Berylliumhydrid (BeH2) kemisk struktur, egenskaper och användningsområden

den berylliumhydrid är en kovalent förening bildad mellan jordalkalimetall beryllium och väte. Dess kemiska formel är BeH₂, och är kovalent, består den inte av Be jon²⁺ inte heller H^-. Det är tillsammans med LiH en av de lättaste metallhydriderna som kan syntetiseras.

Det framställs genom behandling av dimetylberil, Be (CH₃)₂, med litiumaluminiumhydrid, LiAlH₄. Emellertid BeH₂ Den renaste erhålls från pyrolysen av di-tert-butylberyllium, Be (C (CH₃)₃)₂ vid 210 ºC.

Som en enskild molekyl i ett gasformigt tillstånd är det linjärt i geometri, men i fast och flytande tillstånd polymeriseras det i uppsättningar av tredimensionella nätverk. Det är ett amorft fastämne under normala förhållanden och kan bli kristallin och uppvisa metalliska egenskaper under enormt tryck.

Det representerar en möjlig metod för lagring av väte, antingen som en vätekälla vid sönderdelning eller som en fast absorberande gas. Emellertid BeH₂ Det är mycket giftigt och förorenande med tanke på den starkt polariserande naturen av beryllium.

index

• 1 Kemisk struktur
  • 1.1 Molekyl av BeH2
  • 1,2 kedjor av BeH2
  • 1.3 Tredimensionella nätverk av BeH2
• 2 egenskaper
  • 2.1 Kovalent karaktär
  • 2.2 Kemisk formel
  • 2.3 Fysisk utseende
  • 2.4 Löslighet i vatten
  • 2,5 Löslighet
  • 2,6 Densitet
  • 2,7 Reaktivitet
• 3 användningsområden
• 4 referenser

Kemisk struktur

BeH-molekylen₂

I den första bilden kan en enskild molekyl berylliumhydrid i gasformen ses. Observera att dess geometri är linjär, med H-atomer separerade från varandra med en vinkel på 180º. För att förklara sådan geometri måste Be-atomen ha sp hybridisering.

Beryllium har två valenselektroner, som ligger i 2: e omloppet. Enligt valensbindningsteorin främjas en av elektronerna i 2: e orbitalen energiskt till 2p-orbitalen; och som en konsekvens kan den nu bilda två kovalenta bindningar med de två sp-hybrid-orbitalerna.

Och vad sägs om resten av de fria orbitalerna av Be? Två andra rena 2p-orbitaler är tillgängliga, ohybridiserade. Med dem tomma, BeH₂ det är en bristfällig förening av elektroner i gasform; och därför, genom kylning och gruppering av deras molekyler, kondenserar och kristalliseras de i en polymer.

BeH-kedjor₂

När BeH molekyler₂ polymerisera, den omgivande geometrin hos Be-atomen upphör att vara linjär och blir tetraedral.

Tidigare modellerades strukturen hos denna polymer som om de var kedjor med BeH-enheter₂ länkad av vätebroar (toppbild, med kulor i vita och gråtoner). Till skillnad från vätebindningarna hos dipol-dipol-interaktionerna har de en kovalent karaktär.

I polymerens Be-H-Be-bro fördelas två elektroner bland de tre atomerna (länk 3c, 2e), som teoretiskt måste placeras mer sannolikt kring väteatomen (eftersom det är mer elektronegativ).

Å andra sidan klarar Be omgiven av fyra H att fylla relativt sin elektroniska ledighet, och fullbordar sin valensoktett.

Här pellar valensbindningsteorin för att ge en relativt noggrann förklaring. Varför? Eftersom väte endast kan ha två elektroner, och -H-länken skulle innebära deltagande av fyra elektroner.

Så för att förklara Be-H-broarna₂-Var (två grå sfärer kopplade av två vita sfärer) behöver andra komplexa modeller av bindningen, såsom de som tillhandahålls av molekylär orbitalteori.

Det har experimentellt visat sig att den polymera strukturen hos BeH₂ Det är inte en kedja, utan ett tredimensionellt nätverk.

Tredimensionella nätverk av BeH₂

Den övre bilden visar en sektion av det tredimensionella BeH-nätverket₂. Observera att de gulgröna sfärerna, Be-atomerna, bildar en tetraeder som i kedjan; I denna struktur finns emellertid ett större antal vätebroar, och dessutom är strukturenheten inte längre BeH₂ men BeH₄.

Samma BeH strukturella enheter₂ och BeH₄ de indikerar att i nätverket finns en större mängd väteatomer (4 H-atomer för varje Be).

Detta innebär att beryllium inom detta nätverk lyckas fylla sin elektroniska vakans ännu mer än inom en kedjeliknande polymerstruktur..

Och som den mest uppenbara skillnaden av denna polymer med avseende på den individuella molekylen av BeH₂, är att Be måste nödvändigtvis ha en sp hybridisering³ (Vanligtvis) för att förklara de tetraedriska och icke-linjära geometrierna.

egenskaper

Kovalent karaktär

Varför är berylliumhydrid en kovalent och icke-jonisk förening? Hydriderna för de andra elementen i grupp 2 (Mr Becamgbara) är joniska, dvs de består av fasta ämnen som bildas av en M-katjon.²⁺ och två hydridanjoner H^- (MGH₂, CaH₂, Bah₂). Därför är BeH₂ Det består inte av Be²⁺ inte heller H^- interagerar elektrostatiskt.

Kationen Be²⁺ det kännetecknas av sin höga polariserande kraft, som förvränger de elektroniska molnen hos de omgivande atomer.

Som ett resultat av denna förvrängning, H anjonerna^- de tvingas bilda kovalenta bindningar; länkar, som är hörnstenen i strukturerna just förklaras.

Kemisk formel

Beh₂ eller (BeH₂) n

Fysiskt utseende

Färglöst amorft fast material.

Löslighet i vatten

Det bryter ner.

löslighet

Olöslig i dietyleter och toluen.

densitet

0,65 g / cm3 (1,85 g / 1). Det första värdet kan referera till gasfasen och den andra till det polymera fasta materialet.

reaktivitet

Reagerar långsamt med vatten men hydrolyseras snabbt med HCl för att bilda berylliumklorid, BeCl₂.

Berylliumhydrid reagerar med Lewis-baser, speciellt trimetylamin, N (CH)₃)₃, för att bilda en dimerisk addukt, med brohydrider.

Det kan också reagera med dimetylamin för att bilda en trimerisk berylliumdiamid, [Be (N (CH₃)₂)₂]₃ och väte. Reaktionen med litiumhydrid, där jonen H^- är basen av Lewis, bildar sekventiellt LIBeH₃ och Li₂Beh₄.

tillämpningar

Berylliumhydrid kan representera ett lovande sätt att lagra molekylärt väte. Genom att sönderdela polymeren skulle den frisätta H₂, vilket skulle fungera som raketbränsle. Från detta tillvägagångssätt skulle det tredimensionella nätverket lagra mer väte än kedjorna.

Också, som det kan ses i nätverksbilden, finns porer som möjliggör att vara värd för H-molekylerna.₂.

Faktum är att vissa studier simulerar vilken fysisk lagring som skulle vara i BeH₂ kristallin; det vill säga polymeren utsätts för enorma tryck, och vad skulle dess fysikaliska egenskaper med olika mängder väte adsorberas.

referenser

1. Wikipedia. (2017). Berylliumhydrid. Hämtad från: en.wikipedia.org
2. Armstrong, D.R., Jamieson, J. & Perkins, P.G. Theoret. Chim. Acta (1979) De elektroniska strukturerna av polymer berylliumhydrid och polymer borhydrid. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
3. Kapitel 3: Berylliumhydrid och dess oligomerer. Hämtad från: shodhganga.inflibnet.ac.in
4. Vikas Nayak, Suman Banger och U. P. Verma. (2014). Studie av strukturell och elektronisk beteende hos BeH₂ som väteförvaringsförening: En ab Initio-metod. Konferenspapper i Science, vol. 2014, artikel ID 807893, 5 sidor. doi.org/10.1155/2014/807893
5. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi I Elementen i grupp 1. (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.