水素化ベリリウム（BeH 2）の化学構造、性質および用途



の 水素化ベリリウム はアルカリ土類金属ベリリウムと水素との間に形成される共有結合化合物である。その化学式はBeHです2, そして共有結合で、それはBeイオンから成りません2+ Hでも-. それは、LiHと共に、合成可能な最も軽い金属水素化物の1つです。.

それはジメチルベリル、Be（CHの処理によって作り出されます3）2, 水素化アルミニウムリチウム、LiAlH4. しかし、BeH2 最も純粋なものは、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルベリリウム、Ｂｅ（Ｃ（ＣＨ）の熱分解から得られる。3）3）2 210ºCで.

気体状態の個々の分子として、それは幾何学的に線状であるが、固体および液体状態では、それは三次元ネットワークのアレイに重合する。それは通常の条件下では無定形の固体であり、そして非常に大きな圧力の下で結晶性になりそして金属特性を示すことができる.

それは、分解時の水素源として、または固体吸収ガスとしてのいずれかで、水素を貯蔵する可能な方法を表す。しかし、BeH2 それは非常に有毒であり、ベリリウムの高い分極性を考えると汚染しています.

索引

  • 1化学構造
    • 1.1 BeH 2の分子
    • 1.2 BeH2の鎖
    • 1.3 BeH 2の三次元ネットワーク
  • 2プロパティ
    • 2.1共有文字
    • 2.2化学式
    • 2.3外観
    • 2.4水への溶解度
    • 2.5溶解度
    • 2.6密度
    • 2.7反応性
  • 3つの用途
  • 4参考文献

化学構造

BeH分子2

最初の画像では、気体状態の個々の水素化ベリリウム分子が見られます。その形状は直線的で、H原子は互いに180°の角度で離れています。そのような幾何学を説明するために、Be原子はsp混成を持たなければなりません.

ベリリウムは、2s軌道にある2つの価電子を持っています。原子価結合理論によると、2s軌道の電子の1つは2p軌道にエネルギー的に促進されます。その結果、2つのsp混成軌道と2つの共有結合を形成することができます。.

そして、Beの他の自由軌道についてはどうですか？ハイブリダイズしていない、他の2つの純粋な2p軌道が利用可能です。空のままで、BeH2 それは気体の形の電子の不十分な化合物です。それゆえ、それらの分子を冷却しそしてグループ化することにより、それらはポリマー中で凝縮しそして結晶化する。.

BeHチェーン2

BeH分子の場合2 重合すると、Be原子の周囲の形状は線状でなくなり、四面体になります。.

以前は、このポリマーの構造は、あたかもそれらがBeH単位を有する鎖であるかのようにモデル化されていた。2 水素橋で結ばれている（上の画像、白とグレーの色調の球体）。双極子 - 双極子相互作用の水素結合とは異なり、それらは共有結合特性を有する.

ポリマーのBe-H-Beブリッジでは、2つの電子が3つの原子の間に分布しています（リンク3c、2e理論的には水素原子の周囲に配置される可能性が高い（それはより電気陰性であるため）。.

一方、4人のHに囲まれたBeは、比較的空いている電子空孔を埋めることができ、その価数オクテットを完成させる.

ここで、原子価結合理論は、比較的正確な説明をするのに苦労しています。なんで？水素は2つの電子しか持てないため、-H-リンクには4つの電子の関与が含まれるためです。.

だから、Be-Hブリッジを説明する2-Be（2つの白い球でつながれた2つの灰色の球）は、分子軌道理論によって提供されるもののような他の複雑な結合モデルを必要とします.

実験的に、BeHのポリマー構造は2 それは実際には連鎖ではなく、三次元ネットワークです.

BeHの三次元ネットワーク2

上の画像は、3次元BeHネットワークの一部を示しています2. 黄緑色の球体、Beの原子は、鎖のように四面体を形成していることに注意してください。しかしながら、この構造ではより多くの水素架橋があり、さらに構造単位はもはやBeHではない。2 しかしBeH4.

同じBeH構造単位2 そしてBeH4 それらは、ネットワーク中により多くの水素原子が存在することを示している（各Beに対して4個のH原子）。.

これは、このネットワーク内のベリリウムが、鎖状ポリマー構造内よりもさらに多くの電子空孔を埋めることができることを意味します。.

そしてBeHの個々の分子に関してこのポリマーの最も明白な違いとして2, Beは必ずsp交配をしなければならないということです。3 （通常）四面体と非線形のジオメトリを説明する.

プロパティ

共有文字

水素化ベリリウムが共有結合性の非イオン性化合物であるのはなぜですか？グループ２の他の元素（ベッカムバラ氏）の水素化物はイオン性であり、すなわち、それらはＭカチオンによって形成された固体からなる。2+ そして2つの水素化物の陰イオンH- （MgH2, CaH2, BaH2）したがって、BeH2 Beで構成されていません2+ Hでも- 静電的に相互作用する.

陽イオン2+ それは周囲の原子の電子雲をゆがめるその高い分極力によって特徴付けられる.

この歪みの結果として、Hアニオン- 彼らは共有結合を形成することを余儀なくされています。リンク、これは今説明した構造の要である.

化学式

BeH2 または（BeH2）n

外観

無色の無定形固体.

水への溶解度

故障する.

溶解度

ジエチルエーテルおよびトルエンに不溶.

密度

０．６５ｇ ／ ｃｍ ３（１．８５ｇ ／ Ｌ）。最初の値は気相を表し、2番目の値は高分子固体を表します。.

反応性

ゆっくりと水と反応するが、HClによって急速に加水分解されて塩化ベリリウムBeClを形成する2.

水素化ベリリウムはルイス塩基、特にトリメチルアミン、N（CH）と反応します。3）3, 架橋水素化物を有する二量体付加物を形成する。.

また、それはジメチルアミンと反応して三量体ベリリウムジアミドを形成することができる。3）2）2]3 そして水素。水素化リチウムとの反応、イオンH- ルイスのベースは、順次形LIBeH3 と李2BeH4.

用途

水素化ベリリウムは、分子状水素を貯蔵するための有望な方法を表すかもしれません。ポリマーを分解することによって、それはHを放出するだろう2, これはロケット燃料として役立つでしょう。このアプローチから、三次元ネットワークは鎖より多くの水素を貯蔵するでしょう.

また、ネットワークの画像に見られるように、H分子をホストすることを可能にする孔がある。2.

実際、いくつかの研究では、BeHではどのような物理ストレージが望ましいかをシミュレートしています。2 結晶のすなわち、ポリマーは莫大な圧力にさらされ、そして吸着した水素の量が異なるとその物理的性質はどうなるでしょう。.

参考文献

  1. ウィキペディア（2017）水素化ベリリウム取得元：en.wikipedia.org
  2. アームストロング、Ｄ．Ｒ。、ジェイミソン、Ｊ。＆パーキンス、Ｐ。定理チムActa（1979）高分子量の水素化ベリリウムおよび高分子量の水素化ホウ素の電子構造。 51：163。doi.org/10.1007/BF00554099
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  4. Vikas Nayak、Suman Banger、そしてU. P. Verma。 （2014）. BeHの構造的および電子的挙動の研究2 水素貯蔵化合物としての水素化：ab initioアプローチ. カンファレンスペーパー・イン・サイエンス、ｖｏｌ。 2014、Article ID 807893、5ページ。 doi.org/10.1155/2014/807893
  5. シヴァー＆アトキンス。 （2008）。無機化学グループ1の要素（第4版）マックグローヒル.