БЕРИЛИЕВ ХИДРИД (BEH2): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

В берилий хидрид е ковалентна съединение, образувано между метален берилий и водород алкална. Нейната химична формула е BEH ₂, и е ковалентно, то не се състои от Be ²⁺ или Н ^- йони. Той, заедно с LiH, е един от най-леките метални хидриди, способен да се синтезира.

Той се произвежда чрез третиране диметил берилий, Be (СН ₃) ₂, с литиево-алуминиев хидрид, LiAlH ₄. Въпреки това, най-чистите ВЕН ₂ е получен от пиролизата на ди-трет-butylberyl да бъде (С (СН ₃) ₃) ₂ при 210 ° С.

Източник: Бен Милс, от Wikimedia Commons

Като отделна молекула в газообразно състояние тя е линейна по геометрия, но в твърдо и течно състояние полимеризира в масиви от триизмерни мрежи. Това е аморфно твърдо вещество при нормални условия и може да превърне кристално и да проявява метални свойства при огромно налягане.

Той представлява възможен метод за съхранение на водород, или като източник на водород при разлагане, или като твърд абсорбиращ газ. Въпреки това, BeH ₂ е много токсичен и замърсяващ предвид силно поляризиращата природа на берилия.

Химическа структура

BeH молекула

Първото изображение показва единична молекула берилиев хидрид в газообразно състояние. Обърнете внимание, че неговата геометрия е линейна, като Н атомите са разделени един от друг под ъгъл 180 °. За да се обясни тази геометрия, атомът Be трябва да има sp хибридизация.

Берилият има два валентни електрона, които са разположени в орбиталата на 2s. Според теорията за валентната връзка, един от електроните в орбиталата на 2s е енергично промотиран към орбитала 2p; и като следствие вече можете да образувате две ковалентни връзки с двете sp хибридни орбитали.

А какво ще кажете за останалите свободни орбитали на Be? Предлагат се две други чисти нехибридизирани 2p орбитали. С тях се изпразни, ВЕН ₂ е електрон дефицитни съединение в газообразно състояние; и следователно, докато молекулите му се охлаждат и се слепват, те се кондензират и кристализират в полимер.

BeH вериги

Източник: YourEyesOnly, от Wikimedia Commons

Когато ВЕН на ₂ молекули полимеризират, заобикалящата геометрията на Be атом престава да бъде линеен и става тетраедър.

Преди това структурата на този полимер се моделира като ако те са вериги с ВЕН ₂ единици, свързани чрез водородни връзки (горната изображение, с сферите в бели и сиви тонове). За разлика от водородните връзки на дипол-диполни взаимодействия, те имат ковалентен характер.

В моста Be-H-Be на полимера два електрона са разпределени между трите атома (връзка Зс, 2е), които теоретично трябва да бъдат разположени с по-голяма вероятност около водородния атом (защото е по-електроотрицателен).

От друга страна, Be е заобиколен от четири H, успява сравнително да запълни електронната си ваканция, попълвайки своя валентни октет.

Тук теорията на валентните връзки бледнее, за да даде сравнително точно обяснение. Защо? Тъй като водородът може да има само два електрона, а връзката -H- включва четири електрона.

По този начин, за да обясни Be-Н ₂ -бензимидазол мостове (две сиви сфери съединени с две бели сфери) други сложни модели на връзката са необходими, като тези, предоставени от молекулно орбитален теория.

Установено е експериментално, че полимерната структура на БЕХ ₂ всъщност не е верига, но триизмерна мрежа.

BeH триизмерни мрежи

Източник: Бен Милс, от Wikimedia Commons

Горното изображение показва секция от триизмерната мрежа на BeH ₂. Обърнете внимание, че жълто-зелените сфери, Be атомите, образуват тетраедър, както във веригата; Въпреки това, в тази структура има по-голям брой водородни връзки, и в допълнение, структурното звено, вече не е BEH ₂ но ВЕН ₄.

Същите структурни звена ВЕН ₂ и ВЕН ₄ показват, че има по-голямо изобилие от водородни атоми в решетката (4 Н атоми за всеки BE).

Това означава, че берилият в тази мрежа успява да предостави електронната си вакантност дори повече, отколкото в рамките на верижна полимерна структура.

И най-очевидни разликата на този полимер по отношение на отделните ВЕН ₂ молекула, е това да трябва непременно да има SP ³ хибридизация (обикновено) да обясни четиристенните и нелинейни геометрии.

Имоти

Ковалентни характер

Защо берилиевият хидрид е ковалентно и неионно съединение? На хидриди на други елементи от група 2 (н Becamgbara) са йонни, т.е. те се състоят от твърди частици, образувани от един M ²⁺ катион и две хидрид аниони Н ^- (MGH ₂, СаН ₂, Ба ₂). Следователно, BeH ₂ не се състои от Be ²⁺ или H ^- взаимодействащи електростатично.

Катионът Be ²⁺ се характеризира с високата си поляризационна сила, която изкривява електронните облаци на околните атоми.

В резултат на това изкривяване Н ^- анионите са принудени да образуват ковалентни връзки; връзки, които са крайъгълният камък на току-що обяснените структури.

Химична формула

ВЕН ₂ или ВЕН (₂) п

Външен вид

Безцветно аморфно твърдо вещество.

Разтворимост във вода

Разлага се.

разтворимост

Неразтворим в диетилов етер и толуен.

плътност

0,65 g / cm3 (1,85 g / L). Първата стойност може да се отнася до газовата фаза, а втората към полимерното твърдо вещество.

реактивност

Реагира бавно с вода, но бързо се хидролизира от HCl, като образува берилиев хлорид, BeCl ₂.

Берилиеви хидрид взаимодейства с основи Lewis, специфично триметиламин, N (CH ₃) ₃, за да образуват димерен адукт, с мост хидриди.

Също така, той може да реагира с диметиламин, за да образува тримерен берилиев диамид, ₃ и водород. Реакция с литиев хидрид, където Н ^- йон е в основата на Люис, последователно образува LIBeH ₃ и Li ₂ ВЕН ₄.

Приложения

Берилиевият хидрид може да представлява обещаващ начин за съхранение на молекулен водород. Като полимер се разлага, тя ще освободи Н ₂, която ще служи като ракетно гориво. От този подход триизмерната мрежа ще съхранява повече водород от веригите.

По същия начин, както може да се види на изображението на мрежата, има пори, които да позволяват на H ₂ молекули да бъдат настанени.

Всъщност някои изследвания симулират какво би било такова физическо съхранение в кристален BeH ₂; тоест полимерът е подложен на огромно налягане и какви биха били неговите физични свойства с различни количества адсорбиран водород.

Препратки

1. Wikipedia. (2017). Берилиев хидрид. Възстановено от: en.wikipedia.org
2. Armstrong, DR, Jamieson, J. & Perkins, PG Theoret. Хим. Acta (1979) Електронните структури от полимерен берилиев хидрид и полимерен бор хидрид. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
3. Глава 3: Берилиев хидрид и неговите олигомери. Възстановени от: shodhganga.inflibnet.ac.in
4. Vikas Nayak, Suman Banger и UP Verma. (2014). Проучване на структурно и електронно поведение на BeH ₂ като съединение за съхранение на водород: подход Ab Initio. Конференция в науката, кн. 2014 г., номер на артикул 807893, 5 страници. doi.org/10.1155/2014/807893
5. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. В Елементите на група 1. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.