水素化ベリリウムは、金属ベリリウムおよび水素アルカリとの間に形成される共有結合化合物です。その化学式はBEHで2、および共有され、それはBEの成り立たない2+またはH -イオン。LiHとともに、合成可能な最軽量の金属水素化物の1つです。
これは、ジメチルベリリウムBe（CH 3）2を水素化アルミニウムリチウムLiAlH 4で処理することにより製造されます。しかし、最も純粋なBeH 2は、210℃ でのジ-tert-ブチルベリル、Be（C（CH 3）3）2の熱分解から得られます。
出典：Wikimedia CommonsのBen Mills
気体状態の個別の分子としては、形状は線形ですが、固体および液体状態では、3次元ネットワークの配列で重合します。通常の状態ではアモルファスの固体であり、巨大な圧力下で結晶性になり、金属的性質を示します。
分解時の水素源として、または固体吸収ガスとして、水素貯蔵の可能な方法を表しています。しかし、ベリリウムは非常に分極しやすい性質を備えているため、BeH 2は非常に毒性があり汚染されます。
化学構造
BeH分子
最初の画像は、気体状態の水素化ベリリウムの単一分子を示しています。その形状は線形であり、H原子は180°の角度で互いに分離されていることに注意してください。このジオメトリを説明するには、Be原子にspハイブリダイゼーションが必要です。
ベリリウムには、2s軌道にある2つの価電子があります。原子価結合理論によれば、2s軌道の電子の1つはエネルギー的に2p軌道に昇格します。その結果、2つのspハイブリッド軌道を使用して2つの共有結合を形成できるようになりました。
そして、Beの残りの自由軌道についてはどうですか？他の2つの純粋なハイブリダイズされていない2p軌道が利用可能です。空の状態では、BeH 2はガス状の電子不足化合物です。そのため、その分子が冷えて一緒に凝集すると、それらは凝縮し、結晶化してポリマーになります。
BeHチェーン
出典：YourEyesOnly、ウィキメディア・コモンズより
BeH 2分子が重合すると、Be原子の周囲の形状が線形でなくなり、四面体になります。
以前は、このポリマーの構造は、BeH 2ユニットが水素結合で結合された鎖であるかのようにモデル化されていました（上図、球は白と灰色がかった色調）。双極子-双極子相互作用の水素結合とは異なり、共有結合の性質があります。
ポリマーのBe-H-Beブリッジでは、2つの電子が3つの原子の間に分布し（結合3c、2e）、理論的には水素原子の周囲に高い確率で配置されます（電気陰性度が高いため）。
一方、4つのHに囲まれたBeは、電子的空室を比較的満たして、その価数オクテットを完成させています。
ここで、原子価結合理論は、比較的正確な説明を与えるために色あせます。どうして？水素は2つの電子しか持てず、-H-結合には4つの電子が含まれるためです。
したがって、Be-H 2 -Be ブリッジ（2つの白い球が結合した2つの灰色の球）を説明するには、分子軌道理論によって提供されるような、結合の他の複雑なモデルが必要です。
BeH 2のポリマー構造は実際には鎖ではなく、3次元ネットワークであることが実験的にわかっています。
BeH 3次元ネットワーク
出典：Wikimedia CommonsのBen Mills
上の画像は、BeH 2の三次元ネットワークの一部を示しています。黄緑色の球体であるBe原子が鎖のように四面体を形成していることに注意してください。ただし、この構造では水素結合の数が多くなり、さらに構造単位はBeH 2ではなくBeH 4になります。
同じ構造単位BeH 2とBeH 4は、格子内に豊富な水素原子があることを示しています（各Beに4つのH原子）。
これは、このネットワーク内のベリリウムが、鎖状の高分子構造内よりもさらに電子的空孔を供給できることを意味します。
そして、個々のBeH 2分子に関するこのポリマーの最も明らかな違いとして、Beは、四面体および非線形の形状を説明するために、必ず（通常）sp 3ハイブリダイゼーションを持たなければならないということです。
プロパティ
共有性
なぜ水素化ベリリウムは共有結合性で非イオン性の化合物なのですか？グループ2（氏Becamgbara）の他の元素の水素化物であること、イオン性であり、それらは1つのMによって形成された固体で構成2+カチオン二水素アニオンH - （のMgH 2、にCaH 2、BAH 2）。したがって、BEH 2は、 BEの成り立たない2+またはH -静電的に相互作用します。
Be 2+カチオンは、その高い分極力によって特徴付けられ、周囲の原子の電子雲を歪めます。
この歪みの結果として、H -アニオンが共有結合を形成することを余儀なくされています。リンクは、今説明した構造の基礎です。
化学式
BeH 2または（BeH 2）n
外見
無色の無定形の固体。
水溶性
分解します。
溶解度
ジエチルエーテルおよびトルエンに不溶。
密度
0.65 g / cm3（1.85 g / L）。最初の値は気相を指し、2番目の値は高分子固体を指します。
反応性
水とゆっくりと反応しますが、HClによって急速に加水分解され、塩化ベリリウムBeCl 2を形成します。
水素化ベリリウムはルイス塩基、具体的にはトリメチルアミン、N（CH 3）3と反応して、架橋された水素化物と二量体付加物を形成します。
また、ジメチルアミンと反応して、三量体のベリリウムジアミド、3、および水素を形成できます。H水素化リチウムとの反応-イオンは、ルイス塩基であるが、順次形成LIBeH 3およびLi 2 BEH 4。
用途
水素化ベリリウムは、分子水素を貯蔵するための有望な方法を表すことができます。ポリマーが分解すると、ロケット燃料として機能するH 2が放出されます。このアプローチから、3次元ネットワークはチェーンよりも多くの水素を貯蔵します。
同様に、ネットワークの画像からわかるように、H 2分子を収容できる細孔があります。
実際、いくつかの研究では、結晶質のBeH 2におけるそのような物理的貯蔵がどのようになるかをシミュレーションしています。つまり、巨大な圧力にさらされたポリマーと、吸着された水素の量が異なる場合の物理的性質は何でしょうか。
参考文献
- ウィキペディア。（2017）。ベリリウム水素化物。から回復：en.wikipedia.org
- Armstrong、DR、Jamieson、J。&Perkins、PG Theoret。チム。Acta（1979）高分子水素化ベリリウムと高分子水素化ホウ素の電子構造。51：163。doi.org/10.1007/BF00554099
- 第3章：ベリリウム水素化物とそのオリゴマー。から回復：shodhganga.inflibnet.ac.in
- Vikas Nayak、Suman Banger、UP Verma。（2014）。水素貯蔵化合物としてのBeH 2の構造的および電子的挙動の研究：ab initio アプローチ。科学の会議論文、vol。2014、記事ID 807893、5ページ。doi.org/10.1155/2014/807893
- 震えとアトキンス。（2008）。無機化学。グループ1の要素（第4版）。Mc Graw Hill。