Beryllium hydride (BeH2) struktur kimia, sifat dan kegunaannya

itu berilium hidrida adalah senyawa kovalen yang terbentuk antara logam alkali tanah berilium dan hidrogen. Formula kimianya adalah BeH₂, dan menjadi kovalen, itu tidak terdiri dari ion Be²⁺ atau H^-. Ini, bersama dengan LiH, salah satu hidrida logam paling ringan yang dapat disintesis.

Ini diproduksi oleh pengobatan dimethylberil, Be (CH₃)₂, dengan lithium aluminium hidrida, LiAlH₄. Namun, BeH₂ Paling murni diperoleh dari pirolisis di-tert-butylberyllium, Be (C (CH₃)₃)₂ pada 210 ºC.

Sebagai molekul individu dalam bentuk gas, ia linear dalam geometri, tetapi dalam keadaan padat dan cair, ia berpolimerisasi dalam susunan jaringan tiga dimensi. Ini adalah padatan amorf dalam kondisi normal, dan dapat menjadi kristal dan menunjukkan sifat logam di bawah tekanan besar.

Ini mewakili metode penyimpanan hidrogen yang mungkin, baik sebagai sumber hidrogen pada saat penguraian, atau sebagai gas penyerap padat. Namun, BeH₂ Sangat beracun dan berpolusi mengingat sifat berilium yang sangat terpolarisasi.

Indeks

• 1 Struktur kimia
  • 1.1 Molekul BeH2
  • 1.2 Rantai BeH2
  • 1.3 Jaringan tiga dimensi BeH2
• 2 Properti
  • 2.1 karakter kovalen
  • 2.2 Formula kimia
  • 2.3 Penampilan fisik
  • 2.4 Kelarutan dalam air
  • 2.5 Kelarutan
  • 2.6 Kepadatan
  • 2.7 Reaktivitas
• 3 Penggunaan
• 4 Referensi

Struktur kimia

Molekul BeH₂

Pada gambar pertama, sebuah molekul individu berilium hidrida dalam bentuk gas dapat dilihat. Perhatikan bahwa geometrinya linear, dengan atom H dipisahkan satu sama lain dengan sudut 180º. Untuk menjelaskan geometri tersebut, atom Be harus memiliki hibridisasi sp.

Berilium memiliki dua elektron valensi, yang terletak di orbital 2s. Menurut teori ikatan valensi, salah satu elektron dari orbital 2s dengan penuh semangat dipromosikan ke orbital 2p; dan sebagai konsekuensinya, sekarang dapat membentuk dua ikatan kovalen dengan dua orbital hibrid sp.

Dan bagaimana dengan orbital bebas Be lainnya? Dua orbital 2p murni lainnya tersedia, tidak terkikis. Dengan mereka yang kosong, BeH₂ itu adalah senyawa elektron yang kurang dalam bentuk gas; dan karenanya, dengan mendinginkan dan mengelompokkan molekul-molekulnya, mereka mengembun dan mengkristal dalam suatu polimer.

Rantai BeH₂

Saat molekul BeH₂ polimerisasi, geometri sekitarnya dari atom Be berhenti menjadi linier dan menjadi tetrahedral.

Sebelumnya, struktur polimer ini dimodelkan seolah-olah mereka adalah rantai dengan unit BeH₂ dihubungkan oleh jembatan hidrogen (gambar atas, dengan bola berwarna putih dan abu-abu). Berbeda dengan ikatan hidrogen dari interaksi dipol-dipol, mereka memiliki karakter kovalen.

Di jembatan Be-H-Be dari polimer, dua elektron didistribusikan di antara tiga atom (tautan 3c, 2e), yang secara teoritis harus ditempatkan lebih mungkin di sekitar atom hidrogen (karena lebih elektronegatif).

Di sisi lain, Be dikelilingi oleh empat H mengelola untuk mengisi kekosongan elektronik relatif, menyelesaikan oktet valensi.

Di sini teori ikatan valensi tidak ada artinya untuk memberikan penjelasan yang relatif akurat. Mengapa Karena hidrogen hanya dapat memiliki dua elektron, dan tautan -H- akan melibatkan partisipasi empat elektron.

Jadi, untuk menjelaskan jembatan Be-H₂-Be (dua bola abu-abu yang dihubungkan oleh dua bola putih) membutuhkan model ikatan kompleks lainnya, seperti yang disediakan oleh teori orbital molekul.

Telah ditemukan secara eksperimental bahwa struktur polimer BeH₂ Ini bukan benar-benar sebuah rantai, tetapi jaringan tiga dimensi.

Jaringan tiga dimensi BeH₂

Gambar atas menunjukkan bagian dari jaringan BeH tiga dimensi₂. Perhatikan bahwa bola hijau kekuningan, atom Be, membentuk tetrahedron seperti dalam rantai; Namun, dalam struktur ini ada jumlah jembatan hidrogen yang lebih banyak, dan di samping itu, unit struktural tidak lagi BeH₂ tapi BeH₄.

Unit struktural BeH yang sama₂ dan BeH₄ mereka menunjukkan bahwa dalam jaringan terdapat lebih banyak atom hidrogen (atom 4 H untuk setiap Be).

Ini berarti bahwa berilium di dalam jaringan ini berhasil mengisi kekosongan elektroniknya bahkan lebih daripada dalam struktur polimer seperti rantai..

Dan sebagai perbedaan paling jelas dari polimer ini sehubungan dengan molekul individu BeH₂, adalah bahwa Be harus selalu memiliki hibridisasi sp³ (Biasanya) untuk menjelaskan geometri tetrahedral dan non-linear.

Properti

Karakter kovalen

Mengapa berilium hidrida merupakan senyawa kovalen dan non-ion? Hidrida unsur-unsur lain dari kelompok 2 (Tn. Becamgbara) adalah ion, yaitu, mereka terdiri dari padatan yang dibentuk oleh kation M.²⁺ dan dua anion hidrida H^- (MgH₂, CaH₂, BaH₂). Karena itu, BeH₂ Itu tidak terdiri dari Be²⁺ atau H^- berinteraksi secara elektrostatis.

Kation menjadi²⁺ itu dicirikan oleh kekuatan polarisasi yang tinggi, yang mendistorsi awan elektronik dari atom-atom sekitarnya.

Sebagai akibat dari distorsi ini, anion H^- mereka dipaksa untuk membentuk ikatan kovalen; tautan, yang merupakan landasan struktur yang baru saja dijelaskan.

Formula kimia

BeH₂ atau (BeH₂) n

Penampilan fisik

Padatan amorf tak berwarna.

Kelarutan dalam air

Itu rusak.

Kelarutan

Tidak larut dalam dietil eter dan toluena.

Kepadatan

0,65 g / cm3 (1,85 g / L). Nilai pertama dapat merujuk ke fase gas, dan yang kedua ke padatan polimer.

Reaktivitas

Bereaksi lambat dengan air, tetapi dihidrolisis dengan cepat oleh HCl untuk membentuk berilium klorida, BeCl₂.

Berilium hidrida bereaksi dengan basa Lewis, khususnya trimetilamin, N (CH)₃)₃, untuk membentuk aduk dimer, dengan jembatan hidrida.

Selain itu, dapat bereaksi dengan dimetilamin untuk membentuk trimerik berilium diamida, [Be (N (CH₃)₂)₂]₃ dan hidrogen. Reaksi dengan lithium hidrida, di mana ion H^- adalah basis dari Lewis, membentuk LIBeH secara berurutan₃ dan Li₂BeH₄.

Penggunaan

Berilium hidrida dapat mewakili cara yang menjanjikan untuk menyimpan molekul hidrogen. Dengan mendekomposisi polimer, itu akan melepaskan H₂, yang akan berfungsi sebagai bahan bakar roket. Dari pendekatan ini, jaringan tiga dimensi akan menyimpan lebih banyak hidrogen daripada rantai.

Juga, seperti yang dapat dilihat pada gambar jaringan, ada pori-pori yang memungkinkan untuk meng-host molekul H.₂.

Bahkan, beberapa penelitian mensimulasikan seperti apa penyimpanan fisik di BeH₂ kristal yaitu, polimer mengalami tekanan yang sangat besar, dan apa yang akan menjadi sifat fisiknya dengan jumlah hidrogen yang berbeda teradsorpsi.

Referensi

1. Wikipedia. (2017). Berilium hidrida. Diperoleh dari: en.wikipedia.org
2. Armstrong, D.R., Jamieson, J. & Perkins, P.G. Teoritis Chim. Acta (1979) Struktur elektronik polimer berilium hidrida dan polimer boron hidrida. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
3. Bab 3: Berilium Hidrida dan Oligomernya. Diperoleh dari: shodhganga.inflibnet.ac.in
4. Vikas Nayak, Suman Banger, dan U. P. Verma. (2014). Studi Perilaku Struktural dan Elektronik BeH₂ sebagai Senyawa Penyimpan Hidrogen: Pendekatan Ab Initio. Conference Papers in Science, vol. 2014, ID Artikel 807893, 5 halaman. doi.org/10.1155/2014/807893
5. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik Dalam Unsur-unsur kelompok 1. (Edisi keempat). Mc Graw Hill.