Berylliumhydrid (BeH2) kjemisk struktur, egenskaper og anvendelser

den berylliumhydrid er en kovalent forbindelse dannet mellom jordalkalimetallberyllium og hydrogen. Dens kjemiske formel er BeH₂, og er kovalent, består den ikke av Be ion²⁺ heller ikke H^-. Det er sammen med LiH en av de letteste metallhydrider som kan syntetiseres.

Det fremstilles ved behandling av dimetylberil, Be (CH₃)₂, med litiumaluminiumhydrid, LiAlH₄. Imidlertid BeH₂ Den reneste er oppnådd fra pyrolysen av di-tert-butylberyllium, Be (C (CH₃)₃)₂ ved 210 ºC.

Som et individuelt molekyl i en gassformet tilstand, er den lineær i geometri, men i fast og flytende tilstand polymeriseres den i trear av tredimensjonale nettverk. Det er et amorft fast stoff under normale forhold, og kan bli krystallinsk og utvise metalliske egenskaper under enormt trykk.

Den representerer en mulig metode for lagring av hydrogen, enten som en kilde til hydrogen ved dekomponering, eller som en fast absorberende gass. Imidlertid BeH₂ Det er svært giftig og forurensende gitt den høypolariserende naturen av beryllium.

index

• 1 Kjemisk struktur
  • 1.1 Molekyl av BeH2
  • 1.2 Kjeder av BeH2
  • 1.3 Tredimensjonale nettverk av BeH2
• 2 Egenskaper
  • 2.1 Kovalent karakter
  • 2.2 Kjemisk formel
  • 2.3 Fysisk utseende
  • 2.4 Løselighet i vann
  • 2,5 Løselighet
  • 2,6 tetthet
  • 2,7 Reaktivitet
• 3 bruksområder
• 4 referanser

Kjemisk struktur

BeH molekyl₂

I det første bildet kan et individuelt molekyl av berylliumhydrid i gassformet tilstand ses. Merk at dens geometri er lineær, med H-atomer separert fra hverandre med en vinkel på 180º. For å forklare slik geometri må Be-atomet ha sp hybridisering.

Beryllium har to valenselektroner, som ligger i 2-omløpet. I henhold til valensbindingsteorien blir en av elektronene i 2s-bane energisk fremmet til 2p-bane; og som en konsekvens kan den nå danne to kovalente bindinger med de to sp-hybrid-orbitaler.

Og hva med resten av de frie orbitaler av Be? To andre rene 2p-orbitaler er tilgjengelige, uhybridiserte. Med dem tomme, BeH₂ det er en mangelfull sammensetning av elektroner i gassformet form; og derfor, ved å avkjøle og gruppere deres molekyler, kondenserer og krystalliseres de i en polymer.

BeH-kjeder₂

Når BeH molekyler₂ polymeriserer, den omgivende geometrien til Be-atomet slutter å være lineær og blir tetraedral.

Tidligere ble strukturen av denne polymer modellert som om de var kjeder med BeH-enheter₂ forbundet med hydrogenbroer (toppbilde, med kuler i hvite og gråtoner). I motsetning til hydrogenbindingene i dipol-dipol-interaksjonene har de en kovalent karakter.

I Be-H-Be-broen av polymeren fordeles to elektroner blant de tre atomer (link 3c, 2e), som teoretisk må ligge mer sannsynlig rundt hydrogenatomet (fordi det er mer electronegative).

På den annen side klarer Be omringet av fire H å fylle relativt sin elektroniske ledig stilling, og fullfører sin valensoktett.

Her ser valensbindingsteorien seg for å gi en relativt nøyaktig forklaring. Hvorfor? Fordi hydrogen bare kan ha to elektroner, og -H-lenken vil innebære deltagelse av fire elektroner.

Så, for å forklare Be-H-broene₂-Være (to grå sfærer forbundet med to hvite sfærer) trenger andre komplekse modeller av bindingen, som de som er gitt av molekylære orbitsteori.

Det har blitt funnet eksperimentelt at den polymere strukturen av BeH₂ Det er egentlig ikke en kjede, men et tredimensjonalt nettverk.

Tredimensjonale nettverk av BeH₂

Øvre bildet viser en del av det tredimensjonale BeH-nettverket₂. Legg merke til at de gulaktige grønne sfærene, At-atomene, danner en tetraeder som i kjeden; I denne strukturen er imidlertid et større antall hydrogenbroer, og i tillegg er den strukturelle enheten ikke lenger BeH₂ men BeH₄.

De samme BeH strukturelle enhetene₂ og BeH₄ de indikerer at i nettverket er det en større overflod av hydrogenatomer (4 H-atomer for hver Be).

Dette betyr at beryllium i dette nettverket klarer å fylle sin elektroniske ledig stilling enda mer enn innenfor en kjedelignende polymerstruktur..

Og som den mest åpenbare forskjellen i denne polymeren med hensyn til det individuelle BeH-molekylet₂, er at Be må nødvendigvis ha en sp hybridisering³ (Vanligvis) for å forklare tetraedrale og ikke-lineære geometrier.

egenskaper

Kovalent karakter

Hvorfor er berylliumhydrid en kovalent og ikke-ionisk forbindelse? Hydrider av de andre elementene i gruppe 2 (Mr. Becamgbara) er ioniske, det vil si, de består av faste stoffer dannet av en M kation.²⁺ og to hydridanioner H^- (MGH₂, CaH₂, bah₂). Derfor er BeH₂ Den består ikke av Be²⁺ heller ikke H^- interaksjon elektrostatisk.

Kation Be²⁺ Den er preget av sin høye polariserende kraft, noe som forvrenger de elektroniske skyene til de omkringliggende atomer.

Som et resultat av denne forvrengningen, er H anionene^- de blir tvunget til å danne kovalente bindinger; koblinger, som er hjørnesteinen i strukturer bare forklart.

Kjemisk formel

Beh₂ eller (BeH₂) n

Fysisk utseende

Fargeløst, amorft, fast stoff.

Løselighet i vann

Det bryter ned.

løselighet

Uoppløselig i dietyleter og toluen.

tetthet

0,65 g / cm3 (1,85 g / l). Den første verdien kan referere til gassfasen og den andre til det polymere faste stoffet.

reaktivitet

Reagerer sakte med vann, men hydrolyseres raskt med HC1 for å danne berylliumklorid, BeCl₂.

Berylliumhydrid reagerer med Lewis-baser, spesielt trimetylamin, N (CH)₃)₃, å danne et dimerisk addukt, med brohydrider.

Det kan også reagere med dimetylamin for å danne et trimert berylliumdiamid, [Be (N (CH₃)₂)₂]₃ og hydrogen. Reaksjonen med litiumhydrid, hvor ionet H^- er basen av Lewis, danner sekvensielt LIBeH₃ og Li₂Beh₄.

søknader

Berylliumhydrid kan representere en lovende måte å lagre molekylært hydrogen på. Ved å dekomponere polymeren vil den frigjøre H₂, som ville tjene som rakettbrensel. Fra denne tilnærmingen vil det tredimensjonale nettverket lagre mer hydrogen enn kjedene.

Også, som det kan ses i bildet av nettverket, er det porer som vil tillate å være vert for H-molekylene.₂.

Faktisk simulerer noen studier hvilken fysisk lagring som ville være i BeH₂ krystallinsk; det vil si polymeren utsatt for enorme trykk, og hva ville være dens fysiske egenskaper med forskjellige mengder hydrogen adsorbert.

referanser

1. Wikipedia. (2017). Berylliumhydrid. Hentet fra: en.wikipedia.org
2. Armstrong, D.R., Jamieson, J. & Perkins, P.G. Theoret. Chim. Acta (1979) De elektroniske strukturer av polymert berylliumhydrid og polymert borhydrid. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
3. Kapittel 3: Berylliumhydrid og dets oligomerer. Hentet fra: shodhganga.inflibnet.ac.in
4. Vikas Nayak, Suman Banger og U. P. Verma. (2014). Studie av strukturell og elektronisk adferd av BeH₂ som hydrogenlagringsforbindelse: En ab Initio-tilnærming. Konferansepapir i Science, vol. 2014, artikkel ID 807893, 5 sider. doi.org/10.1155/2014/807893
5. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi I Elementene i gruppe 1. (fjerde utgave). Mc Graw Hill.