План лекции: Международная система единиц Атомно-молекулярное учение Стехиометрия химических реакций

Соединения со степенью окисления водорода —1. В зависимости от природы связанного с ним элемента атомы водорода в соединениях могут быть поляризованы положительно (степень окисления 1) или отрицательно (степень окисления —1):

Кроме того, имеется группа соединений, в которых связь Э — Н близ­ка к неполярной. Эти соединения в соответствующих условиях можно рассматривать и как производные Н⁺, и как производные Н^-.
В тех случаях, когда водород выступает в качестве окислителя, он ведет себя как галоген, образуя аналогичные галидам гидриды. Однако образование иона Н^- из молекулы Н₂ — процесс эндотерми­ческий (энтальпия образования Н^- составляет + 150,5 кДж/моль):

Поэтому по окислительной активности водород существенно уступает галогенам. По этой же причине ясно выраженный ионный характер проявляют лишь гидриды наиболее активных металлов — щелочных и щелочноземельных, например КН и СаН₂.
Соединения водорода (I). Положительная поляризация атомов водорода наблюдается в его многочисленных соединениях с ковалентной связью: при обычных условиях это газы (НС1, H₂S, H₃N), жидко­сти (Н₂О, HF, HNO₃), твердые вещества (Н₃РО₄, H₂Si0₃). Свойства этих соединений сильно зависят от природы элемента, с которым не­посредственно связан водород. В частности, для соединений, содержа­щих связи F — Н, О — Н и N — Н, особо характерна водородная связь. Вследствие этого HF, H₂O и H₃N проявляют аномально высокие температуры плавления и кипения по сравнению с однотипными би­нарными соединениями водорода, образованными остальными элемен­тами данной группы.
Вследствие способности образовывать водородные связи и вступать в донорно-акцепторное взаимодействие жидкие HF, Н₂О и Н₃N явля­ются хорошими ионизирующими растворителями.
Металлические соединения водорода. Металлическими свойствами обладают водородные соединения d- и f-элементов. Эти соедине­ния получаются в виде металлоподобных темных порошков или хруп­кой массы, их электрическая проводимость и теплопроводность типичны для металлов. Это гидриды нестехиометрического состава. Идеализированный состав металлических гидридов чаще всего отвечает формулам МН (VH, NbH, TaH), MH₂ (TiH₂, ZrH₂, ScH₂) и МН₃ (UH_S, PaH₃).
О характере связи в гидридах d- и f -элементов существуют две тео­рии. В соответствии с одной из них водород входит в решетку в виде иона Н⁺, а свой электрон отдает в зону проводимости металлической структуры. Согласно другой теории атомы водорода берут электроны из зоны проводимости и находятся в кристаллической решетке гидрида в виде гидрид-ионов Н^-. Можно думать, что в периодической системе от I к V группе имеет место постепенный переход от ионных гидридов (типа солей) к гидридам, в которых водород находится в виде Н⁺.
Гидриды образуются из простых веществ с понижением энтропии, так как исходные вещества твердое и газообразное, а конечный про­дукт твердый. Поэтому синтезом из водорода и металла можно полу­чить только те соединения, образование которых сопровождается вы­делением большого количества теплоты. В противном случае гидриды d- и f-элементов можно получить лишь косвенным путем.
Металлические гидриды используются как восстановители для по­лучения покрытия из соответствующего металла, а также для получе­ния металлов в виде порошков. В последнем случае металл, например Ti или V, насыщают водородом, образовавшийся хрупкий гидрид рас­тирают в порошок и нагревают в вакууме, в результате чего получают порошок металла. Вследствие пластичности чистых металлов получить их порошки простым растиранием металлов не удается. Гидриды ис­пользуют также в реакциях гидрирования, синтеза многих соедине­ний d- и f-элементов. Гидрид титана представляет интерес в качестве «хранилища» водорода.