하이드라이드

Hydride
이 기사는 수소와 다른 원소의 이원 화합물에 관한 것이다.수소의 음이온은 수소 음이온을 참조한다.

화학에서 수소화물은 공식적으로 수소, [1]H의− 음이온이다.그 용어는 느슨하게 적용되고 있다.한 극단적으로, 공유 결합 H 원자를 포함하는 모든 화합물은 수소화물이라고 불립니다: 물(HO2)은 산소의 수소화물이고 암모니아는 질소의 수소화물입니다.무기화학자의 경우 수소화합물은 수소가 보다 낮은 전기음성원소에 공유결합되어 있는 화합물과 이온을 말한다.이러한 경우, H 중심은 산의 원생 특성과 대조되는 친핵성을 갖는다.수소화물 음이온은 매우 드물게 관찰된다.

He,[2] Ne,[3] Ar,[4] Kr,[5] Pm, Os, Ir, Rn, Fr, [6][7][8][9]Ra를 제외한 거의 모든 원소가 수소와 2원소를 형성한다.수소화 포지트로늄과 같은 이국적인 분자들도 만들어졌다.

채권

수소와 다른 원소들 사이의 결합은 매우 높은 것에서부터 다소 공유적인 것까지 다양하다.일부 수소화물(예: 붕소 수소화물)은 고전적인 전자 계수 규칙을 따르지 않으며 결합은 다심 결합의 관점에서 설명되는 반면, 간질 수소화물은 종종 금속 결합을 수반한다.하이드라이드는 이산 분자, 올리고머 또는 폴리머, 이온 고체, 화학 흡착 단분자층,[citation needed] 벌크 메탈(간격체) 또는 기타 물질일 수 있습니다.하이드라이드가 전통적으로 루이스 염기 또는 환원제로 반응하는 반면, 일부 금속 하이드라이드는 수소 원자 공여체로 작용하고 산 역할을 합니다.

적용들

트리스(트리메틸실릴) 실란은 H와 약한 결합을 가진 수소화물의 한 예이다.그것은 수소 [10]원자의 원천으로 사용된다.
금속 하이드라이드(예를 들어 윌킨슨의 촉매에서 유래한 HRhCl2(PPH3))2는 수소화 촉매의 중간체이다.

수소 이온

다음 항목도 참조하십시오.수소 음이온

유리 수소화 음이온은 극한 조건에서만 존재하며 균질 용액에 대해 호출되지 않습니다.대신에, 많은 화합물들은 수소성 특성을 가진 수소 중심을 가지고 있다.

전기화물을 제외하고, 수소화 이온은 두 개의 전자와 하나의 양성자로 구성된 가장 단순한 음이온입니다.수소는 72.77 kJ/mol로 비교적 낮은 전자 친화력을 가지며 강력한 루이스 염기로서 양성자와 발열 반응한다.

H− + H+ → H2, δH = -1676 kJ/mol

수소의 낮은 전자 친화력과 H-H 결합의 강도(δHBE = 436 kJ/mol)는 수소화 이온도 강력한 환원제가 될 수 있음을 의미한다.

H2 + 2e− ⇌ 2H−, Eo = -2.25V

하이드라이드 종류

일반적인 정의에 따르면 주기율표의 모든 원소(일부 희가스 제외)는 하나 이상의 수소화물을 형성한다.이러한 물질은 [6]접합 특성에 따라 크게 세 가지 유형으로 분류됩니다.

  • 이온 하이드라이드, 중요한 이온 결합 특성을 가지고 있습니다.
  • 수소 원자에 공유 결합하는 탄화수소 및 기타 많은 화합물을 포함하는 공유 수소화물.
  • 금속 결합을 가진 것으로 묘사될 수 있는 인터스티셜 하이드라이드.

이러한 구분이 보편적으로 사용되는 것은 아니지만, 하이드라이드 차이를 이해하는 데는 여전히 유용합니다.

이온 하이드라이드

이것들은 수소의 화학량론적 화합물입니다.이온성 또는 염화수소화물은 전기양극성 금속, 일반적으로 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속에 결합된 수소화물로 구성됩니다.유로피움과 이터비움 같은 2가의 란타니드는 더 무거운 알칼리 토류 금속과 유사한 화합물을 형성합니다.이러한 물질에서 수소화물은 의사할라이드로 간주됩니다.식염수 하이드라이드는 비분자 구조를 반영하여 기존 용제에 용해되지 않습니다.이온성 하이드라이드는 염기로 사용되며, 때로는 유기 [12]합성의 환원 시약으로도 사용됩니다.

CHC65(O3)CH + KH → CHC65(O)CHK2 + H2

이러한 반응을 일으키는 대표적인 용제는 에테르입니다.수산화물 이온은 수산화물 및 대부분의 하이드록시 음이온보다 더 강한 염기이기 때문에 물과 다른 프로톤 용제는 이온 하이드라이드의 매개체가 될 수 없습니다.수소 가스는 전형적인 산염기 반응으로 방출된다.

NaH + HO2 → H2 (g) + NaOH δH = -83.6 kJ/mol, δG = -180.0 kJ/mol

종종 알칼리 금속 수소화물은 금속 할로겐화물과 반응한다.리튬 수소화 알루미늄(흔히 LAH로 줄임말)은 리튬 수소화 리튬과 염화 알루미늄의 반응에서 발생합니다.

4 LiH + AlCl3 → LiAlH4 + 3 LiCl

공유 수소화물

몇몇 정의에 따르면, 공유 수소화합물은 수소를 포함한 다른 모든 화합물을 덮는다.일부 정의는 수소화물을 공식적으로 수소화물로 반응하는 수소 중심으로 제한한다. 즉, 친핵성이고 수소 원자는 금속 중심에 결합한다.이러한 수소화물은 모든 진정한 비금속(제로족 원소 제외)과 Al, Ga, Sn, Pb, Bi, Po 등의 원소에 의해 형성되며, 일반적으로 금속성 물질이다. 즉, 이 세분류는 p-블록 원소의 수소화물을 포함한다.이러한 물질에서 수소화 결합은 약산 중의 양성자에 의해 만들어진 결합과 매우 유사한 공유 결합이다.이 범주는 이산 분자, 중합체 또는 올리고머로 존재하는 수소화물 및 표면에 화학 흡착된 수소를 포함한다.공유 수소화물의 특히 중요한 부분은 합성 공정에서 일반적으로 사용되는 강력한 용해성 수소화물인 복잡한 금속 수소화물입니다.

분자 하이드라이드는 종종 추가적인 리간드를 수반합니다. 예를 들어, 디이소부틸 알루미늄 하이드라이드(DIBAL)는 수소화 리간드에 의해 브리징된 두 개의 알루미늄 중심부로 구성됩니다.일반적인 용제에 용해되는 수소화물은 유기 합성에 널리 사용된다.특히 수소화붕소나트륨(NaBH)4과 수소화리튬 알루미늄 및 DIBAL과 같은 방해 시약이 일반적입니다.

간질성 수소화물 또는 금속 수소화물

수소 저장 용도용 금속 수소화물

간질성 하이드라이드는 금속이나 합금 안에 가장 일반적으로 존재합니다.이들은 화합물의 정의에 엄밀하게 부합하지 않지만 전통적으로 "성분"이라고 불리며, 강철과 같은 일반적인 합금과 더 유사합니다.이러한 수소화물에서는 수소가 원자 또는 이원자 실체로 존재할 수 있다.굽힘, 타격 또는 아닐과 같은 기계적 또는 열처리는 탈가스로 인해 수소가 용액을 침전시킬 수 있습니다.이들의 결합은 일반적으로 금속으로 간주됩니다.이러한 부피 전이 금속은 수소에 노출될 때 간질성 바이너리 하이드라이드를 형성합니다.이러한 시스템은 보통 이론적이 아니라 격자 안에 다양한 양의 수소 원자가 있습니다.재료 공학에서 수소 메짐 현상은 간질성 하이드라이드의 형성에 기인한다.이러한 유형의 하이드라이드는 두 가지 주요 메커니즘 중 하나에 따라 형성됩니다.첫 번째 메커니즘은 수소 흡착을 포함하며, H-H 결합의 분해, 수소 전자의 탈국소화, 그리고 최종적으로 금속 격자로의 양성자의 확산으로 이어진다.다른 주요 메커니즘은 금속 격자의 표면에서 이온화된 수소의 전해 감소를 수반하며, 그 후에 양자가 격자로 확산된다.두 번째 메커니즘은 전해 실험에 사용되는 특정 전극의 일시적인 부피 팽창을 관찰하는 역할을 합니다.

팔라듐은 상온에서 수소를 900배까지 흡수해 수소화팔라듐을 형성한다.이 물질은 차량용 연료 전지용 수소를 운반하는 수단으로 논의되어 왔다.간질성 수소화물은 안전한 수소 저장 방법으로서 확실한 가능성을 보여준다.중성자 회절 연구는 수소 원자가 금속 격자의 8면체 틈새를 무작위로 차지한다는 것을 보여주었다(fc 격자의 경우 금속 원자당 1개의 8면체 구멍이 있다).정상 압력에서 흡수 한계는 PdH0.7로, 팔면체 구멍의 약 70%가 [13]점유되고 있음을 나타냅니다.

실온과 대기압에서 쉽게 수소를 흡수하고 배출하는 많은 간질성 하이드라이드가 개발되었습니다.보통 금속간 화합물 및 고체 용액 합금을 기반으로 합니다.그러나 수소의 약 2중량%만을 저장할 수 있어 자동차 [14]용도로는 불충분하기 때문에 적용은 여전히 제한적이다.

[HRU(CO)]18−의6 구조. [HRU(CO)]는 중간 수소화물 배위자(중앙에 [15]작은 청록색 구체)를 가진 금속 클러스터이다.

전이 금속 수소화 복합체

주요 기사:전이 금속 수소화물

전이 금속 수소화물에는 공유 수소화물로 분류될 수 있는 화합물이 포함됩니다.일부는 간질성 하이드라이드[citation needed] 및 기타 브리징 하이드라이드로 분류되기도 합니다.고전적인 전이 금속 수소화물은 수소 중심과 전이 금속 사이의 단일 결합을 특징으로 합니다.HCo(CO) 및 HFe2(CO)44와 같은 일부 전이 금속 수소화물은 산성이다.음이온 [ReH9]2−와 [FeH6]4−는 알려진 분자 호몰레틱 금속 하이드라이드의 [16]증가된 집합의 예입니다.의사할라이드로서 수소화물 배위자는 양의 편광 수소 중심과 결합할 수 있다.이 상호작용은 수소 결합이라고 불리는데, 수소 결합과 유사하며, 수소 결합은 양성자 편광과 개방된 단독 원자를 가진 전기 음성 원자 사이에 존재합니다.

프로티드

프로튬을 포함한 수소화합물은 프로타이드로 알려져 있다.

중수소

중수소를 포함한 수소화물은 중수소화물로 알려져 있다.LiD와 같은 일부 중수소화물은 열핵 무기의 중요한 핵융합 연료이며 원자로의 유용한 조절제이다.

삼중수소

삼중수소를 포함한 수소화물은 삼중수소라고 한다.

혼합 음이온 화합물

혼합 음이온 화합물은 다른 음이온과 수소화물을 포함한다.여기에는 붕화수소화물, 탄수화물, 하이드리도니트라이드, 옥시히드라이드 등이 포함된다.

명명법에 관한 부록

프로타이드, 중수소 및 삼중수소는 각각 농축 수소-1, 중수소 또는 삼중수소를 포함하는 이온 또는 화합물을 설명하는 데 사용된다.

고전적인 의미에서, 수소화물은 그룹 1~16(수소의 2원 화합물)에 이르는 다른 원소들과 함께 형성되는 화합물을 말한다.다음은 이 [9]정의에 따른 주족 화합물의 수소화물 유도체 명명법 목록입니다.

상기 규약에 따르면 다음은 '수소화합물'[citation needed]이 아닌 '수소화합물'이다.

예:

모든 메탈로이드 하이드라이드는 인화성이 매우 높습니다.얼음을 제외한 모든 고체 비금속 하이드라이드는 인화성이 매우 높습니다.하지만 수소가 할로겐과 결합하면 수소화물 대신 산을 생성하며, 그것들은 인화성이 없습니다.

우선 순위 규칙

IUPAC 규약에 따르면 우선(계질화된 전기음성)에 따라 수소는 15족과 16족 원소 사이에 있다.따라서 우리는 NH, "질소 수소화물"(암모니아)과2 HO, "수소 산화물"(물)을 가지고3 있다.폴로늄의 금속성 때문에 예상된 "수소 폴로늄" 대신 종종 "폴로늄 하이드라이드"로 불리는 폴로늄에 대해 이 관행이 깨지기도 한다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "hydron (H02904)". IUPAC. 24 February 2014. Retrieved 11 May 2021.
  2. ^ 수소화 헬륨은 이온으로 존재한다.
  3. ^ 네오늄은 이온이고 HNe 엑시머도 존재한다.
  4. ^ 아르고늄은 이온으로 존재한다.
  5. ^ 크립토늄 이온은 양이온으로 존재한다.
  6. ^ a b Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the elements (2nd ed.). Boston, Mass: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4. OCLC 48138330.
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  16. ^ A. Dedieu(편집자) 트랜지션 메탈 하이드라이드 1991, Wiley-VCH, Weinheim.ISBN 0-471-18768-2

참고 문헌

W. M. M. Mueller, J. P. Blacklege, G. Libowitz, Metal Hydrides, Academic Press, N.Y. 및 런던, (1968년)

외부 링크

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