Τι είναι ένα μεταλλικό υδρίδιο;

Τα μεταλλικά υδρίδια είναι μέταλλα που έχουν συνδεθεί με υδρογόνο για να σχηματίσουν μια νέα ένωση. Οποιαδήποτε ένωση υδρογόνου που συνδέεται με μια άλλη μεταλλικό στοιχείο μπορεί αποτελεσματικά να ονομαστεί μεταλλικό υδρίδιο. Γενικά, ο δεσμός είναι ομοιοπολικής φύσης, αλλά μερικά υδρίδια σχηματίζονται από ιοντικούς δεσμούς. Το υδρογόνο έχει οξείδωση αριθμός -1 Το μέταλλο απορροφά το αέριο, το οποίο σχηματίζει το υδρίδιο.

Τα πιο κοινά παραδείγματα μεταλλικών υδριδίων περιλαμβάνουν αλουμίνιο, βόριο, βοριοϋδρίδιο λιθίου και διάφορα άλατα. Για παράδειγμα, τα υδρίδια αργιλίου περιλαμβάνουν υδρίδιο αργιλίου νατρίου. Υπάρχουν διάφοροι τύποι υδριδίων. Αυτό περιλαμβάνει αλουμίνιο, βηρύλλιο, κάδμιο, καίσιο, ασβέστιο, χαλκό, σίδηρο, λίθιο, μαγνήσιο, νικέλιο, παλλάδιο, πλουτώνιο, ρουβίδιο καλίου, νάτριο, θάλλιο, τιτάνιο, ουράνιο και υδρίδια ψευδαργύρου.

Υπάρχουν επίσης πολλά πιο σύνθετα μεταλλικά υδρίδια κατάλληλα για διάφορες χρήσεις. Αυτά τα σύνθετα μεταλλικά υδρίδια είναι συχνά διαλυτά σε αιθερικούς διαλύτες.

Υπάρχουν τέσσερις κατηγορίες μεταλλικών υδριδίων. Το πιο κοινό υδρίδιο είναι εκείνα που σχηματίζονται με υδρογόνο, που ονομάζονται δυαδικά μεταλλικά υδρίδια. Υπάρχουν μόνο δύο ενώσεις - υδρογόνο και μέταλλο. Αυτά τα υδρίδια είναι γενικά αδιάλυτα και είναι αγώγιμα.

Άλλοι τύποι μεταλλικών υδριδίων είναι λιγότερο συνηθισμένοι ή γνωστοί, συμπεριλαμβανομένων τρισδιάστατων υδριδίων μετάλλων, συμπλοκών συντονισμού και υδριδίων συμπλέγματος.

Τα μεταλλικά υδρίδια σχηματίζονται μέσω μίας από τις τέσσερις συνθέσεις. Το πρώτο είναι η μεταφορά υδριδίου, η οποία είναι αντιδράσεις μετάθεσης. Στη συνέχεια, υπάρχουν αντιδράσεις αποβολής, που περιλαμβάνουν την αποβολή του βήτα-υδριδίου και του άλφα-υδριδίου.

Το τρίτο είναι οξειδωτικές προσθήκες, η οποία είναι γενικά η μετάβαση του διυδρογόνου σε ένα κέντρο χαμηλού σθένους μετάλλου. Το τέταρτο είναι ετερολυτική διάσπαση του διυδρογόνου, αυτό συμβαίνει όταν σχηματίζονται υδρίδια όταν τα μεταλλικά σύμπλοκα υφίστανται επεξεργασία με υδρογόνο παρουσία μιας βάσης.

Υπάρχει μια ποικιλία από σύμπλοκα, συμπεριλαμβανομένων των υδριδίων με βάση το Mg, γνωστά για τη χωρητικότητα αποθήκευσης και ότι είναι θερμικά σταθερά. Η δοκιμή τέτοιων ενώσεων υπό υψηλή πίεση το άνοιξε υδρίδια σε νέες χρήσεις. Η υψηλή πίεση αποτρέπει τη θερμική αποσύνθεση.

Όσον αφορά τα υδρίδια γεφύρωσης, τα μεταλλικά υδρίδια με τερματικά υδρίδια είναι φυσιολογικά, με τα περισσότερα να είναι ολιγομερή. Το κλασικό θερμικό υδρίδιο περιλαμβάνει δεσμευτικό μέταλλο και υδρογόνο. Εν τω μεταξύ, ο συνδέτης γεφύρωσης είναι κλασική γέφυρα που χρησιμοποιεί υδρογόνο για τη σύνδεση δύο μετάλλων. Στη συνέχεια, υπάρχει ένα σύμπλεγμα διυδρογόνου που δεν είναι κλασικό. Αυτό συμβαίνει όταν το δι-υδρογόνο συνδέεται με ένα μέταλλο.

Ο αριθμός του υδρογόνου πρέπει να ταιριάζει με τον αριθμό οξείδωσης του μετάλλου. Για παράδειγμα, το σύμβολο για το υδρίδιο ασβεστίου είναι CaH2, αλλά για το Tin είναι SnH4.

Τα μεταλλικά υδρίδια χρησιμοποιούνται συχνά σε εφαρμογές κυψελών καυσίμου που χρησιμοποιούν υδρογόνο ως καύσιμο. Τα υδρίδια νικελίου βρίσκονται συχνά σε διάφορους τύπους μπαταριών, ιδιαίτερα στις μπαταρίες NiMH. Οι μπαταρίες υδριδίου μετάλλου νικελίου βασίζονται σε υδρίδια διαμεταλλικών ενώσεων σπάνιων γαιών, όπως λανθάνιο ή νεοδύμιο συνδεδεμένο με κοβάλτιο ή μαγγάνιο. Τα υδρίδια λιθίου και το βοροϋδρίδιο του νατρίου χρησιμεύουν και ως αναγωγικά μέσα σε εφαρμογές χημείας. Τα περισσότερα υδρίδια συμπεριφέρονται ως αναγωγικοί παράγοντες σε χημικές αντιδράσεις.

Πέρα από τα στοιχεία καυσίμου, τα μεταλλικά υδρίδια χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση υδρογόνου και τις δυνατότητες συμπιεστών τους. Τα μεταλλικά υδρίδια χρησιμοποιούνται επίσης για αποθήκευση θερμότητας, αντλίες θερμότητας και διαχωρισμό ισοτόπων. Οι χρήσεις περιλαμβάνουν αισθητήρες, ενεργοποιητές, καθαρισμό, αντλίες θερμότητας, θερμική αποθήκευση και ψύξη.