- Chemische Struktur
- BeH-Molekül
- BeH Ketten
- BeH dreidimensionale Netzwerke
- Eigenschaften
- Kovalenter Charakter
- Chemische Formel
- Aussehen
- Wasserlöslichkeit
- Löslichkeit
- Dichte
- Reaktivität
- Anwendungen
- Verweise
Das Berylliumhydrid ist eine kovalente Verbindung, die zwischen dem Metall Beryllium und alkalischem Wasserstoff gebildet wird. Seine chemische Formel lautet BeH 2 und da es kovalent ist, besteht es nicht aus Be 2+ - oder H - -Ionen . Zusammen mit LiH ist es eines der leichtesten Metallhydride, die synthetisiert werden können.
Es wird durch Behandeln von Dimethylberyllium Be (CH 3 ) 2 mit Lithiumaluminiumhydrid LiAlH 4 hergestellt . Das reinste BeH 2 wird jedoch durch Pyrolyse von Di-tert-butylberyl, Be (C (CH 3 ) 3 ) 2 bei 210 ° C erhalten.
Quelle: Ben Mills, aus Wikimedia Commons
Als einzelnes Molekül im gasförmigen Zustand ist es in der Geometrie linear, im festen und flüssigen Zustand polymerisiert es jedoch in Anordnungen dreidimensionaler Netzwerke. Es ist unter normalen Bedingungen ein amorpher Feststoff und kann unter enormem Druck kristallin werden und metallische Eigenschaften aufweisen.
Es stellt eine mögliche Methode zur Wasserstoffspeicherung dar, entweder als Wasserstoffquelle bei der Zersetzung oder als festes absorbierendes Gas. BeH 2 ist jedoch aufgrund der stark polarisierenden Natur von Beryllium sehr giftig und umweltschädlich.
Chemische Struktur
BeH-Molekül
Das erste Bild zeigt ein einzelnes Molekül Berylliumhydrid in gasförmigem Zustand. Beachten Sie, dass seine Geometrie linear ist und die H-Atome durch einen Winkel von 180 ° voneinander getrennt sind. Um diese Geometrie zu erklären, muss das Be-Atom eine sp-Hybridisierung aufweisen.
Beryllium hat zwei Valenzelektronen, die sich im 2s-Orbital befinden. Nach der Valenzbindungstheorie wird eines der Elektronen im 2s-Orbital energetisch zum 2p-Orbital befördert; Infolgedessen können Sie jetzt zwei kovalente Bindungen mit den beiden sp-Hybridorbitalen bilden.
Und was ist mit den restlichen freien Orbitalen des Be? Zwei weitere reine, nicht hybridisierte 2p-Orbitale sind verfügbar. Wenn sie leer sind, ist BeH 2 eine elektronenarme Verbindung in gasförmiger Form; und deshalb kondensieren und kristallisieren ihre Moleküle, wenn sie abkühlen und zusammenklumpen, zu einem Polymer.
BeH Ketten
Quelle: YourEyesOnly von Wikimedia Commons
Wenn BeH 2 -Moleküle polymerisieren, hört die umgebende Geometrie des Be-Atoms auf, linear zu sein und wird tetraedrisch.
Zuvor wurde die Struktur dieses Polymers so modelliert, als wären es Ketten mit BeH 2 -Einheiten, die durch Wasserstoffbrücken verbunden sind (oberes Bild, mit Kugeln in Weiß- und Grautönen). Im Gegensatz zu den Wasserstoffbrückenbindungen von Dipol-Dipol-Wechselwirkungen haben sie einen kovalenten Charakter.
In der Be-H-Be-Brücke des Polymers sind zwei Elektronen zwischen den drei Atomen verteilt (Bindung 3c, 2e), die theoretisch mit größerer Wahrscheinlichkeit um das Wasserstoffatom herum liegen sollten (weil es elektronegativer ist).
Andererseits schafft es das von vier H umgebene Be, seine elektronische Lücke relativ zu füllen und sein Valenzoktett zu vervollständigen.
Hier verblasst die Valenzbindungstheorie, um eine relativ genaue Erklärung zu geben. Warum? Weil Wasserstoff nur zwei Elektronen haben kann und die -H- Bindung vier Elektronen umfassen würde.
Zur Erklärung der Be-H 2 -Be- Brücken (zwei graue Kugeln, die durch zwei weiße Kugeln verbunden sind) werden daher andere komplexe Modelle der Bindung benötigt, wie sie beispielsweise die Molekülorbitaltheorie liefert.
Experimentell wurde festgestellt, dass die Polymerstruktur von BeH 2 eigentlich keine Kette, sondern ein dreidimensionales Netzwerk ist.
BeH dreidimensionale Netzwerke
Quelle: Ben Mills, aus Wikimedia Commons
Das obere Bild zeigt einen Ausschnitt aus dem dreidimensionalen Netzwerk von BeH 2 . Beachten Sie, dass die gelblich-grünen Kugeln, die Be-Atome, wie in der Kette ein Tetraeder bilden. In dieser Struktur gibt es jedoch eine größere Anzahl von Wasserstoffbrückenbindungen, und außerdem ist die Struktureinheit nicht mehr BeH 2, sondern BeH 4 .
Die gleichen Struktureinheiten BeH 2 und BeH 4 weisen darauf hin, dass im Gitter mehr Wasserstoffatome vorhanden sind (4 H-Atome für jedes Be).
Dies bedeutet, dass Beryllium innerhalb dieses Netzwerks seine elektronische Leerstelle noch mehr als innerhalb einer kettenartigen Polymerstruktur liefern kann.
Und als offensichtlichster Unterschied dieses Polymers in Bezug auf das einzelne BeH 2 -Molekül besteht darin , dass Be (normalerweise) notwendigerweise eine sp 3 -Hybridisierung aufweisen muss , um die tetraedrischen und nichtlinearen Geometrien zu erklären.
Eigenschaften
Kovalenter Charakter
Warum ist Berylliumhydrid eine kovalente und nichtionische Verbindung? Die Hydride der anderen Elemente der Gruppe 2 (Herr Becamgbara) sind ionisch, dh sie bestehen aus Feststoffen, die durch ein M 2+ -Kation und zwei Hydridanionen H - (MgH 2 , CaH 2 , BaH 2 ) gebildet werden. Daher besteht BeH 2 nicht aus Be 2+ oder H -, die elektrostatisch interagieren.
Das Be 2+ -Kation zeichnet sich durch seine hohe Polarisationskraft aus, die die elektronischen Wolken der umgebenden Atome verzerrt.
Infolge dieser Verzerrung sind die H - Anionen gezwungen, kovalente Bindungen zu bilden; Links, die den Eckpfeiler der gerade erläuterten Strukturen bilden.
Chemische Formel
BeH 2 oder (BeH 2 ) n
Aussehen
Farbloser amorpher Feststoff.
Wasserlöslichkeit
Es zersetzt sich.
Löslichkeit
Unlöslich in Diethylether und Toluol.
Dichte
0,65 g / cm³ (1,85 g / l). Der erste Wert kann sich auf die Gasphase und der zweite auf den polymeren Feststoff beziehen.
Reaktivität
Es reagiert langsam mit Wasser, wird jedoch durch HCl schnell zu Berylliumchlorid BeCl 2 hydrolysiert .
Berylliumhydrid reagiert mit Lewis-Basen, insbesondere Trimethylamin N (CH 3 ) 3 , unter Bildung eines dimeren Addukts mit verbrückten Hydriden.
Es kann auch mit Dimethylamin unter Bildung von trimerem Berylliumdiamid 3 und Wasserstoff reagieren . Die Reaktion mit Lithiumhydrid, wobei das H - Ion die Lewis - Base ist, bildet nacheinander LIBeH 3 und Li 2 BeH 4 .
Anwendungen
Berylliumhydrid könnte eine vielversprechende Möglichkeit darstellen, molekularen Wasserstoff zu speichern. Wenn sich das Polymer zersetzt, würde es H 2 freisetzen , das als Raketentreibstoff dienen würde. Bei diesem Ansatz würde das dreidimensionale Netzwerk mehr Wasserstoff speichern als die Ketten.
Wie im Bild des Netzwerks zu sehen ist, gibt es auch Poren, die es ermöglichen würden, die H 2 -Moleküle unterzubringen .
Tatsächlich simulieren einige Studien, wie eine solche physikalische Speicherung in kristallinem BeH 2 aussehen würde ; das heißt, das Polymer wurde einem enormen Druck ausgesetzt, und was wären seine physikalischen Eigenschaften mit unterschiedlichen Mengen an adsorbiertem Wasserstoff?
Verweise
- Wikipedia. (2017). Berylliumhydrid. Wiederhergestellt von: en.wikipedia.org
- Armstrong, DR, Jamieson, J. & Perkins, PG Theoret. Chim. Acta (1979) Die elektronischen Strukturen von polymerem Berylliumhydrid und polymerem Borhydrid. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
- Kapitel 3: Berylliumhydrid und seine Oligomere. Wiederhergestellt von: shodhganga.inflibnet.ac.in
- Vikas Nayak, Suman Banger und UP Verma. (2014). Untersuchung des strukturellen und elektronischen Verhaltens von BeH 2 als Wasserstoffspeicherverbindung: Ein Ab-initio-Ansatz. Konferenzbeiträge in der Wissenschaft, vol. 2014, Artikel-ID 807893, 5 Seiten. doi.org/10.1155/2014/807893
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganische Chemie. In den Elementen der Gruppe 1. (Vierte Ausgabe). Mc Graw Hill.