К раствору полученному при добавлении 4 г гидрида калия


Задание с ответами: химия. ЕГЭ — 2018

К раствору, полученному при добавлении 4 г гидрида калия к 100 мл воды, прилили 100 мл 39 %-ного раствора азотной кислоты ( = 1,24 г/мл). Определите массовые доли всех веществ (включая и воду) в конечном растворе.

Сведения для решения

Составим уравнения реакций:

 

 

Вычислим количество веществ гидроксида калия и азотной кислоты, сделаем вывод о том, какое из веществ находится в избытке:

 

— в избытке

 

Вычислим массу раствора и массы составляющих его веществ:

 

 

Определим массовые доли веществ в растворе:

 




Эффект KI, L-цистеина и 1,10-фенантролина

Метод образования гидрида (HG) свинца представляет собой помехи от посторонних ионов в образцах сложной матрицы. Чтобы минимизировать эти помехи, влияние маскирующих агентов, таких как KI, L-цистеин и 1,10-фенантролин, было изучено в отсутствие и в присутствии выбранных мешающих частиц (As, Cr, Cu и Fe). Были выполнены различные режимы добавления маскирующих агентов, то есть либо к образцу, либо к восстанавливающему раствору KBH 4 .Определение содержания свинца выполняли с использованием системы анализа впрыска потока (FIA), соединенной с HG и спектрометрии атомной флуоресценции (AFS). На линейность калибровочных кривых (1–10 мк г Pb L -1 ) добавление маскирующих агентов не повлияло. Использование KI в восстанавливающем растворе уменьшило влияние концентраций As и Cu, в то время как 1,10-фенантролин показал положительное влияние на влияние As. Более того, Cr и Cu оказались наиболее серьезными мешающими ионами для свинца (PbH 4 ), потому что они резко снижали аналитический сигнал свинца.Fe не оказывал никакого влияния на используемые экспериментальные условия, даже на высоких уровнях. Точность была установлена ​​путем анализа сертифицированного стандартного материала (например, BCR-610, грунтовые воды) с использованием KI в качестве маскирующего агента. Предел обнаружения, достигнутый по методике, предложенной FIA-HG-AFS, составил 0,03 мк г Pb L -1 .

1. Введение

Определение ультра-следов свинца в пробах окружающей среды играет важную роль в мониторинге загрязнения [1].Среди нескольких методов, используемых для измерения концентраций свинца, атомная флуоресцентная спектрометрия (AFS) широко используется в качестве метода обнаружения для анализа различных видов биологических проб и проб окружающей среды [2, 3]. Однако в случае аналитического определения следовых количеств свинца прямой анализ неадекватен, и необходимо повысить чувствительность AFS, используя образование гидрида (HG) его летучих частиц (PbH 4 ) [4 ]. Расстановка переносов HG для отделения свинца от образца матрицы [5, 6] с AFS-детектированием с использованием метода на основе потока обеспечивает чувствительное обнаружение и быструю работу [7].

Летучие гидриды As, Sn, Sb, Cd, Se, Hg и Pb [8] обычно образуются с использованием тетрагидробората (THB) в кислой среде (HCl, HNO 3 ), которая способна образовывать борановые комплексы [ 9]. Кроме того, также могут образовываться летучие частицы переходных металлов, таких как Fe, Cu и Cr. Эти парообразные частицы очень нестабильны и могут легко образовывать коллоиды или макроосаждения [10, 11].

В случае Pb образование свинца достигается за счет использования THB в сочетании с феррицианидом калия K 3 [Fe (CN) 6 ], который является одной из наиболее часто используемых добавок, улучшающих образование свинца [ 4, 12].Реакция феррицианида калия с ТГБ приводит к образованию промежуточных соединений бора, которые могут эффективно реагировать со свинцом, что приводит к сильному усилению реакции образования свинца [13]. Образование гидрида свинца затруднено и отличается от других гидридообразующих элементов, поскольку он очень чувствителен к помехам, которые могут быть вызваны посторонними ионами, присутствующими в матрицах образцов. PbH 4 может быть получен только в присутствии окислителей и хелатирующих агентов или маскирующих агентов (МА) [14].Эти добавки представляют собой химические вещества, которые добавляют в реакционную систему для повышения как эффективности, так и селективности образования плюмбана [15].

Серьезные помехи возникают из-за благородных металлов, переходных металлов (например, Cu, Fe и Cr) и гидридообразующих элементов (As), особенно когда они присутствуют в значительном избытке по сравнению с аналитом [16].

Эффекты интерференции сильно отличаются и непредсказуемы, поскольку зависят от конкретной пары интерферирующих аналитов, exp

.

Гидрид калия - вам не друг

Химические новости

Дерек Лоу

Известный химик-блогер Milkshake, похоже, чуть не пострадал от пожара, вызванного крошечным остатком гидрида калия. Похоже, он выжил без серьезных травм, но такие вещи определенно встряхнут человека.
Ненавижу гидрид калия. Его относительный гидрид натрия является обычным реагентом, но он намного более укрощен (и даже в этом случае может вызывать интересные пожары - я знал человека, который зажег его кучу на чаше весов, пока взвешивал, что замедлило процесс. немного).Гидрид натрия обычно продается в виде 60% -ной дисперсии, темно-серого порошка, пропитанного минеральным маслом, чтобы предотвратить его слишком быстрое ухудшение (и чтобы он не поджег все). Вы можете купить 95% -ный гидрид натрия, сухое вещество, и есть люди, которые им доверяют, но я предпочитаю на . Никогда не знаешь, правильно ли хранился; вы можете добавлять в реакцию немного гидроксида натрия, не зная об этом. И есть огненная часть. Вам нужно двигаться быстрее, если вы используете 95%, а я бы выбрал день с низкой влажностью.
Но гидрид калия, это совсем другое дело. Это делает соединение натрия похожим на кукурузную муку с точки зрения прощения. Вы не можете обойтись без комковатой маслянистой порошковой формы - традиционно KH продается как липкая дисперсия серого порошка, находящегося под несколькими дюймами минерального масла. Если он хорошо рассредоточен, то должно быть 35%. Вы встряхиваете материал до тех пор, пока не почувствуете, что он даже смешан, а затем добавляете пипеткой количество мусора, которое соответствует содержанию KH в нем. Конечно, знаешь.На самом деле происходит то, что вы дозируете материал, замечая при этом, что он уже оседает внутри дозатора , тем самым забивая его, когда вы пытаетесь его передать. Не весело.
Теперь он становится доступным в виде куска воска, что вовсе не такая уж плохая идея. Воск не сложнее избавиться от реакции, чем масло, и вы можете отрезать куски и взвесить их, не тратя много времени на то, чтобы что-то делать. Но Милкшейк опасается, что такая простота использования приведет к большему количеству пожаров во время тренировок (именно здесь его реакция вызвала проблемы), и он вполне может быть прав.Если вы собираетесь использовать KH, не теряйте бдительности.

,

гидрид

Гидрид - это название отрицательного иона водорода, H - . Хотя этот ион не существует, за исключением чрезвычайных условий, термин гидрид широко применяется для описания соединений водорода с другими элементами, особенно с элементами групп 1–16. Разнообразие соединений, образованных водородом, огромно, возможно, больше, чем у любого другого элемента. Каждый элемент периодической таблицы (кроме некоторых благородных газов) образует один или несколько гидридов.Их можно разделить на три основных типа по преобладающему характеру их связи:

  • Солевые гидриды , имеющие значительный ионный характер,
  • Ковалентные гидриды , которые включают углеводороды и многие другие соединения, и
  • Гидриды внедрения , которые могут быть описаны как имеющие металлическую связь.

Рекомендуемые дополнительные знания

Ион гидрида

См. Также: анион водорода.

Помимо электрида, ион гидрида - это простейший из возможных анионов, состоящий из двух электронов и протона. Водород имеет относительно низкое сродство к электрону, 72,77 кДж / моль, поэтому гидрид настолько щелочной, что неизвестен в растворе. Реакционная способность гипотетического иона гидрида определяется его экзотермическим протонированием с образованием дигидрогена:

H - + H + → H 2 ; Δ H = −1675 кДж / моль

В результате ион гидрида является одним из самых сильных известных оснований.Он будет извлекать протоны практически из любых водородсодержащих частиц. Низкое сродство к электрону водорода и прочность связи H – H (436 кДж / моль) означает, что ион гидрида также будет сильным восстановителем:

H 2 + 2e - ⇌ 2H - ; E o = −2,25 В

Ионные гидриды

В ионных гидридах водород ведет себя как галоген и получает электрон от металла с образованием иона гидрида (H - ), тем самым достигая стабильной электронной конфигурации гелия, заполняя его 1s-орбиталь.Другой элемент - металл более электроположительный, чем водород, обычно один из щелочных металлов или щелочноземельных металлов. Гидриды называются бинарными, если они включают только два элемента, включая водород. Химические формулы для бинарных ионных гидридов обычно MH (как в LiH). По мере увеличения заряда металла связь M-H становится более ковалентной, как в MgH 2 и AlH 3 . Ионные гидриды обычно встречаются в качестве основных реагентов в органическом синтезе:

C 6 H 5 C (O) CH 3 + KH → C 6 H 5 C (O) CH 2 K + H 2

Такие реакции гетерогенные , KH не растворяется.Типичными растворителями для таких реакций являются простые эфиры. Вода не может служить средой для чистых ионных гидридов или LAH, потому что ион гидрида является более сильным основанием, чем гидроксид. Газообразный водород выделяется в типичной кислотно-щелочной реакции.

NaH + H 2 O → H 2 (газ) + NaOH Δ H = −83,6 кДж / моль, Δ G = −109,0 кДж / моль

Гидриды щелочных металлов реагируют с галогенидами металлов. Литийалюминийгидрид (часто сокращенно LAH) образуется в результате реакций с хлоридом алюминия.

4 LiH + AlCl 3 → LiAlH 4 + 3 LiCl

Ковалентные гидриды

В ковалентных гидридах водород ковалентно связан с более электроположительными элементами, такими как p-блочные (бор, алюминий и элементы группы 4-7), а также с бериллием. Обычные соединения включают углеводороды, и аммиак можно рассматривать как гидридов, углерода и азота, соответственно. Заряженные нейтральные ковалентные гидриды, которые являются молекулярными, часто летучие при комнатной температуре и атмосферном давлении.Некоторые ковалентные гидриды не летучие, потому что они полимерные, т.е. немолекулярные - такие как бинарные гидриды алюминия и бериллия. Заменяя некоторые атомы водорода в таких соединениях на более крупные лиганды, получают молекулярные производные. Например, гидрид диизобутилалюминия (DIBAL) состоит из двух центров алюминия, соединенных мостиковыми связями гидридных лигандов. Гидриды, растворимые в обычных растворителях, широко используются в органическом синтезе. Особенно распространены борогидрид натрия (NaBH 4 ) и алюмогидрид лития и мешающие реагенты, такие как DIBAL.

Гидридокомплексы переходных металлов

Большинство комплексов переходных металлов образуют молекулярные соединения, описываемые как гидриды. Обычно такие соединения обсуждаются в контексте металлоорганической химии. Гидриды переходных металлов являются промежуточными продуктами во многих промышленных процессах, в которых используются металлические катализаторы, таких как гидроформилирование, гидрирование и гидродесульфуризация. Два известных примера, HCo (CO) 4 и H 2 Fe (CO) 4 , являются кислыми, что демонстрирует, что термин гидрид используется очень широко.Депротонирование дигидрогенных комплексов дает гидриды металлов. Анион [ReH 9 ] 2- является редким примером молекулярного гомолептического гидрида металла.

Гидриды внедрения переходных металлов

Структурно связанные с солевыми гидридами, переходные металлы образуют бинарные гидриды, которые часто нестехиометрически, с переменным количеством атомов водорода в решетке, где они могут мигрировать через нее. В материаловедении явление водородной хрупкости является следствием внедрения гидридов внедрения.Палладий поглощает до 900 раз больше собственного объема водорода при комнатной температуре, образуя гидрид палладия, и поэтому когда-то считался средством переноса водорода для автомобильных топливных элементов. Газообразный водород выделяется пропорционально приложенной температуре и давлению, но не химическому составу.

Межузельные гидриды перспективны как способ безопасного хранения водорода. За последние 25 лет было разработано много межузельных гидридов, которые легко поглощают и выделяют водород при комнатной температуре и атмосферном давлении.Обычно они основаны на интерметаллических соединениях и сплавах твердого раствора. Однако их применение все еще ограничено, поскольку они способны хранить только около 2 мас.% Водорода, что недостаточно для автомобильных применений.

Номенклатура

В настоящее время изучаются различные гидриды металлов для использования в качестве средства хранения водорода в электромобилях и батареях, работающих на топливных элементах. Они также имеют важное применение в органической химии в качестве мощных восстановителей и многообещающие применения в водородной экономике.Ниже приводится список номенклатуры гидридов основной группы:

В соответствии с вышеприведенным соглашением, следующие «соединения водорода», а не «гидриды»:

Примеры:

  • никель-гидрид: используется в NiMH батареях
  • гидрид палладия: электроды в экспериментах по холодному синтезу
  • литийалюмогидрид: мощный восстановитель, используемый в органической химии
  • борогидрид натрия: селективный специальный восстановитель, хранение водорода в топливных элементах
  • гидрид натрия: мощное основание, используемое в органической химии
  • диборан: восстановитель, ракетное топливо, полупроводниковая легирующая добавка, катализатор, используемый в органическом синтезе; также боран, пентаборан и декаборан
  • арсин: используется для легирования полупроводников.
  • stibine: используется в полупроводниковой промышленности
  • фосфин: используется для фумигации
  • силан: многие промышленные применения, например.грамм. производство композиционных материалов и гидрофобизаторов
  • аммиак: охлаждающая жидкость, удобрения, многие другие промышленные применения
  • сероводород: компонент природного газа, важный источник серы
  • С химической точки зрения даже воду и углеводороды можно рассматривать как гидриды.

Изотопы гидрида

Protide , дейтерид и тритид используются для описания ионов или соединений, которые содержат обогащенный водород-1, дейтерий или тритий соответственно.

Соглашение о приоритете

Согласно соглашению IUPAC, по приоритету (стилизованная электроотрицательность) водород находится между элементами группы 15 и группы 16. Следовательно, мы имеем NH 3 , «гидрид азота» (аммиак), по сравнению с H 2 O, «оксид водорода» (вода).

См. Также

.

Реакций перегруппировки (1) - Гидридные сдвиги - Master Organic Chemistry

Реакции перегруппировки: реакции замещения с гидридными сдвигами

В этом посте мы рассмотрим несколько примеров реакций, в которых образуются карбокатионы… но затем происходит забавная вещь. Смежная связывающая пара электронов (то есть связь C-H) взаимодействует с пустой p-орбиталью, и, прежде чем вы это узнаете, связь C-H сместилась и образовался новый, более стабильный карбокатион ! Затем карбокатион атакуется нуклеофилом, вызывая реакцию замещения (SN1) с перегруппировкой!

Содержание

  1. Обнаружение «замены с перегруппировкой»: образуется и разрывается дополнительный набор связей CH
  2. Стабильность карбокатионов: третичная> вторичная >> Первичная
  3. Если менее стабильные карбокатионы могут быть преобразованы в Более стабильное карбокирование за счет миграции связи CH, тогда возможна перегруппировка
  4. Примеры «разрешенных» реакций перегруппировки карбокации, которые происходят через гидридные сдвиги
  5. Реакция SN1 с гидридным сдвигом: механизм толкания стрелки

1.Обнаружение «замещения с перегруппировкой»: образуется и разрывается дополнительный набор связей C-H

Для нуклеофильного замещения структура образующихся и разрываемых связей довольно проста. Вы разрушаете C- (уходящую группу) и формируете C- (нуклеофил). Прямой своп. Но время от времени вы можете наблюдать «странную» реакцию замещения. Если вы внимательно посмотрите на структуру образованных и разорванных связей во второй реакции ниже, вы увидите дополнительный набор!

Другими словами, это реакция замещения, при которой водород перемещается.Мы называем эти движения «перестановками» по причинам, которые вскоре станут ясны.

Большой вопрос: , что происходит? Как это произошло?

2. Стабильность карбокатионов: третичная> вторичная >> первичная

Как оказалось, реакций, проходящих через карбокатионы, иногда могут подвергаться перегруппировке. И, оглядываясь назад на реакции замещения, напомним, что реакция SN1 проходит через промежуточный карбокатион. В этом посте мы рассмотрим, когда вы ожидаете увидеть реакцию перегруппировки.

Вернемся к карбокатионам. Это атомы углерода с шестью электронами, несущими положительный заряд. Другими словами, в них не хватает электронов - на 2 электрона меньше полного октета. Таким образом, имеет смысл, чтобы карбокатионов стали более стабильными по мере увеличения количества присоединенных к ним электронодонорных групп. Алкильные группы являются прекрасным примером. Вот почему стабильность карбокатиона увеличивается при переходе от первичного к вторичному и третичному.

(Также стоит отметить, что карбокатионы также стабилизируются за счет резонанса, что позволяет делокализовать или «распределять» положительный заряд по большей площади молекулы.)

3. Если карбокатионы могут быть менее стабильными. Превратиться в более стабильную карбокатион через миграцию связи CH, тогда возможна перегруппировка

Итак, какое отношение это имеет к перегруппировкам? Как оказалось, , если существует ситуация, когда нестабильный карбокатион может быть преобразован в более стабильный карбокатион, возможна перегруппировка.

Один путь перегруппировки, при котором нестабильный карбокатион может быть преобразован в более стабильный карбокатион, называется гидридным сдвигом . Посмотрите на диаграмму ниже.



В этой реакции мы имеем вторичный карбокатион с левой стороны. В этой реакции перегруппировки пара электронов в связи C-H переносится на пустую p-орбиталь карбокатиона. В переходном состоянии этой реакции существует частичная связь C-H на C3 и частичная связь C-H на C2. Переходное состояние здесь похоже на долю секунды в эстафете, когда один спринтер передает эстафету другому спринтеру, и они оба держат ее в руках. Затем, когда связь C2-H укорачивается, а связь C3-H ослабевает, мы получаем карбокатион на C3 (третичный карбокатион) в более стабильном продукте.

Обратите внимание, что нам нужна только одна стрелка , чтобы показать это!

4. Примеры «разрешенных» реакций карбокационной перегруппировки, которые происходят через гидридные сдвиги

Вот несколько примеров «разрешенных» реакций перегруппировки.Обратите внимание, как мы всегда переходим от менее замещенного карбокатиона к более замещенному карбокатиону. Одно исключение находится в самом низу; перегруппировка благоприятна, потому что новый карбокатион стабилизирован резонансом.

5. Реакция S N 1 с гидридным сдвигом: механизм толкания стрелки

Теперь мы готовы показать, как происходит реакция перегруппировки с SN1. Напомним, что первый шаг в SN1 состоит в том, что уходящая группа оставляет , чтобы дать карбокатион.В приведенном ниже случае образуется карбокатион вторичный , а по соседству находится третичный углерод . Следовательно, может произойти перегруппировка с образованием более стабильного третичного карбокатиона, который затем атакуется нуклеофилом (в данном случае водой). Наконец, вода депротонируется, чтобы получить нейтральный спирт. Итак, это пример реакции SN1 с перегруппировкой .

Ниже я привел еще несколько примеров реакций SN1 с перегруппировками.Посмотри, сможешь ли ты нарисовать механизмы! В следующем посте мы поговорим о несколько ином пути перегруппировки с реакциями замещения.

Следующее сообщение: Реакции перегруппировки (2) - Алкильные сдвиги

.

Смотрите также