Berilio hidrido (BeH2) cheminė struktūra, savybės ir panaudojimas

The berilio hidridas yra kovalentinis junginys, susidaręs tarp šarminio žemės metalinio berilio ir vandenilio. Jo cheminė formulė yra BeH₂, ir yra kovalentinis, jis nesusijęs su Be jonu²⁺ ir H^-. Kartu su LiH yra vienas lengviausių metalo hidridų, kuriuos galima sintezuoti.

Jis gaminamas apdorojant dimetilberilą, Be (CH₃)₂, su ličio aliuminio hidridu, LiAlH₄. Tačiau BeH₂ Gryniausias gaunamas iš di-tret-butilberilio, Be (C (CH₃)₃)₂ 210 ° C temperatūroje.

Kaip individuali molekulė, esanti dujinėje būsenoje, ji yra linijinė geometrijoje, bet kietoje ir skystoje būsenoje ji polimerizuojasi trimatių tinklų masyvuose. Tai yra amorfinė kieta medžiaga normaliomis sąlygomis ir gali tapti kristaline ir turi milžinišką spaudimą.

Tai yra galimas vandenilio laikymo metodas, arba kaip vandenilio šaltinis skilimo metu, arba kaip kieta sugerianti dujos. Tačiau BeH₂ Tai labai toksiška ir teršianti, atsižvelgiant į labai poliarizuotą berilio pobūdį.

Indeksas

• 1 Cheminė struktūra
  • 1.1 BeH2 molekulė
  • 1.2 BeH2 grandinės
  • 1.3 Trijų dimensijų BeH2 tinklai
• 2 Ypatybės
  • 2.1 Kovalentinis simbolis
  • 2.2 Cheminė formulė
  • 2.3 Fizinė išvaizda
  • 2.4 Tirpumas vandenyje
  • 2.5 Tirpumas
  • 2.6 Tankis
  • 2.7 Reaktingumas
• 3 Naudojimas
• 4 Nuorodos

Cheminė struktūra

BeH molekulė₂

Pirmajame vaizde galima matyti atskirą berilio hidrido molekulę dujinėje būsenoje. Atkreipkite dėmesį, kad jo geometrija yra tiesinė, o H atomai yra atskirti 180 ° kampu. Norėdami paaiškinti tokią geometriją, Be atomas turi turėti spibridizaciją.

Berilis turi du valentinius elektronus, esančius 2s orbitoje. Pagal valentinių ryšių teoriją vienas iš 2s orbitos elektronų yra energiškai propaguojamas į 2p orbitą; ir dėl to jis gali sudaryti dvi kovalentines jungtis su dviem hibridinėmis orbitomis.

O kaip apie likusias laisvas orbitales Be? Yra dvi kitos grynos 2p orbitos, nesukurtos. Su jais tuščias, BeH₂ tai yra trūkstamas elektronų junginys dujinėje formoje; ir todėl, atšaldydami ir grupuodami savo molekules, jie kondensuojasi ir kristalizuojasi polimere.

BeH grandinės₂

Kai BeH molekulės₂ polimerizuojasi, Bato atomo aplinkinė geometrija nustoja būti tiesinė ir tampa tetra- redru.

Anksčiau šio polimero struktūra buvo modeliuojama taip, tarsi jie būtų grandinės su BeH vienetais₂ susieti vandenilio tiltai (viršutinis vaizdas, su sferomis baltais ir pilkais tonais). Skirtingai nuo dipolio-dipolio sąveikos vandenilio jungčių, jie turi kovalentinį pobūdį.

Be polimero Be-H-Be tilto du elektronai yra paskirstyti tarp trijų atomų (ryšys 3c, 2e), kuri teoriškai turi būti labiau tikėtina aplink vandenilio atomą (nes ji yra labiau elektroninė).

Kita vertus, keturių H apsuptyje esanti „Be“ sugeba užpildyti savo elektroninę laisvą darbo vietą, užpildydama savo valentinį oktetą.

Čia valentinių ryšių teorija pateikia santykinai tikslų paaiškinimą. Kodėl? Kadangi vandenilis gali turėti tik du elektronus, o -H- ryšys - keturių elektronų dalyvavimas.

Taigi, paaiškinti „Be-H“ tiltus₂-Be (dvi pilkos sferos, susietos dviem baltais rutuliais) reikalingi kiti sudėtingi ryšių modeliai, tokie kaip tie, kuriuos suteikia molekulinė orbitinė teorija.

Eksperimentiškai nustatyta, kad BeH polimerinė struktūra₂ Tai tikrai nėra grandinė, o trimatis tinklas.

Trijų dimensijų BeH tinklai₂

Viršutiniame paveikslėlyje yra trimatės BeH tinklo dalis₂. Atkreipkite dėmesį, kad gelsvai žalios sferos, Be atomai, sudaro tetrahedroną kaip grandinėje; tačiau šioje struktūroje yra daugiau vandenilio tiltų, be to, struktūrinis vienetas nebėra „BeH“₂ bet BeH₄.

Tie patys BeH struktūriniai vienetai₂ ir BeH₄ jie rodo, kad tinkle yra daugiau vandenilio atomų (4 H atomai kiekvienam Be).

Tai reiškia, kad šio tinklo berilija sugeba užpildyti savo elektroninę laisvą vietą net daugiau nei grandinėje panašioje polimero struktūroje..

Ir kaip akivaizdžiausias šio polimero skirtumas atskiros BeH molekulės atžvilgiu₂, yra tai, kad Be turi būtinai turėti spibridizaciją³ (Paprastai) paaiškinti tetraedrinę ir nelinijinę geometriją.

Savybės

Kovalentinis simbolis

Kodėl berilio hidridas yra kovalentinis ir nejoninis junginys? Kitų 2 grupės elementų (p. Becamgbara) hidridai yra joniniai, tai yra, jie susideda iš kietos medžiagos, susidariusios per katijoną.²⁺ ir du hidrido anijonai H^- (MgH₂, CaH₂, BaH₂). Todėl BeH₂ Tai nėra „Be“²⁺ ir H^- sąveikauja su elektrostatiniu būdu.

Katijonas Būk²⁺ jai būdinga didelė poliarizacinė galia, kuri iškreipia aplinkinių atomų elektroninius debesys.

Dėl šio iškraipymo H anijonai^- jie yra priversti formuoti kovalentines obligacijas; sąsajos, kurios yra tik paaiškintų struktūrų kertinis akmuo.

Cheminė formulė

BeH₂ arba (BeH₂) n

Fizinė išvaizda

Bespalvė amorfinė kieta medžiaga.

Tirpumas vandenyje

Jis suskaido.

Tirpumas

Netirpsta dietileteryje ir toluene.

Tankis

0,65 g / cm3 (1,85 g / l). Pirmoji vertė gali būti susijusi su dujų faze, o antra - į polimerinę kietąją medžiagą.

Reaktingumas

Reaguoja lėtai vandeniu, bet greitai hidrolizuoja HCl, kad susidarytų berilio chloridas, BeCl₂.

Berilio hidridas reaguoja su Lewis bazėmis, konkrečiai trimetilaminu, N (CH)₃)₃, suformuoti dimerinį adduktą su tiltų hidridais.

Be to, jis gali reaguoti su dimetilaminu, kad susidarytų trimerinis berilio diidas, [Be (N (CH₃)₂)₂]₃ ir vandenilis. Reakcija su ličio hidridu, kur jonas H^- yra Lewis bazė, iš eilės sudaro LIBeH₃ ir Li₂BeH₄.

Naudojimas

Berilio hidridas gali būti perspektyvus būdas laikyti molekulinį vandenilį. Išskyrus polimerą, jis išlaisvintų H₂, kuri tarnautų kaip raketų kuras. Iš šio požiūrio trimatis tinklas saugotų daugiau vandenilio nei grandinės.

Be to, kaip matyti iš tinklo atvaizdo, yra porų, kurios leistų surengti H molekules.₂.

Tiesą sakant, kai kurie tyrimai imituoja, koks fizinis saugojimas būtų panašus į BeH₂ kristalinis tai yra, polimeras, kuris patiria didžiulį spaudimą, ir kas būtų jo fizinės savybės su skirtingais adsorbuoto vandenilio kiekiais.

Nuorodos

1. Vikipedija. (2017). Berilio hidridas. Gauta iš: en.wikipedia.org
2. Armstrong, D.R., Jamieson, J. & Perkins, P.G. Teoretas. Chim. Acta (1979) Polimerinės berilio hidrido ir polimerinio boro hidrido elektroninės struktūros. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
3. 3 skyrius. Berilio hidridas ir jo oligomerai. Gauta iš: shodhganga.inflibnet.ac.in
4. Vikas Nayak, Suman Banger ir U. P. Verma. (2014). BeH struktūrinio ir elektroninio elgesio tyrimas₂ kaip vandenilio saugojimo junginys: „Ab Initio“ metodas. Conference Papers in Science, p. 2014 m., ID 807893, 5 puslapiai. doi.org/10.1155/2014/807893
5. Shiver & Atkins. (2008). Neorganinė chemija 1 grupės elementuose (ketvirtasis leidimas). Mc Graw kalnas.