Сполуки неметалічних елементів з Гідрогеном. Склад і фізичні властивості хлороводню, добування в лабораторії, взаємодія з водою. Якісна реакція на хлорид-іон.

Мета. Ознайомити з фізичними та хімічними властивостями хлороводню та хлоридної кислоти, з якісною реакцією на хлоридну кислоту та її солі. Зясувати галузі застосування хлоридної кислоти. Демонстрація 1. Якісна реакція на хлорид-іон. Лабораторний дослід 2. Виявлення хлорид-іонів у розчині.

Групи IIIIIIIVVVIVIIVIII Si 14 28,086 Силіцій Р ,9738 Фосфор S 16 32,064 Сульфур Cl 17 35,453 Хлор ArAr 18 39,948 Аргон Ряди Н Гідроген Періоди BCN As He Se Te F Br I At Ne Kr Xe Rn Бор Карбон Нітроген АрсенСелен Теллур Флуор Бром Иод Астат Криптон Ксенон Радон 567 O Оксиген Нелеткі водневі сполуки Леткі водневі сполуки ЛВС ,81112,01114,00 74,922 15,998 78,96 127,60 18,998 79, ,906 (210) 4,003 20,179 83,80 131,30 (222) Гелій Неон RH 4 RH 3 H2RH2RHRRHRH 2 RH 3 R +1 Н - 1 R +2 Н R +3 Н R - 4 Н 4 +1 R - 3 Н 3 +1 Н 2 +1 R - 2 Н +1 R -1 головна

Леткі водневі сполуки це бінарні сполуки Гідрогену з неметалічними елементами. Атоми в їх молекулах сполучені ковалентними звязками.

Групи IIIIIIIVVVIVIIVIII Si 14 28,086 Силіцій Р ,9738 Фосфор S 16 32,064 Сульфур Cl 17 35,453 Хлор ArAr 18 39,948 Аргон Ряди Н Гідроген BCN As He Se Te F Br I At Ne Kr Xe Rn Бор Карбон Нітроген АрсенСелен Теллур Флуор Бром Иод Астат Криптон Ксенон Радон 567 O Оксиген ЛВС ,81112,01114,00 74,922 15,998 78,96 127,60 18,998 79, ,906 (210) 4,003 20,179 83,80 131,30 (222) Гелій Неон RH 4 RH 3 H2RH2RHR ВО R2OR2OROR2O3R2O3 RO 2 R2O5R2O5 RO 3 R2O7R2O7 RO 4 NН 3 - основні власт. НF- кислотні власт. НCl -сильна кислота РН 3 - основні власт. У періодах зліва направо із зростанням заряду ядра атомів і збільшенням негативного ступеня окиснення посилюються кислотні властивості водневих з'єднань НеМе у водних розчинах головна

НОН+НFН Н OН+F [ ] -2 ::: : :: : : ::: : ::: : чи скорочено Н 2 О -2 + НF-1НF-1 Н3О+Н3О+ + F-1F-1 + головна

Групи IIIIIIIVVVIVIIVIII Si 14 28,086 Силіцій Р ,9738 Фосфор S 16 32,064 Сульфур Cl 17 35,453 Хлор ArAr 18 39,948 Аргон Ряди Н Гідроген BCN As He Se Te F Br I At Ne Kr Xe Rn Бор Карбон Нітроген АрсенСелен Теллур Флуор Бром Иод Астат Криптон Ксенон Радон 567 O Оксиген ЛВС ,81112,01114,00 74,922 15,998 78,96 127,60 18,998 79, ,906 (210) 4,003 20,179 83,80 131,30 (222) Гелій Неон RH 4 RH 3 H2RH2RHR ВО R2OR2OROR2O3R2O3 RO 2 R2O5R2O5 RO 3 R2O7R2O7 RO 4 NН 3 - основні власт. НF- кислотні власт. НCl -сильна кислота РН 3 - основні власт. головна У групах зверху вниз з збільшенням атомних радіусів відповідних аніонів кислотні властивості посилюються, а основні слабшають

Процес розчинення амоніаку у воді НОН + НNН Н NН + [] ::: : :: : : ::: : :: : : чи скорочено Н 2 О -2 + Н3N-3Н3N-3 NН4+NН4+ +OH - + Н Н [ ] - головна Н Н О ?

Групи IIIIIIIVVVIVIIVIII Si 14 28,086 Силіцій Р ,9738 Фосфор S 16 32,064 Сульфур Cl 17 35,453 Хлор ArAr 18 39,948 Аргон Ряди Н Гідроген BCN As He Se Te F Br I At Ne Kr Xe Rn Бор Карбон Нітроген АрсенСелен Теллур Флуор Бром Иод Астат Криптон Ксенон Радон 567 O Оксиген ЛВС ,81112,01114,00 74,922 15,998 78,96 127,60 18,998 79, ,906 (210) 4,003 20,179 83,80 131,30 (222) Гелій Неон RH 4 RH 3 H2RH2RHRRHRH 2 RH 3 Водневі сполуки НеМе, що у водних розчинах мають кислотні властивості, реагують з лугами ЛВС RH 4 RH 3 H2RH2RHR ВО R2OR2OROR2O3R2O3 RO 2 R2O5R2O5 RO 3 R2O7R2O7 RO 4 Водневі сполуки НеМе, що мають у водних розчинах основні властивості, реагують з кислотами HCl + NaOH = NaCl + H 2 O NH 3 + HCl = NH 4 Cl

Групи IIIIIIIVVVIVIIVIII Si 14 28,086 Силіцій Р ,9738 Фосфор S 16 32,064 Сульфур Cl 17 35,453 Хлор ArAr 18 39,948 Аргон Ряди Н Гідроген BCN As He Se Te F Br I At Ne Kr Xe Rn Бор Карбон Нітроген АрсенСелен Теллур Флуор Бром Иод Астат Криптон Ксенон Радон 567 O Оксиген ЛВС ,81112,01114,00 74,922 15,998 78,96 127,60 18,998 79, ,906 (210) 4,003 20,179 83,80 131,30 (222) Гелій Неон RH 4 RH 3 H2RH2RHRRHRH 2 RH 3 HFHClHBrHI Здатність до розпаду на іони зростае, тобто сила кислот збільшується ВО ЛВС R2OR2OROR2O3R2O3 RO 2 R2O5R2O5 RO 3 R2O7R2O7 RO 4 RH 4 RH 3 H2RH2RHR Із зростанням порядкового номера елемента в підгрупі радіус атома збільшується. Міцність зв'язку Е-Н в цьому ж напрямку зменшується.

Групи IIIIIIIVVVIVIIVIII Si 14 28,086 Силіцій Р ,9738 Фосфор S 16 32,064 Сульфур Cl 17 35,453 Хлор ArAr 18 39,948 Аргон Ряди Н Гідроген BCN As He Se Te F Br I At Ne Kr Xe Rn Бор Карбон Нітроген АрсенСелен Теллур Флуор Бром Иод Астат Криптон Ксенон Радон 567 O Оксиген ЛВС ,81112,01114,00 74,922 15,998 78,96 127,60 18,998 79, ,906 (210) 4,003 20,179 83,80 131,30 (222) Гелій Неон RH 4 RH 3 H2RH2RHRRHRH 2 RH 3 ВО ЛВС R2OR2OROR2O3R2O3 RO 2 R2O5R2O5 RO 3 R2O7R2O7 RO 4 RH 4 RH 3 H2RH2RHR Окисна активність водневих з'єднань НеМе в групах зверху вниз сильно збільшується. HFHClHBrHI У групах зверху вниз різко зростають атомні радіуси, віддача ē полегшується Окиснити F хім. шляхом неможна Окиснити можливо

Загальна формула сполук елементів із Гідрогеном має два варіанти написання Н n Е і ЕН n. Послідовність запису елементів у формулах цих сполук зумовлена традицією: символи елементів VI і VII груп розміщують після символу Гідрогену СН 4 SiH 4, а символи елементів інших груп перед ним. H 2 O H 2 S HF

Склад і назви сполук. Сполуки з Гідрогеном відомі для більшості неметалічних елементів; їх не утворюють лише інертні елементи. Скласти формулу сполуки неметалічного елемента з Гідрогеном досить легко. Щоб з'ясувати значення валентності елемента в такій сполуці, потрібно від числа 8 відняти номер групи періодичної системи, в якій міститься елемент.

Формули найважливіших сполук неметалічних елементів із Гідрогеном.

Загальна формула сполук елементів із Гідрогеном має два варіанти написання НnЕ і ЕНn. Послідовність запису елементів у формулах цих сполук зумовлена традицією: символи елементів VI і VII груп розміщують після символу Гідрогену, а символи елементів інших груп перед ним. Загальні формули сполук неметалічних елементів кожної групи з Гідрогеном указують у деяких варіантах періодичної системи в окремому рядку

Для сполук неметалічних елементів із Гідрогеном частіше використовують тривіальні назви амоніак, метан, вода, хлороводень, сірководень та ін.), іноді хімічні гідроген хлорид, гідроген сульфід тощо.

Будова. Сполуки неметалічних елементів із Гідрогеном складаються з молекул Атоми в них сполучені ковалентними зв'язками. Якщо електронегативності елемента і Гідрогену однакові, то ці зв'язки неполярні (наприклад, у молекулі РН3), а якщо різні зв'язки полярні.

Якщо позитивні й негативні заряди, що виникли на атомах унаслідок зміщення спільних електронних пар, рівномірно розподілені в молекулі, то вона є неполярною (наприклад, молекула СН 4 ). В іншому разі в одній частині молекули зосереджується невеликий негативний заряд, а в протилежній позитивний заряд. Така молекула полярна; вона має два електричні полюси і називається диполем. Полярними є молекули НF, Н 2 О, NН 3 - +

Фізичні властивості. Більшість сполук неметалічних елементів із Гідрогеном за звичайних умов є газами, а гідроген фторид НF (за температури нижче 19,5 °С) і вода рідинами. Усі ці сполуки безбарвні; чимало їх можна виявити за характерним запахом неприємним, іноді різким. Температури плавлення і кипіння сполук із Гідрогеном неметалічних елементів кожної групи періодичної системи зростають зі збільшенням відносних молекулярних мас. Проте сполуки елементів 2-го періоду вода, амоніак і фтороводень «випадають» із цієї залежності Аномально високі температури їх плавлення і кипіння зумовлені існуванням водневих зв'язків між молекулами

Найбільшу розчинність у воді мають сполуки галогенів із Гідрогеном та амоніак. Наприклад, в 1 л води за нормального тиску розчиняється 534 л газу бромоводню НВг (за 25 °С) або 702 л газу амоніаку КН3 (за 20 °С). Це пояснюється утворенням водневих зв'язків між молекулами води і галогеноводню або амоніаку, а також дисоціацією молекул НВг у водному розчині. Метан дуже слабо розчиняється у воді через неполярність молекул СН4, неможливість утворення ними водневих зв'язків і нездатність до дисоціації. Розчини сполук галогенів із Гідрогеном і Сульфуру з Гідрогеном у воді виявляють властивості кислот. Водні розчини НСL, НВг і НІ поводяться як сильні одноосновні кислоти, НF як кислота середньої сили, а Н 2 S як слабка двохосновна кислота.

Метан СН4 інертний щодо води (за звичайних умов). Водний розчин амоніаку NН3, на відміну від розчинів інших сполук неметалічних елементів із Гідрогеном, має лужну реакцію Вам відомо, що вода є слабким електролітом. Мізерна частка її молекул дисоціює з утворенням йонів Н+ і ОН~: Отже, воду можна вважати дуже слабкою кислотою і водночас дуже слабкою основою. Водні розчини сполук галогенів із Гідрогеном і Сульфуру з Гідрогеном виявляють властивості кислот.

Хлороводень

Електронна і графічна формули молекули хлороводню: H–Cl

Хлороводень (HCl) безбарвний задушливий газ з різким запахом. Температура розплавлення: 115 °C (158 K), температура кипіння: 85 °C (188 K), молекулярна маса 70,9 а. о. м У лабораторних умовах хлороводень одержують при дії концентрованої сульфатної кислоти на хлорид натрію при сильному нагріванні:2NaCl + Н 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2HCl У промисловості його добувають звичайно спалюванням водню в атмосфері хлору у спеціальних пальниках: H 2 + Cl 2 = 2HCl

Розчин хлороводню у воді називають хлоридною, або соляною, кислотою. Поява кислотних властивостей хлороводню в розчині обумовлюється тим, що полярна будова молекул HCl під впливом дуже полярних молекул води переходить в іонну, внаслідок чого молекули хлориду водню у розчині дисоціюють:

Хімічні властивості. Хлоридна кислота реагує: з металами з виділенням водню з основними й амфотерними оксидами з основами й амфотерними гідроксидами із більшістю солей

Добування гідроген хлориду і хлоридної кислоти. У промисловості гідроген хлорид добувають спалюванням водню в атмосфері хлору

Н2 + С12 = 2НС1, а в лабораторії за реакцією обміну між твердою сіллю (натрій хлоридом) і концентрованою сульфатною кислотою: Таким способом раніше добували хлороводень і в промисловості.

Складіть рівняння таких реакцій: HCl + Ca HCl + Cr(OH)3 HCl + MgCO3 HCl + ZnO HCl + Na2S AlCl3 + Pb(NO3)2