Obecná a anorganická chemie I

Vlastnosti:

• Kovalentní σ vazba:

  • Překryv AO a sdílení elektronů v molekulových orbitalech

  • Vlastnosti kovalentních sloučenin:

    • Polarita vazby H-X H (χ=2,2) – Cl (χ=2,8) → Hδ+ - Aδ- H (χ=2,2) – Si (χ=1,7) → Hδ- - Aδ+

    • Molekuly s velkou polaritou vazeb (H-F, H-O, H-N, H-Cl) tvoří tzv. vodíkové můstky:

      • 10x silnější než interakce indukovaných dipólů

      • Cca 10x slabší než kovalentní vazba

      • přítomnost vodíkových můstků výrazně ovlivňuje sílu binárních kyselin a body varů a tání látek

      • vodíková vazba hraje důležitou roli v biochemických rovnováhách - např. v DNA zajišťuje vazbu mezi šroubovicemi interakcí jednotlivých bází

• Iontová vazba:

  • H- 1s2 [He] (podobnost s halogenidy) H(g) + e- → H- (g)

  • Pouze se silně elektropozitivními prvky (1. a 2. skupina) – např. NaH, CaH2

  • Nestabilní ve vodném roztoku = H je velmi silná báze H- + H2O → H2 + OH

  • H+ „proton“ (podobnost s alkalickými kovy) H(g) → H+ (g) + e-

  • Např. kovalentní polární sloučeniny jako HF, H2O atp.

  • H+ neexistuje volný

  • Nepatrná velikost (r ≈ 1.5*10-23 cm, atomy ≈ 10-8 cm) + náboj

  • S vodou interaguje za vzniku oxoniového kationtu H+ + H2O → H3O+ ten je dále hydratován za vzniku částic jako H5O2+ , H7O3+

Příprava:

• Laboratorní příprava musí splňovat určité požadavky:

  • Dostupnost surovin pro laboratorní použití, cena vs. užitek

  • Možnost přípravy s dostupným laboratorním vybavením

  • Bezpečnost vs. akceptovatelné riziko

• Reakce prvků s1 a s2 s vodou 2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2 silně exotermní reakce!! V některých případech explozivní!!

• Reakce méně ušlechtilých kovů s vodní parou 3 Fe (s) + 4 H2O (g) → Fe3O4 (s) + 4 H2 (g)

• Reakce neušlechtilých kovů s vodnými roztoky kyselin a zásad Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 Zn + 2 NaOH + 2 H2O → Na2 [Zn(OH)4 ] + H2 oxidace H- : H- (s) + H2O(l) → H2 (g) + OH- (aq)

• Hydrolýza iontových hydridů CaH2 + 2 H2O → H2 + Ca(OH)2

• Tepelný rozklad hydridů přech. kovů (reakce budoucnosti)

Výroba:

• Elektrolýza vody:

  • Katoda: 2 H2O + 2 e- → 2 OH- + H2

  • Anoda: 2 OH- → H2O + ½ O2 + 2 eH2O → H2 + ½ O2

• Elektrolýza roztoku NaCl (solanka):

  • Produktem H2 : 2 H+ + 2e– = H2 (g) (katoda oddělena diafragmou)

  • Cl2: 2 Cl- = Cl2 + 2e– (uhlíková anoda) a roztok NaOH

Použití:

• Redukce kovů z rud (některé však tvoří výbušné karbidy)