- Kémiai szerkezet
- BeH molekula
- BeH láncok
- BeH háromdimenziós hálózatok
- Tulajdonságok
- Kovalens karakter
- Kémiai formula
- Fizikai megjelenés
- Vízben való oldhatóság
- Oldhatóság
- Sűrűség
- Reakcióképesség
- Alkalmazások
- Irodalom
A berillium-hidrid egy kovalens vegyület, amely a fém berillium és a lúgos hidrogén között képződik. Kémiai képlet Beh 2, és mivel kovalens, nem áll Be 2+ vagy H - ionok. A LiH-val együtt ez a legkönnyebb fémhidrid, amelyet szintetizálni lehet.
Ez által termelt kezelésére dimetil berillium, Be (CH 3) 2, lítium-alumínium-hidrid, LiAIH 4. Azonban, a legtisztább Beh 2 kapjuk a pirolízis-di-terc-butylberyl, BE (C (CH 3) 3) 2 210 ° C-on
Forrás: Ben Mills, a Wikimedia Commonsból
Gáznemű egyedi molekula geometriai szempontból lineáris, de szilárd és folyékony állapotban háromdimenziós hálózatok tömbjeiben polimerizálódik. Normál körülmények között amorf szilárd anyag, kristályossá válhat és óriási nyomáson fémes tulajdonságokkal rendelkezik.
A hidrogén tárolásának lehetséges módszerét képviseli, akár hidrogénforrásként bomláskor, akár szilárd abszorbeáló gázként. Azonban, Beh 2 nagyon mérgező és környezetszennyező adott erősen polarizáló jellegét berillium.
Kémiai szerkezet
BeH molekula
Az első kép a berillium-hidrid egyetlen molekuláját mutatja gáznemű állapotban. Vegye figyelembe, hogy geometriája lineáris, és a H-atomok egymástól 180º-os szöggel vannak elválasztva. A geometria magyarázata érdekében a Be atomnak sp hibridizációval kell rendelkeznie.
A berilliumnak két vegyérték-elektronja van, amelyek a 2s-es keringőben helyezkednek el. A valenciakötési elmélet szerint a 2s-es keringésben az egyik elektron energiiailag elősegíti a 2p-es keringőt; és ennek eredményeként most két kovalens kötést képezhet a két sp hibrid orbitállal.
És mi van a Be szabad többi pályájával? Két másik tiszta, nem hibridizált 2p pálya áll rendelkezésre. Ha ezek üres, a BeH 2 gáz alakban elektronhiányos vegyület; és ezért, amint molekulái lehűlnek és összecsukódnak, kondenzálódnak és kristályosodnak polimerré.
BeH láncok
Forrás: YourEyesOnly, a Wikimedia Commonsból
Amikor a BeH 2 molekulák polimerizálódnak, a Be atom környező geometriája megszűnik lineárisvá válni és tetraéderré válik.
Korábban, a szerkezet ezen polimer modellezték, mintha láncok Beh 2 egység összekötve hidrogénkötések (felső kép, a gömbök a fehér és szürkés hangok). A dipól-dipól kölcsönhatások hidrogénkötéseivel ellentétben ezek kovalens karakterűek.
A polimer Be-H-Be hídjában két elektron eloszlik a három atom között (3c, 2e kötés), amelyeket elméletileg nagyobb valószínűséggel kell elhelyezni a hidrogénatom körül (mert ez több elektronegatív).
Másrészről, a négy H által körülvett Be képes viszonylag kitölteni elektronikus álláshelyét, kiegészítve valencia oktetét.
Itt a valenciakötési elmélet viszonylag pontos magyarázatot ad. Miért? Mivel a hidrogénnek csak két elektronja lehet, és a -H- kötés négy elektronot tartalmaz.
Így a Be-H 2 -Be hidak (két szürke gömb, amelyeket két fehér gömb köti össze) magyarázatához más kötési modellekre van szükség, például a molekuláris orbitális elméletben leírtakhoz.
Azt találtuk, kísérletileg, hogy a polimer szerkezet a Beh 2 valójában nem egy láncot, de egy háromdimenziós hálózat.
BeH háromdimenziós hálózatok
Forrás: Ben Mills, a Wikimedia Commonsból
A felső kép a BeH 2 háromdimenziós hálózatának egy metszetét mutatja. Vegye figyelembe, hogy a sárgás zöld gömbök, a Be atomok, tetraédert képeznek, mint a láncban; Azonban, ebben a szerkezetben van egy nagyobb számú hidrogénkötések, és emellett, a szerkezeti egység már nem Beh 2, de Beh 4.
Az azonos szerkezeti egységeket Beh 2 és Beh 4 azt mutatják, hogy van egy nagyobb bőségét hidrogénatomok a rács (4 H atomok mindegyikének jelentése).
Ez azt jelenti, hogy a berillium ebben a hálózatban még jobban képes betölteni az elektronikus üresedését, mint egy láncszerű polimer szerkezetben.
És mivel a legszembetűnőbb különbség az ezen polimer vonatkozásában az egyes Beh 2 molekula, hogy a BE kell feltétlenül egy SP 3 hibridizációs (általában), hogy ismertesse a tetraéderes és a nem-lineáris geometriák.
Tulajdonságok
Kovalens karakter
Miért a berillium-hidrid kovalens és nemionos vegyület? A hidridek a többi eleme a 2. csoport (Mr. Becamgbara) ionos, azaz ők állnak szilárd kialakítható egy M 2+ kation és két-hidrid anion H - (MGH 2, CaH 2, BAH 2). Ezért, Beh 2 nem áll Be 2+ vagy H - kölcsönható elektrosztatikusan.
A Be 2+ kationt magas polarizáló képessége jellemzi, amely torzítja a környező atomok elektronikus felhőit.
Ezen torzulás eredményeként a H - anionok kovalens kötéseket képeznek; linkek, amelyek a fent kifejtett struktúrák sarokkövei.
Kémiai formula
Beh 2 vagy (BEH 2) n
Fizikai megjelenés
Színtelen amorf szilárd anyag.
Vízben való oldhatóság
Lebomlik.
Oldhatóság
Dietil-éterben és toluolban nem oldódik.
Sűrűség
0,65 g / cm3 (1,85 g / L). Az első érték a gázfázisra vonatkozik, a második pedig a polimer szilárd anyagra.
Reakcióképesség
Ez vízzel lassan reagál, de gyorsan hidrolizálja HCl alkotnak berillium-klorid, BeCl 2.
Berillium-hidrid reakcióba lép a Lewis-bázisokkal, különösen trimetil-amin, N (CH 3) 3, hogy egy dimer addukt, áthidalt hidridek.
Ezenkívül dimetil-aminnal reagáltatva trimeres berillium-diamidot (3) és hidrogént képezhet. Reakció lítium-hidrid, ahol a H - ion van a Lewis-bázis, szekvenciálisan képez LIBeH 3 és Li 2 Beh 4.
Alkalmazások
A berillium-hidrid ígéretes módszer lehet a molekuláris hidrogén tárolására. Mivel a polimer bomlik, akkor engedje H 2, ami azt szolgálja, mint a rakéta-üzemanyag. E megközelítés alapján a háromdimenziós hálózat több hidrogént tárolna, mint a láncok.
Hasonlóképpen, amint az látható a képen a hálózat, vannak pórusok, amely lehetővé tenné a H 2 molekulák elhelyezésére.
Sőt, egyes tanulmányok szimulálni, amit az ilyen fizikai tárolás lenne, mint a kristályos Beh 2; vagyis a polimert óriási nyomásnak vetik alá, és mi lenne annak fizikai tulajdonságai különböző mennyiségű adszorbeált hidrogén mellett.
Irodalom
- Wikipedia. (2017). Berillium-hidrid. Helyreállítva: en.wikipedia.org
- Armstrong, DR, Jamieson, J. és Perkins, PG Theoret. Chim. Acta (1979) a polimer berillium-hidrid és a polimer bór-hidrid elektronikus szerkezete. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
- 3. fejezet: Berillium-hidrid és oligomerjei. Helyreállítva: shodhganga.inflibnet.ac.in
- Vikas Nayak, Suman Banger és UP Verma. (2014). A BeH 2 mint hidrogén tároló vegyület szerkezeti és elektronikus viselkedésének vizsgálata: Ab Initio megközelítés. Conference Papers in Science, kötet 2014, ID 807893, 5 oldal. doi.org/10.1155/2014/807893
- Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. Az 1. csoport elemei között (negyedik kiadás). Mc Graw Hill.