Struktur hidrida berilium (BeH2), sifat dan kegunaan

The berilium hidrida adalah sebatian kovalen yang terbentuk antara berilium dan hidrogen logam alkali bumi. Rumusan kimianya ialah BeH₂, dan menjadi kovalen, ia tidak terdiri daripada Be ion²⁺ dan tidak^-. Ia adalah, bersama-sama dengan LiH, salah satu hidrida logam ringan yang mampu disintesis.

Ia dihasilkan oleh rawatan dimethylberil, Be (CH₃)₂, dengan litium hidrida aluminium, LiAlH₄. Walau bagaimanapun, BeH₂ Yang paling tulen diperoleh dari pirolisis di-tert-butylberyllium, Be (C (CH₃)₃)₂ pada 210 ºC.

Sebagai molekul individu dalam keadaan gas, ia adalah linear dalam geometri, tetapi dalam keadaan pepejal dan cecair ia polimerisasi dalam tatarajah rangkaian tiga dimensi. Ia adalah pepejal amorf di bawah keadaan normal, dan boleh menjadi kristal dan mempamerkan sifat-sifat logam di bawah tekanan besar.

Ia mewakili cara penyimpanan hidrogen, sama ada sebagai sumber hidrogen semasa penguraian, atau sebagai gas penyerap pepejal. Walau bagaimanapun, BeH₂ Ia sangat toksik dan tercemar memandangkan sifat berilium berilium.

Indeks

• 1 Struktur kimia
  • 1.1 Molekul BeH2
  • 1.2 Rantai BeH2
  • 1.3 Tiga dimensi rangkaian BeH2
• 2 Hartanah
  • 2.1 Kekuatan kovalen
  • 2.2 formula kimia
  • 2.3 Penampilan fizikal
  • 2.4 Keterlarutan dalam air
  • 2.5 Kelarutan
  • 2.6 Ketumpatan
  • 2.7 Reaktiviti
• 3 Kegunaan
• 4 Rujukan

Struktur kimia

Molekul BeH₂

Dalam imej pertama, molekul individu berilium hidrida dalam keadaan gas dapat dilihat. Perhatikan bahawa geometrinya adalah linear, dengan atom H dipisahkan antara satu sama lain dengan sudut 180º. Untuk menerangkan geometri sedemikian, Be atom mesti mempunyai hibridisasi sp.

Beryllium mempunyai dua elektron valensi, yang terletak di orbit 2s. Menurut teori ikatan valensi, salah satu elektron dari orbital 2s secara giat dipromosikan ke orbit 2p; dan sebagai akibatnya, ia sekarang boleh membentuk dua ikatan kovalen dengan dua orbital hibrid sp.

Dan bagaimana pula dengan orbital orbit percuma? Dua orbital 2p tulen lain boleh didapati, tanpa alkali. Dengan mereka kosong, BeH₂ ia adalah sebatian kekurangan elektron dalam bentuk gas; dan oleh itu, dengan menyejukkan dan mengelompokkan molekul mereka, mereka mengalirkan dan mengkristalisasi dalam polimer.

Rantaian BeH₂

Apabila molekul BeH₂ polimer, geometri di sekeliling Be atom berhenti menjadi linear dan menjadi tetrahedral.

Sebelum ini, struktur polimer ini telah dimodelkan seolah-olah mereka adalah rantaian dengan unit BeH₂ dihubungkan dengan jambatan hidrogen (imej atas, dengan sfera warna putih dan kelabu). Tidak seperti bon hidrogen dalam interaksi dipole-dipole, mereka mempunyai sifat kovalen.

Dalam jambatan Be-H-Be polimer, dua elektron diedarkan di antara tiga atom (pautan 3c, 2e), yang secara teorinya mesti terletak lebih kurang di sekitar atom hidrogen (kerana lebih banyak elektronegatif).

Di sisi lain, Be yang dikelilingi oleh empat H berjaya mengisi kekosongan elektronik secara relatifnya, menyelesaikan oktet valensinya.

Di sini teori ikatan valence pales memberikan penjelasan yang agak tepat. Mengapa? Kerana hidrogen hanya boleh mempunyai dua elektron, dan hubungan -H- akan melibatkan penyertaan empat elektron.

Jadi, untuk menerangkan jambatan Be-H₂-Menjadi (dua bola kelabu yang dihubungkan oleh dua bola putih) memerlukan model kompleks ikatan yang lain, seperti yang disediakan oleh teori orbital molekul.

Ia telah ditemui secara eksperimen bahawa struktur polimer BeH₂ Ia bukan rangkaian, tetapi rangkaian tiga dimensi.

Rangkaian tiga dimensi BeH₂

Imej atas menunjukkan satu bahagian rangkaian BeH tiga dimensi₂. Perhatikan bahawa sfera hijau kekuningan, atom Be, membentuk tetrahedron seperti dalam rantai; Walau bagaimanapun, dalam struktur ini terdapat bilangan jembatan hidrogen yang lebih besar, dan di samping itu, unit struktur tidak lagi BeHH₂ tetapi BeH₄.

Unit struktur BeH yang sama₂ dan BeH₄ mereka menunjukkan bahawa dalam rangkaian terdapat lebih banyak atom hidrogen (4 H atom bagi setiap Be).

Ini bermakna berilium dalam rangkaian ini dapat mengisi kekosongan elektroniknya lebih daripada dalam struktur polimer seperti rantai..

Dan sebagai perbezaan yang paling jelas dari polimer ini berkenaan dengan molekul individu BeH₂, adalah bahawa Be mesti semestinya mempunyai hibridisasi sp³ (Biasanya) untuk menerangkan geometri tetrahedral dan non-linear.

Hartanah

Watak kovalen

Kenapa berilium hidrida sebatian kovalen dan bukan ionik? Hidrida unsur-unsur lain kumpulan 2 (Encik Becamgbara) adalah ionik, iaitu, ia terdiri daripada pepejal yang dibentuk oleh kation.²⁺ dan dua anion hidrida H^- (MgH₂, CaH₂, BaH₂). Oleh itu, BeH₂ Ia tidak terdiri daripada Be²⁺ dan tidak^- berinteraksi dengan elektrostatik.

Kation Be²⁺ ia dicirikan oleh kuasa polarisasi yang tinggi, yang mengganggu awan elektronik atom-atom sekitarnya.

Hasil daripada penyelewengan ini, anion H^- mereka terpaksa membentuk bon kovalen; pautan, yang merupakan asas struktur yang dijelaskan.

Formula kimia

BeH₂ atau (BeH₂) n

Penampilan fizikal

Padat amorf yang tidak berwarna.

Kelarutan dalam air

Ia rosak.

Kelarutan

Tidak larut dalam dietil eter dan toluena.

Ketumpatan

0.65 g / cm3 (1.85 g / L). Nilai pertama boleh merujuk kepada fasa gas, dan yang kedua kepada pepejal polimer.

Reaktiviti

Reacts perlahan dengan air, tetapi dengan cepat dihidrolisis oleh HCl untuk membentuk berilium klorida, BeCl₂.

Hidrida berilium bertindak balas dengan asas Lewis, khususnya trimethylamine, N (CH)₃)₃, untuk membentuk tambahan dimerik, dengan hidrida jambatan.

Juga, ia boleh bertindak balas dengan dimetilamin untuk membentuk berilium diamida trimerik, [Be (N (CH₃)₂)₂]₃ dan hidrogen. Reaksi dengan litium hidrida, di mana ion H^- adalah pangkalan Lewis, bentuk secara berturutan LIBeH₃ dan Li₂BeH₄.

Kegunaan

Hidrida berilium mungkin mewakili cara yang menjanjikan untuk menyimpan hidrogen molekul. Dengan mengurai polimer, ia akan melepaskan H₂, yang akan berfungsi sebagai bahan bakar roket. Dari pendekatan ini, rangkaian tiga dimensi akan menyimpan lebih banyak hidrogen daripada rantai.

Juga, seperti yang dapat dilihat dalam imej rangkaian, terdapat liang-liang yang akan membolehkan menjadi tuan rumah molekul H.₂.

Sebenarnya, beberapa kajian meniru storan fizikal seperti BeH₂ kristal iaitu, polimer tertakluk kepada tekanan yang sangat besar, dan apakah sifat fizikalnya dengan jumlah hidrogen yang terserap.

Rujukan

1. Wikipedia. (2017). Hidrida berilium. Diperolehi daripada: en.wikipedia.org
2. Armstrong, D.R., Jamieson, J. & Perkins, P.G. Teoret. Chim. Acta (1979) Struktur elektronik berilium hidrida polimer dan hidrida boron polimer. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
3. Bab 3: Beryllium Hydride dan Oligomernya. Diperolehi daripada: shodhganga.inflibnet.ac.in
4. Vikas Nayak, Suman Banger, dan U. P. Verma. (2014). Kajian Struktural dan Elektronik Kelakuan BeH₂ sebagai Kompaun Penyimpanan Hidrogen: Pendekatan Ab Initio. Kertas Persidangan dalam Sains, jilid. 2014, ID Artikel 807893, 5 muka surat. doi.org/10.1155/2014/807893
5. Shiver & Atkins. (2008). Kimia anorganik Dalam Unsur-unsur kumpulan 1. (Edisi keempat). Mc Graw Hill.