- Хімічна структура
- Молекула BeH
- BeH ланцюги
- BeH тривимірні мережі
- Властивості
- Ковалентний характер
- Хімічна формула
- Зовнішність
- Розчинність у воді
- Розчинність
- Щільність
- Реактивність
- Програми
- Список літератури
Гідриду берилію є ковалентний з'єднання , що утворюється між металевим берилієм і лужної водню. Його хімічна формула - BeH 2 , і, будучи ковалентною, вона не складається з іонів Be 2+ або H - . Це разом з LiH - один з найлегших гідридів металів, здатний синтезуватися.
Його отримують шляхом обробки диметил-берилію, Be (CH 3 ) 2 , гідридом алюмінію літію, LiAlH 4 . Однак найчистіший BeH 2 отримують при піролізі ди-трет-бутилберилу, Be (C (CH 3 ) 3 ) 2 при 210 ° C.
Джерело: Бен Міллз, із Вікімедіа
Як окрема молекула в газоподібному стані вона геометрія лінійна, але в твердому і рідкому стані вона полімеризується в масивах тривимірних мереж. Це аморфне тверде речовина в нормальних умовах, і воно може обертатися кристалічним і проявляти металеві властивості під величезним тиском.
Він являє собою можливий метод зберігання водню, або як джерело водню при розкладанні, або як твердий поглинаючий газ. Однак BeH 2 дуже токсичний і забруднює, враховуючи сильно поляризуючий характер берилію.
Хімічна структура
Молекула BeH
На першому зображенні показана одна молекула гідриду берилію в газоподібному стані. Зауважимо, що його геометрія лінійна, атоми Н відокремлені один від одного кутом 180º. Щоб пояснити цю геометрію, атом Be повинен мати sp-гібридизацію.
Берилій має два валентні електрони, які розташовані в орбіталі 2s. Відповідно до теорії валентного зв’язку, один з електронів в орбіталі 2s енергійно просувається до орбіталі 2p; і, як наслідок, тепер ви можете утворити два ковалентні зв’язки з двома sp-гібридними орбіталями.
А як щодо решти вільних орбіталей Be? Доступні ще дві чисті, негібридизовані орбіталі 2p. З ними порожні, BeH 2 - електронедефіцитна сполука в газоподібній формі; і тому, коли його молекули охолоджуються і злипаються, вони конденсуються і кристалізуються в полімер.
BeH ланцюги
Джерело: YourEyesOnly, з Вікісховища
Коли молекули BeH 2 полімеризуються, навколишня геометрія атома Be перестає бути лінійною і стає тетраедричною.
Раніше структуру цього полімеру моделювали так, ніби вони являють собою ланцюги з одиницями BeH 2, пов'язаними водневими зв'язками (верхнє зображення, зі сферами в білих та сіруватих тонах). На відміну від водневих зв’язків диполь-дипольних взаємодій вони мають ковалентний характер.
У мості Be-H-Be полімеру між трьома атомами розподіляються два електрони (зв’язок 3с, 2е), які теоретично повинні розташовуватися з більшою ймовірністю навколо атома водню (оскільки він є більш електронегативним).
З іншого боку, Be в оточенні чотирьох Н встигає відносно заповнити свою електронну вакансію, заповнивши свій валентний октет.
Тут теорія валентних зв'язків блякне, щоб дати відносно точне пояснення. Чому? Оскільки водень може мати лише два електрони, а зв'язок -H- буде включати чотири електрони.
Таким чином, для пояснення мостів Be-H 2 -Be (дві сірі сфери, з'єднані двома білими сферами) потрібні інші складні моделі зв'язку, такі, як це передбачено молекулярно-орбітальною теорією.
Експериментально було встановлено, що полімерна структура BeH 2 - це насправді не ланцюжок, а тривимірна мережа.
BeH тривимірні мережі
Джерело: Бен Міллз, із Вікімедіа
На верхньому зображенні показаний відрізок тривимірної мережі BeH 2 . Зауважте, що жовтувато-зелені сфери, атоми Be, утворюють тетраедр, як у ланцюзі; Однак у цій структурі існує більша кількість водневих зв’язків, а крім того, структурний підрозділ вже не BeH 2, а BeH 4 .
Ті ж структурні одиниці BeH 2 і BeH 4 вказують на те, що в решітці спостерігається більша кількість атомів водню (4 атоми H на кожен Be).
Це означає, що берилій у цій мережі вдається забезпечити свою електронну вакансію навіть більше, ніж у ланцюговій полімерній структурі.
І як найбільш очевидна відмінність цього полімеру щодо окремої молекули BeH 2 , полягає в тому, що Be обов'язково повинен мати гібридизацію sp 3 (як правило) для пояснення тетраедричної та нелінійної геометрії.
Властивості
Ковалентний характер
Чому гідрид берилію є ковалентною та неіонною сполукою? Гідриди інших елементів 2 групи (Містер Бекембара) є іонними, тобто складаються з твердих тіл, утворених одним катіоном M 2+ та двома гідридними аніонами H - (MgH 2 , CaH 2 , BaH 2 ). Тому BeH 2 не складається з Be2 + або H - електростатично взаємодіючих.
Катіон Be 2+ характеризується високою поляризаційною силою, яка спотворює електронні хмари навколишніх атомів.
Внаслідок цього спотворення Н - аніони змушені утворювати ковалентні зв'язки; посилання, що є наріжним каменем структур, щойно пояснені.
Хімічна формула
BeH 2 або (BeH 2 ) n
Зовнішність
Безбарвне аморфне тверде тіло.
Розчинність у воді
Він розкладається.
Розчинність
Нерозчинний в діетиловому ефірі та толуолі.
Щільність
0,65 г / см3 (1,85 г / л). Перше значення може стосуватися газової фази, а друге - полімерне тверде тіло.
Реактивність
Він повільно реагує з водою, але швидко гідролізується HCl з утворенням хлориду берилію, BeCl 2 .
Гідрид берилію вступає в реакцію з основами Льюїса, конкретно триметиламіном, N (CH 3 ) 3 , утворюючи димерний аддукт з мостиками гідридів.
Крім того, він може реагувати з диметиламіном з утворенням тримерного діаміду берилію, 3 та водню. Реакція з гідридом літію, де іон Н - основа Льюїса, послідовно утворює LIBeH 3 та Li 2 BeH 4 .
Програми
Берилієвий гідрид може представляти перспективний спосіб зберігання молекулярного водню. Коли полімер розкладається, він випускає Н 2 , який буде служити ракетним паливом. З цього підходу тривимірна мережа зберігала б більше водню, ніж ланцюги.
Так само, як видно на зображенні мережі, є пори, які дозволяли б розміщувати молекули H 2 .
Насправді, деякі дослідження моделюють, як виглядало б таке фізичне зберігання у кристалічному BeH 2 ; тобто полімер зазнає величезних тисків, і які були б його фізичні властивості при різній кількості адсорбованого водню.
Список літератури
- Вікіпедія. (2017). Берилій гідрид. Відновлено з: en.wikipedia.org
- Armstrong, DR, Jamieson, J. & Perkins, PG Theoret. Чим. Acta (1979) Електронні структури полімерного гідриду берилію та полімерного гідриду бору. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
- Глава 3: Гідрид берилію та його олігомери. Відновлено з: shodhganga.inflibnet.ac.in
- Вікас Наяк, Суман Бангер та УП Верма. (2014). Вивчення структурної та електронної поведінки BeH 2 як сполуки для зберігання водню: підхід Ab Initio. Доповіді конференції в науці, т. 2014, артикул ID 807893, 5 сторінок. doi.org/10.1155/2014/807893
- Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. В Елементи групи 1. (четверте видання). Mc Graw Hill.