Čo je to kovový hydrid?

Antonio M. Rosario / Getty Images

Hydridy kovov sú kovy, ktoré boli naviazané na vodík za vzniku novej zlúčeniny. Akákoľvek zlúčenina vodíka, ktorá je naviazaná na inú kovový prvok možno efektívne nazvať hydridom kovu. Vo všeobecnosti je väzba kovalentnej povahy, ale niektoré hydridy sú tvorené z iónových väzieb. Vodík má oxidácia číslo -1. Kov absorbuje plyn, ktorý tvorí hydrid.

Príklady kovových hydridov

Najbežnejšie príklady hydridov kovov zahŕňajú hliník, bór borohydrid lítny a rôzne soli. Napríklad hydridy hliníka zahŕňajú hydrid hlinito-sodný. Existuje množstvo typov hydridov. Patria sem hliník, berýlium, kadmium, cézium, vápnik, meď, železo, lítium, horčík, nikel, paládium, plutónium, rubídium draslíka, sodík, tálium, titán, urán a zinok.

Existuje aj mnoho zložitejších hydridov kovov vhodných na rôzne použitie. Tieto komplexné hydridy kovov sú často rozpustné v éterických rozpúšťadlách.

Triedy kovových hydridov

Existujú štyri triedy hydridov kovov. Najbežnejšie hydridy sú tie, ktoré sa tvoria s vodíkom, nazývané binárne hydridy kovov. Existujú iba dve zlúčeniny - vodík a kov. Tieto hydridy sú všeobecne nerozpustné, sú vodivé.

Iné typy hydridov kovov sú menej bežné alebo známe, vrátane ternárnych hydridov kovov, koordinačných komplexov a klastrových hydridov.

Hydridová formulácia

Hydridy kovov sa tvoria jednou zo štyroch syntéz. Prvým je prenos hydridu, čo sú metatézne reakcie. Potom existujú eliminačné reakcie, ktoré zahŕňajú elimináciu beta-hydridu a alfa-hydridu.

Treťou sú oxidačné adície, čo je vo všeobecnosti prechod dihydrogénu na centrum nízkomocného kovu. Štvrtým je heterolytické štiepenie dihydrogénu, k tomu dochádza, keď sa vytvoria hydridy, keď sa komplexy kovov nechajú reagovať s vodíkom v prítomnosti zásady.

Existuje celý rad komplexov, vrátane hayridov na báze Mg, ktoré sú známe svojou akumulačnou kapacitou a sú tepelne stabilné. Testovanie takýchto zlúčenín pod vysokým tlakom otvorilo hydridom nové využitie. Vysoký tlak zabraňuje tepelnému rozkladu.

Pokiaľ ide o mostíkové hydridy, hydridy kovov s koncovými hydridmi sú normálne, pričom väčšina z nich je oligomérna. Klasický tepelný hydrid zahŕňa väzbu kovu a vodíka. Medzitým je mostíkový ligand klasickým mostíkom, ktorý využíva vodík na viazanie dvoch kovov. Potom je tu premostenie dihydrogénovým komplexom, ktoré nie je klasické. K tomu dochádza, keď sa bi-vodík spája s kovom.

Počet vodíka sa musí zhodovať s oxidačným číslom kovu. Napríklad symbol pre hydrid vápenatý je CaH2, ale pre cín je to SnH4.

Použitie pre kovové hydridy

Kovové hydridy sa často používajú v aplikáciách palivových článkov, ktoré využívajú vodík ako palivo. Hydridy niklu sa často nachádzajú v rôznych typoch batérií, najmä v batériách NiMH. Nikel-metal hydridové batérie sa spoliehajú na hydridy intermetalických zlúčenín vzácnych zemín, ako je lantán alebo neodým spojený s kobaltom alebo mangánom. Lítiumhydridy a borohydrid sodný slúžia ako redukčné činidlá v chemických aplikáciách. Väčšina hydridov sa pri chemických reakciách správa ako redukčné činidlo.

Okrem palivových článkov sa hydridy kovov používajú na skladovanie vodíka a schopnosti kompresorov. Kovové hydridy sa tiež používajú na skladovanie tepla, tepelné čerpadlá a separáciu izotopov. Využitie zahŕňa senzory, aktivátory, čistenie, tepelné čerpadlá, skladovanie tepla a chladenie.