Berylliumhydrid (BeH2) kemisk struktur, egenskaber og anvendelser

den berylliumhydrid er en kovalent forbindelse dannet mellem jordalkalimetall beryllium og hydrogen. Dens kemiske formel er BeH₂, og er kovalent, består den ikke af Beion²⁺ heller ikke H^-. Det er sammen med LiH en af ​​de letteste metalhydrider, der er i stand til at blive syntetiseret.

Det fremstilles ved behandling af dimethylberil, Be (CH₃)₂, med lithiumaluminiumhydrid, LiAlH₄. Imidlertid er BeH₂ Den reneste er opnået ud fra pyrolysen af ​​di-tert-butylberyllium, Be (C (CH₃)₃)₂ ved 210 ºC.

Som et individuelt molekyle i en gasform er den lineær i geometri, men i fast og flydende tilstand polymeriseres den i arrays af tredimensionale netværk. Det er et amorft fast stof under normale forhold og kan blive krystallinsk og udvise metalliske egenskaber under enormt tryk.

Det repræsenterer en mulig metode til opbevaring af hydrogen, enten som en kilde til hydrogen ved nedbrydning eller som en fast absorberende gas. Imidlertid er BeH₂ Det er meget giftigt og forurenende i betragtning af Berylliums stærkt polariserende natur.

indeks

• 1 Kemisk struktur
  • 1.1 Molekyl af BeH2
  • 1.2 kæder af BeH2
  • 1.3 Tredimensionelle netværk af BeH2
• 2 Egenskaber
  • 2.1 Kovalent karakter
  • 2.2 Kemisk formel
  • 2.3 Fysisk udseende
  • 2.4 Opløselighed i vand
  • 2,5 opløselighed
  • 2,6 Tæthed
  • 2,7 Reaktivitet
• 3 anvendelser
• 4 referencer

Kemisk struktur

BeH molekyle₂

I det første billede kan et individuelt molekyle berylliumhydrid i gasformet tilstand ses. Bemærk, at dens geometri er lineær, med H-atomer adskilt fra hinanden med en vinkel på 180º. For at forklare sådan geometri skal Be-atomet have sp hybridisering.

Beryllium har to valenceelektroner, som er placeret i 2'ers kredsløb. Ifølge valensbindingsteorien er en af ​​elektronerne i 2'ers kredsløb energisk fremmet til 2p-kredsløbet; og som en konsekvens kan det nu danne to kovalente bindinger med de to sp-hybrid-orbitaler.

Og hvad med resten af ​​de frie orbitaler af Be'en? To andre rene 2p-orbitaler er tilgængelige, uhybridiserede. Med dem tomme, BeH₂ det er en mangelfuld sammensætning af elektroner i gasform og derfor kondenserer og krystalliserer de i en polymer ved at afkøle og gruppere deres molekyler.

BeH kæder₂

Når BeH molekyler₂ polymeriserer, den omgivende geometri af Be-atomet ophører med at være lineær og bliver tetrahedral.

Tidligere blev strukturen af ​​denne polymer modelleret som om de var kæder med BeH-enheder₂ forbundet med brintbroer (topbillede med kugler i hvide og gråtoner). Til forskel fra hydrogenbindingerne af dipole-dipol-interaktionerne har de en kovalent karakter.

I polymerens Be-H-Be-bro fordeles to elektroner blandt de tre atomer (link 3c, 2e), som teoretisk skal placeres mere sandsynligt omkring hydrogenatomet (fordi det er mere elektronegative).

På den anden side formår Be, der er omgivet af fire H, at fylde relativt sin elektroniske ledig stilling og fuldende dens valence-oktet.

Her falder valensbindingsteorien for at give en relativt præcis forklaring. Hvorfor? Fordi hydrogen kun kan have to elektroner, og -H-linket ville involvere deltagelse af fire elektroner.

Så for at forklare Be-H broerne₂-Være (to grå kugler forbundet med to hvide kugler) har brug for andre komplekse modeller af bindingen, som dem, der tilvejebringes af molekylære orbitsteori.

Det er eksperimentelt fundet, at den polymere struktur af BeH₂ Det er ikke rigtig en kæde, men et tredimensionalt netværk.

Tredimensionelle netværk af BeH₂

Det øverste billede viser et afsnit af det tredimensionale BeH-netværk₂. Bemærk, at de gullige grønne kugler, atomer af Be, danner en tetrahedron som i kæden; I denne struktur er der imidlertid et større antal brintbroer, og desuden er den strukturelle enhed ikke længere BeH₂ men BeH₄.

De samme BeH strukturelle enheder₂ og BeH₄ de tyder på, at der i netværket er en større overflod af hydrogenatomer (4 H atomer for hver Be).

Det betyder, at beryllium inden for dette netværk klarer at udfylde sin elektroniske ledig stilling end mere end inden for en kædeagtig polymerstruktur..

Og som den mest oplagte forskel på denne polymer med hensyn til det individuelle molekyle af BeH₂, er at Be'en nødvendigvis skal have en sp hybridisering³ (Normalt) for at forklare de tetrahedrale og ikke-lineære geometrier.

egenskaber

Kovalent karakter

Hvorfor er berylliumhydrid en kovalent og ikke-ionisk forbindelse? Hydriderne af de andre elementer i gruppe 2 (Mr. Becamgbara) er ioniske, dvs. de består af faste stoffer dannet af en M kation.²⁺ og to hydridanioner H^- (MGH₂, CaH₂, Bah₂). Derfor er BeH₂ Det består ikke af Be²⁺ heller ikke H^- interagerer elektrostatisk.

Kationen Be²⁺ den er kendetegnet ved dens høje polariserende kraft, som forvrider de elektroniske skyer af de omgivende atomer.

Som følge af denne forvrængning er H anionerne^- de er tvunget til at danne kovalente bindinger; links, som er hjørnestenen i strukturerne lige forklaret.

Kemisk formel

BEH₂ eller (BeH₂) n

Fysisk udseende

Farveløst amorft faststof.

Opløselighed i vand

Det bryder sammen.

opløselighed

Uopløselig i diethylether og toluen.

tæthed

0,65 g / cm3 (1,85 g / l). Den første værdi kan henvise til gasfasen og den anden til det polymere faste stof.

reaktivitet

Reagerer langsomt med vand, men hydrolyseres hurtigt ved HCI til dannelse af berylliumchlorid, BeCl₂.

Berylliumhydrid reagerer med Lewis baser, specifikt trimethylamin, N (CH)₃)₃, at danne et dimerisk addukt, med brohydrider.

Det kan også reagere med dimethylamin til dannelse af et trimert berylliumdiamid, [Be (N (CH₃)₂)₂]₃ og hydrogen. Reaktionen med lithiumhydrid, hvor ionet H^- er basen af ​​Lewis, form sekventielt LIBeH₃ og li₂BEH₄.

applikationer

Berylliumhydrid kan repræsentere en lovende måde at lagre molekylært hydrogen på. Ved at dekomponere polymeren vil den frigive H₂, som ville tjene som raket brændstof. Fra denne tilgang ville det tredimensionale netværk opbevare mere hydrogen end kæderne.

Også, som det kan ses i billedet af netværket, er der porer, som ville tillade at være vært for H-molekylerne.₂.

Faktisk simulerer nogle undersøgelser, hvilken fysisk opbevaring der vil være i BeH₂ krystallinsk; det vil sige polymeren udsættes for enorme tryk, og hvad ville være dets fysiske egenskaber med forskellige mængder hydrogen adsorberet.

referencer

1. Wikipedia. (2017). Berylliumhydrid. Hentet fra: en.wikipedia.org
2. Armstrong, D.R., Jamieson, J. & Perkins, P.G. Theoret. Chim. Acta (1979) De elektroniske strukturer af polymerisk berylliumhydrid og polymert borhydrid. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
3. Kapitel 3: Berylliumhydrid og dets oligomerer. Hentet fra: shodhganga.inflibnet.ac.in
4. Vikas Nayak, Suman Banger og U. P. Verma. (2014). Undersøgelse af strukturel og elektronisk adfærd af BeH₂ som hydrogenholdig forbindelse: En ab Initio-metode. Konferencepapirer i videnskab, vol. 2014, artikel ID 807893, 5 sider. doi.org/10.1155/2014/807893
5. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi I Elementerne i gruppe 1. (fjerde udgave). Mc Graw Hill.