Гидрид пниктогена - Википедия - Pnictogen hydride

Аммиак, фосфин и арсин, три простых гидрида пниктогена

Гидриды пниктогена или же водородные пниктиды находятся бинарные соединения водорода с пниктоген атомы (элементы группы 15: азот, фосфор, мышьяк, сурьма, и висмут ) ковалентно связан с водород.

Тригидриды пниктогена

Самый простой ряд имеет химическую формулу XH₃ (реже H₃X), где X представляет любой из пниктогенов. Они берут на себя пирамидальная структура (в отличие от тригонально плоский расположение группа 13 гидриды ), а значит, полярны. Эти тригидриды пниктогена обычно становятся все более нестабильными и ядовитыми по отношению к более тяжелым элементам.

Как простой галогениды водорода и халькогениды, гидриды пниктогена воды -растворимый.^{[сомнительный – обсуждать]} В отличие от других гидридов, таких как сероводород и фтороводород, образующие кислые водные растворы, аммиак растворяется в воде, чтобы сделать гидроксид аммония который является основным (путем формирования гидроксид ион в отличие от гидроксоний ). Фосфин также растворим в воде. Арсин и Стибин меньше, и неизвестно, висмутин является.

Составные имена	Химическая формула	Геометрия	Модель заполнения пространства
гидрид азота аммиак (азане)	NH₃
гидрид фосфора фосфин (фосфан)	PH₃
гидрид мышьяка арсин (арсан)	Пепел₃
гидрид сурьмы Стибин (Стибейн)	SbH₃
гидрид висмута висмутин (висмутан)	БиГ₃

Вот некоторые свойства тригидридов пниктогена:^[1]

Свойство	NH₃	PH₃	Пепел₃	SbH₃	БиГ₃
Точка плавления (° C)	−77.8	−133.5	−116.3	−88	?
Точка кипения (° C)	−34.5	−87.5	−62.4	−18.4	16,8 (экстраполировано)
Плотность жидкости (г / см³)	0,683 (-34 ° С)	0,746 (-90 ° С)	1,640 (-64 ° С)	2,204 (-18 ° С)	?
ΔЧАС^° _ж/ кДж моль⁻¹	−46.1	−9.6 (?)	+66.4	+145.1	+277.8
Расстояние (X – H) / мес.	101.7	141.9	151.9	170.7	177.59
Угол H – X – H	107.8°	93.6°	91.8°	91.3°	90.48°

Эти газы не имеют запаха в чистом виде, а приобретают его при контакте с воздухом. Аммиак имеет печально известный сильный запах, напоминающий запах моча и / или рыбы, обычно результат разложения мочевина. Фосфин пахнет рыбой или чесноком, а стибин - тухлыми яйцами, похожими на сероводород и селенид.

Дипниктоген тетрагидриды

Составные имена	Химическая формула	Геометрия	Модель заполнения пространства
гидрид диазота гидразин (диазан)	N₂ЧАС₄
гидрид дифосфора дифосфин (дифосфан )	п₂ЧАС₄
гидрид ди мышьяка^[1] дневник (диарсан )	В качестве₂ЧАС₄

Характеристики

Все насыщенные водородные пниктиды с прямой цепью подчиняются формуле X_пЧАС_{п + 2}.

Модели фосфанов длиной 3 и 4

Аммиак производится в промышленных масштабах в наибольших масштабах среди всех соединений. Как вода, водородная связь приводит к высокой температуре плавления и кипения по сравнению с другими гидридами пниктогена, хотя 26% теряется при плавлении, еще 7% при нагревании жидкости до кипения и оставшиеся 67% при кипении. Другими эффектами водородных связей являются высокая диэлектрическая проницаемость, а также низкие значения плотности, вязкости и электропроводности. Как и вода, это отличный и часто используемый ионизирующий растворитель.^[2] Более двадцати других гидридов азот известны, самое важное существо гидразин (N₂ЧАС₄) и азид водорода (HN₃). Гидразин имеет физические свойства, которые очень похожи на свойства воды: его точки плавления и кипения составляют 2,0 ° C и 113,5 ° C, плотность твердого вещества при -5 ° C составляет 1,146 г / см.³, а жидкости при 25 ° C - 1,00 г / см³.^[3] В азаны представляют собой серию, включающую аммиак, гидразин и триазан.

Фосфин, токсичный бесцветный газ, является наиболее стабильным гидридом фосфора и первым из гомологичных линейных полифосфанов серии P_пЧАС_п+2 (п = 1–9), которые становятся все более термически нестабильными по мере п увеличивается. Другие циклические и конденсированные полифосфановые серии известны из P_пЧАС_п верх_пЧАС_п−18, что составляет 85 известных фосфанов в 1997 году. Нерастворимые в воде, но растворимые в органических жидкостях (а также сероуглерод и трихлоруксусная кислота ), фосфин - сильный восстановитель.^[4]

Арсин, стибин и висмутин являются высокотоксичными, термически нестабильными и бесцветными газами. Никаких заметных водородных связей не обнаруживается в фосфине, арсине, стибине или висмутине, и нет заметной тенденции к диссоциации, как аммиак, на MH⁺
₄ и MH⁻
₂ (M = P, As, Sb, Bi). Гидриды пниктогена уплотняются вниз по группе, длина связей M – H увеличивается, а валентный угол H – M – H немного уменьшается. Стандартные энтальпии образования отражают возрастающую термическую нестабильность по группе. Арсин разлагается до мышьяк и водород при 250–300 ° C, стибин до сурьма и водород при комнатной температуре, а висмутин до висмут и водород выше -45 ° C. Арсин и стибин очень легко окисляются до триоксида мышьяка или сурьмы и воды; аналогичная реакция происходит с сера или же селен. Реакция с металлами при повышенных температурах приводит к арсенидам и антимонидам. Известно несколько низших гидридов, таких как As₂ЧАС₄, но они еще более нестабильны и их свойства неизвестны.^[1]