的铍氢化物是金属铍和氢碱性之间形成的共价化合物。其化学式为BEH 2,并且是共价的,它不包括成为2+或H -离子。它与LiH一起是能够合成的最轻的金属氢化物之一。
它是通过用氢化铝锂LiAlH 4处理二甲基铍Be(CH 3)2来生产的。但是,最纯净的BeH 2是在210°C的条件下由二叔丁基铍,Be(C(CH 3)3)2的热解获得的。
来源:Ben Mills,来自Wikimedia Commons
作为气态的单个分子,它的几何形状是线性的,但在固态和液态时,它以三维网络的阵列聚合。在正常条件下为无定形固体,在巨大压力下会变成结晶并显示出金属性能。
它代表了一种可能的储氢方法,既可以作为分解时的氢源,也可以作为固体吸收气体。然而,由于铍的高度极化性质,BeH 2具有剧毒和污染性。
化学结构
BeH分子
第一张图片显示了气态氢化铍的单分子。请注意,它的几何形状是线性的,H原子彼此隔开180°的角度。为了解释这种几何形状,Be原子必须具有sp杂交。
铍有两个价电子,它们位于2s轨道上。根据价键理论,2s轨道中的电子之一被能量提升到2p轨道;因此,您现在可以与两个sp杂化轨道形成两个共价键。
那么Be的其余自由轨道又如何呢?还有其他两个纯的非杂交2p轨道。在空的状态下,BeH 2是气态的缺电子化合物;因此,当其分子冷却并结块时,它们会凝结并结晶成聚合物。
BeH链
来源:YourEyesOnly,来自Wikimedia Commons
当BeH 2分子聚合时,Be原子的周围几何形状不再是线性的,而是四面体的。
以前,对这种聚合物的结构进行了建模,就好像它们是具有通过氢键连接的BeH 2单元的链(上图,球体为白色和灰色调)一样。与偶极-偶极相互作用的氢键不同,它们具有共价特征。
在聚合物的Be-H-Be桥中,两个电子分布在三个原子之间(键3c,2e),从理论上讲,这两个电子应更可能位于氢原子周围(因为它更具负电性)。
另一方面,被四个H包围的Be设法相对填补了其电子空位,从而完成了其价位八位位组。
在这里,价键理论显得苍白无力,无法给出准确的解释。为什么?因为氢只能有两个电子,所以-H-键会涉及四个电子。
因此,为了解释Be-H 2 -Be 桥(两个灰色球体由两个白色球体连接),需要其他复杂的键模型,例如分子轨道理论所提供的模型。
通过实验发现,BeH 2的聚合物结构实际上不是链,而是三维网络。
BeH三维网络
来源:Ben Mills,来自Wikimedia Commons
上图显示了BeH 2三维网络的一部分。请注意,淡黄色的绿色球形Be原子像链中一样形成四面体。然而,在该结构中,存在更多的氢键,此外,该结构单元不再是BeH 2而是BeH 4。
相同的结构单元BeH 2和BeH 4表示晶格中有更多的氢原子(每个Be有4个H原子)。
这意味着该网络中的铍甚至比链状聚合物结构中的电子空位更大。
作为该聚合物相对于单个BeH 2分子最明显的不同,Be必须(通常)必须具有sp 3杂交来解释四面体和非线性几何形状。
物产
共价字符
为什么氢化铍是共价非离子化合物?组2(Becamgbara先生)的其他元素的氢化物离子,即,它们由通过一个M形成的固体的2+阳离子和两个氢化物阴离子ħ -(MGH 2,氢化钙2,呸2)。因此,BEH 2不包括要2+或H -互动静电。
Be 2+阳离子的特点是极化能力强,可使周围原子的电子云变形。
作为这种扭曲的结果,将H -阴离子被迫形成共价键; 链接,这是刚刚说明的结构的基石。
化学式
BeH 2或(BeH 2)n
外观
无色无定形固体。
水溶性
它分解。
溶解度
不溶于乙醚和甲苯。
密度
0.65克/立方厘米(1.85克/升)。第一个值可以指气相,第二个值可以指聚合物固体。
反应性
它与水缓慢反应,但被HCl迅速水解,形成氯化铍BeCl 2。
氢化铍与路易斯碱,特别是三甲胺N(CH 3)3反应,与桥接的氢化物形成二聚加合物。
而且,它可以与二甲胺反应形成三聚铍二酰胺3和氢。用氢化锂,其中所述的H反应-离子是路易斯碱,依次形成LIBeH 3和Li 2 BEH 4。
应用领域
氢化铍可能代表一种存储分子氢的有前途的方法。随着聚合物分解,它会释放出H 2,它将用作火箭燃料。通过这种方法,三维网络将比链存储更多的氢。
同样,从网络的图像中可以看到,有孔可以容纳H 2分子。
实际上,一些研究模拟了这种物理存储在BeH 2晶体中的样子。也就是说,聚合物承受着巨大的压力,并且在不同量的氢吸附下其物理性质是什么。
参考文献
- 维基百科。(2017)。氢化铍。从以下位置恢复:en.wikipedia.org
- 阿姆斯特朗(Armstrong)博士,杰米森(Jamieson)和J.珀金斯(PG)PG原理 詹。Acta(1979)聚合氢化铍和聚合氢化硼的电子结构。51:163。doi.org/10.1007/BF00554099
- 第3章:氢化铍及其低聚物。从以下位置恢复:shodhganga.inflibnet.ac.in
- Vikas Nayak,Suman Banger和UP Verma。(2014)。从头算的方法研究BeH 2作为储氢化合物的结构和电子行为。会议论文集,科学。2014,物品ID 807893,5页。doi.org/10.1155/2014/807893
- 颤抖和阿特金斯。(2008)。无机化学。在第1组的元素中(第四版)。Mc Graw Hill。