Chemická štruktúra, vlastnosti a použitie berýliumhydridu (BeH2)

hydrid berylnatý "Kovalentná zlúčenina" je kovalentná zlúčenina vytvorená medzi berýliom kovu alkalických zemín a vodíkom. Jeho chemický vzorec je BeH₂, a je kovalentný, nie je tvorený Be iónom²⁺ ani H^-. Spolu s LiH je jedným z najľahších hydridov kovov, ktoré je možné syntetizovať.

Vyrába sa spracovaním dimetylberilu, Be (CH₃)₂, s lítiumalumíniumhydridom, LiAlH₄. Avšak, BeH₂ Najčistejšie sa získa pyrolýzou di-terc-butylberylliu, Be (C (CH₃)₃)₂ pri 210 ° C.

Ako individuálna molekula v plynnom stave je lineárna v geometrii, ale v tuhom a kvapalnom stave polymerizuje v poliach trojrozmerných sietí. Je to amorfná tuhá látka za normálnych podmienok a môže sa stať kryštalickou a vykazovať kovové vlastnosti pri veľkom tlaku.

Predstavuje možný spôsob skladovania vodíka, buď ako zdroja vodíka pri rozklade, alebo ako pevný absorbujúci plyn. Avšak, BeH₂ Vzhľadom na vysoko polarizačný charakter berýlia je veľmi toxický a znečisťujúci.

index

• 1 Chemická štruktúra
  • 1.1 Molekula BeH2
  • 1.2 Reťaze BeH2
  • 1.3 Trojrozmerné siete BeH2
• 2 Vlastnosti
  • 2.1 Kovalentný charakter
  • 2.2 Chemický vzorec
  • 2.3 Fyzický vzhľad
  • 2.4 Rozpustnosť vo vode
  • 2.5 Rozpustnosť
  • 2.6 Hustota
  • 2.7 Reaktivita
• 3 Použitie
• 4 Odkazy

Chemická štruktúra

BeH molekula₂

Na prvom obrázku je možné vidieť individuálnu molekulu hydridu berylnatého v plynnom stave. Všimnite si, že jeho geometria je lineárna, pričom atómy H sú od seba oddelené uhlom 180 °. Na vysvetlenie takejto geometrie musí mať atóm Be sp sp hybridizácie.

Beryllium má dva valenčné elektróny, ktoré sa nachádzajú v orbitáli 2s. Podľa teórie valenčných väzieb je jeden z elektrónov orbitálu 2s energeticky podporovaný na 2p orbital; a v dôsledku toho môže teraz tvoriť dve kovalentné väzby s dvoma sp hybridnými orbitálmi.

A čo zvyšok voľných orbitálov Be? K dispozícii sú dva ďalšie čisté 2p orbitály, nehybridizované. S nimi prázdne, BeH₂ je to nedostatočná zlúčenina elektrónov v plynnej forme; a tým ochladením a zoskupením ich molekúl kondenzujú a kryštalizujú v polyméri.

BeH Reťaze₂

Keď sú molekuly BeH₂ polymerizácia, okolitá geometria atómu Be prestáva byť lineárna a stáva sa tetraedrickým.

Predtým bola štruktúra tohto polyméru modelovaná tak, ako keby boli reťazcami s jednotkami BeH₂ prepojené vodíkovými mostíkmi (vrchný obrázok, s guľami v bielych a sivých odtieňoch). Na rozdiel od vodíkových väzieb interakcií dipólu a dipólu majú kovalentný charakter.

V Be-H-Be moste polyméru sú dva elektróny rozdelené medzi tri atómy (odkaz 3c, 2e), ktoré musia byť teoreticky umiestnené s väčšou pravdepodobnosťou okolo atómu vodíka (pretože je viac elektronegatívne).

Na druhú stranu, Be obklopený štyrmi H zvláda vyplniť relatívne jeho elektronické voľné miesto, dokončenie jeho valencie oktet.

Tu teória valenčných väzieb bledne, aby poskytla relatívne presné vysvetlenie. Prečo? Pretože vodík môže mať len dva elektróny a spojenie -H- by zahŕňalo účasť štyroch elektrónov.

Takže, aby sme vysvetlili mosty Be-H₂-Be (dve sivé guľôčky spojené dvoma bielymi guľami) potrebujú iné komplexné modely väzby, ako sú tie, ktoré poskytuje teória molekulárnej orbity.

Experimentálne sa zistilo, že polymérna štruktúra BeH₂ Nie je to naozaj reťaz, ale trojrozmerná sieť.

Trojrozmerné siete BeH₂

Horný obrázok zobrazuje časť trojrozmernej BeH siete₂. Všimnite si, že žltkasté zelené gule, atómy Be, tvoria tetraedr ako v reťazci; v tejto štruktúre je však väčší počet vodíkových mostíkov a navyše konštrukčná jednotka už nie je BeH₂ ale BeH₄.

Rovnaké konštrukčné jednotky BeH₂ a BeH₄ indikujú, že v sieti je väčší počet atómov vodíka (4 atómy H pre každú Be).

To znamená, že beryllium v ​​rámci tejto siete dokáže naplniť svoje elektronické voľné miesto ešte viac ako v reťazcovej polymérnej štruktúre..

A ako najzreteľnejší rozdiel tohto polyméru vzhľadom na individuálnu molekulu BeH₂, je to, že Be musí mať nevyhnutne sp hybridizáciu³ (Bežne) vysvetliť tetrahedrálnu a nelineárnu geometriu.

vlastnosti

Kovalentný charakter

Prečo je hydrid berylnatý kovalentnou a neionogénnou zlúčeninou? Hydridy ostatných prvkov skupiny 2 (pán Becamgbara) sú iónové, to znamená, že pozostávajú z tuhých látok tvorených katiónom M.²⁺ a dva hydridové anióny H^- (MGH₂, CAH₂, BaH₂). Preto BeH₂ Nezahŕňa to Be²⁺ ani H^- elektrostaticky.

Katión Be²⁺ vyznačuje sa vysokou polarizačnou silou, ktorá narúša elektronické mraky okolitých atómov.

Výsledkom tohto skreslenia sú anióny H^- sú nútené vytvárať kovalentné väzby; prepojenia, ktoré sú základným kameňom práve vysvetlených štruktúr.

Chemický vzorec

BEH₂ alebo (BeH₂) n

Fyzický vzhľad

Bezfarebná amorfná pevná látka.

Rozpustnosť vo vode

Rozpadá sa.

rozpustnosť

Nerozpustný v dietyléteri a toluéne.

hustota

0,65 g / cm3 (1,85 g / l). Prvá hodnota sa môže vzťahovať na plynnú fázu a druhá na polymérnu tuhú látku.

reaktivita

Reaguje pomaly s vodou, ale rýchlo sa hydrolyzuje HCl za vzniku chloridu berylnatého, BeCl₂.

Hydrid berylnatý reaguje s Lewisovými bázami, konkrétne trimetylamínom, N (CH)₃)₃, za vzniku dimérneho aduktu s mostíkovými hydridmi.

Môže tiež reagovať s dimetylamínom za vzniku trimerického diarylu berýlia, [Be (N (CH₃)₂)₂]₃ a vodík. Reakcia s hydridom lítnym, kde ión H^- je bázou Lewisovej skupiny, tvorí sekvenčne LIBeH₃ a Li₂BEH₄.

aplikácie

Hydrid berylnatý môže predstavovať sľubný spôsob skladovania molekulárneho vodíka. Rozložením polyméru by sa uvoľnil H₂, ktoré by slúžili ako raketové palivo. Z tohto prístupu by trojrozmerná sieť skladovala viac vodíka ako reťaze.

Tiež, ako je možné vidieť na obraze siete, existujú póry, ktoré by umožňovali hostiteľ H molekúl.₂.

V skutočnosti, niektoré štúdie simulujú, aké fyzické ukladanie by bolo ako v BeH₂ kryštalická; to znamená, že polymér je vystavený obrovskému tlaku a aké sú jeho fyzikálne vlastnosti s rôznymi množstvami adsorbovaného vodíka.

referencie

1. Wikipedia. (2017). Hydrid berylnatý. Zdroj: en.wikipedia.org
2. Armstrong, D.R., Jamieson, J. & Perkins, P.G. Theoret. Chim. Acta (1979) Elektronické štruktúry polymérneho hydridu berylia a polymérneho hydridu bóru. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
3. Kapitola 3: Hydrid berýlia a jeho oligoméry. Zdroj: shodhganga.inflibnet.ac.in
4. Vikas Nayak, Suman Banger a U. P. Verma. (2014). Štúdium štrukturálneho a elektronického správania BeH₂ ako zlúčenina skladujúca vodík: prístup Ab Initio. Conference Papers in Science, zv. 2014, ID článku 807893, 5 strán. doi.org/10.1155/2014/807893
5. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chémia V Prvky skupiny 1. (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.