Hidreto de berílio (BeH2): estrutura, propriedades e usos

O hidreto de berílio é um composto covalente formada entre o metal e o berílio alcalina hidrogénio. Sua fórmula química é BeH 2 e, sendo covalente, não consiste em íons Be 2+ ou H . É, juntamente com o LiH, um dos mais leves hidretos metálicos capazes de serem sintetizados.

Ele é produzido por tratamento de dimetilberilio, ser (CH 3 ) 2 , com hidreto de alumínio e lítio, LiAlH 4 . No entanto, BeH 2 mais puro é obtido a partir da pirólise de di-terc-butilberilio, Ser (C (CH 3 ) 3 ) 2 a 210ºC.

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Fonte: Ben Mills [domínio público], do Wikimedia Commons

Como uma molécula individual em um estado gasoso, é linear em geometria, mas em um estado sólido e líquido polimeriza em matrizes de redes tridimensionais. É um sólido amorfo em condições normais e pode se tornar cristalino e exibir propriedades metálicas sob enormes pressões.

Representa um possível método de armazenamento de hidrogênio, como fonte de hidrogênio na decomposição ou como um sólido absorvente de gás. No entanto, o BeH 2 é muito tóxico e poluente, dada a natureza altamente polarizante do berílio.

Estrutura quimica

Molécula de BeH 2

A primeira imagem mostra uma molécula individual de hidreto de berílio em um estado gasoso. Observe que sua geometria é linear, com os átomos de H separados um do outro por um ângulo de 180º. Para explicar essa geometria, o átomo de Be deve ter hibridação sp.

O berílio possui dois elétrons de valência, localizados no orbital 2s. De acordo com a teoria da ligação de valência, um dos elétrons do orbital 2s é energicamente promovido para o orbital 2p; e, como conseqüência, agora pode formar duas ligações covalentes com os dois híbridos sp híbridos.

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E o resto dos orbitais livres de Be? Disponibiliza outros dois orbitais 2p puros, sem hibridação. Com eles vazios, BeH 2 é um composto de elétrons deficiente na forma gasosa; e, portanto, ao resfriar e agrupar suas moléculas, elas condensam e cristalizam em um polímero.

Correntes BeH 2

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Fonte: YourEyesOnly [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) ou CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)], do Wikimedia Commons

Quando as moléculas BeH 2 ambiente de geometria polimerizar Seja átomo mais linear e se torna tetraédrica.

Anteriormente, a estrutura deste polímero foi modelada como as cadeias sendo unidades Beh 2 entre si por ligações de hidrogénio ( mostrado acima, com as áreas em tons de branco e cinzento). Ao contrário das ligações de hidrogênio das interações dipolo-dipolo, elas têm um caráter covalente.

Na ponte Be-H-Be do polímero, dois elétrons são distribuídos entre os três átomos ( ligação 3c, 2e ), que teoricamente deveriam ser mais prováveis ​​ao redor do átomo de hidrogênio (porque é mais eletronegativo).

Por outro lado, o Be cercado por quatro H consegue preencher relativamente sua vaga eletrônica, completando seu byte de Valência.

Aqui, a teoria do link de Valencia empalidece para fornecer uma explicação relativamente precisa. Porque Como o hidrogênio pode ter apenas dois elétrons, a ligação -H envolveria a participação de quatro elétrons.

Assim, para explicar as pontes Be-H 2 -Be (duas esferas cinza unidas por duas esferas brancas), são necessários outros modelos complexos do elo, como os fornecidos pela teoria orbital molecular.

Verificou-se experimentalmente que a estrutura polimérica de BeH 2 não é, na verdade, uma cadeia, mas uma rede tridimensional.

Redes tridimensionais BeH 2

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Fonte: Ben Mills [domínio público], do Wikimedia Commons
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A seção acima mostra uma seção da rede tridimensional de BeH 2 . Observe que as esferas verdes amareladas, os átomos de Be, formam um tetraedro como na cadeia; no entanto, nessa estrutura, existe um número maior de pontes de hidrogênio e, além disso, a unidade estrutural não é mais o BeH 2, mas o BeH 4 .

As mesmas unidades estruturais BeH 2 e BeH 4 indicam que na rede há uma abundância maior de átomos de hidrogênio (4 átomos de H para cada Be).

Isso significa que o berílio nessa rede consegue preencher sua vaga eletrônica ainda mais do que dentro de uma estrutura de cadeia polimérica.

Como evidente a partir deste polímero a molécula de diferença individual BeH 2 , é que a hibridação Seja devem necessariamente ter um sp 3 (ordinário) a explicar as geometrias tetraédricos e não-lineares.

Propriedades

Caráter covalente

Por que o hidreto de berílio é um composto covalente e não iônico? Os hidretos dos outros elementos do grupo 2 (Sr. Becamgbara) são iônicos, ou seja, consistem em sólidos formados por um cátion M 2+ e dois ânions H hidreto (MgH 2 , CaH 2 , BaH 2 ). Portanto, BeH 2 não consiste em Be 2+ ou H interagindo eletrostaticamente.

O cátion Be 2+ é caracterizado por seu alto poder de polarização, que distorce as nuvens eletrônicas dos átomos circundantes.

Como resultado dessa distorção, os ânions H são forçados a formar ligações covalentes; links, que são a pedra angular das estruturas que acabamos de explicar.

Fórmula química

BeH 2 o (BeH 2 ) n

Aspecto físico

Sólido amorfo incolor.

Solubilidade em água

Decompõe

Solubilidade

Insolúvel em éter dietílico e tolueno.

Densidade

0,65 g / cm3 (1,85 g / L). O primeiro valor pode se referir à fase gasosa e o segundo ao sólido de polímero.

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Reatividade

Ele reage lentamente com a água, mas é rapidamente hidrolisado por HCl para formar cloreto de berílio, BeCl 2 .

O hidreto de berílio reage com bases de Lewis, especificamente trimetilamina, N (CH 3 ) 3 , de modo a formar um aduto dimérica com hidretos pontes.

também pode reagir com dimetilamina para formar uma diamida berílio trimérico [Ser (N (CH 3 ) 2 ) 2 ] 3 e hidrogénio. A reacção com hidreto de lítio, onde o ião H representa a base de Lewis, forma sequencialmente LIBeH 3 e Li 2 BeH 4 .

Usos

O hidreto de berílio pode representar uma maneira promissora de armazenar hidrogênio molecular. Para se decompor o polímero, libertação H 2 , que servem como combustível de foguete. A partir dessa abordagem, a rede tridimensional armazenaria mais hidrogênio do que as cadeias.

Além disso, como pode ser visto na imagem da rede, existem poros permitem a ficar moléculas de H 2 .

De fato, alguns estudos simulam como seria esse armazenamento físico no BeH 2 cristalino; isto é, o polímero sujeito a enormes pressões e quais seriam suas propriedades físicas com diferentes quantidades de hidrogênio adsorvido.

Referências

  1. Wikipedia (2017). Hidreto de berílio. Recuperado de: en.wikipedia.org
  2. Armstrong, DR, Jamieson, J. & Perkins, PG Theoret. Chim. Acta (1979) As estruturas eletrônicas de hidreto de berílio polimérico e hidreto de boro polimérico. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
  3. Capítulo 3: Hidreto de berílio e seus oligômeros. Recuperado de: shodhganga.inflibnet.ac.in
  4. Vikas Nayak, Suman Banger e UP Verma. (2014). Estudo do comportamento estrutural e eletrônico do BeH 2 como composto de armazenamento de hidrogênio: uma abordagem Ab Initio . Conference Papers in Science, vol. 2014, ID do artigo 807893, 5 páginas. doi.org/10.1155/2014/807893
  5. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica Nos elementos do grupo 1. (quarta edição). Mc Graw Hill

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