- Kemisk struktur
- BeH-molekyle
- BeH kæder
- BeH tredimensionelle netværk
- Ejendomme
- Kovalent karakter
- Kemisk formel
- Fysisk fremtoning
- Vandopløselighed
- Opløselighed
- Massefylde
- Reaktivitet
- Applikationer
- Referencer
Den beryllium hydrid er en kovalent forbindelse dannet mellem metallet beryllium og hydrogen alkalisk. Dens kemiske formel er BeH 2, og da den er kovalent, består den ikke af Be 2+ eller H - ioner. Det er sammen med LiH et af de letteste metalhydrider, der kan syntetiseres.
Det fremstilles ved behandling af dimethyl beryllium, Be (CH 3) 2, med lithiumaluminiumhydrid, LiAlH 4. Men den reneste Beh 2 opnås fra pyrolyse af di-tert-butylberyl, Be (C (CH 3) 3) 2 ved 210 ° C.
Kilde: Ben Mills, fra Wikimedia Commons
Som et individuelt molekyle i gasform er det lineært i geometri, men i fast og flydende tilstand polymeriserer det i matriser af tredimensionelle netværk. Det er et amorft fast stof under normale forhold, og det kan blive krystallinsk og udvise metalliske egenskaber under enormt tryk.
Det repræsenterer en mulig metode til brintlagring, enten som en kilde til brint ved nedbrydning eller som en fast absorberende gas. Imidlertid er BeH 2 meget giftig og forurenende i betragtning af den meget polariserende natur af beryllium.
Kemisk struktur
BeH-molekyle
Det første billede viser et enkelt molekyle af berylliumhydrid i gasform. Bemærk, at dens geometri er lineær, med H-atomerne adskilt fra hinanden med en vinkel på 180º. For at forklare denne geometri skal Be-atomet have sp-hybridisering.
Beryllium har to valenselektroner, som er placeret i 2'erne orbital. I henhold til valensbindingsteorien fremmes en af elektronerne i 2'erne orbital energisk til 2p orbitalen; og som en konsekvens, kan du nu danne to kovalente bindinger med de to sp hybrid-orbitaler.
Og hvad med resten af Be's gratis orbitaler? To andre rene, ikke-hybridiserede 2p orbitaler er tilgængelige. Med dem tomme, er BeH 2 en elektronmangelforbindelse i gasform; og derfor, når dens molekyler afkøles og klumper sig sammen, kondenseres de og krystalliseres til en polymer.
BeH kæder
Kilde: YourEyesOnly fra Wikimedia Commons
Når BeH 2- molekylerne polymeriserer, holder Beom- omgivelsens geometri op med at være lineær og bliver tetrahedral.
Tidligere blev strukturen af denne polymer modelleret som om de var kæder med BEH 2 enheder forbundet af hydrogenbindinger (øvre billede, med kuglerne i hvide og grålige toner). I modsætning til hydrogenbindingerne i dipol-dipolinteraktioner har de en kovalent karakter.
I Be-H-Be-broen af polymeren er to elektroner fordelt mellem de tre atomer (binding 3c, 2e), som teoretisk set bør lokaliseres med større sandsynlighed omkring hydrogenatomet (fordi det er mere elektronegativt).
På den anden side lykkes det at være omgivet af fire H-ere at udfylde sin elektroniske ledighed relativt og fuldføre sin valentoktet.
Her er valencebindingsteorien for at give en relativt nøjagtig forklaring. Hvorfor? Fordi brint kun kan have to elektroner, og -H-bindingen vil involvere fire elektroner.
Således, at forklare de Be-H 2 -Vær broer (to grå kugler forbundet med to hvide kugler) andre komplekse modeller af bindingen er brug, såsom dem tilvejebragt af den molekylære orbitalteori.
Det har vist sig eksperimentelt, at den polymere struktur af BeH 2 faktisk ikke er en kæde, men et tredimensionelt netværk.
BeH tredimensionelle netværk
Kilde: Ben Mills, fra Wikimedia Commons
Det øverste billede viser et afsnit af det tredimensionelle netværk af BeH 2. Bemærk, at de gulligt grønne kugler, Be-atomerne, danner en tetrahedron som i kæden; Men i denne struktur er der et større antal hydrogenbindinger, og desuden den strukturelle enhed ikke længere Beh 2 men BEH 4.
De samme strukturelle enheder Beh 2 og Beh 4 viser, at der er en større overflod af hydrogenatomer i gitteret (4 H atomer for hver Vær).
Dette betyder, at beryllium inden for dette netværk formår at levere sin elektroniske ledighed endnu mere end inden for en kædelignende polymerstruktur.
Og som det mest åbenlyse forskel af denne polymer med hensyn til det enkelte Beh 2 molekyle, er at Vær skal nødvendigvis have en sp 3 hybridisering (som regel) at forklare de tetraedriske og ikke-lineære geometrier.
Ejendomme
Kovalent karakter
Hvorfor er berylliumhydrid en kovalent og ikke-ionisk forbindelse? Hydriderne af de øvrige elementer i gruppe 2 (Hr Becamgbara) er ioniske, dvs. de består af faste stoffer bestående af en M 2+ kation og to hydrid anioner H - (MGH 2, CaH 2, Bah 2). Derfor består BeH 2 ikke af Be 2+ eller H - interagerer elektrostatisk.
Be 2+ -kationen er kendetegnet ved dens høje polariserende kraft, der forvrænger de elektroniske skyer i de omgivende atomer.
Som et resultat af denne forvrængning tvinges H - anionerne til at danne kovalente bindinger; links, som er hjørnestenen i de netop forklarede strukturer.
Kemisk formel
BeH 2 eller (BeH 2) n
Fysisk fremtoning
Farveløst amorft fast stof.
Vandopløselighed
Det nedbrydes.
Opløselighed
Uopløselig i diethylether og toluen.
Massefylde
0,65 g / cm3 (1,85 g / l). Den første værdi kan henvise til gasfasen og den anden til det polymere faste stof.
Reaktivitet
Det reagerer langsomt med vand, men hydrolyseres hurtigt af HCI til dannelse af beryllium chlorid, BeCl 2.
Beryllium hydrid reagerer med Lewis-baser, specifikt trimethylamin, N (CH 3) 3, til dannelse af en dimer addukt, med broforbundne hydrider.
Det kan også reagere med dimethylamin til dannelse af trimert berylliumdiamid, 3 og hydrogen. Omsætning med lithiumhydrid, hvor H - ionen er Lewis-basen, sekventielt danner LIBeH 3 og Li 2 BEH 4.
Applikationer
Berylliumhydrid kunne repræsentere en lovende måde at opbevare molekylært brint på. Som polymeren nedbrydes, vil det frigive H 2, som skulle tjene som raketbrændstof. Fra denne tilgang ville det tredimensionelle netværk lagre mere brint end kæderne.
Ligeledes som det kan ses i billedet af netværket, er der porer, som ville gøre det muligt H 2 molekyler, der skal imødekommes.
Faktisk simulerer nogle undersøgelser, hvordan sådan fysisk opbevaring ville være i krystallinsk BeH 2; dvs. polymeren udsat for et enormt tryk, og hvad ville dets fysiske egenskaber med forskellige mængder adsorberet brint.
Referencer
- Wikipedia. (2017). Berylliumhydrid. Gendannet fra: en.wikipedia.org
- Armstrong, DR, Jamieson, J. & Perkins, PG Theoret. Chim. Acta (1979) De elektroniske strukturer af polymert berylliumhydrid og polymerborhydrid. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
- Kapitel 3: Berylliumhydrid og dens oligomerer. Gendannes fra: shodhganga.inflibnet.ac.in
- Vikas Nayak, Suman Banger og UP Verma. (2014). Undersøgelse af strukturel og elektronisk opførsel af BeH 2 som brintoplagringsforbindelse: En Ab Initio-metode. Conference Papers in Science, vol. 2014, artikel ID 807893, 5 sider. doi.org/10.1155/2014/807893
- Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi. I elementerne i gruppe 1. (Fjerde udgave). Mc Graw Hill.