- Structure chimique
- Molécule BeH
- Chaînes BeH
- Réseaux tridimensionnels BeH
- Propriétés
- Caractère covalent
- Formule chimique
- Aspect physique
- Solubilité dans l'eau
- Solubilité
- Densité
- Réactivité
- Applications
- Références
L' hydrure de béryllium est un composé covalent formé entre le béryllium métallique et l'hydrogène alcalin. Sa formule chimique est BeH 2, et étant covalente, elle n'est pas constituée d' ions Be 2+ ou H -. Il est, avec LiH, l'un des hydrures métalliques les plus légers capables d'être synthétisés.
Il est produit en traitant du diméthylbéryllium, Be (CH 3) 2, avec de l'hydrure de lithium et d'aluminium, LiAlH 4. Cependant, le BeH 2 le plus pur est obtenu à partir de la pyrolyse du di-tert-butylbéryle, Be (C (CH 3) 3) 2 à 210 ° C.
Source: Ben Mills, de Wikimedia Commons
En tant que molécule individuelle à l'état gazeux, sa géométrie est linéaire, mais à l'état solide et liquide, elle polymérise dans des réseaux de réseaux tridimensionnels. C'est un solide amorphe dans des conditions normales, et il peut devenir cristallin et présenter des propriétés métalliques sous une pression énorme.
Il représente une méthode possible de stockage de l'hydrogène, soit comme source d'hydrogène lors de la décomposition, soit comme gaz absorbant solide. Cependant, BeH 2 est très toxique et polluant compte tenu de la nature hautement polarisante du béryllium.
Structure chimique
Molécule BeH
La première image montre une seule molécule d'hydrure de béryllium à l'état gazeux. Notez que sa géométrie est linéaire, avec les atomes H séparés les uns des autres par un angle de 180º. Pour expliquer cette géométrie, l'atome Be doit avoir une hybridation sp.
Le béryllium a deux électrons de valence, qui sont situés dans l'orbitale 2s. Selon la théorie de la liaison de valence, l'un des électrons de l'orbitale 2s est énergétiquement promu vers l'orbitale 2p; et par conséquent, vous pouvez maintenant former deux liaisons covalentes avec les deux orbitales hybrides sp.
Et qu'en est-il du reste des orbitales libres du Be? Deux autres orbitales 2p pures et non hybridées sont disponibles. Avec eux vides, BeH 2 est un composé déficient en électrons sous forme gazeuse; et par conséquent, au fur et à mesure que ses molécules refroidissent et s'agglutinent, elles se condensent et cristallisent en un polymère.
Chaînes BeH
Source: YourEyesOnly, de Wikimedia Commons
Lorsque les molécules BeH 2 polymérisent, la géométrie environnante de l'atome Be cesse d'être linéaire et devient tétraédrique.
Auparavant, la structure de ce polymère était modélisée comme s'il s'agissait de chaînes avec des unités BeH 2 liées par des liaisons hydrogène (image du haut, avec les sphères dans des tons blancs et grisâtres). Contrairement aux liaisons hydrogène des interactions dipôle-dipôle, elles ont un caractère covalent.
Dans le pont Be-H-Be du polymère, deux électrons sont répartis entre les trois atomes (liaison 3c, 2e), qui devraient théoriquement être localisés avec une plus grande probabilité autour de l'atome d'hydrogène (car il est plus électronégatif).
D'autre part, le Be entouré de quatre H parvient à combler relativement sa vacance électronique, complétant son octet de valence.
Ici, la théorie du lien de valence est dérisoire pour donner une explication relativement précise. Parce que? Parce que l'hydrogène ne peut avoir que deux électrons et que la liaison -H- impliquerait quatre électrons.
Ainsi, pour expliquer les ponts Be-H 2 -Be (deux sphères grises reliées par deux sphères blanches), d'autres modèles complexes de la liaison sont nécessaires, tels que ceux fournis par la théorie des orbitales moléculaires.
Il a été constaté expérimentalement que la structure polymère de BeH 2 n'est pas en fait une chaîne, mais un réseau tridimensionnel.
Réseaux tridimensionnels BeH
Source: Ben Mills, de Wikimedia Commons
L'image du haut montre une section du réseau tridimensionnel de BeH 2. Notez que les sphères vert jaunâtre, les atomes Be, forment un tétraèdre comme dans la chaîne; Cependant, dans cette structure, il y a un plus grand nombre de liaisons hydrogène, et en plus, l'unité structurale n'est plus BeH 2 mais BeH 4.
Les mêmes unités structurales BeH 2 et BeH 4 indiquent qu'il y a une plus grande abondance d'atomes d'hydrogène dans le réseau (4 atomes H pour chaque Be).
Cela signifie que le béryllium dans ce réseau parvient à fournir sa vacance électronique encore plus que dans une structure polymère en forme de chaîne.
Et comme la différence la plus évidente de ce polymère par rapport à la molécule individuelle de BeH 2, est que Be doit nécessairement avoir une hybridation sp 3 (généralement) pour expliquer les géométries tétraédriques et non linéaires.
Propriétés
Caractère covalent
Pourquoi l'hydrure de béryllium est-il un composé covalent et non ionique? Les hydrures des autres éléments du groupe 2 (M. Becamgbara) sont ioniques, qui est, ils sont constitués de matières solides constituées d'une M 2+ cation et deux H - anions hydrure (MGH 2, CaH 2, BAH 2). Par conséquent, BeH 2 ne consiste pas en Be 2+ ou H - interagissant électrostatiquement.
Le cation Be 2+ se caractérise par son fort pouvoir polarisant, qui déforme les nuages électroniques des atomes environnants.
En raison de cette distorsion, les anions H - sont contraints de former des liaisons covalentes; liens, qui sont la pierre angulaire des structures qui viennent d'être expliquées.
Formule chimique
BeH 2 ou (BeH 2) n
Aspect physique
Solide amorphe incolore.
Solubilité dans l'eau
Il se décompose.
Solubilité
Insoluble dans l'éther diéthylique et le toluène.
Densité
0,65 g / cm3 (1,85 g / L). La première valeur peut faire référence à la phase gazeuse et la seconde au solide polymère.
Réactivité
Il réagit lentement avec l'eau, mais est rapidement hydrolysé par HCl pour former du chlorure de béryllium, BeCl 2.
L'hydrure de béryllium réagit avec les bases de Lewis, en particulier la triméthylamine, N (CH 3) 3, pour former un adduit dimère, avec des hydrures pontés.
En outre, il peut réagir avec la diméthylamine pour former du diamide de béryllium trimérique 3 et de l'hydrogène. La réaction avec l'hydrure de lithium, où l'ion H - est la base de Lewis, forme séquentiellement LIBeH 3 et Li 2 BeH 4.
Applications
L'hydrure de béryllium pourrait représenter un moyen prometteur de stocker l'hydrogène moléculaire. Lorsque le polymère se décompose, il serait libérer H 2, qui servirait de carburant de fusée. De cette approche, le réseau tridimensionnel stockerait plus d'hydrogène que les chaînes.
De même, comme on peut le voir sur l'image du réseau, il existe des pores qui permettraient d'accueillir les molécules H 2.
En fait, certaines études simulent à quoi ressemblerait un tel stockage physique dans du BeH 2 cristallin; c'est-à-dire le polymère soumis à une pression énorme, et quelles seraient ses propriétés physiques avec différentes quantités d'hydrogène adsorbé.
Références
- Wikipédia. (2017). Hydrure de béryllium. Récupéré de: en.wikipedia.org
- Armstrong, DR, Jamieson, J. et Perkins, PG Theoret. Chim. Acta (1979) Les structures électroniques de l'hydrure de béryllium polymère et de l'hydrure de bore polymère. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
- Chapitre 3: Hydrure de béryllium et ses oligomères. Récupéré de: shodhganga.inflibnet.ac.in
- Vikas Nayak, Suman Banger et UP Verma. (2014). Étude du comportement structurel et électronique de BeH 2 en tant que composé de stockage d'hydrogène: une approche ab initio. Documents de conférence en science, vol. 2014, numéro d'article 807893, 5 pages. doi.org/10.1155/2014/807893
- Shiver et Atkins. (2008). Chimie inorganique. Dans Les éléments du groupe 1. (Quatrième édition). Mc Graw Hill.