Химична структура, свойства и приложения на берилиев хидрид (BeH2)

на берилиев хидрид е ковалентно съединение, образувано между алкалоземния метал берилий и водород. Неговата химична формула е BeH₂, и като ковалентен, той не се състои от Be-йон²⁺ нито Н^-. Той е, заедно с LiH, един от най-леките метални хидриди, които могат да бъдат синтезирани.

Той се произвежда чрез третиране на диметилберил, Be (CH₃)₂, с литиево-алуминиев хидрид, LiAlH₄. Въпреки това, BeH₂ Най-чистият се получава от пиролизата на ди-трет-бутилберилий, Be (C (CH₃)₃)₂ при 210 ° С.

Като индивидуална молекула в газообразно състояние, тя е линейна в геометрията, но в твърдото и течното състояние полимеризира в масиви от триизмерни мрежи. Той е аморфно твърдо вещество при нормални условия и може да стане кристално и да проявява метални свойства при огромно налягане.

Той представлява възможен метод за съхранение на водород или като източник на водород при разлагане, или като твърд абсорбиращ газ. Въпреки това, BeH₂ Той е много токсичен и замърсява, като се има предвид силно поляризиращият характер на берилия.

индекс

• 1 Химическа структура
  • 1.1. Молекула на BeH2
  • 1.2 Вериги на BeH2
  • 1.3 Триизмерни мрежи на BeH2
• 2 Свойства
  • 2.1 Ковалентен характер
  • 2.2 Химична формула
  • 2.3 Физически вид
  • 2.4 Разтворимост във вода
  • 2.5 Разтворимост
  • 2.6 Плътност
  • 2.7 Реактивност
• 3 Използване
• 4 Препратки

Химическа структура

Молекула BeH₂

В първия образ може да се види отделна молекула берилиев хидрид в газообразно състояние. Забележете, че геометрията му е линейна, като атомите на Н са отделени един от друг под ъгъл от 180 °. За да обясни такава геометрия, атомът Be трябва да има sp хибридизация.

Берилийът има два валентни електрона, които са разположени в орбиталната 2s. Според теорията за валентните връзки, един от електроните на 2s орбиталата е енергично промотиран до 2p орбитала; и като следствие, сега тя може да образува две ковалентни връзки с двете sp хибридни орбитали.

А останалите безплатни орбитали на Би? Две други чисти 2р орбитали са налични, нехибридизирани. С тях са празни, BeH₂ това е дефицитно съединение на електрони в газообразна форма; и следователно, чрез охлаждане и групиране на техните молекули, те се кондензират и кристализират в полимер.

Вериги BeH₂

Когато молекулите BeH₂ полимеризирайки, заобикалящата геометрия на атома Be престава да бъде линейна и става тетраедрична.

Преди това структурата на този полимер се моделира така, сякаш те са вериги с BeH единици₂ свързани с водородни мостове (горен образ, със сфери в бели и сиви тонове). За разлика от водородните връзки на дипол-диполните взаимодействия, те имат ковалентен характер.

В Be-H-Be моста на полимера два електрона са разпределени между трите атома (връзка 3с, 2е), която теоретично трябва да се намира по-вероятно около водородния атом (защото е по-електроотрицателна).

От друга страна, Be, заобиколена от четири H, успява да запълни сравнително своето електронно свободно място, завършвайки своя валентен октет.

Тук теорията за валентните връзки намалява, за да даде сравнително точно обяснение. Защо? Защото водородът може да има само два електрона, а -Н-връзката ще включва участието на четири електрона.

Така че, за да обясни мостовете на Be-H₂-Be (две сиви сфери, свързани с две бели сфери) се нуждаят от други сложни модели на свръзката, като тези, осигурени от молекулярната орбитална теория..

Експериментално е установено, че полимерната структура на BeH₂ Това всъщност не е верига, а триизмерна мрежа.

Триизмерни мрежи на BeH₂

Горното изображение показва част от триизмерната BeH мрежа₂. Забележете, че жълтеникаво зелените сфери, атомите на Be, образуват тетраедър, както във веригата; но в тази структура има по-голям брой водородни мостове, а освен това структурната единица вече не е BeH₂ но бие₄.

Същите структурни единици на BeH₂ и BeH₄ те показват, че в мрежата има по-голямо изобилие от водородни атоми (4 H атома за всяко Be).

Това означава, че берилийът в тази мрежа успява да запълни своята електронна ваканция дори повече, отколкото в рамките на верижна структура на полимера..

И като най-очевидната разлика на този полимер по отношение на отделната молекула на BeH₂, е, че Be трябва задължително да има sp хибридизация³ (Обикновено) за обяснение на тетраедричните и нелинейните геометрии.

свойства

Ковалентен характер

Защо берилиевият хидрид е ковалентно и не-йонно съединение? Хидридите на другите елементи от група 2 (г-н Бекамгбара) са йонни, т.е. те се състоят от твърди вещества, образувани от М катион.²⁺ и два хидридни аниона Н^- (MGH₂, СаН₂, Бах₂). Следователно, BeH₂ Тя не се състои от Be²⁺ нито Н^- взаимодействат електростатично.

Катионът Be²⁺ характеризира се с висока поляризираща сила, която изкривява електронните облаци на околните атоми.

В резултат на това изкривяване, Н анионите^- те са принудени да образуват ковалентни връзки; връзки, които са крайъгълният камък на обяснителните структури.

Химична формула

БЕХ₂ или (BeH₂) n

Физически вид

Безцветно аморфно твърдо вещество.

Разтворимост във вода

Тя се разпада.

разтворимост

Неразтворим в диетилов етер и толуен.

плътност

0.65 g / cm3 (1.85 g / L). Първата стойност може да се отнася до газовата фаза, а втората до полимерното твърдо вещество.

реактивност

Реагира бавно с вода, но бързо се хидролизира от НС1 до образуване на берилий хлорид, BeCl₂.

Берилиевият хидрид реагира с основите на Люис, по-специално триметиламин, N (CH)₃)₃, за образуване на димерен адукт с мостови хидриди.

Също така, той може да реагира с диметиламин за образуване на тримерен берилиев диамид, [Be (N (CH₃)₂)₂]₃ и водород. Реакцията с литиев хидрид, където йонът Н^- е основата на Люис, образуват последователно LIBeH₃ и Ли₂БЕХ₄.

приложения

Берилиевият хидрид може да представлява обещаващ начин за съхраняване на молекулен водород. Чрез разлагане на полимера, той ще освободи Н₂, което ще служи като ракетно гориво. От този подход триизмерната мрежа ще съхранява повече водород от веригите.

Също така, както може да се види в образа на мрежата, има пори, които биха позволили да се приемат молекулите на Н.₂.

Всъщност, някои проучвания симулират какъв физически склад ще бъде в BeH₂ кристален; полимерът е подложен на огромни налягания и какви биха били неговите физични свойства при различни количества адсорбиран водород.

препратки

1. Wikipedia. (2017). Берилиев хидрид. Изтеглено от: en.wikipedia.org
2. Armstrong, D.R., Jamieson, J. & Perkins, P.G. Theoret. Хим. Acta (1979) Електронните структури на полимерния берилиев хидрид и полимерния борхидрид. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
3. Глава 3: Берилиев хидрид и неговите олигомери. Изтеглено от: shodhganga.inflibnet.ac.in
4. Викас Наяк, Суман Бангер и У. П. Верма. (2014). Проучване на структурно и електронно поведение на BeH₂ като Съединение за съхранение на водород: Ab Initio подход. Конференции в науката, том. 2014, Артикулен номер 807893, 5 страници. doi.org/10.1155/2014/807893
5. Shiver & Atkins. (2008 г.). Неорганична химия В Елементите на група 1. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.