กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 7 นาที

ไฮไดรด์

ในทางเคมีไฮไดรด์คือแอนไอออนของไฮโดรเจน (H − ) ซึ่งเป็นไอออนไฮโดรเจนที่มีอิเล็กตรอนสองตัวในการใช้งานสมัยใหม่ โดยทั่วไปจะใช้เฉพาะกับพันธะไอออนิกเท่านั้น แต่บางครั้ง...

ไฮไดรด์

ในทางเคมีไฮไดรด์คือแอนไอออนของไฮโดรเจน (H ) ซึ่งเป็นไอออนไฮโดรเจนที่มีอิเล็กตรอนสองตัว[ 1 ]ในการใช้งานสมัยใหม่ โดยทั่วไปจะใช้เฉพาะกับพันธะไอออนิกเท่านั้น แต่บางครั้ง (และเคยใช้บ่อยกว่าในอดีต) ก็ใช้กับสารประกอบ ทั้งหมด ที่มีอะตอม H ที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะโคเวเลนต์ในความหมายที่กว้างและอาจล้าสมัยนี้น้ำ (H 2 O) เป็นไฮไดรด์ของออกซิเจนแอมโมเนียเป็นไฮไดรด์ของไนโตรเจนเป็นต้น ในสารประกอบโคเวเลนต์ หมายความว่าไฮโดรเจนติดอยู่กับธาตุที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี ต่ำกว่า ในกรณีเช่นนี้ ศูนย์กลาง H มี ลักษณะ นิวคลีโอฟิลิกซึ่งแตกต่างจากลักษณะโปรติกของกรด แอนไอออนไฮไดรด์พบได้น้อยมาก

โซเดียมไฮไดรด์เป็นตัวอย่างหนึ่งของเกลือไฮไดรด์

ธาตุเกือบทั้งหมดจนถึงCf สามารถสร้างสารประกอบไบนารีกับไฮโดรเจนได้ยกเว้นHe [ 2 ] Ne [ 3 ] Ar [ 4 ] Kr [ 5 ] Pm , Rn , FrและRa [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] โมเลกุลแปลกใหม่เช่นโพซิตรอนเนียมไฮไดรด์ก็ถูกสร้างขึ้นเช่น กัน

พันธบัตร

พันธะระหว่างไฮโดรเจนกับธาตุอื่นๆ มีตั้งแต่พันธะไอออนิกสูงไปจนถึงพันธะโคเวเลนต์บางส่วน ไฮไดรด์บางชนิด เช่นโบรอนไฮไดรด์ไม่เป็นไปตาม กฎ การนับอิเล็กตรอน แบบคลาสสิ ก และพันธะจะถูกอธิบายในแง่ของพันธะหลายศูนย์กลาง ในขณะที่ไฮไดรด์แทรกตัวมักเกี่ยวข้องกับพันธะโลหะ ไฮไดรด์อาจเป็น โมเลกุลเดี่ยวโอลิโกเมอร์หรือพอลิเมอร์ของแข็งไอออนิ ก ชั้นโมโนเลเยอร์ที่ดูดซับทางเคมี โลหะก้อน (แทรกตัว) หรือวัสดุอื่นๆ ในขณะที่ไฮไดรด์โดยทั่วไปทำหน้าที่เป็นเบสของลูอิสหรือตัวรีดิวซ์แต่ไฮไดรด์ของโลหะบางชนิดทำหน้าที่เป็นผู้ให้ไฮโดรเจนอะตอมและทำหน้าที่เป็นกรด

แอปพลิเคชัน

ไตรส์(ไตรเมทิลไซลิล)ไซเลนเป็นตัวอย่างของไฮไดรด์ที่มีพันธะอ่อนกับ H โดยใช้เป็นแหล่งของอะตอมไฮโดรเจน[ 13 ]
โลหะไฮไดรด์ (เช่นH₂RhCl (PPh₃ )ที่ได้จากตัวเร่งปฏิกิริยาของ Wilkinson ) เป็นสารตัวกลางในกระบวนการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจีเนชัน

ไอออนไฮไดรด์

ไอออนไฮไดรด์อิสระมีอยู่เฉพาะในสภาวะสุดขั้วเท่านั้น และไม่ถูกนำมาใช้ในสารละลายที่เป็นเนื้อเดียวกัน ในทางกลับกัน สารประกอบหลายชนิดมีศูนย์กลางไฮโดรเจนที่มีลักษณะเป็นไฮไดรด์

นอกเหนือจากอิเล็กไตรด์แล้วไอออนไฮไดรด์เป็นแอนไอออน ที่ง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยประกอบด้วยอิเล็กตรอน สองตัว และโปรตอน หนึ่งตัว ไฮโดรเจนมี ค่าสัมพัทธ์ต่ออิเล็กตรอนค่อนข้างต่ำคือ 72.77 กิโลจูลต่อโมล และทำปฏิกิริยาคายความร้อนกับโปรตอนในฐานะเบสของลูอิสที่ ทรงพลัง

H + H + → H 2 Δ H  = −1676 กิโลจูล/โมล 

ค่าสัมพัทธ์อิเล็กตรอนต่ำของไฮโดรเจนและความแข็งแรงของพันธะ H–H (Δ H BE = 436 kJ/mol) หมายความว่าไอออนไฮไดรด์จะเป็นตัวรีดิวซ์ ที่แรงเช่นกัน

H 2 + 2 e ⇌ 2 H E = −2.25 V 

ประเภทของไฮไดรด์

ตามคำจำกัดความทั่วไป ธาตุทุกชนิดในตารางธาตุ (ยกเว้นก๊าซเฉื่อย บางชนิด ) จะสร้างไฮไดรด์อย่างน้อยหนึ่งชนิด สารเหล่านี้ได้รับการจำแนกออกเป็นสามประเภทหลักตามลักษณะของพันธะ : [ 6 ]

แม้ว่าการแบ่งประเภทเหล่านี้จะไม่ได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่ก็ยังคงมีประโยชน์ในการทำความเข้าใจความแตกต่างของไฮไดรด์

ไฮไดรด์ไอออนิก

สารประกอบเหล่านี้เป็นสารประกอบสโตอิคิโอเมตริกของไฮโดรเจนไฮไดรด์ไอออนิกหรือไฮไดรด์เกลือ[ 15 ]ประกอบด้วยไฮไดรด์ที่ผูกติดกับโลหะที่มีประจุบวก โดยทั่วไปจะเป็นโลหะอัลคาไลหรือโลหะอัลคาไลน์เอิ ร์ธ แลนทานอยด์ สองวาเลนต์เช่นยูโรเปียมและอิตเตอร์เบียมก่อตัวเป็นสารประกอบที่คล้ายกับโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธที่หนักกว่า ในวัสดุเหล่านี้ ไฮไดรด์ถูกมองว่าเป็น ซู โดฮาไลด์ ไฮไดรด์เกลือไม่ละลายในตัวทำละลายทั่วไป ซึ่งสะท้อนถึงโครงสร้างที่ไม่ใช่โมเลกุล ไฮไดรด์ไอออนิกใช้เป็นเบส และบางครั้งใช้เป็นรีดิวซ์รีเอเจนต์ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์[ 16 ]

C 6 H 5 C(O)CH 3 + KH → C 6 H 5 C(O)CH 2 K + H 2

ตัวทำละลายทั่วไปสำหรับปฏิกิริยาดังกล่าวคืออีเทอร์น้ำและตัวทำละลายโปรติก อื่นๆ ไม่สามารถใช้เป็นตัวกลางสำหรับไฮไดรด์ไอออนิกได้ เนื่องจากไอออนไฮไดรด์เป็นเบส ที่แรง กว่าไฮดรอกไซด์และ แอนไอออน ไฮ ดรอกซิลส่วนใหญ่ ก๊าซไฮโดรเจนจะถูกปลดปล่อยออกมาในปฏิกิริยาของกรด-เบสทั่วไป

NaH + H 2 O → H 2 (g) + NaOH
Δ H = −83.6 กิโลจูล/โมล, Δ G = −109.0 กิโลจูล/โมล

โดยทั่วไปแล้ว ไฮไดรด์ของโลหะอัลคาไลมักทำปฏิกิริยากับเฮไลด์ของโลหะลิเธียมอะลูมิเนียมไฮไดรด์ (มักย่อว่า LAH) เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างลิเธียมไฮไดรด์กับอะลูมิเนียมคลอไรด์

4 LiH + AlCl 3 → LiAlH 4 + 3 LiCl

ไฮไดรด์โคเวเลนต์

ตามคำจำกัดความบางอย่าง ไฮไดรด์แบบพันธะโควาเลนต์ครอบคลุมสารประกอบอื่นๆ ทั้งหมดที่มีไฮโดรเจน แต่บางคำจำกัดความก็จำกัดไฮไดรด์ไว้เฉพาะอะตอมไฮโดรเจนที่ทำปฏิกิริยาเหมือนไฮไดรด์ กล่าวคือ เป็นนิวคลีโอฟิลิก และอะตอมไฮโดรเจนที่จับกับอะตอมโลหะ ไฮไดรด์เหล่านี้เกิดขึ้นจากอโลหะแท้ทั้งหมด (ยกเว้นธาตุหมู่ศูนย์) และธาตุ Be, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi และ Po ซึ่งโดยปกติแล้วมีคุณสมบัติเป็นโลหะ กล่าวคือ กลุ่มนี้รวมถึงไฮไดรด์ของธาตุในกลุ่ม p ด้วย ในสารเหล่านี้ พันธะไฮไดรด์เป็นพันธะโควาเลนต์ อย่างเป็นทางการ คล้ายกับพันธะที่เกิดจากโปรตอนในกรดอ่อนกลุ่มนี้รวมถึงไฮไดรด์ที่อยู่ในรูปโมเลกุลเดี่ยว โพลิเมอร์ หรือโอลิโกเมอร์ และไฮโดรเจนที่ถูกดูดซับทางเคมีบนพื้นผิว ส่วนที่สำคัญอย่างยิ่งของไฮไดรด์แบบพันธะโควาเลนต์คือไฮไดรด์โลหะเชิงซ้อน ซึ่งเป็น ไฮไดรด์ที่ละลายน้ำได้ดีและมีฤทธิ์สูง มักใช้ในกระบวนการสังเคราะห์

ไฮไดรด์ ระดับโมเลกุลมักมีลิแกนด์เพิ่มเติม ตัวอย่างเช่นไดไอโซบิวทิลอะลูมิเนียมไฮไดรด์ (DIBAL) ประกอบด้วยอะตอมอะลูมิเนียมสองอะตอมที่เชื่อมต่อกันด้วยลิแกนด์ไฮไดรด์ ไฮไดรด์ที่ละลายได้ในตัวทำละลายทั่วไปมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโซเดียมโบโรไฮไดรด์ ( NaBH₄ ) และลิเธียมอะลูมิเนียมไฮไดรด์รวมถึงรีเอเจนต์ที่มีหมู่กีดขวาง เช่น DIBAL เป็นที่นิยมใช้กัน

ไฮไดรด์แทรกหรือไฮไดรด์โลหะ

โลหะไฮไดรด์สำหรับการใช้งานในการกักเก็บไฮโดรเจน

ไฮไดรด์แทรกตัวมักพบได้ในโลหะหรือโลหะผสม โดยทั่วไปเรียกว่า "สารประกอบ" แม้ว่าจะไม่ตรงตามนิยามของสารประกอบอย่างเคร่งครัด แต่กลับคล้ายกับโลหะผสมทั่วไป เช่น เหล็ก มากกว่า ในไฮไดรด์เหล่านี้ ไฮโดรเจนสามารถอยู่ในรูปของอะตอมเดี่ยวหรือโมเลกุลคู่ก็ได้ กระบวนการทางกลหรือความร้อน เช่น การดัด การกระแทก หรือการอบอ่อน อาจทำให้ไฮโดรเจนตกตะกอนออกจากสารละลายโดยการระเหย พันธะของพวกมันโดยทั่วไปถือว่าเป็นพันธะโลหะโลหะทรานซิชันและแลนทานัมจำนวนมากจะก่อตัวเป็นไฮไดรด์ไบนารีแทรกตัวเมื่อสัมผัสกับไฮโดรเจน ระบบเหล่านี้มักจะไม่เป็นไปตามสัดส่วน ทางเคมี โดยมีปริมาณอะตอมไฮโดรเจนในโครงสร้างผลึกที่แปรผันได้ ในวิศวกรรมวัสดุ ปรากฏการณ์การเปราะของไฮโดรเจนเกิดจากการก่อตัวของไฮไดรด์แทรกตัว ไฮไดรด์ประเภทนี้ก่อตัวขึ้นตามกลไกหลักสองอย่าง กลไกแรกเกี่ยวข้องกับการดูดซับไดไฮโดรเจน ตามด้วยการแตกตัวของพันธะ HH การกระจายตัวของอิเล็กตรอนของไฮโดรเจน และสุดท้ายคือการแพร่ของโปรตอนเข้าไปในโครงผลึกโลหะ กลไกหลักอีกประการหนึ่งเกี่ยวข้องกับการลดไอออนของไฮโดรเจนบนพื้นผิวของโครงผลึกโลหะด้วยกระบวนการทางไฟฟ้า ตามด้วยการแพร่ของโปรตอนเข้าไปในโครงผลึกเช่นกัน กลไกที่สองนี้เป็นสาเหตุของการขยายตัวชั่วคราวของปริมาตรของอิเล็กโทรดบางชนิดที่ใช้ในการทดลองทางไฟฟ้า

แพลเลเดียมสามารถดูดซับไฮโดรเจนได้มากถึง 900 เท่าของปริมาตรของตัวเองที่อุณหภูมิห้อง ทำให้เกิดแพลเลเดียมไฮไดรด์วัสดุนี้ได้รับการกล่าวถึงว่าเป็นวิธีการขนส่งไฮโดรเจนสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง ยานยนต์ ไฮไดรด์แทรกตัวแสดงให้เห็นถึงศักยภาพบางประการในการจัดเก็บไฮโดรเจน อย่างปลอดภัย การศึกษาการเลี้ยวเบนของนิวตรอนแสดงให้เห็นว่าอะตอมของไฮโดรเจนจะเข้าไปอยู่ในช่องว่างทรงแปดเหลี่ยมในโครงสร้างโลหะแบบสุ่ม (ในโครงสร้าง fcc จะมีช่องว่างทรงแปดเหลี่ยมหนึ่งช่องต่ออะตอมของโลหะหนึ่งอะตอม) ขีดจำกัดของการดูดซับที่ความดันปกติคือ PdH0.7 ซึ่งบ่งชี้ว่าช่องว่างทรงแปดเหลี่ยมประมาณ 70% ถูกครอบครอง[ 17 ]

มีการพัฒนาไฮไดรด์แทรกหลายชนิดที่สามารถดูดซับและปล่อยไฮโดรเจนได้ง่ายที่อุณหภูมิห้องและความดันบรรยากาศ โดยทั่วไปแล้วจะใช้ สารประกอบ โลหะระหว่างกันและโลหะผสมแบบสารละลายของแข็งเป็นพื้นฐาน อย่างไรก็ตาม การใช้งานของพวกมันยังคงมีข้อจำกัด เนื่องจากสามารถกักเก็บไฮโดรเจนได้เพียงประมาณ 2 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ซึ่งไม่เพียงพอสำหรับการใช้งานในยานยนต์[ 18 ]

โครงสร้างของ[HRu 6 (CO) 18 ] ซึ่งเป็นคลัสเตอร์โลหะที่มีลิแกนด์ไฮไดรด์แทรกอยู่ตรงกลาง (ทรงกลมสีฟ้าอมเขียวขนาดเล็กตรงกลาง) [ 19 ]

สารประกอบไฮไดรด์ของโลหะทรานซิชัน

ไฮไดรด์ของโลหะทรานซิชันประกอบด้วยสารประกอบที่สามารถจัดประเภทเป็นไฮไดรด์แบบโคเวเลนต์ได้บางชนิดยังจัดประเภทเป็นไฮไดรด์แบบแทรกตัวและไฮไดรด์แบบเชื่อมต่ออื่นๆ ไฮไดรด์ของโลหะทรานซิชันแบบคลาสสิกมีพันธะเดี่ยวระหว่างศูนย์กลางไฮโดรเจนกับโลหะทรานซิชัน ไฮไดรด์ของโลหะทรานซิชันบางชนิดมีฤทธิ์เป็นกรด เช่นHCo(CO) 4และH2Fe (CO) 4ไอออนโพแทสเซียมโนนาไฮดริโดรีเนต[ReH9 ] 2− และ [ FeH6 ] 4− เป็นตัวอย่างจากกลุ่มของไฮไดรด์โลหะโฮโมเลปติก โมเลกุลที่รู้จักกันมากขึ้น [ 20 ] ในฐานะที่เป็นซูโดฮาไลด์ ลิแกนด์ไฮไดรด์สามารถสร้างพันธะกับศูนย์กลางไฮโดรเจนที่มีขั้วบวกได้ ปฏิสัมพันธ์นี้เรียกว่าพันธะไดไฮโดรเจนซึ่งคล้ายกับพันธะไฮโดรเจนซึ่งมีอยู่ระหว่างโปรตอนที่มีขั้วบวกและอะตอมที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงที่มีคู่โดดเดี่ยวเปิดอยู่

ไอโซโทป

ไฮไดรด์ที่มีโปรเทียมเรียกว่าโปรไทด์ไฮไดรด์ที่มีดิวเทเรียมเรียกว่าดิวเทอไรด์และไฮไดรด์ที่มีทริเทียมเรียกว่าทริไทด์ ดิวเทอไรด์บางชนิด เช่นLiDเป็นเชื้อเพลิงฟิวชันที่สำคัญในอาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์ และเป็นตัวหน่วงนิวตรอน ที่ มีประโยชน์ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

สารประกอบแอนไอออนผสม

สารประกอบแอนไอออนผสมมีอยู่หลายชนิด ซึ่งประกอบด้วยไฮไดรด์กับแอนไอออนอื่นๆ ได้แก่ โบริดไฮไดรด์ คาร์โบไฮไดรด์ ไฮ ได รด์ไนไตรด์ ออกซีไฮไดรด์และอื่นๆ

ภาคผนวกว่าด้วยการตั้งชื่อ

โปรไทด์ดิวเทอไรด์และไตรไทด์ใช้เพื่ออธิบายไอออนหรือสารประกอบที่มีไฮโดรเจน-1 ดิวเทอเรียมหรือไตรเทียมที่อุดมด้วยไอโซโทป ตามลำดับ

ในความหมายดั้งเดิม ไฮไดรด์หมายถึงสารประกอบ ใดๆ ที่ไฮโดรเจนสร้างขึ้นกับธาตุอื่นๆ ซึ่งครอบคลุมกลุ่ม 1–16 ( สารประกอบไบนารีของไฮโดรเจน ) ต่อไปนี้เป็นรายการของระบบการตั้งชื่อสำหรับอนุพันธ์ไฮไดรด์ของสารประกอบกลุ่มหลักตามคำจำกัดความนี้: [ 9 ]

ตามหลักการข้างต้น สารต่อไปนี้คือ "สารประกอบไฮโดรเจน" ไม่ใช่ "ไฮไดรด์":

ตัวอย่าง:

ไฮไดรด์ของโลหะกึ่งโลหะทั้งหมดติดไฟได้ง่ายมาก ไฮไดรด์ของอโลหะที่เป็นของแข็งทั้งหมด ยกเว้นน้ำแข็งติดไฟได้ง่ายมากเช่นกัน แต่เมื่อไฮโดรเจนรวมตัวกับฮาโลเจน จะได้กรดแทนที่จะเป็นไฮไดรด์ และกรดเหล่านี้จะไม่ติดไฟ

ธรรมเนียมการจัดลำดับความสำคัญ

ตามหลักการของ IUPACโดยพิจารณาจากลำดับความสำคัญ (ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีที่กำหนด) ไฮโดรเจนจะอยู่ระหว่าง ธาตุ หมู่ 15และหมู่ 16ดังนั้นเราจึงมี NH₃ หรือ "ไนโตรเจนไฮไดรด์" (แอมโมเนีย) เทียบกับ H₂O หรือ "ไฮโดรเจนออกไซด์" (น้ำ) อย่างไรก็ตาม บางครั้งหลักการนี้อาจถูกละเว้นสำหรับโพโลเนียม ซึ่งเนื่องจากคุณสมบัติความเป็นโลหะของโพโลเนียม จึงมักถูกเรียกว่า "โพโลเนียมไฮไดรด์" แทนที่จะเป็น "ไฮโดรเจนโพโลไนด์" ตามที่คาดไว้

ดูเพิ่มเติม

บรรณานุกรม

  • WM Mueller, JP Blackledge, GG Libowitz, โลหะไฮไดรด์ , ​​สำนักพิมพ์ Academic Press, นิวยอร์กและลอนดอน, (1968)
  • โลโก้ Wikimedia Commonsสื่อที่เกี่ยวข้องกับไฮไดรด์ในวิกิมีเดียคอมมอนส์
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hydride&oldid=1348131999 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไฮไดรด์

ในทางเคมีไฮไดรด์คือแอนไอออนของไฮโดรเจน (H − ) ซึ่งเป็นไอออนไฮโดรเจนที่มีอิเล็กตรอนสองตัวในการใช้งานสมัยใหม่ โดยทั่วไปจะใช้เฉพาะกับพันธะไอออนิกเท่านั้น แต่บางครั้ง...

พันธบัตร

พันธะระหว่างไฮโดรเจนกับธาตุอื่นๆ มีตั้งแต่พันธะไอออนิกสูงไปจนถึงพันธะโคเวเลนต์บางส่วน ไฮไดรด์บางชนิด เช่น โบรอนไฮไดรด์ ไม่เป็นไปตาม กฎ การนับอิเล็กตรอน แบบคลาสสิ ก และพันธะจะถูกอธิบายในแง่ของพันธะหลายศูนย์กลาง ในขณะที่ไฮไดรด์แทรกตัวมักเกี่ยวข้องกับ พันธะโลหะ...

แอปพลิเคชัน

ไตรส์(ไตรเมทิลไซลิล)ไซเลน เป็นตัวอย่างของไฮไดรด์ที่มีพันธะอ่อนกับ H โดยใช้เป็นแหล่งของอะตอมไฮโดรเจน [ 13 ] โลหะไฮไดรด์ (เช่น H₂RhCl (PPh₃ ) ₂ ที่ ได้จาก ตัวเร่งปฏิกิริยาของ Wilkinson ) เป็นสารตัวกลางในกระบวนการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจีเนชัน สารไฮไดรด์ เช่น...

ไอออนไฮไดรด์

ไอออนไฮไดรด์อิสระมีอยู่เฉพาะในสภาวะสุดขั้วเท่านั้น และไม่ถูกนำมาใช้ในสารละลายที่เป็นเนื้อเดียวกัน ในทางกลับกัน สารประกอบหลายชนิดมีศูนย์กลางไฮโดรเจนที่มีลักษณะเป็นไฮไดรด์