Хидрид

Хидридите са бинарните съединения на водорода.^[1]^[2] Те имат разнообразен строеж и свойства и са най-големият известен клас химични съединения. Почти всички елементи образуват съединения с водорода, като изключение правят: He, Ne, Ar, Kr, Pm, Os, Ir, Rn, Fr и Ra.^[3]^[4]^[5] Известен е и позитрониев хидрид, PsH.

Класификация

*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

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

Хидридите от 13-а група и BeH₂ образуват асоциати – полимерни молекули на основата на мостови връзки. С изключение на бораните, те не са добре изучени поради сложната си 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

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 (Eu^IIH₂ и Yb^IIH₂) 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

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

Взаимодействие на йонни хидриди с вода:

{\ce {NaH + H2O -> NaOH + H2 ^}}

{\ce {CaH2 + 2H2O -> Ca(OH)2 + 2H2 ^}}

Взаимодействие с метални оксиди:

{\ce {2CaO + CaH2 -> 2Ca + Ca(OH)2}}

{\ce {3ZnO + 2AlH3 -> 3Zn + 2Al + 3H2O}}

Термично разлагане:

{\ce {2LiH -> 2Li + H2 ^}}

{\ce {2NaH -> 2Na + H2 ^}}

Взаимодействие с азот:

{\ce {3CaH2 + N2 -> Ca3N2 + 3H2}}

Източници

↑ Гидриды // XuMuK.ru. Архивиран от оригинала на 22 юни 2012. Посетен на 15 юли 2010.
↑ onium compounds // IUPAC Gold Book
↑ ^а ^б ^в Greenwood, Earnshaw, A. Chemistry of the Elements. Oxford:Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.
↑ Concise Inorganic Chemistry J.D. Lee
↑ Main Group Chemistry, 2nd Edition A.G. Massey
↑ ^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.

Тази статия, свързана с неорганична химия, все още е мъниче. Помогнете на Уикипедия, като я редактирате и разширите.

[1] Гидриды // XuMuK.ru. Архивиран от оригинала на 22 юни 2012. Посетен на 15 юли 2010.

[2] um compounds // IUPAC Gold Book

[Greenwood-3] а ^б ^в Greenwood, Earnshaw, A. Chemistry of the Elements. Oxford:Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.

[4] Concise Inorganic Chemistry J.D. Lee

[5] Main Group Chemistry, 2nd Edition A.G. Massey

[Киркова-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.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]