Гидриды

Гидриды - соединения Водорода и элементов с меньшей электроотрицательностью, чем водорода. Соединения водорода с галогенами, Азотом, Кислорода, Карбоном и Серой не является гидридами, но иногда к этому классу относят все соединения водорода.


1. Классификация

Зависимости от типа химической связи различают три класса гидридов:

  1. Ионные гидриды (солеподибни гидриды), в которых доминирует ионный тип связи (например, гидрид натрия NaH или кальция CaH 2;).
  2. Металлические гидриды, с доминированием металлического связи (например, гидрид марганца MnH, гидрид хрома CrH).
  3. Ковалентные гидриды, с выраженным ковалентной связью. К этому классу относят алюмогидрид лития LiAlH 4, борогидрид натрия NaBH 4 и др..

1.1. Ионные гидриды

В ионных (солеподибних) гидридов относятся гидриды щелочных и щелочноземельных металлов.

Это белые кристаллические вещества, устойчивые в обычных условиях, только при нагревании разлагаются без плавления на металл и водород (кроме LIH, плавкого при 680 ? С). Ионные гидриды получают при взаимодействии металлов с водородом при 200 - 600 ? С. Водой энергично разлагаются с выделением водорода.

CaH 2 + 2H 2 O = Ca (OH) 2 + 2H 2

LIH и NaH применяются в органическом синтезе как восстановители и агенты конденсации. Раствором NaH в расплавленном лугу снимают окалину с металлических изделий. CaH 2 используется для высушивания и определения воды в органических растворителях, при получении порошков металлов из оксидов, а также водорода. Ионную строение имеют и двойные гидриды - борогидриды МеВН 4 и ​​алюмогидриды MeAlH 4, широко используются в органическом синтезе как эффективные восстановители.


1.2. Металлические гидриды

Гидриды переходных металлов принадлежат к типу металлических, так по характеру химических связи они сходны с металлами. Эти гидриды в большинстве случаев являются соединениями переменного состава, и формулы, приводимые ниже, дают лишь предельное содержание водорода в них.

Для металлов III группы периодической системы (подгруппа скандия и лантаноиды) характерно образование двух типов гидридов - MeH 2 и MeH 3. Металлы IV группы (подгруппа титана) образуют гидриды MeH 2, а металлы V группы (подгруппа ванадия) - MeH. Гидриды металлов этих групп - хрупкие твердые вещества серого или черного цвета, синтезируются при действии водорода на дробленые металлы при повышенных температурах. Металлы VI, VII и VIII групп (кроме палладия) при поглощении водорода не дают соответствующих химических соединений.

Гидриды переходных металлов служат катализаторами различных химических реакций. Способность металлов образовывать гидриды используется в высоковакуумной технике для связывания водорода. В результате образования гидридов, например при воздействии паров воды на раскаленный металл и при электролитическом выделении металлов, ухудшается качество металлов (появляется так называемая водородная хрупкость).

Гидриды переходных металлов I и II групп периодической системы, а также гидриды III группы (подгруппа A1) не образуются при взаимодействии металла с водородом. Они образуются, например, при восстановлении соединений этих металлов алюмогидридом лития LiAlH в эфирном растворе. Все они при нагревании легко разлагаются на металл и водород.


1.3. Ковалентные гидриды

Ковалентные гидриды образуются неметаллами, которые имею меньшую, чем у водорода, электроотрицательность. Под этот критерий потрапляюе крайне мало элементов, среди таких: бор, кремний и фосфор, которые образуют ряд соединений - Бороводороды, Силаны и фосфаны соответственно.

Простые представители этого класса ( диборан B 2 H 6, силан SiH 4) являются газами, сложные соединения (например, пентаборан B 5 H 9) являются жидкостями, встречаются также твердые вещества ( декаборан). Многие гидридов легко загораются на воздухе, B 2 H 6 и SiH 4 разлагаются водой с выделением водорода.

Ковалентные гидриды получают восстановлением галогенидов неметаллов или пиролизом. Термическое разложение гидридов служит одним из методов получения особо чистых элементов (например, кремния и германия).


Источники

  • Херд Д., Введенние в химию гидридов, пер. с англ., М., 1955;
  • Жигач А. Ф., Стасиневич Д. С., Химия гидридов, Л., 1969;
  • Михеева В. И., Гидриды переходных металлов, М., 1960;
  • Маккей К., Водородные соединения металлов, пер. с англ. М., 1968;
  • Галактионова Н. А., Водород в металлах, 2 изд М., 1967.