- Chemická struktura
- BeH molekula
- Řetězy BeH
- Za trojrozměrné sítě
- Vlastnosti
- Kovalentní charakter
- Chemický vzorec
- Fyzický vzhled
- Rozpustnost ve vodě
- Rozpustnost
- Hustota
- Reaktivita
- Aplikace
- Reference
Hydrid beryllium je kovalentní sloučenina vytvořený mezi kovovým berylia a alkalické vodíku. Jeho chemický vzorec je BeH 2 a je kovalentní, neskládá se z Be 2+ nebo H - iontů. Je to spolu s LiH jeden z nejlehčích hydridů kovů, který je možné syntetizovat.
Vyrábí se zpracováním dimethyl berylium, Be (CH 3) 2, s lithiumaluminiumhydridem, LiAlH 4. Nicméně, nejčistší Beh 2 se získá z pyrolýzy di-terc-butylberyl, Be (C (CH 3) 3) 2, při teplotě 210 ° C,
Zdroj: Ben Mills, z Wikimedia Commons
Jako individuální molekula v plynném stavu je lineární v geometrii, ale v pevném a kapalném stavu polymeruje v polích trojrozměrných sítí. Je to amorfní pevná látka za normálních podmínek a může se stát krystalickým a vykazovat kovové vlastnosti za enormního tlaku.
Představuje možný způsob skladování vodíku, buď jako zdroj vodíku při rozkladu, nebo jako pevný plyn absorbující plyn. BeH 2 je však velmi toxický a znečišťující vzhledem k vysoce polarizující povaze berylia.
Chemická struktura
BeH molekula
První obrázek ukazuje jedinou molekulu hydridu berylia v plynném stavu. Všimněte si, že jeho geometrie je lineární, atomy H jsou od sebe odděleny úhlem 180 °. K vysvětlení této geometrie musí být atom Be hybridizován sp.
Berylium má dva valenční elektrony, které jsou umístěny ve 2s orbitále. Podle teorie valenční vazby je jeden z elektronů v orbitále 2s energeticky povýšen na orbitál 2p; a v důsledku toho můžete nyní vytvořit dvě kovalentní vazby se dvěma sp hybridními orbitaly.
A co zbytek oběžných drah Be? K dispozici jsou dva další čisté, nehybridizované 2p orbity. S nimi je prázdný, BeH 2 je sloučenina s nedostatkem elektronů v plynné formě; a proto, jak se její molekuly chladí a shlukují se dohromady, kondenzují a krystalizují do polymeru.
Řetězy BeH
Zdroj: YourEyesOnly, z Wikimedia Commons
Když beh 2 molekuly polymerizovat, okolní geometrie Be atomu přestane být lineární a stává čtyřboká.
Dříve, struktura tohoto polymeru byl modelován jako kdyby byly řetězce s BEH 2 jednotkami spojenými vodíkovými vazbami (horní obrázek, s koulí v bílé a šedavě tóny). Na rozdíl od vodíkových vazeb dvojpól-dipólových interakcí mají kovalentní charakter.
V můstku Be-H-Be polymeru jsou dva elektrony rozděleny mezi tři atomy (vazba 3c, 2e), které by teoreticky měly být umístěny s větší pravděpodobností kolem atomu vodíku (protože je více elektronegativní).
Na druhé straně, Be obklopený čtyřmi H se mu podaří relativně zaplnit jeho elektronické volné místo a dokončit jeho valenční oktet.
Zde se valenční teorie vazeb bledne, aby poskytla poměrně přesné vysvětlení. Proč? Protože vodík může mít pouze dva elektrony a vazba -H- by zahrnovala čtyři elektrony.
Tak, vysvětlit Be-H 2 -be můstky (dvě šedé koule, spojených dvěma bílými koulí) jiné komplexní modely vazby jsou vyžadovány, jako jsou ty, které poskytují molekulární okružní teorie.
Bylo experimentálně zjištěno, že polymerní struktura BEH 2 není vlastně řetěz, ale trojrozměrná síť.
Za trojrozměrné sítě
Zdroj: Ben Mills, z Wikimedia Commons
Horní obrázek ukazuje část trojrozměrné sítě BEH 2. Všimněte si, že nažloutlá zelená koule, atomy Be, tvoří čtyřstěn jako v řetězci; Nicméně, v této struktuře existuje řada větší vodíkových vazeb, a kromě toho se strukturní jednotka již není Beh 2, ale BEH 4.
Stejné konstrukční jednotky BEH 2 a běh 4 ukazují, že existuje větší hojnost vodíkových atomů v mřížce (4 atomy H pro každou BE).
To znamená, že berylium v této síti dokáže dodávat své elektronické volné místo ještě více než v řetězové polymerní struktuře.
A jak je nejvíce zřejmé rozdílné tohoto polymeru s ohledem na individuální BEH 2 molekule, je, aby byla nutně mít sp 3 hybridizace (obvykle) vysvětlit čtyřboké a nelineární geometrie.
Vlastnosti
Kovalentní charakter
Proč je berylium hydrid kovalentní a neiontová sloučenina? Hydridy ostatních prvků ze skupiny 2 (Pan Becamgbara) jsou iontové, to znamená, že sestávají z pevných částic, tvořených jedním M 2+ kation a dvě hydridové aniontů H - (MGH 2, CAH 2, bah 2). Proto Beh 2 se neskládá z Be 2+ nebo H - interakci elektrostaticky.
Kationt Be 2+ se vyznačuje vysokou polarizační schopností, která zkresluje elektronické mraky okolních atomů.
V důsledku této deformace se H - anionty jsou nuceny k vytvoření kovalentní vazby; odkazy, které jsou základním kamenem právě vysvětlených struktur.
Chemický vzorec
BEH 2 nebo (BEH 2) n
Fyzický vzhled
Bezbarvá amorfní pevná látka.
Rozpustnost ve vodě
Rozkládá se.
Rozpustnost
Nerozpustný v diethyletheru a toluenu.
Hustota
0,65 g / cm3 (1,85 g / l). První hodnota se může vztahovat na plynnou fázi a druhá na polymerní pevnou látku.
Reaktivita
To pomalu reaguje s vodou, ale je rychle hydrolyzován za vzniku kyseliny chlorovodíkové beryllium chlorid, BeCl 2.
Berylium hydrid reaguje s Lewisovými bázemi, zvláště trimethylamin, N (CH 3) 3, za vzniku dimerní aduktu, s můstky hydridy.
Rovněž může reagovat s dimethylaminem za vzniku trimeru berylium diamidu, 3 a vodíku. Reakcí s hydridem lithným, kde H - iont je Lewisova báze, postupně vytváří LIBeH 3 a Li 2 BEH 4.
Aplikace
Hydrid berylia může představovat slibný způsob ukládání molekulárního vodíku. Jak se polymer rozkládá, bylo by to uvolnit H 2, který by sloužil jako raketové palivo. Z tohoto přístupu by trojrozměrná síť ukládala více vodíku než řetězce.
Také, jak je možno vidět na obrázku sítě, jsou póry, který by umožnil H 2 molekuly, které mají být uloženy.
Ve skutečnosti, některé studie simulovat co takové fyzické úložiště by bylo jako v krystalické BEH 2; to znamená, že polymer byl vystaven enormnímu tlaku a jaké by byly jeho fyzikální vlastnosti s různým množstvím adsorbovaného vodíku.
Reference
- Wikipedia. (2017). Hydrid berylia. Obnoveno z: en.wikipedia.org
- Armstrong, DR, Jamieson, J. & Perkins, PG Theoret. Chim. Acta (1979) Elektronické struktury polymerního hydridu berylia a polymerního hydridu boritého. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
- Kapitola 3: Hydrid berylia a jeho oligomery. Obnoveno z: oblečenýganga.inflibnet.ac.in
- Vikas Nayak, Suman Banger a UP Verma. (2014). Studium strukturního a elektronického chování BeH 2 jako sloučeniny pro uchovávání vodíku: přístup Ab Initio. Conference Papers in Science, sv. 2014, ID článku 807893, 5 stran. doi.org/10.1155/2014/807893
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. V Prvcích skupiny 1. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.