- Struttura chimica
- Molecola BeH
- Catene BeH
- Reti tridimensionali BeH
- Proprietà
- Carattere covalente
- Formula chimica
- Aspetto fisico
- Solubilità dell'acqua
- solubilità
- Densità
- Reattività
- applicazioni
- Riferimenti
L' idruro di berillio è un composto covalente formato tra il metallo berillio e l'idrogeno alcalino. La sua formula chimica è BeH 2 e, essendo covalente, non è costituita da ioni Be 2+ o H - . È, insieme a LiH, uno degli idruri metallici più leggeri in grado di essere sintetizzato.
È prodotto trattando dimetil berillio, Be (CH 3 ) 2 , con litio alluminio idruro, LiAlH 4 . Tuttavia, il BeH 2 più puro si ottiene dalla pirolisi di di-terz-butilberile, Be (C (CH 3 ) 3 ) 2 a 210 ° C.
Fonte: Ben Mills, da Wikimedia Commons
Come singola molecola allo stato gassoso è lineare nella geometria, ma allo stato solido e liquido polimerizza in matrici di reti tridimensionali. È un solido amorfo in condizioni normali e può diventare cristallino e mostrare proprietà metalliche sotto un'enorme pressione.
Rappresenta un possibile metodo di immagazzinamento dell'idrogeno, sia come fonte di idrogeno durante la decomposizione, sia come gas assorbente solido. Tuttavia, BeH 2 è molto tossico e inquinante data la natura altamente polarizzante del berillio.
Struttura chimica
Molecola BeH
La prima immagine mostra una singola molecola di berillio idruro allo stato gassoso. Notare che la sua geometria è lineare, con gli atomi di H separati l'uno dall'altro da un angolo di 180º. Per spiegare questa geometria, l'atomo Be deve avere un'ibridazione sp.
Il berillio ha due elettroni di valenza, che si trovano nell'orbitale 2s. Secondo la teoria del legame di valenza, uno degli elettroni nell'orbitale 2s è energeticamente promosso all'orbitale 2p; e di conseguenza, ora puoi formare due legami covalenti con i due orbitali ibridi sp.
E per quanto riguarda il resto degli orbitali liberi della Be? Sono disponibili altri due orbitali 2p puri e non ibridati. Con loro vuoti, BeH 2 è un composto carente di elettroni in forma gassosa; e quindi, quando le sue molecole si raffreddano e si aggregano, si condensano e si cristallizzano in un polimero.
Catene BeH
Fonte: YourEyesOnly, da Wikimedia Commons
Quando le molecole BeH 2 polimerizzano, la geometria circostante dell'atomo Be smette di essere lineare e diventa tetraedrica.
In precedenza, la struttura di questo polimero era modellata come se fossero catene con unità BeH 2 legate da legami idrogeno (immagine in alto, con le sfere nei toni del bianco e del grigio). A differenza dei legami idrogeno delle interazioni dipolo-dipolo, hanno un carattere covalente.
Nel ponte Be-H-Be del polimero, due elettroni sono distribuiti tra i tre atomi (legame 3c, 2e), che teoricamente dovrebbero trovarsi con maggiore probabilità attorno all'atomo di idrogeno (perché è più elettronegativo).
D'altra parte, il Be circondato da quattro H riesce a riempire relativamente il suo posto vacante elettronico, completando il suo ottetto di valenza.
Qui la teoria del legame di valenza impallidisce per dare una spiegazione relativamente accurata. Perché? Perché l'idrogeno può avere solo due elettroni e il legame -H- coinvolgerebbe quattro elettroni.
Quindi, per spiegare i ponti Be-H 2 -Be (due sfere grigie unite da due sfere bianche) sono necessari altri modelli complessi del legame, come quelli forniti dalla teoria degli orbitali molecolari.
È stato scoperto sperimentalmente che la struttura polimerica di BeH 2 non è in realtà una catena, ma una rete tridimensionale.
Reti tridimensionali BeH
Fonte: Ben Mills, da Wikimedia Commons
L'immagine in alto mostra una sezione della rete tridimensionale di BeH 2 . Notare che le sfere verde giallastre, gli atomi di Be, formano un tetraedro come nella catena; Tuttavia, in questa struttura ci sono un numero maggiore di legami idrogeno e inoltre l'unità strutturale non è più BeH 2 ma BeH 4 .
Le stesse unità strutturali BeH 2 e BeH 4 indicano che c'è una maggiore abbondanza di atomi di idrogeno nel reticolo (4 atomi di H per ogni Be).
Ciò significa che il berillio all'interno di questa rete riesce a fornire il suo spazio vuoto elettronico ancor più che all'interno di una struttura polimerica a catena.
E poiché la differenza più evidente di questo polimero rispetto alla singola molecola BeH 2 , è che Be deve necessariamente avere un'ibridazione sp 3 (di solito) per spiegare le geometrie tetraedrica e non lineare.
Proprietà
Carattere covalente
Perché l'idruro di berillio è un composto covalente e non ionico? Gli idruri degli altri elementi del gruppo 2 (Mr. Becamgbara) sono ionici, cioè sono costituiti da solidi formati da un catione M 2+ e due anioni idruro H - (MgH 2 , CaH 2 , BaH 2 ). Pertanto, beh 2 non consiste di Be 2+ o H - interagire elettrostaticamente.
Il catione Be 2+ è caratterizzato dal suo alto potere polarizzante, che distorce le nubi elettroniche degli atomi circostanti.
Come risultato di tale distorsione, H - anioni sono costretti a formare legami covalenti; link, che sono il cardine delle strutture appena spiegate.
Formula chimica
BeH 2 o (BeH 2 ) n
Aspetto fisico
Solido amorfo incolore.
Solubilità dell'acqua
Si decompone.
solubilità
Insolubile in etere dietilico e toluene.
Densità
0,65 g / cm3 (1,85 g / L). Il primo valore può riferirsi alla fase gassosa e il secondo al solido polimerico.
Reattività
Reagisce lentamente con l'acqua, ma viene rapidamente idrolizzato da HCl per formare cloruro di berillio, BeCl 2 .
L'idruro di berillio reagisce con le basi di Lewis, in particolare trimetilammina, N (CH 3 ) 3 , per formare un addotto dimerico, con idruri a ponte.
Inoltre, può reagire con la dimetilammina per formare diammuro di berillio trimerico, 3 e idrogeno. Reazione con idruro di litio, dove H - ione è la base di Lewis, costituisce sequenzialmente LIBeH 3 e Li 2 BEH 4 .
applicazioni
L'idruro di berillio potrebbe rappresentare un modo promettente per immagazzinare l'idrogeno molecolare. Quando il polimero si decompone, rilascerebbe H 2 , che servirebbe come carburante per missili. Da questo approccio, la rete tridimensionale immagazzinerebbe più idrogeno delle catene.
Allo stesso modo, come si può vedere dall'immagine della rete, sono presenti dei pori che permetterebbero di accogliere le molecole di H 2 .
In effetti, alcuni studi simulano come sarebbe tale immagazzinamento fisico nel BeH 2 cristallino; vale a dire, il polimero sottoposto a un'enorme pressione e quali sarebbero le sue proprietà fisiche con diverse quantità di idrogeno adsorbito.
Riferimenti
- Wikipedia. (2017). Berillio idruro. Estratto da: en.wikipedia.org
- Armstrong, DR, Jamieson, J. & Perkins, PG Theoret. Chim. Acta (1979) Le strutture elettroniche dell'idruro di berillio polimerico e dell'idruro di boro polimerico. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
- Capitolo 3: berillio idruro e suoi oligomeri. Estratto da: shodhganga.inflibnet.ac.in
- Vikas Nayak, Suman Banger e UP Verma. (2014). Studio del comportamento strutturale ed elettronico di BeH 2 come composto di stoccaggio dell'idrogeno: un approccio Ab Initio. Conference Papers in Science, vol. 2014, ID articolo 807893, 5 pagine. doi.org/10.1155/2014/807893
- Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica. In Gli elementi del gruppo 1. (Quarta edizione). Mc Graw Hill.