Kas ir metāla hidrīds?

Antonio M. Rosario / Getty Images

Metālu hidrīdi ir metāli, kas ir saistīti ar ūdeņradi, veidojot jaunu savienojumu. Jebkurš ūdeņraža savienojums, kas ir saistīts ar citu metāla elements var efektīvi saukt par metāla hidrīdu. Parasti saite pēc būtības ir kovalenta, bet daži hidrīdi veidojas no jonu saitēm. Ūdeņradim ir oksidēšanās skaits -1. Metāls absorbē gāzi, kas veido hidrīdu.

Metālu hidrīdu piemēri

Visbiežāk sastopamie metālu hidrīdu piemēri ir alumīnijs, bors , litija borhidrīds un dažādi sāļi. Piemēram, alumīnija hidrīdi ietver nātrija alumīnija hidrīdu. Ir vairāki hidrīdu veidi. Tas ietver alumīniju, beriliju, kadmiju, cēziju, kalciju, varu, dzelzi, litiju, magniju, niķeli, pallādiju, plutoniju, kālija rubīdiju, nātriju, talliju, titānu, urānu un cinka hidrīdus.

Ir arī daudz sarežģītāku metālu hidrīdu, kas piemēroti dažādiem lietojumiem. Šie kompleksie metālu hidrīdi bieži šķīst ēteriskajos šķīdinātājos.

Metāla hidrīdu nodarbības

Ir četras metālu hidrīdu klases. Visizplatītākie hidrīdi ir tie, kas veidojas ar ūdeņradi, ko sauc par binārajiem metālu hidrīdiem. Ir tikai divi savienojumi - ūdeņradis un metāls. Šie hidrīdi parasti ir nešķīstoši, jo ir vadoši.

Cita veida metālu hidrīdi ir mazāk izplatīti vai zināmi, tostarp trīskāršie metālu hidrīdi, koordinācijas kompleksi un klasteru hidrīdi.

Hidrīda sastāvs

Metālu hidrīdi veidojas vienā no četrām sintēzēm. Pirmais ir hidrīda pārnešana, kas ir metatēzes reakcijas. Pēc tam notiek eliminācijas reakcijas, kas ietver beta-hidrīda un alfa-hidrīda izvadīšanu.

Trešais ir oksidatīvie papildinājumi, kas parasti ir diūdeņraža pāreja uz zemu valentu metāla centru. Ceturtais ir diūdeņraža heterolītiskā šķelšanās, tas notiek, kad veidojas hidrīdi, metālu kompleksus apstrādājot ar ūdeņradi bāzes klātbūtnē.

Ir dažādi kompleksi, tostarp uz Mg bāzes izgatavoti hayrides, kas pazīstami ar savu uzglabāšanas ietilpību un ir termiski stabili. Šādu savienojumu testēšana zem augsta spiediena ir pavērusi hidrīdus jauniem lietojumiem. Augsts spiediens novērš termisko sadalīšanos.

Attiecībā uz savienojošiem hidrīdiem metālu hidrīdi ar gala hidrīdiem ir normāli, un lielākā daļa no tiem ir oligomēri. Klasiskais termiskais hidrīds ietver metāla un ūdeņraža saistīšanu. Tikmēr savienojošais ligands ir klasisks tilts, kas izmanto ūdeņradi, lai saistītu divus metālus. Pēc tam ir diūdeņraža kompleksa savienošana, kas nav klasiska. Tas notiek, kad bi-ūdeņraža saites izveidojas ar metālu.

Ūdeņraža skaitam jāatbilst metāla oksidācijas skaitlim. Piemēram, kalcija hidrīda simbols ir CaH2, bet alvas simbols ir SnH4.

Metālu hidrīdu izmantošana

Metālu hidrīdi bieži tiek izmantoti kurināmā elementu lietojumos, kuros kā degvielu izmanto ūdeņradi. Niķeļa hidrīdi bieži ir atrodami dažāda veida baterijās, īpaši NiMH baterijās. Niķeļa metāla hidrīda akumulatori ir balstīti uz retzemju intermetālisku savienojumu hidrīdiem, piemēram, lantānu vai neodīmu, kas saistīti ar kobaltu vai mangānu. Litija hidrīdi un nātrija borhidrīdi kalpo kā reducējoši līdzekļi ķīmijas lietojumos. Lielākā daļa hidrīdu ķīmiskās reakcijās darbojas kā reducējoši aģenti.

Papildus kurināmā elementiem metālu hidrīdi tiek izmantoti ūdeņraža uzglabāšanai un kompresoru iespējām. Metālu hidrīdi tiek izmantoti arī siltuma uzglabāšanai, siltumsūkņiem un izotopu atdalīšanai. Pielietojums ietver sensorus, aktivatorus, attīrīšanu, siltumsūkņus, siltuma uzglabāšanu un saldēšanu.