- Cấu tạo hóa học
- Phân tử BeH
- Chuỗi BeH
- Mạng ba chiều BeH
- Tính chất
- Nhân vật cộng hóa trị
- Công thức hóa học
- Ngoại hình
- Khả năng hòa tan trong nước
- Độ hòa tan
- Tỉ trọng
- Phản ứng
- Các ứng dụng
- Người giới thiệu
Các hydride berili là một hợp chất cộng hóa trị hình thành giữa các berili kim loại và hydro kiềm. Công thức hóa học của nó là BeH 2 , và là cộng hóa trị, nó không bao gồm các ion Be 2+ hoặc H - . Nó cùng với LiH, một trong những hiđrua kim loại nhẹ nhất có thể được tổng hợp.
Nó được sản xuất bằng cách xử lý đimetyl berili, Be (CH 3 ) 2 , với hiđrua nhôm liti, LiAlH 4 . Tuy nhiên, BeH 2 tinh khiết nhất thu được từ quá trình nhiệt phân di-tert-butylberyl, Be (C (CH 3 ) 3 ) 2 ở 210 ° C.
Nguồn: Ben Mills, từ Wikimedia Commons
Là một phân tử riêng lẻ ở trạng thái khí, nó có dạng tuyến tính về mặt hình học, nhưng ở trạng thái rắn và lỏng, nó trùng hợp thành các mảng của mạng ba chiều. Nó là một chất rắn vô định hình trong điều kiện bình thường, và nó có thể chuyển sang dạng tinh thể và thể hiện các đặc tính kim loại dưới áp suất rất lớn.
Nó đại diện cho một phương pháp lưu trữ hydro khả thi, hoặc như một nguồn hydro khi phân hủy, hoặc như một chất khí hấp thụ rắn. Tuy nhiên, BeH 2 rất độc và gây ô nhiễm do tính chất phân cực cao của berili.
Cấu tạo hóa học
Phân tử BeH
Hình ảnh đầu tiên cho thấy một phân tử hyđrua berili đơn lẻ ở trạng thái khí. Lưu ý rằng dạng hình học của nó là tuyến tính, với các nguyên tử H cách nhau một góc 180º. Để giải thích dạng hình học này, nguyên tử Be phải có sự lai hoá sp.
Berili có hai electron hóa trị, chúng nằm ở obitan 2s. Theo thuyết liên kết hóa trị, một trong số các electron ở quỹ đạo 2s được thăng năng lượng lên quỹ đạo 2p; và kết quả là bây giờ bạn có thể hình thành hai liên kết cộng hóa trị với hai obitan lai hóa sp.
Và phần còn lại của các obitan tự do của Be thì sao? Có hai obitan 2p thuần chủng, không lai hóa khác. Với chúng trống, BeH 2 là một hợp chất thiếu electron ở thể khí; và do đó, khi các phân tử của nó nguội đi và kết tụ lại với nhau, chúng sẽ ngưng tụ và kết tinh thành một polyme.
Chuỗi BeH
Nguồn: YourEyesOnly, từ Wikimedia Commons
Khi các phân tử BeH 2 trùng hợp, dạng hình học xung quanh của nguyên tử Be không còn là tuyến tính và trở thành tứ diện.
Trước đây, cấu trúc của polyme này được mô phỏng như thể chúng là những chuỗi có đơn vị BeH 2 được liên kết với nhau bằng liên kết hydro (hình trên, với các quả cầu có tông màu trắng và xám). Không giống như các liên kết hydro của tương tác lưỡng cực-lưỡng cực, chúng có đặc tính cộng hóa trị.
Trong cầu Be-H-Be của polyme, hai điện tử được phân bố giữa ba nguyên tử (liên kết 3c, 2e), về mặt lý thuyết nên định vị đó với xác suất lớn hơn xung quanh nguyên tử hydro (vì nó âm điện hơn).
Mặt khác, Be được bao quanh bởi bốn chữ H quản lý để lấp đầy tương đối chỗ trống điện tử của nó, hoàn thành octet hóa trị của nó.
Ở đây, lý thuyết liên kết hóa trị sẽ đưa ra một lời giải thích tương đối chính xác. Tại sao? Bởi vì hydro chỉ có thể có hai điện tử, và liên kết -H- sẽ bao gồm bốn điện tử.
Do đó, để giải thích cầu Be-H 2 -Be (hai quả cầu xám nối với hai quả cầu trắng) cần có những mô hình phức tạp khác của liên kết, chẳng hạn như những mô hình được cung cấp bởi lý thuyết quỹ đạo phân tử.
Thực nghiệm đã phát hiện ra rằng cấu trúc cao phân tử của BeH 2 thực ra không phải là một chuỗi mà là một mạng ba chiều.
Mạng ba chiều BeH
Nguồn: Ben Mills, từ Wikimedia Commons
Hình ảnh trên cho thấy một phần của mạng ba chiều của BeH 2 . Lưu ý rằng các quả cầu màu lục hơi vàng, nguyên tử Be, tạo thành một tứ diện như trong chuỗi; Tuy nhiên, trong cấu trúc này có số lượng liên kết hydro nhiều hơn, và ngoài ra, đơn vị cấu tạo không còn là BeH 2 mà là BeH 4 .
Các đơn vị cấu tạo giống nhau BeH 2 và BeH 4 cho thấy rằng trong mạng tinh thể có nhiều nguyên tử hydro hơn (4 nguyên tử H cho mỗi Be).
Điều này có nghĩa là berili trong mạng lưới này quản lý để cung cấp chỗ trống điện tử của nó thậm chí nhiều hơn trong một cấu trúc polyme giống chuỗi.
Và như sự khác biệt rõ ràng nhất của polyme này đối với phân tử BeH 2 riêng lẻ , là Be nhất thiết phải có sự lai hóa sp 3 (thường là) để giải thích hình học tứ diện và phi tuyến tính.
Tính chất
Nhân vật cộng hóa trị
Tại sao beri hiđrua là một hợp chất cộng hóa trị và không ion? Hiđrua của các nguyên tố khác thuộc nhóm 2 (Ông Becamgbara) là ion, nghĩa là, chúng bao gồm các chất rắn được tạo thành từ một cation M 2+ và hai anion H - hiđrua (MgH 2 , CaH 2 , BaH 2 ). Do đó, BeH 2 không bao gồm Be 2+ hoặc H - tương tác tĩnh điện.
Cation Be 2+ được đặc trưng bởi công suất phân cực cao, làm biến dạng các đám mây điện tử của các nguyên tử xung quanh.
Như một kết quả của sự biến dạng này, H - anion buộc phải hình thành liên kết cộng hóa trị; các liên kết, là nền tảng của các cấu trúc vừa giải thích.
Công thức hóa học
BeH 2 hoặc (BeH 2 ) n
Ngoại hình
Chất rắn vô định hình không màu.
Khả năng hòa tan trong nước
Nó bị phân hủy.
Độ hòa tan
Không tan trong dietyl ete và toluen.
Tỉ trọng
0,65 g / cm3 (1,85 g / L). Giá trị đầu tiên có thể là pha khí và giá trị thứ hai là chất rắn cao phân tử.
Phản ứng
Nó phản ứng chậm với nước, nhưng nhanh chóng bị thủy phân bởi HCl để tạo thành clorua beri, BeCl 2 .
Beryllium hyđrua phản ứng với các bazơ Lewis, đặc biệt là trimetylamin, N (CH 3 ) 3 , để tạo thành chất cộng điện phân, với các hyđrua bắc cầu.
Ngoài ra, nó có thể phản ứng với đimetylamin để tạo thành berili diamit, 3 và hydro. Phản ứng với hiđrua liti, nơi H - ion là bazơ Lewis, tuần tự tạo LIBeH 3 và Li 2 BEH 4 .
Các ứng dụng
Beryllium hyđrua có thể đại diện cho một cách đầy hứa hẹn để lưu trữ hydro phân tử. Khi polyme phân hủy, nó sẽ giải phóng H 2 , chất này sẽ dùng làm nhiên liệu cho tên lửa. Từ cách tiếp cận này, mạng ba chiều sẽ lưu trữ nhiều hydro hơn các chuỗi.
Tương tự như vậy, như có thể thấy trong hình ảnh của mạng lưới, có những lỗ rỗng cho phép các phân tử H 2 được chứa .
Trên thực tế, một số nghiên cứu mô phỏng việc lưu trữ vật lý như vậy sẽ như thế nào trong BeH 2 tinh thể; nghĩa là, polyme phải chịu áp suất rất lớn, và các tính chất vật lý của nó sẽ như thế nào với lượng hydro hấp phụ khác nhau.
Người giới thiệu
- Wikipedia. (2017). Beri hiđrua. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
- Armstrong, DR, Jamieson, J. & Perkins, PG Theoret. Chim. Acta (1979) Các cấu trúc điện tử của hyđrua berili cao phân tử và hiđrua bo cao phân tử. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
- Chương 3: Beryllium Hydride và các Oligome của nó. Được khôi phục từ: shodhganga.inflibnet.ac.in
- Vikas Nayak, Suman Banger và UP Verma. (2014). Nghiên cứu về hành vi cấu trúc và điện tử của BeH 2 như một hợp chất lưu trữ hydro: Phương pháp tiếp cận Ab Initio. Các bài báo về Khoa học Hội nghị, tập. 2014, ID bài viết 807893, 5 trang. doi.org/10.1155/2014/807893
- Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ. Trong Các yếu tố của nhóm 1. (Tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.