Berylliumhydridin (BeH2) kemiallinen rakenne, ominaisuudet ja käyttötarkoitukset

berylliumhydridi on kovalenttinen yhdiste, joka on muodostunut maa-alkalimetallin berylliumin ja vetyn välillä. Sen kemiallinen kaava on BeH₂, ja se on kovalenttinen, se ei koostu Be-ionista²⁺ eikä H^-. Se on yhdessä LiH: n kanssa yksi kevyimmistä metallihydridistä, joita voidaan syntetisoida.

Se tuotetaan käsittelemällä dimetyyliberiiliä, Be (CH₃)₂, litiumalumiinihydridillä, LiAlH: lla₄. Kuitenkin BeH₂ Puhtaimmin saadaan di-tert-butyyliberylliumin, Be (C (CH₃)₃)₂ 210 ° C: ssa.

Yksittäisenä molekyylinä kaasumaisessa tilassa se on lineaarinen geometriassa, mutta kiinteässä ja nestemäisessä tilassa se polymeroituu kolmiulotteisten verkkojen ryhmissä. Se on amorfinen kiinteä aine normaaleissa olosuhteissa, ja siitä voi tulla kiteinen ja sillä voi olla metallisia ominaisuuksia valtavassa paineessa.

Se edustaa mahdollista menetelmää vedyn varastoimiseksi joko vedyn lähteenä hajoamisen yhteydessä tai kiinteänä absorboivana kaasuna. Kuitenkin BeH₂ Se on erittäin myrkyllistä ja saastuttavaa, koska beryllium on erittäin polarisoituva.

indeksi

• 1 Kemiallinen rakenne
  • 1.1 BeH2-molekyyli
  • 1.2 BeH2-ketjut
  • 1.3 BeH2: n kolmiulotteiset verkot
• 2 Ominaisuudet
  • 2.1 Kovalenttinen merkki
  • 2.2 Kemiallinen kaava
  • 2.3 Fyysinen ulkonäkö
  • 2.4 Liukoisuus veteen
  • 2.5 Liukoisuus
  • 2.6 Tiheys
  • 2.7 Reaktiivisuus
• 3 Käyttö
• 4 Viitteet

Kemiallinen rakenne

BeH-molekyyli₂

Ensimmäisessä kuvassa voidaan nähdä yksittäinen berylliumhydridimolekyyli kaasumaisessa tilassa. Huomaa, että sen geometria on lineaarinen, ja H-atomit on erotettu toisistaan ​​180 asteen kulmassa. Tällaisen geometrian selittämiseksi Be-atomissa on oltava sp-hybridisaatio.

Berylliumissa on kaksi valenssielektronia, jotka sijaitsevat 2s-kiertoradalla. Valenssisideteorian mukaan yksi 2s-kiertoradan elektroneista edistetään energisesti 2p-kiertoradalle; ja sen seurauksena se voi nyt muodostaa kaksi kovalenttista sidosta kahden sp-hybridi-orbitaalin kanssa.

Entä muut Be: n vapaat orbitaalit? Käytettävissä on kaksi muuta puhdasta 2p: n kiertorataa. Niiden ollessa tyhjiä, BeH₂ se on puutteellinen elektronien yhdiste kaasumaisessa muodossa; ja siten jäähdyttämällä ja ryhmittelemällä niiden molekyylit, ne kondensoituvat ja kiteytyvät polymeerissä.

BeH-ketjut₂

Kun BeH-molekyylit₂ polymeroidaan, Be-atomin ympäröivä geometria lakkaa olemasta lineaarinen ja siitä tulee tetraedre.

Aiemmin tämän polymeerin rakenne mallinnettiin ikään kuin ne olisivat ketjuja BeH-yksiköillä₂ sidottu vetysilloilla (ylhäältä, valkoisilla ja harmailla sävyillä). Toisin kuin dipoli-dipoli-vuorovaikutusten vety-sidokset, niillä on kovalenttinen merkki.

Polymeerin Be-H-Be-sillassa kaksi elektronia jakautuu kolmen atomin kesken (linkki 3c, 2e), joka teoriassa on sijoitettava todennäköisemmin vetyatomin ympärille (koska se on enemmän elektronegatiivista).

Toisaalta neljän H: n ympäröimä Be pystyy täyttämään suhteellisen sähköisen avoimen työpaikkansa täyttämällä valenssilähteensä.

Tässä valenssisideteoria antaa suhteellisen tarkan selityksen. Miksi? Koska vedyllä voi olla vain kaksi elektronia, ja -H-linkki merkitsisi neljän elektronin osallistumista.

Joten selittää Be-H-siltoja₂-Be (kaksi harmaata palloa, jotka on yhdistetty kahteen valkoiseen palloon) tarvitsevat muita monimutkaisia ​​sidosmalleja, kuten ne, jotka on saatu molekulaarisen kiertoradan teoriassa.

On havaittu kokeellisesti, että BeH: n polymeerirakenne₂ Se ei ole oikeastaan ​​ketju, vaan kolmiulotteinen verkko.

BeH: n kolmiulotteiset verkot₂

Ylempi kuva näyttää osan kolmiulotteisesta BeH-verkosta₂. Huomaa, että kellertävän vihreät pallot, Be-atomit, muodostavat tetraedronin ketjussa; Tässä rakenteessa on kuitenkin enemmän vetysiltoja, ja lisäksi rakenneyksikkö ei ole enää BeH₂ mutta BeH₄.

Samat BeH-rakenneyksiköt₂ ja BeH₄ ne osoittavat, että verkossa on enemmän vetyatomeja (4 H-atomia kullekin Be: lle).

Tämä tarkoittaa, että tämän verkon beryllium onnistuu täyttämään sähköisen vapaan työpaikkansa jopa enemmän kuin ketjun kaltaisessa polymeerirakenteessa..

Ja tämän polymeerin ilmeisin ero BeH: n yksittäisen molekyylin suhteen₂, on, että Be: n on välttämättä oltava sp-hybridisaatio³ (Tavallisesti) selittää tetraedrinen ja epälineaarinen geometria.

ominaisuudet

Kovalenttinen merkki

Miksi berylliumhydridi on kovalenttinen ja ei-ioninen yhdiste? Ryhmän 2 muiden elementtien (Mr. Becamgbara) hydridit ovat ionisia, toisin sanoen ne koostuvat kationin muodostamasta kiinteästä aineesta.²⁺ ja kaksi hydridianionia H^- (MHG₂, CaH₂, pyh₂). Siksi BeH₂ Se ei ole Be²⁺ eikä H^- vuorovaikutuksessa sähköstaattisesti.

Kationi Be²⁺ sille on ominaista korkea polarisoiva voima, joka vääristää ympäröivien atomien elektronisia pilviä.

Tämän vääristymisen seurauksena H-anionit^- ne pakotetaan muodostamaan kovalenttisia sidoksia; linkit, jotka ovat juuri selitettyjen rakenteiden kulmakivi.

Kemiallinen kaava

beh₂ tai (BeH₂) n

Fyysinen ulkonäkö

Väritön amorfinen kiinteä aine.

Liukoisuus veteen

Se hajoaa.

liukoisuus

Liukenematon dietyylieetteriin ja tolueeniin.

tiheys

0,65 g / cm3 (1,85 g / l). Ensimmäinen arvo voi viitata kaasufaasiin ja toinen polymeeriseen kiinteään aineeseen.

reaktiivisuus

Reagoi hitaasti vedellä, mutta HCl hydrolysoituu nopeasti beryliumkloridin, BeCl: n muodostamiseksi₂.

Beryliumhydridi reagoi Lewis-emästen, erityisesti trimetyyliamiinin, N (CH) kanssa₃)₃, dimeerisen adduktin muodostamiseksi siltahydridillä.

Lisäksi se voi reagoida dimetyyliamiinin kanssa muodostaen trimeerisen beryllium diamidin, [Be (N (CH₃)₂)₂]₃ ja vety. Reaktio litiumhydridin kanssa, jossa ioni H^- on Lewisin perusta, muodostavat peräkkäin LIBeH₃ ja Li₂beh₄.

sovellukset

Berylliumhydridi voi olla lupaava tapa säilyttää molekyylivety. Polymeerin hajottaminen vapauttaisi H: n₂, joka toimii rakettipolttoaineena. Tästä lähestymistavasta kolmiulotteinen verkko tallentaa enemmän vetyä kuin ketjut.

Myös, kuten verkon kuvasta voidaan nähdä, on huokosia, jotka mahdollistaisivat H-molekyylien isännöinnin.₂.

Itse asiassa jotkut tutkimukset simuloivat, mikä fyysinen tallennus olisi BeH: n kaltainen₂ kiteinen; toisin sanoen polymeeri, jota altistetaan valtaville paineille, ja mikä olisi sen fysikaaliset ominaisuudet erilaisilla adsorboituneilla vetyillä.

viittaukset

1. Wikipedia. (2017). Berylliumhydridi. Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org
2. Armstrong, D.R., Jamieson, J. & Perkins, P.G. Theoret. Chim. Acta (1979) Polymeerisen berylliumhydridin ja polymeerisen boorihydridin elektroniset rakenteet. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
3. Luku 3: Berylliumhydridi ja sen oligomeerit. Haettu osoitteesta: shodhganga.inflibnet.ac.in
4. Vikas Nayak, Suman Banger ja U. P. Verma. (2014). BeH: n rakenteellisen ja sähköisen käyttäytymisen tutkimus₂ vedyn varastointiaineena: Ab Initio -menetelmä. Conference Papers in Science, voi. 2014, artikla ID 807893, 5 sivua. doi.org/10.1155/2014/807893
5. Shiver & Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia Ryhmän 1 elementit (neljäs painos). Mc Graw Hill.