Гидриды 14-й группы — это химические соединения, состоящие из атомов водорода и атомов 14-й группы (элементами 14-й группы являются углерод , кремний , германий , олово , свинец и флеровий ).
Ряд тетрагидридов имеет химическую формулу XH 4 , где X представляет любой из углеродных элементов. Метан обычно является результатом разложения органического вещества и является парниковым газом . Другие гидриды, как правило, нестабильны, ядовиты и представляют собой гидриды металлов .
Они имеют пирамидальную структуру и, как таковые, не являются полярными молекулами, как другие p-блочные гидриды.
В отличие от других легких гидридов, таких как аммиак , вода и фтористый водород , метан не проявляет никаких аномальных эффектов, приписываемых водородным связям , и поэтому его свойства хорошо соответствуют преобладающей тенденции более тяжелых гидридов группы 14.
Эта серия имеет химическую формулу X 2 H 6 . Этан обычно встречается вместе с метаном в природном газе . Другие гидриды химической формулы X 2 H 6 менее стабильны, чем соответствующие тетрагидриды XH 4 , и они становятся все менее и менее стабильными по мере того, как X идет от углерода (этан C 2 H 6 стабилен) к свинцу (или флеровию ) в периодической таблице (диплюмбан Pb 2 H 6 неизвестен [1] ).
Все насыщенные гидриды группы 14 с прямой цепью следуют формуле X n H 2 n +2 , той же формуле для алканов .
Известно много других гидридов 14-й группы. Углерод образует огромное разнообразие углеводородов (среди простейших алканов - метан CH4 , этан C2H6 , пропан C3H8 , бутан C4H10 , пентан C5H12 и гексан C6H14 , имеющие широкий спектр применения. Существует также полиэтилен ( CH2 ) n , где n очень велико , стабильный углеводородный полимер , наиболее часто производимый пластик . [ 2] Углеводороды также включают алкены , которые содержат двойную связь между атомами углерода (например, этилен H2C = CH2 ) , алкины , которые содержат тройную связь между атомами углерода (например, ацетилен H − C≡C−H ), циклические и разветвленные углеводороды (например, циклогексан C6H12 , лимонен C10H16 , который является циклическим углеводородом с двойными связями между атомами углерода , и неопентан C(CH 3 ) 4 , который является разветвленным углеводородом), а также ароматические углеводороды, такие как бензол C 6 H 6 и толуол C 6 H 5 −CH 3 ), изучение которых составляет основу органической химии . [3]
Наряду с водородом углерод может образовывать соединения с химически подобными галогенами , образуя галогеналканы . Простейшие из этого ряда, галометаны , содержат такие соединения , как дихлорметан CH2Cl2 , хлороформ CHCl3 и иодоформ CHI3 . Другие такие важные химикаты включают винилхлорид H2C = CHCl , который используется в производстве ПВХ .
Другие элементы группы 14 имеют меньшую тенденцию к катенации. Гидрокремний ( бинарные соединения кремния с водородом ), кремниевые аналоги углеводородов, такие как силаны Si n H 2 n +2 известны для n = 1–8, в которых термическая стабильность уменьшается с ростом n (например, силан SiH 4 и дисилан Si 2 H 6 ), как и циклосиланы (например, циклопентасилан Si 5 H 10 и циклогексасилан Si 6 H 12 ). Они являются очень реакционноспособными, пирофорными бесцветными газами или летучими жидкостями. Их летучесть занимает промежуточное положение между алканами и германами. [4] Ненасыщенные силаны, силены и силины, были охарактеризованы спектроскопически. Первыми членами каждой из них соответственно являются дисилен H 2 Si=SiH 2 и дисилен H−Si≡Si−H , кремниевые аналоги этилена и ацетилена соответственно.
Первые пять гидрогерманиев Ge n H 2 n +2 известны и довольно похожи на гидросиликоны, [5] например, герман GeH 4 и дигерман Ge 2 H 6 . Они являются германиевыми аналогами алканов.
Станнан SnH 4 , сильный восстановитель, медленно разлагается при комнатной температуре на олово и водород, и разлагается концентрированными водными кислотами или щелочами; дистаннан Sn 2 H 6 еще более нестабилен, и более длинные гидростанны (гидротины) неизвестны. Станнан и дистаннан являются оловянными аналогами метана и этана соответственно.
Плюмбан PbH 4 очень плохо охарактеризован и известен только в следовых количествах: даже при низких температурах методы синтеза, которые дают другие соединения MH 4 , не дают PbH 4 . Других гидроплюмбумов (гидросвинцов) не известно. [1] Однако некоторые замещенные диплюмбаны с общей химической формулой R 3 Pb−PbR 3 более стабильны, где группы R представляют собой органил .
Известны соединения, содержащие водород и несколько элементов 14 группы, одним из самых известных из них является тетраэтилсвинец Pb(CH2CH3 ) 4 , который содержит углерод и свинец . Другими примерами являются метилсилан H3C −SiH3 , который содержит углерод и кремний , гидрид трис(триметилсилил)германия ((CH3 ) 3Si ) 3GeH , который содержит углерод, кремний и германий , силилгерман или гермилсилан H3Si −GeH3 , который содержит кремний и германий, и гексафенилдиплюмбан ( C6H5)3Pb−Pb(C6H5 ) 3 , который содержит углерод и свинец . [ 6]