Халькогениды водорода

Вода, ты не просто необходима для жизни, ты и есть сама жизнь.

А. Экзюпери Устойчивость халькогеноводородов H₂ X от O к Po снижается (?), однако для воды и сероводорода значения ∆G⁰_f отрицательны, поэтому их можно синтезировать из ИПВ. Но эндотермические соединения: H₂Se, H₂ Te и особенно H₂Po, разлагающийся при об.у., - получают косвенно, например, из солей:

Na₂Э + HCl → H₂Э + NaCl.

Соли же (халькогениды), как более устойчивые (вследствие большей ионности связей, чем в H₂ X), все образуются из ИПВ.

Угловую форму молекул H₂Э можно объяснить sp -^[39] гибридизацией валентных орбиталей ц.а., а уменьшение валентного угла от 104,5⁰ (у H₂O) до 90⁰ (у H₂ Te) – снижением степени гибридизации до нуля, поскольку 90⁰ – это угол между p-орбиталями, не участвующими в гибридизации.

За счет полярности молекул (следствие их угловой формы) халькогениды водорода хорошо растворимы в воде³. Значение т кип. от H₂ Te к H₂S (несмотря на увеличение полярности молекул) уменьшается (снижение вклада дисперсионных взаимодействий). Однако при переходе к воде Т_кип. резко увеличивается (из-за возрастания прочности водородных связей), т.е. наблюдаются те же закономерности, что и в случае НГ.

В твердой воде каждая ее молекула образует по 4 Н-связи (за счет двух атомов Н и двух НЭП кислорода). Поэтому они имеют тетраэдрическую направленность, формируя алмазоподобную структуру льда.

Жидкая вода (согласно модели Самойлова) представляет собой нарушаемый тепловым движением льдоподобный каркас, пустоты которого частично заполнены молекулами воды. При 4⁰С соотношение молекул в каркасе и в пустотах соответствует наиболее плотной упаковке. А ниже 0⁰С молекул воды в пустотах практически нет и потому лед легче воды. (Хотя под давлением 2115 атм. получен тяжелый лед, который тонет в воде, а при 40 000 атм. – т.н. «горячий» лед с т.пл. 175⁰С.)

Благодаря способности воды к образованию крайне разнообразных по структуре межмолекулярных ассоциатов^[40], вода до сих пор является загадкой для ученых. Причем ее структура значительно изменяется даже при слабых внешних воздействиях, поэтому возможны различные методы «активации» воды. Очевидно, поэтому именно в ней зародилась жизнь (все растительные и животные организмы на 50-99% состоят из воды, которая обеспечивает их жизнедеятельность).

Кроме того, благодаря наличию Н-связей, вода обладает максимальной теплоемкостью и служит аккумулятором солнечной энергии на Земле, поддерживая жизнь.

Значение воды в химии трудно переоценить. Химики шутят: «Чтобы мы не изучали, мы изучаем воду». Даже в неводных средах она присутствует и во многом определяет ход процесса. Так, без следов воды хлор не окисляет натрий, нитрат серебра не реагирует с хлороводородом, гремучая смесь не взрывается и т.д., т.е. вода является катализатором большинства реакций.

Она уникальна и как растворитель, поскольку амфотерна в широком смысле: вода – это и кислота, и основание, и донор электронных пар и их акцептор, образует связи и с катионами, и с анионами, обладает и окислительными, и восстановительными свойствами.

Подчеркнем, что если вода – слабый окислитель: E⁰ (H₂O /H₂ ) = −0,41 В, и слабый восстановитель: E⁰ (O₂ /H₂O) = 0,82 В, то сероводород (E⁰ (S /H₂S) = 0,17 В в кислой среде) легко восстанавливает иод, серную кислоту (до SO₂ ), и даже кислород воздуха, но медленно. В то время как теллурид водорода (E⁰ (Te /H₂ Te) =? ^[41]) окисляется на воздухе мгновенно (?).

Кислотные свойства Н₂Х, как и НГ, в подгруппе усиливаются (K _d (H₂O) = 1,8 ⋅10⁻¹⁶ , а

K _d (H₂ Te) = 2,0 ⋅10^−[42] ), но выражены значительно слабее, чем у НГ, за счет большего заряда аниона X ²⁻ и меньшей Э.О. халькогенов, а следовательно, меньшей ионности связи H − Х по сравнению с соответствующей (по периоду) связью H − Г.

Дата добавления: 2015-07-25