hidrit - Hydride

Olarak kimya , bir hidrit resmi olarak anyon bir hidrojen , H - . Terim gevşek bir şekilde uygulanır. Bir uçta, her bileşikler ihtiva eden kovalent olarak bağlanmış , H atomu denir hidritler: su (H 2 O) bir hidrit olduğu oksijen , amonyak bir hidrittir azot inorganik kimyacılar vb, hidridler bileşikler ve bakın iyonları hidrojen olduğu daha az elektronegatif bir elemente kovalent olarak bağlanır . Bu gibi durumlarda, H merkezi, asitlerin protik karakteriyle çelişen nükleofilik karaktere sahiptir. Hidrit anyonu çok nadiren gözlenir.

He , Ne , Ar , Kr , Pm , Os , Ir , Rn , Fr ve Ra istisna olmak üzere hemen hemen tüm elementler hidrojen ile ikili bileşikler oluşturur . Pozitronyum hidrit gibi egzotik moleküller de yapılmıştır.

Tahviller

Hidrojen ve diğer elementler arasındaki bağlar, yüksek dereceden biraz kovalente kadar değişir. Bazı hidritler, örneğin bor hidritler , klasik elektron sayma kurallarına uymazlar ve bağ, çok merkezli bağlar olarak tanımlanırken, interstisyel hidritler genellikle metalik bağ içerir . Hidrürler, ayrı moleküller , oligomerler veya polimerler , iyonik katılar , kimyasal olarak emilmiş tek tabakalar, dökme metaller (arayer) veya diğer malzemeler olabilir. Hidritler geleneksel olarak Lewis bazları veya indirgeyici ajanlar olarak reaksiyona girerken , bazı metal hidritler hidrojen atomu vericileri gibi davranır ve asitler gibi davranır.

Uygulamalar

Tris(trimetilsilil)silan , H'ye zayıf bir bağı olan bir hidrid örneğidir. Hidrojen atomları kaynağı olarak kullanılır.
Metal hidrürler (örneğin H 2 RhCl (PPh 3 ) 2 türetilen Wilkinson katalizörü ) hidrojenasyon katalizörü ara ürünlerdir.

hidrit iyonu

Serbest hidrit anyonları yalnızca aşırı koşullar altında bulunur ve homojen çözelti için çağrılmaz. Bunun yerine, birçok bileşik, hidridik karaktere sahip hidrojen merkezlerine sahiptir.

Elektritin yanı sıra , iki elektron ve bir protondan oluşan hidrit iyonu mümkün olan en basit anyondur . Hidrojen , 72.77 kJ/mol gibi nispeten düşük bir elektron afinitesine sahiptir ve güçlü bir Lewis bazı olarak protonlarla ekzotermik olarak reaksiyona girer .

H - + H + → H 2 ; Δ * H = -1676 kJ / mol kadar 

Hidrojenin düşük elektron ilgisi ve H–H bağının gücü (Δ H BE = 436 kJ/mol), hidrit iyonunun da güçlü bir indirgeyici ajan olacağı anlamına gelir.

H 2 + 2e - ⇌ 2H - ; E o = -2,25 V 

hidrit türleri

Genel tanıma göre, periyodik tablonun her elemanı (bazı soy gazlar hariç ) bir veya daha fazla hidrit oluşturur. Bu maddeler, bağlarının doğasına göre üç ana tipte sınıflandırılmıştır :

  • Önemli iyonik bağ özelliğine sahip iyonik hidritler .
  • Kovalent hidridler hidrokarbonlar ve diğer bileşikler arasında, kovalent bir bağ , hidrojen atomu.
  • Metalik bağa sahip olarak tanımlanabilecek interstisyel hidritler .

Bu bölümler evrensel olarak kullanılmasa da, hidritlerdeki farklılıkları anlamak için hala yararlıdırlar.

iyonik hidritler

Bunlar hidrojenin stokiyometrik bileşikleridir. İyonik veya tuzlu hidritler, elektropozitif bir metale, genellikle bir alkali metale veya alkalin toprak metaline bağlı hidritten oluşur . Öropiyum ve iterbiyum gibi iki değerlikli lantanitler , daha ağır toprak alkali metallerinkine benzer bileşikler oluşturur. Bu malzemelerde hidrit bir psödohalojenür olarak görülmektedir . Tuzlu hidritler, moleküler olmayan yapılarını yansıtan geleneksel çözücülerde çözünmezler. İyonik hidridler azaltılması gibi, zaman zaman, baz olarak kullanılır ve reaktif maddeler de organik sentez .

6 H 5 , C (O) CH 3 + KH → Cı 6 H 5 , C (O) CH 2 K + H 2

Bu tür reaksiyonlar için tipik çözücüler eterlerdir . Hidrit iyonu, hidroksit ve çoğu hidroksil anyondan daha güçlü bir baz olduğundan, su ve diğer protik çözücüler iyonik hidritler için bir ortam görevi göremez. Hidrojen gazı, tipik bir asit-baz reaksiyonunda serbest bırakılır.

NaH + H 2 O → H 2 (g) + NaOH  Δ H = -83.6 kJ/mol, Δ G = -109.0 kJ/mol

Genellikle alkali metal hidritler, metal halojenürler ile reaksiyona girer. Lityum alüminyum hidrit (genellikle LAH olarak kısaltılır), lityum hidritin alüminyum klorür ile reaksiyonlarından ortaya çıkar .

4 LiH + AlCl 3 → LiAlH 4 + 3 LiCl

kovalent hidritler

Bazı tanımlara göre kovalent hidritler, hidrojen içeren diğer tüm bileşikleri kapsar. Bazı tanımlar, hidritleri, resmi olarak hidritler olarak reaksiyona giren, yani nükleofilik olan hidrojen merkezleri ve metal merkezlerine bağlı hidrojen atomları ile sınırlandırır. Bu hidritler, tüm gerçek metal olmayanlardan (sıfır grubu elementler hariç) ve normalde doğada metalik olan Al, Ga, Sn, Pb, Bi, Po vb. elementlerden oluşur, yani bu sınıf, hidritleri içerir. p-blok elemanları. Bu maddelerde hidrit bağı, zayıf bir asitte bir proton tarafından yapılan bağa çok benzer şekilde resmi olarak kovalent bir bağdır . Bu kategori, ayrı moleküller, polimerler veya oligomerler olarak bulunan hidritleri ve bir yüzeye kimyasal olarak adsorbe edilmiş hidrojeni içerir. Kovalent hidritlerin özellikle önemli bir bölümü, sentetik prosedürlerde yaygın olarak kullanılan güçlü çözünür hidritler olan kompleks metal hidrürlerdir .

Moleküler hidritler genellikle ek ligandları içerir; örneğin, diizobutilalüminyum hidrit (DIBAL), hidrit ligandları tarafından köprülenen iki alüminyum merkezden oluşur. Yaygın çözücülerde çözünür olan hidritler, organik sentezde yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle yaygın olanları sodyum borohidrit (NaBH 4 ) ve lityum alüminyum hidrit ve DIBAL gibi engellenmiş reaktiflerdir.

Arayer hidritler veya metalik hidritler

Hidrojen depolama uygulamaları için metal hidrit

Arayer hidritler en yaygın olarak metaller veya alaşımlar içinde bulunur. Çelik gibi yaygın alaşımlara daha yakından benzeyen bir bileşik tanımına tam olarak uymasalar da geleneksel olarak "bileşikler" olarak adlandırılırlar. Bu tür hidritlerde hidrojen, atomik veya iki atomlu varlıklar olarak bulunabilir. Bükme, çarpma veya tavlama gibi mekanik veya ısıl işlemler hidrojenin gazdan arındırma yoluyla çözeltiden çökelmesine neden olabilir. Bağlanmaları genellikle metalik olarak kabul edilir . Bu tür toplu geçiş metalleri, hidrojene maruz kaldıklarında interstisyel ikili hidritler oluşturur. Bu sistemler genellikle stokiyometrik değildir ve kafeste değişken miktarlarda hidrojen atomu bulunur. Malzeme mühendisliğinde, hidrojen gevrekleşmesi olgusu , arayer hidritlerinin oluşumundan kaynaklanır. Bu tipteki hidritler, iki ana mekanizmadan birine göre oluşur. İlk mekanizma, dihidrojenin adsorpsiyonunu içerir, bunu HH bağının parçalanması, hidrojen elektronlarının delokalizasyonu ve son olarak protonların metal kafes içine difüzyonu takip eder. Diğer ana mekanizma, metal kafesin yüzeyinde iyonize hidrojenin elektrolitik indirgenmesini ve ardından protonların kafes içine difüzyonunu içerir. İkinci mekanizma, elektrolitik deneylerde kullanılan belirli elektrotların gözlenen geçici hacim genişlemesinden sorumludur.

Paladyum , oda sıcaklığında kendi hacminin 900 katına kadar hidrojen emerek paladyum hidrit oluşturur . Bu malzeme, taşıt yakıt hücreleri için hidrojen taşımak için bir araç olarak tartışılmıştır . İnterstisyel hidritler, güvenli hidrojen depolaması için bir yol olarak kesin umut vaat ediyor . Nötron kırınım çalışmaları, hidrojen atomlarının metal kafesteki oktahedral boşlukları rastgele işgal ettiğini göstermiştir (bir fcc kafesinde metal atomu başına bir oktahedral delik vardır). Normal basınçlarda absorpsiyon limiti, oktahedral deliklerin yaklaşık %70'inin dolu olduğunu gösteren PdH0.7'dir.

Hidrojeni oda sıcaklığında ve atmosfer basıncında kolayca emen ve boşaltan birçok interstisyel hidrit geliştirilmiştir. Genellikle intermetalik bileşiklere ve katı çözelti alaşımlarına dayanırlar. Bununla birlikte, otomotiv uygulamaları için yetersiz olan hidrojenin sadece yüzde 2'sini depolayabildikleri için uygulamaları hala sınırlıdır.

[HRu 6 (CO) 18 ] − 'nin yapısı , bir interstisyel hidrit ligandı olan bir metal küme (merkezde küçük turkuaz küre).

Geçiş metal hidrit kompleksleri

Geçiş metal hidrürleri, kovalent hidritler olarak sınıflandırılabilen bileşikleri içerir . Hatta bazıları interstisyel hidritler ve diğer köprü hidritler olarak sınıflandırılır. Klasik geçiş metali hidrit, hidrojen merkezi ile geçiş metali arasında tek bir bağa sahiptir. Bazı geçiş metali hidrürler, örneğin, asidik olan HCO (CO) 4 ve H 2 Fe (CO) 4 . [ReH 9 ] 2− ve [FeH 6 ] 4− anyonları , bilinen moleküler homoleptik metal hidritlerin büyüyen koleksiyonundan örneklerdir . Olarak psödo , hidrid ligandlar pozitif polarize hidrojen merkezleri ile bağlanma kapasitesine sahiptir. Dihidrojen bağı olarak adlandırılan bu etkileşim, pozitif polarize protonlar ve açık yalnız çiftleri olan elektronegatif atomlar arasında var olan hidrojen bağına benzer .

döteritler

Döteryum içeren hidritler , döteritler olarak bilinir . Gibi bazı deuterides, kapak , önemli füzyon yakıtlar termonükleer silahlar ve yararlı moderatörler nükleer reaktörler .

karışık anyon bileşikleri

Diğer anyonlarla birlikte hidrit içeren karışık anyon bileşikleri mevcuttur. Bunlara borid hidritler, karbohidritler , hidridonitritler , oksihidritler ve diğerleri dahildir.

terminolojiye ilişkin ek

Protide , döteryum ve tritid sırasıyla zenginleştirilmiş hidrojen-1 , döteryum veya trityum içeren iyonları veya bileşikleri tanımlamak için kullanılır .

Klasik anlamda, hidrit , 1-16 grupları ( hidrojenin ikili bileşikleri ) arasında değişen diğer elementlerle herhangi bir bileşik hidrojen formunu ifade eder . Aşağıda, bu tanıma göre ana grup bileşiklerinin hidrit türevleri için isimlendirme listesi bulunmaktadır:

Yukarıdaki sözleşmeye göre, aşağıdakiler "hidrojen bileşikleri"dir ve "hidritler" değildir:

Örnekler:

Tüm metaloid hidritler oldukça yanıcıdır. Buz hariç tüm katı metalik olmayan hidritler oldukça yanıcıdır. Ancak hidrojen halojenlerle birleştiğinde hidritler yerine asitler üretir ve bunlar yanıcı değildir.

öncelik kuralı

IUPAC sözleşmesine göre , öncelik olarak (stilize elektronegatiflik), hidrojen grup 15 ve grup 16 elementleri arasında yer alır. Bu nedenle, NH sahip 3 , "azot hidrit" (amonyak), H karşı 2 , O, "hidrojen oksit" (su). Bu kural bazen, polonyumun metalikliği nedeniyle genellikle beklenen "hidrojen polonid" yerine "polonyum hidrit" olarak adlandırılan polonyum için bozulur.

Ayrıca bakınız

Referanslar

bibliyografya

WM Mueller, JP Blackledge, GG Libowitz, Metal Hidrürler , Academic Press, NY ve Londra, (1968)

Dış bağlantılar

  • İlgili Medya Hidrür Wikimedia Commons