- Kjemisk struktur
- BeH-molekyl
- BeH-kjeder
- BeH tredimensjonale nettverk
- Egenskaper
- Kovalent karakter
- Kjemisk formel
- Fysisk utseende
- Vannløselighet
- løselighet
- tetthet
- reaktivitet
- applikasjoner
- referanser
Den berylliumhydrid er en kovalent forbindelse dannet mellom metall beryllium og hydrogen alkalisk. Den kjemiske formelen er BeH 2 , og er kovalent, består den ikke av Be 2+ eller H - ioner . Det er sammen med LiH, en av de letteste metallhydridene som kan syntetiseres.
Den fremstilles ved behandling av dimetyl-beryllium, Be (CH 3 ) 2 , med litiumaluminiumhydrid, LiAlH 4 . Imidlertid er den reneste beh 2 blir oppnådd fra pyrolyse av di-tert-butylberyl, Be (C (CH 3 ) 3 ) 2 ved 210 ° C.
Kilde: Ben Mills, fra Wikimedia Commons
Som et individuelt molekyl i gassform er det lineært i geometri, men i fast og flytende tilstand polymeriserer det i matriser av tredimensjonale nettverk. Det er et amorft faststoff under normale forhold, og det kan bli krystallinsk og utvise metalliske egenskaper under enormt trykk.
Det representerer en mulig metode for hydrogenlagring, enten som en kilde til hydrogen ved nedbryting, eller som en fast absorberende gass. Imidlertid er BeH 2 veldig giftig og forurensende gitt berylliums meget polariserende natur.
Kjemisk struktur
BeH-molekyl
Det første bildet viser et enkelt molekyl av berylliumhydrid i gassform. Legg merke til at dens geometri er lineær, med H-atomene atskilt fra hverandre med en vinkel på 180º. For å forklare denne geometrien må Be-atomet ha sp-hybridisering.
Beryllium har to valenselektroner, som er lokalisert i 2s-bane. I følge valensbindingsteorien fremmes en av elektronene i 2s-bane energisk til 2p-bane; og som en konsekvens, kan du nå danne to kovalente bindinger med de to sp hybrid-orbitalene.
Og hva med resten av Be's gratis orbitaler? To andre rene, ikke-hybridiserte 2p-orbitaler er tilgjengelige. Når de er tomme, er BeH 2 en elektronmangelforbindelse i gassform; og derfor, når molekylene avkjøles og klumper seg sammen, kondenseres de og krystalliseres til en polymer.
BeH-kjeder
Kilde: YourEyesOnly, fra Wikimedia Commons
Når BeH 2- molekylene polymeriserer, slutter den omliggende geometrien til Be-atomet å være lineær og blir tetraedrisk.
Tidligere ble strukturen til denne polymeren modellert som om de var kjeder med BeH 2- enheter koblet med hydrogenbindinger (øvre bilde, med kulene i hvite og gråtoner). I motsetning til hydrogenbindelsene i dipol-dipol-interaksjoner, har de en kovalent karakter.
I Be-H-Be-broen til polymeren er to elektroner fordelt mellom de tre atomene (binding 3c, 2e), som teoretisk sett bør lokaliseres med større sannsynlighet rundt hydrogenatomet (fordi det er mer elektronegativt).
På den annen side klarer Be omringet av fire H-er å fylle sin elektroniske ledighet relativt og fullføre valensoktetten.
Her ble valensbindingsteorien for å gi en relativt nøyaktig forklaring. Hvorfor? Fordi hydrogen bare kan ha to elektroner, og -H-bindingen vil innebære fire elektroner.
Derfor, for å forklare Be-H- 2 -Be broer (to grå kuler bundet sammen av to hvite sfærer) andre komplekse modeller av bindingen er nødvendig, slik som de som tilveiebringes av molekylorbital teorien.
Det har vist seg eksperimentelt at den polymere strukturen til BeH 2 faktisk ikke er en kjede, men et tredimensjonalt nettverk.
BeH tredimensjonale nettverk
Kilde: Ben Mills, fra Wikimedia Commons
Det øvre bildet viser et utsnitt av det tredimensjonale nettverket til BeH 2 . Legg merke til at de gulaktige grønne kulene, Be-atomene, danner en tetraeder som i kjeden; Imidlertid er det i denne strukturen et større antall hydrogenbindinger, og i tillegg er strukturenheten ikke lenger BeH 2 men BeH 4 .
De samme strukturelle enhetene BeH 2 og BeH 4 indikerer at det er en større overflod av hydrogenatomer i gitteret (4 H-atomer for hvert Be).
Dette betyr at beryllium i dette nettverket klarer å levere sin elektroniske ledighet enda mer enn i en kjedeliknende polymerstruktur.
Og som den mest åpenbare forskjellen på denne polymeren med hensyn til det individuelle BeH 2- molekylet , er at Be nødvendigvis må ha en sp 3- hybridisering (vanligvis) for å forklare de tetraedriske og ikke-lineære geometrier.
Egenskaper
Kovalent karakter
Hvorfor er berylliumhydrid en kovalent og ikke-ionisk forbindelse? Hydridene av de andre elementene i gruppe 2 (mr Becamgbara) er ioniske, dvs. de består av faste stoffer som dannes ved én Mn 2+ kation og to hydrid anioner H - (MGH 2 , CaH 2 , bah 2 ). Derfor består ikke BeH 2 av at Be 2+ eller H - samhandler elektrostatisk.
Be 2+ -kationen er preget av sin høye polariserende kraft, som forvrenger de elektroniske skyene i de omkringliggende atomene.
Som et resultat av denne forvrengningen, tvinges H - anionene til å danne kovalente bindinger; lenker, som er hjørnesteinen i strukturene nettopp forklart.
Kjemisk formel
BeH 2 eller (BeH 2 ) n
Fysisk utseende
Fargeløst amorft fast stoff.
Vannløselighet
Det brytes 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
Den reagerer sakte med vann, men hydrolyseres raskt av HCl for å danne berylliumklorid, BeCl 2 .
Berylliumhydrid reagerer med Lewis-baser, særlig trimetylamin, N (CH 3 ) 3 , for å danne en dimer addukt, med broslåtte hydrider.
Den kan også reagere med dimetylamin for å danne trimerisk berylliumdiamid, 3 og hydrogen. Reaksjon med litiumhydrid, hvor H - ionet er Lewis-basen, i rekkefølge danner LIBeH 3 og Li 2 beh 4 .
applikasjoner
Berylliumhydrid kan representere en lovende måte å lagre molekylært hydrogen. Etter hvert som polymeren nedbrytes, vil det frigjøre H- 2 , noe som ville tjene som rakettdrivstoff. Fra denne tilnærmingen ville det tredimensjonale nettverket lagre mer hydrogen enn kjedene.
På samme måte, som det kan sees på et bilde av nettverket, det er porer som ville tillate H 2 molekyler til å innpasses .
Faktisk simulerer noen studier hvordan en slik fysisk lagring ville være i krystallinsk BeH 2 ; det vil si polymeren utsatt for et enormt trykk, og hva ville være dets fysiske egenskaper med forskjellige mengder adsorbert hydrogen.
referanser
- Wikipedia. (2017). Berylliumhydrid. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
- Armstrong, DR, Jamieson, J. & Perkins, PG Theoret. Chim. Acta (1979) De elektroniske strukturer av polymert berylliumhydrid og polymerborhydrid. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
- Kapittel 3: Berylliumhydrid og dens oligomerer. Gjenopprettet fra: shodhganga.inflibnet.ac.in
- Vikas Nayak, Suman Banger, og UP Verma. (2014). Studie av strukturell og elektronisk oppførsel av BeH 2 som hydrogenlagringsforbindelse: En Ab Initio-tilnærming. Conference Papers in Science, vol. 2014, artikkel-ID 807893, 5 sider. doi.org/10.1155/2014/807893
- Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. I elementene i gruppe 1. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.