Compostos especiais: características, formação, usos - Ciência - 2023

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o compostos especiais Eles são todos feitos de hidretos covalentes dos carbonoides e nitrogenoides. Estes são compostos com a fórmula EH₄, para carbonetos ou elementos do grupo 14, ou fórmula EH₃ para nitrogenoides ou elementos do grupo 15.

A razão pela qual alguns químicos se referem a esses hidretos como compostos especiais não é muito clara; Este nome pode ser relativo embora, ignorando que o H não é encontrado entre eles₂Ou, alguns são muito instáveis e raros, então eles podem ser dignos de tal qualificador.

Duas moléculas de hidretos de EH são mostradas na imagem superior₄ (esquerda) e EH₃ (direita) com um modelo de esferas e barras. Observe que os hidretos EH₄ são tetraédricos, enquanto EH₃ têm geometria de pirâmide trigonal, com um par de elétrons acima do átomo central E.

À medida que você desce os grupos 14 e 15, o átomo central cresce e a molécula se torna mais pesada e mais instável; uma vez que as ligações E-H são enfraquecidas pela fraca sobreposição de seus orbitais. Os hidretos mais pesados são talvez os verdadeiros compostos especiais, enquanto CH₄, por exemplo, é bastante abundante na natureza.

Características de compostos especiais

Ao dividir os compostos especiais em dois grupos definidos de hidretos covalentes, uma breve descrição de suas características será fornecida separadamente.

Carbonoides

Conforme mencionado no início, suas fórmulas são EH₄ e consistem em moléculas tetraédricas. O mais simples desses hidretos é CH₄, que ironicamente também é classificado como um hidrocarboneto. O mais importante sobre essa molécula é a estabilidade relativa de suas ligações C-H.

Além disso, as ligações C-C são muito fortes, fazendo com que o CH₄ pode ser concatenado para originar a família dos hidrocarbonetos. Desta forma, surgem cadeias C-C de grandes comprimentos e com muitas ligações C-H.

O mesmo não acontece com suas contrapartes mais pesadas. O SiH₄, por exemplo, ele tem ligações Si-H muito instáveis, o que torna esse gás um composto mais reativo do que o próprio hidrogênio. Além disso, suas concatenações não são muito eficientes ou estáveis, originando cadeias de Si-Si de apenas dez átomos no máximo.

Entre esses produtos de concatenação estão hexahidretos, E₂H₆: C₂H₆ (etano), sim₂H₆ (disilano), Ge₂H₆ (digestivo) e Sn₂H₆ (diestannan).

Os outros hidretos: GeH₄, SnH₄ e PbH₄ são gases ainda mais instáveis e explosivos, que aproveitam sua ação redutora. Al PbH₄ é considerado um composto teórico, uma vez que é tão reativo que não pode ser obtido adequadamente.

Nitrogenoides

Do lado dos hidretos de nitrogênio ou grupo 15, encontramos as moléculas da pirâmide trigonal EH₃. Esses compostos também são gasosos, instáveis, incolores e tóxicos; mas mais versátil e útil do que HD₄.

Por exemplo, NH₃O mais simples deles é um dos compostos químicos mais produzidos a nível industrial e o seu cheiro desagradável o caracteriza muito bem. O PH₃ entretanto cheira a alho e peixe, e o AsH₃ cheira a ovos podres.

Todas as moléculas EH₃ eles são básicos; mas o NH₃ é coroado nessa característica, sendo a base mais forte devido à maior eletronegatividade e densidade eletrônica do nitrogênio.

NH₃ também pode ser concatenado, assim como CH₄, apenas em um grau muito menor; hidrazina, N₂H₄ (H₂N-NH₂), e triazano, N₃H₅ (H₂N-NH-NH₂), são exemplos de compostos causados pela concatenação de nitrogênio.

Da mesma forma, os hidretos PH₃ e AsH₃ são concatenados para originar P₂H₄ (H₂P-PH₂), e como₂H₄ (H₂As-AsH₂), respectivamente.

Nomenclatura

Duas nomenclaturas são usadas na maioria das vezes para nomear esses compostos especiais: a tradicional e a IUPAC. Hidretos EH serão decompostos abaixo₄ e eh₃ com suas respectivas fórmulas e nomes.

- CH₄: metano.

- Se H₄: silano.

- GeH₄: Alemão.

- SnH₄: stannan.

- PbH₄: plumbano.

- NH₃: amônia (tradicional), azano (IUPAC).

- PH₃: fosfina, fosfano.

- Cinza₃: arsine, arsano.

- SbH₃: stibnite, stiban.

- BiH₃: bismutina, bismutano.

Claro, as nomenclaturas sistemáticas e de estoque também podem ser usadas. O primeiro especifica o número de átomos de hidrogênio com os prefixos gregos di, tri, tetra, etc. O CH₄ Passaria a ser denominado de acordo com essa nomenclatura tetra-hidreto de carbono. Embora de acordo com a nomenclatura de estoque, o CH₄seria denominado hidreto de carbono (IV).

Treinamento

Cada um desses compostos especiais apresenta múltiplos métodos de preparação, seja em escala industrial, laboratorial e até mesmo em processos biológicos.

Carbonoides

O metano é formado por vários fenômenos biológicos onde altas pressões e temperaturas fragmentam hidrocarbonetos de massas moleculares superiores.

Ele se acumula em enormes bolsões de gases em equilíbrio com o óleo. Além disso, nas profundezas do Ártico, permanece envolto em cristais de gelo chamados clatratos.

O silano é menos abundante e um dos muitos métodos pelos quais é produzido é representado pela seguinte equação química:

6h₂(g) + 3SiO₂(g) + 4Al (s) → 3SiH₄(g) + 2Al₂OU₃(s)

Em relação ao GeH₄, é sintetizado em nível de laboratório de acordo com as seguintes equações químicas:

N / D₂Geo₃ + NaBH₄ + H₂O → GeH₄ + 2 NaOH + NaBO₂

E o SnH₄ se forma quando reage com KAlH₄ em um meio tetrahidrofurano (THF).

Nitrogenoides

Amônia, como CH₄, podem se formar na natureza, especialmente no espaço sideral na forma de cristais. O principal processo pelo qual o NH é obtido₃ É por meio do Haber-Bosch, representado pela seguinte equação química:

3 H₂(g) + N₂(g) → 2 NH₃(g)

O processo envolve o uso de altas temperaturas e pressões, bem como catalisadores para promover a formação de NH.₃.

A fosfina é formada quando o fósforo branco é tratado com hidróxido de potássio:

3 KOH + P₄ + 3 H₂O → 3 KH₂PO₂ + PH₃

A arsina é formada quando seus arsenetos de metal reagem com ácidos, ou quando um sal de arsênio é tratado com boro-hidreto de sódio:

N / D₃As + 3 HBr → AsH₃ + 3 NaBr

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

E bismutina quando a metilbismutina é desproporcional:

3 BiH₂CH₃ → 2 BiH₃ + Bi (CH₃)₃

Formulários

Finalmente, alguns dos muitos usos desses compostos especiais são mencionados:

- O metano é um combustível fóssil usado como gás de cozinha.

- O silano é usado na síntese orgânica de compostos de organossilício por adição às ligações duplas de alcenos e / ou alcinos. Além disso, o silício pode ser depositado durante a fabricação de semicondutores.

- Como o SiH₄, Germânico também é usado para adicionar átomos de Ge como filmes em semicondutores. O mesmo se aplica ao estibino, adicionando átomos de Sb em superfícies de silício por eletrodeposição de seus vapores.

- A hidrazina tem sido usada como combustível para foguetes e para extrair metais preciosos.

- A amônia é destinada à indústria de fertilizantes e farmacêutica. É praticamente uma fonte reativa de nitrogênio, permitindo que os átomos de N sejam adicionados a inúmeros compostos (aminação).

- A arsina passou a ser considerada uma arma química durante a Segunda Guerra Mundial, deixando o infame gás fosgênio, COCl, em seu lugar.₂.

Referências

Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.
Química. (2016, 30 de abril). Compostos especiais. Recuperado de: websterquimica.blogspot.com
Alonso Formula. (2018). H sem metal. Recuperado de: alonsoformula.com
Wikipedia. (2019). Hidreto do grupo 14. Recuperado de: en.wikipedia.org
O guru da química. (s.f.). Hidretos de nitrogênio. Recuperado de: thechemistryguru.com