Hydridy

Vodík sa zlučuje s veľkou časťou prvkov periodickej tabuľky. Dvojprvkové zlúčeniny vodíka s iným prvkom nazývame hydridy. Podľa toho, s akým prvkom sa vodík spojí, ich delíme na dve veľké skupiny:

typ	s čím	väzba	oxidačné číslo H	príklad
iónové hydridy	alkalické kovy, kovy alkalických zemín	iónová	−I	NaH, CaH₂
kovalentné hydridy	nekovy a polokovy	kovalentná	+I alebo −I	CH₄, NH₃, SiH₄

Rozhoduje elektronegativita. Keď je partner vodíka menej elektronegatívny (kovy), vodík si elektrón vezme a stane sa aniónom H⁻. Keď je partner elektronegatívnejší (dusík, kyslík, halogény), vodík má +I.

V iónových hydridoch je vodík hydridový anión H⁻ s nábojom 1−. Je to jedna z mála situácií, keď má vodík oxidačné číslo −I (pozri aj lekciu Oxidačné číslo).

Názov tvoríme rovnako ako pri oxidoch alebo hydroxidoch: podstatné meno hydrid a prídavné meno z názvu kovu s koncovkou podľa jeho oxidačného čísla. Vzorec zostavíš krížovým pravidlom, ktoré poznáš z lekcie Od názvu k vzorcu. Keďže H⁻ má náboj 1−, počet atómov vodíka sa rovná oxidačnému číslu kovu.

vzorec	názov	oxidačné číslo kovu
LiH	hydrid lítny	+I
NaH	hydrid sodný	+I
KH	hydrid draselný	+I
CsH	hydrid cézny	+I
MgH₂	hydrid horečnatý	+II
CaH₂	hydrid vápenatý	+II
SrH₂	hydrid strontnatý	+II
BaH₂	hydrid bárnatý	+II

Iónové hydridy sú biele kryštalické látky, ktoré prudko reagujú s vodou. Anión H⁻ sa spojí s vodíkom z vody a unikne plynný vodík:

• NaH + H₂O → NaOH + H₂
• CaH₂ + 2 H₂O → Ca(OH)₂ + 2 H₂

Preto sa hydrid vápenatý používa na vysušovanie rozpúšťadiel a hydrid lítny ako zdroj vodíka.

Hydridy nekovov a polokovov sú molekuly. Mnohé poznáš pod triviálnymi názvami (voda, amoniak, metán), no chémia pre ne má aj systematické názvy. Tvoria sa jednoducho: koreň názvu prvku + koncovka -án.

skupina	vzorec	systematický názov	triviálny názov
13	B₂H₆	diborán
14	CH₄	metán
14	SiH₄	silán
14	GeH₄	germán
15	NH₃	azán	amoniak
15	PH₃	fosfán
15	AsH₃	arzán
15	SbH₃	stibán
16	H₂O	oxidán	voda
16	H₂S	sulfán	sírovodík
16	H₂Se	selán
16	H₂Te	telán

Pri vode, amoniaku a metáne sa v praxi takmer vždy používajú triviálne názvy. Názvy oxidán a azán poznať treba, ale nebudeš ich počuť často.

Koľko je vodíkov?

Pri hydridoch prvkov 14. až 17. skupiny platí jednoduchá pomôcka: počet atómov vodíka = 8 − číslo skupiny (v starom číslovaní, teda 4 pre uhlík, 5 pre dusík, 6 pre kyslík, 7 pre halogény). Prvok si tak doplní elektróny do oktetu.

• uhlík (IV. A): 8 − 4 = 4, preto CH₄
• dusík (V. A): 8 − 5 = 3, preto NH₃
• síra (VI. A): 8 − 6 = 2, preto H₂S
• chlór (VII. A): 8 − 7 = 1, preto HCl

Bór v 13. skupine má tri valenčné elektróny, preto by čakal BH₃. Takáto molekula je však nestála a spojí sa do dimérov, preto je skutočný vzorec B₂H₆ a názov diborán.

Poradie značiek vo vzorci

Pri hydridoch 13. až 15. skupiny píšeme vodík za značku prvku (B₂H₆, CH₄, SiH₄, NH₃, PH₃). Pri hydridoch 16. a 17. skupiny píšeme vodík na začiatok (H₂O, H₂S, HF, HCl). Súvisí to s tým, že vodík v nich má zreteľne kladné oxidačné číslo, podobne ako v kyselinách.

Hydridy halogénov a chalkogénov

Zlúčeniny HF, HCl, HBr, HI sa ako plyny volajú fluorovodík, chlorovodík, bromovodík, jodovodík. Keď ich rozpustíme vo vode, vznikajú kyseliny, napríklad kyselina chlorovodíková. Podobne sulfán H₂S tvorí vo vode kyselinu sírovodíkovú. Tieto kyseliny preberá lekcia Bezkyslíkaté kyseliny.

Hydridy s viacerými atómami prvku

Niektoré nekovy tvoria aj hydridy s reťazcom viacerých rovnakých atómov. Počet atómov vyjadrí číslovková predpona: B₂H₆ je diborán a N₂H₄ je hydrazín, systematicky diazán. Hydrazín sa používa ako raketové palivo.

Tu treba byť opatrný. Vodík má elektronegativitu približne 2,2.

• Ak je partner elektronegatívnejší (C, N, O, S, halogény), vodík má +I. V NH₃ má dusík −III, v CH₄ má uhlík −IV, v H₂O má kyslík −II.
• Ak je partner menej elektronegatívny (bór 2,0, kremík 1,9), vodík má −I. V SiH₄ má kremík +IV a v B₂H₆ má bór +III.

Pri názvoch s koncovkou -án oxidačné číslo vyjadrovať nemusíš, preto ti na ňom pri pomenovaní nezáleží. Pri výpočtoch oxidačných čísel v reakciách to však dôležité je.

• Hydrid verzus hydroxid. NaH je hydrid sodný, NaOH hydroxid sodný. Hydrid neobsahuje kyslík.
• Oxidačné číslo vodíka v hydridoch kovov. V NaH nemá vodík +I, ale −I. Kladné oxidačné číslo tam má kov.
• Koncovka pri nekovoch. PH₃ sa nevolá „hydrid fosforitý“ ani „fosfid vodíka“, ale fosfán. Starší názov fosfín v školskom názvosloví už nepoužívame.
• Poradie značiek. Píše sa NH₃, nie H₃N, ale H₂S, nie SH₂.
• Diborán. B₂H₆ nie je „borán“. Predpona di- hovorí, že molekula má dva atómy bóru.
• Zámena s fosfidmi a nitridmi. Ca₃P₂ je fosfid vápenatý, PH₃ je fosfán. O fosfidoch a nitridoch sa dočítaš v nasledujúcej lekcii.

V skladačke pod textom spájaj katióny kovov s hydridovým aniónom H⁻ a sleduj, ako sa vyrovnávajú náboje a skladá sa názov. V časti Precvič si nájdeš kartičky s iónovými aj kovalentnými hydridmi, vrátane triviálnych názvov.

Predchádzajúca lekcia: Hydroxidy. Ďalšia lekcia: Karbidy, nitridy a ďalšie zlúčeniny nekovov. Celý test z názvoslovia nájdeš na stránke Test z názvoslovia.