- Struktura chemiczna
- Cząsteczka BeH
- Łańcuchy BeH
- Sieci trójwymiarowe BeH
- Nieruchomości
- Charakter kowalencyjny
- Wzór chemiczny
- Wygląd fizyczny
- Rozpuszczalność w wodzie
- Rozpuszczalność
- Gęstość
- Reaktywność
- Aplikacje
- Bibliografia
Wodorek berylu jest związek tworzy kowalencyjne między berylu metalu alkalicznym wodoru. Jego wzór chemiczny to BeH 2 i będąc kowalencyjnym, nie składa się z jonów Be 2+ ani H - . Wraz z LiH jest jednym z najlżejszych wodorków metali, które można syntetyzować.
Jest wytwarzany przez obróbkę dimetyloberylu Be (CH 3 ) 2 wodorkiem litowo-glinowym LiAlH 4 . Jednak najczystszy BeH 2 otrzymuje się z pirolizy di-tert-butyloberylu, Be (C (CH 3 ) 3 ) 2 w 210 ° C.
Źródło: Ben Mills, źródło Wikimedia Commons
Jako pojedyncza cząsteczka w stanie gazowym ma geometrię liniową, ale w stanie stałym i ciekłym polimeryzuje w układach trójwymiarowych sieci. W normalnych warunkach jest to amorficzne ciało stałe, które może stać się krystaliczne i wykazywać właściwości metaliczne pod ogromnym ciśnieniem.
Stanowi możliwą metodę magazynowania wodoru, jako źródła wodoru podczas rozkładu lub jako stały gaz absorbujący. Jednak BeH 2 jest bardzo toksyczny i zanieczyszczający, biorąc pod uwagę silnie polaryzujący charakter berylu.
Struktura chemiczna
Cząsteczka BeH
Pierwsze zdjęcie przedstawia pojedynczą cząsteczkę wodorku berylu w stanie gazowym. Zauważ, że jego geometria jest liniowa, z atomami H oddzielonymi od siebie pod kątem 180º. Aby wyjaśnić tę geometrię, atom Be musi mieć hybrydyzację sp.
Beryl ma dwa elektrony walencyjne, które znajdują się na orbicie 2s. Zgodnie z teorią wiązań walencyjnych, jeden z elektronów na orbicie 2s jest energetycznie promowany na orbital 2p; w konsekwencji możesz teraz utworzyć dwa wiązania kowalencyjne z dwoma orbitaliami hybrydowymi sp.
A co z resztą wolnych orbitali Be? Dostępne są dwa inne czyste, niezhybrydyzowane orbitale 2p. Gdy są puste, BeH 2 jest związkiem ubogim w elektrony w postaci gazowej; dlatego też, gdy jego cząsteczki stygną i zbierają się razem, kondensują się i krystalizują w polimer.
Łańcuchy BeH
Źródło: YourEyesOnly, z Wikimedia Commons
Kiedy cząsteczki BeH 2 polimeryzują, otaczająca geometria atomu Be przestaje być liniowa i staje się tetraedryczna.
Wcześniej strukturę tego polimeru modelowano tak, jakby były to łańcuchy z jednostkami BeH 2 połączonymi wiązaniami wodorowymi (górny rysunek, z kulkami w odcieniach bieli i szarości). W przeciwieństwie do wiązań wodorowych występujących w oddziaływaniach dipol-dipol mają one charakter kowalencyjny.
W mostku Be-H-Be polimeru dwa elektrony są rozmieszczone między trzema atomami (wiązanie 3c, 2e), które teoretycznie powinny znajdować się z większym prawdopodobieństwem wokół atomu wodoru (ponieważ jest bardziej elektroujemny).
Z drugiej strony Be otoczony czterema literami H jest w stanie stosunkowo wypełnić swoją elektroniczną pustkę, uzupełniając oktet walencyjny.
Tutaj teoria wiązania walencyjnego blednie, aby dać stosunkowo dokładne wyjaśnienie. Czemu? Ponieważ wodór może mieć tylko dwa elektrony, a wiązanie -H- obejmowałoby cztery elektrony.
Zatem do wyjaśnienia mostków Be-H 2 -Be (dwie szare kule połączone dwiema białymi kulkami) potrzebne są inne złożone modele wiązania, takie jak te, które zapewnia teoria orbitalu molekularnego.
Stwierdzono eksperymentalnie, że polimerowa struktura BeH 2 nie jest w rzeczywistości łańcuchem, ale trójwymiarową siecią.
Sieci trójwymiarowe BeH
Źródło: Ben Mills, źródło Wikimedia Commons
Górny obraz przedstawia fragment trójwymiarowej sieci BeH 2 . Zauważ, że żółtawo-zielone kule, atomy Be, tworzą czworościan, jak w łańcuchu; Jednak w tej strukturze występuje większa liczba wiązań wodorowych, a dodatkowo jednostką strukturalną nie jest już BeH 2, ale BeH 4 .
Te same jednostki strukturalne BeH 2 i BeH 4 wskazują, że w sieci krystalicznej występuje większa liczba atomów wodoru (4 atomy H dla każdego Be).
Oznacza to, że beryl w tej sieci jest w stanie zapewnić wakat elektroniki nawet bardziej niż w łańcuchowej strukturze polimerowej.
Oraz jako najbardziej oczywistych różnic polimeru w odniesieniu do indywidualnego BEH 2 cząsteczki jest, że BE musi koniecznie mieć sp 3 hybrydyzacji (zazwyczaj) wyjaśnić czworościennej i nieliniowe geometrii.
Nieruchomości
Charakter kowalencyjny
Dlaczego wodorek berylu jest związkiem kowalencyjnym i niejonowym? Wodorki pozostałych pierwiastków z grupy 2 (Pan Becamgbara) są jonowe, to znaczy składają się z ciał stałych utworzonych z jednego kationu M 2+ i dwóch anionów wodorkowych H - (MgH 2 , CaH 2 , BaH 2 ). Dlatego BeH 2 nie składa się z Be 2+ ani H - oddziałujących elektrostatycznie.
Kation Be 2+ charakteryzuje się dużą siłą polaryzacji, która zniekształca elektroniczne chmury otaczających atomów.
W wyniku tego zniekształcenia aniony H - zmuszone są do tworzenia wiązań kowalencyjnych; łącza, które są podstawą omawianych struktur.
Wzór chemiczny
BeH 2 lub (BeH 2 ) n
Wygląd fizyczny
Bezbarwne bezpostaciowe ciało stałe.
Rozpuszczalność w wodzie
Rozkłada się.
Rozpuszczalność
Nierozpuszczalny w eterze dietylowym i toluenie.
Gęstość
0,65 g / cm3 (1,85 g / l). Pierwsza wartość może odnosić się do fazy gazowej, a druga do polimerowego ciała stałego.
Reaktywność
Reaguje powoli z wodą, ale jest szybko hydrolizowany przez HCl do chlorku berylu, BeCl 2 .
Wodorek berylu reaguje z zasadami Lewisa, szczególnie trimetyloaminą, N (CH 3 ) 3 , tworząc dimeryczny addukt z mostkowanymi wodorkami.
Może również reagować z dimetyloaminą, tworząc trimeryczny diamid 3 berylu i wodór. Reakcji z wodorkiem litu, gdzie H - jonowy jest zasada Lewisa, kolejno tworzy LIBeH 3 Li 2 BEH 4 .
Aplikacje
Wodorek berylu może stanowić obiecujący sposób przechowywania wodoru cząsteczkowego. Gdy polimer rozkłada się, uwalnia H 2 , który służyłby jako paliwo rakietowe. Przy takim podejściu trójwymiarowa sieć mogłaby przechowywać więcej wodoru niż łańcuchy.
Podobnie, jak widać na obraz sieci jest pory, które pozwoliłoby H 2 cząsteczki do umieszczenia .
W rzeczywistości niektóre badania symulują takie fizyczne przechowywanie w krystalicznym BeH 2 ; czyli polimer poddany ogromnemu ciśnieniu i jakie byłyby jego właściwości fizyczne przy różnych ilościach zaadsorbowanego wodoru.
Bibliografia
- Wikipedia. (2017). Wodorek berylu. Odzyskane z: en.wikipedia.org
- Armstrong, DR, Jamieson, J. & Perkins, PG Theoret. Chim. Acta (1979). Struktury elektronowe polimerycznego wodorku berylu i polimerycznego wodorku boru. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
- Rozdział 3: Wodorek berylu i jego oligomery. Odzyskany z: shodhganga.inflibnet.ac.in
- Vikas Nayak, Suman Banger i UP Verma. (2014). Badanie zachowania strukturalnego i elektronicznego BeH 2 jako związku magazynującego wodór: podejście Ab Initio. Materiały konferencyjne w nauce, vol. 2014, numer artykułu 807893, 5 stron. doi.org/10.1155/2014/807893
- Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. W elementach grupy 1. (czwarta edycja). Mc Graw Hill.