Berilija hidrīda (BeH2) ķīmiskā struktūra, īpašības un izmantošanas veidi



The berilija hidrīds ir kovalents savienojums, kas veidojas starp sārmzemju metālu beriliju un ūdeņradi. Tā ķīmiskā formula ir BeH2, un ir kovalents, tas nesatur Be jonu2+ ne H-. Tas kopā ar LiH ir viens no vieglākajiem metālu hidrīdiem, ko var sintezēt.

To ražo, apstrādājot dimetilberilu, Be (CH3)2, ar litija alumīnija hidrīdu, LiAlH4. Tomēr BeH2 Tīrākais tiek iegūts no di-terc-butilberillija, Be (C (CH3)3)2 pie 210 ° C.

Kā atsevišķa molekula gāzveida stāvoklī tā ir lineāra ģeometrijā, bet cietā un šķidrā stāvoklī tā polimerizējas trīsdimensiju tīklu blokos. Tā ir amorfa cieta viela normālos apstākļos, un tā var kļūt kristāliska un ar milzīgu spiedienu piemīt metāla īpašības.

Tā ir iespējamā ūdeņraža uzglabāšanas metode vai nu kā ūdeņraža avots pēc sadalīšanās, vai kā cieta absorbējoša gāze. Tomēr BeH2 Tas ir ļoti toksisks un piesārņo, ņemot vērā berilija ļoti polarizējošo raksturu.

Indekss

  • 1 Ķīmiskā struktūra
    • 1.1 BeH2 molekula
    • 1.2 BeH2 ķēdes
    • 1.3 BeH2 trīsdimensiju tīkli
  • 2 Rekvizīti
    • 2.1. Kovalents raksturs
    • 2.2 Ķīmiskā formula
    • 2.3 Fiziskais izskats
    • 2.4 Šķīdība ūdenī
    • 2.5. Šķīdība
    • 2.6 Blīvums
    • 2.7. Reaktivitāte
  • 3 Lietojumi
  • 4 Atsauces

Ķīmiskā struktūra

BeH molekula2

Pirmajā attēlā var redzēt atsevišķu berilija hidrīda molekulu gāzveida stāvoklī. Ņemiet vērā, ka tā ģeometrija ir lineāra, un H atomi ir atdalīti viens no otra 180º leņķī. Lai izskaidrotu šādu ģeometriju, Be atomam jābūt spibridizētam.

Berilijai ir divi valences elektroni, kas atrodas 2s orbitālā. Saskaņā ar valences obligāciju teoriju viens no 2s orbitāla elektroniem tiek enerģiski reklamēts uz 2p orbitālu; un tādējādi tā tagad var veidot divas kovalentās saites ar divām spibrīda orbitālēm.

Un kā ar pārējiem brīvajiem orbitāliem Be? Ir pieejami vēl divi tīri 2p orbīti, kas nav hibridizēti. Ar viņiem tukšs, BeH2 tas ir nepietiekams elektronu savienojums gāzveida formā; un tāpēc, dzesējot un grupējot savas molekulas, tās kondensējas un kristalizējas polimērā.

BeH ķēdes2

Kad BeH molekulas2 polimerizējoties, Be atoma apkārtējā ģeometrija vairs nav lineāra un kļūst tetraedriska.

Iepriekš šī polimēra struktūra tika modelēta tā, it kā tie būtu ķēdes ar BeH vienībām2 savienoti ar ūdeņraža tiltiem (augšējais attēls ar sfērām baltos un pelēkos toņos). Atšķirībā no dipola-dipola mijiedarbības ūdeņraža saitēm, tiem ir kovalents raksturs.

Polimēra Be-H-Be tiltam divi elektroni ir sadalīti starp trim atomiem (saite 3c, 2e), kas teorētiski ir jāatrodas visdrīzāk ap ūdeņraža atomu (jo tas ir vairāk elektronegatīvs).

No otras puses, četru H ieskaujošais „Be” spēj salīdzinoši aizpildīt savu elektronisko vakanci, aizpildot valences oktetu.

Šeit valences obligāciju teorija dod salīdzinoši precīzu skaidrojumu. Kāpēc? Tā kā ūdeņradim var būt tikai divi elektroni, un -H- saite ietvertu četru elektronu līdzdalību.

Tātad, lai izskaidrotu Be-H tiltus2-Be (divas pelēkas sfēras, kas saistītas ar divām baltajām sfērām) vajag citus sarežģītus saiknes modeļus, piemēram, tos, ko nodrošina molekulārā orbitālā teorija.

Eksperimentāli konstatēts, ka BeH polimēra struktūra2 Tas nav īsti ķēde, bet trīsdimensiju tīkls.

BeH trīsdimensiju tīkli2

Augšējā attēlā redzama trīsdimensiju BeH tīkla daļa2. Ņemiet vērā, ka dzeltenīgi zaļās sfēras, Be Bāzes, veido tetrahedronu kā ķēdē; tomēr šajā struktūrā ir vairāk ūdeņraža tiltu, turklāt struktūrvienība vairs nav BeH2 bet BeH4.

Tās pašas BeH struktūrvienības2 un BeH4 tie norāda, ka tīklā ir vairāk ūdeņraža atomu (4 H atomiem katram Be).

Tas nozīmē, ka berilija šajā tīklā spēj aizpildīt savu elektronisko vakanci pat vairāk nekā ķēdes veida polimēra struktūrā..

Un kā acīmredzamākā atšķirība starp šo polimēru attiecībā pret atsevišķu BeH molekulu2, ir tas, ka Be jābūt obligāti spibridizācijai3 (Parasti), lai izskaidrotu tetraedrisko un nelineāro ģeometriju.

Rekvizīti

Kovalents raksturs

Kāpēc berilija hidrīds ir kovalens un nejonu savienojums? Pārējo 2. grupas elementu (Becamgbara) hidrīdi ir joniski, tas ir, tie sastāv no cietas vielas, kas veidojas ar katjonu.2+ un divi hidrīda anjoni H- (MgH2, CaH2, BaH2). Tāpēc BeH2 Tā nav Be2+ ne H- elektrostatiski.

Katija Be2+ to raksturo augsta polarizējošā jauda, ​​kas kropļo apkārtējo atomu elektroniskos mākoņus.

Šī izkropļojuma rezultātā H anjoni- tie ir spiesti veidot kovalentās saites; saites, kas ir tieši izskaidroto struktūru stūrakmens.

Ķīmiskā formula

BeH2 vai (BeH2) n

Fiziskais izskats

Bezkrāsaina amorfa cieta viela.

Šķīdība ūdenī

Tā sabojājas.

Šķīdība

Nešķīst dietilēterī un toluolā.

Blīvums

0,65 g / cm3 (1,85 g / l). Pirmā vērtība var attiekties uz gāzes fāzi, bet otrā - uz polimēru cieto vielu.

Reaktivitāte

Reaģē lēni ar ūdeni, bet strauji hidrolizējas ar HCl, veidojot berilhlorīdu, BeCl2.

Berilija hidrīds reaģē ar Lewis bāzēm, īpaši trimetilamīnu, N (CH)3)3, veidot dimēra adduktu ar tilta hidrīdiem.

Tāpat tas var reaģēt ar dimetilamīnu, veidojot trimerisku berilija diamīdu, [Be (N (CH3)2)2]3 un ūdeņradis. Reakcija ar litija hidrīdu, kur jonu H- ir Lewis bāze, veidojot secīgi LIBeH3 un Li2BeH4.

Lietojumi

Berilija hidrīds var būt daudzsološs veids, kā uzglabāt molekulāro ūdeņradi. Sadalot polimēru, tas atbrīvotu H2, kas kalpotu par raķešu degvielu. No šīs pieejas trīsdimensiju tīkls uzglabātu vairāk ūdeņraža nekā ķēdes.

Tāpat, kā redzams tīkla attēlā, ir poras, kas ļautu uzņemt H molekulas.2.

Patiesībā, daži pētījumi modelē, kā fiziskā uzglabāšana būtu līdzīga BeH2 kristālisks tas ir, polimērs, kas pakļauts milzīgam spiedienam, un kāda būtu tās fizikālās īpašības ar dažādiem adsorbētā ūdeņraža daudzumiem.

Atsauces

  1. Vikipēdija. (2017). Berilija hidrīds. Saturs iegūts no: en.wikipedia.org
  2. Armstrong, D.R., Jamieson, J. & Perkins, P.G. Teorets. Chim. Acta (1979) Polimēriskā berilija hidrīda un polimēru bora hidrīda elektroniskās struktūras. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
  3. 3. nodaļa: Berilija hidrīds un tā oligomēri. Saturs iegūts no: shodhganga.inflibnet.ac.in
  4. Vikas Najaks, Suman Banger un U. P. Verma. (2014). BeH strukturālās un elektroniskās uzvedības pētījums2 kā ūdeņraža uzglabāšanas savienojums: Ab Initio pieeja. Conference Papers in Science, Vol. 2014, ID 807893, 5 lappuses. doi.org/10.1155/2014/807893
  5. Shiver & Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija 1. grupas elementos (ceturtais izdevums). Mc Graw kalns.