Berülliumhüdriidi (BeH2) keemiline struktuur, omadused ja kasutusalad

The berülliumhüdriid on kovalentne ühend, mis on moodustunud leelismuldmetalli berülliumi ja vesiniku vahel. Selle keemiline valem on BeH₂, ja on kovalentne, see ei koosne Be ioonist²⁺ ega H^-. See on koos LiH-ga üks kergemaid metallide hüdriide, mida on võimalik sünteesida.

Seda toodetakse dimetüülberiili, Be (CH₃)₂, liitiumalumiiniumhüdriidiga, LiAlH₄. Kuid BeH₂ Kõige puhtam saadakse di-tert-butüülberülliumi, Be (C (CH₃)₃)₂ 210 ° C juures.

Üksiku molekulina gaasilises olekus on see geomeetriliselt lineaarne, kuid tahkes ja vedelas olekus polümeriseerub see kolmemõõtmeliste võrkude massiivides. See on normaalsetes tingimustes amorfne tahke aine, mis võib muutuda kristalliliseks ja millel on tohutu rõhu all metallilised omadused.

See kujutab endast võimalikku vesiniku säilitamise meetodit kas vesiniku allikana lagunemisel või tahke absorbeeriva gaasina. Kuid BeH₂ See on väga mürgine ja saastav, arvestades berülliumi väga polariseerivat olemust.

Indeks

• 1 Keemiline struktuur
  • 1.1 BeH2 molekul
  • 1.2 BeH2 ketid
  • 1.3 BeH2 kolmemõõtmelised võrgud
• 2 Atribuudid
  • 2.1 Kovalentne iseloom
  • 2.2 Keemiline valem
  • 2.3 Füüsiline välimus
  • 2.4 Vees lahustuv
  • 2.5 Lahustuvus
  • 2.6 Tihedus
  • 2.7 Reaktiivsus
• 3 Kasutamine
• 4 Viited

Keemiline struktuur

BeH molekul₂

Esimeses pildis võib näha üksiku berülliumhüdriidi molekuli gaasilises olekus. Pange tähele, et selle geomeetria on lineaarne, kusjuures H-aatomid on üksteisest eraldatud 180 ° nurga all. Sellise geomeetria selgitamiseks peab Be aatomil olema spibridisatsioon.

Berülliumil on kaks valentselektronit, mis asuvad 2s orbitaalis. Valentssideme teooria kohaselt propageeritakse üks 2s orbitaali üks elektroone 2p orbiidiks; ja seetõttu võib see moodustada kaks kovalentset sidet kahe spübriidsete orbitaalidega.

Ja mis on ülejäänud Be'i vaba orbitaalidega? Saadaval on veel kaks puhast 2p orbitaali, mis on hübridiseerimata. Neid tühi, BeH₂ see on puudulik elektronide ühend gaasilises vormis; seetõttu kondenseeruvad ja kristalliseeruvad nad molekulide jahutamisel ja rühmitamisel.

BeH ketid₂

Kui BeH molekulid₂ polümeeri, ei ole Be aatomi geomeetria enam lineaarne ja muutub tetraedriliseks.

Varem modelleeriti selle polümeeri struktuuri nii, nagu oleksid nad BeH-ühikutega ahelad₂ seotud vesinik sillad (ülemine pilt, sfäärid valge ja hall toonid). Erinevalt dipool-dipooli interaktsioonide vesiniksidemetest on neil kovalentne iseloom.

Polümeeri Be-H-Be silda jagatakse kolme elektroni vahel kaks elektroni (link 3c, 2e), mis teoreetiliselt peab paiknema tõenäolisemalt vesiniku aatomi ümber (kuna see on rohkem elektronegatiivne).

Teisest küljest õnnestub nelja H ümbritsetud Be täita oma elektroonilise vabanemise suhteliselt täiuslikult, täites oma valents okteti.

Siin annab valentssideme teooria suhteliselt täpse selgituse. Miks? Kuna vesinikul võib olla ainult kaks elektroni, siis -H- seosega kaasneks neli elektroni.

Nii et selgitada Be-H sildu₂-Be (kaks hallvalge sfääri, mis on seotud kahe valge sfääriga) vajavad sideme teisi keerulisi mudeleid, näiteks molekulaarse orbiidi teooriaga.

Eksperimentaalselt on leitud, et BeH polümeerne struktuur₂ See ei ole tegelikult ahel, vaid kolmemõõtmeline võrk.

BeH kolmemõõtmelised võrgustikud₂

Ülemine pilt näitab kolmemõõtmelise BeH võrgu osa₂. Pange tähele, et kollakasrohelised sfäärid, Be-aatomid, moodustavad tetraeedri nagu ahelas; selles struktuuris on aga rohkem vesiniku sildu ning lisaks sellele ei ole struktuuriüksus enam BeH₂ kuid BeH₄.

Samad BeH struktuuriüksused₂ ja BeH₄ nad näitavad, et võrgus on suurem hulk vesinikuaatomeid (4 H aatomit igale Be-le).

See tähendab, et selles võrgus olev berüllium suudab täita oma elektroonilise vabanemise isegi rohkem kui ahela-laadse polümeeristruktuuri piires..

Ja selle polümeeri kõige ilmsem erinevus BeH individuaalse molekuli suhtes₂, on see, et Be peab tingimata omama sp-hübridisatsiooni³ Tavalise ja mittelineaarse geomeetria selgitamiseks.

Omadused

Kovalentne iseloom

Miks on berülliumhüdriid kovalentne ja mitteioonne ühend? Teiste rühma 2 elementide (hr Becamgbara) hüdriidid on ioonsed, see tähendab, et need koosnevad katioonist moodustunud tahketest ainetest.²⁺ ja kaks hüdriidaniooni H^- (MgH₂, CaH₂, BaH₂). Seega, BeH₂ See ei koosne Be²⁺ ega H^- elektrostatiliselt.

Katioon Be²⁺ seda iseloomustab kõrge polariseeriv jõud, mis moonutab ümbritsevate aatomite elektroonilisi pilve.

Selle moonutuse tagajärjel H-anioonid^- nad on sunnitud moodustama kovalentseid sidemeid; lingid, mis on just selgitatud struktuuride nurgakivi.

Keemiline valem

BeH₂ või (BeH₂) n

Füüsiline välimus

Värvitu amorfne tahke aine.

Lahustuvus vees

See laguneb.

Lahustuvus

Ei lahustu dietüüleetris ja tolueenis.

Tihedus

0,65 g / cm3 (1,85 g / l). Esimene väärtus võib viidata gaasifaasile ja teine ​​polümeersele tahkele ainele.

Reaktsioonivõime

Reageerib aeglaselt veega, kuid hüdrolüüsub HCl-ga kiiresti berülliumkloriidiks, BeCl-ks₂.

Berülliumhüdriid reageerib Lewise alustega, täpsemalt trimetüülamiiniga, N (CH)₃)₃, dimeerse adukti moodustamiseks sildhüdriididega.

Samuti võib see reageerida dimetüülamiiniga, et moodustada trimeerne berüllium diamiid, [Be (N (CH₃)₂)₂]₃ ja vesinik. Reaktsioon liitiumhüdriidiga, kus ioon H^- on Lewise alus, moodustavad järjestikku LIBeH₃ ja Li₂BeH₄.

Kasutamine

Berülliumhüdriid võib olla paljulubav viis molekulaarse vesiniku hoidmiseks. Polümeeri lagundamisel vabastaks see H₂, mis toimiks raketi kütusena. Sellest lähenemisviisist lähtudes säilitaks kolmemõõtmeline võrk rohkem vesinikku kui ahelad.

Samuti, nagu on näha võrgu pildist, on olemas poorid, mis võimaldavad H-molekulide vastuvõtmist.₂.

Tegelikult simuleerivad mõned uuringud, milline füüsiline säilitamine oleks BeH-s₂ kristalliline see tähendab, et polümeer, mis on allutatud tohutu rõhu all, ja millised oleksid selle füüsikalised omadused erineva koguse vesiniku adsorbeerunud.

Viited

1. Wikipedia. (2017). Berülliumhüdriid. Välja otsitud andmebaasist: en.wikipedia.org
2. Armstrong, D.R., Jamieson, J. & Perkins, P.G. Teoreet. Chim. Acta (1979) Polümeerse berülliumhüdriidi ja polümeerse boorhüdriidi elektroonilised struktuurid. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
3. 3. peatükk: Berülliumhüdriid ja selle oligomeerid. Välja otsitud andmebaasist: shodhganga.inflibnet.ac.in
4. Vikas Nayak, Suman Banger ja U. P. Verma. (2014). BeH struktuuri ja elektroonilise käitumise uurimine₂ kui vesiniku säilitamise ühend: Ab Initio lähenemine. Conference Papers in Science, vol. 2014, artikli ID 807893, 5 lehekülge. doi.org/10.1155/2014/807893
5. Shiver & Atkins. (2008). Anorgaaniline keemia Rühma 1. elemendid (neljas väljaanne). Mc Grawi mägi.