- โครงสร้างทางเคมี
- โมเลกุล BeH
- โซ่ BeH
- BeH เครือข่ายสามมิติ
- คุณสมบัติ
- อักขระโควาเลนต์
- สูตรเคมี
- ลักษณะทางกายภาพ
- ความสามารถในการละลายน้ำ
- การละลาย
- ความหนาแน่น
- การเกิดปฏิกิริยา
- การประยุกต์ใช้งาน
- อ้างอิง
ไฮไดรด์เบริลเลียมเป็นสารประกอบโควาเลนต์ที่เกิดขึ้นระหว่างเบริลเลียมโลหะและไฮโดรเจนอัลคาไลน์ สูตรทางเคมีของมันคือ BEH 2และเป็นโควาเลนต์ก็ไม่ได้ประกอบด้วย Be 2+หรือ H -ไอออน ร่วมกับ LiH ซึ่งเป็นหนึ่งในโลหะไฮไดรด์ที่เบาที่สุดที่สามารถสังเคราะห์ได้
มันถูกผลิตโดยการรักษาเบริลเลียม dimethyl, Be (CH 3 ) 2ด้วยอลูมิเนียมลิเธียมไฮไดรด์, LiAlH 4 อย่างไรก็ตาม BeH 2 ที่บริสุทธิ์ที่สุดได้มาจากไพโรไลซิสของ di-tert-butylberyl, Be (C (CH 3 ) 3 ) 2ที่ 210 ° C
ที่มา: Ben Mills จาก Wikimedia Commons
ในฐานะที่เป็นโมเลกุลเดี่ยวในสถานะก๊าซจึงมีลักษณะเป็นเส้นตรงในรูปทรงเรขาคณิต แต่ในสถานะของแข็งและของเหลวนั้นพอลิเมอไรเซชันในอาร์เรย์ของเครือข่ายสามมิติ เป็นของแข็งอสัณฐานภายใต้สภาวะปกติและสามารถเปลี่ยนเป็นผลึกและแสดงคุณสมบัติของโลหะภายใต้แรงกดดันมหาศาล
มันแสดงถึงวิธีการกักเก็บไฮโดรเจนที่เป็นไปได้ไม่ว่าจะเป็นแหล่งของไฮโดรเจนเมื่อสลายตัวหรือเป็นก๊าซดูดซับของแข็ง อย่างไรก็ตาม BeH 2เป็นพิษและก่อมลพิษเนื่องจากธรรมชาติของเบริลเลียมมีขั้วสูง
โครงสร้างทางเคมี
โมเลกุล BeH
ภาพแรกแสดงโมเลกุลเดี่ยวของเบริลเลียมไฮไดรด์ในสถานะก๊าซ สังเกตว่าเรขาคณิตของมันเป็นเส้นตรงโดยที่อะตอม H แยกออกจากกันด้วยมุม180º เพื่ออธิบายรูปทรงเรขาคณิตนี้ Be atom ต้องมีการผสมพันธ์ sp
เบริลเลียมมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 2 ตัวซึ่งอยู่ในออร์บิทัล 2 วินาที ตามทฤษฎีพันธะเวเลนซ์อิเล็กตรอนตัวใดตัวหนึ่งในออร์บิทัล 2s ได้รับการส่งเสริมอย่างกระตือรือร้นไปยังออร์บิทัล 2p และด้วยเหตุนี้คุณจึงสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์สองพันธะกับออร์บิทัลไฮบริด sp สองตัวได้
แล้ววงโคจรอิสระที่เหลือของ Be ล่ะ? มีวงโคจร 2p บริสุทธิ์ที่ไม่ใช่ไฮบริดอีกสองชนิด เมื่อว่างเปล่า BeH 2เป็นสารประกอบที่ขาดอิเล็กตรอนในรูปก๊าซ ดังนั้นเมื่อโมเลกุลของมันเย็นตัวและรวมตัวกันเป็นก้อนพวกมันก็ควบแน่นและตกผลึกเป็นโพลีเมอร์
โซ่ BeH
ที่มา: YourEyesOnly จาก Wikimedia Commons
เมื่อโมเลกุลของ BeH 2เกิดการรวมตัวกันรูปทรงเรขาคณิตโดยรอบของ Be atom จะหยุดเป็นเส้นตรงและกลายเป็นเตตระฮีดอล
ก่อนหน้านี้โครงสร้างของโพลีเมอร์นี้ได้รับการจำลองราวกับว่าพวกมันเป็นโซ่ที่มีหน่วย BeH 2ซึ่งเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไฮโดรเจน (ภาพบนโดยที่ทรงกลมจะเป็นโทนสีขาวและเทา) ซึ่งแตกต่างจากพันธะไฮโดรเจนของปฏิสัมพันธ์ไดโพล - ไดโพลคือมีลักษณะโควาเลนต์
ในสะพาน Be-H-Be ของโพลีเมอร์จะมีการกระจายอิเล็กตรอนสองตัวระหว่างอะตอมทั้งสาม (พันธะ 3c, 2e) ซึ่งในทางทฤษฎีควรตั้งอยู่โดยมีความน่าจะเป็นมากขึ้นรอบ ๆ อะตอมของไฮโดรเจน (เนื่องจากมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากกว่า)
ในทางกลับกัน Be ที่ล้อมรอบไปด้วย H ทั้งสี่ตัวสามารถเติมช่องว่างทางอิเล็กทรอนิกส์ได้ค่อนข้างสมบูรณ์
นี่คือทฤษฎีพันธะวาเลนซ์ที่ให้คำอธิบายที่ค่อนข้างถูกต้อง ทำไม? เนื่องจากไฮโดรเจนสามารถมีอิเล็กตรอนได้เพียงสองตัวและพันธะ -H- จะเกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอนสี่ตัว
ดังนั้นในการอธิบายสะพาน Be-H 2 -Be (ทรงกลมสีเทาสองอันที่เชื่อมด้วยทรงกลมสีขาวสองอัน) แบบจำลองที่ซับซ้อนอื่น ๆ ของพันธะจึงเป็นสิ่งจำเป็นเช่นที่จัดทำโดยทฤษฎีการโคจรของโมเลกุล
มีการทดลองพบว่าโครงสร้างพอลิเมอร์ของ BeH 2ไม่ใช่โซ่ แต่เป็นเครือข่ายสามมิติ
BeH เครือข่ายสามมิติ
ที่มา: Ben Mills จาก Wikimedia Commons
ด้านบนแสดงให้เห็นภาพส่วนหนึ่งของเครือข่ายสามมิติของ BEH 2 สังเกตว่าทรงกลมสีเขียวอมเหลือง Be atoms ก่อตัวเป็นจัตุรมุขเหมือนในห่วงโซ่ อย่างไรก็ตามในโครงสร้างนี้มีเป็นจำนวนมากของพันธะไฮโดรเจนและในนอกจากนี้หน่วยโครงสร้างจะไม่ BEH 2แต่ BEH 4
หน่วยโครงสร้างที่เหมือนกัน BeH 2และ BeH 4บ่งชี้ว่ามีไฮโดรเจนอะตอมจำนวนมากในโครงตาข่าย (4 H อะตอมสำหรับแต่ละ Be)
ซึ่งหมายความว่าเบริลเลียมภายในเครือข่ายนี้สามารถจัดหาตำแหน่งว่างทางอิเล็กทรอนิกส์ได้มากกว่าภายในโครงสร้างพอลิเมอร์แบบโซ่
และในฐานะที่เป็นความแตกต่างที่ชัดเจนที่สุดของพอลิเมอร์นี้เมื่อเทียบกับโมเลกุล BeH 2แต่ละโมเลกุลก็คือ Be จำเป็นต้องมีการผสมพันธ์sp 3 (โดยปกติ) เพื่ออธิบายรูปทรงจัตุรมุขและรูปทรงเรขาคณิตที่ไม่ใช่เชิงเส้น
คุณสมบัติ
อักขระโควาเลนต์
เหตุใดเบริลเลียมไฮไดรด์จึงเป็นสารประกอบโควาเลนต์และไม่ใช่ไอออนิก ไฮไดรด์ขององค์ประกอบอื่น ๆ ของกลุ่ม 2 (Mr. Becamgbara) เป็นไอออนิกนั่นคือประกอบด้วยของแข็งที่เกิดจากไอออนบวก M 2+หนึ่งไอออนและแอนไอออนไฮไดรด์สองตัว H - (MgH 2 , CaH 2 , BaH 2 ) ดังนั้น BeH 2จึงไม่ประกอบด้วย Be 2+หรือ H - ทำปฏิกิริยากับไฟฟ้าสถิต
ไอออนบวก Be 2+มีลักษณะเป็นโพลาไรซ์ที่มีอำนาจสูงซึ่งจะบิดเบือนเมฆอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมโดยรอบ
อันเป็นผลมาจากการบิดเบือนนี้ H -แอนไอออนถูกบังคับให้สร้างพันธะโควาเลนต์ ลิงค์ซึ่งเป็นรากฐานที่สำคัญของโครงสร้างที่เพิ่งอธิบาย
สูตรเคมี
BeH 2หรือ (BeH 2 ) n
ลักษณะทางกายภาพ
ของแข็งอสัณฐานไม่มีสี
ความสามารถในการละลายน้ำ
มันสลายตัว
การละลาย
ไม่ละลายในไดเอทิลอีเทอร์และโทลูอีน
ความหนาแน่น
0.65 ก. / ซม. 3 (1.85 ก. / ล.) ค่าแรกสามารถอ้างถึงเฟสของก๊าซและค่าที่สองเป็นค่าพอลิเมอร์โซลิด
การเกิดปฏิกิริยา
มันตอบสนองช้าด้วยน้ำ แต่ถูกย่อยสลายได้อย่างรวดเร็วโดย HCl ไปยังแบบฟอร์มเบริลเลียมคลอไรด์, BECL 2
เบริลเลียมไฮไดรด์ทำปฏิกิริยากับเบสลิวอิสโดยเฉพาะทริมเมทิลามีน N (CH 3 ) 3เพื่อสร้างไดเมอร์ไดเมอร์กับไฮไดรด์เชื่อม
นอกจากนี้ยังสามารถทำปฏิกิริยากับ dimethylamine เพื่อสร้าง trimeric beryllium diamide, 3และ hydrogen ปฏิกิริยาไฮไดรด์ลิเธียมที่ H -ไอออนเป็นฐานลูอิสตามลำดับรูปแบบ LIBeH 3และหลี่2 BEH 4
การประยุกต์ใช้งาน
เบริลเลียมไฮไดรด์อาจเป็นวิธีที่มีแนวโน้มในการกักเก็บไฮโดรเจนระดับโมเลกุล เมื่อโพลีเมอร์สลายตัวมันจะปล่อย H 2ซึ่งทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงจรวด จากแนวทางนี้เครือข่ายสามมิติจะกักเก็บไฮโดรเจนไว้มากกว่าโซ่
ในทำนองเดียวกันดังที่เห็นได้ในภาพของเครือข่ายมีรูพรุนที่ทำให้โมเลกุล H 2สามารถรองรับได้
ในความเป็นจริงการศึกษาบางชิ้นจำลองว่าการจัดเก็บทางกายภาพดังกล่าวจะเป็นอย่างไรในผลึกBeH 2 นั่นคือโพลีเมอร์ต้องรับแรงกดดันมหาศาลและอะไรจะเป็นคุณสมบัติทางกายภาพที่มีปริมาณไฮโดรเจนดูดซับที่แตกต่างกัน
อ้างอิง
- วิกิพีเดีย (2017) เบริลเลียมไฮไดรด์ สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
- Armstrong, DR, Jamieson, J. & Perkins, PG Theoret ฉิม Acta (1979) โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของพอลิเมอร์เบริลเลียมไฮไดรด์และโพลีเมอร์โบรอนไฮไดรด์ 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
- บทที่ 3: เบริลเลียมไฮไดรด์และโอลิโกเมอร์ กู้คืนจาก: shodhganga.inflibnet.ac.in
- Vikas Nayak, Suman Banger และ UP Verma (2014) การศึกษาโครงสร้างและพฤติกรรมทางอิเล็กทรอนิกส์ของ BeH 2เป็นสารประกอบในการกักเก็บไฮโดรเจน: แนวทาง Ab Initio Conference Papers in Science, vol. 2014, รหัสบทความ 807893, 5 หน้า doi.org/10.1155/2014/807893
- ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. ในองค์ประกอบของกลุ่มที่ 1 (พิมพ์ครั้งที่สี่) Mc Graw Hill