Uorganisk kjemi
Kohydrolyse av salter
For eksempel:
Oppgave 1.1.
Oppgave 1.2
Svar nedenfor
Oppgave 1.3.
Svar nedenfor
Reaksjoner av oksider med vann
For eksempel:
Oppgave 2.1
Mn207 + H20 =
Svar nedenfor
Oppgave 3.1
Svar nedenfor
Alkalisk eller sur hydrolyse av binære forbindelser
For et skolekurs er dette en eksotisk ting, men i Unified State Exam 2014 møtte vi... Vi snakker for eksempel om reaksjoner:
Ca 3 N 2 + HCl =
Her kan du resonnere slik. Et alkali (NaOH) eller en syre (HCl) reagerer med en binær forbindelse i løsning. Dette betyr at reaksjonen med vann faktisk skjer først (hydrolyse av en binær forbindelse):
PCl5 + H2O → H3P04 + HCl
Ca 3 N 2 + H 2 O → Ca(OH) 2 + NH 3
Og deretter reagerer hydrolyseproduktene med en alkali (i det første tilfellet) eller med en syre (i det andre tilfellet):
PCl 5 + H 2 O → H 3 PO 4 + HCl → (+ NaOH) → Na 3 PO 4 + NaCl + H 2 O
Ca 3 N 2 + H 2 O → Ca(OH) 2 + NH 3 → (+HCl) → CaCl 2 + NH 4 Cl + (H 2 O)
Som et resultat vil ligningene se slik ut:
PCl5 + 8NaOH = Na3PO4 + 5NaCl +4 H2O
Ca 3 N 2 + 8 HCl = 3 CaCl 2 + 2NH 4 Cl
Øve på:
Oppgave 3.2 Bruk lignende resonnement, avgjør hva som vil skje under interaksjonen:
Na3N + HCl →
PBr3 + NaOH →
Svar nedenfor
Ammoniakk og dens egenskaper
Ammoniakk reagerer med syrer, tilfører et proton gjennom en donor-akseptormekanisme og danner derved ammoniumsalter.
Oppgave 4.1. Ammoniakk ble ført gjennom en løsning av svovelsyre. Hvilke to salter kan dannes i dette tilfellet? Hva avhenger dette av? Skriv reaksjonslikningene.
Svar nedenfor
En vandig løsning av ammoniakk har egenskapene til en svak alkali, så den kan brukes til å utfelle uløselige metallhydroksider.
Oppgave 4.2. Overskudd av ammoniakk ble ført gjennom en vandig løsning av krom(III)sulfat. Skriv ned reaksjonsligningen.
Svar nedenfor
3) Ammoniakk er et reduksjonsmiddel. Spesielt er det i stand til å redusere metaller fra oksider.
Oppgave 4.3. En strøm av ammoniakk ble ført gjennom kobber(II)oksidet under oppvarming. Skriv reaksjonsligningen.
Svar nedenfor
4) Ammoniakk er i stand til å være en ligand og kan danne komplekser - ammoniakk. Det er spesielt sannsynlig at kobberammoniakkkomplekset vil bli nevnt i Unified State Examination, siden det har en lys blå farge og kan brukes til å påvise toverdige kobberforbindelser.
Oppgave 4.4. Et overskudd av vandig ammoniakkløsning ble tilsatt til kobber(II)sulfatløsningen. Skriv ned reaksjonsligningen.
Svar nedenfor
Generelt skjer de reaksjonene som er ledsaget av eksplosjoner i høyeste hastighet. Og under normale forhold - ionebytterreaksjoner i vandige løsninger. Hvorfor? Fordi de involverer elektrolytter som allerede er dissosiert, blir bindingene ødelagt. Derfor er det ingenting som hindrer ionene i å koble seg til hverandre umiddelbart. Vi kan anta at aktiveringsbarrieren for en slik reaksjon nærmer seg null.
For eksempel:
Hvilke stoffer reagerer med hverandre ved høyeste hastighet ved romtemperatur:
1) HCl(p-p) og NaOH(p-p)
2) S (fast) og H 2 (g)
3) CO 2 (g) og H 2 O (l)
4) FeS 2 (fast) og O 2 (g)
Riktig svar er 1), siden dette er en ionebytterreaksjon.
Blandede oksider av Fe 3 O 4 og Pb 3 O 4
Jern danner et blandet oksid - jernavleiring Fe 3 O 4 (FeO ∙ Fe 2 O 3) med oksidasjonstilstander +2 og +3.
Bly danner et blandet oksid - minium Pb 3 O 4 (2PbO ∙ PbO 2) med oksidasjonstilstander +2 og +4.
Når disse oksidene reagerer med syrer, kan to salter oppnås samtidig:
Fe 3 O 4 + 8HCl = FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O
Pb 3 O 4 + 4HNO 3 = 2Pb(NO 3) 2 + PbO 2 + H 2 O (PbO 2 er amfoter, så det blir ikke til salt).
Overganger Fe +2 ↔ Fe +3 og Cu +1 ↔ Cu +2
Her er noen vanskelige situasjoner:
Fe 3 O 4 + HNO 3 = hva vil skje?
Det ser ut til at resultatet bør være to salter og vann: Fe(NO 3) 2 + Fe(NO 3) 3 + H 2 O (se forrige avsnitt), men HNO 3 er et sterkt oksidasjonsmiddel, derfor vil det oksidere jern +2 i sammensetningen av jernskala til jern +3 og du får bare ett salt:
Fe 3 O 4 + 10HNO 3 (kons.) = 3Fe(NO 3) 3 + NO 2 + 5H 2 O
Tilsvarende kan det i reaksjonen Cu 2 O + HNO 3 se ut til at produktene vil være CuNO 3 + H 2 O. Men faktisk kan monovalent kobber (Cu +1 2 O) oksideres til toverdig, så en redoksreaksjon vil skje:
Cu 2 O + 6HNO 3 (kons.) = 2Сu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 3H 2 O
Oppgave 7.1. Skriv ned reaksjonslikningene:
Fe 3 O 4 + H 2 SO 4 (fortynnet) =
Fe 3 O 4 + H 2 SO 4 (kons.) =
Fe2(SO4)3 + H2S =
Svar nedenfor
Nitratnedbrytning
Generelt skjer nedbrytningen av nitrater i henhold til et kjent skjema, og sammensetningen av produktene avhenger av plasseringen av metallet i aktivitetsserien. Men det er vanskelige situasjoner:
Oppgave 9.1 Hvilke produkter oppnås ved nedbrytning av jern(II)nitrat? Skriv ned reaksjonsligningen.
Oppgave 9.2 Hvilke produkter oppnås ved nedbrytning av kobber(II)nitrat? Skriv ned reaksjonsligningen.
Svar nedenfor
Organisk kjemi
Trivielle navn
Du må vite hvilke organiske stoffer som tilsvarer navnene:
isopren, divinyl, vinylacetylen, toluen, xylen, styren, kumen, etylenglykol, glyserin, formaldehyd, acetaldehyd, propionaldehyd, aceton, de seks første mettede monobasiske syrene (maursyre, eddiksyre, propionsyre, smørsyre, valeriansyre), akrylsyre, caprosyre , stearinsyre, palmitinsyre, oljesyre, linolsyre, oksalsyre, benzosyre, anilin, glysin, alanin. Ikke forveksle propionsyre med propensyre!! Salter av de viktigste syrene: maursyre - formiater, eddiksyre - acetater, propionsyre - propionater, smørsyre - butyrater, oksalsyre - oksalater. Radikalen –CH=CH2 kalles vinyl!!
Samtidig, noen uorganiske trivielle navn:
Bordsalt (NaCl), brent kalk (CaO), lesket kalk (Ca(OH) 2), kalkvann (Ca(OH) 2-løsning), kalkstein (CaCO 3), kvarts (aka silika eller silisiumdioksyd - SiO 2 ), karbondioksid (CO 2), karbonmonoksid (CO), svoveldioksid (SO 2), brungass (NO 2), drikke- eller natron (NaHCO 3), soda (Na 2 CO 3), ammoniakk (NH 3) , fosfin (PH 3), silan (SiH 4), pyritt (FeS 2), oleum (løsning av SO 3 i konsentrert H 2 SO 4), kobbersulfat (CuSO 4 ∙5H 2 O).
Noen sjeldne reaksjoner
1) Dannelse av vinylacetylen:
2) Reaksjon av direkte oksidasjon av etylen til acetaldehyd:
Denne reaksjonen er lumsk ved at vi godt vet hvordan acetylen omdannes til aldehyd (Kucherovs reaksjon), og hvis transformasjonen etylen → aldehyd skjer i kjeden, kan dette forvirre oss. Så dette er hva denne reaksjonen betyr!
3) Direkte oksidasjonsreaksjon av butan til eddiksyre:
Denne reaksjonen ligger til grunn for industriell produksjon av eddiksyre.
4) Lebedevs reaksjon:
Forskjeller mellom fenoler og alkoholer
Et enormt antall feil i slike oppgaver!!
1) Det bør huskes at fenoler er surere enn alkoholer (OH-bindingen i dem er mer polar). Derfor reagerer ikke alkoholer med alkali, men fenoler reagerer med alkali og noen salter (karbonater, bikarbonater).
For eksempel:
Oppgave 10.1
Hvilke av disse stoffene reagerer med litium:
a) etylenglykol, b) metanol, c) fenol, d) kumen, e) glyserin.
Oppgave 10.2
Hvilke av disse stoffene reagerer med kaliumhydroksid:
a) etylenglykol, b) styren, c) fenol, d) etanol, e) glyserin.
Oppgave 10.3
Hvilke av disse stoffene reagerer med cesiumbikarbonat:
a) etylenglykol, b) toluen, c) 1-propanol, d) fenol, e) glyserin.
2) Det bør huskes at alkoholer reagerer med hydrogenhalogenider (denne reaksjonen skjer langs C-O-bindingen), men fenoler gjør det ikke (i dem er C-O-bindingen inaktiv på grunn av konjugasjonseffekten).
Disakkarider
De viktigste disakkaridene: sukrose, laktose og maltose har samme formel C 12 H 22 O 11.
Disse bør huskes:
1) at de er i stand til å hydrolysere til de monosakkaridene de består av: sukrose- for glukose og fruktose, laktose- for glukose og galaktose, maltose- to glukose.
2) at laktose og maltose har en aldehydfunksjon, det vil si at de er reduserende sukkerarter (spesielt gir de "sølv" og "kobber" speilreaksjoner), og sukrose er et ikke-reduserende disakkarid og har ikke en aldehydfunksjon .
Reaksjonsmekanismer
La oss håpe at følgende kunnskap er tilstrekkelig:
1) for alkaner (inkludert i sidekjedene til arenes, hvis disse kjedene er begrensende) er reaksjonene karakteristiske substitusjon av frie radikaler (med halogener) som kommer fra radikal mekanisme (kjedeinitiering - dannelse av frie radikaler, kjedeutvikling, kjedeavslutning på karets vegger eller ved kollisjon av radikaler);
2) alkener, alkyner, arener er preget av reaksjoner elektrofil tilsetning som følger med ionisk mekanisme (via Education pi kompleks Og karbokasjon ).
Egenskaper av benzen
1. Benzen, i motsetning til andre arener, oksideres ikke av kaliumpermanganat.
2. Benzen og dets homologer er i stand til å inngå addisjonsreaksjon med hydrogen. Men bare benzen er også i stand til å gå inn addisjonsreaksjon med klor (kun benzen og kun klor!). Samtidig er alle arenaer i stand til å gå inn substitusjonsreaksjon med halogener.
Zinins reaksjon
Reduksjon av nitrobenzen (eller lignende forbindelser) til anilin (eller andre aromatiske aminer). Denne reaksjonen vil nesten helt sikkert oppstå i en av dens former!
Alternativ 1 – reduksjon med molekylært hydrogen:
C 6 H 5 NO 2 + 3H 2 → C 6 H 5 NH 2 + 2H 2 O
Alternativ 2 – reduksjon med hydrogen oppnådd fra reaksjonen av jern (sink) med saltsyre:
C 6 H 5 NO 2 + 3Fe + 7HCl → C 6 H 5 NH 3 Cl + 3FeCl 2 + 2H 2 O
Alternativ 3 – reduksjon med hydrogen oppnådd fra reaksjonen av aluminium med alkali:
C 6 H 5 NO 2 + 2Al + 2NaOH + 4H 2 O → C 6 H 5 NH 2 + 2Na
Egenskaper til aminer
Av en eller annen grunn er egenskapene til aminer de verste å huske. Dette kan skyldes at aminer studeres sist i kurs i organisk kjemi, og egenskapene deres kan ikke replikeres ved å studere andre stoffklasser. Derfor er oppskriften denne: bare lær deg alle egenskapene til aminer, aminosyrer og proteiner.
Dekomponering av acetater
Av en eller annen grunn mener kompilatorene av Unified State Exam at du trenger å vite hvordan acetater brytes ned. Selv om denne reaksjonen ikke står i lærebøkene. Ulike acetater brytes ned på forskjellige måter, men la oss huske reaksjonen som kommer over i Unified State Exam:
Den termiske nedbrytningen av barium(kalsium)acetat produserer barium(kalsium)karbonat og aceton!!!
Ba(CH 3 COO) 2 → BaCO 3 + (CH 3) 2 CO ( t 0)
Ca(CH 3 COO) 2 → CaCO 3 + (CH 3) 2 CO ( t 0)
I hovedsak skjer dekarboksylering:
Svar:
1.1. Under felles hydrolyse av salter, hvorav det ene hydrolyseres av kationet og det andre av anionet, forsterkes hydrolysen gjensidig og fortsetter til de endelige hydrolyseproduktene av begge saltene dannes: 2AlCl 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O = 2Al(OH)3 ↓ + 3H 2S + 6NaCl
1.2. Tilsvarende: 2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Fe(OH) 3 ↓ + 3CO 2 + 6NaCl
1.3. Reaksjonssekvens:
2Al + 3I2 = 2AlI3
AlI3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3NaI
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
2AlCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3CO 2 + 6NaCl
NO + H 2 O = reagerer ikke (siden det er et ikke-saltdannende oksid)
BaO + H 2 O = Ba(OH) 2 (reagerer, ettersom et løselig hydroksid oppnås)
CrO + H 2 O = (reagerer ikke, siden krom(II)hydroksid er uløselig)
SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 (reagerer fordi det produserer et løselig hydroksid)
SiO 2 + H 2 O = (reagerer ikke, siden silisium (IV) hydroksyd, det vil si kiselsyre, er uløselig)
Mn 2 O 7 + H 2 O = 2HMnO 4 (reager, siden det oppnås et løselig hydroksid - mangansyre)
2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3
3.1. Hydrolysen av binære forbindelser produserer et hydroksid av det første elementet og en hydrogenforbindelse av det andre elementet. Når det gjelder et hydrid, vil det andre produktet ganske enkelt være hydrogen:
NaH + H 2 O = NaOH + H 2
MgH2 + 2H2O = Mg(OH)2 + 2H2
Na3N + 4HCl → 3NaCl + NH4Cl
PBr3 + 6NaOH → Na3PO3 + 3NaBr + 3H2O
4.1 Når ammoniakk føres gjennom løsninger av flerbasiske syrer, kan medium eller sure salter oppnås, avhengig av hvilke av reagensene som er i overkant:
NH 3 + H 2 SO 4 = NH 4 HSO 4 (syre i overskudd)
2NH 3 + H 2 SO 4 = 2 (NH 4) 2 SO 4 (ammoniakk i overskudd)
Cr 2 (SO 4) 3 + 6NH 3 + 6H 2 O = 2Cr(OH) 3 ↓ + 3(NH 4) 2 SO 4
(Dette er faktisk den samme reaksjonen som:
Cr 2 (SO 4) 3 + 6NH 4 OH = 2Cr(OH) 3 ↓ + 3(NH 4) 2 SO 4,
men det er ikke vanlig å skrive formelen NH 4 OH nå).
3CuO + 2NH3 = 3Cu + N2 + 3H2O
CuSO4 + 4NH3 = SO4
(Selv om den første reaksjonen faktisk vil være:
CuSO 4 + 2NH 3 + 2H 2 O = Cu(OH) 2 ↓ + (NH 4) 2 SO 4 (siden ammoniakk fungerer som et alkali)
Og så: Cu(OH) 2 ↓ + 4NH 3 = (OH) 2)
Generelt, i alle fall, med en tilstrekkelig mengde ammoniakk, vil du få en kompleks og en lys blå farge!
K3 + 6HBr = 3KBr + AlBr3 + 6H2O
K 3 + 3HBr = 3KBr + Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 O
Na 2 + 2CO 2 = 2NaHCO 3 + Zn(OH) 2 ↓
K = KAlO 2 + 2H 2 O ( t 0)
Cl + 2HNO3 = 2NH4NO3 + AgCl↓
2СuSO 4 + 4KI = 2CuI + I 2 + 2K 2 SO 4 (toverdig kobber reduseres til enverdig)
Fe 2 O 3 + 6HI = 2FeI 2 + I 2 + 3H 2 O
KNO 2 + NH 4 I = KI + N 2 + 2H 2 O
H202 + 2KI = I2 + 2KOH
Fe 3 O 4 + 4H 2 SO 4 (fortynnet) = FeSO 4 + Fe 2 (SO 4) 3 + 4H2O
Siden fortynnet svovelsyre ikke er et sterkt oksidasjonsmiddel, oppstår en normal utvekslingsreaksjon.
2Fe 3 O 4 + 10H 2 SO 4 (kons.) = 3Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 10H 2 O
siden konsentrert svovelsyre er et sterkt oksidasjonsmiddel, oksideres jern +2 til jern +3.
Fe 2 (SO 4) 3 + H 2 S = 2FeSO 4 + S + H 2 SO 4
siden hydrogensulfid er et reduksjonsmiddel, reduseres jern +3 til jern +2.
NaHSO 4 + NaOH = Na 2 SO 4 + H 2 O
Na 2 SO 4 + NaOH – reagerer ikke
NaHSO 4 + Ba(OH) 2 = BaSO 4 + NaOH + H 2 O
Na 2 SO 4 + Ba(OH) 2 = BaSO 4 + 2 NaOH
Сu + 2H 2 SO 4 (kons.) = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
Сu + HCl – reagerer ikke
CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O
ZnS + 2HCl = ZnCl2 + H2S
ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O
Cu 2 O + 3H 2 SO 4 = 2CuSO 4 + SO 2 + 3H 2 O (poenget er at siden syren er konsentrert, vil den oksidere Cu +1 til Cu +2.
CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O
Det ser ut til at nedbrytningen av jern(II)nitrat skulle produsere jern(II)oksid, nitrogen(IV)oksid og oksygen. Men trikset er at siden jern i jern(II)oksid ikke har den høyeste oksidasjonstilstanden, men oksygen frigjøres i reaksjonen, vil jernet oksideres til +3 og jern(III)oksid fås:
Fe(NO 3) 2 → Fe 2 O 3 + NO 2 + O 2
Det er to reduksjonsmidler i denne reaksjonen: jern og oksygen. Koeffisientene vil være slik:
4Fe(NO 3) 2 = 2Fe 2 O 3 + 8NO 2 + O 2
Det er ikke noe spesielt med denne reaksjonen, bortsett fra at det ofte glemmes at kobber også er et av de metallene hvis nedbrytning produserer et metalloksid, og ikke selve metallet:
2Cu(NO 3) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2
Men alle metaller som er utenfor kobber, når nitratene deres brytes ned, vil bare produsere metall.
Riktige svar: a, b, c, d (kumen har ikke en hydroksylgruppe i det hele tatt, det er en arene).
Riktige svar: c (styren har ikke en hydroksylgruppe i det hele tatt, det er en arene).
Riktige svar: Det er ikke noe riktig svar (det er ingen hydroksylgruppe i toluen i det hele tatt, det er en arene. Fenol er ikke surt nok. Noe karboksylsyre kan reagere.).
Uorganisk kjemi
Kohydrolyse av salter
For eksempel:
Oppgave 1.1. Hva skjer når du kombinerer vandige løsninger av aluminiumklorid og natriumsulfid (skriv reaksjonsligningen)?
Oppgave 1.2. Hva skjer når du kombinerer vandige løsninger av jern(III)klorid og natriumkarbonat (skriv reaksjonsligningen)?
Svar nedenfor
Kohydrolyse er vanlig ved C2-problemer, hvor det ikke lett oppdages. Her er et eksempel:
Oppgave 1.3. Aluminiummetallpulver ble blandet med fast jod og noen dråper vann ble tilsatt. En løsning av natriumhydroksid ble tilsatt til det resulterende salt inntil det ble dannet et bunnfall. Det resulterende bunnfallet ble oppløst i saltsyre. Ved påfølgende tilsetning av natriumkarbonatløsning ble det igjen observert utfelling. Skriv ligninger for de fire reaksjonene som er beskrevet.
Svar nedenfor
Reaksjoner av oksider med vann
Spørsmål: Når reagerer oksider med vann?
Svar: Kun saltdannende oksider reagerer med vann og kun hvis det oppnås et løselig hydroksid.
For eksempel:
Oppgave 2.1. Skriv ned ligningene for mulige reaksjoner:
Mn207 + H20 =
Svar nedenfor
Metallhydrider og deres egenskaper
Hydrogen er i stand til å reagere med aktive metaller (hovedsakelig de som er rangert før aluminium i rekken av metallaktivitet, det vil si at disse er alkali- og jordalkalimetaller). I dette tilfellet dannes hydrider, for eksempel: LiH, CaH 2.
I hydrider er oksidasjonstilstanden til hydrogen -1!
Hydrider er binære forbindelser og kan derfor hydrolyseres.
Oppgave 3.1 Skriv ned ligningene for hydrolyse av natriumhydrid og magnesiumhydrid.
Konvensjonelle metoder for lagring av komprimert eller flytende hydrogen (i sylindre) er ganske farlige. I tillegg trenger hydrogen svært aktivt inn i de fleste metaller og legeringer, noe som gjør stenge- og transportventiler svært kostbare.
Egenskapen til hydrogen til å løse seg opp i metaller har vært kjent siden 1800-tallet, men først nå har utsiktene for å bruke metallhydrider og intermetalliske forbindelser som kompakte hydrogenlagringsanlegg blitt synlige.
Typer hydrider
Hydrider er delt inn i tre typer (noen hydrider kan ha flere bindingsegenskaper, for eksempel å være metallkovalente): metalliske, ioniske og kovalente.
Ioniske hydrider - som regel dannes de ved høye trykk (~100 atm.) og ved temperaturer over 100°C. Typiske representanter er alkalimetallhydrider. Et interessant trekk ved ioniske hydrider er en høyere grad av atomtetthet enn i moderstoffet.
Kovalente hydrider- brukes praktisk talt ikke på grunn av den lave stabiliteten og høye toksisiteten til metaller og intermetalliske forbindelser som brukes. En typisk representant er berylliumhydrid, oppnådd ved "våtkjemi"-metoden ved å reagere dimetylberyllium med litiumaluminiumhydrid i en løsning av dietyleter.
Metallhydrider- kan betraktes som legeringer av metallisk hydrogen; disse forbindelsene er preget av høy elektrisk ledningsevne som hovedmetallene. Metallhydrider danner nesten alle overgangsmetaller. Avhengig av typene bindinger kan metallhydrider være kovalente (for eksempel magnesiumhydrid) eller ioniske. Nesten alle metallhydrider krever høye temperaturer for dehydrogenering (hydrogenfrigjøringsreaksjon).
Typiske metallhydrider
- Blyhydrid - PbH4 - er en binær uorganisk kjemisk forbindelse av bly med hydrogen. Veldig aktiv, i nærvær av oksygen (i luft) antennes den spontant.
- Sinkhydroksid - Zn(OH)2 - amfotert hydroksid. Mye brukt som reagens i mange kjemiske industrier.
- Palladiumhydrid er et metall der hydrogen er tilstede mellom palladiumatomene.
- Nikkelhydrid - NiH - brukes ofte sammen med lantantilsetningsstoffer LaNi5 for batterielektroder.
Metallhydrider kan danne følgende metaller:
Ni, Fe, Ni, Co, Cu, Pd, Pt, Rh, Pd-Pt, Pd-Rh, Mo-Fe, Ag-Cu, Au-Cu, Cu-Ni, Cu-Pt, Cu-Sn.
Rekordhøye metaller for volumet av lagret hydrogen
Det beste metallet for lagring av hydrogen er palladium (Pd). Nesten 850 volumer hydrogen kan "pakkes" i ett volum palladium. Men utsiktene til et slikt lagringsanlegg reiser sterk tvil på grunn av de høye kostnadene for dette metallet fra platinagruppen.
I motsetning til dette løser noen metaller (for eksempel kobber Cu) bare 0,6 volumer hydrogen per volum kobber.
Magnesiumhydrid (MgH2) kan lagre opptil 7,6 % massefraksjoner av hydrogen i krystallgitteret. Til tross for de fristende verdiene og lave egenvekten til slike systemer, er en åpenbar hindring de høye temperaturene i forover- og omvendt ladnings-utladningsreaksjoner og høye endoterme tap under dehydrogenering av forbindelsen (omtrent en tredjedel av energien til lagret hydrogen) .
Krystallstruktur av β-fasen til MgH2-hydrid (bilde)
Hydrogenakkumulering i metaller
Reaksjonen av hydrogenabsorpsjon av metaller og intermetalliske forbindelser skjer ved et høyere trykk enn frigjøringen. Dette bestemmes av gjenværende plastiske deformasjoner av krystallgitteret under overgangen fra en mettet α-løsning (det opprinnelige stoffet) til et β-hydrid (et stoff med lagret hydrogen).
Metaller som ikke løser opp hydrogen
Følgende metaller absorberer ikke hydrogen:
Ag, Au, Cd, Pb, Sn, Zn
Noen av dem brukes som stengeventiler for lagring av komprimert og flytende hydrogen.
Lavtemperatur metallhydrider er blant de mest lovende hydridene. De har lave tap under dehydrogenering, høye rater av ladnings-utladningssykluser, er nesten helt trygge og har lav toksisitet. Begrensningen er den relativt lave spesifikke tettheten av hydrogenlagring. Det teoretiske maksimum er lagring av 3 %, men i realiteten 1-2 % massefraksjon av hydrogen.
Bruken av pulveriserte metallhydrider pålegger begrensninger på hastigheten til ladnings-utladningssykluser på grunn av den lave termiske ledningsevnen til pulverene og krever en spesiell tilnærming til utformingen av beholdere for lagring. Det er typisk å innføre områder i lagerbeholderen for å lette varmeoverføringen og produsere tynne og flate sylindre. En liten økning i hastigheten på utladnings-ladingssykluser kan oppnås ved å introdusere et inert bindemiddel i metallhydridet, som har høy varmeledningsevne og en høy terskel for inerthet overfor hydrogen og basisstoffet.
Intermetalliske hydrider
I tillegg til metaller er hydrogenlagring i såkalte «intermetalliske forbindelser» lovende. Slike hydrogenlagringsanlegg er mye brukt ir. Fordelen med slike systemer er de ganske lave kostnadene for reagenser og liten skade på miljøet. For øyeblikket er metallhydridbatterier nesten universelt erstattet av litiumenergilagringssystemer. Den maksimale lagrede energien til industrielle prøver i nikkel-metallhydridbatterier (Ni-MH) er 75 Wh/kg.
En viktig egenskap til noen intermetalliske forbindelser er deres høye motstand mot urenheter inneholdt i hydrogen. Denne egenskapen gjør at slike forbindelser kan brukes i forurensede miljøer og i nærvær av fuktighet. Gjentatte ladnings-utladningssykluser i nærvær av forurensninger og vann i hydrogen forgifter ikke arbeidsstoffet, men reduserer kapasiteten til påfølgende sykluser. En reduksjon i nyttig kapasitet oppstår på grunn av forurensning av basisstoffet med metalloksider.
Separasjon av intermetalliske hydrider
Intermetalliske hydrider deles inn i høytemperatur (dehydrogenering ved romtemperatur) og høytemperatur (mer enn 100°C). Trykket som dekomponeringen av hydridfasen skjer ved) er vanligvis ikke mer enn 1 atm.
I virkelig praksis brukes komplekse intermetalliske hydrider som består av tre eller flere elementer.
Typiske intermetalliske hydrider
Lantan-nikkelhydrid - LaNi5 - er et hydrid der en enhet LaNi5 inneholder mer enn 6 H-atomer Desorpsjon av hydrogen fra lantan-nikkel er mulig ved romtemperatur. Imidlertid er elementene som inngår i denne intermetalliske forbindelsen også svært kostbare.
En enhetsvolum av lantan-nikkel inneholder en og en halv ganger mer hydrogen enn flytende H2.
Egenskaper til intermetalliske hydrogensystemer:
- høyt hydrogeninnhold i hydridet (vekt%);
- ekso (endo)-termalitet av absorpsjon (desorpsjon) reaksjon av hydrogen isotoper;
- endring i volumet av metallmatrisen i prosessen med absorpsjon - desorpsjon av hydrogen;
- reversibel og selektiv hydrogenabsorpsjon.
Praktiske anvendelsesområder for intermetalliske hydrider:
- stasjonære hydrogenlagringsanlegg;
- hydrogenlagring mobilitet og transport;
- kompressorer;
- separasjon (rensing) av hydrogen;
- varmepumper og klimaanlegg.
Eksempler på bruk av metall-hydrogen-systemer:
- fine hydrogen rensing; alle typer hydrogen filtre;
- reagenser for pulvermetallurgi;
- moderatorer og reflektorer i kjernefysiske fisjonssystemer (atomreaktorer);
- isotopseparasjon;
- termonukleære reaktorer;
- vanndissosiasjonsinstallasjoner (elektrolysører, virvelkamre for produksjon av hydrogengass);
- elektroder for batterier basert på wolfram-hydrogen-systemer;
- metall hydrid batterier;
- klimaanlegg (varmepumper);
- omformere for kraftverk (atomreaktorer, termiske kraftverk);
- hydrogentransport.
Artikkelen nevner metaller:
Hydrogen-metallsystemer er ofte prototyper i studiet av en rekke grunnleggende fysiske egenskaper. Den ekstreme enkelheten til elektroniske egenskaper og den lave massen av hydrogenatomer gjør det mulig å analysere fenomener på mikroskopisk nivå. Følgende oppgaver vurderes:
- Restrukturering av elektrontetthet nær et proton i en legering med lave hydrogenkonsentrasjoner inkludert sterk elektron-ion-interaksjon
- Bestemmelse av indirekte interaksjon i en metallmatrise gjennom forstyrrelse av den "elektroniske væsken" og deformasjon av krystallgitteret.
- Ved høye hydrogenkonsentrasjoner oppstår problemet med dannelsen av en metallisk tilstand i legeringer med en ikke-støkiometrisk sammensetning.
Hydrogen - metallegeringer
Hydrogen lokalisert i mellomrommene i metallmatrisen forvrenger krystallgitteret litt. Fra statistisk fysikks synspunkt implementeres en modell av en interagerende "gittergass". Av spesiell interesse er studiet av termodynamiske og kinetiske egenskaper nær faseovergangspunkter. Ved lave temperaturer dannes et kvantedelsystem med høy energi av nullpunktssvingninger og stor forskyvningsamplitude. Dette gjør det mulig å studere kvanteeffekter under fasetransformasjoner. Den høye mobiliteten til hydrogenatomer i et metall gjør det mulig å studere diffusjonsprosesser. Et annet forskningsområde er fysikk og fysisk kjemi av overflatefenomener av samspillet mellom hydrogen og metaller: nedbrytning av hydrogenmolekylet og adsorpsjon av atomært hydrogen på overflaten. Av spesiell interesse er tilfellet når starttilstanden til hydrogen er atomær og slutttilstanden er molekylær. Dette er viktig når man skal lage metastabile metall-hydrogen-systemer.
Anvendelse av hydrogen - metallsystemer
- Hydrogenrensing og hydrogenfiltre
- Bruk av metallhydrider i atomreaktorer som moderatorer, reflektorer, etc.
- Isotopisk separasjon
- Fusjonsreaktorer - utvinning av tritium fra litium
- Innretninger for vanndissosiasjon
- Elektroder for brenselceller og batterier
- Hydrogenlagring for bilmotorer basert på metallhydrider
- Varmepumper basert på metallhydrider, inkludert klimaanlegg for kjøretøy og hjem
- Energiomformere for termiske kraftverk
Intermetalliske metallhydrider
Hydrider av intermetalliske forbindelser er mye brukt i industrien. De fleste oppladbare batterier og akkumulatorer, for eksempel for mobiltelefoner, bærbare datamaskiner (bærbare datamaskiner), foto- og videokameraer, inneholder en metallhydridelektrode. Slike batterier er miljøvennlige fordi de ikke inneholder kadmium.
Typiske nikkelmetallhydridbatterier
Wikimedia Foundation. 2010.
Se hva "Metalhydrider" er i andre ordbøker:
Forbindelser av hydrogen med metaller og med ikke-metaller som har mindre elektronegativitet enn hydrogen. Noen ganger regnes forbindelser av alle grunnstoffer med hydrogen som hydrider. Klassifisering Avhengig av arten av hydrogenbindingen, skiller de... ... Wikipedia
Hydrogenforbindelser med metaller eller ikke-metaller mindre elektronegative enn hydrogen. Noen ganger omtales G. som konn. alle kjemikalier. grunnstoffer med hydrogen. Det er enkle eller binære hydrider, komplekse (se for eksempel aluminiumhydrider, metallborhydrider ... Kjemisk leksikon
Forbindelser av hydrogen med andre grunnstoffer. Avhengig av arten av hydrogenbindingen, skilles tre typer hydrogen ut: ionisk, metallisk og kovalent. Ioniske (saltlignende) gasser inkluderer gasser av alkali- og jordalkalimetaller. Dette … …
- (metallisk), har metalliske egenskaper. St. du, spesielt elektrisk. ledningsevne, som skyldes metallisk. kjemiens natur kommunikasjon. Til M. s. inkludere tilkobling. metaller med hverandre, intermetallider og mange andre. tilk. metaller (hovedsakelig overgangsmetaller) med ikke-metaller... ... Kjemisk leksikon
Borhydrider, boraner, bor-hydrogenforbindelser. B. er kjent for å inneholde fra 2 til 20 boratomer per molekyl. Den enkleste B., BH3, eksisterer ikke i fri tilstand; den er bare kjent i form av komplekser med aminer, etere, etc. Karakter … … Stor sovjetisk leksikon
Enkle stoffer som under normale forhold har karakteristiske egenskaper: høy elektrisk og termisk ledningsevne, negativ temperaturkoeffisient for elektrisk ledningsevne, evnen til å reflektere elektromagnetiske bølger godt... ... Stor sovjetisk leksikon
UNDERGRUPPE VA. FOSFORNITROGENFAMILIE Trenden med endringer i egenskaper fra ikke-metallisk til metallisk, som ble identifisert i undergruppene IIIA og IVA, er også karakteristisk for denne undergruppen. Overgangen til metallisitet (om enn uskarpt) begynner med arsen, i... ... Colliers leksikon
- (fra latin inter between og metall) (intermetalliske forbindelser), kjemisk. tilk. to eller flere metaller seg imellom. De tilhører metallforbindelser, eller metallider. I. dannes som et resultat av interaksjon. komponenter under fusjon, kondens fra damp... Kjemisk leksikon
- (fra gresk metallon opprinnelig, mine, mine), in va, som under normale forhold har karakteristiske, metalliske, høye elektriske egenskaper. ledningsevne og termisk ledningsevne, negativ. temperaturkoeffisient elektrisk ledningsevne, evne... ... Kjemisk leksikon
Metall- (Metal) Definisjon av metall, fysiske og kjemiske egenskaper av metaller Definisjon av metall, fysiske og kjemiske egenskaper av metaller, påføring av metaller Innhold Innhold Definisjon Definisjon Forekomst i naturen Egenskaper Karakteristiske egenskaper... ... Investor Encyclopedia
|
Pinne- og kulemodell av jernhydridmolekyl |
|
| navn | |
|---|---|
| Systematisk navn IUPAC Hydridoiron (3) |
|
| Identifikatorer | |
| egenskaper | |
| FeH3 | |
| Molar masse | 56,853 g mol -1 |
| termokjemi | |
| 450,6 kJ mol-1 | |
| Beslektede forbindelser | |
|
Beslektede forbindelser |
Jernhydrider, FeH2 CrH, CaH, MgH |
| Infobokslenker | |
Jern(I)hydrid, systematisk kalt jernhydrid Og poly (hydridiron) er en fast uorganisk forbindelse med den kjemiske formelen (FeH)
n
(også skrevet()
P
eller FeH). Det er både termodynamisk og kinetisk ustabilt med hensyn til dekomponering ved omgivelsestemperaturer, og som sådan er lite kjent om dets bulkegenskaper.
Jern(I)hydrid er det enkleste polymere jernhydrid. På grunn av dens ustabilitet har den ingen praktisk industriell bruk. I metallurgisk kjemi er imidlertid jern(I)hydrid grunnlaget for noen former for jern-hydrogenlegeringer.
Nomenklatur
Systematisk navn jernhydrid, et gyldig IUPAC-navn, konstruert i henhold til komposisjonsnomenklaturen. Imidlertid, som navnet antyder, er naturen sammensatt; den skiller ikke mellom forbindelser med samme støkiometri, for eksempel molekylarter som viser forskjellige kjemiske egenskaper. Systematiske navn poly (hydridiron) Og poly, så vel som gyldige IUPAC-navn, er konstruert i henhold til henholdsvis additiv og elektronmangel-substitutiv nomenklatur. De skiller tittelforbindelsen fra andre.
Hydridoiron
Hydridoiron, også systematisk kalt ferran (1), er en forbindelse assosiert med den kjemiske formelen FeH (også skrevet). Det er også ustabilt ved omgivelsestemperaturer med en ytterligere tendens til autopolymerisering, og kan derfor ikke konsentreres.
Hydridoiron er det enkleste molekylære jernhydridet. I tillegg kan det betraktes som en jern(I)hydridmonomer. Den har blitt funnet isolert bare under ekstreme forhold, for eksempel fanget i frosne edelgasser, i kjølige stjerner eller som en gass ved temperaturer over jernets kokepunkt. Det forventes å ha tre hengende valensbindinger, og er derfor en fri radikal; formelen kan skrives FeH 3 for å fremheve dette faktum.
Ved svært lave temperaturer (under 10) kan FeH danne et kompleks med molekylært hydrogen FeH·H2.
Hydridoiron ble først oppdaget i laboratoriet til B. Clément og L. Åkerlind på 1950-tallet.
egenskaper
Radikalitet og surhet
Ett elektron av andre atom- eller molekylarter kan kobles til jernsenteret i hydridojernet ved substitusjon:
RR → · Р
På grunn av denne fangsten av ett elektron har hydridojernet en radikal karakter. Hydridoiron er en sterk radikal.
Et Lewis-baseelektronpar kan dannes med et jernsenter ved reduksjon:
+: L →
På grunn av denne fangsten av vedlagte elektronpar, har hydridoiron en Lewis-syrekarakter. Det bør forventes at jern(I)hydrid har betydelig reduserte radikalegenskaper, men har lignende egenskaper som syrer, men reaksjonshastigheten og likevektskonstanten er forskjellige.
Sammensatt
I jern(I)hydrid danner atomene et nettverk, med individuelle atomer koblet til hverandre via kovalente bindinger. Siden polymeren er et fast stoff, vil en enkelt krystallinsk prøve ikke gjennomgå overganger mellom tilstander som smelting og oppløsning, da dette vil kreve omorganisering av molekylbindingene og derfor endre dens kjemiske identitet. Kolloidale krystallinske prøver, der intermolekylære krefter er involvert, forventes å gjennomgå overganger mellom tilstander.
(I), jernhydrid vedtar en dobbel sekskantet tettpakket krystallstruktur med en P6 3 /MMC romgruppe, også referert til som epsilon-prime jernhydrid i sammenheng med jern-hydrogen-systemet. Spådd å utvise polymorfisme, ved en viss temperatur under -173 °C (-279 °F) til en ansiktssentrert krystallstruktur med Ptom 3 m romgruppe.
Elektromagnetiske egenskaper
FeH er spådd å ha kvartett og sekstett grunntilstander.
FeH-molekylet har minst fire lave elektroniske energitilstander, forårsaket av ikke-bindende elektroner som tar posisjoner i forskjellige orbitaler: X 4 Δ, A 6 Δ, b 6 Π og C 6 Σ +. De høyere energitilstandene kalles B 4 E - , C 4 Φ, D 4 Σ + , E 4 Π og F 4 Δ. Enda høyere nivåer er merket med G 4 P og N 4 D fra kvartettsystemet, og g - Σ - , f 6 Π, F 6 Δ og g 6 Φ. I en kvartett av stater tar det interne kvantetallet J verdiene 1/2, 3/2, 5/2 og 7/2.
FeH spiller et viktig absorpsjonsbånd (det såkalte vingegruppe-ford) i det nær-infrarøde området fra kanten av båndet ved 989.652 nm og absorpsjonsmaksimum ved 991 nm. Den har også linjer i blått ved 470 til 502,5 nm, og i grønt fra 520 til 540 nm.
Det lille isotopiske skiftet i deuterert FED sammenlignet med PE ved denne bølgelengden indikerer at gruppen skyldes en (0,0) overgang fra tilstanden, nemlig F 4 D-X 4 D.
Ulike andre grupper eksisterer i hver del av spekteret på grunn av forskjellige vibrasjonsoverganger. (1,0)-båndet, også på grunn av F 4 Δ-X 4 Δ-overgangene, er rundt 869,0 nm og (2,0)-båndet er rundt 781,8 nm.
Hver gruppe har et stort antall linjer. Dette skyldes overgangen mellom ulike rotasjonstilstander. Linjene er gruppert i delområdene 4 Δ 7/2 - 4 Δ 7/2 (sterk) og 4 Δ 5/2 - 4 Δ 5/2, 4 Δ 3/2 - 4 Δ 3/2 og 4 Δ 1/ 2 - 4 Δ1/2. Tall som 7/2 er verdien av Ohm-spinnkomponenten. Hver av dem har to grener P og R, og noen av dem har en Q-gren. Inne i hver er det det som kalles Λ-splitting, som resulterer i lavere energilinjer (merket "a") og høyere energilinjer (kalt "b" ). For hver av dem er det en serie spektrallinjer avhengig av J, rotasjonskvantetallet, som starter på 3,5 og går opp i trinn på 1. Hvor høy J blir avhenger av temperaturen. I tillegg er det 12 satellittgrener 4 Δ 7/2 - 4 Δ 5/2, 4 Δ 5/2 - 4 Δ 3/2, 4 Δ 3/2 - 4 Δ 1/2, 4 Δ 5/2 - 4 Δ 7/2, 4 Δ 3/2 - 4 Δ 5/2 og 4 Δ 1/2 - 4 Δ 3/2 med P- og R-grener.
Noen linjer er magnetisk følsomme, for eksempel 994.813 og 995.825 nm. De utvides av Zeeman-effekten; andre i samme frekvensbånd er ufølsomme for effektene av magnetiske felt, for eksempel 994.911 og 995.677 nm. Det er 222 linjer i spekteret til (0-0) gruppen.
Inngang til verdensrommet
Jernhydrid er et av få molekyler som er oppdaget på solen. Linjer for PE i den blågrønne delen av solens spektrum ble registrert i 1972, inkludert mange absorpsjonslinjer i 1972. I tillegg til solflekker viser umbraer Wing-Ford-gruppen fremtredende.
Strips for PV (og andre hydrider