Хидрид

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към навигацията Направо към търсенето

Хидридите са съединенията на всички елементи с водорода.[1][2] Те имат разнообразен строеж и свойства. Известен е и позитрониев хидрид, PsH.

Почти всички елементи образуват съединения с водорода, като изключение правят: He, Ne, Ar, Kr, Pm, Os, Ir, Rn, Fr и Ra.[3][4][5]

Класификация[редактиране | редактиране на кода]

Всички известни хидриди
H2 He
LiH BeH2 BH3 CH4 NH3 H2O HF Ne
NaH MgH2 AlH3 SiH4 PH3 H2S HCl Ar
KH CaH2 ScH2 TiH2 VH CrH Mn FeH, FeH2 Co Ni CuH ZnH2 GaH3 GeH4 AsH3 H2 HBr Kr
RbH SrH2 YH2 ZrH2 NbH Mo Tc Ru Rh PdH Ag CdH2 InH3 SnH4 SbH3 H2Te HI Xe
CsH BaH2 HfH2 TaH W Re Os Ir Pt Au Hg Tl PbH4 BiH3 H2Po HAt Rn
Fr Ra Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
LaH2 CeH2 PrH2 NdH2 PmH2 SmH2 EuH2 GdH2 TbH2 DyH2 HoH2 ErH2 TmH2 YbH2 LuH2
Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Легенда
Ковалентен хидрид Метален хидрид
Йонен хидрид Преходен хидрид
Не съществува Непотвърдено

Йонни хидриди[редактиране | редактиране на кода]

Алкалните, алкалоземните метали и Mg реагират директно с водорода до хидриди със състав MH и MH2, където водородът е в (-1) степен на окисление, доказано с отделянето му от анода при електролиза на LiH.[6] Синтезират се при 300 – 700 °C и получените хидриди имат в голяма степен йонна кристална решетка. Степента на йонност нараства към Cs и Ba. Всички те са бели кристални вещества с различна кристалографска структура. Алкалните хидриди имат кубична структура тип NaCl; MgH2 е с тетрагонална рутилова (TiO2) структура, а с тип PbCl2 са Cs, Sr, Ba.[6] Те са силни редуктори, а активността им се увеличава от Li към Cs и от Ca към Ba.

Ефективен йонен радиус на H- в солеобразния хидрид
Съединение MgH2 LiH NaH KH RbH CsH
r(H-), pm 130 126 146 152 152 157

Ковалентни хидриди[редактиране | редактиране на кода]

Хидридите от 13та група и BeH2 образуват асоциати – полимерни молекули на основата на мостови връзки. С изключение на бораните, те на са добре изучени поради сложната им структура.

Бораните са открити през 1912 г. от Алфред Сток. Те са термодинамично нестабилни съединения, които не могат да се получат пряко. Известни са клозо-, арахно-, нидо- и други видове, както и многобройни хетероборани.

BeH2 е бяло аморфно вещество и се получава от BeCl2 и LiH в етер. Полимеринят (BeH2)n се получава при нагряване на берилиевоорганични съединения и има сходни свойства с (AlH3)n. Известни са и комплексни хидриди – LiBH4, NaBH4, Al(BH4)3, които са силни редуктори.[6] (MgH2)n прилича повече на BeH2, отколкото хидридите на алакалоземните метали.

(AlH3)n е известен в аморфно състояние и в твърда кристална форма.[6] Той е безцветно, твърдо, солеобразно вещество. GaH3 е вискозна течност, разлагаща се при 20 °C, а InH3 и TlH3 съществуват само в етерен разтвор.[6]

От 14та група представляват интерес въглеводородите, при които връзката C–H е много слабо полярна, позволяващо разнообразието на тези съединения. Те са най-многобройният клас хидриди. Известни са въглеводороди с права, разклонена, циклична и смесена верига, ароматни въглеводороди, алкани, алкени, алкини и много други.

Интерес представляват и силаните, образуващи също многобройни производни, но с по-къса верига.

Елементите от 15-а, 16-а и 17-а група образуват газообразни ковалентни хидриди с електронна плътност, изтеглена към елемента-партньор. Синтезират се при повишена температура. При хидридите на O2, N2 и F2, връзката е ковалентна силно полярна и се образуват водородни връзки.

Хидриди с метална връзка[редактиране | редактиране на кода]

Хидридите на d-елементите от 3-та до 5-а група, на Cr и на някои f-елементи имат разнообразен, а понякога и нестехиометричен състав – MH, MH2, MH3. Европиевият и итербиевият дихидрид (EuIIH2 и YbIIH2) са аналогични на CaH2.[6] Хидридите на Y, Ti, Zr, Hf, Nb, Ce наподобяват по структура и свойства съответния метал. Поради пластичните свойства на много от тези метали, те могат да бъдат използвани за складиране на водород. Например LaNi5 образува хидрида LaNi5H6, съдържащ в единица обем повече водород от течен H2.[6]

Преходните метали от 6-а, 7-а, 8-а, 9-а и 10-а група, с изключение на хрома, не реагират с водорода, но някои от тях ги разтварят в големи количества.[6] В системата се образува високо налягане, поради което електроните на водородните атоми се делокализират, което е причината за каталитичните свойства на тези метали.

Координационни хидриди[редактиране | редактиране на кода]

Вмъкнат водороден атом е изолиран в периода 1976 – 1979 г. в октаедрични полиядрени карбонили на преходните метали, например [HRu6(CO)18]- и [HCo5(CO)15]-, последвани от характеризирането на HNb6I11 от A. SImon.[3]

През 1984 г. са изолирани дихапто (η2-H2) комплекси от G. Kubas, които са известни са само при ниска температура.[3] Стабилността им зависи от електронната конфигурация на металния атом, електронната и стеричната структура на колигандите, зарядът на комплекса, агрегатното състояние и температурата.

Химични свойства[редактиране | редактиране на кода]

Взаимодействие на йонни хидриди с вода:

Взаимодействие с метални оксиди:

Термично разлагане:

Взаимодействие с азот:

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. Гидриды. // XuMuK.ru. Архивиран от оригинала на 22 юни 2012. Посетен на 15 юли 2010.
  2. onium compounds // IUPAC Gold Book
  3. а б в Greenwood, N. N.; & Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd Edn.), Oxford:Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.
  4. Concise Inorganic Chemistry J.D. Lee
  5. Main Group Chemistry, 2nd Edition A.G. Massey
  6. а б в г д е ж з Киркова, Елена. Химия на елементите и техните съедиденения. София, Университетско издетелство „Св. Климент Охридски“, 2013. ISBN 978-954-07-3504-7. с. 44 – 47.