- estructura química
- Molècula de BeH
- Cadenes de BeH
- Xarxes tridimensionals de BeH
- propietats
- Caràcter covalent
- fórmula química
- aspecte físic
- Solubilitat en aigua
- solubilitat
- densitat
- reactivitat
- usos
- referències
El hidrur de beril·li és un compost covalent format entre el metall alcalinoterri beril·li i hidrogen. La seva fórmula química és BeH 2, i a l'ésser covalent, no consisteix de ions Be 2+ ni H -. És, al costat de l'LiH, un dels hidrurs metàl·lics més lleugers capaços de sintetitzar.
Es produeix mitjançant el tractament de dimetilberilio, Be (CH 3) 2, amb hidrur de liti alumini, LiAlH 4. No obstant això, el BeH 2 més pur s'obté a partir de la piròlisi de di-ter-butilberilio, Be (C (CH 3) 3) 2 a 210ºC.
Font: Ben Mills, from Wikimedia Commons
Com molècula individual en estat gasós és de geometria lineal, però en estat sòlid i líquid polimeritza en arreglats de xarxes tridimensionals. És un sòlid amorf en condicions normals, i pot tornar cristal·lí i exhibir propietats metàl·liques sota pressions enormes.
Representa un mètode possible d'emmagatzematge d'hidrogen, ja sigui com a font d'hidrogen a l'descompondre, o com un sòlid absorbent de el gas. No obstant això, el BeH 2 és molt tòxic i contaminant donada la naturalesa altament polaritzant de l'beril·li.
estructura química
Molècula de BeH
A la primera imatge s'aprecia una molècula individual d'hidrur de beril·li en estat gasós. Cal notar que la seva geometria és lineal, amb els àtoms d'H separats entre si per un angle de 180 º. Per explicar aquesta geometria, l'àtom de Be ha de tenir hibridació sp.
El beril·li té dos electrons de valència, els quals se situen en l'orbital 2s. D'acord a la teoria de l'enllaç de valència, un dels electrons de l'orbital 2s es promociona energèticament a l'orbital 2p; i com a conseqüència, ara pot formar dos enllaços covalents amb els dos orbitals híbrids sp.
¿I què hi ha de la resta dels orbitals lliures de l'Be? Té disponibles altres dos orbitals 2p purs, sense hibridar. Amb ells buits, el BeH 2 és un compost deficient d'electrons en forma gasosa; i per tant, a l'refredar-se i agrupar-se les seves molècules, condensen i cristal·litzen en un polímer.
Cadenes de BeH
Font: YourEyesOnly, from Wikimedia Commons
Quan les molècules de BeH 2 polimeritzen, la geometria entorn de l'àtom de Be deixa de ser lineal i es converteix en tetraèdrica.
Anteriorment, es modelava l'estructura d'aquest polímer com si fossin cadenes amb unitats de BeH 2 unides per ponts d'hidrogen (imatge superior, amb les esferes en tons blancs i grisencs). A diferència dels ponts d'hidrogen de les interaccions dipol-dipol, aquests posseeixen un caràcter covalent.
En el pont Be-H-Be de el polímer, es distribueixen dos electrons entre els tres àtoms (enllaç 3c, 2e), els quals teòricament han de situar-se amb major probabilitat al voltant de l'àtom d'hidrogen (per ser més electronegatiu).
D'altra banda, el Be envoltat de quatre H aconsegueix tenir relativament seu vacant electrònica, completant la seva octet de valència.
Aquí la teoria de l'enllaç de valència empal·lideix per donar una explicació relativament precisa. Per què? Perquè l'hidrogen només pot tenir dos electrons, i l'enllaç -H- implicaria la participació de quatre electrons.
Així, per explicar els ponts Be-H 2 -be (dues esferes grisos unides per dues esferes blanques) es necessiten d'altres models complexos de l'enllaç, com els aportats per la teoria de l'orbital molecular.
S'ha trobat experimentalment que l'estructura polimèrica de l'BeH 2 no és en realitat una cadena, sinó una xarxa tridimensional.
Xarxes tridimensionals de BeH
Font: Ben Mills, from Wikimedia Commons
A la imatge superior es mostra una secció de la xarxa tridimensional de BeH 2. Cal notar que les esferes verd groguenques, els àtoms de Be, formen un tetraedre com en la cadena; però, en aquesta estructura hi ha major nombre de ponts d'hidrogen, ia més, la unitat estructural ja no és el BeH 2 sinó el BeH 4.
Les mateixes unitats estructurals BeH 2 i BeH 4 indiquen que a la xarxa hi ha una major abundància d'àtoms d'hidrogen (4 àtoms d'H per cada Be).
Això vol dir que el beril·li dins d'aquesta xarxa aconsegueix tenir encara més la seva vacant electrònica que dins d'una estructura polimèrica tipus cadena.
I com a diferència més evident d'aquest polímer respecte a la molècula individual de BeH 2, és que el Be ha de necessàriament tenir una hibridació sp 3 (d'ordinari) per explicar les geometries tetraèdriques i no lineals.
propietats
Caràcter covalent
Per què l'hidrur de beril·li és un compost covalent i no iònic? Els hidrurs dels altres elements de el grup 2 (Sr. Becamgbara) són iònics, és a dir, consisteixen de sòlids formats per un catió M 2+ i dues anions hidrurs H - (mgh 2, CAH 2, bah 2). Per tant, el BeH 2 no consisteix de Be 2+ ni H - interaccionant electrostàticament.
El catió Be 2+ es caracteritza pel seu alt poder polaritzant, el qual distorsiona els núvols electròniques dels àtoms circumdants.
Com a resultat d'aquesta distorsió, els anions H - es veuen forçats a formar enllaços covalents; enllaços, que són la pedra angular de les estructures recentment explicades.
fórmula química
BeH 2 o (BeH 2) n
aspecte físic
Sòlid incolor amorf.
Solubilitat en aigua
Es descompon.
solubilitat
Insoluble en dietil èter i toluè.
densitat
0,65 g / cm3 (1,85 g / L). El primer valor pot al·ludir a la fase gasosa, i el segon a l'sòlid polimèric.
reactivitat
Reacciona lentament amb l'aigua, però és ràpidament hidrolitzat pel HCl per formar clorur de beril·li, BeCl 2.
El hidrur de beril·li reacciona amb les bases de Lewis, específicament la trimetilamina, N (CH 3) 3, per formar un adducte dimérico, amb hidrurs de ponts.
També, pot reaccionar amb la dimetilamina per formar una diamida de beril·li trimérico, 3 i hidrogen. La reacció amb l'hidrur de liti, on l'ió H - és la base de Lewis, forma seqüencialment LIBeH 3 i Li 2 BeH 4.
usos
El hidrur de beril·li podria representar una forma prometedora d'emmagatzemar hidrogen molecular. A l'descompondre el polímer, alliberaria H 2, el qual serviria com a combustible de coets. Des d'aquest enfocament, la xarxa tridimensional emmagatzemaria més hidrogen que les cadenes.
Així mateix, com pot apreciar-se en la imatge de la xarxa, hi ha porus que permetrien donar allotjo a les molècules d'H 2.
De fet, alguns estudis simulen com seria l'emmagatzemament físic en BeH 2 cristal·lí; és a dir, el polímer sotmès a enormes pressions, i quines serien les seves propietats físiques amb diferents quantitats d'hidrogen adsorbit.
referències
- Wikipedia. (2017). BERYLLIUM hydride. Recuperat de: en.wikipedia.org
- Armstrong, DR, Jamieson, J. & Perkins, PG Theoret. Chim. Acta (1979) The electronic structures of polymeric BERYLLIUM hydride and polymeric Boron hydride. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
- Chapter 3: BERYLLIUM Hydride and its Oligomers. Recuperat de: shodhganga.inflibnet.ac.in
- Vikas Nayak, Sumen Banger, and UP Verma. (2014). Study of Structural and Electronic Behavior of BeH 2 es Hydrogen Storage Compound: An Ab Initio Approach. Conference Papers in Science, vol. 2014, Article ID 807.893, 5 pages. doi.org/10.1155/2014/807893
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. En Els elements de el grup 1. (Quarta edició). Mc Graw Hill.