โครงสร้างทางเคมีคุณสมบัติและการใช้งานของเบริลเลียมไฮไดรด์ (BeH2)

เบริลเลียมไฮไดรด์ เป็นสารประกอบโควาเลนต์ที่เกิดขึ้นระหว่างเบริลเลียมโลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ และไฮโดรเจน สูตรทางเคมีของมันคือ BeH₂, และเป็นโควาเลนต์ก็ไม่ได้ประกอบด้วยเป็นไอออน²⁺ หรือ H^-. มันคือร่วมกับ LiH หนึ่งในไฮไดรด์โลหะที่เบาที่สุดที่สามารถสังเคราะห์ได้.

มันถูกผลิตโดยการรักษา dimethylberil, Be (CH₃)₂, ด้วยลิเทียมอลูมิเนียมไฮไดรด์ LiAlH₄. อย่างไรก็ตาม BeH₂ บริสุทธิ์ได้จากไพโรไลซิสของ di-tert-butylberyllium, Be (C (CH (CH)₃)₃)₂ ที่ 210 ºC.

ในฐานะที่เป็นโมเลกุลเดี่ยวในสถานะก๊าซมันเป็นเส้นตรงในรูปทรงเรขาคณิต แต่ในสถานะของแข็งและของเหลวนั้นพอลิเมอเรสในอาร์เรย์ของเครือข่ายสามมิติ มันเป็นของแข็งอสัณฐานภายใต้สภาวะปกติและสามารถกลายเป็นผลึกและแสดงคุณสมบัติของโลหะภายใต้แรงกดดันมหาศาล.

มันเป็นวิธีที่เป็นไปได้ของการเก็บไฮโดรเจนไม่ว่าจะเป็นแหล่งไฮโดรเจนเมื่อสลายตัวหรือเป็นก๊าซดูดซับที่เป็นของแข็ง อย่างไรก็ตาม BeH₂ มันเป็นพิษและก่อให้เกิดมลพิษมากเพราะธรรมชาติของเบริลเลียมสูงมาก.

ดัชนี

• 1 โครงสร้างทางเคมี
  • 1.1 โมเลกุลของ BeH2
  • 1.2 Chains of BeH2
  • 1.3 เครือข่ายสามมิติของ BeH2
• 2 คุณสมบัติ
  • 2.1 ตัวละครโควาเลนต์
  • 2.2 สูตรทางเคมี
  • 2.3 ลักษณะทางกายภาพ
  • 2.4 การละลายในน้ำ
  • 2.5 ความสามารถในการละลาย
  • 2.6 ความหนาแน่น
  • 2.7 การเกิดปฏิกิริยา
• 3 ใช้
• 4 อ้างอิง

โครงสร้างทางเคมี

โมเลกุล BeH₂

ในภาพแรกโมเลกุลของเบริลเลียมไฮไดรด์แต่ละโมเลกุลสามารถมองเห็นได้ โปรดทราบว่าเรขาคณิตของมันเป็นเส้นตรงโดยที่อะตอม H แยกออกจากกันด้วยมุม180º เพื่ออธิบายรูปทรงเรขาคณิตดังกล่าว Be atom ต้องมีการผสมพันธุ์แบบ sp.

เบริลเลียมมีอิเล็กตรอนสองตัวซึ่งอยู่ในวงโคจร 2 วินาที ตามทฤษฎีพันธะของวาเลนซ์หนึ่งในอิเล็กตรอนของวง 2s นั้นได้รับการเลื่อนอย่างมีพลังไปยังวงโคจร 2p; และเป็นผลให้ตอนนี้มันสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์สองอันด้วยวงโคจรไฮบริด sp สองลูก.

แล้ววงโคจรอิสระของ Be ที่เหลือล่ะ? วงโคจรบริสุทธิ์ 2p อีกสองแบบนั้นไม่มีให้เลือก กับพวกเขาที่ว่างเปล่า BeH₂ มันเป็นสารประกอบที่ขาดอิเล็กตรอนในรูปของก๊าซ ดังนั้นโดยการทำให้เย็นและจัดกลุ่มโมเลกุลของพวกมันจะควบแน่นและตกผลึกในโพลิเมอร์.

BeH Chains₂

เมื่อ BeH โมเลกุล₂ พอลิเมอร์รูปทรงเรขาคณิตโดยรอบของอะตอม Be สิ้นสุดสภาพเป็นเส้นตรงและกลายเป็นจัตุรมุข.

ก่อนหน้านี้โครงสร้างของพอลิเมอร์นี้ถูกสร้างแบบจำลองราวกับว่าพวกมันเป็นโซ่ที่มีหน่วย BeH₂ เชื่อมโยงกันด้วยสะพานไฮโดรเจน (ภาพบนสุดที่มีทรงกลมในโทนสีขาวและสีเทา) ต่างจากพันธะไฮโดรเจนของปฏิกิริยาแบบไดโพลเนื่องจากมีลักษณะโควาเลนต์.

ในสะพาน Be-H-Be ของพอลิเมอร์มีการแจกอิเล็กตรอนสองตัวในสามอะตอม (ลิงค์ 3c, 2e) ซึ่งในทางทฤษฎีจะต้องอยู่รอบอะตอมไฮโดรเจนมากขึ้น (เพราะมันมีอิเลคโตรเนกาติตีมากขึ้น).

ในทางกลับกันการถูกล้อมรอบด้วยสี่ H สามารถเติมช่องว่างทางอิเล็กทรอนิกส์ได้.

ทฤษฎีวาเลนซ์บอนด์จะมีคำอธิบายที่ค่อนข้างแม่นยำ ทำไม? เนื่องจากไฮโดรเจนสามารถมีอิเล็กตรอนได้สองตัวเท่านั้นและลิงก์ -H- จะเกี่ยวข้องกับการมีส่วนร่วมของอิเล็กตรอนสี่ตัว.

ดังนั้นเพื่ออธิบายสะพาน Be-H₂-เป็น (ทรงกลมสีเทาสองอันเชื่อมโยงกับทรงกลมสีขาวสองอัน) จำเป็นต้องมีแบบจำลองที่ซับซ้อนอื่น ๆ ของพันธะเช่นพวกที่จัดทำโดยทฤษฎีการโคจรของโมเลกุล.

พบว่าโครงสร้างพอลิเมอร์ของ BeH₂ มันไม่ใช่โซ่ แต่เป็นเครือข่ายสามมิติ.

เครือข่ายสามมิติของ BeH₂

ภาพด้านบนแสดงส่วนของเครือข่าย BeH สามมิติ₂. โปรดทราบว่าทรงกลมสีเขียวอมเหลือง, อะตอมของ Be เป็นรูปทรงจัตุรมุขเหมือนในห่วงโซ่; อย่างไรก็ตามในโครงสร้างนี้มีสะพานไฮโดรเจนจำนวนมากขึ้นและนอกจากนี้หน่วยโครงสร้างไม่มี BeH อีกต่อไป₂ แต่ BeH₄.

หน่วยโครงสร้าง BeH เดียวกัน₂ และ BeH₄ พวกเขาระบุว่าในเครือข่ายจะมีอะตอมไฮโดรเจนมากขึ้น (4 H อะตอมสำหรับแต่ละ Be).

ซึ่งหมายความว่าเบริลเลียมภายในเครือข่ายนี้สามารถเติมช่องว่างทางอิเล็กทรอนิกส์ได้มากกว่าในโครงสร้างพอลิเมอร์ที่มีลักษณะคล้ายโซ่.

และเป็นความแตกต่างที่ชัดเจนที่สุดของพอลิเมอร์นี้ที่เกี่ยวกับโมเลกุลของ BeH₂, คือตัว Be จะต้องมีการผสมแบบลูกผสม³ (ปกติ) เพื่ออธิบายรูปทรงเรขาคณิตแบบ tetrahedral และ non-linear.

สรรพคุณ

ตัวละครโควาเลนต์

ทำไมเบริลเลียมไฮไดรด์จึงเป็นสารประกอบโควาเลนต์และไม่มีอิออน ไฮไดรด์ขององค์ประกอบอื่น ๆ ของกลุ่ม 2 (มิสเตอร์ Becamgbara) คืออิออนิคกล่าวคือพวกมันประกอบด้วยของแข็งที่เกิดขึ้นจากไอออนบวก M²⁺ และแอนไอออนไฮไดรด์สองตัว H^- (แมสซาชู₂, CAH₂, Bah₂) ดังนั้น BeH₂ มันไม่ได้ประกอบด้วย²⁺ หรือ H^- การโต้ตอบกับไฟฟ้าสถิต.

ประจุบวกเป็น²⁺ มันมีเอกลักษณ์เฉพาะด้วยพลังโพลาไรซ์สูงซึ่งบิดเบือนเมฆอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมรอบ ๆ.

อันเป็นผลมาจากการบิดเบือนนี้, แอนไอออน H^- พวกเขาถูกบังคับให้สร้างพันธะโควาเลนต์; ลิงค์ซึ่งเป็นรากฐานที่สำคัญของโครงสร้างที่เพิ่งอธิบาย.

สูตรทางเคมี

BEH₂ หรือ (BeH₂) n

ลักษณะทางกายภาพ

ของแข็งสัณฐานไม่มีสี.

การละลายในน้ำ

มันหยุดพักลง.

สามารถในการละลาย

ไม่ละลายใน diethyl ether และ toluene.

ความหนาแน่น

0.65 g / cm3 (1.85 g / L) ค่าแรกสามารถอ้างถึงเฟสก๊าซและค่าที่สองกับของแข็งโพลีเมอร์.

การเกิดปฏิกิริยา

ทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างช้าๆ แต่จะถูกไฮโดรไลซ์อย่างรวดเร็วโดย HCl เพื่อสร้างเบริลเลียมคลอไรด์ BeCl₂.

เบริลเลียมไฮไดรด์ทำปฏิกิริยากับลูอิสเบสโดยเฉพาะ trimethylamine, N (CH)₃)₃, ในรูปแบบ dimeric adduct กับสะพานไฮไดรด์.

นอกจากนี้มันยังสามารถทำปฏิกิริยากับ dimethylamine ในการสร้าง trimeric beryllium diamide [Be (N (CH)₃)₂)₂]₃ และไฮโดรเจน ปฏิกิริยากับลิเธียมไฮไดรด์โดยที่ไอออนเอช^- คือฐานของ Lewis สร้าง LIBeH เรียงตามลำดับ₃ และหลี่₂BEH₄.

การใช้งาน

เบริลเลียมไฮไดรด์อาจเป็นวิธีการเก็บไฮโดรเจนโมเลกุล โดยการย่อยสลายพอลิเมอร์มันจะปล่อย H₂, ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงจรวด จากวิธีการนี้เครือข่ายสามมิติจะเก็บไฮโดรเจนมากกว่าโซ่.

นอกจากนี้ดังที่เห็นในภาพของเครือข่ายมีรูขุมขนที่อนุญาตให้โฮสต์โมเลกุล H₂.

ในความเป็นจริงการศึกษาบางส่วนจำลองการจัดเก็บทางกายภาพจะเป็นอย่างไรใน BeH₂ ผลึก; นั่นคือพอลิเมอร์ที่ต้องเผชิญกับแรงกดดันมหาศาลและสิ่งที่จะเป็นคุณสมบัติทางกายภาพของมันที่มีการดูดซับไฮโดรเจนในปริมาณต่างกัน.

การอ้างอิง

1. วิกิพีเดีย (2017) เบริลเลียมไฮไดรด์ สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
2. Armstrong, D.R. , Jamieson, J. & Perkins, P.G. Theoret ฉิม Acta (1979) โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของพอลิเมอร์เบริลเลียมไฮไดรด์และพอลิเมอร์โบรอนไฮไดรด์ 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
3. บทที่ 3: เบริลเลียมไฮไดรด์และ Oligomers ดึงจาก: shodhganga.inflibnet.ac.in
4. Vikas Nayak, Suman Banger และ U. P. Verma (2014). การศึกษาโครงสร้างและพฤติกรรมทางอิเล็กทรอนิกส์ของ BeH₂ ในฐานะที่เป็นสารประกอบจัดเก็บไฮโดรเจน: แนวทาง Ab เบื้องต้น. เอกสารการประชุมทางวิทยาศาสตร์ฉบับ 2014, หมายเลขบทความ 807893, 5 หน้า doi.org/10.1155/2014/807893
5. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์ ในองค์ประกอบของกลุ่ม 1 (ฉบับที่สี่) Mc Graw Hill.