14族水素化物

第 14 族水素化物は、水素原子と第 14 族原子 (第 14 族の元素は、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、鉛、フレロビウム) で構成される化合物です。

四水素化物系列の化学式はXH ₄で、X は炭素族のいずれかを表します。メタンは一般に有機物の分解によって生成され、温室効果ガスです。その他の水素化物は一般に不安定で有毒な金属水素化物です。

これらはピラミッド構造をしており、他のp ブロック水素化物のような極性分子ではありません。

アンモニア、水、フッ化水素などの他の軽い水素化物とは異なり、メタンは水素結合に起因する異常な効果を示さないため、その特性はより重い第 14 族の水素化物の一般的な傾向によく適合しています。

この系列の化学式はX ₂ H ₆である。エタンは天然ガス中にメタンと並んでよく見られる。化学式X ₂ H ₆の他の水素化物は、対応する四水素化物XH ₄よりも安定性が低く、周期表で X が炭素（エタンC ₂ H ₆は安定）から鉛（またはフレロビウム）へと下がるにつれて、ますます安定性が低くなる（ジプルンバンPb ₂ H ₆は不明^[1]）。

すべての直鎖飽和第14族水素化物は、アルカンと同じ式X _n H _{2 n +2}に従います。

他にも多くの第 14 族水素化物が知られています。炭素は多種多様な炭化水素を形成します（最も単純なアルカンにはメタン CH ₄、エタンC ₂ H ₆、プロパンC ₃ H ₈、ブタンC ₄ H ₁₀、ペンタンC ₅ H ₁₂、ヘキサンC ₆ H ₁₄があり、用途は多岐にわたります。また、 nが非常に大きいポリエチレン（CH ₂）_nは安定した炭化水素ポリマーであり、最も一般的に生産されるプラスチックです。^[2]炭化水素には、炭素原子間に二重結合を含むアルケン（例：エチレンH ₂ C = CH ₂）、炭素原子間に三重結合を含むアルキン（例：アセチレンH−C≡C−H）、環状および分岐炭化水素（例：シクロヘキサンC ₆ H ₁₂、炭素原子間に二重結合を持つ環状炭化水素であるリモネンC ₁₀ H ₁₆、ネオペンタンC（CH ₃）_4）も含まれます。 （分岐炭化水素）やベンゼンC ₆ H ₆、トルエンC ₆ H ₅ −CH ₃などの芳香族炭化水素の研究は有機化学の中核をなしています。^[3]

炭素は水素とともに、化学的に類似したハロゲンと化合物を形成し、ハロアルカンを形成します。この系列の中で最も単純なハロメタンには、ジクロロメタン CH ₂ Cl ₂、クロロホルムCHCl ₃、ヨードホルムCHI ₃などの化合物が含まれます。その他の重要な化学物質には、PVCの製造に使用される塩化ビニルH ₂ C=CHClがあります。

その他の第14族元素は連鎖する傾向が低い。ハイドロシリコン（二成分ケイ素-水素化合物）は炭化水素のケイ素類似体で、シラン Si _n H _{2 n +2 は}n = 1～8で知られており、 nが増加すると熱安定性が低下する（例：シランSiH ₄、ジシランSi ₂ H ₆ ）。シクロシランも同様である（例：シクロペンタシランSi ₅ H ₁₀、シクロヘキサシランSi ₆ H ₁₂）。これらは非常に反応性が高く、自然発火性の無色のガスまたは揮発性液体である。揮発性はアルカンとゲルマンの中間である。 ^[4]不飽和シランであるシレンとシリンは分光学的に特徴付けられている。それぞれの最初のメンバーは、それぞれジシレンH ₂ Si=SiH ₂とジシリンH−Si≡Si−Hで、それぞれエチレンとアセチレンのケイ素類似体である。

最初の5つのヒドロゲルマニウムGe _n H _{2 n +2}が知られており、ヒドロシリコーン^[5]と非常によく似ています。例えば、ゲルマンGeH ₄とジゲルマンGe ₂ H ₆です。これらはアルカンのゲルマニウム類似体です。

強力な還元剤であるスタンナン SnH ₄は室温でゆっくりとスズと水素ガスに分解し、濃水性酸またはアルカリによって分解されます。ジスタンナンSn ₂ H ₆はさらに不安定で、より長いヒドロスタンナム (ヒドロスズ) は不明です。スタンナンとジスタンナンは、それぞれメタンとエタンのスズ類似体です。

プルンバン PbH ₄は特性がほとんど分かっておらず、痕跡量しか知られていない。低温でも、他のMH ₄化合物を生成する合成法ではPbH _{4 を}生成できない。他のハイドロプルンバン（ハイドロ鉛）は知られていない。^{[1]しかし、一般化学式}R ₃ Pb−PbR ₃で表され、R基が有機基である置換ジプルンバンはより安定している。

水素と第14族元素を複数含む化合物が知られており、その中で最も有名なものの1つは炭素と鉛を含むテトラエチル鉛 Pb(CH ₂ CH ₃ ) _4である。他の例としては、炭素とケイ素を含むメチルシランH ₃ C−SiH _3、炭素、ケイ素、ゲルマニウムを含むトリス(トリメチルシリル)ゲルマニウム水素化物((CH ₃ ) ₃ Si) ₃ GeH、ケイ素とゲルマニウムを含むシルイルゲルマンまたはゲルミルシランH ₃ Si−GeH ₃、炭素と鉛を含むヘキサフェニルジプランバン(C ₆ H ₅ ) ₃ Pb−Pb(C ₆ H ₅ ) _3がある。^[6]

• メチレン CH ₂
• メチリジン CH
• チタン(IV)水素化物 TiH ₄、第14族四水素化物の構造類似体
• 水素化ジルコニウム ZrH ₄、ZrH ₂など
• ジルコニウム(II)水素化物 ZrH ₂
• ウラン(IV)水素化物 UH ₄

• グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。ISBN 978-0-08-037941-8。