Beryllium hydrid (BeH2) chemická struktura, vlastnosti a použití

hydrid berylnatý "Kovalentní sloučenina" je kovalentní sloučenina vytvořená mezi beryliem kovu alkalických zemin a vodíkem. Jeho chemický vzorec je BeH₂, a být kovalentní, to nespočívá v iontu Be²⁺ ani H^-. Spolu s LiH je jedním z nejlehčích hydridů kovů schopných syntézy.

Vyrábí se zpracováním dimethylberilu, Be (CH₃)₂, s lithiumaluminiumhydridem, LiAlH₄. Nicméně, BeH₂ Nejčistší se získá pyrolýzou di-terc-butylberylliu, Be (C (CH₃)₃)₂ při 210 ° C.

Jako individuální molekula v plynném stavu, to je lineární v geometrii, ale v pevném a kapalném stavu to polymerizes v řadách trojrozměrných sítí. Je to amorfní pevná látka za normálních podmínek a může se stát krystalickou a vykazovat kovové vlastnosti za velkého tlaku.

Představuje možnou metodu skladování vodíku, buď jako zdroje vodíku při rozkladu, nebo jako pevný absorpční plyn. Nicméně, BeH₂ Vzhledem k vysoce polarizační povaze berylia je velmi toxický a znečišťující.

Index

• 1 Chemická struktura
  • 1.1 Molekula BeH2
  • 1.2 Řetězy BeH2
  • 1.3 Trojrozměrné sítě BeH2
• 2 Vlastnosti
  • 2.1 Kovalentní charakter
  • 2.2 Chemický vzorec
  • 2.3 Fyzický vzhled
  • 2.4 Rozpustnost ve vodě
  • 2.5 Rozpustnost
  • 2.6 Hustota
  • 2.7 Reaktivita
• 3 Použití
• 4 Odkazy

Chemická struktura

Molekula BeH₂

Na prvním obrázku je vidět individuální molekulu hydridu berylia v plynném stavu. Všimněte si, že jeho geometrie je lineární, přičemž atomy H jsou od sebe odděleny o úhel 180 °. Abychom vysvětlili tuto geometrii, atom Be musí mít sp hybridizaci.

Beryllium má dva valenční elektrony, které se nacházejí v orbitálu 2s. Podle teorie valenčních vazeb je jeden z elektronů orbitálu 2s energeticky povýšen na orbitál 2p; a v důsledku toho může nyní tvořit dvě kovalentní vazby se dvěma sp hybridními orbitály.

A co zbytek volných orbitálů Be? K dispozici jsou dva další čisté 2p orbitály, nehybridizované. S nimi prázdné, BeH₂ je to deficientní sloučenina elektronů v plynné formě; a tím ochlazením a seskupením jejich molekul kondenzují a krystalizují v polymeru.

BeH Řetězy₂

Když jsou molekuly BeH₂ polymerizace, okolní geometrie atomu Be přestává být lineární a stává se tetrahedrální.

Dříve byla struktura tohoto polymeru modelována tak, jako by to byly řetězce s jednotkami BeH₂ propojené vodíkovými můstky (horní obraz, s kuličkami v bílých a šedých odstínech). Na rozdíl od vodíkových vazeb interakcí dipól-dipól mají kovalentní charakter.

V Be-H-být most polymeru, dva elektrony jsou distribuovány mezi tři atomy (\ todkaz 3c, 2e), které teoreticky musí být umístěny s větší pravděpodobností kolem atomu vodíku (protože je více elektronegativní).

Na druhé straně, Be obklopený čtyřmi H zvládá vyplnit relativně jeho elektronická volná pozice, doplnit jeho valence oktet.

Zde valence teorie vazby bledne dát relativně přesné vysvětlení. Proč? Protože vodík může mít pouze dva elektrony a spojka -H- by zahrnovala účast čtyř elektronů.

Tak, vysvětlit Be-H mosty₂-Be (dvě šedé koule spojené dvěma bílými kuličkami) potřebují další komplexní modely vazby, jako jsou ty, které poskytuje molekulární orbitální teorie.

Experimentálně bylo zjištěno, že polymerní struktura BeH₂ Nejde o řetězec, ale o třídimenzionální síť.

Trojrozměrné sítě BeH₂

Horní obrázek zobrazuje část trojrozměrné sítě BeH₂. Všimněte si, že nažloutlé zelené koule, atomy Be, tvoří čtyřstěn jako v řetězci; nicméně, v této struktuře je větší množství vodíkových mostů, a navíc, strukturální jednotka je už ne BeH₂ ale BeH₄.

Stejné konstrukční jednotky BeH₂ a BeH₄ ukazují, že v síti je větší množství atomů vodíku (4 atomy H pro každou Be).

To znamená, že beryllium uvnitř této sítě zvládá naplnit své elektronické volné místo ještě více než v řetězcové polymerní struktuře..

A jako nejzřetelnější rozdíl tohoto polymeru s ohledem na jednotlivé molekuly BeH₂, je, že Be musí nutně mít sp hybridizaci³ (Obvykle) vysvětlit tetrahedrální a nelineární geometrie.

Vlastnosti

Kovalentní charakter

Proč je hydrid berylnatý kovalentní a neionogenní sloučeninou? Hydridy ostatních prvků skupiny 2 (Mr. Becamgbara) jsou iontové, to znamená, že se skládají z pevných látek tvořených kationtem M.²⁺ a dva hydridové anionty H^- (MgH₂, CaH₂, BaH₂). Proto, BeH₂ Nejedná se o Be²⁺ ani H^- elektrostaticky.

Kation Být²⁺ je charakterizována vysokou polarizační silou, která deformuje elektronické mraky okolních atomů.

Výsledkem tohoto zkreslení jsou anionty H^- jsou nuceni tvořit kovalentní vazby; odkazy, které jsou základním kamenem právě vysvětlených struktur.

Chemický vzorec

BeH₂ nebo (BeH₂) n

Fyzický vzhled

Bezbarvá amorfní pevná látka.

Rozpustnost ve vodě

Rozpadá se.

Rozpustnost

Nerozpustný v diethyletheru a toluenu.

Hustota

0,65 g / cm3 (1,85 g / l). První hodnota se může týkat plynné fáze a druhá polymerní pevné látky.

Reaktivita

Reaguje pomalu s vodou, ale rychle se hydrolyzuje HC1 za vzniku chloridu berylnatého, BeCl₂.

Beryllium hydrid reaguje s Lewisovými bázemi, konkrétně trimethylaminem, N (CH)₃)₃, za vzniku dimerního aduktu s můstkovými hydridy.

Také může reagovat s dimethylaminem za vzniku trimerního diarylu berylia, [Be (N (CH₃)₂)₂]₃ a vodík. Reakce s hydridem lithným, kde iont H^- je báze Lewis, tvoří se postupně LIBeH₃ a Li₂BeH₄.

Použití

Hydrid berylnatý může představovat slibný způsob skladování molekulárního vodíku. Rozložením polymeru by se uvolnil H₂, který by sloužil jako raketové palivo. Z tohoto přístupu by trojrozměrná síť uložila více vodíku než řetězce.

Také, jak je vidět na obrázku sítě, existují póry, které by umožňovaly hostit molekuly H.₂.

Ve skutečnosti, některé studie simulují to, co fyzického úložiště by bylo jako v BeH₂ krystalické to znamená, že polymer je vystaven enormním tlakům a jaké jsou jeho fyzikální vlastnosti s různým množstvím adsorbovaného vodíku.

Odkazy

1. Wikipedia. (2017). Hydrid berylnatý. Zdroj: en.wikipedia.org
2. Armstrong, D.R., Jamieson, J. & Perkins, P.G. Theoret. Chim. Acta (1979) Elektronické struktury polymerního hydridu berylia a polymerního hydridu boru. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
3. Kapitola 3: Hydrid berylia a jeho oligomery. Zdroj: shodhganga.inflibnet.ac.in
4. Vikas Nayak, Suman Banger a U. P. Verma. (2014). Studium strukturálního a elektronického chování BeH₂ jako sloučenina skladování vodíku: přístup Ab Initio. Conference Papers in Science, sv. ID článku 807893, 5 stran. doi.org/10.1155/2014/807893
5. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chemie V Prvcích skupiny 1. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.