- Características de compostos especiais
- Carbonoides
- Nitrogenoides
- Nomenclatura
- Treinamento
- Carbonoides
- Nitrogenoides
- Formulários
- Referências
Os compostos especiais são todos aqueles feitos de hidretos covalentes dos carbonóides e nitrogenoides. Estes são compostos com a fórmula EH 4, para os carbonetos ou elementos do grupo 14, ou a fórmula EH 3 para os 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, porém, ignorando o fato de que H 2 O não é encontrado entre eles, alguns são muito instáveis e raros, então eles poderiam ser dignos de tal qualificador.
Carboides e hidretos de nitrogênio. Fonte: Gabriel Bolívar.
Duas moléculas de hidreto EH 4 (esquerda) e EH 3 (direita) são mostradas na imagem superior com um modelo de esferas e bastonetes. Observe que os hidretos de EH 4 são tetraédricos, enquanto EH 3 tem geometria de pirâmide trigonal, com um par de elétrons acima do átomo E central.
À medida que você desce os grupos 14 e 15, o átomo central cresce e a molécula fica mais pesada e mais instável; uma vez que as ligações EH são enfraquecidas pela fraca sobreposição de seus orbitais. Os hidretos mais pesados são talvez os verdadeiros compostos especiais, enquanto o CH 4, 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
Como mencionado no início, suas fórmulas são EH 4 e consistem em moléculas tetraédricas. O mais simples desses hidretos é o CH 4, que ironicamente também é classificado como um hidrocarboneto. A coisa mais importante sobre essa molécula é a estabilidade relativa de suas ligações CH.
Além disso, as ligações CC são muito fortes, fazendo com que o CH 4 seja concatenado para formar a família dos hidrocarbonetos. Desta forma, surgem cadeias CC de grandes comprimentos e com muitas ligações CH.
Não é o mesmo com suas contrapartes mais pesadas. O SiH 4, por exemplo, 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 os hexa-hidretos, E 2 H 6: C 2 H 6 (etano), Si 2 H 6 (disilano), Ge 2 H 6 (digestor) e Sn 2 H 6 (diestanano).
Os outros hidretos: GeH 4, SnH 4 e PbH 4 são gases ainda mais instáveis e explosivos, dos quais se aproveita sua ação redutora. PbH 4 é considerado um composto teórico, uma vez que é tão reativo que não poderia ser obtido adequadamente.
Nitrogenoides
Do lado dos hidretos de nitrogênio ou grupo 15, encontramos as moléculas da pirâmide trigonal EH 3. Esses compostos também são gasosos, instáveis, incolores e tóxicos; mas mais versátil e útil do que EH 4.
Por exemplo, o NH 3, o mais simples deles, é um dos compostos químicos mais produzidos industrialmente, e seu cheiro desagradável o caracteriza muito bem. O PH 3, por sua vez, cheira a alho e peixe, e o AsH 3 cheira a ovos podres.
Todas as moléculas de EH 3 são básicas; mas o NH 3 é coroado nesta característica, sendo a base mais forte devido à maior eletronegatividade e densidade eletrônica do nitrogênio.
NH 3 também pode ser concatenado, assim como CH 4, apenas em um grau muito menor; hidrazina, N 2 H 4 (H 2 N-NH 2), e triazane, N 3 H 5 (H 2 N-NH-NH 2), são exemplos de compostos causadas pela concatenação de azoto.
Da mesma forma, os hidretos PH 3 e AsH 3 são concatenados para dar origem a P 2 H 4 (H 2 P-PH 2) e As 2 H 4 (H 2 As-AsH 2), respectivamente.
Nomenclatura
Para nomear esses compostos especiais, duas nomenclaturas são usadas na maioria das vezes: a tradicional e a IUPAC. Abaixo os hidretos EH 4 e EH 3 serão decompostos com suas respectivas fórmulas e nomes.
- CH 4: metano.
- SiH 4: silano.
- GeH 4: alemão.
- SnH 4: estanano.
- PbH 4: plumban.
- NH 3: amônia (tradicional), azano (IUPAC).
- PH 3: fosfina, fosfano.
- AsH 3: arsina, arsan.
- SbH 3: estibnite, stiban.
- BiH 3: 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 CH 4 viria a ser denominado de acordo com essa nomenclatura tetra-hidreto de carbono. Enquanto de acordo com a nomenclatura de estoque, CH 4 seria chamado de 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:
6H 2 (g) + 3SiO 2 (g) + 4Al (s) → 3SiH 4 (g) + 2Al 2 O 3 (s)
Com relação ao GeH 4, ele é sintetizado em nível de laboratório de acordo com as seguintes equações químicas:
Na 2 GeO 3 + NaBH 4 + H 2 O → GeH 4 + 2 NaOH + NaBO 2
E SnH 4 é formado quando reage com KAlH 4 em um meio tetrahidrofurano (THF).
Nitrogenoides
A amônia, como o CH 4, pode se formar na natureza, especialmente no espaço sideral na forma de cristais. O principal processo de obtenção do NH 3 é o processo Haber-Bosch, representado pela seguinte equação química:
3 H 2 (g) + N 2 (g) → 2 NH 3 (g)
O processo envolve o uso de altas temperaturas e pressões, além de catalisadores para promover a formação de NH 3.
A fosfina é formada quando o fósforo branco é tratado com hidróxido de potássio:
3 KOH + P 4 + 3 H 2 O → 3 KH 2 PO 2 + PH 3
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:
Na 3 As + 3 HBr → AsH 3 + 3 NaBr
4 AsCl 3 + 3 NaBH 4 → 4 AsH 3 + 3 NaCl + 3 BCl 3
E bismutina quando a metilbismutina é desproporcional:
3 BIH 2 CH 3 → 2 BH 3 + Bi (CH 3) 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 a partir dele durante a fabricação de semicondutores.
- Como o SiH 4, o 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 a adição de átomos de N a inúmeros compostos (aminação).
- Arsine foi considerada uma arma química durante a Segunda Guerra Mundial, deixando o infame gás fosgênio, COCl 2, em seu lugar.
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. (sf). Hidretos de nitrogênio. Recuperado de: thechemistryguru.com