เราแต่ละคนต่างค้นพบแนวคิดของวิทยาศาสตร์อย่างเช่น เคมี บางครั้งมีความคล้ายคลึงกันมากจนแยกความแตกต่างออกจากกันได้ยาก แต่มันสำคัญมากที่จะต้องเข้าใจสิ่งเหล่านี้ทั้งหมด เพราะบางครั้งความเข้าใจผิดดังกล่าวนำไปสู่สถานการณ์ที่โง่เขลา และบางครั้งก็เกิดข้อผิดพลาดที่ให้อภัยไม่ได้ ในบทความนี้ เราจะบอกคุณว่าไฮไดรด์คืออะไร ตัวใดมีอันตราย ตัวใดไม่ใช่ ใช้งานที่ไหน และได้มาอย่างไร แต่มาเริ่มกันที่การพูดนอกเรื่องสั้น ๆ ในประวัติศาสตร์กัน
ประวัติศาสตร์
ประวัติศาสตร์ของไฮไดรด์เริ่มต้นด้วยการค้นพบไฮโดรเจน องค์ประกอบนี้ถูกค้นพบโดย Henry Cavendish ในศตวรรษที่ 18 อย่างที่ทราบ ไฮโดรเจนเป็นส่วนหนึ่งของน้ำและเป็นพื้นฐานขององค์ประกอบอื่นๆ ทั้งหมดในตารางธาตุ ต้องขอบคุณเขา การมีอยู่ของสารประกอบอินทรีย์และสิ่งมีชีวิตบนโลกของเราจึงเป็นไปได้
นอกจากนี้ ไฮโดรเจนยังเป็นพื้นฐานของสารประกอบอนินทรีย์หลายชนิด ในหมู่พวกเขามีกรดและด่างเช่นเดียวกับสารประกอบไฮโดรเจนไบนารีที่ไม่ซ้ำกันกับองค์ประกอบอื่น ๆ - ไฮไดรด์ ไม่ทราบวันที่ของการสังเคราะห์ครั้งแรกอย่างแน่นอน แต่มนุษย์รู้จักอโลหะไฮไดรด์มาตั้งแต่สมัยโบราณ ที่พบมากที่สุดคือน้ำ ใช่ น้ำคือออกซิเจนไฮไดรด์
คลาสนี้ยังรวมถึงแอมโมเนีย (ส่วนประกอบหลักของแอมโมเนีย), ไฮโดรเจนซัลไฟด์, ไฮโดรเจนคลอไรด์ และสารประกอบที่คล้ายกัน เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติของสารจากสารประกอบประเภทที่หลากหลายและน่าทึ่งนี้จะกล่าวถึงในหัวข้อถัดไป
สมบัติทางกายภาพ
ไฮไดรด์ส่วนใหญ่เป็นก๊าซ อย่างไรก็ตาม หากเราใช้เมทัลไฮไดรด์ (พวกมันจะไม่เสถียรภายใต้สภาวะปกติและทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างรวดเร็ว) สิ่งเหล่านี้ก็อาจเป็นสารที่เป็นของแข็งได้เช่นกัน บางส่วน (เช่น ไฮโดรเจนโบรไมด์) ก็อยู่ในสถานะของเหลวเช่นกัน
มันเป็นไปไม่ได้เลยที่จะให้คำอธิบายทั่วไปของสารกลุ่มใหญ่เช่นนี้ เพราะมันต่างกันและขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่ประกอบเป็นไฮไดรด์ นอกจากไฮโดรเจนแล้ว พวกมันยังมีลักษณะทางกายภาพที่แตกต่างกันและ คุณสมบัติทางเคมี. แต่สามารถแบ่งออกเป็นชั้นเรียนซึ่งเป็นสารประกอบที่ค่อนข้างคล้ายคลึงกัน ด้านล่างเราจะพิจารณาแต่ละชั้นเรียนแยกกัน
อิออนไฮไดรด์เป็นสารประกอบของไฮโดรเจนกับโลหะอัลคาไลหรืออัลคาไลน์เอิร์ท เป็นสารสีขาวคงตัวภายใต้สภาวะปกติ เมื่อถูกความร้อน สารประกอบเหล่านี้จะสลายตัวเป็นโลหะและไฮโดรเจนโดยไม่ละลาย ข้อยกเว้นประการหนึ่งคือ LiH ซึ่งละลายโดยไม่ย่อยสลาย และเมื่อถูกความร้อนอย่างแรง จะกลายเป็น Li และ H2.
เมทัลไฮไดรด์เป็นสารประกอบของโลหะทรานซิชัน บ่อยครั้งที่พวกเขามีองค์ประกอบตัวแปร พวกเขาสามารถแสดงเป็นสารละลายไฮโดรเจนที่เป็นของแข็งในโลหะ พวกเขายังมีโครงสร้างผลึกโลหะ
โควาเลนต์ไฮไดรด์เป็นเพียงชนิดที่พบได้ทั่วไปบนโลก: สารประกอบของไฮโดรเจนกับอโลหะ การแพร่กระจายกว้างของสารเหล่านี้เกิดจากพวกเขามีความเสถียรสูง เนื่องจากพันธะโควาเลนต์เป็นพันธะเคมีที่แข็งแรงที่สุด
ตัวอย่างเช่น สูตรสำหรับซิลิกอนไฮไดรด์คือ SiH4 ถ้าเราดูปริมาตร เราจะเห็นว่าไฮโดรเจนถูกดึงดูดอย่างแน่นหนาไปยังอะตอมซิลิกอนตรงกลาง และอิเล็กตรอนของมันถูกเคลื่อนเข้าหามัน ซิลิคอนมีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงเพียงพอ ดังนั้นจึงสามารถดึงดูดอิเล็กตรอนไปยังนิวเคลียสได้แรงขึ้น ซึ่งจะช่วยลดความยาวพันธะระหว่างมันกับอะตอมข้างเคียง และอย่างที่ทราบ ยิ่งสายสัมพันธ์สั้นยิ่งแข็งแกร่ง
ในหัวข้อถัดไป เราจะพูดถึงว่าไฮไดรด์แตกต่างจากสารประกอบอื่นๆ ในแง่ของปฏิกิริยาอย่างไร
คุณสมบัติทางเคมี
ในส่วนนี้ การแบ่งไฮไดรด์ออกเป็นกลุ่มๆ เหมือนในอดีตก็คุ้มค่าเช่นกัน และเราจะเริ่มต้นด้วยคุณสมบัติของไอออนิกไฮไดรด์ ความแตกต่างหลักจากอีกสองประเภทคือพวกมันมีปฏิกิริยากับน้ำอย่างแข็งขันกับการก่อตัวของอัลคาไลและการปล่อยไฮโดรเจนในรูปของก๊าซ ปฏิกิริยาของไฮไดรด์กับน้ำค่อนข้างจะระเบิดได้ ดังนั้นสารประกอบจึงมักถูกเก็บไว้โดยไม่มีความชื้น สิ่งนี้ทำได้เพราะน้ำ แม้แต่ในอากาศก็สามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่เป็นอันตรายได้
แสดงสมการของปฏิกิริยาข้างต้นโดยใช้ตัวอย่างของสารเช่นโพแทสเซียมไฮไดรด์:
KH + H2O=KOH + H2
อย่างที่เราเห็น ทุกอย่างค่อนข้างง่าย ดังนั้น เราจะพิจารณาลักษณะปฏิกิริยาที่น่าสนใจมากขึ้นของสารอีกสองประเภทที่เราอธิบาย
โดยหลักการแล้ว การเปลี่ยนแปลงที่เหลือที่เรายังไม่ได้วิเคราะห์นั้นเป็นลักษณะของสารทุกประเภท พวกเขาคือมีแนวโน้มที่จะทำปฏิกิริยากับโลหะออกไซด์เพื่อสร้างโลหะ ไม่ว่าจะกับน้ำหรือกับไฮดรอกไซด์ (ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ท)
ปฏิกิริยาที่น่าสนใจอีกอย่างหนึ่งคือการสลายตัวทางความร้อน มันเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงและผ่านก่อนการก่อตัวของโลหะและไฮโดรเจน เราจะไม่พูดถึงปฏิกิริยานี้ เนื่องจากเราได้วิเคราะห์ไปแล้วในส่วนก่อนหน้า
เราได้พิจารณาคุณสมบัติของสารประกอบไบนารีชนิดนี้แล้ว ตอนนี้ได้เวลาพูดถึงการซื้อของแล้ว
การผลิตไฮไดรด์
โควาเลนต์ไฮไดรด์เกือบทั้งหมดเป็นสารประกอบธรรมชาติ พวกมันค่อนข้างเสถียรจึงไม่สลายตัวภายใต้อิทธิพลของแรงภายนอก ด้วยไอออนิกและเมทัลไฮไดรด์ ทุกอย่างจึงซับซ้อนขึ้นเล็กน้อย ไม่มีอยู่ในธรรมชาติจึงต้องสังเคราะห์ ทำได้ง่ายมาก โดยปฏิกิริยาของปฏิกิริยาของไฮโดรเจนกับธาตุที่จะได้รับไฮไดรด์
แอปพลิเคชัน
ไฮไดรด์บางชนิดไม่มีการใช้งานเฉพาะ แต่ส่วนใหญ่เป็นสารที่สำคัญมากสำหรับอุตสาหกรรม เราจะไม่ลงรายละเอียดเพราะใครๆ ก็เคยได้ยิน เช่น แอมโมเนียถูกใช้ในหลายพื้นที่และทำหน้าที่เป็นสารที่ขาดไม่ได้สำหรับการผลิตกรดอะมิโนและสารประกอบอินทรีย์เทียม การใช้ไฮไดรด์จำนวนมากถูกจำกัดด้วยคุณสมบัติทางเคมี ดังนั้นจึงใช้เฉพาะในการทดลองในห้องปฏิบัติการ
แอปพลิเคชันกว้างเกินไปสำหรับหมวดหมู่ของสารนี้ ดังนั้นเราจึงจำกัดตัวเองให้อยู่แต่ข้อเท็จจริงทั่วไป ในตอนต่อไปเราจะบอกคุณว่าพวกเราหลายคนสับสนกับสารที่ไม่เป็นอันตราย (หรืออย่างน้อยก็รู้จัก) กันโดยปราศจากความรู้ที่ถูกต้อง
ภาพลวงตาบางอย่าง
เช่น บางคนคิดว่าไฮโดรเจนไฮไดรด์เป็นสิ่งที่อันตราย ถ้าคุณเรียกสารนี้ว่านั่นก็ไม่มีใครทำ หากคุณลองคิดดู ไฮโดรเจนไฮไดรด์คือการรวมกันของไฮโดรเจนกับไฮโดรเจน ซึ่งหมายความว่าเป็นโมเลกุล H2 แน่นอนว่าก๊าซชนิดนี้มีอันตรายแต่เมื่อผสมกับออกซิเจนเท่านั้น ในรูปแบบที่บริสุทธิ์ ไม่ก่อให้เกิดอันตราย
มีชื่อคลุมเครือมากมาย พวกเขาทำให้คนที่ไม่คุ้นเคยหวาดกลัว อย่างไรก็ตาม ตามที่แสดงในทางปฏิบัติ ส่วนใหญ่ไม่เป็นอันตรายและใช้สำหรับวัตถุประสงค์ภายในประเทศ
สรุป
โลกของเคมีนั้นกว้างใหญ่ และเราคิดว่าถ้าไม่ใช่หลังจากนี้ หลังจากบทความอื่นๆ คุณจะเห็นเอง นั่นเป็นเหตุผลที่คุณควรจดจ่ออยู่กับการศึกษาด้วยหัวของคุณ มนุษยชาติได้ค้นพบสิ่งใหม่มากมายและยังไม่ทราบอีกมาก และถ้าคุณรู้สึกว่าไม่มีอะไรน่าสนใจในด้านไฮไดรด์ คุณคิดผิดอย่างมหันต์