- Kemisk struktur
- BeH-molekyl
- BeH-kedjor
- BeH tredimensionella nätverk
- Egenskaper
- Kovalent karaktär
- Kemisk formel
- Fysiskt utseende
- Vattenlöslighet
- löslighet
- Densitet
- Reaktivitet
- tillämpningar
- referenser
Den beryllium hydrid är en kovalent förening bildad mellan metall beryllium och väte alkalisk. Dess kemiska formel är BeH 2 , och eftersom den är kovalent består den inte av Be 2+ eller H - joner . Det är, tillsammans med LiH, en av de lättaste metallhydriderna som kan syntetiseras.
Den framställs genom att behandla dimetyl beryllium, Be (CH 3 ) 2 , med litiumaluminiumhydrid, LiAlH 4 . Emellertid, det renaste Beh 2 erhålls från pyrolys av di-tert-butylberyl, Bli (C (CH 3 ) 3 ) 2 vid 210 ° C.
Källa: Ben Mills, från Wikimedia Commons
Som en individuell molekyl i gasformigt tillstånd är den linjär i geometri, men i fast och flytande tillstånd polymeriserar den i matriser av tredimensionella nätverk. Det är ett amorft fast ämne under normala förhållanden, och det kan bli kristallint och uppvisa metalliska egenskaper under enormt tryck.
Det representerar en möjlig metod för vätlagring, antingen som en vätekälla vid sönderdelning eller som en fast absorberande gas. BeH 2 är emellertid mycket giftigt och förorenande med tanke på berylliens mycket polariserande natur.
Kemisk struktur
BeH-molekyl
Den första bilden visar en enda molekyl av berylliumhydrid i gasformigt tillstånd. Observera att dess geometri är linjär, med H-atomerna separerade från varandra med en vinkel på 180º. För att förklara denna geometri måste Be-atomen ha sp-hybridisering.
Beryllium har två valenselektroner, som är belägna i 2-talets kretslopp. Enligt valensbindningsteorin främjas en av elektronerna i 2-orbitalet energiskt till 2p-omloppet; och som en konsekvens kan du nu bilda två kovalenta bindningar med de två sp-hybridbana.
Och hur är det med resten av Be: s fria banor? Två andra rena, icke-hybridiserade 2p-orbitaler är tillgängliga. Med dem tomma är BeH 2 en elektronbristförening i gasform; och därför, när dess molekyler kyls och klumpas samman, kondenseras de och kristalliseras till en polymer.
BeH-kedjor
Källa: YourEyesOnly från Wikimedia Commons
När Beh 2 molekylerna polymeriseras, den omgivande geometrin av Be atomen slutar att vara linjär och blir tetraedrisk.
Tidigare var strukturen hos denna polymer modelleras som om de var kedjor med Beh 2 enheter kopplade genom vätebindningar (övre bild, med sfärerna i vita och gråaktiga toner). Till skillnad från vätebindningarna i dipol-dipolinteraktioner har de en kovalent karaktär.
I Be-H-Be-bron av polymeren är två elektroner fördelade mellan de tre atomerna (bindning 3c, 2e), som teoretiskt sett bör lokaliseras med större sannolikhet kring väteatomen (eftersom den är mer elektronegativ).
Å andra sidan lyckas Be omges av fyra H: er relativt relativt fylla sin elektroniska vakans och fullfölja sin valensoktett.
Här försvinner valensbindningsteorin för att ge en relativt korrekt förklaring. Varför? Eftersom väte bara kan ha två elektroner, och -H-bindningen innebär fyra elektroner.
Således, för att förklara de Be-H 2 -vara broar (två gråa sfärer förenade genom två vita sfärer) andra komplexa modeller av bindningen behövs, såsom de som tillhandahålls av molekylorbitalteori.
Det har visat sig experimentellt att den polymera strukturen i BeH 2 inte egentligen är en kedja, utan ett tredimensionellt nätverk.
BeH tredimensionella nätverk
Källa: Ben Mills, från Wikimedia Commons
Den övre bilden visar en sektion av det tredimensionella nätverket i BeH 2 . Observera att de gulaktiga gröna sfärerna, Be-atomerna, bildar en tetrahedron som i kedjan; Emellertid, i denna struktur finns det ett större antal vätebindningar, och dessutom är den strukturella enheten inte längre Beh 2 men Beh 4 .
Samma strukturella enheter Beh 2 och Beh 4 indikerar att det finns en större överflöd av väteatomer i gittret (4 H-atomer för varje BE).
Detta innebär att beryllium inom detta nätverk lyckas leverera sin elektroniska vakans ännu mer än inom en kedjliknande polymerstruktur.
Och som den mest uppenbara skillnaden för denna polymer med avseende på den individuella Beh 2 -molekylen , är att BE måste nödvändigtvis ha en sp 3 hybridisering (oftast) för att förklara de tetraedriska och icke-linjära geometrier.
Egenskaper
Kovalent karaktär
Varför är berylliumhydrid en kovalent och icke-jonisk förening? De hydrider av de andra elementen i grupp 2 (Mr Becamgbara) är joniska, dvs de består av fasta ämnen bildade av en M 2+ katjon och två hydridgrupper anjoner H - (MGH 2 , CaH 2 , Bah 2 ). Därför består BeH 2 inte av Be 2+ eller H - interagerar elektrostatiskt.
Be 2 + -katjonen kännetecknas av sin höga polariserande kraft, som förvränger de omgivande atomernas elektroniska moln.
Som ett resultat av denna distorsion, de H - anjoner tvingas att bilda kovalenta bindningar; länkar, som är hörnstenen i strukturerna just förklarade.
Kemisk formel
BeH 2 eller (BeH 2 ) n
Fysiskt utseende
Färglös amorf fast substans.
Vattenlöslighet
Det sönderdelas.
löslighet
Olöslig i dietyleter och toluen.
Densitet
0,65 g / cm3 (1,85 g / 1). Det första värdet kan avse gasfasen och det andra till det polymera fasta ämnet.
Reaktivitet
Det reagerar långsamt med vatten, men snabbt hydrolyseras av HCl för bildning av beryllium-klorid, BeCl 2 .
Beryllium hydrid reagerar med Lewis-baser, speciellt trimetylamin, N (CH 3 ) 3 , för att bilda ett dimert addukt, med bryggade hydrider.
Dessutom kan den reagera med dimetylamin för att bilda trimer berylliumdiamid, 3 och väte. Reaktion med litiumhydrid, där H - jon är Lewis-basen, bildar sekventiellt LIBeH 3 och Li 2 Beh 4 .
tillämpningar
Berylliumhydrid kan representera ett lovande sätt att lagra molekylärt väte. Som polymeren sönderdelas, skulle det släppa H 2 , vilket skulle tjäna som raketbränsle. Från denna metod skulle det tredimensionella nätverket lagra mer väte än kedjorna.
Likaledes, såsom kan ses i bilden av nätet, det finns porer som skulle tillåta de H 2 molekyler som skall inrymmas .
I själva verket simulerar vissa studier hur en sådan fysisk lagring skulle vara i kristallin BeH 2 ; det vill säga polymeren utsatt för enormt tryck, och vad skulle vara dess fysikaliska egenskaper med olika mängder adsorberat väte.
referenser
- Wikipedia. (2017). Berylliumhydrid. Återställd från: en.wikipedia.org
- Armstrong, DR, Jamieson, J. & Perkins, PG Theoret. Chim. Acta (1979) De elektroniska strukturerna av polymer berylliumhydrid och polymerborhydrid. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
- Kapitel 3: Berylliumhydrid och dess oligomerer. Återställs från: shodhganga.inflibnet.ac.in
- Vikas Nayak, Suman Banger och UP Verma. (2014). Studie av strukturellt och elektroniskt beteende hos BeH 2 som vätgaslagringskomponent: En Ab Initio-metod. Conference Papers in Science, vol. 2014, artikel ID 807893, 5 sidor. doi.org/10.1155/2014/807893
- Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. I elementen i grupp 1. (fjärde upplagan). Mc Graw Hill.