Back

ⓘ Hidrid




                                     

ⓘ Hidrid

Hidrid je naziv za negativni jon vodonika, H −. Iako samo odredeni broj elemenata gradi jedinjenja u kojima postoji hidridni jon, hidridima se nazivaju sva binarna jedinjenja vodonika sa većinom hemijskih elemenata, bez obzira na oblik u kojem se vodonik nalazi. Vodonik ne gradi binarna jedinjenja sa nekim prelaznim elementima i plemenitim gasovima.

Hidridi se najčešće dele prema tipu hemijske veze i to na:

  • Intermedijarne hidride.
  • Jonske hidride,
  • Kovalentne hidride,
  • Metalne ili intersticijalne hidride, i
                                     

1. Hidridni jon

Hidridni jon predstavlja najjednostavniji anjon, a sastoji se od dva elektrona i jednog protona. Kako vodonik ima relativno mali elektronski afinitet 72.77 kJ/mol, hidridni jon je izrazito bazan zbog čega ne postoji u vodenim rastvorima. Sa H + jonima reaguje prema reakciji:

H − + H + → H 2 ; Δ H = −1676 kJ/mol

Zbog izrazite egzotermnosti navedene reakcije, hidridni jon je u stanju da izdvoji H + jon iz većine jedinjenja koja sadrže vodonik. Zbog male vrednosti elektronskog afiniteta vodonika i jačine H-H veze ∆H BE = 436 kJ/mol hidridni jon je izrazito jako redukciono sredstvo:

H 2 + 2e − ⇌ 2H − ; E o = −2.25 V

Postojanje hidridnog jona je dokazano u kristalima hidrida alkalnih i težih zemnoalkalnih metala Ca, Sr i Ba. Dokazi za postojanje H − jona u ovim jedinjenjima su: neusmerenost hemijskih veza odsustvo kovalentnog karaktera, električna provodljivost talina i izdvajanje vodonika na anodi prilikom elektrolize istih. Kako se većina ovih hidrida raspada pre tačke topljenja, oni se mogu elektrolizovati iz eutektičke smese LiCl/KCl.

Hidridni jon je prilično difuzan, zbog čega njegov radijus znatno zavisi od vrste katjona koji se nalazi u strukturi.

                                     

2. Jonski hidridi

Jonski hidridi su jedinjenja u kojima postoji H − jon. Binarne opšte formule MH ili MH 2, npr. LiH jonske hidride grade alkalni i teži zemnoalkalni metali. Binarni hidridi alkalnih metala kristališu u strukturi NaCl-a, a hidridi zemnoalkalnih metala koji su jonskog tipa imaju ortorombičnu strukturu PbCl 2. Dobijaju se direktnim reakcijama izmedu metala i vodonika na relativno visokim temperaturama.

Bor, aluminijum i galijum grade kompleksne hidride opšte formule M I M II H n koji imaju veći udio kovalentne veze. Zbog izrazitog afiniteta prema H + jonu, kao i dobre rastvorljivosti u eteru, ovi hidridi se koriste za redukciju organskih jedinjenja. Kompleksni hidridi se dobijaju reakcijom alkalnih hidrida sa vodonicima aluminijuma, bora i galijuma, i to u nevodenim rastvaračima:

4 LiH + AlCl 3 → LiAlH 4 + 3 LiCl

Redukcije organskih jedinjenja pomoću hidrida se izvode u aprotičnim rastvaračima kao što je etar. Ove reakcije se ne mogu izvesti u vodi i većini protičnih rastvarača zbog reakcije H − jona sa protonom:

NaH + H 2 O → H 2 gas + NaOH Δ H = −83.6 kJ/mol, Δ G = −109.0 kJ/mol
                                     

3. Kovalentni hidridi

Kovalentni hidridi su jedinjenja vodonika sa p-elementima, sa izuzetkom plemenitih gasova, indijuma i talijuma. Veza u kovalentnim hidridima je manje ili više polarna, a vodonik posjeduje parcijalno pozitivno naelektrisanje. Izuzetak su hidridi bora u kojima vodonik ima parcijalno pozitivno naelektrisanje. U kovalentne hidride spadaju ugljovodici, borani, itd. Prema tipu veze, kovalentni hidridi se dele na:

  • hidride koji imaju normalnu kovalentnu vezu ostvarenu preko elektronskog para hidridi 14 17. grupe PSE,
  • hidride koji su elektron-deficitarni kovalentni hidridi 13. grupe PSE

Kovalentni hidridi imaju niske tačke topljenja i ključanja. Hidridi najelektronegativnijih elemenata podležu autojonizaciji kada su u tečnom stanju.

                                     

3.1. Kovalentni hidridi Dobijanje kovalentnih hidrida

Metode koje se koriste za dobijanje kovalentnih hidrida zavise od njihove termodinamičke stabilnosti.

Hidridi najelektronegativnijih elemenata, kao što su H 2 O, HCl i NH 3, se dobijaju direktnom reakcijom izmedu elemenata. Entalpije nastajanja ovih hidrida su negativne.

Hidridi manje elektronegativnih elemenata se mogu dobiti reakcijama kisele hidrolize odgovarajućih soli, pirolizom viših hidrida, električnim pražnjenjem, delovanjem mikrotalasa, itd.

                                     

4. Elektron-deficitarni hidridi

Elektron-deficitarni hidridi su hidridi u kojima postoje tzv. policentarske kovalentne veze. Policentarske veze su veze u kojima jedan elektronski par povezuje više od dva atoma. Ovakve veze su karakteristične za hidride bora.

                                     

5. Metalni ili intersticijalni hidridi

Hidridi većine d-elemenata, lantanoida i aktinoida spadaju u metalne ili intersticijalne hidride. Elementi koji se nalaze u sredini d-bloka ne grade ovu vrstu hidrida tzv. elementi "vodonikove praznine". Osobine metalnih hidrida su slične osobinama metala iz kojeg su dobijeni - imaju sličnu tvrdoću, metalni sjaj, električnu provodljivost i magnetske osobine. Gustoće metalnih hidrida su manje od gustina polaznih metala jer su atomi vodonika, smješteni u šupljinama intersticijama gusto pakovanih atoma metalne rešetke, izazivaju njenu ekspanziju. Najčešće su nestehiometrijskog sastava i zapravo predstavljaju čvrste rastvore kao npr. LaH 2.87, TiH 1.8, VH 1.6, PdH 0.7, itd.

Metalni hidridi se dobijaju relativno blagim zagrevanjem metala u struji vodonika pri visokim pritiscima. Reakcione temperature nisu visoke jer su metalni hidridi termički nestabilni.

Jedan od najinteresantnijih metalnih hidrida je paladijum hidrid, PdH 0.7, koji nastaje hladenjem paladijuma u vodoniku. Paladijum ima mogućnost da apsorbuje 935 puta veću zapreminu vodonika od vlastite. Zagrevanjem PdH 0.7 dolazi do oslobadanja vodonika, pri čemu je oslobodena količina nezavisna od hemijskog sastava hidrida, a proporcionalna je pritisku i temperaturi. Sistem Pd/H 2 se koristi za pročišćavanje vodonika, a izučava se kao potencijalni rezervoar sa sigurno čuvanje vodonika u vozilima na gorivne ćelije.



                                     

6. Intermedijerni hidridi

Odredeni broj elemenata gradi hidride koji se ne mogu svrstati ni u jednu od navedenih klasa, iako su najsličniji kovalentnim hidridima. U ovu klasu spadaju hidridi lakših zemnoalkalnih metala; BeH n se javlja kao lančani polimer, a MgH 2 ima strukturu rutila i po svojim osobinama leži izmedu jonskih i kovalentnih hidrida. U ovu klasu spadaju i hidridi metala 12. grupe PSE - ZnH 2 i CdH 2 - kao i bakarI hidrid, CuH.

                                     

7. Nomenklatura

Jonski hidridi koji sadrže H - jon se imenuje kao "metal hidrid", npr. natrijum hidrid, stroncijum hidrid, itd.

Hidridi elektropozitivnijih p-elemenata se imenuju dodavanjem sufiksa -an, npr. bor-boran, galijum-galan, olovo-plumban, itd. "AlH" 3 se može imenovati kao aluminijum hidrid ili aluman. Hidridi ugljenika su alkani, alkeni i alkini. Neki hidridi p-elemenata imaju trivijalna imena, kao npr. amonijak prema IUPAC-u azan, fosfin fosfan, arsin arsan, itd.

Jedinjenja vodonika sa elektronegativnijim p-elementima se mogu smatrati hidridima, ali se imenuju kao "vodonikova jedinjenja":

  • sumpor: vodonik sulfid
  • selen: vodonik selenid
  • halogeni: vodonik halidi
  • telur: vodonik telurid
  • kiseonik: voda vodonik oksid, vodonik peroksid

Protid, deuterid i tritid su nazivi za jone ili jedinjenja koji sadrže izotope vodonika protijum, deuterijum i tricijum.

                                     
  • Cink II hidrid je hemijsko jedinjenje, koje ima molekulsku masu od 67, 425 Da. Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH 2010 PubChem as a public resource for
  • Bakar hidrid je hemijsko jedinjenje, koje ima molekulsku masu od 64, 554 Da. Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH 2010 PubChem as a public resource for
  • Plutonijum hidrid je hemijsko jedinjenje, koje ima molekulsku masu od 246, 016 Da. Ghose, A.K. Viswanadhan V.N. & Wendoloski, J.J. 1998 Prediction
  • Talijum hidrid je hemijsko jedinjenje, koje ima molekulsku masu od 207, 407 Da. Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH 2010 PubChem as a public resource for
  • Živa II hidrid je hemijsko jedinjenje, koje ima molekulsku masu od 202, 606 Da. Ghose, A.K. Viswanadhan V.N. & Wendoloski, J.J. 1998 Prediction of
  • Skandijum III hidrid je hemijsko jedinjenje, koje ima molekulsku masu od 47, 980 Da. Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH 2010 PubChem as a public resource
  • Titanijum IV hidrid je hemijsko jedinjenje, koje ima molekulsku masu od 51, 899 Da. Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH 2010 PubChem as a public resource
  • Natrijum aluminijum hidrid je hemijsko jedinjenje, koje ima molekulsku masu od 54, 003 Da. Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH 2010 PubChem as a public
  • Živa I hidrid je hemijsko jedinjenje, koje ima molekulsku masu od 201, 598 Da. Ghose, A.K. Viswanadhan V.N. & Wendoloski, J.J. 1998 Prediction of
  • Gvožde II hidrid je hemijsko jedinjenje, koje ima molekulsku masu od 57, 861 Da. Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH 2010 PubChem as a public resource
  • Gvožde I hidrid je hemijsko jedinjenje, koje ima molekulsku masu od 56, 853 Da. Ghose, A.K. Viswanadhan V.N. & Wendoloski, J.J. 1998 Prediction of

Users also searched:

...