베릴륨 수소화 금속 베릴륨 수소 알칼리 사이에 형성된 공유 결합 화합물이다. 그 화학식은 BEH이고 2 및 공유되는 때문일 수없는 구성 2+ 또는 H - 이온 . LiH와 함께 합성 할 수있는 가장 가벼운 금속 수 소화물 중 하나입니다.
디메틸 베릴륨 Be (CH 3 ) 2 를 리튬 알루미늄 하이드 라이드 LiAlH 4 로 처리하여 생산됩니다 . 그러나, 순수한 BEH 2 디 -tert- butylberyl의 열분해 될 (C (CH로부터 얻어지는 3 ) 3 ) 2 210 °에서 C.
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기체 상태의 개별 분자로서 기하학에서는 선형이지만 고체 및 액체 상태에서는 3 차원 네트워크 배열로 중합됩니다. 정상적인 조건에서 무정형 고체이며 엄청난 압력 하에서 결정질로 변하고 금속 특성을 나타낼 수 있습니다.
분해시 수소 공급원으로 또는 고체 흡수 가스로 수소를 저장하는 가능한 방법을 나타냅니다. 그러나 BeH 2 는 베릴륨의 극성이 높은 특성을 감안할 때 매우 독성이 있고 오염됩니다.
화학 구조
BeH 분자
첫 번째 이미지는 기체 상태의 단일 분자의 베릴륨 수 소화물을 보여줍니다. 기하학적 구조는 선형이며 H 원자는 180º 각도로 서로 분리되어 있습니다. 이 기하학을 설명하기 위해 Be 원자는 sp 혼성화를 가져야합니다.
베릴륨에는 2s 궤도에 위치한 두 개의 원자가 전자가 있습니다. 원자가 결합 이론에 따르면, 2s 궤도의 전자 중 하나는 에너지 적으로 2p 궤도로 승격됩니다. 결과적으로 이제 두 개의 sp 하이브리드 궤도와 두 개의 공유 결합을 형성 할 수 있습니다.
나머지 Be의 자유 궤도는 어떻습니까? 두 개의 다른 순수 비 하이브리드 2p 궤도를 사용할 수 있습니다. 이를 비우는으로 BEH 2 기체 형태의 전자 결핍 화합물이고; 따라서 분자가 냉각되고 함께 뭉치면 응축되어 고분자로 결정화됩니다.
BeH 체인
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BeH 2 분자가 중합되면 Be 원자의 주변 기하학이 선형이되는 것을 멈추고 사면체가됩니다.
이전에이 폴리머의 구조는 마치 수소 결합으로 연결된 BeH 2 단위가있는 사슬 인 것처럼 모델링되었습니다 (위 이미지, 구형은 흰색과 회색 톤). 쌍극자-쌍극자 상호 작용의 수소 결합과는 달리 공유 특성이 있습니다.
폴리머의 Be-H-Be 브릿지에서 두 개의 전자가 3 개의 원자 (결합 3c, 2e) 사이에 분포되어 있으며 이론적으로는 수소 원자 주위에 더 큰 확률로 위치해야합니다 (더 전기 음성이므로).
반면에, Be는 4 개의 H로 둘러싸여있어 상대적으로 전자 공석을 채우고 원자가 옥텟을 완성합니다.
여기서 원자가 결합 이론은 상대적으로 정확한 설명을 제공합니다. 왜? 수소는 2 개의 전자 만 가질 수 있고 -H- 결합은 4 개의 전자를 포함하기 때문입니다.
따라서 Be-H 2 -Be 브릿지 (두 개의 회색 구체가 두 개의 흰색 구체로 연결됨)를 설명하려면 분자 궤도 이론에 의해 제공된 것과 같은 결합의 다른 복잡한 모델이 필요합니다.
BEH의 중합체 구조 것이 실험적으로 밝혀졌다 (2)는 실제로 체인 아니지만 삼차원 네트워크.
BeH 3 차원 네트워크
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상단 이미지는 BeH 2 의 3 차원 네트워크 섹션을 보여줍니다 . 황록색 구체 인 Be 원자는 사슬처럼 사면체를 형성합니다. 그러나이 구조에는 더 많은 수의 수소 결합이 있으며, 또한 구조 단위는 더 이상 BeH 2가 아니라 BeH 4 입니다.
동일한 구조 단위 BeH 2 및 BeH 4 는 격자에 더 많은 수소 원자가 있음을 나타냅니다 (각 Be에 대해 4 개의 H 원자).
이것은이 네트워크 내의 베릴륨이 사슬 모양의 고분자 구조 내에서보다 훨씬 더 많은 전자 공석을 공급한다는 것을 의미합니다.
그리고 개별 BeH 2 분자와 관련하여이 폴리머의 가장 분명한 차이점은 Be는 사면체 및 비선형 기하학을 설명하기 위해 반드시 sp 3 혼성화 (일반적으로)를 가져야한다는 것 입니다.
속성
공유 특성
베릴륨 하이드 라이드가 공유 및 비이 온성 화합물 인 이유는 무엇입니까? 그룹 2 (씨 Becamgbara)의 다른 원소의 수 소화물은 즉, 그들은 하나의 M에 의해 형성된 고체로 구성되어 이온 2+ 양이온 과 음이온 개의 수소화 H - (MGH 2 , CAH 2 , 바하 2 ). 따라서, BEH 2는 수 구성되지 않습니다 2+ 또는 H는 - 정전 기적 상호 작용.
Be 2+ 양이온 은 주변 원자의 전자 구름을 왜곡하는 높은 분 극력을 특징으로합니다.
이 왜곡의 결과로서, H - 음이온은 공유 결합을 형성하도록 강제; 링크는 방금 설명한 구조의 초석입니다.
화학식
BeH 2 또는 (BeH 2 ) n
외모
무색 무정형 고체.
수용성
분해됩니다.
용해도
디 에틸 에테르 및 톨루엔에 불용성.
밀도
0.65g / cm3 (1.85g / L). 첫 번째 값은 기체 상을 나타내고 두 번째 값은 고분자 고체를 나타낼 수 있습니다.
반동
물과 천천히 반응하지만 HCl에 의해 빠르게 가수 분해되어 베릴륨 클로라이드, BeCl 2 를 형성 합니다.
루이스 염기와 베릴륨 수소가 반응하여, 구체적으로는 트리메틸 아민, N (CH 3 ) 3 , 가교 다이머 소화물과 부가 물을 형성한다.
또한 디메틸 아민과 반응하여 삼량 체 베릴륨 디아 미드, 3 및 수소 를 형성 할 수 있습니다 . 가 H 수소화 리튬과 반응 - 이온 루이스 염기되고, 순차적으로 형성 LIBeH 3 및 리튬 2 BEH 4 .
응용
베릴륨 수 소화물은 분자 수소를 저장하는 유망한 방법을 나타낼 수 있습니다. 폴리머가 분해되면 로켓 연료 역할을하는 H 2 가 방출 됩니다. 이 접근 방식에서 3 차원 네트워크는 사슬보다 더 많은 수소를 저장합니다.
마찬가지로 네트워크 이미지에서 볼 수 있듯이 H 2 분자를 수용 할 수있는 기공이 있습니다 .
실제로 일부 연구에서는 결정질 BeH 2 에서 그러한 물리적 저장이 어떤 것인지 시뮬레이션합니다 . 즉, 폴리머는 막대한 압력을 받고 다른 양의 흡착 된 수소에 대한 물리적 특성은 무엇일까요?
참고 문헌
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