Ταξινόμηση Υδριδίων – Ιονικών, Ομοιοπολικών και Ενδιάμεσων

Το ανιόν για το άτομο υδρογόνου ονομάζεται υδρίδιο. Το στοιχείο υδρογόνου έχει τη δυνατότητα να αντιδρά με μια ποικιλία στοιχείων από τον περιοδικό πίνακα. Οι πυρηνόφιλες, βασικές και αναγωγικές ιδιότητες των χημικών ενώσεων υδρογόνου και υδριδίου μπορούν να βρεθούν στις αντίστοιχες ενώσεις τους. Εκτός από μερικά ευγενή αέρια, κάθε στοιχείο του περιοδικού πίνακα χρησιμοποιείται για τη δημιουργία των ενώσεων υδριδίου, με εξαίρεση μερικά σπάνια αέρια.

Με βάση τον δεσμό που σχηματίζεται μεταξύ των ιόντων υδριδίου και του στοιχείου, είναι δυνατόν να εξηγηθούν οι ιδιότητες της συγκεκριμένης ένωσης υδριδίου που εξετάζεται. Ο μοριακός τύπος του μορίου είναι Η και το μοριακό του βάρος είναι περίπου 1,008 g ανά mol. Ανακαλύφθηκε ότι τα άτομα υδρογόνου δεν αντιδρούν με στοιχεία που ανήκουν στην ομάδα VA του περιοδικού πίνακα. Το χάσμα υδριδίου είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει αυτό το φαινόμενο.

Τύποι Υδριδίων

Τα υδρίδια ταξινομούνται σε τρεις τύπους με βάση τους τύπους στοιχείων που μπορούν να αντιδράσουν με άτομα υδρογόνου και τους χημικούς δεσμούς που σχηματίζονται:Ιονικά Υδρίδια, Ομοιοπολικά Υδρίδια και Μεταλλικά ή ενδιάμεσα υδρίδια. Τα ιοντικά υδρίδια είναι ο πιο κοινός τύπος υδριδίου. Θα ρίξουμε μια γρήγορη ματιά στους διάφορους τύπους υδριδίων σε αυτήν την ενότητα. Όταν λαμβάνονται υπόψη οι χημικοί δεσμοί μεταξύ των ατόμων υδρογόνου, καθώς και οι τύποι στοιχείων που μπορούν να αντιδράσουν με το άτομο υδρογόνου, αυτά τα υδρίδια μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες. Ταξινομούνται ως εξής:ιοντικά υδρίδια, ομοιοπολικά υδρίδια, μεταλλικά υδρίδια και ενδιάμεσα υδρίδια.

Οι ακόλουθες ενότητες παρέχουν μια εξήγηση για κάθε τύπο υδριδίου.

Ιονικά υδρίδια

Τα ιοντικά υδρίδια είναι ο πρώτος τύπος ταξινόμησης και ταξινομούνται ως εξής:Τα ιονικά υδρίδια είναι επίσης γνωστά ως ψευδοαλογονίδια και αλατούχα υδρίδια, μεταξύ άλλων ονομάτων. Αυτές οι ηλεκτροσθενείς ενώσεις σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της αντίδρασης μεταξύ των αλκαλιμετάλλων και των στοιχείων του μπλοκ S και των ατόμων υδρογόνου, η οποία έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό των ιοντικών υδριδίων. Αυτά αναφέρονται ως τα πιο ενεργά στοιχεία στον περιοδικό πίνακα λόγω των υψηλών επιπέδων δραστηριότητάς τους. Έχουν την τάση να συμπεριφέρονται διαφορετικά στην υγρή κατάσταση σε σύγκριση με τα αντίστοιχα στερεά. Τα ιοντικά υδρίδια είναι ο πρώτος τύπος ταξινόμησης που θα συζητηθεί. Τα ιοντικά υδρίδια είναι επίσης γνωστά ως αλατούχα υδρίδια και ψευδοαλογονίδια, μεταξύ άλλων ονομάτων. Σχηματίζονται όταν τα στοιχεία του μπλοκ S (γνωστά και ως μέταλλα αλκαλικών φιέστα) και άλλα αλκαλιμέταλλα αντιδρούν με άτομα υδρογόνου για να σχηματίσουν ηλεκτροσθενείς ενώσεις, όπως συμβαίνει με τα στοιχεία μπλοκ S και άλλα αλκαλικά μέταλλα. Αυτά είναι τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα που είναι τα πιο ενεργά. Η συμπεριφορά τους διαφέρει όταν βρίσκονται σε στερεή κατάσταση σε αντίθεση με την υγρή κατάσταση.

Τα ιοντικά υδρίδια είναι κρυσταλλικές ουσίες που είναι μη πτητικές, μη αγώγιμες και μη αγώγιμες στη στερεά κατάσταση. Αντίθετα, τα ιοντικά υδρίδια είναι εξαιρετικοί αγωγοί του ηλεκτρισμού όταν βρίσκονται σε υγρή κατάσταση. Η άνοδος είναι επίσης υπεύθυνη για την παραγωγή αερίου υδρογόνου στην ηλεκτρόλυση.

MH(s)+H2O(l)→MOH(aq)+H2(g)

Τα ιοντικά υδρίδια περιλαμβάνουν ενώσεις όπως το υδρίδιο του νατρίου (NaH), το υδρίδιο του καλίου (KH), το υδρίδιο του ασβεστίου (CaH2) και άλλες. Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει όλα τα υδρίδια αλκαλιμετάλλων σε οποιαδήποτε μορφή.

Ομοιοπολικά υδρίδια

Τα ομοιοπολικά υδρίδια σχηματίζονται όταν ένα άτομο υδρογόνου αντιδρά με ένα ή περισσότερα μη μεταλλικά στοιχεία, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ομοιοπολικών υδριδίων. Τα στοιχεία των ομάδων 13 έως 17 είναι πιο πιθανό να σχηματίσουν ομοιοπολικούς δεσμούς μεταξύ τους. Σε αντίθεση με τον σχηματισμό ιοντικών υδριδίων, ο σχηματισμός ομοιοπολικών υδριδίων συμβαίνει με τα ηλεκτραρνητικά στοιχεία, σε αντίθεση με τα ηλεκτροθετικά στοιχεία. Είναι δυνατό για ζεύγη ηλεκτρονίων να μοιράζονται σε αυτήν τη θέση. Τα ομοιοπολικά υδρίδια είναι ένας άλλος τύπος υδριδίου που μπορεί να υπάρχει. Αυτά τα ομοιοπολικά υδρίδια σχηματίζονται όταν ένα άτομο υδρογόνου αντιδρά με ένα ή περισσότερα μη μεταλλικά στοιχεία, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ομοιοπολικών υδριδίων. Τυπικά, στοιχεία που ανήκουν στις Ομάδες 13 έως 17 μπορούν να σχηματίσουν ομοιοπολικούς δεσμούς μεταξύ τους. Σε αντίθεση με τα ιοντικά υδρίδια, τα ομοιοπολικά υδρίδια σχηματίζονται όταν τα ηλεκτραρνητικά στοιχεία αντιδρούν μεταξύ τους. Είναι δυνατό για ζεύγη ηλεκτρονίων να μοιράζονται σε αυτήν τη θέση. Σύμφωνα με την αντίδραση, τα ομοιοπολικά υδρίδια μπορούν να ταξινομηθούν είτε ως πτητικές είτε ως μη πτητικές ενώσεις.

Τα ομοιοπολικά υδρίδια περιλαμβάνουν ενώσεις όπως υδρίδια βορίου, υδρίδια αζώτου, υδρίδιο σιλικόνης (το οποίο είναι αλατούχο διάλυμα) και άλλες.

Μεταλλικά Υδρίδια

Τα μεταλλικά ή διάμεση υδρίδια είναι ο τρίτος τύπος υδριδίου και είναι ο πιο κοινός. Τα μεταλλικά υδρίδια έχουν μη στοιχειομετρική σύσταση, που είναι ένα από τα διακριτικά τους χαρακτηριστικά. Τυπικά, τα διάμεση υδρίδια σχηματίζονται με το σχηματισμό δεσμών μεταξύ ατόμων μετάλλου μετάπτωσης και ατόμων υδρογόνου σε ένα διάλυμα. Αυτά τα υδρίδια είναι εξαιρετικά σκληρά στη φύση και έχουν εξαιρετικά υψηλά σημεία τήξης και βρασμού. Ένας άλλος τύπος υδριδίου βρίσκεται σε αυτή την κατηγορία. Τα διάμεση υδρίδια δεν έχουν στοιχειομετρική σύνθεση. Είναι ένα χαρακτηριστικό τους χαρακτηριστικό. Τυπικά, αυτά τα διάμεση υδρίδια σχηματίζονται ως αποτέλεσμα του σχηματισμού ενός δεσμού μεταξύ ενός ατόμου υδρογόνου και ενός ή περισσότερων στοιχείων μετάπτωσης. Εκτός από μη στοιχειομετρικά, τα διάμεση ή μεταλλικά υδρίδια είναι εξαιρετικά σκληρά στη φυσική τους κατάσταση. Έχουν υψηλά σημεία βρασμού καθώς και υψηλά σημεία τήξης, αντίστοιχα. Όλα τα στοιχεία στο μπλοκ d και στο μπλοκ f είναι στοιχεία μετάβασης. Έχουν την ικανότητα να μεταφέρουν ηλεκτρισμό, αλλά διαφέρουν από τα ιοντικά υδρίδια με διάφορους τρόπους.

Διάφοροι τύποι μεταλλικών υδριδίων, συμπεριλαμβανομένου του υδριδίου του μαγνησίου, του υδριδίου του αργιλίου και του υδριδίου του καδμίου, θεωρήθηκαν παραδείγματα αυτού του τύπου μεταλλικού υδριδίου.

Δυαδικά Υδρίδια

Εκτός από όλους αυτούς τους διαφορετικούς τύπους υδριδίων, τα δυαδικά υδρίδια είναι ένας μοναδικός τύπος υδριδίου που εμπίπτει σε ξεχωριστή κατηγορία. Τα δυαδικά υδρίδια περιλαμβάνουν ενώσεις όπως υδρίδιο βαρίου, υδρίδιο αργιλίου, υδρίδιο καισίου, υδρίδιο ασβεστίου, υδρίδια λιθίου και άλλα στοιχεία. Τα δυαδικά υδρίδια είναι ενώσεις που περιέχουν ένα στοιχείο που μπορεί να σχηματίσει δεσμό με ένα άτομο υδρογόνου. Μετά το σχηματισμό χημικών δεσμών, το άτομο υδρογόνου αναλαμβάνει το ρόλο ενός ηλεκτραρνητικού είδους. Υπάρχουν πολύ λίγα ελεύθερα ανιόντα υδριδίου σε αυτά τα δυαδικά υδρίδια, γεγονός που τα καθιστά εξαιρετικά σπάνια.

Χρήσεις Υδριδίων

Μπορούν να βρεθούν αρκετές εφαρμογές χημείας για τους διάφορους τύπους υδριδίων που υπάρχουν. Μερικές από αυτές τις εφαρμογές παρατίθενται στην παρακάτω ενότητα.

• Το υδρίδιο του αργιλίου λιθίου είναι ένας ισχυρός αναγωγικός παράγοντας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην οργανική χημεία για την επιτάχυνση των χημικών αντιδράσεων.

Η αμμωνία χρησιμοποιείται σε μια ποικιλία διαφορετικών βιομηχανιών.

• Όταν πρόκειται για χημικές διεργασίες, η φωσφίνη είναι ένα απαραίτητο συστατικό στη διαδικασία υποκαπνισμού ενός κτιρίου.

Μπορούν να βρεθούν διάφορες εφαρμογές για υδρίδια μετάλλων. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διάφορους σκοπούς, συμπεριλαμβανομένης της αποθήκευσης υδρογόνου και θερμότητας, καθώς και ως συμπιεστές.

Στην κλωστοϋφαντουργία, τα υδρίδια χρησιμοποιούνται ως ξηραντικά για να επιταχύνουν τη διαδικασία ξήρανσης.

• Οι υδρίδες χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως ως αναγωγικοί παράγοντες σε διάφορες εφαρμογές.

• Τα υδρίδια είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη τεχνολογιών μπαταριών αποθήκευσης, όπως η μπαταρία νικελίου-υδριδίου μετάλλου. Έχουν διερευνηθεί πολλά υδρίδια μετάλλων για χρήση ως αποθήκευση υδρογόνου για ηλεκτρικά οχήματα που κινούνται με κυψέλες καυσίμου και άλλα συστατικά μιας οικονομίας υδρογόνου, συμπεριλαμβανομένων των μπαταριών ιόντων λιθίου.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

Το ανιόν ενός ατόμου υδρογόνου είναι γνωστό ως υδρίδιο. Όταν το υδρογόνο έρχεται σε επαφή με άλλο στοιχείο του περιοδικού πίνακα, αντιδρά. Οι χημικές ενώσεις του υδρογόνου και του υδριδίου παρουσιάζουν πυρηνόφιλες, αναγωγικές και βασικές ιδιότητες, μεταξύ άλλων χαρακτηριστικών. Με εξαίρεση μερικά ευγενή αέρια, οι υδριδικές ενώσεις μπορούν να σχηματιστούν με όλα τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα. Τα υδρίδια ταξινομούνται σε τρεις τύπους με βάση τους τύπους στοιχείων που μπορούν να αντιδράσουν με τα άτομα υδρογόνου και τους χημικούς δεσμούς που σχηματίζονται:Ιονικά Υδρίδια, Ομοπολικά Υδρίδια και Μεταλλικά ή Ενδιάμεσα Υδρίδια. Τα Υδρίδια είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη τεχνολογιών μπαταριών αποθήκευσης, όπως η μπαταρία νικελίου-υδριδίου μετάλλου. Έχουν διερευνηθεί πολλά υδρίδια μετάλλων για χρήση ως αποθήκευση υδρογόνου για ηλεκτρικά οχήματα που κινούνται με κυψέλες καυσίμου και άλλα συστατικά μιας οικονομίας υδρογόνου, συμπεριλαμβανομένων των μπαταριών ιόντων λιθίου.