exterior en forma de cristalls. El principal procés pel qual s'obté el NH 3 és mitjançant el de Haber-Bosch, representat per la següent equació química:
3 H 2 (g) + N 2 (g) → 2 NH 3 (g)
El procés implica l'ús d'altes temperatures i pressions, a més de catalitzadors per a promoure la formació de NH 3.
La fosfina es forma quan es tracta el fòsfor blanc amb hidròxid de potassi:
3 KOH + P 4 + 3 H 2 O → 3 KH 2 PO 2 + PH 3
L'arsina es forma quan reaccionen els seus arseniuros metàl·lics amb àcids, o quan es tracta una sal d'arsènic amb el borohidruro de sodi:
Na 3 As +3 HBr → AsH 3 +3 NaBr
4 ASCL 3 +3 NaBH 4 → 4 AsH 3 +3 NaCl +3 BCl 3
I la bismutinita quan es desproporciona el metilbismutina:
3 BiH 2 CH 3 → 2 BiH 3 + Bi (CH 3) 3
usos
Per finalitzar s'esmenten alguns dels molts usos d'aquests compostos especials:
- El metà és un combustible fòssil utilitzat com a gas de cuina.
- El silà s'utilitza en síntesis orgàniques de organosilicios a l'addicionar als dobles enllaços dels alquens i / o alquins. Així mateix, a partir d'ell pot dipositar el silici durant la fabricació de semiconductors.
- A l'igual que l'SiH 4, el germànic també es destina per afegir àtoms de Ge a manera de pel·lícules en els semiconductors. El mateix s'aplica per a la estibina, addicionant àtoms d'Sb sobre superfícies de silici mitjançant electrodeposició dels seus vapors.
- La hidrazina s'ha utilitzat com a combustible de coets i per extreure metalls preciosos.
- L'amoníac es destina per a la indústria dels fertilitzants i farmacèutica. Pràcticament és una font reactiva de nitrogen, permetent afegir els àtoms de N a infinitat de compostos (aminació).
- L'arsina es va arribar a considerar com a arma química durant la Segona Guerra Mundial, quedant-se en el seu lloc l'infame gas fosgè, COCl 2.
referències
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
- Química. (30 d'abril de 2016). Compostos especials. Recuperat de: websterquimica.blogspot.com
- Alonso Formula. (2018). H with no metall. Recuperat de: alonsoformula.com
- Wikipedia. (2019). Group 14 hydride. Recuperat de: en.wikipedia.org
- The Chemistry guru. (Sf). Hydrides of nitrogen. Recuperat de: thechemistryguru.com